JPH11154529A - Stopping method of phosphoric acid type fuel cell and phosphoric acid type fuel cell - Google Patents
Stopping method of phosphoric acid type fuel cell and phosphoric acid type fuel cellInfo
- Publication number
- JPH11154529A JPH11154529A JP9321097A JP32109797A JPH11154529A JP H11154529 A JPH11154529 A JP H11154529A JP 9321097 A JP9321097 A JP 9321097A JP 32109797 A JP32109797 A JP 32109797A JP H11154529 A JPH11154529 A JP H11154529A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphoric acid
- fuel cell
- steam
- power generation
- type fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リン酸型燃料電池
の停止方法、特に長期保管時に保温を施さなくてもリン
酸が凍結しない状態で発電を停止させる方法、及び、そ
のためのリン酸型燃料電池に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for stopping a phosphoric acid type fuel cell, and more particularly, to a method for stopping power generation in a state where phosphoric acid does not freeze even if it is not kept warm during long-term storage, and a phosphoric acid type for that. It relates to a fuel cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、リン酸型燃料電池は電解質として
濃厚リン酸を用いており、通常運用する濃度範囲は１０
０％近辺である。この付近の濃度におけるリン酸の氷結
温度は４０℃付近である（１００％において４２．４
℃、図２参照）。発電状態においては、燃料電池本体の
温度は１５０〜２００℃（通常は約２００℃）と高いの
でリン酸が氷結するおそれはないが、発電を停止した場
合に室温レベルまで温度が低下すると、リン酸が凍結
し、燃料電池本体の特性に重大な影響を与えることが知
られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a phosphoric acid type fuel cell uses concentrated phosphoric acid as an electrolyte.
It is around 0%. The freezing temperature of phosphoric acid at concentrations around this is around 40 ° C. (42.4 at 100%).
° C, see Figure 2). In the power generation state, the temperature of the fuel cell body is as high as 150 to 200 ° C. (normally about 200 ° C.), so there is no possibility that the phosphoric acid freezes. It is known that acid freezes and significantly affects the properties of the fuel cell body.
【０００３】一時的に燃料電池を停止する場合は、この
凍結による特性低下を防止する目的で燃料電池本体をヒ
ータその他の加熱手段を用いて保温するという対策が講
じられている。また、保温のために必要なエネルギー源
（電源等）確保できない場合や、停止が長時間にわたる
場合には経済的な観点から、保温を実施しなくてもリン
酸が凍結しない程度の低濃度までリン酸濃度を調整する
必要がある。例えば、リン酸濃度を約７８％まで低下さ
せると、氷結温度は０℃まで下がる（図２参照）。When the fuel cell is temporarily stopped, measures have been taken to keep the temperature of the fuel cell main body using a heater or other heating means in order to prevent the characteristics from being degraded due to the freezing. In addition, when it is not possible to secure the energy source (power supply, etc.) necessary for heat retention, or when the operation is stopped for a long time, from an economic viewpoint, the concentration should be low enough that the phosphoric acid does not freeze without heat retention. It is necessary to adjust the phosphoric acid concentration. For example, when the phosphoric acid concentration is reduced to about 78%, the freezing temperature decreases to 0 ° C. (see FIG. 2).
【０００４】このため、従来は発電停止後に、燃料電池
本体を所定の温度、水蒸気分圧の雰囲気に保持すること
により、リン酸濃度を下げている。リン酸を所定の濃度
にするための条件は、リン酸の濃度、温度、リン酸上の
水蒸気分圧の関係（図３参照）から求めることができ
る。なお、水蒸気分圧の設定は、所定の水蒸気分圧を有
するガスを燃料電池本体に流通することにより行われ
る。Therefore, conventionally, after the power generation is stopped, the concentration of phosphoric acid is reduced by maintaining the fuel cell body in an atmosphere of a predetermined temperature and a partial pressure of steam. Conditions for adjusting the concentration of phosphoric acid to a predetermined concentration can be determined from the relationship between the concentration of phosphoric acid, the temperature, and the partial pressure of water vapor on phosphoric acid (see FIG. 3). The setting of the water vapor partial pressure is performed by flowing a gas having a predetermined water vapor partial pressure through the fuel cell body.
【０００５】例えば、特開平７−１６９４７５号公報に
おいては、プラント発電停止後に空気極に空気を導入す
ることにより、空気中の湿分による加湿を実施する方法
を開示し、また、プラント発電停止後に水素極に水素を
導入し、空気極の空気中の酸素と低温において発電反応
を起こし、その結果生成する水分によりリン酸濃度を希
釈する方法を開示している。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-169475 discloses a method of humidifying by moisture in the air by introducing air into an air electrode after power generation of a plant is stopped. A method is disclosed in which hydrogen is introduced into a hydrogen electrode, a power generation reaction occurs at a low temperature with oxygen in the air of an air electrode, and the concentration of phosphoric acid is diluted with the resulting water.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術で
は、大気中の水蒸気という外気条件に左右されやすいガ
スを使用するために、冬季のように非常に乾燥した（水
蒸気分圧の低い）空気の状態の場合には実施が困難であ
る。また、実施可能な水蒸気分圧のレベルであったとし
ても、水蒸気分圧が低い場合には、燃料電池本体への水
蒸気供給量が減少し、所定のリン酸濃度に到達するまで
に、非常に長時間、例えば、１〜２日間を必要とする場
合があり、人件費、動力費の面でのデメリットがある。However, in the prior art, the use of air vapor, which is susceptible to the outside air condition, is used to remove extremely dry (low water vapor partial pressure) air as in winter. In the case of a state, implementation is difficult. Further, even if the steam partial pressure is at an practicable level, if the steam partial pressure is low, the amount of steam supplied to the fuel cell main body decreases, and until the predetermined phosphoric acid concentration is reached, the amount of steam supply becomes extremely low. It may take a long time, for example, one to two days, which has disadvantages in terms of labor cost and power cost.
【０００７】さらに、プラントを停止後に水素を導入す
る場合にも、水素自体の費用、水素供給設備の費用等が
必要になるというデメリットがある。本発明は、リン酸
型燃料電池の長期保管前のリン酸濃度調整を経済的かつ
簡便に行うことができる、リン酸型燃料電池の停止方法
及びリン酸型燃料電池を提供することを目的とするもの
である。Further, when introducing hydrogen after stopping the plant, there is a disadvantage that the cost of hydrogen itself, the cost of hydrogen supply equipment, and the like are required. An object of the present invention is to provide a method for stopping a phosphoric acid fuel cell and a phosphoric acid fuel cell, which can economically and easily adjust the concentration of phosphoric acid before long-term storage of the phosphoric acid fuel cell. Is what you do.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明のリン酸型燃料電
池の停止方法は、通常発電状態から発電停止状態へ移行
する間に、燃料電池本体の、発電温度を通常よりも下げ
て、又は、水蒸気分圧を通常よりも上げて、発電させる
調整発電手順を備えるものである。また、前記調整発電
手順は、リン酸の平衡濃度が所定濃度になるように発電
するものであることが、発電停止後のリン酸濃度を所定
のものにすることができるので、好ましい。According to the method for stopping a phosphoric acid type fuel cell of the present invention, the power generation temperature of the fuel cell body is lowered below normal during the transition from the normal power generation state to the power generation stop state, or And a regulated power generation procedure for generating power by raising the partial pressure of water vapor more than usual. Further, it is preferable that the regulated power generation procedure generates power so that the equilibrium concentration of phosphoric acid becomes a predetermined concentration, since the phosphoric acid concentration after the stop of power generation can be made a predetermined value.
【０００９】さらに、前記調整発電手順は、外部のエネ
ルギーを用いるものであることが、水蒸気の不足分を補
うことができるので、好ましい。また、前記調整発電手
順は、該改質器への改質原燃料ガス中の水蒸気／燃料比
を通常よりも増加させるものであること、又は、酸素利
用率又は水素利用率を通常よりも増加させるものである
ことで、水蒸気分圧を上げることができる。また、発電
電力をダミー負荷に接続し、前記リン酸型燃料電池の運
転に必要な電力は外部から供給する電力供給手順を備え
ることで、低発電出力での調整発電手順を実行すること
ができる。Further, it is preferable that the regulated power generation procedure uses external energy, because it can compensate for the shortage of water vapor. Further, the regulated power generation procedure is to increase the steam / fuel ratio in the reforming raw fuel gas to the reformer more than usual, or to increase the oxygen utilization rate or the hydrogen utilization rate more than usual. By doing so, the partial pressure of water vapor can be increased. In addition, by connecting the generated power to the dummy load and providing a power supply procedure for supplying the power required for operating the phosphoric acid fuel cell from the outside, it is possible to execute the regulated power generation procedure with a low power generation output. .
【００１０】また、前記電力供給手順は、前記リン酸型
燃料電池の発電電圧が所定値よりも上昇しない範囲に前
記ダミー負荷の抵抗値を制御するものであることで、燃
料電池本体の電圧が上昇し過ぎて、燃料電池本体の触媒
が劣化することを避けることができる。また、本発明の
リン酸型燃料電池の停止方法は、発電停止状態に移行す
るため燃料電池本体をパージする不活性ガス中に水蒸気
を供給するパージ手順を備えるものである。In the power supply procedure, the resistance value of the dummy load is controlled so that the power generation voltage of the phosphoric acid fuel cell does not rise above a predetermined value. It is possible to prevent the catalyst of the fuel cell main body from being deteriorated due to excessive rise. Further, the method for stopping a phosphoric acid type fuel cell according to the present invention includes a purging procedure of supplying water vapor to an inert gas for purging a fuel cell main body to shift to a power generation stop state.
【００１１】さらに、前記パージ手順は、発電停止完了
後の温度において、リン酸の平衡濃度が所定濃度になる
ように水蒸気を供給するものであることが、発電停止後
のリン酸濃度を所定のものにすることができるので、好
ましい。また、本発明のリン酸型燃料電池は、水蒸気発
生器を備えるリン酸型燃料電池であって、空気極供給空
気中に、改質器出口から燃料極入口の改質ガス中に、又
は、パージガス中に、前記水蒸気発生器から水蒸気を供
給するラインを備えるものであり、これにより燃料電池
本体の水蒸気分圧を通常よりも上げる、上記のリン酸型
燃料電池の停止方法を実現することができる。さらに、
本発明のリン酸型燃料電池は、水蒸気発生器を備えるリ
ン酸型燃料電池において、パージガスの少なくとも一部
を該水蒸気発生器内を経由して供給するラインを備える
ものである。Further, in the purging step, the steam is supplied such that the equilibrium concentration of phosphoric acid becomes a predetermined concentration at a temperature after the power generation is stopped. It is preferred because it can be Further, the phosphoric acid type fuel cell of the present invention is a phosphoric acid type fuel cell provided with a steam generator, in the air electrode supply air, in the reformed gas from the reformer outlet to the fuel electrode inlet, or In the purge gas, a line for supplying steam from the steam generator is provided, thereby realizing the above-described method for stopping the phosphoric acid type fuel cell, in which the partial pressure of steam in the fuel cell body is increased more than usual. it can. further,
The phosphoric acid type fuel cell of the present invention is a phosphoric acid type fuel cell provided with a steam generator, which is provided with a line for supplying at least a part of the purge gas through the steam generator.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】図１を用いて、まずリン酸型燃料
電池の基本構成を説明する。燃料電池本体１は空気極２
及び燃料極３でマトリクス４をサンドイッチする構造と
なっている。空気極２には外気である空気が供給され、
発電により酸素の一部が消費されて残りの空気は排気さ
れる。燃料極３にはＣＯ変成器５から水素を主成分とす
るガスが供給され、水素の一部が消費され、残りは改質
器用バーナ８へ供給される。マトリクス４は電解液とな
るリン酸の水溶液がしみ込んでいるシートである。燃料
電池本体１は水蒸気分離器６からの水によって冷却され
る。この冷却用の水は逆に熱せられて水蒸気を含むこと
になり、水蒸気分離器６に戻されて、水と分離される。
したがって、この水蒸気分離器６は水蒸気発生器になっ
ている。燃料極３に到るガスの原燃料は都市ガス、ＬＰ
Ｇ等の炭化水素であって、水蒸気分離器６からラインＬ
２を介して供給される水蒸気と共に改質器７へ供給さ
れ、改質器用バーナ８で熱せられて、次の化学反応を起
こして、ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ2 ・・・ (1)
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋Ｈ2 ・・・ (2)水素とＣ
ＯとＣＯ2を発生する。この段階で、ＣＯとＣＯ2の比率
は約１０％ずつである。そして、次のＣＯ変成器５によ
って、更に(2)の反応が進められてＣＯの比率を約１％
にまで下げる。燃料中のＣＯは、燃料電池本体１の触媒
の活性を低下させるので（ＣＯ被毒）、ＣＯの比率を小
さくすることには重要な意味がある（このＣＯ被毒はリ
ン酸型燃料電池の運転温度が低いほど影響が大きい）。
そして、前記のようにＣＯ変成器５から水素を主成分と
するガスが燃料極３に供給されることになる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The basic structure of a phosphoric acid fuel cell will be described first with reference to FIG. Fuel cell body 1 is air electrode 2
In addition, the matrix 4 is sandwiched between the fuel electrodes 3. Outside air is supplied to the air electrode 2,
Part of the oxygen is consumed by the power generation, and the remaining air is exhausted. A gas containing hydrogen as a main component is supplied to the fuel electrode 3 from the CO converter 5, a part of the hydrogen is consumed, and the rest is supplied to the reformer burner 8. The matrix 4 is a sheet impregnated with an aqueous solution of phosphoric acid serving as an electrolytic solution. The fuel cell body 1 is cooled by water from the steam separator 6. The water for cooling is heated in reverse and contains water vapor, and is returned to the water vapor separator 6 and separated from the water.
Therefore, the steam separator 6 is a steam generator. The raw fuel for the gas reaching fuel electrode 3 is city gas, LP
A hydrocarbon such as G, from the steam separator 6 to the line L
Is supplied to the reformer 7 together with the steam supplied through the reformer 2, and is heated by the burner 8 for the reformer to cause the following chemical reaction, resulting in CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (1)
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 ... (2) Hydrogen and C
Generates O and CO 2 . At this stage, the ratio of CO and CO 2 is about 10% each. Then, the reaction of (2) is further advanced by the next CO converter 5 to reduce the CO ratio to about 1%.
Down to. Since CO in the fuel lowers the activity of the catalyst of the fuel cell body 1 (CO poisoning), it is important to reduce the ratio of CO (this CO poisoning occurs in the phosphoric acid type fuel cell). The lower the operating temperature, the greater the effect).
Then, the gas containing hydrogen as a main component is supplied from the CO converter 5 to the fuel electrode 3 as described above.
【００１３】燃料電池本体１からの直流電力はインバー
タ９によってＤＣ／ＡＣ変換されて交流電力となり、交
流出力１０及びプラント用の電源１１となる。発電を停
止するときには、燃料電池での反応を停止させるため
に、インバータ９を停止させるとともに、空気極２又は
燃料極３にパージガスを供給する。このパージガスは酸
素又は水素を絶つための不活性ガスであり、通常はＮ2
が使われる。この時、プラント用の電源は図示しない切
替装置により、それまでのインバータ９からの電力か
ら、外部電源に切り替わる。The DC power from the fuel cell main body 1 is DC / AC converted by an inverter 9 to become AC power, which becomes an AC output 10 and a power source 11 for a plant. When power generation is stopped, the inverter 9 is stopped and a purge gas is supplied to the air electrode 2 or the fuel electrode 3 in order to stop the reaction in the fuel cell. This purge gas is an inert gas for cutting off oxygen or hydrogen, and is usually N 2
Is used. At this time, the power supply for the plant is switched from the power from the inverter 9 to the external power supply by a switching device (not shown).
【００１４】本発明の第１の実施の形態では、通常発電
状態から発電停止状態へ移行する間に調整発電の状態を
設けて、発電温度を下げるか又は水蒸気分圧を上げて、
しばらく発電する。図３は、リン酸水溶液の温度（℃、
Ｋ）と、濃度（％）と外気の水蒸気分圧（ｍｍＨｇ）と
の関係を示している。これから、同じ水蒸気分圧でも、
温度を下げることによって濃度が下がり、また、同じ温
度でも、水蒸気分圧を上げることによって濃度が下がる
ことがわかる。したがって、発電温度を下げるか又は水
蒸気分圧を上げることによってリン酸水溶液の濃度を下
げることができる。これによりリン酸の凍結を避けるこ
とができる。具体的には、発電中には２００〜１５０℃
であるところを１００〜１２０℃に下げる。そして、リ
ン酸の濃度が例えば７９％、すなわち、リン酸凍結温度
が０℃となるように、温度、水蒸気分圧、そして、発電
出力を制御する。その際、水蒸気が不足するようであれ
ば外部のエネルギーを用いて、水蒸気発生に必要な熱を
補う装置（例えば電気ヒータやガスボイラー等）を設け
ても良い。それが電気ヒータであれば、水蒸気分離器６
又は水蒸気分離器６と燃料電池本体１との間のどこに設
けても良い。それがガスボイラーであれば、水蒸気が通
っているところのどこに設けても良い。つぎに、水蒸気
分圧を上げるための具体的な方法を示す。In the first embodiment of the present invention, a regulated power generation state is provided during the transition from the normal power generation state to the power generation stop state, and the power generation temperature is reduced or the steam partial pressure is increased.
Generate electricity for a while. FIG. 3 shows the temperature (° C.,
K), and the relationship between the concentration (%) and the partial pressure of water vapor (mmHg) of the outside air. From now on, even with the same steam partial pressure,
It can be seen that the concentration is decreased by lowering the temperature, and that the concentration is decreased by increasing the partial pressure of water vapor even at the same temperature. Therefore, the concentration of the aqueous phosphoric acid solution can be reduced by lowering the power generation temperature or increasing the water vapor partial pressure. Thereby, freezing of phosphoric acid can be avoided. Specifically, 200-150 ° C during power generation
Is lowered to 100 to 120 ° C. Then, the temperature, the water vapor partial pressure, and the power generation output are controlled so that the phosphoric acid concentration is, for example, 79%, that is, the phosphoric acid freezing temperature is 0 ° C. At this time, if water vapor is insufficient, a device (for example, an electric heater, a gas boiler, or the like) that supplements heat required for generating water vapor by using external energy may be provided. If it is an electric heater, the steam separator 6
Alternatively, it may be provided anywhere between the steam separator 6 and the fuel cell body 1. If it is a gas boiler, it may be provided anywhere where water vapor passes. Next, a specific method for increasing the partial pressure of steam will be described.
【００１５】(1) 改質器７への改質原燃料ガス中の水蒸
気／燃料比を増加させる。改質器７へはもともと水蒸気
が供給されているが、その水蒸気の比率を多くするので
ある。これにより、改質ガス中の余剰水蒸気を増やし、
結果として燃料極供給ガス中の水蒸気量を増やして、水
蒸気分圧を上げる。また、この場合に、ＣＯ転化率（Ｃ
ＯをＣＯ2にする比率）が上がり、ＣＯ被毒による電池
特性低下の影響が低減され低温での発電を安定して行え
るという副次的効果もある。(1) The steam / fuel ratio in the raw fuel gas for reforming to the reformer 7 is increased. Although steam is originally supplied to the reformer 7, the ratio of the steam is increased. This increases the excess water vapor in the reformed gas,
As a result, the amount of steam in the fuel electrode supply gas is increased, and the partial pressure of steam is increased. In this case, the CO conversion rate (C
(The ratio of O to CO 2 ) increases, and the effect of deterioration of battery characteristics due to CO poisoning is reduced, and there is also a secondary effect that power generation can be performed stably at low temperatures.
【００１６】(2) 酸素利用率又は水素利用率を増加させ
る。供給ガス中の水蒸気分圧が、目標のリン酸濃度にお
ける水蒸気分圧より低い場合には、酸素又は水素の利用
率を上げること、すなわち、供給ガス量を減少すること
により、燃料電池本体１での水蒸気分圧を上げることが
できる。これは発電によって生じる水蒸気量の供給ガス
に対する割合が増加するためである。もっとも、水素を
欠乏させると電極が劣化する場合があることが知られて
いるので、酸素利用率を上げる方が望ましい。(2) Increase the oxygen utilization rate or the hydrogen utilization rate. When the partial pressure of water vapor in the supply gas is lower than the partial pressure of water vapor at the target phosphoric acid concentration, the utilization rate of oxygen or hydrogen is increased, that is, by reducing the amount of supply gas, the fuel cell body 1 Can increase the partial pressure of water vapor. This is because the ratio of the amount of water vapor generated by power generation to the supply gas increases. However, it is known that when hydrogen is deficient, the electrode may be deteriorated. Therefore, it is desirable to increase the oxygen utilization rate.
【００１７】つぎに、調整発電中の負荷について説明す
る。調整発電中はインバータ９を駆動するのに十分でな
い直流電圧しか得られないことも考えられる。その際に
は、燃料電池本体１の直流出力をインバータ９からダミ
ー負荷１３にスイッチ１４によって切換え、通常はイン
バータ９から供給されるプラント運転に必要な電力を外
部から供給して、プラント運転を継続可能にする。調整
発電によって発生される電力はダミー負荷１３によって
消費されることで、発電も継続される。また、ダミー負
荷１３の抵抗値の選定によっては、燃料電池本体１の電
圧が上昇し過ぎて、燃料電池本体１の触媒の劣化につな
がることがある。これを避けるため、ダミー負荷１３の
抵抗値は燃料電池本体１の電圧が所定値よりも上昇しな
い範囲の値とする。なお、負荷の切換えはスイッチ１４
によるとしたが、実際には滑らかな切換えとなるように
することが望ましい。Next, the load during regulated power generation will be described. It is conceivable that only a DC voltage that is not sufficient to drive the inverter 9 is obtained during the regulated power generation. At that time, the DC output of the fuel cell main body 1 is switched from the inverter 9 to the dummy load 13 by the switch 14, and the power necessary for plant operation normally supplied from the inverter 9 is supplied from outside, and the plant operation is continued. to enable. The power generated by the regulated power generation is consumed by the dummy load 13 so that the power generation is also continued. Further, depending on the selection of the resistance value of the dummy load 13, the voltage of the fuel cell main body 1 may be excessively increased, which may lead to deterioration of the catalyst of the fuel cell main body 1. In order to avoid this, the resistance value of the dummy load 13 is set to a value within a range where the voltage of the fuel cell main body 1 does not rise above a predetermined value. The load is switched by the switch 14.
However, in practice, it is desirable to make the switching smooth.
【００１８】本発明の第２の実施の形態では、通常の発
電又は調整発電の停止のために、燃料電池本体１をパー
ジする不活性ガス中に水蒸気を供給する。これにより、
水蒸気分圧を上げてリン酸濃度を下げることができる。
また、調整発電によりリン酸濃度を下げても、乾燥した
不活性ガスを供給してしまうと、再びリン酸濃度が上が
る可能性もあるが、水蒸気を供給することでこれを避け
ることもできる。本実施の形態の場合も、リン酸の濃度
が例えば７９％、すなわち、リン酸凍結温度が０℃とな
るように、水蒸気供給量を制御すれば良い。供給する水
蒸気は、発電が停止した直後の燃料電池の余熱を利用し
て、発生させることもできる。In the second embodiment of the present invention, water vapor is supplied into an inert gas for purging the fuel cell main body 1 to stop normal power generation or regulated power generation. This allows
The concentration of phosphoric acid can be reduced by increasing the partial pressure of water vapor.
In addition, even if the concentration of phosphoric acid is reduced by the regulated power generation, if the dried inert gas is supplied, the concentration of phosphoric acid may increase again, but this can be avoided by supplying steam. Also in the case of the present embodiment, the amount of supplied steam may be controlled so that the phosphoric acid concentration is, for example, 79%, that is, the phosphoric acid freezing temperature is 0 ° C. The steam to be supplied can also be generated by using the residual heat of the fuel cell immediately after the power generation is stopped.
【００１９】つぎに、本発明の第３の実施の形態とし
て、水蒸気を供給する構造上の構成について説明する。 (1) プラント内部の水蒸気発生器（水蒸気分離器６やボ
イラー（図示せず）等）から空気極供給空気中に水蒸気
を供給するラインＬ１を設ける。 (2) プラント内部の水蒸気発生器から、改質器７出口か
ら燃料極３入口の改質ガス中に水蒸気を供給するライン
Ｌ３、Ｌ４を設ける。改質器７出口とＣＯ変成器５との
間に供給するラインＬ４を設ければ、ＣＯ転化率を向上
してＣＯ被毒を低減する効果もある。 (3) プラント内部の水蒸気発生器からパージガス中に水
蒸気を供給するライン（図示せず）を設ける。 (4) パージガスの少なくとも一部を、プラント内部の水
蒸気発生器内を経由して、供給するライン（図示せず）
を設ける。水蒸気分離器６の温度が１００℃を下回ると
水蒸気の発生は停止するが、水蒸気分離器６の内部には
依然として水蒸気が含まれているので、これにより、パ
ージガスに水蒸気を加えることができる。これらの構成
により、上記リン酸型燃料電池の停止方法を実現するこ
とができる。Next, as a third embodiment of the present invention, a structural configuration for supplying steam will be described. (1) A line L1 for supplying steam from the steam generator (steam separator 6, boiler (not shown), or the like) inside the plant to the air supply air is provided. (2) Lines L3 and L4 for supplying steam into the reformed gas from the outlet of the reformer 7 to the inlet of the fuel electrode 3 are provided from the steam generator inside the plant. If a line L4 for supplying between the outlet of the reformer 7 and the CO converter 5 is provided, there is also an effect of improving CO conversion and reducing CO poisoning. (3) Provide a line (not shown) for supplying steam into the purge gas from the steam generator inside the plant. (4) A line (not shown) for supplying at least a part of the purge gas via a steam generator inside the plant.
Is provided. When the temperature of the steam separator 6 falls below 100 ° C., the generation of steam stops, but since steam is still contained inside the steam separator 6, steam can be added to the purge gas. With these configurations, the method for stopping the phosphoric acid fuel cell can be realized.
【００２０】[0020]
【発明の効果】したがって、本発明によれば、リン酸型
燃料電池の長期保管前のリン酸濃度調整を経済的かつ簡
便に行うことができる。As described above, according to the present invention, the phosphoric acid concentration of the phosphoric acid type fuel cell before long-term storage can be adjusted economically and easily.
【図１】本発明リン酸型燃料電池の構成を説明する図。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a phosphoric acid fuel cell of the present invention.
【図２】リン酸水溶液の濃度と氷結温度との関係を示す
図。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between the concentration of a phosphoric acid aqueous solution and a freezing temperature.
【図３】リン酸水溶液の濃度と温度とリン酸上の水蒸気
分圧の関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the concentration and temperature of a phosphoric acid aqueous solution and the partial pressure of water vapor on phosphoric acid.
１ 燃料電池本体 ２ 空気極 ３ 燃料極 ４ マトリクス ５ ＣＯ変成器 ６ 水蒸気分離器 ７ 改質器 ８ 改質器用バーナ ９ インバータ １０ 交流出力 １１ プラント用電源 １３ ダミー負荷 １４ スイッチ Ｌ１〜Ｌ４ 水蒸気供給ライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell main body 2 Air electrode 3 Fuel electrode 4 Matrix 5 CO transformer 6 Steam separator 7 Reformer 8 Burner for reformer 9 Inverter 10 AC output 11 Power supply for plant 13 Dummy load 14 Switch L1 to L4 Steam supply line
Claims (13)
る間に、燃料電池本体の、発電温度を通常よりも下げ
て、又は、水蒸気分圧を通常よりも上げて、発電させる
調整発電手順を備えることを特徴とするリン酸型燃料電
池の停止方法。An adjusted power generation procedure for generating power by lowering the power generation temperature of the fuel cell main body or lowering the steam partial pressure than normal during the transition from the normal power generation state to the power generation stop state. A method for stopping a phosphoric acid fuel cell, comprising:
が所定濃度になるように発電するものであることを特徴
とする請求項１記載のリン酸型燃料電池の停止方法。2. The method for stopping a phosphoric acid-type fuel cell according to claim 1, wherein in the regulated power generation procedure, power is generated so that an equilibrium concentration of phosphoric acid becomes a predetermined concentration.
を用いるものであることを特徴とする請求項１又は２記
載のリン酸型燃料電池の停止方法。3. The method for stopping a phosphoric acid fuel cell according to claim 1, wherein the regulated power generation procedure uses external energy.
とから水素を発生させる改質器を備え、前記調整発電手
順は、該改質器への改質原燃料ガス中の水蒸気／燃料比
を通常よりも増加させるものであることを特徴とする請
求項１乃至３いずれかに記載のリン酸型燃料電池の停止
方法。4. The phosphoric acid-type fuel cell includes a reformer for generating hydrogen from hydrocarbons and water, and the regulated power generation procedure includes a step of supplying steam / water in the reformed raw fuel gas to the reformer. The method for stopping a phosphoric acid fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel ratio is increased more than usual.
素利用率を通常よりも増加させるものであることを特徴
とする請求項１乃至４いずれかに記載のリン酸型燃料電
池の停止方法。5. The method for stopping a phosphoric acid fuel cell according to claim 1, wherein the regulated power generation procedure increases the oxygen utilization rate or the hydrogen utilization rate more than usual. .
備え、さらに、通常発電状態から発電停止状態へ移行す
る間に、発電電力を該ダミー負荷に接続し、前記リン酸
型燃料電池の運転に必要な電力は外部から供給する電力
供給手順を備えることを特徴とする請求項１乃至５いず
れかに記載のリン酸型燃料電池の停止方法。6. The phosphoric acid-type fuel cell includes a dummy load, and further connects the generated electric power to the dummy load during a transition from a normal power-generating state to a power-generating stopped state. The method for stopping a phosphoric acid fuel cell according to any one of claims 1 to 5, further comprising a power supply procedure for supplying power required for operation from outside.
電池の発電電圧が所定値よりも上昇しない範囲に前記ダ
ミー負荷の抵抗値を制御するものであることを特徴とす
る請求項６記載のリン酸型燃料電池の停止方法。7. The power supply procedure according to claim 6, wherein a resistance value of the dummy load is controlled within a range in which a generated voltage of the phosphoric acid type fuel cell does not rise above a predetermined value. To stop phosphoric acid type fuel cell.
体をパージする不活性ガス中に水蒸気を供給するパージ
手順を備えることを特徴とするリン酸型燃料電池の停止
方法。8. A method for shutting down a phosphoric acid type fuel cell, comprising a purging step of supplying steam to an inert gas for purging a fuel cell main body to shift to a power generation stop state.
度において、リン酸の平衡濃度が所定濃度になるように
水蒸気を供給するものであることを特徴とする請求項８
記載のリン酸型燃料電池の停止方法。9. The purging procedure according to claim 8, wherein steam is supplied so that the equilibrium concentration of phosphoric acid becomes a predetermined concentration at the temperature after the completion of the power generation stoppage.
The method for stopping the phosphoric acid type fuel cell according to the above.
池において、空気極供給空気中に該水蒸気発生器から水
蒸気を供給するラインを備えることを特徴とするリン酸
型燃料電池。10. A phosphoric acid fuel cell comprising a steam generator, comprising a line for supplying steam from the steam generator into the air supply air.
池において、炭化水素と水とから水素を発生させる改質
器の出口から燃料極入口の改質ガス中に該水蒸気発生器
から水蒸気を供給するラインを備えることを特徴とする
リン酸型燃料電池。11. A phosphoric acid fuel cell having a steam generator, wherein steam is supplied from the outlet of the reformer for generating hydrogen from hydrocarbons and water to the reformed gas at the fuel electrode inlet. A phosphoric acid fuel cell, comprising:
池において、パージガス中に該水蒸気発生器から水蒸気
を供給するラインを備えることを特徴とするリン酸型燃
料電池。12. A phosphoric acid-type fuel cell including a steam generator, comprising a line for supplying steam from the steam generator into a purge gas.
池において、パージガスの少なくとも一部を該水蒸気発
生器内を経由して供給するラインを備えることを特徴と
するリン酸型燃料電池。13. A phosphoric acid-type fuel cell including a steam generator, comprising a line for supplying at least a part of a purge gas through the steam generator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9321097A JPH11154529A (en) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | Stopping method of phosphoric acid type fuel cell and phosphoric acid type fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9321097A JPH11154529A (en) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | Stopping method of phosphoric acid type fuel cell and phosphoric acid type fuel cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11154529A true JPH11154529A (en) | 1999-06-08 |
Family
ID=18128792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9321097A Pending JPH11154529A (en) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | Stopping method of phosphoric acid type fuel cell and phosphoric acid type fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11154529A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000059061A1 (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-05 | Siemens Aktiengesellschaft | High-temperature membrane (htm) fuel cell electrolyte, method of operating an htm fuel cell and htm fuel cell battery |
| WO2000070693A3 (en) * | 1999-05-19 | 2001-08-16 | Siemens Ag | High temperature membrane (htm) fuel cell, method for operating an htm fuel cell battery, and htm fuel cell battery |
| JP2001223017A (en) * | 2000-02-09 | 2001-08-17 | Toyota Motor Corp | Fuel gas generating system for fuel cell |
| JP2003536232A (en) * | 2000-06-22 | 2003-12-02 | ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー | Method and apparatus for regenerating PEM fuel cell performance |
| JP2004172106A (en) * | 2002-10-31 | 2004-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Operation method of fuel cell system and fuel cell system |
| CN1332464C (en) * | 2000-10-19 | 2007-08-15 | 佳能株式会社 | (Composite) membranes of solid polyelectrolytes bearing phosphoric acid groups and processes for their production |
| JP2010218941A (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Anti-freezing method of phosphoric acid, and anti-freezing device of phosphoric acid, of phosphoric acid fuel cell |
| US7943261B2 (en) | 2002-10-31 | 2011-05-17 | Panasonic Corporation | Method of operating fuel cell system and fuel cell system |
| JP2017188472A (en) * | 2017-06-14 | 2017-10-12 | 株式会社東芝 | Fuel battery system and method for operating the same |
-
1997
- 1997-11-21 JP JP9321097A patent/JPH11154529A/en active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000059061A1 (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-05 | Siemens Aktiengesellschaft | High-temperature membrane (htm) fuel cell electrolyte, method of operating an htm fuel cell and htm fuel cell battery |
| WO2000070693A3 (en) * | 1999-05-19 | 2001-08-16 | Siemens Ag | High temperature membrane (htm) fuel cell, method for operating an htm fuel cell battery, and htm fuel cell battery |
| JP2001223017A (en) * | 2000-02-09 | 2001-08-17 | Toyota Motor Corp | Fuel gas generating system for fuel cell |
| JP2003536232A (en) * | 2000-06-22 | 2003-12-02 | ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー | Method and apparatus for regenerating PEM fuel cell performance |
| CN1332464C (en) * | 2000-10-19 | 2007-08-15 | 佳能株式会社 | (Composite) membranes of solid polyelectrolytes bearing phosphoric acid groups and processes for their production |
| JP2004172106A (en) * | 2002-10-31 | 2004-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Operation method of fuel cell system and fuel cell system |
| US7943261B2 (en) | 2002-10-31 | 2011-05-17 | Panasonic Corporation | Method of operating fuel cell system and fuel cell system |
| JP2010218941A (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Anti-freezing method of phosphoric acid, and anti-freezing device of phosphoric acid, of phosphoric acid fuel cell |
| JP2017188472A (en) * | 2017-06-14 | 2017-10-12 | 株式会社東芝 | Fuel battery system and method for operating the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3658866B2 (en) | Fuel cell power generator | |
| JP4248182B2 (en) | Fuel cell power generation system and fuel cell purging method | |
| JP2009048854A (en) | Fuel cell power generating device and its control method | |
| JPH11154529A (en) | Stopping method of phosphoric acid type fuel cell and phosphoric acid type fuel cell | |
| JP2007141744A (en) | Fuel cell system | |
| JP3889553B2 (en) | Method and apparatus for controlling fuel cell system | |
| JP4727642B2 (en) | Operation method of hydrogen production power generation system | |
| US20100285379A1 (en) | Transitioning an electrochemical cell stack between a power producing mode and a pumping mode | |
| JPH07230819A (en) | Internally modified solid electrolyte fuel cell system having self-heat exchange type heat insulating prereformer | |
| JPS61277171A (en) | Fuel cell power generation system | |
| JP2009212045A (en) | Fuel cell system and drainage method of fuel cell | |
| JPH09161832A (en) | Fuel cell generating device, and its operation method and operation control method | |
| US8153319B2 (en) | System and method for purging condensate from an electrochemical cell stack prior to operation | |
| JPH09298065A (en) | Fuel cell generating device | |
| JP3992423B2 (en) | Method and apparatus for starting operation of fuel cell system | |
| JP2009117170A (en) | Hydrogen and power generating system, and load following power generation method therein | |
| JP2001291525A (en) | Starting method of solid polymer-type fuel cell and its device | |
| JP5134309B2 (en) | Fuel cell power generator and control method thereof | |
| JP4466049B2 (en) | Water flow control method for reforming steam | |
| JP3679792B2 (en) | Solid polymer fuel cell power generator | |
| JP5832717B2 (en) | Fuel cell system and method for stopping the fuel cell system | |
| JP3471513B2 (en) | Fuel cell power generator and fuel switching test method thereof | |
| KR102548739B1 (en) | Fuel cell system having high thermal efficiency | |
| JP3732004B2 (en) | Carbon monoxide removal apparatus and operation method thereof | |
| JPH076780A (en) | Fuel cell power generating device |