JPS58100371A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本＠嘴は、燃料電池システムに関するものである。

燃料電池は、燃料の持つ化学エネルギーを喝気化学釣手
Ｒｔ利用して直接、＠気エネルギーに変幽すｈｉｍ置で
、原理的に高−エネルギー変換効率が期待で自、高効率
、無公害の新しＶｈｔｕ鑞源をめざして開発が進められ
て−る。

４１１１ｍは、従来の燃料電池システムのｌ１１１ＩＩ
ｔ示す系統図で、このシステムは、燃料電池本体１と、
原燃料供給手段２と、原燃料供給子Ｒ２から供給される
Ｈｉｍ科に混合するため、少なくとも−りＯ温合成分を
供給する手［３と、原燃料供給子Ｒ２５Ｐ↓び温合成分
を供給する手Ｒ３から供給された燃料成分Ｏｓ合物から
ガス状Ｏ燃料電池燃料會薙生させるための燃料処理手Ｒ
ａ−ｋｓ酸化剤供給手段５と、燃料電池本体１内で使用
されなかり九燃料ガスの循濃手Ｒ６と、酸化剤ガスの出
口貴に設けられている員処垣手Ｒ７と、燃料電池本体ｌ
の負荷変−を檎出し燃料ガスおよび鹸化剤オスの圧力ｔ
！１ＩＩＩ＃する負＃変−ＩＩＩｌ＃手段８とを有して
−る。

９はインバータ、１０は負荷変−−出器、１１および１
８はそれぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスの調圧弁を示し
て−る。

そして、燃料電池は、７４２１にそのＩＨｉを示すよう
に、薄いＩＩＥＩｉ！ＩＥ１Ｍ、　１ｂｌＳｌ！に触媒
１ｃ。

１−と＠ｊｌ＊１　ｆとｔはさん疋構造で単セルを形成
し、これをセパレータＩｇ、１ｈｔ−介して任意のＩ＆
積層し、各々の単セルの二つの鑞億にガス流ａｌｔ、１
ｊｔ−介して、それでれｔＩＩＡ科ガスと酸化剤ガスを
別々に供給する構造となってｉる。

そして、これらの単セルに＄Ｐｖｈで、燃料ガスと酸化
剤ガスとの間は、触媒１ｃ、ｌｄと電解質１ｔ４ｔｆＣ
よって保たれており、その圧力耐力は億めて小さｉ、そ
れ故、負荷変−等にょろガス量の変化により、燃料ガス
と酸化剤ガスとの間に大きな圧力Ｉｌ倉生じ、燃料電池
内でのクースオーバーによ参８１１低下を生じ中すい。

仁のような燃料電池システムにお＾て電池性能を向上す
るには、電池内のガス圧力を高くする必優があるが、従
来のものは電池ｌｌ身の耐圧力が小さ匹ため高圧力化が
できなかった。ま九、負荷変−に対応してＩＩａ科電電
電池内燃料ガスと酸化剤ガスとの供給量を両者間の圧力
！Ｉが一電となるように保つことがｍｓであるため、燃
料電池システＡｔ高信頼度のもとで運転することができ
なかった。

本発明は、高圧力化、負荷変動等による差圧が生じた場
合にも、燃料電池の小さい耐圧力に耐え得る圧力にｇ／
ｉ贅することができる燃料電池システムを提供すること
を目的とし、単セルを複数個積層して構成され、単セル
の二つの電極に、それぞれ、燃料ガスと酸化剤ガスを供
給する手段を有する燃料電池と、この燃料電池の負荷変
動を検出する手段と、この手段の検出給米に基づき負荷
変動制御子Ｒｔ−用いて燃料ガスと鹸化剤ガスの供給量
を制御する手段とを有する燃料電池システムにおいて、
燃料ガスと酸化剤ガスの排出流路にガス溜め用のタンク
を設け、各タンクの＃１段と、燃料電池の前段とに、そ
れぞれ圧力検出器に連動して作動する弁が設けであるこ
とを特徴とするものである。

以下、実施例についてａ明する。

第３１１ｉ３は、一実施例の概略を示す系統図で、第１
図と同一の部分には同一の符号が付しである。

この図で、１３．１４は燃料電池本体１の燃料ガスおよ
び酸化剤ガスの出口側に、それぞれ設けられているりず
一バメンク、１５は燃料ガス流路の―圧伸１＠Ｏ圧力設
定器、１７は燃料電池本体ｌの燃料ガスの入口−及び出
口側にそれぞれ設けらｎてｖ４．＠圧伸１８，１９の関
節器、２ｏは燃料ガスの入口側と酸化剤ガスの出口側の
差圧１１１’ｌ用の差圧センナ、２１は差圧竜ンサ２Ｏ
Ｋ秦纜し調圧弁２２の関節器、２Ｎは酸化剤ガスの入口
＠及び出口１１にそれヤれ殴けられてｉる調圧弁２４゜
２５のＲ簡易を示してｖｈＪＩＩ。

このＳ科電池システムにお−では、負荷変動が生じ友場
金には、負荷変勤倹出１）１Ｇで検出され、七の変化量
に相轟する必要量をあらかじめプ璽グラミングしである
負荷変動制御手段８で制御し、流量ｔ１４ＩＩ＆弁１１
．１２をＲ贅する。このと亀の制御によって圧力のアン
バランスが生じ中すｉが、この燃料電池システムには、
燃料電池本体１の出口側にそれヤれ、リザーバタンク１
！、１４が設けであるので、急激なアンバランス圧力を
緩和畜ぜもことができる。これに対して、リザーバータ
ンク１３．１４が設けられてｉない場合には、燃料電池
本体！内に耐圧力以上の圧力が発生し、夕霧スオーバー
を起こす要因となる。

また、この実施例では、流量！Ｉ１１弁１１，１２の制
御により流量変化から生ずる圧力１１を、基準圧力ｔｄ
ａ料出ロガス圧力で設定した伏線で、圧力設定器１５に
より、―圧伸１６に動作させて設定するようになってｓ
ｐ　Ｄ　％　この基準圧力に対して、両者１＃ＩＪｏ！
圧を、差圧センナ−２０で噴出し、あらかじめ、電池内
の耐圧力値以内に設定しである差玉数ｊｉ！！１Ｉ２１
によ妙酸化剤匈の出口に設は九関圧伸２２により１１１
１ｍすることができる。

燃料電池本体１内にりａスオーバーが発生する場合にか
−で、酸化剤ガス肯に燃料ガスが入り込むときは、ｆａ
−条件に早く通しＪ６％Ａ、そのため、運転条件として
、最悪の結果り關スオーパを生じることになったとして
も、酸化剤ガスが燃料ガス側ヘク謬スオーバ−１ぜるよ
うに、酸化剤ガス入口ｌＩＩを最も圧力會大自くシ、酸
化剤ガス出口側、燃料ガス入口側、燃料ガス出口ｌＩの
願に圧力が小さくして、燃料ガス出口側Ｏ圧力を最も小
さくしてお（ように構成される。

しかし、この場合前述の制御のみでは燃料電池本体１　
ｏ、１１１ｆＥｔｓ整は、圧力差が大暑（なるため−瞥
仕切れない状態が生ずることになる。このような状態に
対処し、電池ｍａｔ向上するために、こｏｈｍｓでは、
燃料系および酸化剤系各々の系全体の圧力ｆ：Ｉｌ＆圧
化４用圧力４用圧力御可能とするように、燃料電池本体
１０入口、出口側の圧力差を小１（するように、入口肯
に調圧弁１ｇ、２４、出口側に調圧弁１９．２５ｔ−設
けである。

従って、調圧弁１８と１９とを関節器１７により入口肯
、出口側の圧力が等しくなるように制御し、調圧弁２４
と２５とは関節１１１１２３により電池性能向上に必要
な圧力に制−される。

系全体が高圧になると、負荷変＃によろガス流量変化が
大暑く圧力に影響する九め、調圧弁１８゜１Ｇ、２４．
２５を設ける必要があるがのみならず、これらｆ＠ａｌ
ｌ、、、たえず差圧を一定になるように制御する必要が
あるために、リザーバータンク１３．１４に設けである
が、これらにより安定に制御するためには、リザーバタ
ンク１３，１４の容積は、リザーバータンク１３，１４
の入口から両段の調圧弁１１，１２間の系の容積の１０
倍以上とすれば、負荷変動による圧力変化を十分緩和す
ることかで龜る。

このように、実施例の燃料電池システムは、燃料ガス系
および酸化剤系の各々の出口側にりず一バータンクを設
けであるため、流量変化による圧力変動が十分緩和吸収
でき、かつ、燃料電池手段の前後に設は九調圧伸により
、電池手ＲＯｆｌｌ後圧力！Ｉを小さくすることにより
、電池手段の耐圧力に耐見うる流量変化に対する圧力制
御が害鳥でかつ安定して行わせることかで１１ゐ。

以上の如く、本発明は、高圧力化、負荷変動等による差
圧が生じた場合にも、燃料電池の小さい耐圧力に耐え得
る圧力にＲ１１１！することができる燃料電池システム
を提供することかで龜るもので、産業上の効果の大なる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料電池システムの系統図、疼２−は同
じくその要部のｆＩｉｉｉ図、第３図は本発明の燃料電
池システムの一実施例の系統図である。 ｌ・・・燃料電池本体、８・・・負荷変動制御手段、ｌ
Ｏ・・・負荷変動検出器、１１・・・（燃料ガス用）リ
ザーバータンク、１４−・・（酸化剤ガス用）リザーバ
ータンク、１ト・・圧力設定器、１６・・・調圧弁、１
７・・・関節！、１８．１１１−・・調圧弁、ｉｏ−・
・差圧センサ、２１・・・関節器、２ト・・調圧弁、２
３・・・調節器、勇　　１　図 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌ　単セルを４Ｉ歇−積層して構成され、前記単セルの
   二りの１１４１に、それぞれ、燃料ガスと鹸化剤オスを
   供給する手Ｒ（を有するｆＩｌＡ科鴬池と、該−科罐池
   の負１ＩＲ１１ｋｔ−検出する手段と、該手段の噴出ｍ
   釆に基づき負＃変−調御手段愛用いて＃起燃料ガスとｆ
   ＩＩｉｉ！酸化剤ガスの供給量を制御する手段とを有す
   ｈ−科電池ンステムにお−で、＃紀燃料ガスと繍配酸化
   剤ガスの排出成路にガス溜め用のタンクを設け、＃ｉ記
   各タンクの前段と、前記燃料電池の一段とに、それぞれ
   圧力噴出器に連動して作―すｂ弁が設けであることｔ−
   轡歇とする燃料電池システム。