JPS5812268A - 燃料電池のガス圧力制御方法 - Google Patents
燃料電池のガス圧力制御方法Info
- Publication number
- JPS5812268A JPS5812268A JP56109380A JP10938081A JPS5812268A JP S5812268 A JPS5812268 A JP S5812268A JP 56109380 A JP56109380 A JP 56109380A JP 10938081 A JP10938081 A JP 10938081A JP S5812268 A JPS5812268 A JP S5812268A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- air
- fuel
- battery
- fuel cell
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は・燃料電池発電システムの制御方法に係り、特
に負荷変動時の燃料電池のガス圧力制ｐ＋方法に関する
。
に負荷変動時の燃料電池のガス圧力制ｐ＋方法に関する
。
燃料電池の寿命を長くするためには、！池の４・気及び
燃料の圧力を一定に制御することが望ましい。この具体
的な方法に関しては、特公昭５０−９２１２号で提案さ
れている。しかしながら、電池での未反応燃料の燃熔エ
ネルギーで空気圧針１階を駆動するシステム（例えば、
特開昭５４−８２６３６号に開示されたシステム）にお
いては、負荷電流変化時において空気圧縮機の駆動動力
が変化し、圧縮機吐出圧力が変動する。圧縮機吐出圧力
が電池空気圧力より低くなると、電池への空気供給量が
停止して、燃料電池出力電圧が低下する欠点を有してい
る。さらに、電池への空気供給量停止に伴い電、油空気
圧力が低下すると、電４１Ｊ・府料圧力との差が変化し
、電池内におけるガスのクロスオーバー傾向が強くなっ
て電池の効率が低下する欠点がある。
燃料の圧力を一定に制御することが望ましい。この具体
的な方法に関しては、特公昭５０−９２１２号で提案さ
れている。しかしながら、電池での未反応燃料の燃熔エ
ネルギーで空気圧針１階を駆動するシステム（例えば、
特開昭５４−８２６３６号に開示されたシステム）にお
いては、負荷電流変化時において空気圧縮機の駆動動力
が変化し、圧縮機吐出圧力が変動する。圧縮機吐出圧力
が電池空気圧力より低くなると、電池への空気供給量が
停止して、燃料電池出力電圧が低下する欠点を有してい
る。さらに、電池への空気供給量停止に伴い電、油空気
圧力が低下すると、電４１Ｊ・府料圧力との差が変化し
、電池内におけるガスのクロスオーバー傾向が強くなっ
て電池の効率が低下する欠点がある。
本発明の目的は、燃料電池への空気供給源の圧力変動時
においても、燃料電池の出力電圧低下を防止するととも
、に、電池内におけるガスのクロス゛オーバーを防止さ
せるガス圧力制御方法を提供することにある。
においても、燃料電池の出力電圧低下を防止するととも
、に、電池内におけるガスのクロス゛オーバーを防止さ
せるガス圧力制御方法を提供することにある。
上記目的を達成する為、本発明では、燃料電池発電シス
テムの運転時に、燃料電池の空気圧力及び燃料圧力を変
化させる様にしている。
テムの運転時に、燃料電池の空気圧力及び燃料圧力を変
化させる様にしている。
本発明では、第２に、燃料電池の空気圧力を、空気供給
源の圧力で変化させ、燃料電池の燃料圧力を電池の空気
圧力もしくは空気供給源の圧力で変化させる様にしてい
る。また、第３に、空気供給源の圧力と燃料電池の空気
圧力の差及び燃料電池の空気圧力と燃料圧力の差が一定
となるように制御している。
源の圧力で変化させ、燃料電池の燃料圧力を電池の空気
圧力もしくは空気供給源の圧力で変化させる様にしてい
る。また、第３に、空気供給源の圧力と燃料電池の空気
圧力の差及び燃料電池の空気圧力と燃料圧力の差が一定
となるように制御している。
以下、本発明の一実倫例を図面に従って説明する。
第１図は本発明によるガス圧力制御を実施した燃料電池
の系統図で、１は燃料電池本体、２けナフサ、メタン等
を水素リッチのガスに変換する改質器、３は電池へ空気
を供給する空気圧縮機、４は空気圧縮機を駆動するガス
タービン、５は燃料電池の一負荷、６は空気圧縮機吐出
圧力制御系、７．８は電池の空気及び燃料圧力制御系、
９．１０．１１は電池の負荷電流に応じた空気及び燃料
を供給する流量制御系である。電池の空気圧力制御系７
の設定値は圧縮機吐出圧力Ｐ１で、電池の燃料圧力制御
系８の設定値は電池の空気圧力Ｐ２で定める。
の系統図で、１は燃料電池本体、２けナフサ、メタン等
を水素リッチのガスに変換する改質器、３は電池へ空気
を供給する空気圧縮機、４は空気圧縮機を駆動するガス
タービン、５は燃料電池の一負荷、６は空気圧縮機吐出
圧力制御系、７．８は電池の空気及び燃料圧力制御系、
９．１０．１１は電池の負荷電流に応じた空気及び燃料
を供給する流量制御系である。電池の空気圧力制御系７
の設定値は圧縮機吐出圧力Ｐ１で、電池の燃料圧力制御
系８の設定値は電池の空気圧力Ｐ２で定める。
ナフサ、メタン等が１６，１７より改質器２に供給され
、水素リッチのガス１８となって燃料電池１に供給され
る。さらに、空気圧縮機３よりの空気は１４により電池
に供給され、水素と酸素が電気化学的に反応して電圧を
発生する。燃料電池での未反応燃料は配管１９に、空気
は配管１５に排出され、未反応学科は改質器の燃焼室２
Ａで燃焼する。燃焼エネルギーの一部は、ナフサ、メタ
ン等を改質するために消費され、他のエネルギー、はガ
スタービン４に与えられ、空気圧縮機３を部組する。
、水素リッチのガス１８となって燃料電池１に供給され
る。さらに、空気圧縮機３よりの空気は１４により電池
に供給され、水素と酸素が電気化学的に反応して電圧を
発生する。燃料電池での未反応燃料は配管１９に、空気
は配管１５に排出され、未反応学科は改質器の燃焼室２
Ａで燃焼する。燃焼エネルギーの一部は、ナフサ、メタ
ン等を改質するために消費され、他のエネルギー、はガ
スタービン４に与えられ、空気圧縮機３を部組する。
空気用縮機吐出圧力Ｐ１は圧力制御系６の働きにより一
定に制御されている。
定に制御されている。
今、電池負荷５の値りを減少させた場合の特性を、従来
の制御方式と本発明との間で比較する。
の制御方式と本発明との間で比較する。
第２図の特性は、第１図の電池空気圧力制御系７および
電池燃料圧力制御系８の圧力設定値を、一定にした従来
例である。第３図の特性は、制御系７および８の圧力設
定値を、それぞれ圧縮機吐出圧力、電池空気圧力で次の
ように変化させた例である。
電池燃料圧力制御系８の圧力設定値を、一定にした従来
例である。第３図の特性は、制御系７および８の圧力設
定値を、それぞれ圧縮機吐出圧力、電池空気圧力で次の
ように変化させた例である。
（１）電池空気圧力設定値
ＲＰ、 ＝ ＰＩ 十ｋ Ｐ＋ ・・
・・・・・・・ （１）（２）電油燃料圧力設定値 ＲＰ ｓ ＝ Ｐ ２ ＋ ｋ Ｐｔ
・・・・・・・・・ （２）ここで、ＲＰ２ ：電池
空気圧力設定値ＲＰ３ ：電池燃料圧力設定値 Ｐ、：圧縮機吐出圧力 Ｐ２：電池空気圧力 ｋＰＩ ：圧力差（第３図では負の値）ｋｐｍ：圧力差
（第３図では正のｆｔ＆ ）負荷りの減少に伴い、ナフ
サ、メタン等を減少させると、改質器燃炉ガスの総エネ
ルギーが減少し、ガスタービン４の出力すなわち空気圧
紺機の動力が減少する。このため、吐出流量が減少する
が、この分は制御系６の働きで放出空気流量Ｆ。
・・・・・・・ （１）（２）電油燃料圧力設定値 ＲＰ ｓ ＝ Ｐ ２ ＋ ｋ Ｐｔ
・・・・・・・・・ （２）ここで、ＲＰ２ ：電池
空気圧力設定値ＲＰ３ ：電池燃料圧力設定値 Ｐ、：圧縮機吐出圧力 Ｐ２：電池空気圧力 ｋＰＩ ：圧力差（第３図では負の値）ｋｐｍ：圧力差
（第３図では正のｆｔ＆ ）負荷りの減少に伴い、ナフ
サ、メタン等を減少させると、改質器燃炉ガスの総エネ
ルギーが減少し、ガスタービン４の出力すなわち空気圧
紺機の動力が減少する。このため、吐出流量が減少する
が、この分は制御系６の働きで放出空気流量Ｆ。
を少なくさせて吐出圧力を保持する（第２図及び第３図
の１．〜’２）。放出空気流量Ｆ、が０になると圧縮機
吐出圧力Ｐ１は低下し、第２図では時間１３で電池空気
圧力Ｐ、と等しくなる。この状態になると、電池空気圧
力制御系７は制御不能となり、空気流量Ｆ７、Ｆ、は不
安定となる。空気流量の変動により電池電圧も変動する
。
の１．〜’２）。放出空気流量Ｆ、が０になると圧縮機
吐出圧力Ｐ１は低下し、第２図では時間１３で電池空気
圧力Ｐ、と等しくなる。この状態になると、電池空気圧
力制御系７は制御不能となり、空気流量Ｆ７、Ｆ、は不
安定となる。空気流量の変動により電池電圧も変動する
。
これに対して、電池の空気及び燃料圧力を（１）、（２
）式のように変化させると第３図の特性となる。
）式のように変化させると第３図の特性となる。
放出空気流量Ｆ１が０となり圧縮機吐出圧力Ｐ。
が低下すると、電池空気圧力制御系７の圧力設定値が減
少し、圧力Ｐ２を減少させる。このため、空気流量制御
系９の制御弁では、常にＰＩＰ２の差圧が保持され、第
３図Ｆ２で示すように電池で必要とする空気流部を確保
することができる。従って、電池電圧が安定する。゛ま
だ、電池燃料圧力制御系８の圧力設定飴も減少し圧力Ｐ
、を減少させる。この動作により電池の空気圧力と燃料
圧力の差は、第２図のΔＰＣ１から第３図のΔＰＣ２と
一定に制御でき、電池内におけるガスのクロスオーバー
を防止させることができる。
少し、圧力Ｐ２を減少させる。このため、空気流量制御
系９の制御弁では、常にＰＩＰ２の差圧が保持され、第
３図Ｆ２で示すように電池で必要とする空気流部を確保
することができる。従って、電池電圧が安定する。゛ま
だ、電池燃料圧力制御系８の圧力設定飴も減少し圧力Ｐ
、を減少させる。この動作により電池の空気圧力と燃料
圧力の差は、第２図のΔＰＣ１から第３図のΔＰＣ２と
一定に制御でき、電池内におけるガスのクロスオーバー
を防止させることができる。
本発明によれば、燃料電池での必要空気量を確。
保し、電池の空気圧力と燃料圧力の差を一定に制御でき
るので下記の効果を奏することがきる。
るので下記の効果を奏することがきる。
（１）燃料電池への空気供給源の圧力変動時においても
、燃料電池の出力電圧低下を１ｒｊｉ止することができ
る。
、燃料電池の出力電圧低下を１ｒｊｉ止することができ
る。
（２）電池内におけるガスのクロスオーバーヲ防止する
ことができる。
ことができる。
第１図は本発明を適用した燃料電池発電システムの一例
を示した系統図、第２図は従来の方法により制菌した場
合の特性図、第３図は本発明により制御した場合の特性
図である。 １・・・燃Ｒ電池、２・・・改質器、３・・・空気圧縮
機、４・・・ガスタービン、５・・・負荷、６・・・圧
縮機吐出圧力制御系、７・・・電池空気圧力制御系、８
・・・を池燃料圧力制御系、９・・・電池空気流量制御
系、１０．１１・・・燃料流量制御系。 第 １ 図 第２ 図 （ａ−２ （ｔｌ〕 ｍ−−８４３ｔ５
を示した系統図、第２図は従来の方法により制菌した場
合の特性図、第３図は本発明により制御した場合の特性
図である。 １・・・燃Ｒ電池、２・・・改質器、３・・・空気圧縮
機、４・・・ガスタービン、５・・・負荷、６・・・圧
縮機吐出圧力制御系、７・・・電池空気圧力制御系、８
・・・を池燃料圧力制御系、９・・・電池空気流量制御
系、１０．１１・・・燃料流量制御系。 第 １ 図 第２ 図 （ａ−２ （ｔｌ〕 ｍ−−８４３ｔ５
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 】７ 燃料電池、該電池の負荷に応じた・朦料と空気を
供給する装置、討電池の未反応燃料の燃焼エネルギーで
前記の空気を供給する装置を駆動する手段より成る燃料
電池発電システムにおいて、運転時に訂電池の空気圧力
及び燃料圧力を可変にしたことを特徴とする燃料電池の
ガス圧力制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載のガス圧力制御方法にお
いて、該電池の空気圧力は空気を供給する装置の吐出圧
力で、該電池の燃料圧力は該電池の空気圧力もしくは空
気を供給する装置の吐出圧力で変化させるようにしたこ
とを特徴とする燃料電池のガス圧力制御方法。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項記載のガス圧力制
御方法において、該電池の空気圧力及び燃料圧力は、空
気を供給する装置の吐出圧力と該電池の空気圧力の差及
び該電池の空気圧力と燃料圧力の差が一定となるように
したことを特徴とする燃料電池のカス圧力制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56109380A JPS5812268A (ja) | 1981-07-15 | 1981-07-15 | 燃料電池のガス圧力制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56109380A JPS5812268A (ja) | 1981-07-15 | 1981-07-15 | 燃料電池のガス圧力制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5812268A true JPS5812268A (ja) | 1983-01-24 |
Family
ID=14508769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56109380A Pending JPS5812268A (ja) | 1981-07-15 | 1981-07-15 | 燃料電池のガス圧力制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5812268A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6039771A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-01 | Hitachi Ltd | 燃料電池装置 |
| US4838020A (en) * | 1985-10-24 | 1989-06-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Turbocompressor system and method for controlling the same |
| JP2003086224A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Hitachi Ltd | 燃料電池及びその圧縮空気供給システム |
| US7297427B2 (en) * | 2000-07-25 | 2007-11-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and process for controlling the same |
-
1981
- 1981-07-15 JP JP56109380A patent/JPS5812268A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6039771A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-01 | Hitachi Ltd | 燃料電池装置 |
| JPH0227790B2 (ja) * | 1983-08-12 | 1990-06-19 | Hitachi Ltd | |
| US4838020A (en) * | 1985-10-24 | 1989-06-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Turbocompressor system and method for controlling the same |
| US7297427B2 (en) * | 2000-07-25 | 2007-11-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and process for controlling the same |
| US7998634B2 (en) | 2000-07-25 | 2011-08-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell with control process for reactant pressure and flow |
| JP2003086224A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Hitachi Ltd | 燃料電池及びその圧縮空気供給システム |
| JP4534401B2 (ja) * | 2001-09-10 | 2010-09-01 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池及びその圧縮空気供給システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS5812268A (ja) | 燃料電池のガス圧力制御方法 | |
| JP2003068334A (ja) | 燃料循環式燃料電池システム | |
| JPS6260791B2 (ja) | ||
| JPS63116373A (ja) | 燃料電池運転法 | |
| JP5032720B2 (ja) | 燃料電池システムの制御方法 | |
| JPH0317350B2 (ja) | ||
| JPH02183965A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPH079813B2 (ja) | 燃料電池発電プラント | |
| JPS58166672A (ja) | 燃料電池の運転制御方法 | |
| JP4661199B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JPS6180761A (ja) | 燃料電池発電システムの制御方式 | |
| JPS6180763A (ja) | 燃料電池発電システムの制御方式 | |
| JPS6028173A (ja) | 排熱回収用タ−ビンの運転制御方法 | |
| JPS6345764A (ja) | 燃料電池発電プラントの運転制御装置 | |
| JPS6298571A (ja) | 燃料電池発電システムの制御方法 | |
| JPS61227371A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JP2695860B2 (ja) | 燃料電池発電システムの制御装置 | |
| JPH04144067A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS6180764A (ja) | 燃料電池発電システムの制御方法 | |
| JPH02265170A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPH0461466B2 (ja) | ||
| US20030162058A1 (en) | Method and a device for controlling fuel cells | |
| JPH0317352B2 (ja) | ||
| JPH0227790B2 (ja) | ||
| JPH0579813B2 (ja) |