JPS5975572A - 燃料電池極間差圧制御装置 - Google Patents
燃料電池極間差圧制御装置Info
- Publication number
- JPS5975572A JPS5975572A JP57186165A JP18616582A JPS5975572A JP S5975572 A JPS5975572 A JP S5975572A JP 57186165 A JP57186165 A JP 57186165A JP 18616582 A JP18616582 A JP 18616582A JP S5975572 A JPS5975572 A JP S5975572A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- differential pressure
- pressure drop
- set value
- fuel
- electrode
- 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.)
- Granted
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
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04104—Regulation of differential pressures
-
- 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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、濃厚リン酸電解質型燃料電池、溶融炭酸塩
型燃料電池の極間差圧制御装置に係り、とくに、酸化剤
極と燃料極との間の極間差圧を、燃料側に供給するｆ−
１２まだは、酸化剤に供給する０２がクロスオーバー（
両極間の極間差圧が適切な値に設定されていない場合、
燃料あるいは酸化剤が他の電極光面へもれ出し、その成
極表面で燃焼して燃料や酸化剤を消費してし′まう現象
）によって消費される量が最小となるように自動制御す
る極間差圧制御装置に関する。
型燃料電池の極間差圧制御装置に係り、とくに、酸化剤
極と燃料極との間の極間差圧を、燃料側に供給するｆ−
１２まだは、酸化剤に供給する０２がクロスオーバー（
両極間の極間差圧が適切な値に設定されていない場合、
燃料あるいは酸化剤が他の電極光面へもれ出し、その成
極表面で燃焼して燃料や酸化剤を消費してし′まう現象
）によって消費される量が最小となるように自動制御す
る極間差圧制御装置に関する。
従来の極間差圧制御方法の一例を第１図を用いて説明す
る。燃料電池本体１は圧力容器２の中に入れられ、イナ
ートガスで加圧される。そして、この燃料電池に燃料及
び酸化剤が供給される。このとき、燃料極及び酸化剤極
の極間差圧が電解液の泡量以上かかると燃料及び酸化剤
が区気化学的な反応をしないで、直接燃焼反応を起こす
クロスオーバーと呼ばれる現象が起こる。これは電池性
能の低下のみならず、極度なりロスオーバーは爆発の危
険性もある。そこで第１図では圧力容器２内の圧力を基
準とし、燃料極側及び酸化剤極側の出口又は入口の圧力
を差圧計３．４で検出し、この信号を演算器５，６を介
して設定値と比較し、その操作信号によシガス排出弁７
．８を調節して極間差圧のコントロールをしている。極
間差圧の設定は燃料極側、酸化剤極側とも基準圧（イナ
ートガスの圧力）に対し微かに低くシ、燃料、又は酸化
剤の漏出を防いでいる。
る。燃料電池本体１は圧力容器２の中に入れられ、イナ
ートガスで加圧される。そして、この燃料電池に燃料及
び酸化剤が供給される。このとき、燃料極及び酸化剤極
の極間差圧が電解液の泡量以上かかると燃料及び酸化剤
が区気化学的な反応をしないで、直接燃焼反応を起こす
クロスオーバーと呼ばれる現象が起こる。これは電池性
能の低下のみならず、極度なりロスオーバーは爆発の危
険性もある。そこで第１図では圧力容器２内の圧力を基
準とし、燃料極側及び酸化剤極側の出口又は入口の圧力
を差圧計３．４で検出し、この信号を演算器５，６を介
して設定値と比較し、その操作信号によシガス排出弁７
．８を調節して極間差圧のコントロールをしている。極
間差圧の設定は燃料極側、酸化剤極側とも基準圧（イナ
ートガスの圧力）に対し微かに低くシ、燃料、又は酸化
剤の漏出を防いでいる。
差圧の制御方式は、この例で示した方法以外に基準圧を
燃料極側におき、それに対してイナートガスの圧力と酸
化剤極側の圧力を制御する方法も採用されている。他に
も多くの制御方式が考えられるがいずれの制御方式にお
いても、次のような問題はさけられない。
燃料極側におき、それに対してイナートガスの圧力と酸
化剤極側の圧力を制御する方法も採用されている。他に
も多くの制御方式が考えられるがいずれの制御方式にお
いても、次のような問題はさけられない。
すなわち、燃料極及び酸化剤極の極間差圧の最適値は、
クロスオーバーが最も少なくなるようにした差圧の設定
値であるがこの最適値は、燃料電池内部の構造、特にガ
ンのシール状態、又、燃料区池の運転条件（温度、圧力
、負荷、供給ガス流量等）、さらに、燃料電池内部状況
の継時変化等によって、変化するものである。従って、
それぞれの燃料電池について、又、ある一定の経過時間
後に、差圧の最＝適値を何等かの方法で求め、そして、
極間差圧の設定値を修正、変更しなければならない。そ
こでそれぞれの燃料１１池において、区池の内部状況が
変化した場合に自動的に修正が加わり、常に最適設定値
が推持されるようにした燃料電池の極間差圧制御装置が
望捷れている。
クロスオーバーが最も少なくなるようにした差圧の設定
値であるがこの最適値は、燃料電池内部の構造、特にガ
ンのシール状態、又、燃料区池の運転条件（温度、圧力
、負荷、供給ガス流量等）、さらに、燃料電池内部状況
の継時変化等によって、変化するものである。従って、
それぞれの燃料電池について、又、ある一定の経過時間
後に、差圧の最＝適値を何等かの方法で求め、そして、
極間差圧の設定値を修正、変更しなければならない。そ
こでそれぞれの燃料１１池において、区池の内部状況が
変化した場合に自動的に修正が加わり、常に最適設定値
が推持されるようにした燃料電池の極間差圧制御装置が
望捷れている。
この発明は、上述した従来装置の欠点を改良したもので
製作された燃料電池の同部構造（シール状態）によらず
、常に最適な（クロスオーバーが最も小ない）極間差圧
に制御され、さらに区池の内部構造が時間とともに変化
した場合に、それに追随して、極間差圧の最適値も自動
的に変化させることのできる燃料電池の極間差圧制御装
置を提供することを目的とする。
製作された燃料電池の同部構造（シール状態）によらず
、常に最適な（クロスオーバーが最も小ない）極間差圧
に制御され、さらに区池の内部構造が時間とともに変化
した場合に、それに追随して、極間差圧の最適値も自動
的に変化させることのできる燃料電池の極間差圧制御装
置を提供することを目的とする。
本発明によれば、クロスオーバーを定量化する手段とし
て、燃料極（又は酸化剤極）に供給するＨ２（又は０２
）流量と燃料極（又は酸化剤極）から排出されるＨ２
（父は０２ ）流量、そして、その時の負荷を測定し、
Ｈ２（又は０２ ）のマスバランスを計算し、クロスオ
ーバーによって消費されたＨ２ （又は０２ ）を求め
る。クロスオーバーによって消費されたＨ２流量は次式
で求められる。
て、燃料極（又は酸化剤極）に供給するＨ２（又は０２
）流量と燃料極（又は酸化剤極）から排出されるＨ２
（父は０２ ）流量、そして、その時の負荷を測定し、
Ｈ２（又は０２ ）のマスバランスを計算し、クロスオ
ーバーによって消費されたＨ２ （又は０２ ）を求め
る。クロスオーバーによって消費されたＨ２流量は次式
で求められる。
（供給Ｈ２流量）−（排出Ｈ２流量）−（負荷によって
消費されたＨ２流量）＝（クロスオーバーによって消費
されだＨ２流量）・・・・・・・・・・・・・・・（１
）ここで負荷によって消費されたＨ２流量はファラデー
の法則から理論的に計算することができる。このように
クロスオーバーによって消費されるＨ２流量を常に測定
しながら、極間差圧の設定をクロスオーバーによって消
費されるＨ２゛量が最小となるように少しづつ変化させ
、常に最適値に収束するような自動制御装置を組み込む
ことにより、上記目的を達成した。
消費されたＨ２流量）＝（クロスオーバーによって消費
されだＨ２流量）・・・・・・・・・・・・・・・（１
）ここで負荷によって消費されたＨ２流量はファラデー
の法則から理論的に計算することができる。このように
クロスオーバーによって消費されるＨ２流量を常に測定
しながら、極間差圧の設定をクロスオーバーによって消
費されるＨ２゛量が最小となるように少しづつ変化させ
、常に最適値に収束するような自動制御装置を組み込む
ことにより、上記目的を達成した。
以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。第
２図はこの発明に係る燃料電池の極間差圧制御装置の一
実施例を示す構成図である。第２図では燃料極側、酸化
剤極側の両方に本発明による極間差圧制御装置を適用し
た場合を示したが、燃料極側、酸化剤極側のどちらか一
方を適用しても有効である。第２図において、燃料極側
の演算器９には、従来からめった燃料極と基準圧（イナ
ートガス圧）との差圧を測定する差圧計１０からの信号
の他に供給されるＨ２流量を測定する供給Ｈ２流量計１
１からの信号と、排出されるｆ（２流量を測定する排出
Ｈ２流斂計１２からの信号、さらに、負荷１３からの電
流、又は祇圧信号が入力される。
２図はこの発明に係る燃料電池の極間差圧制御装置の一
実施例を示す構成図である。第２図では燃料極側、酸化
剤極側の両方に本発明による極間差圧制御装置を適用し
た場合を示したが、燃料極側、酸化剤極側のどちらか一
方を適用しても有効である。第２図において、燃料極側
の演算器９には、従来からめった燃料極と基準圧（イナ
ートガス圧）との差圧を測定する差圧計１０からの信号
の他に供給されるＨ２流量を測定する供給Ｈ２流量計１
１からの信号と、排出されるｆ（２流量を測定する排出
Ｈ２流斂計１２からの信号、さらに、負荷１３からの電
流、又は祇圧信号が入力される。
これ等の信号をもとに、演算器９内部で最適な差圧が新
だに設定され、その差圧になるように、排出弁１４が開
閉する。ここで％ ８２流量は、実際には燃料流量、及
びＨ２濃度を測定して得られる。
だに設定され、その差圧になるように、排出弁１４が開
閉する。ここで％ ８２流量は、実際には燃料流量、及
びＨ２濃度を測定して得られる。
酸化剤極側の演算器１５も同様に差圧計１６、供給０２
流量計１７、排出０２流量計１８、負荷１３からの信号
が入力され、この信号をもとに演算器１５内部で最適な
差圧が新たに設定され、その差圧になるように、排出弁
１９が開閉する。演算器９．１５の内部で演算される同
容を第３図に示す。
流量計１７、排出０２流量計１８、負荷１３からの信号
が入力され、この信号をもとに演算器１５内部で最適な
差圧が新たに設定され、その差圧になるように、排出弁
１９が開閉する。演算器９．１５の内部で演算される同
容を第３図に示す。
捷ず、Ｈ２（父は０２ ）の供給流量、排出流量及び負
荷の信号が入力され、これ等の値から（１）式に従って
クロスオーバーによって消費される。Ｈ２（又は０２）
の量を求める。次に、最初はクロスオーバーの増減を比
較するだめの値がないため、差圧の設定値を微かに大き
り、（又は小さく）変更してみる。バルブは設定値に従
って開閉する。差圧が設定値に安定した時点で、再びク
ロスオーバーを計算し、前回のクロスオーバー量と比較
する。このとき、増加すれば逆方向に減少すれば同一方
向にバルブを開閉する。このサイクルをクロスオーバー
が最小になるまで繰９返す。この最適な差圧の設定値は
、Ｈ２又は０２のどちらに着目しても同じはずでおるが
、実際には両者の拡散係数の違いによって微かに異なる
値を示すものと考えられるこの場合には、高価なＨ２を
重要視しＨ２側の最適な差圧の設定値を用いるか、又は
、両方の差圧の設定値を考慮し、新たに最適値を見い出
すかする方法がとられるべきである。
荷の信号が入力され、これ等の値から（１）式に従って
クロスオーバーによって消費される。Ｈ２（又は０２）
の量を求める。次に、最初はクロスオーバーの増減を比
較するだめの値がないため、差圧の設定値を微かに大き
り、（又は小さく）変更してみる。バルブは設定値に従
って開閉する。差圧が設定値に安定した時点で、再びク
ロスオーバーを計算し、前回のクロスオーバー量と比較
する。このとき、増加すれば逆方向に減少すれば同一方
向にバルブを開閉する。このサイクルをクロスオーバー
が最小になるまで繰９返す。この最適な差圧の設定値は
、Ｈ２又は０２のどちらに着目しても同じはずでおるが
、実際には両者の拡散係数の違いによって微かに異なる
値を示すものと考えられるこの場合には、高価なＨ２を
重要視しＨ２側の最適な差圧の設定値を用いるか、又は
、両方の差圧の設定値を考慮し、新たに最適値を見い出
すかする方法がとられるべきである。
以上のように、本発明によれば礒池の内部構造（シール
状態）のバラツキ又は継時変化等によって、最適な差圧
の設定値が異なる鴨合に、常時、クロスオーバー量を定
量化しなから、このクロスオーバー量が最小化するよう
に、差圧の設定値を自動的に最適値にイじ正させること
ができる。
状態）のバラツキ又は継時変化等によって、最適な差圧
の設定値が異なる鴨合に、常時、クロスオーバー量を定
量化しなから、このクロスオーバー量が最小化するよう
に、差圧の設定値を自動的に最適値にイじ正させること
ができる。
第１図は、従来法における燃料電池の極間差圧制御装置
のフロー図、第２図は、本発明に係る燃料ｉ電極間差圧
制御装置の一実施例のフロー図、第３図は、本発明に係
る燃料電池極間差圧制御装置の制御ブロック図である。 ９．１５・・・積算器、１０．１６・・・差圧計、１１
・・・供給Ｈ２流量計、１２・・・排出Ｈ，２流せ計、
１３・・・負荷装置、１４．１９・・・排出弁、１７・
・・供給０２流量計、１８・・・排出０２流量計。 代理人 弁理士 則 近 窟 佑 （ほか１名）
のフロー図、第２図は、本発明に係る燃料ｉ電極間差圧
制御装置の一実施例のフロー図、第３図は、本発明に係
る燃料電池極間差圧制御装置の制御ブロック図である。 ９．１５・・・積算器、１０．１６・・・差圧計、１１
・・・供給Ｈ２流量計、１２・・・排出Ｈ，２流せ計、
１３・・・負荷装置、１４．１９・・・排出弁、１７・
・・供給０２流量計、１８・・・排出０２流量計。 代理人 弁理士 則 近 窟 佑 （ほか１名）
Claims (1)
- 燃料電池の少なくとも一方のガス極に連接されガス流量
を測定する供給ガス流量計および排出ガス流量計と、燃
料電池の電力負荷を測定するための負荷装置と、実際に
燃料電池の燃料極と酸化剤極の極間についている差圧を
測定する差圧計と、前記供給ガス流量計、排出ガス流量
計、負荷装置から取り出された信号を受けて、極間差圧
の最適設定値を求めこれと差圧計からの信号とを比較し
、極間差圧を最適設定値に近づける信号を出力する演算
器と、この演算器の出力を受けて、極間差圧を変化させ
るように作動する排出弁とを具備してなる燃料電池極間
差圧制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57186165A JPS5975572A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 燃料電池極間差圧制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57186165A JPS5975572A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 燃料電池極間差圧制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5975572A true JPS5975572A (ja) | 1984-04-28 |
| JPH043069B2 JPH043069B2 (ja) | 1992-01-21 |
Family
ID=16183521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57186165A Granted JPS5975572A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 燃料電池極間差圧制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5975572A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60146467A (ja) * | 1984-01-09 | 1985-08-02 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 燃料電池発電装置の運転制御方式 |
| JPH02312162A (ja) * | 1989-05-26 | 1990-12-27 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池のガス漏れ防止装置 |
| EP0948069A2 (en) * | 1998-02-10 | 1999-10-06 | General Motors Corporation | Fuel cell flooding detection and correction |
| WO2002009207A2 (en) * | 2000-07-20 | 2002-01-31 | Proton Energy Systems, Inc. | Electrochemical cell system output control method and apparatus |
-
1982
- 1982-10-25 JP JP57186165A patent/JPS5975572A/ja active Granted
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60146467A (ja) * | 1984-01-09 | 1985-08-02 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 燃料電池発電装置の運転制御方式 |
| JPH02312162A (ja) * | 1989-05-26 | 1990-12-27 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池のガス漏れ防止装置 |
| EP0948069A2 (en) * | 1998-02-10 | 1999-10-06 | General Motors Corporation | Fuel cell flooding detection and correction |
| US6103409A (en) * | 1998-02-10 | 2000-08-15 | General Motors Corporation | Fuel cell flooding detection and correction |
| EP0948069A3 (en) * | 1998-02-10 | 2001-04-18 | General Motors Corporation | Fuel cell flooding detection and correction |
| WO2002009207A2 (en) * | 2000-07-20 | 2002-01-31 | Proton Energy Systems, Inc. | Electrochemical cell system output control method and apparatus |
| WO2002009207A3 (en) * | 2000-07-20 | 2003-04-03 | Proton Energy Sys Inc | Electrochemical cell system output control method and apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH043069B2 (ja) | 1992-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10141587B2 (en) | Fuel cell system with cathode bypass valve and control method for fuel cell system | |
| JP4730064B2 (ja) | ガス漏れ検知装置および燃料電池システム | |
| US10033057B2 (en) | Fuel cell system and control method of fuel cell system | |
| CN109888336A (zh) | 燃料电池水含量的控制方法、计算机设备和储存介质 | |
| WO2007013667A1 (ja) | 燃料電池システムおよびガス漏れ検知装置 | |
| US10141590B2 (en) | Fuel cell system and method of controlling fuel cell system | |
| US9843057B2 (en) | Fuel cell system and control method of fuel cell system | |
| JP6137329B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| US11489181B2 (en) | Pressure control system and control method of fuel cell stack | |
| CN105609824A (zh) | 燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法 | |
| CN105190976B (zh) | 燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法 | |
| JP2018195374A (ja) | 燃料電池システム | |
| JPS5975572A (ja) | 燃料電池極間差圧制御装置 | |
| JP2007280804A (ja) | 燃料電池運転システム及び燃料電池運転システムにおける弁の協調制御方法 | |
| JP2002231277A (ja) | 燃料電池システム | |
| JPS5853164A (ja) | 燃料電池装置 | |
| JPS58166672A (ja) | 燃料電池の運転制御方法 | |
| JP2020187939A (ja) | レドックスフロー電池システム、及びレドックスフロー電池の運転方法 | |
| JPH079812B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPS62160666A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| CN220121892U (zh) | 压力调节装置和包括该压力调节装置的氢燃料电池系统 | |
| JPH09237634A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPS6039772A (ja) | 燃料電池発電プラント圧力流量制御装置 | |
| JPS5954176A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPH0325860A (ja) | 燃料電池の反応ガス供給流量制御装置 |