JPS60124361A - 燃料電池制御システム - Google Patents
燃料電池制御システムInfo
- Publication number
- JPS60124361A JPS60124361A JP58229775A JP22977583A JPS60124361A JP S60124361 A JPS60124361 A JP S60124361A JP 58229775 A JP58229775 A JP 58229775A JP 22977583 A JP22977583 A JP 22977583A JP S60124361 A JPS60124361 A JP S60124361A
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- JP
- Japan
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- air
- valve
- pressure
- fuel cell
- compressor
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- Pending
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- 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
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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〕
本発明は燃料電池本体内部を高温高圧化するための燃料
電池制御システムに関する。
電池制御システムに関する。
電力の発生は通常、発電機を蒸気夕・−ビン等の原動機
で回転させ、この与えられた駆動エネルギーを発電機に
て交流電力として発生させ、交流のまま需要側へ送る事
が、電力の発生より消費に致るまで、最も都合の良い方
法として採用されており、現在の電力系統は交流系統が
ほとんどを占めている。
で回転させ、この与えられた駆動エネルギーを発電機に
て交流電力として発生させ、交流のまま需要側へ送る事
が、電力の発生より消費に致るまで、最も都合の良い方
法として採用されており、現在の電力系統は交流系統が
ほとんどを占めている。
一方、蒸気タービン等を駆動する蒸気はボイラ等にて石
油、ガス等の燃料を燃焼させたエネルギーによシ発生さ
せているが、この燃料エネルギーを熱エネルギーとして
取り出し、蒸気エネルギーに変換し、更に電気エネルギ
ーとして取り出す事は効率面で不利な事から、近年、燃
料の化学的変化をさせ、この化学的変化の際に発生する
電子の流れより直接電気エネルギーを取り出そうとする
燃料電池発電方式が省エネルギー発電の一つとして採用
されるようになってきた。
油、ガス等の燃料を燃焼させたエネルギーによシ発生さ
せているが、この燃料エネルギーを熱エネルギーとして
取り出し、蒸気エネルギーに変換し、更に電気エネルギ
ーとして取り出す事は効率面で不利な事から、近年、燃
料の化学的変化をさせ、この化学的変化の際に発生する
電子の流れより直接電気エネルギーを取り出そうとする
燃料電池発電方式が省エネルギー発電の一つとして採用
されるようになってきた。
この燃料電池発電は、天然ガスを改質器内で触媒と反応
させ水素含有率の高い改質燃料として取シ出し、燃料電
池本体の水素極へ導き、これを酸素極の酸素と触媒反応
させることによって酸素極が正極、水素極が負極になる
ような電気エネルギーを発生させるものである。
させ水素含有率の高い改質燃料として取シ出し、燃料電
池本体の水素極へ導き、これを酸素極の酸素と触媒反応
させることによって酸素極が正極、水素極が負極になる
ような電気エネルギーを発生させるものである。
ところで、従来性なわれ−Ｃいた燃料電池発電はいずれ
も小規模なもので、常温常圧下で発電を行なっていた。
も小規模なもので、常温常圧下で発電を行なっていた。
しかし、燃料電池内の酸素と水素の触媒を高温高圧下で
行なうことが、発電効率の向上につながることが知られ
ており、近年求められている事業用規模の発電プラント
には、効率の面からシステムの高温高圧化が必要不可欠
となる。
行なうことが、発電効率の向上につながることが知られ
ており、近年求められている事業用規模の発電プラント
には、効率の面からシステムの高温高圧化が必要不可欠
となる。
また、従来の小規模な燃料電池発電においては、電池本
体への酸素の供給は主にプロワによって行なわれ、その
圧力は０．５〜０．６ａｔｇ程度であった。
体への酸素の供給は主にプロワによって行なわれ、その
圧力は０．５〜０．６ａｔｇ程度であった。
しかし、事業用規模の燃料電池発電プラントの建設にお
いて、効率面で必要な触媒反廂の行なわれる電池本体内
部の高温高圧化の実現、そのだめの燃料電池発電プラン
トの必要な系統全体の高圧化をプロワからの圧力をもっ
て行なうとすれば、プロワは極めて大型のものが必要と
なる。また、実現しうる高圧力も充分なものに至らない
ため、新たな圧力源と、その制御方法の開発が望まれて
いた。
いて、効率面で必要な触媒反廂の行なわれる電池本体内
部の高温高圧化の実現、そのだめの燃料電池発電プラン
トの必要な系統全体の高圧化をプロワからの圧力をもっ
て行なうとすれば、プロワは極めて大型のものが必要と
なる。また、実現しうる高圧力も充分なものに至らない
ため、新たな圧力源と、その制御方法の開発が望まれて
いた。
本発明は上記の点に鑑み、特に、燃料電池本体内部の高
圧化を実現するため、新たな圧力源を用いた燃料電池制
御システムを提供することを目的 。
圧化を実現するため、新たな圧力源を用いた燃料電池制
御システムを提供することを目的 。
とする。
本発明は新たな圧力源としてターボコンプレッサを用ｈ
１このターボコンプレッサをプロワで起動させ、次にバ
ーナの排ガスによる駆動に切り替え、バーナをプロワが
らの空気で燃焼させ、更にコンプレッサの吐出空気にょ
シパーナを燃焼させる自立運転へと切り替えると同時に
、空気極に高圧を供給し、これらの段階を経てタービン
を加速させ、コンプレッサの吐出圧を徐々に上げてゆく
ようにしたものである。
１このターボコンプレッサをプロワで起動させ、次にバ
ーナの排ガスによる駆動に切り替え、バーナをプロワが
らの空気で燃焼させ、更にコンプレッサの吐出空気にょ
シパーナを燃焼させる自立運転へと切り替えると同時に
、空気極に高圧を供給し、これらの段階を経てタービン
を加速させ、コンプレッサの吐出圧を徐々に上げてゆく
ようにしたものである。
第１図は本発明の一実施例によるプラントシステム構成
である。
である。
タービン１と結合されたコンプレッサ２（統合してター
ボコンプレッサという）は、１台または複数台であるが
ここでは簡略のため１台とする。
ボコンプレッサという）は、１台または複数台であるが
ここでは簡略のため１台とする。
ミキサ３とバーナ４は１体となっており、バーナ４で燃
焼させる燃料はことでは一例として天然ガス（以下、ｒ
ＮＧＪと記す）とし、ＮＧ供給源５から供給される。こ
のとき、タービン１を起動するために相当の圧力を持っ
た空気の供給源（プロワ）６が必要である。コンプレッ
サ２の吐出空気は燃料電池本体７の空気極に流入するよ
うになっている。コンプレッサの吐出圧検出器８はシス
テム運用上の段階の切り替えの際制御に使用するもので
ある。
焼させる燃料はことでは一例として天然ガス（以下、ｒ
ＮＧＪと記す）とし、ＮＧ供給源５から供給される。こ
のとき、タービン１を起動するために相当の圧力を持っ
た空気の供給源（プロワ）６が必要である。コンプレッ
サ２の吐出空気は燃料電池本体７の空気極に流入するよ
うになっている。コンプレッサの吐出圧検出器８はシス
テム運用上の段階の切り替えの際制御に使用するもので
ある。
他に、ターボコンプレッサを立ち上げ、また空気、 Ｎ
Ｇ 、その他の流体の流量を調節するために、７ケ所に
パルプ１１〜１７が設けである。ターゲコンゾレッサ起
動用空気流量調節弁１１は、ターボコンプレッサを起動
する際に空気供給源６からの空気の流量を調節するパル
プである。システムの空気極へ流れる空気を逃がすこと
によって空気極の圧力、特に燃料極との空気極の差圧、
即ちシステム差圧を調節するパルプでタービン起動時に
は、空気供給源６から供給され、ターゲコンルッサ起動
用空気流量調節弁１１にょシ流量調整されたターボコン
プレッサ起動用空気をミキサ３を通してタービン１に送
る役割りを果している。ターボコンプレッササージ弁１
３けコンブレ、す２の吐出空気を外気へ放出する位置に
あり、これを開くことにより、コンプレッサ２の過大な
吐出圧力を外界へ逃がすことができる。バーナ空気流量
調節弁１４けバーナ４におけるＮＧの燃焼に必要な空気
の量を調節し、バーナＮＧ＃ｆ、量調節弁１７は、燃焼
するＮＧの量を調節する。起動時ターどコンプレッサ出
口空気流量調節弁１５は、コンプレッサ２の吐出空気を
外界ではな′＜、グランドの空気系内に送り込みその流
量を調節することができる。空気極流量調節弁１６は、
燃料電池本体の空気極に流入する空気の流量を調節する
働きを持このシステムの運用には３段階あシ、それぞれ
の段階の状態を第２図、第３図、第４図に表わしている
。即ち、第２図がシステム運用上の第１段階「ターはコ
ンプレッサ空気運転」、第３図が第２段階［ターボコン
プレ、す他力運転」、第４図が第２段階からタービコン
ゾレッサ自立への切替えを経た第３段階の［ターボコン
プレ、す自立運転」の状態である。
Ｇ 、その他の流体の流量を調節するために、７ケ所に
パルプ１１〜１７が設けである。ターゲコンゾレッサ起
動用空気流量調節弁１１は、ターボコンプレッサを起動
する際に空気供給源６からの空気の流量を調節するパル
プである。システムの空気極へ流れる空気を逃がすこと
によって空気極の圧力、特に燃料極との空気極の差圧、
即ちシステム差圧を調節するパルプでタービン起動時に
は、空気供給源６から供給され、ターゲコンルッサ起動
用空気流量調節弁１１にょシ流量調整されたターボコン
プレッサ起動用空気をミキサ３を通してタービン１に送
る役割りを果している。ターボコンプレッササージ弁１
３けコンブレ、す２の吐出空気を外気へ放出する位置に
あり、これを開くことにより、コンプレッサ２の過大な
吐出圧力を外界へ逃がすことができる。バーナ空気流量
調節弁１４けバーナ４におけるＮＧの燃焼に必要な空気
の量を調節し、バーナＮＧ＃ｆ、量調節弁１７は、燃焼
するＮＧの量を調節する。起動時ターどコンプレッサ出
口空気流量調節弁１５は、コンプレッサ２の吐出空気を
外界ではな′＜、グランドの空気系内に送り込みその流
量を調節することができる。空気極流量調節弁１６は、
燃料電池本体の空気極に流入する空気の流量を調節する
働きを持このシステムの運用には３段階あシ、それぞれ
の段階の状態を第２図、第３図、第４図に表わしている
。即ち、第２図がシステム運用上の第１段階「ターはコ
ンプレッサ空気運転」、第３図が第２段階［ターボコン
プレ、す他力運転」、第４図が第２段階からタービコン
ゾレッサ自立への切替えを経た第３段階の［ターボコン
プレ、す自立運転」の状態である。
先ず、第２図のシステム運用上の第１段階「ター？コン
グレッサ空気運転」において、パルプ１４．１５，１６
．１７は全閉し、他は何らかの調節あるいは制御が加え
られ相当の開度を持って流体を通過させている。空気供
給源６から供給される空気はパルｆ１１によって流量調
整され、バルブ１２を通過し、ミキサ３を通過してター
ビンｌを起動する。タービン１によって駆動されるコン
プレッサ２の吐出空気はパルプ１３から外気へ放出され
る。
グレッサ空気運転」において、パルプ１４．１５，１６
．１７は全閉し、他は何らかの調節あるいは制御が加え
られ相当の開度を持って流体を通過させている。空気供
給源６から供給される空気はパルｆ１１によって流量調
整され、バルブ１２を通過し、ミキサ３を通過してター
ビンｌを起動する。タービン１によって駆動されるコン
プレッサ２の吐出空気はパルプ１３から外気へ放出され
る。
更に、第４図のシステム運用上の第３段階「ターボコン
プレッサ自立運転」において、バルブ１１．１３は全閉
し、他は何らかの調節あるいは制御が加えられ、相当の
開度を持って流体を通過させている。
プレッサ自立運転」において、バルブ１１．１３は全閉
し、他は何らかの調節あるいは制御が加えられ、相当の
開度を持って流体を通過させている。
第５図は第３図の状態から第４図の状態への切替え、即
ち、ターがコンプレッサ自立への切替えをする際のバル
ブ１３と１５の制御図（ａ） 、 （ｂ）と、その動作
説明図（ｃ）を示したものである。図中、Ｍｌ。
ち、ターがコンプレッサ自立への切替えをする際のバル
ブ１３と１５の制御図（ａ） 、 （ｂ）と、その動作
説明図（ｃ）を示したものである。図中、Ｍｌ。
Ｍ２はモード１，２でそれぞれ閉する接点、Ｐは動作許
可信号、ＲＭＰは一定の割合で変化するラング操作信号
を発生させる発生器である。
可信号、ＲＭＰは一定の割合で変化するラング操作信号
を発生させる発生器である。
第３図の状態において、タービン回転数を予め設定しで
ある回転数まで上昇させておく。このとき、第５図の制
御ブロックではモード１になっている。ここで、モード
２に切替えると、バルブ１３が徐々に閉まってゆき、第
１図における吐出圧検出器（Ｐ１１３）８の圧力が設定
圧力に達すると、バルブ１５が開き始める。パルプ１５
が開くことによって吐出圧検出器８の圧力が設定圧力を
下まわると、バルブ１５の開方向への動作は、止まるよ
う第５図のような制御がバルブ１５には加えられる。す
ると、吐出圧検出器８の圧力は再び上昇し、バルブエ５
が開き始める。こうして、コンプレッサの吐出圧検出器
８をほぼ一定に保ちながら、徐々にバルブ１３は全閉、
パルプ１５は全開となる。モーＰ】からモード２への切
替え時点から、バルブ１１も徐々に閉じてゆきコンプレ
ッサの吐出空気により、バーナ燃焼を行なう。
ある回転数まで上昇させておく。このとき、第５図の制
御ブロックではモード１になっている。ここで、モード
２に切替えると、バルブ１３が徐々に閉まってゆき、第
１図における吐出圧検出器（Ｐ１１３）８の圧力が設定
圧力に達すると、バルブ１５が開き始める。パルプ１５
が開くことによって吐出圧検出器８の圧力が設定圧力を
下まわると、バルブ１５の開方向への動作は、止まるよ
う第５図のような制御がバルブ１５には加えられる。す
ると、吐出圧検出器８の圧力は再び上昇し、バルブエ５
が開き始める。こうして、コンプレッサの吐出圧検出器
８をほぼ一定に保ちながら、徐々にバルブ１３は全閉、
パルプ１５は全開となる。モーＰ】からモード２への切
替え時点から、バルブ１１も徐々に閉じてゆきコンプレ
ッサの吐出空気により、バーナ燃焼を行なう。
こうしてタービン１の自立運転を確立し、バルブ１６を
通して燃料電池の空気極に数ａｔｇの空気を供給するこ
とを可能にする。空気極への空気流量をバルブ］６で調
整し、その圧力、特に燃料極との差圧をバルブ１２へ圧
力を逃がすことによシ調節する。
通して燃料電池の空気極に数ａｔｇの空気を供給するこ
とを可能にする。空気極への空気流量をバルブ］６で調
整し、その圧力、特に燃料極との差圧をバルブ１２へ圧
力を逃がすことによシ調節する。
以上のように本発明によれば、圧力源としてりｓ４コン
プレッサを用い、とれを制御することにより、燃料電池
本体内部の高温高圧化が良好な状態で達成できるように
なる。
プレッサを用い、とれを制御することにより、燃料電池
本体内部の高温高圧化が良好な状態で達成できるように
なる。
Ｇｆｆ Ｉ Ｗ＋ ＋＋４−−＊−！ｕ ＨＦＩ ／７
−１ ’ｆ 轄實Ｇｅ１ １１７ ａ Ｘ ８央 ｆｉ
雷ｉ 伶ＩＩ ａｉｎシステムの構成図、第２図は第
１図のシステム運用上の第１段階「ターがコンプレッサ
空気運転」の状態説明図、第３図は第１図のシステム運
用上の第２段階「ターボコンプレッサ他力運転」の状態
説明図、第４図は＠１図のシステム運用上の第３段階「
ター列？コンゾレッサ自立運転」の状態説明図、第５図
は第１図のシステム運用上の第２段階「ターボコンプレ
ッサ他力運転」から第３段階「ターボコンプレッサ自立
運転」への切替動作説明図で、（ａ）はバルブ１３の制
御図、（ｂ）はバルブ１５の制御（シｊ、（ｃ）はパル
プ１３と１５の切替動作説明図である。 １・・・タービン、２・・・コンプレッサ、３・・・ミ
キサ、４・・・バーナ、５・・・ＮＧ供給源、６・・・
空気供給源、７・・・燃料電池本体、８・・・コンプレ
ッサ吐出圧検出器、１１〜１７・・・パルプ。 （７３１７） 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか
１名）
−１ ’ｆ 轄實Ｇｅ１ １１７ ａ Ｘ ８央 ｆｉ
雷ｉ 伶ＩＩ ａｉｎシステムの構成図、第２図は第
１図のシステム運用上の第１段階「ターがコンプレッサ
空気運転」の状態説明図、第３図は第１図のシステム運
用上の第２段階「ターボコンプレッサ他力運転」の状態
説明図、第４図は＠１図のシステム運用上の第３段階「
ター列？コンゾレッサ自立運転」の状態説明図、第５図
は第１図のシステム運用上の第２段階「ターボコンプレ
ッサ他力運転」から第３段階「ターボコンプレッサ自立
運転」への切替動作説明図で、（ａ）はバルブ１３の制
御図、（ｂ）はバルブ１５の制御（シｊ、（ｃ）はパル
プ１３と１５の切替動作説明図である。 １・・・タービン、２・・・コンプレッサ、３・・・ミ
キサ、４・・・バーナ、５・・・ＮＧ供給源、６・・・
空気供給源、７・・・燃料電池本体、８・・・コンプレ
ッサ吐出圧検出器、１１〜１７・・・パルプ。 （７３１７） 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか
１名）
Claims (1)
- 燃料室、池の空気極に供給する空気圧を制御する燃料電
池制御システムにおいて、ターボコンプレッサと、それ
を起動するためのブロワと、前記ターボコンプレッサを
加速させ吐出圧を上昇させるために必要な燃料ガスを供
給するバーナと、前記ターボコンプレッサを加速させ吐
出圧を上昇させる段階的な運転の切替えに必要な切替パ
ルプと、これらの段階的な運転の切替えをスムースに行
なわせるだめの制御装置とを備えることを特徴とする燃
料電池制御システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58229775A JPS60124361A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 燃料電池制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58229775A JPS60124361A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 燃料電池制御システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60124361A true JPS60124361A (ja) | 1985-07-03 |
Family
ID=16897476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58229775A Pending JPS60124361A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 燃料電池制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60124361A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6179856A (ja) * | 1984-09-26 | 1986-04-23 | Mitsubishi Electric Corp | タ−ボ圧縮機システムの起動方法 |
| US4838020A (en) * | 1985-10-24 | 1989-06-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Turbocompressor system and method for controlling the same |
| US6171718B1 (en) * | 1998-12-28 | 2001-01-09 | International Fuel Cells, Llc | Pressurized water recovery system for a fuel cell power plant |
| US7674539B2 (en) * | 2000-10-27 | 2010-03-09 | Xebec Adsorption Inc. | Systems and processes for providing hydrogen to fuel cells |
-
1983
- 1983-12-07 JP JP58229775A patent/JPS60124361A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6179856A (ja) * | 1984-09-26 | 1986-04-23 | Mitsubishi Electric Corp | タ−ボ圧縮機システムの起動方法 |
| JPH0353457B2 (ja) * | 1984-09-26 | 1991-08-15 | Mitsubishi Electric Corp | |
| US4838020A (en) * | 1985-10-24 | 1989-06-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Turbocompressor system and method for controlling the same |
| US6171718B1 (en) * | 1998-12-28 | 2001-01-09 | International Fuel Cells, Llc | Pressurized water recovery system for a fuel cell power plant |
| US7674539B2 (en) * | 2000-10-27 | 2010-03-09 | Xebec Adsorption Inc. | Systems and processes for providing hydrogen to fuel cells |
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