JPS60133666A - 燃料電池装置 - Google Patents
燃料電池装置Info
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- JPS60133666A JPS60133666A JP58240997A JP24099783A JPS60133666A JP S60133666 A JPS60133666 A JP S60133666A JP 58240997 A JP58240997 A JP 58240997A JP 24099783 A JP24099783 A JP 24099783A JP S60133666 A JPS60133666 A JP S60133666A
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- fuel
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- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
- H01M50/317—Re-sealable arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
- H01M50/317—Re-sealable arrangements
- H01M50/325—Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
- H01M50/333—Spring-loaded vent valves
-
- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は燃料■狂池装置に係り、ガス供給、排出用のマ
ニホールドを有する燃料′Ｉに池積層体のマニホールド
近傍に圧力逃げ機構を設けたことを特徴とするものであ
る。
ニホールドを有する燃料′Ｉに池積層体のマニホールド
近傍に圧力逃げ機構を設けたことを特徴とするものであ
る。
燃料と酸化剤とを電気化学的に反応させることｆよね・
訟料のもつ什単エネルギーを直接電気エネルギーに変換
して心力をとり出す装置σとして燃料電池がある。
訟料のもつ什単エネルギーを直接電気エネルギーに変換
して心力をとり出す装置σとして燃料電池がある。
その具体的構成を第一世代型の燐酸電解員燃料五池を例
にとり直間すると以下のようである。第１図（ａ）は発
電ユニットの模式図を７トシたものである。触媒層１を
塗着した一対の対向するガス拡散−極（アノード２．カ
ソード３）間に屯解賀を保持したマトリックス４を介在
させ一体化して形成し７た単電池の両側にガス流路の溝
を設けた棉電性のセパレータ５を１叡き、燃料ガス６及
び酸化剤カス７を第１図（ｂ）に示す通り通常直交方向
に流し起″屯反応を行わせる。なお第１図（ｂ）は第１
図（ａ）の平面図である。この単位′電池の出力はたか
だかｌ■弱であるので、これらの単位上池を多数個積層
して発電に供する。第２図（ａ） 、 （ｂ）に示した
ような締付はバー８及び締付はロッド９にて締結し、又
この周縁部にガス供給及び排出用のマニホールド１０ａ
、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄをとりつけて積層電池（スタ
ック）を構成する。
にとり直間すると以下のようである。第１図（ａ）は発
電ユニットの模式図を７トシたものである。触媒層１を
塗着した一対の対向するガス拡散−極（アノード２．カ
ソード３）間に屯解賀を保持したマトリックス４を介在
させ一体化して形成し７た単電池の両側にガス流路の溝
を設けた棉電性のセパレータ５を１叡き、燃料ガス６及
び酸化剤カス７を第１図（ｂ）に示す通り通常直交方向
に流し起″屯反応を行わせる。なお第１図（ｂ）は第１
図（ａ）の平面図である。この単位′電池の出力はたか
だかｌ■弱であるので、これらの単位上池を多数個積層
して発電に供する。第２図（ａ） 、 （ｂ）に示した
ような締付はバー８及び締付はロッド９にて締結し、又
この周縁部にガス供給及び排出用のマニホールド１０ａ
、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄをとりつけて積層電池（スタ
ック）を構成する。
また゛電池出力は供給ガスの圧力上昇により反応棟のン
戻１岐（活ｈ１．）が増大して起成反応が促進されるの
でマニホールド内の圧力を高めた方が良いが、マニホー
ルドと積層体側面外周部との気密部の耐圧性が犬キ＜す
いだめスタックは圧力容器１２内に収納し、大気圧との
圧力差は圧力行器のフランジ部で受けるようにしている
。
戻１岐（活ｈ１．）が増大して起成反応が促進されるの
でマニホールド内の圧力を高めた方が良いが、マニホー
ルドと積層体側面外周部との気密部の耐圧性が犬キ＜す
いだめスタックは圧力容器１２内に収納し、大気圧との
圧力差は圧力行器のフランジ部で受けるようにしている
。
まだ燃料ガスと酸化剤ガスがマトリックス層を辿して交
差混合（クロスオーバー）しないように、燃料としての
天然ガス改質ガス（Ｈ２８０％＋ＣＯ２２０％）と酸化
剤としての空気の供給圧力を例えば容器ｋ」の圧力を基
準とし、酸化剤ガス側の圧力を燃料ガス側に比して数ｃ
、ｘ Ａｇ程高く維持している。
差混合（クロスオーバー）しないように、燃料としての
天然ガス改質ガス（Ｈ２８０％＋ＣＯ２２０％）と酸化
剤としての空気の供給圧力を例えば容器ｋ」の圧力を基
準とし、酸化剤ガス側の圧力を燃料ガス側に比して数ｃ
、ｘ Ａｇ程高く維持している。
これらの供給ガスに許容される差圧は単心池内のマトリ
ックス層の泡出圧を考慮して定められる。
ックス層の泡出圧を考慮して定められる。
ところで失踪の発電プラントにおいては、燃料電池装置
への反応カス供給、排出は複雑な配管系と圧力調整弁か
ら成る圧力制御系を介して行われている。
への反応カス供給、排出は複雑な配管系と圧力調整弁か
ら成る圧力制御系を介して行われている。
これら配管系と燃料型池内反応ガス径路の全径路中量も
耐圧性が小さいのは電解質保持マトリックス層であり、
一方配管系内のカス芥）辻（死谷Ｊ’１’ｉ ）が大き
く圧力制御系の応答速度が遅いので、配管系の閉塞や破
断等の突然の廻故の場合、特に燃刺戒池モジュールに近
い動所で行った場合、瞬間に電池内のマトリックス層が
破損する可能性が犬であった。
耐圧性が小さいのは電解質保持マトリックス層であり、
一方配管系内のカス芥）辻（死谷Ｊ’１’ｉ ）が大き
く圧力制御系の応答速度が遅いので、配管系の閉塞や破
断等の突然の廻故の場合、特に燃刺戒池モジュールに近
い動所で行った場合、瞬間に電池内のマトリックス層が
破損する可能性が犬であった。
即ち、圧力制御系による差圧１１１１Ｊ 御が行われる
までの瞬間に燃料ガスが酸化剤ガスかいずれかの圧力が
急激に変動し、マトリックス層で泡出が起こると、この
ような電解質層の不可逆的劣化により、この事故以後電
解質層で大［１〕な交差混合（クロスオーバー）が起る
ようになってしまう。
までの瞬間に燃料ガスが酸化剤ガスかいずれかの圧力が
急激に変動し、マトリックス層で泡出が起こると、この
ような電解質層の不可逆的劣化により、この事故以後電
解質層で大［１〕な交差混合（クロスオーバー）が起る
ようになってしまう。
本発明の目的は、供給ガス間の急激な差圧変動が起きた
時、マトリックス層の泡出が起る前に圧力の逃げを生せ
しめ、圧力制御系が作動した際元に戻るような圧力逃げ
機構を燃料電池装置内に設けて、マトリック層の不可逆
的劣化、即ち供給ガスの交差混合の増大を防止すること
にある。
時、マトリックス層の泡出が起る前に圧力の逃げを生せ
しめ、圧力制御系が作動した際元に戻るような圧力逃げ
機構を燃料電池装置内に設けて、マトリック層の不可逆
的劣化、即ち供給ガスの交差混合の増大を防止すること
にある。
本究明は、圧力、答器内に設けられた燃料電池積層体と
、この積層体の側部に装着したガスマニホールドにより
燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するようにした燃料電池
装置において、それぞれのマニホールドに圧力逃げ機構
を取り伺け、燃料ガス又はＢり止剤ガス圧ヵ谷器内圧ヵ
より設定された値以上に大きいか小さいがＶこなった際
、圧ヵ芥器反応ガスが逃げるが、或いは圧力容器がら圧
力容器内に」、す大した窒素ガス等の不活性ガスが供給
され、マニホールド間」と圧ヵ容器ビＪの曲の差圧が設
定値を一１凸乏−ること金なくして酸油の破損を防止す
るようにし、さらに発電システムの１Ｌカ制御系の機能
が復帰した際には、圧力逃げ機構を通しての圧力行器と
マニホールド間のガスの連絡を遮断できるようυこした
ことを特徴とする。
、この積層体の側部に装着したガスマニホールドにより
燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するようにした燃料電池
装置において、それぞれのマニホールドに圧力逃げ機構
を取り伺け、燃料ガス又はＢり止剤ガス圧ヵ谷器内圧ヵ
より設定された値以上に大きいか小さいがＶこなった際
、圧ヵ芥器反応ガスが逃げるが、或いは圧力容器がら圧
力容器内に」、す大した窒素ガス等の不活性ガスが供給
され、マニホールド間」と圧ヵ容器ビＪの曲の差圧が設
定値を一１凸乏−ること金なくして酸油の破損を防止す
るようにし、さらに発電システムの１Ｌカ制御系の機能
が復帰した際には、圧力逃げ機構を通しての圧力行器と
マニホールド間のガスの連絡を遮断できるようυこした
ことを特徴とする。
本究明のように圧力逃げ機構をマニホールドに連絡した
圧力検出管に取り付けることによりマニホールド内の圧
力が圧ヵ答器内の圧力に比軟して面準値以上に上昇或い
は下降することはなくなり、配管系の閉塞、破壊等によ
る事故により、１−力制御系が復帰するまでの間′酸油
内圧ヵの急激上昇面における単電池のマトリックス層破
損を防止することが可能となった。
圧力検出管に取り付けることによりマニホールド内の圧
力が圧ヵ答器内の圧力に比軟して面準値以上に上昇或い
は下降することはなくなり、配管系の閉塞、破壊等によ
る事故により、１−力制御系が復帰するまでの間′酸油
内圧ヵの急激上昇面における単電池のマトリックス層破
損を防止することが可能となった。
生お本発明は第一世代型に限定されるものではなく、第
二世代型の溶融炭酸塩燃料′電池にも同様にコ薗用でき
る。この際には液封のための液体として炭酸リナウムと
炭酸カリウムの共融糺成の溶融塩等が使用される。
二世代型の溶融炭酸塩燃料′電池にも同様にコ薗用でき
る。この際には液封のための液体として炭酸リナウムと
炭酸カリウムの共融糺成の溶融塩等が使用される。
以下本発明の実施例を図面に基づいて拝細に説明する。
、易３図は本発明の一実施例として圧力逃げ機構３１と
してレリーフバルブを用いたものの構造の一例を示した
ものである。マニホールド１ｏからでる圧力検出管１１
に取り付けた円筒形のシリンダ１３内に設定基準圧に対
応するバネ定数を有するスゲリン１４及び１４’を入れ
、その間にガス流路を設けた弁１５全介在させる。適当
なバネ定数のスプリングを選定することにょシ、マニポ
ールド１０内の圧力が高まり、マ） ＩＪラックス油圧
力Ｖこ近づいた時、可動弁１５が移動して溝１５ａとガ
ス排出宵１７が連絡され、ここを通してガスは圧力容器
１２内に排出される。逆にマニホールド１０内の圧力が
１戊〈ｌ；Ｃると圧力容器１２内の不活性ガスがガス排
出管１７、司動弁■５を通ってマニホールド内に流ｔｔ
込む。このようなレリーフッくルブを例えば第２図の各
マニホールド１．０ａ、 、 １０ｂ 。
してレリーフバルブを用いたものの構造の一例を示した
ものである。マニホールド１ｏからでる圧力検出管１１
に取り付けた円筒形のシリンダ１３内に設定基準圧に対
応するバネ定数を有するスゲリン１４及び１４’を入れ
、その間にガス流路を設けた弁１５全介在させる。適当
なバネ定数のスプリングを選定することにょシ、マニポ
ールド１０内の圧力が高まり、マ） ＩＪラックス油圧
力Ｖこ近づいた時、可動弁１５が移動して溝１５ａとガ
ス排出宵１７が連絡され、ここを通してガスは圧力容器
１２内に排出される。逆にマニホールド１０内の圧力が
１戊〈ｌ；Ｃると圧力容器１２内の不活性ガスがガス排
出管１７、司動弁■５を通ってマニホールド内に流ｔｔ
込む。このようなレリーフッくルブを例えば第２図の各
マニホールド１．０ａ、 、 １０ｂ 。
］０ｃ、１０ｄからとり出した圧力（束量＠ ｌｌａ、
ｌｌｂ、ｌｌｃ。
ｌｌｂ、ｌｌｃ。
］、ｌｄＫ接続することにより、マニホールド内の圧力
が基準値以上に上昇、或いは１降するのを防止できる。
が基準値以上に上昇、或いは１降するのを防止できる。
即ち設定差圧以内にとどめておくことができる。父、設
定差圧以内ではガスの連絡がない。
定差圧以内ではガスの連絡がない。
上述のばね式のレリーフバルブの換わりに第４図、第５
図のよつな液封機構の双方向性圧力逃げ（幾構３１ 、
３１を用いることもできる。
図のよつな液封機構の双方向性圧力逃げ（幾構３１ 、
３１を用いることもできる。
第４図はこのような弁の構造をその断面図で示したもの
である。マニホールド１０の上部に図示の構造を杢する
液溜め１８．１９を設けた一端がマニホールド１０に取
着けられ、他端が圧力容器１２内に開放した曲管２９．
３０がとりつけてあり、この液溜め１８．１９には気密
を維持するため適当な比重、粘度の高沸点油２０を満た
し、ここに適当な重量例えば５〜ｌｕｇ／７の浮き２１
．２２を置いである。
である。マニホールド１０の上部に図示の構造を杢する
液溜め１８．１９を設けた一端がマニホールド１０に取
着けられ、他端が圧力容器１２内に開放した曲管２９．
３０がとりつけてあり、この液溜め１８．１９には気密
を維持するため適当な比重、粘度の高沸点油２０を満た
し、ここに適当な重量例えば５〜ｌｕｇ／７の浮き２１
．２２を置いである。
今、マニホールド内の圧力が圧力容器より上がった時、
ガスは図中の拠線Ａで示した経路を流れ、浮き２１を持
ち上げ、圧力容器１２円に排出される。逆にマニホール
ド内の圧力が圧力容器より設定差圧以内下がった時、ガ
スは図中の破線Ｂの経路を流れ、浮き２２を持ち上げマ
ニホールド内に侵入していく。マニホールド内の圧力と
圧力容器内の圧力の差圧が設定圧に保たれている時は双
方の浮き２１．２２は下がっており、両者間のガスの気
密は保持される。
ガスは図中の拠線Ａで示した経路を流れ、浮き２１を持
ち上げ、圧力容器１２円に排出される。逆にマニホール
ド内の圧力が圧力容器より設定差圧以内下がった時、ガ
スは図中の破線Ｂの経路を流れ、浮き２２を持ち上げマ
ニホールド内に侵入していく。マニホールド内の圧力と
圧力容器内の圧力の差圧が設定圧に保たれている時は双
方の浮き２１．２２は下がっており、両者間のガスの気
密は保持される。
第５図は、同様な液封機構の双方向性の弁の他の例を示
したものである。
したものである。
マニホールドＩＯＫ液溜めのための凹部２３゜２４を設
け、ここに高沸点の油２０を満たし、ここに適当な形状
で一定の比重を有する浮き２５．。
け、ここに高沸点の油２０を満たし、ここに適当な形状
で一定の比重を有する浮き２５．。
２６を１白く、又凹部の上部には、系内の圧力上昇で浮
きが上昇した時飛んでし捷うのを防止するだめのツメ２
７．２８をつけておく。マニホールド内の圧力が設定値
以上に上昇した時、浮き２５が上昇し、ガスは圧力容器
内に逃げる。逆にマニホールド内の圧力が圧力容器に較
べ設定値以上低下した時浮き２６が上昇して圧力容器内
の不活性ガスがマニホールド内に逃ける。両者間の差圧
が一定値に保たれている時、双方の浮き２５．２６は落
ちでマニホールドと圧力容器間の差圧は一定に保たれて
いる。
きが上昇した時飛んでし捷うのを防止するだめのツメ２
７．２８をつけておく。マニホールド内の圧力が設定値
以上に上昇した時、浮き２５が上昇し、ガスは圧力容器
内に逃げる。逆にマニホールド内の圧力が圧力容器に較
べ設定値以上低下した時浮き２６が上昇して圧力容器内
の不活性ガスがマニホールド内に逃ける。両者間の差圧
が一定値に保たれている時、双方の浮き２５．２６は落
ちでマニホールドと圧力容器間の差圧は一定に保たれて
いる。
上述の双方向性の弁は構造が簡単で、しかもガスの逃げ
る面積が大きくとれるので圧力急変時の応答速度が速く
なり有利となる。
る面積が大きくとれるので圧力急変時の応答速度が速く
なり有利となる。
上ｆｆｌ己第３１ン” ＋ ｔｔ”ｈ ４図の構造にお
いても、圧力急変時の応答速度を速くするために、マニ
ホールドＶＣ取り付ける部分の管径をガス供給、排出管
の管径よりも太くしておくことが望ましい。
いても、圧力急変時の応答速度を速くするために、マニ
ホールドＶＣ取り付ける部分の管径をガス供給、排出管
の管径よりも太くしておくことが望ましい。
上記第５図の構造の圧力逃げ機構において、圧力逃けの
部分の４又は１個に盟らず、各１４スリ利は部分の浮き
の］Ｆｋさは少しずつ変えておいても艮い。
部分の４又は１個に盟らず、各１４スリ利は部分の浮き
の］Ｆｋさは少しずつ変えておいても艮い。
又液封に用いる油は常温で同体であっても良い。
さらに圧力逃げの取り伺は信販はマニホールドに限らな
い。
い。
第１図は燃料電池の発電ユニットを説明する為に示す図
、第２図は燃料電池スタックの概略を示す図、第３図は
本発明に係る一実施例の要部を示す断面図 ７ａ↓４図
、第５図は本発明の他の実施例を示す断面図である。 １０・・・マニホールド、１１・・・圧力検出管、１３
・・・シリンダ、１４．１４’・・・スプリング、１５
・・・弁、１７・・・ガス排出管、：３１・・・圧力逃
げ機構。
、第２図は燃料電池スタックの概略を示す図、第３図は
本発明に係る一実施例の要部を示す断面図 ７ａ↓４図
、第５図は本発明の他の実施例を示す断面図である。 １０・・・マニホールド、１１・・・圧力検出管、１３
・・・シリンダ、１４．１４’・・・スプリング、１５
・・・弁、１７・・・ガス排出管、：３１・・・圧力逃
げ機構。
Claims (1)
- 納料刀ス （、”））化剤ノｊスの供給及び排出を行う
マニホールドをとりつけた燃１・＋Ｉｔ池第１〜層体を
圧力容器内部に設けた燃料電池装置にか・いて、マニホ
ールド内部圧と圧力容器内部圧との差圧がＨｓ定圧以上
にならないように応答の速い双方向性の圧力逃−げ機構
を内部に設けたことを特徴とする燃料′電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58240997A JPH0754711B2 (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58240997A JPH0754711B2 (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 燃料電池装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60133666A true JPS60133666A (ja) | 1985-07-16 |
| JPH0754711B2 JPH0754711B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=17067786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58240997A Expired - Lifetime JPH0754711B2 (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 燃料電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754711B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001065619A3 (de) * | 2000-02-28 | 2002-04-18 | Atecs Mannesmann Ag | Membran-brennstoffzelle |
| KR100633692B1 (ko) | 2005-11-03 | 2006-10-11 | 주식회사 만도 | 릴리프 밸브 및 이를 이용한 쇽업소버 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58165269A (ja) * | 1982-03-26 | 1983-09-30 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 燃料電池の供給ガス圧力制御装置 |
-
1983
- 1983-12-22 JP JP58240997A patent/JPH0754711B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58165269A (ja) * | 1982-03-26 | 1983-09-30 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 燃料電池の供給ガス圧力制御装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001065619A3 (de) * | 2000-02-28 | 2002-04-18 | Atecs Mannesmann Ag | Membran-brennstoffzelle |
| KR100633692B1 (ko) | 2005-11-03 | 2006-10-11 | 주식회사 만도 | 릴리프 밸브 및 이를 이용한 쇽업소버 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0754711B2 (ja) | 1995-06-07 |
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