JPS60208060A - 燃料電池発電設備 - Google Patents
燃料電池発電設備Info
- Publication number
- JPS60208060A JPS60208060A JP59063366A JP6336684A JPS60208060A JP S60208060 A JPS60208060 A JP S60208060A JP 59063366 A JP59063366 A JP 59063366A JP 6336684 A JP6336684 A JP 6336684A JP S60208060 A JPS60208060 A JP S60208060A
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- JP
- Japan
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- fuel cell
- pressure
- fuel
- gas
- gas supply
- Prior art date
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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
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池発電設備に係り、特に該燃料ガス及び
該酸化ガスとの間の圧力差の変動を抑制するのに好適な
燃料電池発電設備に関するものである。
該酸化ガスとの間の圧力差の変動を抑制するのに好適な
燃料電池発電設備に関するものである。
従来のこの種の燃料電池発電設備は第１７１のように構
成されている。第１図において、燃料電池は単位電池を
複数個積層してなる燃料電池本体１と、該燃料電池１の
４面に固着され燃料ガス及び酸化ガスを給排する多岐管
２と、該燃料電池本体１及び該多岐管２を被包する収納
容器３とから構成されている。
成されている。第１図において、燃料電池は単位電池を
複数個積層してなる燃料電池本体１と、該燃料電池１の
４面に固着され燃料ガス及び酸化ガスを給排する多岐管
２と、該燃料電池本体１及び該多岐管２を被包する収納
容器３とから構成されている。
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給製鎖は
、該燃料ガスの流量を制御する制御バルブ４Ａ、４Ｂ及
び９と、該燃料ガスの流量を検出する流−な検出器４Ｂ
と、該燃料ガス及び不活性ガスの圧力差を検出する差圧
検出器４Ｃと、該差圧検出器４Ｃからの検出信号により
制御パルプ４Ｅを制御する制御回路４Ｄとから構成され
ている。
、該燃料ガスの流量を制御する制御バルブ４Ａ、４Ｂ及
び９と、該燃料ガスの流量を検出する流−な検出器４Ｂ
と、該燃料ガス及び不活性ガスの圧力差を検出する差圧
検出器４Ｃと、該差圧検出器４Ｃからの検出信号により
制御パルプ４Ｅを制御する制御回路４Ｄとから構成され
ている。
該燃料電池に醸化ガスを供給する酸化ガス供給装置は、
該酸化ガスの流量を制御する制肩バルブ５Ａ、５Ｅ及び
１０と、該酸化ガスの流量を検出する流は検出器５Ｂと
、該酸化ガス及び不活性ガスの圧力差を検出する差圧検
出器５Ｃと、該差圧検出器５Ｃからの検出信号により制
御パルプ５Ｅを制御する制御回路５Ｄとから構成されて
いる。
該酸化ガスの流量を制御する制肩バルブ５Ａ、５Ｅ及び
１０と、該酸化ガスの流量を検出する流は検出器５Ｂと
、該酸化ガス及び不活性ガスの圧力差を検出する差圧検
出器５Ｃと、該差圧検出器５Ｃからの検出信号により制
御パルプ５Ｅを制御する制御回路５Ｄとから構成されて
いる。
該燃料ガス供給装置及び該酸化ガス供給装置に並列に接
続し該燃料電池に不活性ガスを供給すると共に該収納容
器３に直接不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置は
、該不活性ガスの流量を制御する制御パルプ６Ａ、６Ｄ
、７及び８と、該不活性ガスの流量を検出する流量検出
器６Ｂと、該不活性ガスの圧力を検出する圧力検出器６
Ｃとから構成されている。
続し該燃料電池に不活性ガスを供給すると共に該収納容
器３に直接不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置は
、該不活性ガスの流量を制御する制御パルプ６Ａ、６Ｄ
、７及び８と、該不活性ガスの流量を検出する流量検出
器６Ｂと、該不活性ガスの圧力を検出する圧力検出器６
Ｃとから構成されている。
前記燃料電池発電設備において、該燃料電池本体１は燃
料極と酸化極の間に電解質が設けられて両極間のイオン
の伝導全行っているが電解質の両側のガス圧力差が大き
くなると、電解質にガス流路が形成されガス圧力の高い
方からガス圧力の低い方へガスが直接流入し、該燃料電
池本体１の損傷や最悪のときは爆発の危険がありガス圧
力差が一定値以下になるように運転する必要がある。
料極と酸化極の間に電解質が設けられて両極間のイオン
の伝導全行っているが電解質の両側のガス圧力差が大き
くなると、電解質にガス流路が形成されガス圧力の高い
方からガス圧力の低い方へガスが直接流入し、該燃料電
池本体１の損傷や最悪のときは爆発の危険がありガス圧
力差が一定値以下になるように運転する必要がある。
このため、規定運転圧力を該圧力検出器６Ｃで検出し、
該圧力検出器６Ｃの検出信号によって制御パルプ６Ｄを
設定し規定運転圧力を設定している。該燃料ガス及び該
酸化カスの運転圧力は、該差圧検出器４Ｃ及び５Ｃによ
って不活性ガスとのガス圧力差を検出し、該差圧検出器
４Ｃ及び５Ｃの検出信号たよって該制御回路４Ｄ及び５
Ｄが制御され、制御パルプ４Ｅ及び５Ｅを設定しＪ転圧
力を設定している。
該圧力検出器６Ｃの検出信号によって制御パルプ６Ｄを
設定し規定運転圧力を設定している。該燃料ガス及び該
酸化カスの運転圧力は、該差圧検出器４Ｃ及び５Ｃによ
って不活性ガスとのガス圧力差を検出し、該差圧検出器
４Ｃ及び５Ｃの検出信号たよって該制御回路４Ｄ及び５
Ｄが制御され、制御パルプ４Ｅ及び５Ｅを設定しＪ転圧
力を設定している。
さらに、該燃料ガス、該酸化ガス及び該不活性ガスの流
量は、該流量検出器４Ｂ、５Ｂ及び６Ｂによって検出し
、該流量検出器４Ｂ、５Ｂ及び６Ｂの検出信号によって
該制御パルプ４Ａ、５Ａ及び６Ａを設定し所定量に設定
している。
量は、該流量検出器４Ｂ、５Ｂ及び６Ｂによって検出し
、該流量検出器４Ｂ、５Ｂ及び６Ｂの検出信号によって
該制御パルプ４Ａ、５Ａ及び６Ａを設定し所定量に設定
している。
そして、各種ガスの運転圧力は、
（不活性カス）〉（酸イヒガス）〉（燃料ガス）・・・
・・・・・・（１） のように、各種ガスに圧力差をつけて運転している。
・・・・・・（１） のように、各種ガスに圧力差をつけて運転している。
しかし、この前記燃料電池発電設備においては、負荷の
急変に伴う該燃料ガス及び酸化ガスの流量調整時の過渡
状態や、発電停止のため該燃料ガス及び該酸化ガスをし
ゃ断し、該不活性ガスを該燃料ガス及び酸化ガスに代え
て流すため制御パルプ７及び８を開き、制御パルプ９及
び１０を閉じた過渡状）癒においては、該燃料ガス及び
該酸化ガスと該不活性ガスとの圧力差によって、該燃料
電池本体１の電解質の許容値を越えるガス圧力差が発生
する可能性がある等の欠点があった。
急変に伴う該燃料ガス及び酸化ガスの流量調整時の過渡
状態や、発電停止のため該燃料ガス及び該酸化ガスをし
ゃ断し、該不活性ガスを該燃料ガス及び酸化ガスに代え
て流すため制御パルプ７及び８を開き、制御パルプ９及
び１０を閉じた過渡状）癒においては、該燃料ガス及び
該酸化ガスと該不活性ガスとの圧力差によって、該燃料
電池本体１の電解質の許容値を越えるガス圧力差が発生
する可能性がある等の欠点があった。
さらに、このようなバルブ制御方式においては、ガス圧
力の応答時間と、バルブの応答時間との間に差が太きい
ため、バルブの開閉割合が必要以上に大きく変動し、第
２図に示すような圧力変化とな・シ、安定な圧力制御に
はならず、初期のガス圧力差は大きくなり、許容圧力差
を越える欠点があった。
力の応答時間と、バルブの応答時間との間に差が太きい
ため、バルブの開閉割合が必要以上に大きく変動し、第
２図に示すような圧力変化とな・シ、安定な圧力制御に
はならず、初期のガス圧力差は大きくなり、許容圧力差
を越える欠点があった。
本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、安定し
た信頼性の高い運転を行うに最適な燃料電池発電設備を
提供することにある。
た信頼性の高い運転を行うに最適な燃料電池発電設備を
提供することにある。
本発明は、前記目的を達成するため、燃料カス系ならび
に酸化ガス系の圧力差を調整する圧力調整手段を燃料ガ
ス系及び酸化ガス系に接続し、圧力差の急搬な変動を圧
力調整手段で吸収するようにしたことを特徴とする。
に酸化ガス系の圧力差を調整する圧力調整手段を燃料ガ
ス系及び酸化ガス系に接続し、圧力差の急搬な変動を圧
力調整手段で吸収するようにしたことを特徴とする。
次に、本発明の好適な実施例を図面を参１ｉｉ して詳
しく説明する。
しく説明する。
本発明の実施例でも従来例と同一構成要素には同一の符
号を付し、その説明を省略する。
号を付し、その説明を省略する。
第３図は本発明の燃料電池発電設備に用いる圧力調整手
段の構造を示す図である。この図において、圧力調整手
段は、間に隔壁１４を設けて２つに仕切られた空間を液
体の隔離物１５によυ結合した構造を有する圧−力調屋
タンク１３から構成されている。雨空間は各々燃料ガス
配管１１及び酸化ガス配管１２に接続されてそして、雨
空間の圧力差に応じて、隔離物１５が自由に移動するこ
とが可能となっており、圧力差が大きい程空間の体（嘱
嚢化址が大きくなる。ここで、例えば、酸化ガス糸空間
１２の圧力がＰｌからＰ１＋ΔＰｏに増加した場合は、
隔離物１５はΔＰｏの圧力増加分で、燃料ガス系空間１
１の方向にＡからＡ′までＡＩＤＪＩし、燃料ガス系１
１ではΔ■だけ体積膨張により、ΔＰｏまでは増加せず
ΔＰ！の圧力の増加となり、また燃料カス系１２では２
７分だけ体積が圧縮されΔＰ１の圧力増加となる。この
ことを総合すると、酸化ガス系圧力と燃料ガス系の圧力
差は、第４図に示すように、ΔＰ０だけ圧力が変動して
も圧力調整タンク１３の機構の下流の圧力差はΔＰ３と
なり、ΔＰ４となる急減な圧力差の発生をΔＰ３に緩和
することができる。
段の構造を示す図である。この図において、圧力調整手
段は、間に隔壁１４を設けて２つに仕切られた空間を液
体の隔離物１５によυ結合した構造を有する圧−力調屋
タンク１３から構成されている。雨空間は各々燃料ガス
配管１１及び酸化ガス配管１２に接続されてそして、雨
空間の圧力差に応じて、隔離物１５が自由に移動するこ
とが可能となっており、圧力差が大きい程空間の体（嘱
嚢化址が大きくなる。ここで、例えば、酸化ガス糸空間
１２の圧力がＰｌからＰ１＋ΔＰｏに増加した場合は、
隔離物１５はΔＰｏの圧力増加分で、燃料ガス系空間１
１の方向にＡからＡ′までＡＩＤＪＩし、燃料ガス系１
１ではΔ■だけ体積膨張により、ΔＰｏまでは増加せず
ΔＰ！の圧力の増加となり、また燃料カス系１２では２
７分だけ体積が圧縮されΔＰ１の圧力増加となる。この
ことを総合すると、酸化ガス系圧力と燃料ガス系の圧力
差は、第４図に示すように、ΔＰ０だけ圧力が変動して
も圧力調整タンク１３の機構の下流の圧力差はΔＰ３と
なり、ΔＰ４となる急減な圧力差の発生をΔＰ３に緩和
することができる。
このような圧力調整手段であるタンクを付加した燃料電
池発電設備を第５図に示す。これは燃料ガス供給系と酸
化ガス供給系の燃料電池本体と、流量制御バルブ４，５
の間に圧力調整タンク１３を配したもので、電池内電解
質の保藤幼呆は一企良い。嘔らに第６図に示すように不
活性ガス供給系と酸化ガス供給系に付加するようにすれ
ば、電池全体の圧力変動を制御できる。
池発電設備を第５図に示す。これは燃料ガス供給系と酸
化ガス供給系の燃料電池本体と、流量制御バルブ４，５
の間に圧力調整タンク１３を配したもので、電池内電解
質の保藤幼呆は一企良い。嘔らに第６図に示すように不
活性ガス供給系と酸化ガス供給系に付加するようにすれ
ば、電池全体の圧力変動を制御できる。
ただし、これはバルブ装作の際の過渡状態に対応する圧
力制御方式で、定常状態はバルブ装ｆ「によシ圧力制御
を行うも−のである。
力制御方式で、定常状態はバルブ装ｆ「によシ圧力制御
を行うも−のである。
この圧力調整タンク１３の応答特性は、圧力差による体
積変化と、圧力差による応答速度の二つの要因で決定さ
れる。
積変化と、圧力差による応答速度の二つの要因で決定さ
れる。
■圧力差によ入体積震化。
体積変化量は、隔離物１５の圧力差による高さ変化と空
間の断面積によシ決定される。
間の断面積によシ決定される。
前者は隔離物１５の密度により制御でき、例えば１００
ｗｘ、 Ａ ｑの圧力差の場合、水を用いたときには
５０ＩｌｌＩ１１水銀を用いたときには約４篩の高さ変
化を生じる。
ｗｘ、 Ａ ｑの圧力差の場合、水を用いたときには
５０ＩｌｌＩ１１水銀を用いたときには約４篩の高さ変
化を生じる。
変化量を大きくとりたい場合は密度の小さい液体を隔離
物として用い１、空間断面積を大きくする。
物として用い１、空間断面積を大きくする。
■圧力差による応答速度。
応答速度は隔離物の流れる断面積を制御すれば良く、第
７図のように、バルブ１６を設けることにより、隔離物
の移動速度が制御でき、応答速度’（＋−遅くしたい場
合はバルブをしぼれば良い。
７図のように、バルブ１６を設けることにより、隔離物
の移動速度が制御でき、応答速度’（＋−遅くしたい場
合はバルブをしぼれば良い。
以上の応用例として第８図のように圧力調整タンク１３
を２つに分けて、配管１７で結合することに工っても同
様な機能が得られる。
を２つに分けて、配管１７で結合することに工っても同
様な機能が得られる。
以上述べたように本発明によれは、過渡時の圧力変動を
緩和することができ、安定性および信頼性の向上が図れ
るという利点がある。
緩和することができ、安定性および信頼性の向上が図れ
るという利点がある。
第１図は従来例の燃料電池発電設備を示す構成図、第２
図は従来例の圧力変化特性を示す特性図、第３図は本発
明の圧力調整方式の原理図、第４図は本発明の圧力調整
方式を用いた際の圧力変化特性図、第５図は本発明の燃
料電池発電設備を示す構成図、第６図は本発明の燃料電
池発電設備応用例を示す構成図、第７図及び第８図は本
発明圧力調整タンクの構造図である。 １・・・燃料電池本体、２・・・多岐管、３・・・収納
容器、箒 １ 巳 第 ２０ 箭３日 第４０ ｆｌ ｓ 力 （− 正噴性 力スン・ 鵠６ 口 躬７０ ／６ 第８０ ／’Ｉ １０ １’１
図は従来例の圧力変化特性を示す特性図、第３図は本発
明の圧力調整方式の原理図、第４図は本発明の圧力調整
方式を用いた際の圧力変化特性図、第５図は本発明の燃
料電池発電設備を示す構成図、第６図は本発明の燃料電
池発電設備応用例を示す構成図、第７図及び第８図は本
発明圧力調整タンクの構造図である。 １・・・燃料電池本体、２・・・多岐管、３・・・収納
容器、箒 １ 巳 第 ２０ 箭３日 第４０ ｆｌ ｓ 力 （− 正噴性 力スン・ 鵠６ 口 躬７０ ／６ 第８０ ／’Ｉ １０ １’１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、燃料ガスを酸化反応させて、電気に変換する単位電
池を複数個積層してなる燃料電池本体に、燃料ガス及び
酸化ガスを給排する多岐管を固着し、収納容器で被包し
た燃料電池と、該燃料電池に燃料ガスを給排する桝料μ
ス供給装置と、該燃料電池に酸化ガスを給排する酸化ガ
ス供給装置と、該燃料電池の電池発電と収納容器間の空
間に不活性ガスを給排する不活性ガス給排装置とからな
る燃料電池発電設備において、該燃料ガス給排装置と該
酸化ガス給排装置との間に該圧力差の変化分を綴和する
圧力調整手段を設けたことを特徴とする燃料電池発電設
備。 ２、特許請求の範囲第１項において、圧力調整手段は、
２つの空間を有し、該２つの空間を圧力差で移動可能々
隔離物によ如仕切られてなるタンクで構成されたことを
特徴とする燃料電池発電設備。 ３、％許請求の範囲第２項において、該圧力調整タンク
の該隔離物は液体であることを特徴とする燃料電池発電
設備。 ４、特許請求の範囲第２項において、該圧力調整タンク
の該隔離物が移動する流路にパルプを設けたことを特徴
とする燃料電池発電設備。 ５、特許請求の範囲第１項において、該圧力調整手段は
、該燃料ガス給排装置及び酸化ガス給排装置の該燃料電
池へのガス供給側に接続したことを特徴とする燃料電池
発電設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063366A JPS60208060A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063366A JPS60208060A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 燃料電池発電設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60208060A true JPS60208060A (ja) | 1985-10-19 |
| JPH0363184B2 JPH0363184B2 (ja) | 1991-09-30 |
Family
ID=13227200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59063366A Granted JPS60208060A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60208060A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2110878A3 (de) * | 2008-04-15 | 2010-06-30 | Diehl Aerospace GmbH | Einrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle |
Citations (2)
| 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 |
| JPS58166669A (ja) * | 1982-03-27 | 1983-10-01 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP59063366A patent/JPS60208060A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| 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 |
| JPS58166669A (ja) * | 1982-03-27 | 1983-10-01 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2110878A3 (de) * | 2008-04-15 | 2010-06-30 | Diehl Aerospace GmbH | Einrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle |
| US8168345B2 (en) | 2008-04-15 | 2012-05-01 | Diehl Aerospace Gmbh | Device and method for operation of a fuel cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0363184B2 (ja) | 1991-09-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |