JPS6039771A - 燃料電池装置 - Google Patents

燃料電池装置

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JPS6039771A
JPS6039771A JP58146402A JP14640283A JPS6039771A JP S6039771 A JPS6039771 A JP S6039771A JP 58146402 A JP58146402 A JP 58146402A JP 14640283 A JP14640283 A JP 14640283A JP S6039771 A JPS6039771 A JP S6039771A
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JP58146402A
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Masanori Yamaguchi
山口 雅教
Yasuyuki Tsutsumi
泰行 堤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は燃料電池電極間圧力調整装置に係シ、特に電池
の負荷追従時に電池アノード(カソード間に大きな差圧
が発生することを防止する燃料電池電極間圧力調節装置
に関する。
〔発明の背景〕
従来の燃料電池の発電システムを第1図に示す。
図において電池に供給するだめの原料燃料およびスチー
ムの混合ガスは配管1を経てリホーマ2に流入し、この
リホーマ2で前記混合ガスが水素に改質され、さらにシ
フトコンノく一夕3に流入してここで電池に対して有害
な一酸化炭素→(除去される。このシフトコンバータ3
を出た改質ガスは燃料電池アノード4に流入し、この燃
料電池アノード4において発生する排ガスはリホーマ外
熱部5に流入し、ここで補助燃料6、燃焼室用空気7、
およびカソード排ガス8が供給されることによって燃焼
された後タービン9に流入し、このタービン9内で膨張
してそのエネルギによってコンプレッサ10を駆動する
。一方このコンプレッサ10によって圧縮された空気め
一部分は前記リホーマ外熱部5に流入し、該空気の大部
分は電池カソード11に流入する。
このように構成された燃料電池システムで燃料電池をi
重転する場合、該電池の負荷変動に追従して電池アノー
ド4と電池カソード11との間の差圧のバランスをとシ
ながら燃料および空気のそれぞれの供給量を変化される
ことが重要である。そのため第2図に示すように前記ア
ノード4の上流側に流量調節弁12、下流側に圧力調節
弁13を配役し、該アノード4と前記カソード11との
間に配設された差圧伝送器14によってアノード4とカ
ソード11との間の差圧を検知し、この差圧信号によっ
て圧力調節弁13を・必作させるようにしである。カソ
ード11側についても同様に該カソード11の上流側に
流量調節弁15、下流側に圧力調節弁16を配設し、該
カソード11と容器17との間に配設された差圧伝送器
18によって前記圧力調節弁16を動作させ、前記圧力
調節弁13の動作と併せてアノード4およびカソード1
1の各部に流入する燃料および空気の流量および圧力を
調節している。またこれらのアノード4およびカソード
11の各部をそれぞれ収容する前記容器17の上流側に
は流量調節弁19、下流側には圧力調節弁20が配設さ
れ、この圧力調節弁20は前記容器17に設けられた差
圧伝送器21の圧力信号によって動作する。これらの圧
力調節弁13,16.20を経て前記アノード4、カソ
ード11および容器17からそれぞれ排出される排ガス
はリホーマ外熱部5に流入しその内部で合流する。この
際このリホーマ外熱部5の構造と、アノード4からの排
ガス配管およびカソード11からの排ガス配管のそれぞ
れの管路抵抗によってきまる圧損要素22.23がそれ
ぞれ発生する。
上記のように構成された従来の燃料電池、M、極間圧力
調節装置の動作につき第3図により以下に説明する。第
3図においてRAはアノード排ガスラインの圧力損失2
2の流量−圧力損失特性を示し、RCはカソード排ガス
ラインの圧力損失23v流骨−圧力損失特性を示してい
る。初期状態においてアノード4側の排ガス流量がQA
I、圧力がHAIであシ、カソード11側の排ガス流量
がQCl、圧力がMCIであったとする。このとき圧力
調節弁13はHAIとHCIとによシきまる差圧ΔPI
を調節し、実際のアノード、カソード間に発生する圧力
を許容範囲以内になるように調節している。電池の負荷
が変動しアノード排ガスおよびカソード排ガスの流量が
それぞれQA2およびQC2となった場合、それぞれの
排ガスラインの圧損要素22.23による圧力HA2と
RC2との差圧ΔP2となり、圧力調節弁13はこの差
圧ΔP2が許容範囲内になるように動作する。従って電
池の負荷変動に対する圧力調節弁13の応答をできるだ
け速くするためには、当初からΔPl+ΔP2をできる
だけ小さくしておくことが望ましいが、リホーマ外熱部
5の設計は主として燃料を燃焼させるための條件により
きめられ、さらに配管の構成も機器の配置によシきめら
れるため、差圧ΔP1+ ΔP2が大きくなって圧力調
節弁13の動作時間が増大し、応答が遅くなるという欠
点があった。
〔発明の目的〕
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、負荷変動に対する応答速度の速い燃料電
池電極間圧力調節装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明は燃料電池電極間圧力調節装置のアノードとリホ
ーマ外熱部間およびカソードとリホーマ外熱部間または
そのいずれか一方に、ノ(ルプなどの圧力調節装置を追
加し、この圧力調節装置を調節することにより、アノー
ドからリホーマ外熱部までの圧力損失特性とカソードか
らリホーマ外熱部までの圧力損失特性とを一致させて、
鑞原のすぐ下流側に設けられた圧力調節弁の・仙作範囲
を小さくすることにより、所期の目的を達成するように
なしたものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明に係る燃料電池電極間圧力調節装置の一実施
例を図面を参照して説明する。
第4図および第5図に本発明の一実施例を示す。
該図においてx2図および第3図に示す従来例と同一部
分は同−数−rまたは記号で示しである。第4図に示す
ように本実施例では従来例にあけるアノード排ガスライ
ンの圧力調節弁13の下流側で圧力損失要素22の前に
圧力調節装置としてパルプ24を、またカソード排ガス
ラインの圧力調節弁16.20の下流側で圧力損失要素
23の前にパルプ25を配設しである。その他の構成は
第2図に示す従来例と同一である。
このように構成された本実施例の動作を以下に説明する
。アノード4において発生した排ガスは圧力調節弁13
、パルプ24および圧力損失要素22を経てリホーマ外
熱部5に流入し、カソード11および容器17で発生し
た排ガスはそれぞれ圧力調節弁16.20とパルプ25
および圧力損失要素23を経てリホーマ外熱部5に流入
する。
このときにパルプ24およびパルプ25を調節し、第5
図に示すように初期状態においてアノード4側の排ガス
流量がQAl、カソード11側の排ガス流量がQCIの
ときにそれぞれの圧力HAI 。
HCIが等しくなシ両者間の差圧がなくなるようにし、
同様に電池の負荷が変動しアノード排ガスおよびカソー
ド排ガスの流量がそれぞれQA2およびQC2となった
。鴨合にも、それぞれの圧力Hλ2.HC2が等しくな
シ両者間の差圧がなくなるようにする。またアノードお
よびカソードの容器容積を適正に調節し、アノード系お
よびカソード系の圧力変化の時定奴まで一致させること
によシ、理想的にはアノード後流の圧力調節弁を除去す
ることが出来るが、実際にはアノード排ガスラインとカ
ソード排ガスラインの圧力損失特性を完全に一致させる
ことはできないため、圧力調節弁13.16により補正
する心安があるが、この場合でもパルプ24.25の効
果によシ圧力調節弁13.16の動作範囲を狭くして負
荷応答性を向上させることができる。
本発明の別の実施例としては、第4図におけるパルプ2
4.25のいずれか一方を途去し、片側だけで圧力損失
特性を調節する方法もある。また本実施例ではパルプを
圧力損失特性調節装置として用いたが他の調節装置を用
いてもよい。
〔発明の効果〕
上記のように本発明によれば、燃料電池厄甑間圧力A節
装置のアノードおよびカソードとリホーマ外熱部間にパ
ルプなどの圧力調節装置を付加して、これらを調節する
ことによって異なった負荷条件に対してもアノード、カ
ソード1IJ1に発生する差圧が小さくなるようにした
ものであるから、燃料電池の負荷変動に対する応答速度
を速くすることができるようになったので、その効果は
犬である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の燃料電池の発電システムを示す説明図、
第2図は従来の燃料電池周辺部の系統図、第3図はその
圧力損失と流量の関係を示す特性図、第4図は本発明に
係る燃料電池周辺部の系統図、第5図はその圧力損失と
流量の関係を示す特性図である。 2・・・燃料改質器、3・・・シフトコンバータ、4・
・・アノード、5・・・リホーマ外燃部、9・・・ター
ビン、10・・・コンプレッサ、11・・・カソード、
12゜15.19・・・流量調節弁、13,16.20
・・・圧力調節弁、14,18.21・・・差圧伝送器
、17・・・容器、22.23・・・圧損要素、24.
25・・・バ第 4 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、原料ガスを水素リッチなガスに改質するりホームと
    、このリホーマの後流°側に配設され前記リホーマで改
    質されたガス中の一酸化炭素襦度を低減するシフトコン
    バータと、このシフトコンバータの後流側に配設された
    燃料電池アノード極およびカソード極と、このアノード
    極の後流側に配設され該アノード極からの排ガスおよび
    前記カソード極からの排ガスを補助燃料と共に燃焼させ
    るリホーマ外熱部とを備えだものにおいて、前記アノー
    ドおよび前記カソードの異なった負荷條件に対し、前記
    アノード側排ガス圧力と前記カソード側排ガス圧力との
    差を小さくする圧力調節装置を、前記アノードと前記リ
    ホーマ外熱部間と、前記カソードと該リホーマ外熱部間
    との少なくともいずれか一方に設けたことを特徴とする
    燃料電池電極間圧力調整装置。
JP58146402A 1983-08-12 1983-08-12 燃料電池装置 Granted JPS6039771A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61263063A (ja) * 1985-05-16 1986-11-21 Toshiba Corp 燃料電池発電システム
US4838020A (en) * 1985-10-24 1989-06-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Turbocompressor system and method for controlling the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5812268A (ja) * 1981-07-15 1983-01-24 Hitachi Ltd 燃料電池のガス圧力制御方法

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