JPS6054176A - 積層燃料電池の安全保護装置 - Google Patents
積層燃料電池の安全保護装置Info
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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〕
本発明は多数の単電池全積層しかつ直列に接続してなり
、燃料ガスおよび酸化ガスの供給を受けて発電作用を営
む燃料電池内の特定の単位電池の劣化に基づき燃料電池
が重大な損傷を受けあるいは事故に発展しないように燃
料電池を保護する安全保護装置に関する。
、燃料ガスおよび酸化ガスの供給を受けて発電作用を営
む燃料電池内の特定の単位電池の劣化に基づき燃料電池
が重大な損傷を受けあるいは事故に発展しないように燃
料電池を保護する安全保護装置に関する。
最近の大容量の燃料？ｆｆ、ｉｌｈは、数十ないし数百
側の単位ｉｊε池を積層した高さが数メートルに達する
支で大形化去れたものが出現しており、かかる積層され
た多数の屯電池の内の一つでも特性の劣化を起こすと積
層電池全体の性能が急速に悪化するばかりでなく、劣化
単電池における発熱のためにその付近の単電池までが劣
化を生じ、あるいは極端な場合は劣化単電池内で電解液
中の水の電気分フＩＩτが起こって酸素と水素が発生し
、それぞれ燃料ガスと１１タ化ガス内に混入１２て爆発
の危険にいたることがある。従って劣化単電池の存在全
早期に見付けて、適切な措置をとることは、電池全体゛
の保護の点からも、さらには事故の発生を予防する安全
の点からも、ｔ’ｆｆな事項となって来ている。
側の単位ｉｊε池を積層した高さが数メートルに達する
支で大形化去れたものが出現しており、かかる積層され
た多数の屯電池の内の一つでも特性の劣化を起こすと積
層電池全体の性能が急速に悪化するばかりでなく、劣化
単電池における発熱のためにその付近の単電池までが劣
化を生じ、あるいは極端な場合は劣化単電池内で電解液
中の水の電気分フＩＩτが起こって酸素と水素が発生し
、それぞれ燃料ガスと１１タ化ガス内に混入１２て爆発
の危険にいたることがある。従って劣化単電池の存在全
早期に見付けて、適切な措置をとることは、電池全体゛
の保護の点からも、さらには事故の発生を予防する安全
の点からも、ｔ’ｆｆな事項となって来ている。
単電池の劣化の主な原因は′α極性能の低下であって、
これが進むといわゆる分極に生じるに至る。
これが進むといわゆる分極に生じるに至る。
水素・空気燃料電池の場合を例にとると、正常な状態で
は空気電極の方が電位がＩ妬い正極として働き、水素電
極の方が電位が低い負極として働いているが、劣化が進
行して分極を起こすと、両者の電位が逆転して正常な発
電作用を営めなくなり、他の単電池が発電した電力をむ
しろ消費して電解液中の水金電気分解するに至る。この
電気分解の際には著しい発熱が伴うとともに、水素電極
からは酸素ガスが、酸素電極からは水素ガスが発生して
危険状態になる。また、かかる劣化は加速的に進行し、
−たん分極を生じ始めると比較的短時間。
は空気電極の方が電位がＩ妬い正極として働き、水素電
極の方が電位が低い負極として働いているが、劣化が進
行して分極を起こすと、両者の電位が逆転して正常な発
電作用を営めなくなり、他の単電池が発電した電力をむ
しろ消費して電解液中の水金電気分解するに至る。この
電気分解の際には著しい発熱が伴うとともに、水素電極
からは酸素ガスが、酸素電極からは水素ガスが発生して
危険状態になる。また、かかる劣化は加速的に進行し、
−たん分極を生じ始めると比較的短時間。
たとえば長くても数分以内に危険状態に入る。
単電池の劣化はもらろん目で見ることができないので、
ふつうは単電池の発電分担′電圧を監視することにより
劣化を検出する。しかし、この分担′６圧の劣化に基づ
く変化はふつつｉｔめて僅かであ一す、正確な劣化の予
見のためにはミリボルト以下の精密な測定が必要で、１
重々の変動要素を含む実際の運転条件下では、劣化以外
の変動要素に基づく分担電圧の変化にかくれ易（、劣化
の検出は必ずしも容易でない。さらに、最近の大形燃料
電池では前述のよ５［積層数が数日にも達するので、単
電池ごとに電圧を監視するためには、単電池の数だけ分
担電圧の測定線苓ｓ多数本電池から引き出す必要があや
、測定線の断線や測定回路中の接触抵抗の変化の問題点
が生じ、また高速度の多点監視装置が必要となりて測定
装置が高価につくことは問わないまでも、必要な測定精
度の維持と測定の高速化の点で技術上の困難性があった
。
ふつうは単電池の発電分担′電圧を監視することにより
劣化を検出する。しかし、この分担′６圧の劣化に基づ
く変化はふつつｉｔめて僅かであ一す、正確な劣化の予
見のためにはミリボルト以下の精密な測定が必要で、１
重々の変動要素を含む実際の運転条件下では、劣化以外
の変動要素に基づく分担電圧の変化にかくれ易（、劣化
の検出は必ずしも容易でない。さらに、最近の大形燃料
電池では前述のよ５［積層数が数日にも達するので、単
電池ごとに電圧を監視するためには、単電池の数だけ分
担電圧の測定線苓ｓ多数本電池から引き出す必要があや
、測定線の断線や測定回路中の接触抵抗の変化の問題点
が生じ、また高速度の多点監視装置が必要となりて測定
装置が高価につくことは問わないまでも、必要な測定精
度の維持と測定の高速化の点で技術上の困難性があった
。
な精度で単電池の劣化全早期に検出でき、この予見に眉
づいて確実νこ燃料電池の損傷を保護し事故防止により
運転の安全を確保できる信頼性が高い安全保護装置を比
較的簡単な手段で得ることを目的とする。
づいて確実νこ燃料電池の損傷を保護し事故防止により
運転の安全を確保できる信頼性が高い安全保護装置を比
較的簡単な手段で得ることを目的とする。
本発明によれば上述の目的は特定の単電池の発電運転時
における分担電圧を電圧監視装置により常時監視し１お
き、該起電圧が前記特定の単電池Ｖこ対してあらかじめ
定められた限界値を下回わったとき、この電圧監視装置
から停止信号を発して燃料電池の発電を反応ガスの供給
を自動停止させるようにすることにより達成される。
における分担電圧を電圧監視装置により常時監視し１お
き、該起電圧が前記特定の単電池Ｖこ対してあらかじめ
定められた限界値を下回わったとき、この電圧監視装置
から停止信号を発して燃料電池の発電を反応ガスの供給
を自動停止させるようにすることにより達成される。
上述の本発明の基本構成は、燃料電池の初発電時、初期
のならし発電直後、あるいは運転中の定期点検時に多数
の積層単電池の内に最低の分担電圧を示した単位電池が
その後の運転においても常に最も早く劣化するという数
百回の燃料電池の試作品や実用品の運転結果から得られ
た知見に基づくものである。この知見ｆよって、どの単
電池の分担電圧を常時監視すればよいかを選定すること
ができるが、この特定の単電池がどのような限界値を下
回わったときに発電を自動停止させるべきかという問題
がある。この点についても、本゛件の発明者達は多数の
実験の結果、かがる限界値は電極の種類によって異なり
、同一の種類の電極では単電池ごとの差はほとんどない
ことを見出した。
のならし発電直後、あるいは運転中の定期点検時に多数
の積層単電池の内に最低の分担電圧を示した単位電池が
その後の運転においても常に最も早く劣化するという数
百回の燃料電池の試作品や実用品の運転結果から得られ
た知見に基づくものである。この知見ｆよって、どの単
電池の分担電圧を常時監視すればよいかを選定すること
ができるが、この特定の単電池がどのような限界値を下
回わったときに発電を自動停止させるべきかという問題
がある。この点についても、本゛件の発明者達は多数の
実験の結果、かがる限界値は電極の種類によって異なり
、同一の種類の電極では単電池ごとの差はほとんどない
ことを見出した。
すなわち、かかる限界値は前述のような分極が始まる直
前の電圧値に設定すべきであるが、たとえばアルカリ電
解液上用いる。燃料電池の単電池であって、ラネーニッ
ケルやラネー銀を触媒として含む電極を用いた場合、０
．５ボルトがかかる限界値として適当であシ、分担電圧
を精密に測定した結果この限界値を僅かでも下回わると
、その後数分を出ない短時間内にほとんど確実に分極現
象が発生することがわかった。また触媒としてよシ強力
な白金やパラジウム系統の貴金属上用いた電極をもつ電
池、たとえばりん酸電解質形の燃料電池の場合は、かか
る限界値は触媒の種類や含有量によって異なるが、限界
値は前の例よりもかなり低くてよく、極端な場合は分担
電圧が正から負に変わる点全限界値としてよい場合もあ
る。
前の電圧値に設定すべきであるが、たとえばアルカリ電
解液上用いる。燃料電池の単電池であって、ラネーニッ
ケルやラネー銀を触媒として含む電極を用いた場合、０
．５ボルトがかかる限界値として適当であシ、分担電圧
を精密に測定した結果この限界値を僅かでも下回わると
、その後数分を出ない短時間内にほとんど確実に分極現
象が発生することがわかった。また触媒としてよシ強力
な白金やパラジウム系統の貴金属上用いた電極をもつ電
池、たとえばりん酸電解質形の燃料電池の場合は、かか
る限界値は触媒の種類や含有量によって異なるが、限界
値は前の例よりもかなり低くてよく、極端な場合は分担
電圧が正から負に変わる点全限界値としてよい場合もあ
る。
また、上述のどの単電池の分担電圧を監視すべきかを決
める際には、電池の運転条件を急に変化させることによ
り、最も劣化しやすい単電池を見つけることが容易にな
る。例えば、電池の負荷電流を急に２０％程増してやる
と、経験上劣化しやすい単電池の分担電圧の変化率が大
きいのでこの変化率を基準に監視すべき単電池を比較的
容易に選出することができる。
める際には、電池の運転条件を急に変化させることによ
り、最も劣化しやすい単電池を見つけることが容易にな
る。例えば、電池の負荷電流を急に２０％程増してやる
と、経験上劣化しやすい単電池の分担電圧の変化率が大
きいのでこの変化率を基準に監視すべき単電池を比較的
容易に選出することができる。
以上により電圧全監視すべき単電池と分担電圧の限界値
が決まるので、このように決定された条件で特定の単電
池の分担電圧を電池の運転状態において精密級の電圧監
視装置で常時連続的に監視する。監視すべき対象が眠ら
れるので、分担電圧の測足を切換える必要がなく高精度
でかつ信頼度の高い監視が本発明によって可能になると
ともに、これにより分極を生じる短時間前に分極を予知
して正確に発′１を停止させることができる。上の電圧
監視は電池の負荷状態で行なう必要があり、無負荷状態
で分担′１圧を監視しても分極を予知することはできな
い。また、゛電圧監視は特定の単電池だけでなく該特定
の単電池を含む積ノー電池内の単位ブロックについて行
なってもよいことはもらろんである。
が決まるので、このように決定された条件で特定の単電
池の分担電圧を電池の運転状態において精密級の電圧監
視装置で常時連続的に監視する。監視すべき対象が眠ら
れるので、分担電圧の測足を切換える必要がなく高精度
でかつ信頼度の高い監視が本発明によって可能になると
ともに、これにより分極を生じる短時間前に分極を予知
して正確に発′１を停止させることができる。上の電圧
監視は電池の負荷状態で行なう必要があり、無負荷状態
で分担′１圧を監視しても分極を予知することはできな
い。また、゛電圧監視は特定の単電池だけでなく該特定
の単電池を含む積ノー電池内の単位ブロックについて行
なってもよいことはもらろんである。
なお兄１停止乎段としては、最低燃料電池への反応ガス
の供給を停止することが必要である。反応ガスの停止に
より、電極の電気化学反応が停止例えば鼠素全−池内の
ガス区間内に送りこんでヌルカスと置換することにより
、電気化学反応の停止を早め一〇やるのがよい。これに
より、電池の発心電圧は賭、速に低下するがら、負’ｔ
ｉ’ｊ側でこれを検知して電池からの供給電流が自動ｉ
ｒ、ｉｔ断するのがふつうであり、あるいは発電停止手
段ＩＣよって強制的に負荷を遮断するようにしてもよい
。発電停止後は、公知の手段により劣化単′ｄ池の電極
に対して賦活操作を行って機能を回復させることがでさ
、これが成功しなかったときには問題の単１に池のみを
取替えｉｌいしは取除くことになる。
の供給を停止することが必要である。反応ガスの停止に
より、電極の電気化学反応が停止例えば鼠素全−池内の
ガス区間内に送りこんでヌルカスと置換することにより
、電気化学反応の停止を早め一〇やるのがよい。これに
より、電池の発心電圧は賭、速に低下するがら、負’ｔ
ｉ’ｊ側でこれを検知して電池からの供給電流が自動ｉ
ｒ、ｉｔ断するのがふつうであり、あるいは発電停止手
段ＩＣよって強制的に負荷を遮断するようにしてもよい
。発電停止後は、公知の手段により劣化単′ｄ池の電極
に対して賦活操作を行って機能を回復させることがでさ
、これが成功しなかったときには問題の単１に池のみを
取替えｉｌいしは取除くことになる。
以下図を°参照し？ｋがら本発明の詳細な説明する。
しｊで・は燃オ［１（Ｃ池本体ば１で示され、複数個（
図では５個）の単電池２を積層した単位ブロック３をさ
らに複数個積層して４１ヤ成されている。この本［ド１
の左方（Ｃは＋’ｌｊ池が縦断面で示され−Ｃおり、単
電池２が拡大断面で示されている。この各単位型７ｍ２
は図示のように燃料ガス側電極としての水素電極２ａと
酸化ガス側電極としての空気重子２１）を含んでおり、
これら各電極２ａ 、 ２ｂとセパレータ板２Ｃ２２Ｃ
との間にそれぞれ水素室２ｄと空気室２ｅとが画成され
ている。両電極２ａ 、 ２ｂの間は電解液室２ｆが形
成されており、電解液としてのυん酸や苛性カリの溶液
が満たされている。積層された単電池を貫いて水素マニ
ホールド孔４と空気マニ＊−ル）”孔５が設けられてお
り、これらのマニホールド孔４，５はそれぞれ各単電池
２の前述の水素室２ｄと空気室２ｅとに連通されている
。なお図示の水素および空気マニホールド孔４，５は入
口マニホールド孔のみが示されておシ、これらに対応し
た図示（、ない出口マニホールド孔が同様に積層された
単電池を貫いて設けられる。電池本体ｌの両端からは１
対の出力端子８，９が導出され、電池の発電電力はしゃ
断器１０の１対の接点１０ａ。
図では５個）の単電池２を積層した単位ブロック３をさ
らに複数個積層して４１ヤ成されている。この本［ド１
の左方（Ｃは＋’ｌｊ池が縦断面で示され−Ｃおり、単
電池２が拡大断面で示されている。この各単位型７ｍ２
は図示のように燃料ガス側電極としての水素電極２ａと
酸化ガス側電極としての空気重子２１）を含んでおり、
これら各電極２ａ 、 ２ｂとセパレータ板２Ｃ２２Ｃ
との間にそれぞれ水素室２ｄと空気室２ｅとが画成され
ている。両電極２ａ 、 ２ｂの間は電解液室２ｆが形
成されており、電解液としてのυん酸や苛性カリの溶液
が満たされている。積層された単電池を貫いて水素マニ
ホールド孔４と空気マニ＊−ル）”孔５が設けられてお
り、これらのマニホールド孔４，５はそれぞれ各単電池
２の前述の水素室２ｄと空気室２ｅとに連通されている
。なお図示の水素および空気マニホールド孔４，５は入
口マニホールド孔のみが示されておシ、これらに対応し
た図示（、ない出口マニホールド孔が同様に積層された
単電池を貫いて設けられる。電池本体ｌの両端からは１
対の出力端子８，９が導出され、電池の発電電力はしゃ
断器１０の１対の接点１０ａ。
］、Ｏｂｉ介して負荷ＬＩＣ供給される。
電池の付属ガス配管系は図では実線で示されており、図
の左端の水素ガス源Ｆからは水素配管１１を介して、夜
気源Ａからは空気配管１２を介し１水素および空気がそ
れぞれ前述の水素入口マニホールド孔４および空気入口
マニホールド孔５に供給され、ここから各単電池２の水
素室２ｄおよび空ｉ室２ｅに送られる。電池１内で一部
’ｃ 消費すした水素およびを気は、それぞれ前述の出
口マニホールド孔から図の右方の配管ＩＩ 、 １２か
ら排出される。なお水素側では右方に排出された水素は
ふつう左方の配Ｖ＃１１に還流される。また両配管系１
１ 。
の左端の水素ガス源Ｆからは水素配管１１を介して、夜
気源Ａからは空気配管１２を介し１水素および空気がそ
れぞれ前述の水素入口マニホールド孔４および空気入口
マニホールド孔５に供給され、ここから各単電池２の水
素室２ｄおよび空ｉ室２ｅに送られる。電池１内で一部
’ｃ 消費すした水素およびを気は、それぞれ前述の出
口マニホールド孔から図の右方の配管ＩＩ 、 １２か
ら排出される。なお水素側では右方に排出された水素は
ふつう左方の配Ｖ＃１１に還流される。また両配管系１
１ 。
１２ Ｋは、そ才しそれ閲の左方に示された入口電磁開
閉弁１１ａ、１２ａおよび図の左方に示された出口電磁
開閉弁１１ｂ、１２ｂが介挿されている。さらに図の左
下方に示された不活性ガス源たとえば窒素ガス源Ｎから
の配管１３が電磁開閉＊ １３ａ 、 １３ｂ ｆ：介
し一〇それぞれ水素入口配管１１および空気入口配管１
２に接続されている。一方、図の右方には水素出口配管
１」および空気出口配管１１こ接続されたガス排出配管
１４が示されており、該配管１４中の電磁開閉弁１４ａ
、１４ｂをそれぞれ介して電池からの水素ｉｄよび空気
を外方に排出するノくイノくス排出路が設けられている
。
閉弁１１ａ、１２ａおよび図の左方に示された出口電磁
開閉弁１１ｂ、１２ｂが介挿されている。さらに図の左
下方に示された不活性ガス源たとえば窒素ガス源Ｎから
の配管１３が電磁開閉＊ １３ａ 、 １３ｂ ｆ：介
し一〇それぞれ水素入口配管１１および空気入口配管１
２に接続されている。一方、図の右方には水素出口配管
１」および空気出口配管１１こ接続されたガス排出配管
１４が示されており、該配管１４中の電磁開閉弁１４ａ
、１４ｂをそれぞれ介して電池からの水素ｉｄよび空気
を外方に排出するノくイノくス排出路が設けられている
。
さて、電圧監視系および発電制御系は図では鎖線で示さ
れている。図の下方に示された電圧監視装ｗ、１５は、
前述のようにしてあらかじめ選ばれた特定の単電池６の
両端６ａ、６ｂからの分担電圧を入力しており、それに
、＋Ｊ属した切換接点として構成された制御接点１５ａ
は図示のように最初右方の位置にあり、運転装置１６が
付勢されていて、これにより前述の水素および空気用の
入口電磁開閉弁１１ａ、１．２ａおよび出口電磁開閉弁
１１ｂ、１２ｂがすべて開かれ、かつ遮断器１０は閉じ
られている。一方、不活性ガス供給制御装置１７は付勢
され−Ｃおらず、前述の窒素ガス用電磁開閉弁１３ａ、
１３ｂおよびガス排出用電磁開閉弁１４ａ、１４ｂはす
べて閉じられている。この正常状態では、電圧監視装置
１５で測定されている特定の単電池６の分担電圧では、
該電圧監視装置１５に設定されている限界値ＶＡよりも
犬であり、前述のように出入口電磁開閉弁１１ａｌｌｌ
ｂ１１．２ａ 、 １２ｂはすべて開かれているので、
燃料ガスとしての水素と酸化ガスとしての空気が燃料電
池１に給排され、電池１は閉じられた遮断器１０を介し
て負荷りに給１ｊ４シている。
れている。図の下方に示された電圧監視装ｗ、１５は、
前述のようにしてあらかじめ選ばれた特定の単電池６の
両端６ａ、６ｂからの分担電圧を入力しており、それに
、＋Ｊ属した切換接点として構成された制御接点１５ａ
は図示のように最初右方の位置にあり、運転装置１６が
付勢されていて、これにより前述の水素および空気用の
入口電磁開閉弁１１ａ、１．２ａおよび出口電磁開閉弁
１１ｂ、１２ｂがすべて開かれ、かつ遮断器１０は閉じ
られている。一方、不活性ガス供給制御装置１７は付勢
され−Ｃおらず、前述の窒素ガス用電磁開閉弁１３ａ、
１３ｂおよびガス排出用電磁開閉弁１４ａ、１４ｂはす
べて閉じられている。この正常状態では、電圧監視装置
１５で測定されている特定の単電池６の分担電圧では、
該電圧監視装置１５に設定されている限界値ＶＡよりも
犬であり、前述のように出入口電磁開閉弁１１ａｌｌｌ
ｂ１１．２ａ 、 １２ｂはすべて開かれているので、
燃料ガスとしての水素と酸化ガスとしての空気が燃料電
池１に給排され、電池１は閉じられた遮断器１０を介し
て負荷りに給１ｊ４シている。
電圧監視装置としては、１ミ１１ボルト以下の精度で分
担電圧を測定する必要があり、各単電池は定格軍、流負
荷時にたとえば０，７ボルト程度の発電電圧全分担する
ので、０．１％以上の精度のものを用いることが望まし
い。かかる精度を有するものとしては、公知のメータリ
レのあるものが適してお匂、可動コイル形計器に光電式
や発振式の継電機構を組み合わせたものを利用できる。
担電圧を測定する必要があり、各単電池は定格軍、流負
荷時にたとえば０，７ボルト程度の発電電圧全分担する
ので、０．１％以上の精度のものを用いることが望まし
い。かかる精度を有するものとしては、公知のメータリ
レのあるものが適してお匂、可動コイル形計器に光電式
や発振式の継電機構を組み合わせたものを利用できる。
また図示のように、′を１圧監視をすべき対象上特定の
単Ｗ！ ｒｉｍ６のみでなく、該単′ル池を含む単位ブ
ロック７とし、その両端の端子’Ｉａ、７ｂ間の単位ブ
ロックの分担電圧′５Ｃ電圧監視装置１５に入力しても
よい。もらろん、この場合には限界値ｖｔを中位ブロッ
クに応じた限界値に設定しておく。
単Ｗ！ ｒｉｍ６のみでなく、該単′ル池を含む単位ブ
ロック７とし、その両端の端子’Ｉａ、７ｂ間の単位ブ
ロックの分担電圧′５Ｃ電圧監視装置１５に入力しても
よい。もらろん、この場合には限界値ｖｔを中位ブロッ
クに応じた限界値に設定しておく。
特定の単電池６の分担電圧が、たとえば初期の０７ボル
トから限定値ｖ７として設定された０、５ボルトを下回
わると、電圧監視装置１５０制御接点１５ａは図の左方
に切換わす、運転装＠１６が消勢されると同時に不活性
ガス供給制御装置１７が伺勢される。運転装置１６の消
勢により、水素および空気供給用の出入口電磁開閉弁１
１ａ 、Ｉｌｂ 、１２ａ 、１２ｂが一斉に閉じられ
て水素および空気の供給が自動停止されると同時に、遮
断器１０が開かれて電池１から負荷りが切ｐ離される。
トから限定値ｖ７として設定された０、５ボルトを下回
わると、電圧監視装置１５０制御接点１５ａは図の左方
に切換わす、運転装＠１６が消勢されると同時に不活性
ガス供給制御装置１７が伺勢される。運転装置１６の消
勢により、水素および空気供給用の出入口電磁開閉弁１
１ａ 、Ｉｌｂ 、１２ａ 、１２ｂが一斉に閉じられ
て水素および空気の供給が自動停止されると同時に、遮
断器１０が開かれて電池１から負荷りが切ｐ離される。
また不活性ガス供給制御装冒１７の付勢により不活性カ
スとしての窒素供給用電磁弁１３ａ、１３ｂが開かれて
電池本体１内の水素カス区画および空気区画に窒素が導
入される。また、これと同時にガス排出用電磁開閉弁１
４ａ、１４ｂが開かれるので、電池内の水素および空気
は窒素ガスにより置換されてガス排出用配管１４を介し
て外部に排出される。このガス置換が十分進行したこと
を確認した後、手動操作で不活性ガス供給制御装置１７
も消勢して電磁開閉弁１３ａ 、１３ｂ 、１４ａ 、
１４ｂをすべて閉じることによって、電池本体１内のガ
ス区間には不活性ガスが満たされ、電池本体１は不活性
の完全な休止状態に入ることができる。なお、前述の運
転装置１６と不活性ガス供給制御装置とは本発明の発電
停止手段を制御かつ構成するもので、電圧監視装＠１５
とともに図の下方に一点鎖線で示された監視制御装Ｍ１
８内に収納されている。
スとしての窒素供給用電磁弁１３ａ、１３ｂが開かれて
電池本体１内の水素カス区画および空気区画に窒素が導
入される。また、これと同時にガス排出用電磁開閉弁１
４ａ、１４ｂが開かれるので、電池内の水素および空気
は窒素ガスにより置換されてガス排出用配管１４を介し
て外部に排出される。このガス置換が十分進行したこと
を確認した後、手動操作で不活性ガス供給制御装置１７
も消勢して電磁開閉弁１３ａ 、１３ｂ 、１４ａ 、
１４ｂをすべて閉じることによって、電池本体１内のガ
ス区間には不活性ガスが満たされ、電池本体１は不活性
の完全な休止状態に入ることができる。なお、前述の運
転装置１６と不活性ガス供給制御装置とは本発明の発電
停止手段を制御かつ構成するもので、電圧監視装＠１５
とともに図の下方に一点鎖線で示された監視制御装Ｍ１
８内に収納されている。
なお、容易ＶＣ諒解されるように、上記の監視制御上の
構成および動作は本発明の単なる一実施例を示すもので
あり、ガス給排系や不活性ガス供給系の系統構成、およ
び反応ガス供給停止、不活性ガス導入開始、負荷回路遮
断などの動作シーケンスには本発明の要旨内で適宜な変
形を加えることができることはもちろんである。
構成および動作は本発明の単なる一実施例を示すもので
あり、ガス給排系や不活性ガス供給系の系統構成、およ
び反応ガス供給停止、不活性ガス導入開始、負荷回路遮
断などの動作シーケンスには本発明の要旨内で適宜な変
形を加えることができることはもちろんである。
以上説明のとおり、本発明によれば電池の初発電時等に
得られたデータから運転中に最も早く劣化することが予
知される特定の単電池を選び出し、かつ電池の電極１（
含まれる触媒の種類や含有量から電池が分極を生じる寸
前の電圧値としての限界値をあらかじめ設定しておき、
かかる特定の単電池についてその運転時における分担電
圧が当該限界値を下回わるかどうかを連続的に常時監視
し、該分担電圧が限界値を下回わったとき電池の発電作
用を自動停止さ省るようにしたので、電池内に積層され
ている数百の単電池のすべてについて電圧を監視する必
要がなくな力、これに応じて電圧監視装置ないし回路が
非常に簡単化できる。これと同時に、電圧監視回路を逐
次切り換えるような必要がなくな９、回路内の切換接点
などの手段の不良に基づく監視精度の低下の問題がなく
なり、信頼度の高い安全保護を行なうことができる。ま
た、特定の単電池は連続的に監視されているので、分担
電圧が限界値を下回わったことは直ちに電圧監視装置に
より検出され、監視周期に基づく検出のおくれなしに早
期に安全保護措置を講じることができる。以上のように
、本発明Ｖこよれば従来よりも監視精度が高く積層゛電
池内の単−池の劣化を確実に早期に検出ないし予見でき
、こ；ｈｌＬ基づいて電池が受ける損傷を保護し運転の
安全上を・向上することができる。なお、本発明の効果
は、今後ますます燃料′電池が人界量化して電池内の単
電池の積Ｊ膏数が増加するにつれて、偉力を発揮するこ
とができるものである。
得られたデータから運転中に最も早く劣化することが予
知される特定の単電池を選び出し、かつ電池の電極１（
含まれる触媒の種類や含有量から電池が分極を生じる寸
前の電圧値としての限界値をあらかじめ設定しておき、
かかる特定の単電池についてその運転時における分担電
圧が当該限界値を下回わるかどうかを連続的に常時監視
し、該分担電圧が限界値を下回わったとき電池の発電作
用を自動停止さ省るようにしたので、電池内に積層され
ている数百の単電池のすべてについて電圧を監視する必
要がなくな力、これに応じて電圧監視装置ないし回路が
非常に簡単化できる。これと同時に、電圧監視回路を逐
次切り換えるような必要がなくな９、回路内の切換接点
などの手段の不良に基づく監視精度の低下の問題がなく
なり、信頼度の高い安全保護を行なうことができる。ま
た、特定の単電池は連続的に監視されているので、分担
電圧が限界値を下回わったことは直ちに電圧監視装置に
より検出され、監視周期に基づく検出のおくれなしに早
期に安全保護措置を講じることができる。以上のように
、本発明Ｖこよれば従来よりも監視精度が高く積層゛電
池内の単−池の劣化を確実に早期に検出ないし予見でき
、こ；ｈｌＬ基づいて電池が受ける損傷を保護し運転の
安全上を・向上することができる。なお、本発明の効果
は、今後ますます燃料′電池が人界量化して電池内の単
電池の積Ｊ膏数が増加するにつれて、偉力を発揮するこ
とができるものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）多数の単電池ｆ：積層しかつ直列に接続してなり、
反応ガスの供給を受けて発電作用を営む燃料電池の安全
保護装置であって、特定の単電池ないしは該単電池を含
む積層電池の単位ブロックの発電運転時における分担電
圧を常時監視する電圧監視装置と、該分担電圧が前記単
電池ないしは単位ブロックに対してあらかじめ定められ
た限界値を下回わったときその旨の信号を前記電圧監視
装置より受けて少なくとも燃料電池への反応ガスの供給
を自動停止する発電停止手段とを備えてなる積層燃料電
池の安全保護装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、特定の
単電池が積層された単電池の内の最低の分担電圧を示す
単電池でめることを特徴とする積層燃料電池の安全保護
装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、電圧監
視装置が監視する分担電圧の限界値が監視対象である単
電池の分極開始′電圧よりも僅か高く設定されることを
特徴とする積層燃料電池の安全保護装置。 ４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、発電停
止手段が反応ガスの供給を自動停止した後−に不活性ガ
スを燃料電池に供給するようにしたことを特徴とする積
層燃料電池の安全保護装置。 ５）特許請求の範囲第１項記載の装置において、発電停
止手段が電圧監視装置からの信号を受けて直ちに電池の
電気的負荷を遮断するようにしたことを特徴とする積層
燃料′電池の安全保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58160726A JPS6054176A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 積層燃料電池の安全保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58160726A JPS6054176A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 積層燃料電池の安全保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6054176A true JPS6054176A (ja) | 1985-03-28 |
| JPH0227787B2 JPH0227787B2 (ja) | 1990-06-19 |
Family
ID=15721131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58160726A Granted JPS6054176A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 積層燃料電池の安全保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054176A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01154469A (ja) * | 1987-12-10 | 1989-06-16 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池の自動起動制御方法 |
| WO1991019328A1 (en) * | 1990-06-08 | 1991-12-12 | Ballard Power Systems | Method and apparatus for monitoring fuel cell performance |
| JPH04174975A (ja) * | 1990-08-29 | 1992-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | 積層型燃料電池 |
| JPH04315774A (ja) * | 1991-02-05 | 1992-11-06 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| EP0862233A2 (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-02 | General Motors Corporation | Monitoring a fuel cell with polymer electrolyte by comparing the behaviour patterns of an auxiliaire cell |
| WO2000002282A1 (en) * | 1998-07-02 | 2000-01-13 | Ballard Power Systems Inc. | Sensor cell for an electrochemical fuel cell stack |
| US6210820B1 (en) | 1998-07-02 | 2001-04-03 | Ballard Power Systems Inc. | Method for operating fuel cells on impure fuels |
| EP1339124A1 (de) * | 2002-02-21 | 2003-08-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle und Brennstoffzellenanordnung |
| US6673480B1 (en) | 1998-07-02 | 2004-01-06 | Ballard Power Systems Inc. | Sensor cell for an electrochemical fuel cell stack |
| WO2004051773A2 (en) * | 2002-12-03 | 2004-06-17 | Hydrogenics Corporation | Method and apparatus for monitoring fuel cell voltages |
| JP2008010196A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2009025614A1 (en) * | 2007-08-20 | 2009-02-26 | Myfc Ab | Fuel cell assembly having feed-back sensor |
| JP2011216351A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Eneos Celltech Co Ltd | 燃料電池および燃料電池システム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011036716A1 (ja) * | 2009-09-24 | 2011-03-31 | 株式会社 東芝 | 燃料電池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56156274U (ja) * | 1980-04-22 | 1981-11-21 |
-
1983
- 1983-09-01 JP JP58160726A patent/JPS6054176A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56156274U (ja) * | 1980-04-22 | 1981-11-21 |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH01154469A (ja) * | 1987-12-10 | 1989-06-16 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池の自動起動制御方法 |
| WO1991019328A1 (en) * | 1990-06-08 | 1991-12-12 | Ballard Power Systems | Method and apparatus for monitoring fuel cell performance |
| US5170124A (en) * | 1990-06-08 | 1992-12-08 | Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government | Method and apparatus for monitoring fuel cell performance |
| JPH04174975A (ja) * | 1990-08-29 | 1992-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | 積層型燃料電池 |
| JPH04315774A (ja) * | 1991-02-05 | 1992-11-06 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| EP0862233A2 (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-02 | General Motors Corporation | Monitoring a fuel cell with polymer electrolyte by comparing the behaviour patterns of an auxiliaire cell |
| EP0862233A3 (en) * | 1997-02-28 | 2004-03-10 | General Motors Corporation | Monitoring a fuel cell with polymer electrolyte by comparing the behaviour patterns of an auxiliaire cell |
| US6673480B1 (en) | 1998-07-02 | 2004-01-06 | Ballard Power Systems Inc. | Sensor cell for an electrochemical fuel cell stack |
| US6500572B2 (en) | 1998-07-02 | 2002-12-31 | Ballard Power Systems Inc. | Method for operating fuel cells on impure fuels |
| US6210820B1 (en) | 1998-07-02 | 2001-04-03 | Ballard Power Systems Inc. | Method for operating fuel cells on impure fuels |
| WO2000002282A1 (en) * | 1998-07-02 | 2000-01-13 | Ballard Power Systems Inc. | Sensor cell for an electrochemical fuel cell stack |
| EP1339124A1 (de) * | 2002-02-21 | 2003-08-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle und Brennstoffzellenanordnung |
| WO2004051773A2 (en) * | 2002-12-03 | 2004-06-17 | Hydrogenics Corporation | Method and apparatus for monitoring fuel cell voltages |
| WO2004051773A3 (en) * | 2002-12-03 | 2004-08-26 | Hydrogenics Corp | Method and apparatus for monitoring fuel cell voltages |
| US7148654B2 (en) | 2002-12-03 | 2006-12-12 | Hydrogenics Corporation | Method and apparatus for monitoring fuel cell voltages |
| JP2008010196A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2009025614A1 (en) * | 2007-08-20 | 2009-02-26 | Myfc Ab | Fuel cell assembly having feed-back sensor |
| US8889307B2 (en) | 2007-08-20 | 2014-11-18 | Myfc Ab | Fuel cell assembly having feed-back sensor |
| US9401522B2 (en) | 2007-08-20 | 2016-07-26 | Myfc Ab | Fuel cell assembly having feed-back sensor |
| JP2011216351A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Eneos Celltech Co Ltd | 燃料電池および燃料電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0227787B2 (ja) | 1990-06-19 |
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