JPS61147465A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPS61147465A JPS61147465A JP59267163A JP26716384A JPS61147465A JP S61147465 A JPS61147465 A JP S61147465A JP 59267163 A JP59267163 A JP 59267163A JP 26716384 A JP26716384 A JP 26716384A JP S61147465 A JPS61147465 A JP S61147465A
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- Japan
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- fuel
- electrode
- fuel cell
- electromagnetic valve
- power generation
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- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
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- H01M8/04104—Regulation of differential pressures
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
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- 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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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］
本発明は燃料電池発電システムに係り、特に両極とも所
定の圧力に設定した不活性ガスバッファタンクと同圧と
することにより、運転トラブル発生時に確実に電池を保
護することができるようにした燃料電池発電システムに
関する。
定の圧力に設定した不活性ガスバッファタンクと同圧と
することにより、運転トラブル発生時に確実に電池を保
護することができるようにした燃料電池発電システムに
関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
従来、燃料の有しているエネルギーを直接電気的エネル
ギーに変換する装置として燃料電池が知られている。こ
の燃料電池は通常、電解質層を挾んで一対の電極を配置
し、一方の電極である燃料極の背面に水素等の燃料を接
触させ、また他方の電極である酸化剤極（以下、空気極
と称する）の背面に空気等の酸化剤を接触させ、このと
き起こる電気化学的反応を利用して上記一対の電極間か
ら電気エネルギーを取出すようにしたものであり、上記
燃料と酸化剤が供給されている限り高い変換効率で電気
エネルギーを取出すことができるものである。
ギーに変換する装置として燃料電池が知られている。こ
の燃料電池は通常、電解質層を挾んで一対の電極を配置
し、一方の電極である燃料極の背面に水素等の燃料を接
触させ、また他方の電極である酸化剤極（以下、空気極
と称する）の背面に空気等の酸化剤を接触させ、このと
き起こる電気化学的反応を利用して上記一対の電極間か
ら電気エネルギーを取出すようにしたものであり、上記
燃料と酸化剤が供給されている限り高い変換効率で電気
エネルギーを取出すことができるものである。
さて、この種の燃Ｆｌ電池は第３図にその縦断面斜視図
を示す様に、一対の簿いｌ！橿基板１ａ、ｌｂ間に触媒
ｉｃ、ｉｄと電解質よりなる電解質層１ｆを挾んで単位
セルを構成し、これをセパレーター１．１ｈを介して任
意の数だけ積層して燃料電池スタック１を構成し、各々
単位セルの二つの電極にガス流路１ｉ、ｌｊを介して、
それぞれ燃料ガス、酸化剤ガスを別々に供給する構造と
なっている。。
を示す様に、一対の簿いｌ！橿基板１ａ、ｌｂ間に触媒
ｉｃ、ｉｄと電解質よりなる電解質層１ｆを挾んで単位
セルを構成し、これをセパレーター１．１ｈを介して任
意の数だけ積層して燃料電池スタック１を構成し、各々
単位セルの二つの電極にガス流路１ｉ、ｌｊを介して、
それぞれ燃料ガス、酸化剤ガスを別々に供給する構造と
なっている。。
そしてこれらの単位セルにおいて、燃料ガスと酸化剤ガ
スとの間は触媒１Ｃと１ｄと電解質！ｉｌｆによって保
たれおり、その圧力耐力は極めて小さい。
スとの間は触媒１Ｃと１ｄと電解質！ｉｌｆによって保
たれおり、その圧力耐力は極めて小さい。
それゆえに、何らかの原因によって運転トラブルが生じ
て緊急停止処置を取らざるを得ない時、または燃料電池
発電システム内の機器に事故が生じてインターロック作
動による緊急停止時に、急激な負荷変動によるガス量の
変化により両極間に大きな圧力差を生じると、燃料電池
間のクロスオーバーのため性能劣化を起こす等の問題が
ある。
て緊急停止処置を取らざるを得ない時、または燃料電池
発電システム内の機器に事故が生じてインターロック作
動による緊急停止時に、急激な負荷変動によるガス量の
変化により両極間に大きな圧力差を生じると、燃料電池
間のクロスオーバーのため性能劣化を起こす等の問題が
ある。
さらには、どちらか一方めガス供給系に事故が生じて供
給ガスがストップした時の緊急停止時には、多大な極間
差圧が生じて燃料電池の破損を招く等の問題がある。
給ガスがストップした時の緊急停止時には、多大な極間
差圧が生じて燃料電池の破損を招く等の問題がある。
［発明の目的］
本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、燃料電池の運転トラブルにより緊急停止時に生じ
る燃料極と空気極間の大きな圧力差を抑制して、燃料電
池を確実に保護することが可能な燃料電池発電システム
を提供することを目的とする。
ので、燃料電池の運転トラブルにより緊急停止時に生じ
る燃料極と空気極間の大きな圧力差を抑制して、燃料電
池を確実に保護することが可能な燃料電池発電システム
を提供することを目的とする。
［発明の概要］
上記目的を達成するために本発明では、電解質層を挾ん
で燃料極及び酸化剤極の一対の電極を配置して成る単位
セルを複数積み重ねた燃料電池スタックと、燃料極入口
、出口マニホールド及び酸化剤極入口、出口マニホール
ドと、前記燃料極の入口及び出口マニホールドに第１の
電磁弁を介して接続され前記燃料極に燃料ガスを供給及
び排出する燃料ガス供給管及び排出管と、前記酸化剤極
の入口及び出口マニホールドに第２の電磁弁を介して接
続され前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給及び排出する酸
化剤ガス供給管及び排出管とを備えて構成した燃料電池
発電システムにおいて、前記燃料極及び酸化剤極の出口
マニホールドと第１及び第２の不活性ガスバッファタン
クとを第３及び第４の電磁弁を介して接続し、かつ運転
トラブルによる緊急停止時に、前記燃料極及び酸化剤極
のそれぞれのガス供給管及び排出管に配備されている第
１及び第２の′Ｒｒａ弁を閉じると共に、前記燃料極及
び酸化剤極の出口マニホールドと前記第１及び第２の不
活性ガスバッファタンクとの間の第３及び第４の電磁弁
を開くよう制御する制御装置を備えたことを特徴とする
。
で燃料極及び酸化剤極の一対の電極を配置して成る単位
セルを複数積み重ねた燃料電池スタックと、燃料極入口
、出口マニホールド及び酸化剤極入口、出口マニホール
ドと、前記燃料極の入口及び出口マニホールドに第１の
電磁弁を介して接続され前記燃料極に燃料ガスを供給及
び排出する燃料ガス供給管及び排出管と、前記酸化剤極
の入口及び出口マニホールドに第２の電磁弁を介して接
続され前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給及び排出する酸
化剤ガス供給管及び排出管とを備えて構成した燃料電池
発電システムにおいて、前記燃料極及び酸化剤極の出口
マニホールドと第１及び第２の不活性ガスバッファタン
クとを第３及び第４の電磁弁を介して接続し、かつ運転
トラブルによる緊急停止時に、前記燃料極及び酸化剤極
のそれぞれのガス供給管及び排出管に配備されている第
１及び第２の′Ｒｒａ弁を閉じると共に、前記燃料極及
び酸化剤極の出口マニホールドと前記第１及び第２の不
活性ガスバッファタンクとの間の第３及び第４の電磁弁
を開くよう制御する制御装置を備えたことを特徴とする
。
［発明の実施例］
以下１本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は、本発明による燃料電池発電システムの構
成例をブロック的に示したものである。図において、ま
ず水素リッチの燃料ガスは燃料ガス供給管２より導入さ
れ、燃料極入口電磁弁４を経て燃料極入口マニホールド
８に入り、燃料電池スタック１へ供給され、後述する空
気中の酸素と反応して流量を減じ、残余の燃料ガスは燃
料極出口マニホールド１０を通り、燃料排出管１２によ
り燃料極出口電磁弁６を経て図示しない発電システム下
流の機器へ移送する。他方、酸化剤である空気は空気供
給管３より導入され、空気極入口電磁弁５を経て空気極
大ロマニホールド９に入り、燃料電池スタック１へ供給
され、前述の燃料ガスと反応して反応生成物である蒸気
とともに残余の空気は、空気排出管１３により空気極出
口電磁弁７を経て図示しない発電システム下流の機器へ
移送する。
る。第１図は、本発明による燃料電池発電システムの構
成例をブロック的に示したものである。図において、ま
ず水素リッチの燃料ガスは燃料ガス供給管２より導入さ
れ、燃料極入口電磁弁４を経て燃料極入口マニホールド
８に入り、燃料電池スタック１へ供給され、後述する空
気中の酸素と反応して流量を減じ、残余の燃料ガスは燃
料極出口マニホールド１０を通り、燃料排出管１２によ
り燃料極出口電磁弁６を経て図示しない発電システム下
流の機器へ移送する。他方、酸化剤である空気は空気供
給管３より導入され、空気極入口電磁弁５を経て空気極
大ロマニホールド９に入り、燃料電池スタック１へ供給
され、前述の燃料ガスと反応して反応生成物である蒸気
とともに残余の空気は、空気排出管１３により空気極出
口電磁弁７を経て図示しない発電システム下流の機器へ
移送する。
一方、燃料極側の不活性ガスバッファタンク１４は、導
圧管１８により燃料極バッフ１タンク連結電磁弁１６を
経て、燃料極出口マニホールド１０と連結する。他方空
気極側の不活性ガスバッファタンク１５は、導圧管１９
により空気極バッファタンク連結電磁弁１７を経て、空
気極出口マニホールド１１と連結する。そして、これら
各バッファタンク１４と１５は、圧力制御器２０により
常時運転圧力で等圧に保つようにしている。さらに、制
御器Ｗ１２１がら電磁弁４．５．６．７゜１６．１７へ
その開または閉制御を行なう制御信号を送出するように
している。なお、上記で不活性ガスとしては例えば窒素
を使用することができる。
圧管１８により燃料極バッフ１タンク連結電磁弁１６を
経て、燃料極出口マニホールド１０と連結する。他方空
気極側の不活性ガスバッファタンク１５は、導圧管１９
により空気極バッファタンク連結電磁弁１７を経て、空
気極出口マニホールド１１と連結する。そして、これら
各バッファタンク１４と１５は、圧力制御器２０により
常時運転圧力で等圧に保つようにしている。さらに、制
御器Ｗ１２１がら電磁弁４．５．６．７゜１６．１７へ
その開または閉制御を行なう制御信号を送出するように
している。なお、上記で不活性ガスとしては例えば窒素
を使用することができる。
次に、上記の様に構成した本実施例の燃料電池発電シス
テムの作用について説明する。
テムの作用について説明する。
いま、燃料電池発電システム系に何らかの運転トラブル
が生じて運転続行が不可能になりオペレーターが緊急停
止処置を取った時、または燃料電池発電システム内の機
器（事故が生じてインターロック作動による緊急停止が
生じた時には、緊急停止指令が制御装置２１に与えられ
る。すると、この制ｍ＋装置２１より各々の電磁弁４．
５．６゜７．１６．１７に対して制御信号が送られ、燃
料極入口電磁弁４、燃料極出口電磁弁６、空気極入口電
磁弁５、及び空気極出口電磁弁７を閉じると同時に、燃
料極側バッファータンク連結電磁弁１６、及び空気極側
バッファータンク連結電磁弁１７を開く。これにより、
燃料極及び空気極は不活性ガスバッファタンク１４及び
１５の圧力に保たれ、両極間の差圧は十分に小さいもの
となり燃料電池を保護することができる。この場合特に
、不活性ガスバッファタンク１４．１５の容積を夫々両
極入口側電磁弁４，５と両極出口側電磁弁６゜７間の容
積の１０倍以上とすれば、十分に極間差圧を緩和するこ
とができる。
が生じて運転続行が不可能になりオペレーターが緊急停
止処置を取った時、または燃料電池発電システム内の機
器（事故が生じてインターロック作動による緊急停止が
生じた時には、緊急停止指令が制御装置２１に与えられ
る。すると、この制ｍ＋装置２１より各々の電磁弁４．
５．６゜７．１６．１７に対して制御信号が送られ、燃
料極入口電磁弁４、燃料極出口電磁弁６、空気極入口電
磁弁５、及び空気極出口電磁弁７を閉じると同時に、燃
料極側バッファータンク連結電磁弁１６、及び空気極側
バッファータンク連結電磁弁１７を開く。これにより、
燃料極及び空気極は不活性ガスバッファタンク１４及び
１５の圧力に保たれ、両極間の差圧は十分に小さいもの
となり燃料電池を保護することができる。この場合特に
、不活性ガスバッファタンク１４．１５の容積を夫々両
極入口側電磁弁４，５と両極出口側電磁弁６゜７間の容
積の１０倍以上とすれば、十分に極間差圧を緩和するこ
とができる。
次に、本発明の伯の実施例について第２図を用いて説明
する。なお、第１図に示した実施例と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。
する。なお、第１図に示した実施例と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。
図において、燃料極側の不活性ガスバッファタンク１４
は、導圧管１８により電磁弁１６を経て、燃料極入口マ
ニホールド８と連結する。他方、空気極側の不活性ガス
バッファタンク１５は、導圧管１９により電磁弁１７を
経て空気極入口マニホールド９と連結する。一方、燃料
極出口マニホールド１０に、流量調節電磁弁２４を介し
て不活性ガスパージ排出管２２を設ける。他方、空気極
出口マニホールド１１に流量調節電磁弁２５を介して不
活性ガスパージ排出管２３を設ける。
は、導圧管１８により電磁弁１６を経て、燃料極入口マ
ニホールド８と連結する。他方、空気極側の不活性ガス
バッファタンク１５は、導圧管１９により電磁弁１７を
経て空気極入口マニホールド９と連結する。一方、燃料
極出口マニホールド１０に、流量調節電磁弁２４を介し
て不活性ガスパージ排出管２２を設ける。他方、空気極
出口マニホールド１１に流量調節電磁弁２５を介して不
活性ガスパージ排出管２３を設ける。
上記の様に構成した燃料電池発電システムにおいて、そ
の緊急停止時には緊急停止指令が制御装置２１に与えら
れる。すると、この制御装置２１より各々の電磁弁４，
５．６．７，１６．１７に対して制御信号が与えられ、
？！！磁弁４．５．６゜７を閉じると同時に電磁弁１６
．１７を開く。これにより、燃料極及び空気極は不活性
ガスバッファタンク１４及び１５の圧力に保たれ、両極
間の差圧は十分に小さいものとなり燃料電池を保護する
ことができるが、この時燃料電池スタック１内の残余ガ
スにより燃料電池はオーブン電位を生じることがある。
の緊急停止時には緊急停止指令が制御装置２１に与えら
れる。すると、この制御装置２１より各々の電磁弁４，
５．６．７，１６．１７に対して制御信号が与えられ、
？！！磁弁４．５．６゜７を閉じると同時に電磁弁１６
．１７を開く。これにより、燃料極及び空気極は不活性
ガスバッファタンク１４及び１５の圧力に保たれ、両極
間の差圧は十分に小さいものとなり燃料電池を保護する
ことができるが、この時燃料電池スタック１内の残余ガ
スにより燃料電池はオーブン電位を生じることがある。
そして、燃料電池発電システムが復帰するまで長時間に
わたってこのオーブン電位（０，８Ｖ以上）がかかると
、電池触媒の劣化につながるため、電磁弁２４．２５を
開いて燃料電池スタック１内を不活性ガス置換を行ない
、十分に電圧が下ったところで再び電磁弁２４．２５を
閉しる。これにより、不活性ガス雰囲気で燃料電池を健
全な状態で保管することができる。この場合、電磁弁２
４．２５は差圧測定発振器２６の出力信号を入力して制
御され、両極間に差圧が生じないように不活性ガス置換
を行なう。
わたってこのオーブン電位（０，８Ｖ以上）がかかると
、電池触媒の劣化につながるため、電磁弁２４．２５を
開いて燃料電池スタック１内を不活性ガス置換を行ない
、十分に電圧が下ったところで再び電磁弁２４．２５を
閉しる。これにより、不活性ガス雰囲気で燃料電池を健
全な状態で保管することができる。この場合、電磁弁２
４．２５は差圧測定発振器２６の出力信号を入力して制
御され、両極間に差圧が生じないように不活性ガス置換
を行なう。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、燃料電池
′の運転トラブルによる緊急停止時に、燃料電池スタッ
クの燃料極及び空気極の夫々の入口及び出口弁を閉じる
と共に、燃料極及び空気極の夫々を運転圧力に設定され
た不活性ガスバッフ１タンクと連結するように構成した
ので、緊急停止時に生じる両極間の大きな圧力差を最少
限に抑えて燃料電池を確実に保護することが可能な極め
て信頼性の高い燃料電池発電システムが提供できる。
′の運転トラブルによる緊急停止時に、燃料電池スタッ
クの燃料極及び空気極の夫々の入口及び出口弁を閉じる
と共に、燃料極及び空気極の夫々を運転圧力に設定され
た不活性ガスバッフ１タンクと連結するように構成した
ので、緊急停止時に生じる両極間の大きな圧力差を最少
限に抑えて燃料電池を確実に保護することが可能な極め
て信頼性の高い燃料電池発電システムが提供できる。
第１図は本発明の一実施例による燃料電池発電システム
を示すブロック図、第２図は本発明の他の実施例による
燃料電池発電システムを示すブロック図、第３図は燃料
電池単位セルを示す縦断面斜視図である。 １・・・燃料電池スタック、４・・・燃料極入口電磁弁
、５・・・空気極入口１＠磁弁、６・・・燃料極出口′
ｆｓ磁弁、７・・・空気極出口ｗ！電磁弁１４・・・燃
料極側不活性ガスバッファタンク、１５・・・空気極側
不活性ガスバッフ７タンク、１６・・・燃料極バッファ
タンク連結電磁弁、１７・・・空気極バッファタンク連
結電磁弁、２０・・・圧力制御器、２１・・・制御装置
。 第１図 箪２図 第３図 工
を示すブロック図、第２図は本発明の他の実施例による
燃料電池発電システムを示すブロック図、第３図は燃料
電池単位セルを示す縦断面斜視図である。 １・・・燃料電池スタック、４・・・燃料極入口電磁弁
、５・・・空気極入口１＠磁弁、６・・・燃料極出口′
ｆｓ磁弁、７・・・空気極出口ｗ！電磁弁１４・・・燃
料極側不活性ガスバッファタンク、１５・・・空気極側
不活性ガスバッフ７タンク、１６・・・燃料極バッファ
タンク連結電磁弁、１７・・・空気極バッファタンク連
結電磁弁、２０・・・圧力制御器、２１・・・制御装置
。 第１図 箪２図 第３図 工
Claims (3)
- （１）電解質層を挾んで燃料極及び酸化剤極の一対の電
極を配置して成る単位セルを複数積み重ねた燃料電池ス
タックと、燃料極入口、出口マニホールド及び酸化剤極
入口、出口マニホールドと、前記燃料極の入口及び出口
マニホールドに第１の電磁弁を介して接続され前記燃料
極に燃料ガスを供給及び排出する燃料ガス供給管及び排
出管と、前記酸化剤極の入口及び出口マニホールドに第
２の電磁弁を介して接続され前記酸化剤極に酸化剤ガス
を供給及び排出する酸化剤ガス供給管及び排出管とを備
えて構成した燃料電池発電システムにおいて、前記燃料
極及び酸化剤極の出口マニホールドと第１及び第２の不
活性ガスバッファタンクとを第３及び第４の電磁弁を介
して接続し、かつ運転トラブルによる緊急停止時に、前
記燃料極及び酸化剤極のそれぞれのガス供給管及び排出
管に配備されている第１及び第２の電磁弁を閉じると共
に、前記燃料極及び酸化剤極の出口マニホールドと前記
第１及び第２の不活性ガスバッファタンクとの間の第３
及び第４の電磁弁を開くよう制御する制御装置を備えた
ことを特徴とする燃料電池発電システム。 - （２）不活性ガスが窒素であることを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載の燃料電池発電システム。 - （３）不活性ガスバッファタンクは、燃料極及び酸化剤
極とも常時燃料電池運転圧力に設定してあることを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項記載の燃料電池発電シ
ステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59267163A JPS61147465A (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59267163A JPS61147465A (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61147465A true JPS61147465A (ja) | 1986-07-05 |
Family
ID=17440967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59267163A Pending JPS61147465A (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61147465A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005067089A1 (ja) | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
| JP2007502003A (ja) * | 2003-08-08 | 2007-02-01 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | 燃料電池の排出浄化のための方法及び装置 |
-
1984
- 1984-12-18 JP JP59267163A patent/JPS61147465A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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