JPS61190865A - 燃料電池の起動方法およびその装置 - Google Patents
燃料電池の起動方法およびその装置Info
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- JPS61190865A JPS61190865A JP60030095A JP3009585A JPS61190865A JP S61190865 A JPS61190865 A JP S61190865A JP 60030095 A JP60030095 A JP 60030095A JP 3009585 A JP3009585 A JP 3009585A JP S61190865 A JPS61190865 A JP S61190865A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
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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】
産業上の利用分野
本発明は、低級炭化水素化合物または低級炭化水素を水
蒸気によって水素に改質する改質器を備え、改質器にて
製造された水素を燃料に用い、空冷にて燃料電池を冷却
する空冷式燃料電池の起動方法およびその装置に関する
ものである。
蒸気によって水素に改質する改質器を備え、改質器にて
製造された水素を燃料に用い、空冷にて燃料電池を冷却
する空冷式燃料電池の起動方法およびその装置に関する
ものである。
従来の技術
従来、燃料電池の起動方式として、プロシーデイングオ
ブパワーソーシズシンポジウム（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｏｆ Ｐｏｗｅｒ ５ｏｕｒｃｅｓ Ｓｙｍｐｏｓｉ
ｕｍ）、２７．１８６にエネルギーリサーチ社（Ｅｎｅ
ｒｇｙ ＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が
発表した「１．５Ｋｗ間接メタノールー空気燃料電池プ
ラントＪ （１，５ＫＷ工ＮＤ工ＲＥＣＴＭＥＴＨＡＮ
ＯＬ−Ａ工ＲＦＵＥＬ ＣＥＬＬ ＰＯＷＫＲＰＬＡＮ
Ｔ）に示される方式が知られている。この方式は第２図
に示されるように、改質器１にてメタノールポンプ２に
て供給されるメタノールを燃焼し、燃焼排ガスで改質器
１を加熱するとともに、燃焼排ガスを起動用の熱交換器
乙に送って循環空気を間接的に加熱し、加熱された循環
空気を燃料電池本体４に導入して昇温するものである。
ブパワーソーシズシンポジウム（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｏｆ Ｐｏｗｅｒ ５ｏｕｒｃｅｓ Ｓｙｍｐｏｓｉ
ｕｍ）、２７．１８６にエネルギーリサーチ社（Ｅｎｅ
ｒｇｙ ＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が
発表した「１．５Ｋｗ間接メタノールー空気燃料電池プ
ラントＪ （１，５ＫＷ工ＮＤ工ＲＥＣＴＭＥＴＨＡＮ
ＯＬ−Ａ工ＲＦＵＥＬ ＣＥＬＬ ＰＯＷＫＲＰＬＡＮ
Ｔ）に示される方式が知られている。この方式は第２図
に示されるように、改質器１にてメタノールポンプ２に
て供給されるメタノールを燃焼し、燃焼排ガスで改質器
１を加熱するとともに、燃焼排ガスを起動用の熱交換器
乙に送って循環空気を間接的に加熱し、加熱された循環
空気を燃料電池本体４に導入して昇温するものである。
５はバーナ、６は触媒バーナ、７はコンデンサ、８はボ
ルテージレギュレータ、１０は空気循環プロワ、１１は
７＝゛づ−” イルタである。
ルテージレギュレータ、１０は空気循環プロワ、１１は
７＝゛づ−” イルタである。
１，４ 発明が解決しようとする問題点上記の従来の
燃料電池の起動方式では、間接熱交換器３が必要であり
、この熱交換器３はガス−ガスヒータであるので、比較
的大きな伝熱面積が必要で、コストアップにつながり、
また改質器の燃焼排ガスを循環使用しないで系外に放出
されるので、有効に利用されない熱量が多いという問題
点がある。
燃料電池の起動方式では、間接熱交換器３が必要であり
、この熱交換器３はガス−ガスヒータであるので、比較
的大きな伝熱面積が必要で、コストアップにつながり、
また改質器の燃焼排ガスを循環使用しないで系外に放出
されるので、有効に利用されない熱量が多いという問題
点がある。
本発明は上記の問題点を解消するためになされたもので
、一つの循環ラインで改質器と燃料電池本体とを同時に
昇温することができ、さらに起動用装置として、燃焼器
、熱交換器などが不要で、装置がコンパクトになりコス
トを低減することができ、かつ起動時昇温用の低級炭化
水素化合物または低級炭化水素の使用量を低減すること
ができる燃料電池の起動方法およびその装置を提供する
ことを目的とするものである。
、一つの循環ラインで改質器と燃料電池本体とを同時に
昇温することができ、さらに起動用装置として、燃焼器
、熱交換器などが不要で、装置がコンパクトになりコス
トを低減することができ、かつ起動時昇温用の低級炭化
水素化合物または低級炭化水素の使用量を低減すること
ができる燃料電池の起動方法およびその装置を提供する
ことを目的とするものである。
問題点を解決するための手段および作用本発明の装置は
、第１図に示す番号を用いて説明すれば、低級炭化水素
化合物または低級炭化水素を水蒸気と反応させるかまた
は熱分解して水魚を発生させる改質器１２と、この改質
器１２に水素導管１４を介して接続された燃料電池本体
１６とからなる装置において、改質器１２の燃焼排ガス
ライン１５を燃料電池本体１６の冷却空気循環ライン１
６に接続し、改質器１２に低級炭化水素化合物または低
級炭化水素と空気との混合ガスライン１７を接続し、こ
の混合ガスライン１７に燃料電池本体１３の排ガスライ
ン１８を接続し、前記冷却空気循環ライン１６に起動時
の余剰排ガスを抜き出すための余剰排ガス排出ライン２
０を接続したことを特徴としている。
、第１図に示す番号を用いて説明すれば、低級炭化水素
化合物または低級炭化水素を水蒸気と反応させるかまた
は熱分解して水魚を発生させる改質器１２と、この改質
器１２に水素導管１４を介して接続された燃料電池本体
１６とからなる装置において、改質器１２の燃焼排ガス
ライン１５を燃料電池本体１６の冷却空気循環ライン１
６に接続し、改質器１２に低級炭化水素化合物または低
級炭化水素と空気との混合ガスライン１７を接続し、こ
の混合ガスライン１７に燃料電池本体１３の排ガスライ
ン１８を接続し、前記冷却空気循環ライン１６に起動時
の余剰排ガスを抜き出すための余剰排ガス排出ライン２
０を接続したことを特徴としている。
また本発明の方法は、低級炭化水素化合物または低級炭
化水素を改質器１２内で水蒸気と反応させるかまたは熱
分解して水素を発生させ、この水素を燃料電池本体１３
へ供給して燃料とする装置を起動するにあたり、改質器
１２に低級炭化水素化合物または低級炭化水素と空気と
の混合ガスを供給し燃焼させて改質器１２を加熱すると
ともに、改質器１２からの燃焼排ガスにより燃料電池本
体１３を加熱し、燃料電池本体１３からの排ガスを前記
の低級炭化水素化合物または低級炭化水素と空気との混
合ガスとともに改質器１２に循環し、循環ガスの一部を
系外に抜き出すことを特徴としている。
化水素を改質器１２内で水蒸気と反応させるかまたは熱
分解して水素を発生させ、この水素を燃料電池本体１３
へ供給して燃料とする装置を起動するにあたり、改質器
１２に低級炭化水素化合物または低級炭化水素と空気と
の混合ガスを供給し燃焼させて改質器１２を加熱すると
ともに、改質器１２からの燃焼排ガスにより燃料電池本
体１３を加熱し、燃料電池本体１３からの排ガスを前記
の低級炭化水素化合物または低級炭化水素と空気との混
合ガスとともに改質器１２に循環し、循環ガスの一部を
系外に抜き出すことを特徴としている。
本発明において用いられる改質用原料および改質器用燃
料としては、メタノールなどの低級炭化水素化合物、メ
タン、エタン、プロパン、ブタンなどの低級炭化水素な
どが用いられる。
料としては、メタノールなどの低級炭化水素化合物、メ
タン、エタン、プロパン、ブタンなどの低級炭化水素な
どが用いられる。
また燃料電池の型式としては、リン酸型、溶融塩型、固
体電解質型などに適用することができる。
体電解質型などに適用することができる。
実施例
つぎに本発明の実施例を第１図に基づいて説明する。本
例は改質用原料としてメタノールを使用し１改質器にて
メタノールを水蒸気によって水素に改質し、製造された
水素をリン酸を電解液とする空冷式リン酸型燃料電池本
体に供給し燃料とする燃料電池の起動方法およびその装
置、とくに昇温方法およびその装置に関するものである
。
例は改質用原料としてメタノールを使用し１改質器にて
メタノールを水蒸気によって水素に改質し、製造された
水素をリン酸を電解液とする空冷式リン酸型燃料電池本
体に供給し燃料とする燃料電池の起動方法およびその装
置、とくに昇温方法およびその装置に関するものである
。
本例の装置は、メタノールを水蒸気と反応させて改質ガ
スである水素リッチガス（以下、単に水素という）を発
生させる改質器１２と、この改質器１２に水素導管１４
を介して接続された燃料電池本体１６とからなる装置に
おいて、改質器１２の燃焼排ガスライン１５を燃料電池
本体１３の冷却空気循環ライン１６に接続し、改質器１
２にメタノールと空気との混合ガスライン１７を接続し
、この混合ガスライン１７に燃料電池本体１３の排ガス
ライン１８を接続し、前記冷却空気循環ライン１６の一
部、たとえば排ガスライン１８に起動時の余剰排ガスを
抜き出すための余剰排ガス排出ライン２０（起動時のみ
使用する）を接続して構成されている。２１は正常運転
時に使用するための排ガス排出ライン、２２は純水タン
ク、２３はメタノールタンク、２４．２５はポンプ、２
６は原料気化器、２７は原料過熱器、２８は改質触媒、
３０は空気供給ブロワ、３１は冷却空気循環ブロワ、６
２は循環空気を冷却するための冷空気ライン（正常運転
時のみ使用する）、３６は空気流によってメタノールを
吸引するためのエジェクタ型式の混合器、３４は水素極
、３５は空気極、３６は蓄電池、３７は制御盤、６８は
燃料電池本体の冷却部、４０は冷却空気ラインである。
スである水素リッチガス（以下、単に水素という）を発
生させる改質器１２と、この改質器１２に水素導管１４
を介して接続された燃料電池本体１６とからなる装置に
おいて、改質器１２の燃焼排ガスライン１５を燃料電池
本体１３の冷却空気循環ライン１６に接続し、改質器１
２にメタノールと空気との混合ガスライン１７を接続し
、この混合ガスライン１７に燃料電池本体１３の排ガス
ライン１８を接続し、前記冷却空気循環ライン１６の一
部、たとえば排ガスライン１８に起動時の余剰排ガスを
抜き出すための余剰排ガス排出ライン２０（起動時のみ
使用する）を接続して構成されている。２１は正常運転
時に使用するための排ガス排出ライン、２２は純水タン
ク、２３はメタノールタンク、２４．２５はポンプ、２
６は原料気化器、２７は原料過熱器、２８は改質触媒、
３０は空気供給ブロワ、３１は冷却空気循環ブロワ、６
２は循環空気を冷却するための冷空気ライン（正常運転
時のみ使用する）、３６は空気流によってメタノールを
吸引するためのエジェクタ型式の混合器、３４は水素極
、３５は空気極、３６は蓄電池、３７は制御盤、６８は
燃料電池本体の冷却部、４０は冷却空気ラインである。
なお第１図において、太い実線は起動時の循環ラインを
示している。
示している。
起動に際して、改質器１２と燃料電池本体１３を所定の
温度まで昇温する必要があるが、本例では、その熱源と
して改質用原料であるメタノールを触媒あるいはバーナ
によって燃焼させた燃焼排ガスを用いる。燃焼部は改質
器１２に組み込んだ一体型としてもよいし、別設置でも
よい（第１図では一体型としている）。この燃焼排ガス
によって、まず改質器１２が昇温されるが、改質触媒保
護の面から燃焼排ガス温度は５００°Ｃ以下（望ましく
は３５０”Ｃ以下）とする。改質器１２にて顕熱の一部
を吸熱された燃焼排ガスは、循環ブロワ６１にて燃料電
池本体１６の冷却部６８および空気極３５に送られ、燃
料電池本体１６を昇温する。燃料電池本体１３人口の燃
焼排ガス温度は、電極保護の面から、２５０°Ｃ以下（
望ましくは２２０°Ｃ以下）となるよう、必要ならば空
気供給ブロワ３０によって冷空気を冷空気ライン３２を
介して添加する。
温度まで昇温する必要があるが、本例では、その熱源と
して改質用原料であるメタノールを触媒あるいはバーナ
によって燃焼させた燃焼排ガスを用いる。燃焼部は改質
器１２に組み込んだ一体型としてもよいし、別設置でも
よい（第１図では一体型としている）。この燃焼排ガス
によって、まず改質器１２が昇温されるが、改質触媒保
護の面から燃焼排ガス温度は５００°Ｃ以下（望ましく
は３５０”Ｃ以下）とする。改質器１２にて顕熱の一部
を吸熱された燃焼排ガスは、循環ブロワ６１にて燃料電
池本体１６の冷却部６８および空気極３５に送られ、燃
料電池本体１６を昇温する。燃料電池本体１３人口の燃
焼排ガス温度は、電極保護の面から、２５０°Ｃ以下（
望ましくは２２０°Ｃ以下）となるよう、必要ならば空
気供給ブロワ３０によって冷空気を冷空気ライン３２を
介して添加する。
燃料電池本体１３を出た燃焼排ガスは、メタノール燃焼
排ガスに相当する分、余剰排ガス排出ライン２０から一
部系外へ放出され、殆どは元のメタノール燃焼部に戻り
、系内を循環する。
排ガスに相当する分、余剰排ガス排出ライン２０から一
部系外へ放出され、殆どは元のメタノール燃焼部に戻り
、系内を循環する。
起動が順調に行われると、空気供給ブロワ３０から冷空
気ライン６２を介して冷却空気循環ライン１６に冷空気
を調節・供給し、冷却空気循環プロワ３１により、循環
ライン１６、燃料電池本体′ １６、冷却空気ライン４
０、原料気化器２６の順に冷却空気を循環して正常運転
を行う。
気ライン６２を介して冷却空気循環ライン１６に冷空気
を調節・供給し、冷却空気循環プロワ３１により、循環
ライン１６、燃料電池本体′ １６、冷却空気ライン４
０、原料気化器２６の順に冷却空気を循環して正常運転
を行う。
発明の効果
本発明は上記のように、熱供給ガスを県内循環させるよ
うに構成されているので、起動時に、昇温用燃焼排ガス
をワンスルーで大気へ放出する従来の方法に比べ、改質
器および燃料電池本体にて昇温に供された分の熱量を補
うだけのメタノールを燃焼させればよく、メタノール使
用量および燃焼用空気量を低減できる。また改質触媒お
よび燃料電池電極保護の面から熱供給ガスの温度をむや
みに上げることができないが、ガス循環流量を増加させ
ることによって昇温時間を短縮できる。
うに構成されているので、起動時に、昇温用燃焼排ガス
をワンスルーで大気へ放出する従来の方法に比べ、改質
器および燃料電池本体にて昇温に供された分の熱量を補
うだけのメタノールを燃焼させればよく、メタノール使
用量および燃焼用空気量を低減できる。また改質触媒お
よび燃料電池電極保護の面から熱供給ガスの温度をむや
みに上げることができないが、ガス循環流量を増加させ
ることによって昇温時間を短縮できる。
このように本発明においては、改質器と燃料電池本体と
を結ぶガス循環ラインを設け、双方の昇温を同時に効率
よく行うことができる。また本発明によれば、改質器と
燃料電池本体とを結ぶ循環ラインの配管と起動時用排ガ
ス抜出し口を設けるだけで、とくに起動用装置を必要と
しないという利点がある６ 本発明は、とくに起動・停止の回数の多い可搬型の燃料
電池に適用した場合、起動用メタノール使用量が低減で
きるので、経済的効果が大きくなる０
を結ぶガス循環ラインを設け、双方の昇温を同時に効率
よく行うことができる。また本発明によれば、改質器と
燃料電池本体とを結ぶ循環ラインの配管と起動時用排ガ
ス抜出し口を設けるだけで、とくに起動用装置を必要と
しないという利点がある６ 本発明は、とくに起動・停止の回数の多い可搬型の燃料
電池に適用した場合、起動用メタノール使用量が低減で
きるので、経済的効果が大きくなる０
第１図は本発明の燃料電池の起動方法を実施する装置の
一例を示すフローシート、第２図は従来の燃料電池の起
動装置のフローシートである。 １・・・ｉｌ［，２・・・メタノールポンプ、３・・・
起動用の熱交換器、４・・・燃料電池本体、５・・・バ
ーナ、６°°”触媒バーナ、７・・・コンデンサ、８・
・・ボルテージレギュレータ、１０・・・空気循環ブロ
ワ、１１・・・フィルタ、１２・・・改質器、１３・・
・燃料電池本体、１４・・・水素導管、１５・・・燃焼
排ガスライン、１６・・・冷却空気循環ライン、１７・
・・混合ガスライン、１８・・・排ガスライン、２０・
・・余剰排ガス排出ライン、２１・・・排ガス排出ライ
ン、２２・・・純水タンク、２３・・・メタノールタン
ク、２４．２５・・・ポンプ、２６・・・原料気化器、
２７・・・原料過熱器、２８・・・改質触媒、６０・・
・空気供給ブロワ、６１・・・冷却空気循環ブロワ、６
２・・・冷空気ライン、３３・・・混合器、３４・・・
水素極、３５・・・空気極、３６・・・蓄電池、６７・
・・制御盤、３８・・・冷却部、４０・・・冷却空気ラ
イン
一例を示すフローシート、第２図は従来の燃料電池の起
動装置のフローシートである。 １・・・ｉｌ［，２・・・メタノールポンプ、３・・・
起動用の熱交換器、４・・・燃料電池本体、５・・・バ
ーナ、６°°”触媒バーナ、７・・・コンデンサ、８・
・・ボルテージレギュレータ、１０・・・空気循環ブロ
ワ、１１・・・フィルタ、１２・・・改質器、１３・・
・燃料電池本体、１４・・・水素導管、１５・・・燃焼
排ガスライン、１６・・・冷却空気循環ライン、１７・
・・混合ガスライン、１８・・・排ガスライン、２０・
・・余剰排ガス排出ライン、２１・・・排ガス排出ライ
ン、２２・・・純水タンク、２３・・・メタノールタン
ク、２４．２５・・・ポンプ、２６・・・原料気化器、
２７・・・原料過熱器、２８・・・改質触媒、６０・・
・空気供給ブロワ、６１・・・冷却空気循環ブロワ、６
２・・・冷空気ライン、３３・・・混合器、３４・・・
水素極、３５・・・空気極、３６・・・蓄電池、６７・
・・制御盤、３８・・・冷却部、４０・・・冷却空気ラ
イン
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 低級炭化水素化合物または低級炭化水素を改質器内
で水蒸気と反応させるかまたは熱分解して水素を発生さ
せ、この水素を燃料電池本体へ供給して燃料とする装置
を起動するにあたり、改質器に低級炭化水素化合物また
は低級炭化水素と空気との混合ガスを供給し燃焼させて
改質器を加熱するとともに、改質器からの燃焼排ガスに
より燃料電池本体を加熱し、燃料電池本体からの排ガス
を前記の低級炭化水素化合物または低級炭化水素と空気
との混合ガスとともに改質器に循環し、循環ガスの一部
を系外に抜き出すことを特徴とする燃料電池の起動方法
。 ２ 低級炭化水素化合物または低級炭化水素を水蒸気と
反応させるかまたは熱分解して水素を発生させる改質器
と、この改質器に水素導管を介して接続された燃料電池
本体とからなる装置において、改質器の燃焼排ガスライ
ンを燃料電池本体の冷却空気循環ラインに接続し、改質
器に低級炭化水素化合物または低級炭化水素と空気との
混合ガスラインを接続し、この混合ガスラインに燃料電
池本体の排ガスラインを接続し、前記冷却空気循環ライ
ンに起動時の余剰排ガスを抜き出すための余剰排ガス排
出ラインを接続したことを特徴とする燃料電池の起動装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60030095A JPS61190865A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 燃料電池の起動方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60030095A JPS61190865A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 燃料電池の起動方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61190865A true JPS61190865A (ja) | 1986-08-25 |
Family
ID=12294222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60030095A Pending JPS61190865A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 燃料電池の起動方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61190865A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7132184B2 (en) | 2004-01-19 | 2006-11-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| US7985509B2 (en) * | 2004-04-29 | 2011-07-26 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell system |
-
1985
- 1985-02-18 JP JP60030095A patent/JPS61190865A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7132184B2 (en) | 2004-01-19 | 2006-11-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| US7985509B2 (en) * | 2004-04-29 | 2011-07-26 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell system |
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