JPS61281471A - 燃料電池の保護方式 - Google Patents
燃料電池の保護方式Info
- Publication number
- JPS61281471A JPS61281471A JP60114886A JP11488685A JPS61281471A JP S61281471 A JPS61281471 A JP S61281471A JP 60114886 A JP60114886 A JP 60114886A JP 11488685 A JP11488685 A JP 11488685A JP S61281471 A JPS61281471 A JP S61281471A
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- JP
- Japan
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- cell
- temperature
- thermocouples
- battery
- thermocouple
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
-
- 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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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
げ）窒業上の利用分野
本発明は燃料電池の保護方式に関するものである。
（→ 従来の技術
燃料電池の高効率化、長寿命化を図る上で重要なことは
、電池スタックの温度分布（セル面内及び積重方向）を
均一にし、電解質の伝導性増大やクロスリークなどに基
因するホットスポットが生じないようＫすることである
。電池運転条件（温度、圧力、電位など）のなかでも電
池構成材料の劣化防止のため最も厳しく管理しなければ
ならないのは温度である。
、電池スタックの温度分布（セル面内及び積重方向）を
均一にし、電解質の伝導性増大やクロスリークなどに基
因するホットスポットが生じないようＫすることである
。電池運転条件（温度、圧力、電位など）のなかでも電
池構成材料の劣化防止のため最も厳しく管理しなければ
ならないのは温度である。
従来、電池スタックの温度制御はセル面内及び積重方向
において、スタックの温度分布の代表値（最高値）を示
すとおぼしき領域に熱電対を配し定格温度となるように
制御（例えば冷却ガスの流量もしくけ温度の増減）を行
っていた。即ち前記熱雷対１１）は第１図Ｒ）Ｋ示すよ
うに表裏各面に夫々空気流通溝（２）と水素ガス流通溝
（３）を配列したガス分離板（４）における空気流通溝
（２）の１つに挿入していた。
において、スタックの温度分布の代表値（最高値）を示
すとおぼしき領域に熱電対を配し定格温度となるように
制御（例えば冷却ガスの流量もしくけ温度の増減）を行
っていた。即ち前記熱雷対１１）は第１図Ｒ）Ｋ示すよ
うに表裏各面に夫々空気流通溝（２）と水素ガス流通溝
（３）を配列したガス分離板（４）における空気流通溝
（２）の１つに挿入していた。
しかし壜から電池スタック内にホットスポットが生じた
場合、前記温度制御用熱電対がこれを検出できるかどう
かは疑問であり、温度制御面特に安全性に問題があった
。
場合、前記温度制御用熱電対がこれを検出できるかどう
かは疑問であり、温度制御面特に安全性に問題があった
。
Ｇ−→ 発明が解決しようとする問題点こノ発明は、ホ
ットスポットの発生を速かに検出し、電池の安全性を向
上すると共に、電池の加速的劣化を防止することを目的
とする。
ットスポットの発生を速かに検出し、電池の安全性を向
上すると共に、電池の加速的劣化を防止することを目的
とする。
に）問題点を解決するための手段
本発明者は、放電時間の経過とともにセル面内温度分布
が変化し、第１図（イ）（ロ）（ハ）に示すよう、高温
領域（ロ）が順次水素入口側へ移行し、この移行した領
域でホットスポット１句が発生しやすいことを見出した
。
が変化し、第１図（イ）（ロ）（ハ）に示すよう、高温
領域（ロ）が順次水素入口側へ移行し、この移行した領
域でホットスポット１句が発生しやすいことを見出した
。
この発明は前記知見にもとづき、温度制御用熱電対の他
に水素入口側かつ空気出口側に近い部分に保護用熱電対
を配し、この熱電対によシ所定温度（約２１０℃）以上
を検出したとき直ちに電池を停止せしめるものである。
に水素入口側かつ空気出口側に近い部分に保護用熱電対
を配し、この熱電対によシ所定温度（約２１０℃）以上
を検出したとき直ちに電池を停止せしめるものである。
（ホ）作 用
この発明によればホットスポットの生じる確率の高い領
域に配電した熱電対、より、迅速且確実にホットスポッ
トの発生を検出して電池を停止するものであるから、他
の積重セルにホットスポットが波及するのを未然に防止
することができる０（へ）実施例 本発明の実施例を図にもとづいて説明する〇第１図は表
裏各面に夫々空気流通溝（２）と水素ガス流通溝（３）
とを互に交錯する方向に配列したガス分離板（４）を示
し、温度制御用の超極細熱雷対＋１１は、ガス分離板（
４）の空気流通溝（２）の１つに挿入される。
域に配電した熱電対、より、迅速且確実にホットスポッ
トの発生を検出して電池を停止するものであるから、他
の積重セルにホットスポットが波及するのを未然に防止
することができる０（へ）実施例 本発明の実施例を図にもとづいて説明する〇第１図は表
裏各面に夫々空気流通溝（２）と水素ガス流通溝（３）
とを互に交錯する方向に配列したガス分離板（４）を示
し、温度制御用の超極細熱雷対＋１１は、ガス分離板（
４）の空気流通溝（２）の１つに挿入される。
その挿入位置は、電池スタックの温度分布の最高値を示
すとおぼしき領域（ロ）であり、通常はセル面内の中央
点でセル積重方向に数本配される。
すとおぼしき領域（ロ）であり、通常はセル面内の中央
点でセル積重方向に数本配される。
電池放電時間の経過と共に前記領域（ロ）は第１図ピ）
（ロ）（ハ）Ｋ示すように順次水素ガス入口側に移行す
る。これは実機テストにおいても確認されているが、そ
の理由は水素ガス入口側で分圧が高く且空気の出口側に
向って温度が高くなって反応性が良好であり、その反応
熱により次第に高温となって電解液が蒸発し、水素分圧
の高い入口側でクロスリークの起る確率が高いため、最
終的にホットスポット（句を生ずると考えられる。
（ロ）（ハ）Ｋ示すように順次水素ガス入口側に移行す
る。これは実機テストにおいても確認されているが、そ
の理由は水素ガス入口側で分圧が高く且空気の出口側に
向って温度が高くなって反応性が良好であり、その反応
熱により次第に高温となって電解液が蒸発し、水素分圧
の高い入口側でクロスリークの起る確率が高いため、最
終的にホットスポット（句を生ずると考えられる。
従って本発明では第１図（ロ）（ハ）に示すように水素
ガス入口側に近い空気流通溝（３）に保護用の熱電対［
５１を配して前記温度制御用熱電対（１）と同様電池ス
タックの積重方向に数本設けられる。これら熱電対＋６
）の少くとも１つが約２１０℃（電池作動温度１９０℃
）を検出すれば、ホットスポット（ｆｆ）が発生したと
して電池の運転を直ちに停止し、ホットスポットが他の
積重セルに波及するのを未然に防止する。
ガス入口側に近い空気流通溝（３）に保護用の熱電対［
５１を配して前記温度制御用熱電対（１）と同様電池ス
タックの積重方向に数本設けられる。これら熱電対＋６
）の少くとも１つが約２１０℃（電池作動温度１９０℃
）を検出すれば、ホットスポット（ｆｆ）が発生したと
して電池の運転を直ちに停止し、ホットスポットが他の
積重セルに波及するのを未然に防止する。
電池停止後ホットスポットが発生したセルを短絡して運
転を再開するか、もしくけ分解して不要セルを取得える
。
転を再開するか、もしくけ分解して不要セルを取得える
。
以上の実施例は電池スタックの各対向局面より交錯方向
に夫々空気及び水素ガスを供給する場合について説明し
たが、電池スタックの一対向周面に反応空気と水素ガス
の各流通面を並設し、他対向面を冷却空気の流通面とし
た場合、ガス分離板（４）の反応空気流通溝（２）及び
水素ガス流通溝（３）のパターンは、第２図ピ）（ロ）
に示すようＫいづれもｈ状となる。尚第２図（イ）はガ
ス分離板（４）の表面に形設した反応空気溝パターンを
示し、同（ロ）はこの表面より透視した水素ガス溝パタ
ーンを点線で示した。
に夫々空気及び水素ガスを供給する場合について説明し
たが、電池スタックの一対向周面に反応空気と水素ガス
の各流通面を並設し、他対向面を冷却空気の流通面とし
た場合、ガス分離板（４）の反応空気流通溝（２）及び
水素ガス流通溝（３）のパターンは、第２図ピ）（ロ）
に示すようＫいづれもｈ状となる。尚第２図（イ）はガ
ス分離板（４）の表面に形設した反応空気溝パターンを
示し、同（ロ）はこの表面より透視した水素ガス溝パタ
ーンを点線で示した。
この場合にも放電時間の経過とともに、スタック温度分
布の最高値を示すとおぼしき領域（ロ）は第２図ｆｏ及
びｓ３図に示すように水素ガスの入口側に移行するが、
反応ガス溝パターンの差により第１図の場合に比し反応
空気出口側に向う度合が大きい。
布の最高値を示すとおぼしき領域（ロ）は第２図ｆｏ及
びｓ３図に示すように水素ガスの入口側に移行するが、
反応ガス溝パターンの差により第１図の場合に比し反応
空気出口側に向う度合が大きい。
温度制御用の熱電対（１）は、ｆａ２図ピ）及びＩ！３
図に示すようにガス分離板（４）の中心部よりや＼空気
出口側に位置するよう反応空気流通溝（２１０１つに挿
入され、電池保護用の熱電対（６）は、第３図に示すよ
うに、水素入口側で空気出口側に近い部分に位置するよ
う反応空気流通溝（２）の１つに挿入される。
図に示すようにガス分離板（４）の中心部よりや＼空気
出口側に位置するよう反応空気流通溝（２１０１つに挿
入され、電池保護用の熱電対（６）は、第３図に示すよ
うに、水素入口側で空気出口側に近い部分に位置するよ
う反応空気流通溝（２）の１つに挿入される。
電池の通常運転中熱電対＋ＩＨ１ｉｌのうち検出温度の
高い方で制御を行ってもよく、電池の停止は前記実施例
と同様保護用熱電対（５）の検出により行う。
高い方で制御を行ってもよく、電池の停止は前記実施例
と同様保護用熱電対（５）の検出により行う。
尚これら熱電対＋１１（ｆｉ）のリード端子は、電池ス
タックに取付けたマニホルドのシール部より外部に導出
されるが、このシール部からのガス漏れを考えれば、熱
電対は水素ガス流通溝（３）よりも反応空気流通溝（２
）に挿入することが好ましい。
タックに取付けたマニホルドのシール部より外部に導出
されるが、このシール部からのガス漏れを考えれば、熱
電対は水素ガス流通溝（３）よりも反応空気流通溝（２
）に挿入することが好ましい。
（ト）発明の効果
本発明によれば電池温度を制御する通常の熱電対の他に
電池放電時間の経過と共に移行する高温領域にも熱電対
を配設し、との熱電対によりホットスポットの発生を迅
速且確実に検出して電池を停止するものであるから、他
の積重セル忙ホットスポットが波及するのを未然に防止
し、セルの損傷が広範囲Ｋ＞よぶことがないと共に電池
爆発のおそれを解消することができる。
電池放電時間の経過と共に移行する高温領域にも熱電対
を配設し、との熱電対によりホットスポットの発生を迅
速且確実に検出して電池を停止するものであるから、他
の積重セル忙ホットスポットが波及するのを未然に防止
し、セルの損傷が広範囲Ｋ＞よぶことがないと共に電池
爆発のおそれを解消することができる。
第１図（イ）（→（ハ）はいづれも電池スタックを構成
するガス分離板の平面図で、放電時間の経過と共にセル
面内の温度分布の高温領域がば）〜ｅうへ移行する状態
を示し、第１図（イ）は従来方式（ＧＯ（ハ）は本発明
方式の場合である。ｆａ２図ば）（→は他実施例による
ガス分離板の平面図で、げ）は反応空気流通溝パターン
を示し、（呻は裏面の水素ガス流通溝パターンを点線で
示す。第３図は第２図ガス分離板に本発明方式を適用し
た場合の平面図である。 １．５・・・熱電対、２・・・反応空気流通溝、３・・
・水素ガス流通溝、４・・・ガス分離板、■・・・温度
分布の高温−領域、Ｓ・・・ホットスポット。
するガス分離板の平面図で、放電時間の経過と共にセル
面内の温度分布の高温領域がば）〜ｅうへ移行する状態
を示し、第１図（イ）は従来方式（ＧＯ（ハ）は本発明
方式の場合である。ｆａ２図ば）（→は他実施例による
ガス分離板の平面図で、げ）は反応空気流通溝パターン
を示し、（呻は裏面の水素ガス流通溝パターンを点線で
示す。第３図は第２図ガス分離板に本発明方式を適用し
た場合の平面図である。 １．５・・・熱電対、２・・・反応空気流通溝、３・・
・水素ガス流通溝、４・・・ガス分離板、■・・・温度
分布の高温−領域、Ｓ・・・ホットスポット。
Claims (2)
- （１）電池スタックのセル面に配設され、電池温度を検
出して規定作動温度に制御する熱電対の他に、前記セル
面の水素ガス入口側で反応空気出口側に扁した部分に保
護用の熱電対を配設し、前記保護用熱電対が電池作動温
度より高い所定温度を検出したとき、電池の運転を停止
せしめることを特徴とする燃料電池の保護方式。 - （２）前記各熱電対は電池スタックを構成するガス分離
板の反応空気流通溝に挿入されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の燃料電池の保護方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60114886A JPS61281471A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 燃料電池の保護方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60114886A JPS61281471A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 燃料電池の保護方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61281471A true JPS61281471A (ja) | 1986-12-11 |
Family
ID=14649124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60114886A Pending JPS61281471A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 燃料電池の保護方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61281471A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005276568A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム及び燃料電池スタックの内部温度把握方法。 |
-
1985
- 1985-05-27 JP JP60114886A patent/JPS61281471A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005276568A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム及び燃料電池スタックの内部温度把握方法。 |
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