JPS6191877A - 燃料電池発電システム - Google Patents
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- JPS6191877A JPS6191877A JP59213053A JP21305384A JPS6191877A JP S6191877 A JPS6191877 A JP S6191877A JP 59213053 A JP59213053 A JP 59213053A JP 21305384 A JP21305384 A JP 21305384A JP S6191877 A JPS6191877 A JP S6191877A
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- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
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- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- 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
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］
本発明は燃料電池において、特に燃料電池スタックにお
ける電極を速やかに検出し得るようにした燃料電池発電
システムに関する。
ける電極を速やかに検出し得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、電解質を挾んで一対の多孔質電極を
配置するとともに、一方の電極の背面に水素等の流体燃
料を接触させ、また他方の電極の背面に空気等の流体酸
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、上記電極間から電気エネルギーを取り出すように
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り出すことができ
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、電解質を挾んで一対の多孔質電極を
配置するとともに、一方の電極の背面に水素等の流体燃
料を接触させ、また他方の電極の背面に空気等の流体酸
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、上記電極間から電気エネルギーを取り出すように
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り出すことができ
るものである。
第３図は、上記原理に基づく特にリン酸を電解質とした
、リン酸型燃料電池における単位セルの構成例を模式的
に示したものである。図において、水素（Ｈ２）を主体
とし残りの大部分が二酸化炭素から成る燃料は、燃料人
口１から燃料通路２に入る。そして燃料極３内で、燃料
極３が電解質としてのリン酸を含浸した電解質マトリッ
クス４と接する個所に保持された白金触媒の触媒作用に
より、 Ｈ２→２Ｈ＋ ｊ２ｅ − なる反応が行なわれ、水素イオン（Ｈ＋）が電解質マト
リックス４内を空気極５に向って移動する。
、リン酸型燃料電池における単位セルの構成例を模式的
に示したものである。図において、水素（Ｈ２）を主体
とし残りの大部分が二酸化炭素から成る燃料は、燃料人
口１から燃料通路２に入る。そして燃料極３内で、燃料
極３が電解質としてのリン酸を含浸した電解質マトリッ
クス４と接する個所に保持された白金触媒の触媒作用に
より、 Ｈ２→２Ｈ＋ ｊ２ｅ − なる反応が行なわれ、水素イオン（Ｈ＋）が電解質マト
リックス４内を空気極５に向って移動する。
また電子（ｅ″′）は、燃料極３から導線６１を通して
外部の負荷７に流れる。
外部の負荷７に流れる。
一方空気は、空気極大口８から空気通路９に入る。そし
て空気極９内で、空気ｗＡ９が電解質マトリックス４と
接する個所に保持された白金触媒の触媒作用により、空
気中の酸素（０２）と、電解質マトリックス４内の水素
イオン（Ｈ＋）と、負荷７から導線６２を通して流入す
る電子（ｅ−）を合成し、 ４Ｈ” ＋４ｅ ”’ ＋０２ →２Ｈ２０なる反応
が行なわれて水の分子が生成される。
て空気極９内で、空気ｗＡ９が電解質マトリックス４と
接する個所に保持された白金触媒の触媒作用により、空
気中の酸素（０２）と、電解質マトリックス４内の水素
イオン（Ｈ＋）と、負荷７から導線６２を通して流入す
る電子（ｅ−）を合成し、 ４Ｈ” ＋４ｅ ”’ ＋０２ →２Ｈ２０なる反応
が行なわれて水の分子が生成される。
以上の電気化学的反応が行なわれることにより、水素と
酸素を消費し、外部の負荷７に直流電力が供給されるこ
とになる。さてここで上記の反応をみると、水素および
酸素の単位時間当りの消費量と、負荷７に供給する直流
電流は比例する。一方負荷７に印加される直流電圧は、
電池の理想的電圧から分極抵抗、オーム抵抗等による電
圧降下分を差引いた電圧となる。この単位セル１０の１
個当りの発生電圧は、高圧で１Ｖ程度であり、通常は０
．７５〜０．６Ｖ程度の個所で使用される。したがって
、発電装置として実際に使用する場合には、かかる単位
セル１０を複数個積層して電気的に直列接続し、かつ空
気および燃料は各単位セルに並列に供給する構成とし、
保温等を考慮して容器内に収納し燃料電池スタックを構
成するようにしている。
酸素を消費し、外部の負荷７に直流電力が供給されるこ
とになる。さてここで上記の反応をみると、水素および
酸素の単位時間当りの消費量と、負荷７に供給する直流
電流は比例する。一方負荷７に印加される直流電圧は、
電池の理想的電圧から分極抵抗、オーム抵抗等による電
圧降下分を差引いた電圧となる。この単位セル１０の１
個当りの発生電圧は、高圧で１Ｖ程度であり、通常は０
．７５〜０．６Ｖ程度の個所で使用される。したがって
、発電装置として実際に使用する場合には、かかる単位
セル１０を複数個積層して電気的に直列接続し、かつ空
気および燃料は各単位セルに並列に供給する構成とし、
保温等を考慮して容器内に収納し燃料電池スタックを構
成するようにしている。
第４図は、かかる燃料電池スタックの構成例を模式的に
示したものである。
示したものである。
図において、燃料はスタックの外部と接続されるスタッ
ク燃料入口１１から導入され、各単位セルに分配するた
めの燃料マニホールド１２を通して各単位セル１０に導
入される。一方空気は、スタックの外部と・接続される
スタック空気人口１３から導入され、各単位セルに分配
するための空気マニホールド１４を通して各単位セル１
０に導入される。また、電気的には各単位セル１０は直
列に接続され、正極導線１５１および負極導線１５２に
より直流出力がスタック外部に取り出される。
ク燃料入口１１から導入され、各単位セルに分配するた
めの燃料マニホールド１２を通して各単位セル１０に導
入される。一方空気は、スタックの外部と・接続される
スタック空気人口１３から導入され、各単位セルに分配
するための空気マニホールド１４を通して各単位セル１
０に導入される。また、電気的には各単位セル１０は直
列に接続され、正極導線１５１および負極導線１５２に
より直流出力がスタック外部に取り出される。
さて、通常燃料電池スタックの内部の積層セル数は最大
で５００セル程度であり、各単位セルの出力電流は高々
３０００Ａであることから、１個のスタックでは必要容
量をまかなうことができない。したがって、発電装置と
して実際に使用する場合には、上記燃料電池スタックを
電気的に直列。
で５００セル程度であり、各単位セルの出力電流は高々
３０００Ａであることから、１個のスタックでは必要容
量をまかなうことができない。したがって、発電装置と
して実際に使用する場合には、上記燃料電池スタックを
電気的に直列。
並列に接続し、各スタックには燃料母管、空気母管から
並列に燃料、空気を供給することになる。
並列に燃料、空気を供給することになる。
第５図は、単位セルの電圧電流（Ｖ−１）特性を示すも
のである。図において、Ａはある燃料量・空気−を中位
セルに供給した時の出力電流と電圧の関係特性を、Ｂは
曲線Ａの燃料量・空気量の供給を削減した時の出力電流
と電圧の関係特性を夫々示すものである。一方、スタッ
ク電圧、電流についても、スタック内の各単位セル１０
に供給される燃料量・空気量が各単位セル１０に均一に
なっていれば同様になる。
のである。図において、Ａはある燃料量・空気−を中位
セルに供給した時の出力電流と電圧の関係特性を、Ｂは
曲線Ａの燃料量・空気量の供給を削減した時の出力電流
と電圧の関係特性を夫々示すものである。一方、スタッ
ク電圧、電流についても、スタック内の各単位セル１０
に供給される燃料量・空気量が各単位セル１０に均一に
なっていれば同様になる。
ところで、いま何んらかの原因により燃料電池スタック
１６内の一部の小数の単位セル１０において、燃料また
は空気量が少なくなるような不良が発生すると、その単
位セル１０のみ曲線Ｂのような特性となり、その他の単
位セル１０は曲線Ａの特性のままの状態となる。そして
、この状態で６一 第５図の１１点の電流を流したとすると、他の単位セル
は発電セルとして動作可能であるが、不良の発生した単
位セルは発電セルとして動作できなくなり、外部から強
制的に電流が流されるために、電気分解反応を不良単位
セルで生ずることになる。
１６内の一部の小数の単位セル１０において、燃料また
は空気量が少なくなるような不良が発生すると、その単
位セル１０のみ曲線Ｂのような特性となり、その他の単
位セル１０は曲線Ａの特性のままの状態となる。そして
、この状態で６一 第５図の１１点の電流を流したとすると、他の単位セル
は発電セルとして動作可能であるが、不良の発生した単
位セルは発電セルとして動作できなくなり、外部から強
制的に電流が流されるために、電気分解反応を不良単位
セルで生ずることになる。
通常この状態を電極現象（以下、単に電極と称する）と
称している。
称している。
この場合、不良単位セルでは電気分解反応が行なわれる
ため、その発生電圧としては負（発電電圧を正とする）
電圧を発生することになる。このため、当該燃料電池ス
タックの発生電圧は、［正常な単位セル数］×Ｆ単位セ
ル電圧］−［不良の単位セル数］×［単位セル当りの電
解電圧］ となり、全ての単位セルが正常な燃料電池スタックに比
して電圧が低下する。また、不良単位セルの電気分解反
応は、電解質内の水を酸素と水素に分解して電解質マト
リックス４を乾燥させるため、今まで混合しなかった燃
料極３の水素と空気極５の酸素とが気体のまま他極へ混
入する（クロスオーバ）ための通路が電解質マトリック
ス４に生じることになる。さらに、上記の電気分解によ
り燃料極３に酸素が、空気極５に水素が発生し、各電極
３．５の白金触媒で燃焼することにより局部加熱を生ず
る。同様に、上記クロスオーバにより他極に混入した酸
素または水素も各電極３．５の白金触媒で燃焼すること
により局部加熱を生ずる。
ため、その発生電圧としては負（発電電圧を正とする）
電圧を発生することになる。このため、当該燃料電池ス
タックの発生電圧は、［正常な単位セル数］×Ｆ単位セ
ル電圧］−［不良の単位セル数］×［単位セル当りの電
解電圧］ となり、全ての単位セルが正常な燃料電池スタックに比
して電圧が低下する。また、不良単位セルの電気分解反
応は、電解質内の水を酸素と水素に分解して電解質マト
リックス４を乾燥させるため、今まで混合しなかった燃
料極３の水素と空気極５の酸素とが気体のまま他極へ混
入する（クロスオーバ）ための通路が電解質マトリック
ス４に生じることになる。さらに、上記の電気分解によ
り燃料極３に酸素が、空気極５に水素が発生し、各電極
３．５の白金触媒で燃焼することにより局部加熱を生ず
る。同様に、上記クロスオーバにより他極に混入した酸
素または水素も各電極３．５の白金触媒で燃焼すること
により局部加熱を生ずる。
そしてこの局部加熱により、上記不良単位セルは熱的劣
化のために破壊すると共に、不良単位セルの加熱によっ
て隣接した単位セルも加熱され、電解質マトリックス４
の乾燥を生じて同様に破壊プロセスを繰返すために、最
終的には燃料電池スタック全体の不良に至ることになる
。なお上述した劣化プロセスでは、瞬時の電極で破壊さ
れるようなことはなくある程度の時間がかかる。その許
容時間は、単位セルの冷却方式、熱容量、材料強度等に
よって異なるが、一般的に数秒〜数十秒程度では劣化し
ないことを実験的に見い出している。
化のために破壊すると共に、不良単位セルの加熱によっ
て隣接した単位セルも加熱され、電解質マトリックス４
の乾燥を生じて同様に破壊プロセスを繰返すために、最
終的には燃料電池スタック全体の不良に至ることになる
。なお上述した劣化プロセスでは、瞬時の電極で破壊さ
れるようなことはなくある程度の時間がかかる。その許
容時間は、単位セルの冷却方式、熱容量、材料強度等に
よって異なるが、一般的に数秒〜数十秒程度では劣化し
ないことを実験的に見い出している。
［発明の目的］
本発明は上記のような問題を解消するために成されたも
ので、その目的は燃料電池スタックにおける電極を速や
かにかつ確実に検出して電極によるスタックの破壊を防
止することが可能な燃料電池発電システムを提供するこ
とにある。
ので、その目的は燃料電池スタックにおける電極を速や
かにかつ確実に検出して電極によるスタックの破壊を防
止することが可能な燃料電池発電システムを提供するこ
とにある。
［発明の概要］
上記目的を達成するために本発明では、電解質を挾んで
配置された一対の電極のうちの、一方の電極の背面に燃
料がまた他方の電極の背面に酸化剤が夫々流通している
条件下で直流出力を発生する単位セルを複数積層して成
る燃料電池スタックを、偶数個電気的に直列に接続して
構成した燃料電池において１．上記燃料電池の正極また
は負極の直流出力端と中性点との間の電圧を検出する第
１の電圧検出器と、上記燃料電池の負極または正極の直
流出力端と中性点との間の電圧を検出する第２の電圧検
出器と、上記第１および第２の電圧検出器により夫々検
出された電圧に差があることを検出したことを条件に出
力を電極検出出力として送出する検出手段とを備えて、
燃料電池スタックにおける電極を検出するようにしたこ
とを特徴とする。
配置された一対の電極のうちの、一方の電極の背面に燃
料がまた他方の電極の背面に酸化剤が夫々流通している
条件下で直流出力を発生する単位セルを複数積層して成
る燃料電池スタックを、偶数個電気的に直列に接続して
構成した燃料電池において１．上記燃料電池の正極また
は負極の直流出力端と中性点との間の電圧を検出する第
１の電圧検出器と、上記燃料電池の負極または正極の直
流出力端と中性点との間の電圧を検出する第２の電圧検
出器と、上記第１および第２の電圧検出器により夫々検
出された電圧に差があることを検出したことを条件に出
力を電極検出出力として送出する検出手段とを備えて、
燃料電池スタックにおける電極を検出するようにしたこ
とを特徴とする。
［発明の実施例］
まず、上記電極を確実にしかも早期に見い出すためには
、各単位セル毎の電圧を検出することが望ましいが、燃
料電池に使用される数予測の単位セルに及ぶ各単位セル
を個別に監視することは実用上不可能である。しかしな
がら、燃料電池スタック電圧若しくは直流出力端と中性
点間の電圧検出であれば、他にも使用できるので実施す
ることができる。そこで本発明では、直流出力端と中性
点間の電圧を比較することにより、上述した電極による
電圧降下を検出しようとするものである。
、各単位セル毎の電圧を検出することが望ましいが、燃
料電池に使用される数予測の単位セルに及ぶ各単位セル
を個別に監視することは実用上不可能である。しかしな
がら、燃料電池スタック電圧若しくは直流出力端と中性
点間の電圧検出であれば、他にも使用できるので実施す
ることができる。そこで本発明では、直流出力端と中性
点間の電圧を比較することにより、上述した電極による
電圧降下を検出しようとするものである。
以下、上記のような考え方に基づく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、第４図と同一部分には同一符号を付して示して
いる。図において、燃料電池は前述した第４図の燃料電
池スタック１６を偶数個（本例ではＡ１．Ａ２．Ｂ１．
Ｂ２の４個）電気的に直列に接続して構成し、各燃利電
池スタック１６に対して並列に燃料および空気を供給す
るようにしている。一方、１７は上記燃料電池の正極側
直流出力端Ｐと中性点０との間の電圧を検出しかつこれ
を計Ｉｌｌ量に変換して出力する第１の電圧検出器と、
１８は同じく上記燃料電池の負極側直流出力端Ｎと中性
点Ｏとの間の電圧を検出しかつこれを計測量に変換して
出力する第２の電圧検出器である。また１９は、上記第
１および第２の電圧検出器１７．１８により夫々検出さ
れた電圧の差電圧Ｖｓを検出し、かつこれを基準発生器
２０により与えられる基準電圧ＶＯと比較し、その結果
差電圧ＶＳの絶対値が基準電圧ＶＯを越えたことを条件
に出力を電極の検出出力として送出する比較器である。
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、第４図と同一部分には同一符号を付して示して
いる。図において、燃料電池は前述した第４図の燃料電
池スタック１６を偶数個（本例ではＡ１．Ａ２．Ｂ１．
Ｂ２の４個）電気的に直列に接続して構成し、各燃利電
池スタック１６に対して並列に燃料および空気を供給す
るようにしている。一方、１７は上記燃料電池の正極側
直流出力端Ｐと中性点０との間の電圧を検出しかつこれ
を計Ｉｌｌ量に変換して出力する第１の電圧検出器と、
１８は同じく上記燃料電池の負極側直流出力端Ｎと中性
点Ｏとの間の電圧を検出しかつこれを計測量に変換して
出力する第２の電圧検出器である。また１９は、上記第
１および第２の電圧検出器１７．１８により夫々検出さ
れた電圧の差電圧Ｖｓを検出し、かつこれを基準発生器
２０により与えられる基準電圧ＶＯと比較し、その結果
差電圧ＶＳの絶対値が基準電圧ＶＯを越えたことを条件
に出力を電極の検出出力として送出する比較器である。
なお上記で、基準発生器２０により与える基準電圧ＶＯ
の大きさは、電極以外の要因例えば燃料電池スタック１
６の出力電圧特性のバラツキ、電圧検出器１７．１８の
バラツキ等を基に決められるものであり、その値はでき
る限り小さい方が望ましく、通常対中性点間の電圧の略
１％程度の大きさとしている。
の大きさは、電極以外の要因例えば燃料電池スタック１
６の出力電圧特性のバラツキ、電圧検出器１７．１８の
バラツキ等を基に決められるものであり、その値はでき
る限り小さい方が望ましく、通常対中性点間の電圧の略
１％程度の大きさとしている。
次に、かかる構成の燃料電池発電システムにおいて、今
例えば燃料電池スタックＡ２の内部の一部の中位セルに
電極が発生すると、燃料電池スタックＡ２の出力電圧は
正常時に比して小さくなり、また他の燃料電池スタック
ＡＩ、８１．Ｂ２の出力電圧は正常時の電圧であるので
、第１の電圧検出器１７による検出電圧は第２の電圧検
出器１８による検出電圧よりも小さくなる。これにより
、比較器１９における第１および第２の電圧検出器１７
．１８で夫々検出された電圧の差電圧Ｖｓと、基準発生
器２０により与えられる基準電圧Ｖｏとの比較結果とし
ては、差電圧Ｖｓの絶対値が基準電圧■０よりも大きく
なるため、その出力が燃料電池スタックの電極の検出出
力つまり警報出力として送出されることになる。そして
この警報出力により、自動的に出力をしゃ断してもよい
し、警報出力がなくなるまで操作員により負荷（電流）
を減する操作を行なうようにしてもよい。
例えば燃料電池スタックＡ２の内部の一部の中位セルに
電極が発生すると、燃料電池スタックＡ２の出力電圧は
正常時に比して小さくなり、また他の燃料電池スタック
ＡＩ、８１．Ｂ２の出力電圧は正常時の電圧であるので
、第１の電圧検出器１７による検出電圧は第２の電圧検
出器１８による検出電圧よりも小さくなる。これにより
、比較器１９における第１および第２の電圧検出器１７
．１８で夫々検出された電圧の差電圧Ｖｓと、基準発生
器２０により与えられる基準電圧Ｖｏとの比較結果とし
ては、差電圧Ｖｓの絶対値が基準電圧■０よりも大きく
なるため、その出力が燃料電池スタックの電極の検出出
力つまり警報出力として送出されることになる。そして
この警報出力により、自動的に出力をしゃ断してもよい
し、警報出力がなくなるまで操作員により負荷（電流）
を減する操作を行なうようにしてもよい。
−ト述したように本実施例による燃料電池発電システム
は、燃料電池スタック１６を４個（Ａ１゜Ａ２．Ｂ１．
Ｂ２）電気的に直列に接続して構成された燃料電池に、
当該燃料電池の正極側直流出力端Ｐと中性点Ｏとの間の
電圧を検出しかつこれを計測量に変換して出力する第１
の電圧検出器１７と、同燃料電池の負極側直流出力端Ｎ
と中性点Ｏとの間の電圧を検出しかつこれを計測量に変
換して出力する第２の電圧検出器１８と、上記第１およ
び第２の電圧検出器１７．１８により夫々検出された電
圧の差電圧ＶＳを検出し、かつこれを基準発生器２０に
より与えられる基準電圧ＶＯと比較し、その結果差電圧
ＶＳの絶対値が基準電圧ＶＯを越えたことを条件に出力
を電極の検出出力として送出する比較器１９とを付加し
て構成するようにしたものである。
は、燃料電池スタック１６を４個（Ａ１゜Ａ２．Ｂ１．
Ｂ２）電気的に直列に接続して構成された燃料電池に、
当該燃料電池の正極側直流出力端Ｐと中性点Ｏとの間の
電圧を検出しかつこれを計測量に変換して出力する第１
の電圧検出器１７と、同燃料電池の負極側直流出力端Ｎ
と中性点Ｏとの間の電圧を検出しかつこれを計測量に変
換して出力する第２の電圧検出器１８と、上記第１およ
び第２の電圧検出器１７．１８により夫々検出された電
圧の差電圧ＶＳを検出し、かつこれを基準発生器２０に
より与えられる基準電圧ＶＯと比較し、その結果差電圧
ＶＳの絶対値が基準電圧ＶＯを越えたことを条件に出力
を電極の検出出力として送出する比較器１９とを付加し
て構成するようにしたものである。
従って、前述したような燃料電池スタック１６における
電極をスタックの電圧降下から確実にしかも早期に検出
することができ、もって電極による燃料電池スタック１
６の破壊を未然に防止することが可能となり、安全性の
高い燃料電池発電システムとすることができる。また、
上記燃料電池−１，３− スタック１６における電極をスタックの電圧降下から検
出するにあたって、各単位セル毎に電圧を検出する必要
がないことから、極めて容易にしかも間中な回路構成に
より電極を検出することが可能となる。
電極をスタックの電圧降下から確実にしかも早期に検出
することができ、もって電極による燃料電池スタック１
６の破壊を未然に防止することが可能となり、安全性の
高い燃料電池発電システムとすることができる。また、
上記燃料電池−１，３− スタック１６における電極をスタックの電圧降下から検
出するにあたって、各単位セル毎に電圧を検出する必要
がないことから、極めて容易にしかも間中な回路構成に
より電極を検出することが可能となる。
尚、上記実施例では第１および第２の電圧検出器１７．
１８により夫々検出された電圧の差電圧Ｖｓを検出し、
かつこれを基準発生器２０により与えられる基準電圧■
０と比較器１９で比較し、その結果差電圧Ｖｓの絶対値
が基準電圧ＶＯを越えたことを条件に出力を電極の検出
出力として送出するようにしたが、基準発生器２０によ
りの基準電圧ＶＯと比較することはあくまでもフェール
セイフ的なものであり、各電圧検出器１７．１８により
夫々検出された電圧相互間に差が生じたことを検出した
ことのみで電極の検出出力を送出するようにしてもよい
ことは言うまでもない。
１８により夫々検出された電圧の差電圧Ｖｓを検出し、
かつこれを基準発生器２０により与えられる基準電圧■
０と比較器１９で比較し、その結果差電圧Ｖｓの絶対値
が基準電圧ＶＯを越えたことを条件に出力を電極の検出
出力として送出するようにしたが、基準発生器２０によ
りの基準電圧ＶＯと比較することはあくまでもフェール
セイフ的なものであり、各電圧検出器１７．１８により
夫々検出された電圧相互間に差が生じたことを検出した
ことのみで電極の検出出力を送出するようにしてもよい
ことは言うまでもない。
また、上記実施例では第１および第２の電圧検出器１７
．１８により夫々検出された電圧の差電圧Ｖｓを検出し
、かつこれを基準発生器２０により与えられる基準電圧
■０と比較器１９で比較し、その結果差電圧ＶＳの絶対
値が基準電圧ＶＯを越えたことを条件に出力を電極の検
出出力として送出するようにしたが、例えば第２図に示
す如く比較器１９からの電極検出出力を継続時間判別器
２１に入力し、この検出出力の送出が基準発生器２２に
より与えられる基準時間以上継続したことを条件に、そ
の出力を最終的な電極の検出出力として送出するように
構成してもよく、この場合には電極検出装置の誤動作を
防止することが可能となる。
．１８により夫々検出された電圧の差電圧Ｖｓを検出し
、かつこれを基準発生器２０により与えられる基準電圧
■０と比較器１９で比較し、その結果差電圧ＶＳの絶対
値が基準電圧ＶＯを越えたことを条件に出力を電極の検
出出力として送出するようにしたが、例えば第２図に示
す如く比較器１９からの電極検出出力を継続時間判別器
２１に入力し、この検出出力の送出が基準発生器２２に
より与えられる基準時間以上継続したことを条件に、そ
の出力を最終的な電極の検出出力として送出するように
構成してもよく、この場合には電極検出装置の誤動作を
防止することが可能となる。
さらに、上記実施例における第１．第２の電圧検出器１
７．１８の位置を入れ替えて構成するようにしてもよい
ものである。
７．１８の位置を入れ替えて構成するようにしてもよい
ものである。
その他、本発明はその要旨を変更しない鞘囲で、種々に
変形して実施することができるものである。
変形して実施することができるものである。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、燃料電池スタック
における電極を確実にしかも速やか゛に検出して電極に
よるスタックの破壊を未然に防Ｉ［することか可能な安
全性の高い燃ＦＩＫｔ池発電システムが提供できる。
における電極を確実にしかも速やか゛に検出して電極に
よるスタックの破壊を未然に防Ｉ［することか可能な安
全性の高い燃ＦＩＫｔ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を示すブロック図、第２図は
本発明の他の実施例を示すブロック図、第３図は燃料電
池の単位セルの構成を示す模式図、第４図は燃料電池ス
タックの構成を示す模式図、第５図はψ位セルの電圧−
電流特性を示す図である。 １０・・・単位セル、１６・・・燃料電池スタック、１
７．１８・・・電圧検出器、１つ・・・比較器、２０゜
２２・・・基準発生器、２１・・・継続時間判別器。
本発明の他の実施例を示すブロック図、第３図は燃料電
池の単位セルの構成を示す模式図、第４図は燃料電池ス
タックの構成を示す模式図、第５図はψ位セルの電圧−
電流特性を示す図である。 １０・・・単位セル、１６・・・燃料電池スタック、１
７．１８・・・電圧検出器、１つ・・・比較器、２０゜
２２・・・基準発生器、２１・・・継続時間判別器。
Claims (3)
- （１）電解質を挾んで配置された一対の電極のうちの、
一方の電極の背面に燃料がまた他方の電極の背面に酸化
剤が夫々流通している条件下で直流出力を発生する単位
セルを複数積層して成る燃料電池スタックを、偶数個電
気的に直列に接続して構成した燃料電池において、前記
燃料電池の一方の直流出力端と中性点との間の電圧を検
出する第１の電圧検出器と、前記燃料電池の他方の直流
出力端と中性点との間の電圧を検出する第２の電圧検出
器と、前記第１および第２の電圧検出器により夫々検出
された電圧に差があることを検出したことを条件に出力
を電極検出出力として送出する検出手段とを備えたこと
を特徴とする燃料電池発電システム。 - （２）検出手段は、第１および第２の電圧検出器により
夫々検出された電圧の差が予め与えられた基準電圧を超
えたことを条件に検出出力を送出するようにしたことを
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）検出手段は、第１および第２の電圧検出器により
夫々検出された電圧の差が予め与えられた基準電圧を基
準時間以上継続して越えたことを条件に検出出力を送出
するようにした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 |
|---|---|---|---|
| JP59213053A JPS6191877A (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59213053A JPS6191877A (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6191877A true JPS6191877A (ja) | 1986-05-09 |
Family
ID=16632745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59213053A Pending JPS6191877A (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6191877A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991019328A1 (en) * | 1990-06-08 | 1991-12-12 | Ballard Power Systems | Method and apparatus for monitoring fuel cell performance |
| JPH04315774A (ja) * | 1991-02-05 | 1992-11-06 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| EP0918363A1 (de) * | 1997-11-20 | 1999-05-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen einer ausgewählten Gruppe von Brennstoffzellen eines Hochtemperatur-Brennstoff-zellenstapels |
| JP2006114481A (ja) * | 2004-09-16 | 2006-04-27 | Seiko Instruments Inc | 燃料電池システム |
| JP2012033500A (ja) * | 2004-09-16 | 2012-02-16 | Seiko Instruments Inc | 燃料電池システム |
| CN108075155A (zh) * | 2016-11-15 | 2018-05-25 | 福特全球技术公司 | 用于燃料电池堆中的电池单元电压感测的系统和方法 |
| CN111063923A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-24 | 北京氢璞创能科技有限公司 | 一种通过微分曲率法判断单片电池故障的方法 |
-
1984
- 1984-10-11 JP JP59213053A patent/JPS6191877A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JPH04315774A (ja) * | 1991-02-05 | 1992-11-06 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| EP0918363A1 (de) * | 1997-11-20 | 1999-05-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen einer ausgewählten Gruppe von Brennstoffzellen eines Hochtemperatur-Brennstoff-zellenstapels |
| JP2006114481A (ja) * | 2004-09-16 | 2006-04-27 | Seiko Instruments Inc | 燃料電池システム |
| JP2012033500A (ja) * | 2004-09-16 | 2012-02-16 | Seiko Instruments Inc | 燃料電池システム |
| CN108075155A (zh) * | 2016-11-15 | 2018-05-25 | 福特全球技术公司 | 用于燃料电池堆中的电池单元电压感测的系统和方法 |
| CN108075155B (zh) * | 2016-11-15 | 2022-08-30 | 福特全球技术公司 | 用于燃料电池堆中的电池单元电压感测的系统和方法 |
| CN111063923A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-24 | 北京氢璞创能科技有限公司 | 一种通过微分曲率法判断单片电池故障的方法 |
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