JPS62115670A - 燃料電池発電プラント - Google Patents
燃料電池発電プラントInfo
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- JPS62115670A JPS62115670A JP60254932A JP25493285A JPS62115670A JP S62115670 A JPS62115670 A JP S62115670A JP 60254932 A JP60254932 A JP 60254932A JP 25493285 A JP25493285 A JP 25493285A JP S62115670 A JPS62115670 A JP S62115670A
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- Japan
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- electrode
- fuel cell
- fluorine
- water
- failure
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- 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
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
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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〕
本発明は燃料電池の故障の初期に異常を検出１７大故障
に至らぬ前にプラントを停止する故障検出装置を有する
燃料電池発電プラントに関する。
に至らぬ前にプラントを停止する故障検出装置を有する
燃料電池発電プラントに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点３
５３図は、従来のりん酸型燃料′電池として代表的なリ
プ付１！鳳型の構造を模型的に示したものである。
プ付１！鳳型の構造を模型的に示したものである。
燃料電池の構造を説明する。１１は燃料極支持板で、多
孔質の炭素板である。１６は燃料ガスを供給するための
溝である。電橋支持板の平面側には、触媒である白金微
粒子と炭素粉末と結着剤としての弗素樹脂から成る電極
材を塗布し、焼付けた燃料極１３がある。１２は空気橘
支持板で、燃料極１１と同様空気を供給する溝１７をも
ち、その平面側には電極１４が燃料極１１同様塗布され
ている。電極】３゜１４は触媒である数１０オングスト
ロームの極微粒の白金を通常１００メツシユ以下の炭素
粉末に担持させ、これを固定する目的と撥水性を附与す
るために４弗化ポリエチレン粉末（ディスパージョンと
して水；：懸濁させたものが市販されている）を数１０
パーセント入れ、焼きつけたものである。この部分で電
池としての電気化学反応を行う。１５は電解質層で、一
般的にはシリコンカーバイト粉末を数パーヒントの４弗
化ポリエチレンを混合して焼きつけた層をマトリックス
として、りん酸を含浸したものである、 電極及′！ｌｉｔ掻支持板は通気性を有する。溝１６に
供給される燃料ガスと溝１７に供給される空気を分離し
ているものは、電解質層１５である。電解質層１５は前
述の通りシリコンカーバイトの粉末にりん酸を含浸した
もので、りん酸の界面張力により両ガスの混合は防止さ
れている。燃料電池が運転されている時は、燃料ガスと
空気の圧力差を水柱数十ミリメートル以下にするよう制
御されているが、じこの圧力差が過大になったり、電解
質中のりん酸が消耗し欠損、した場合には、いづれかの
ガスが電解質層を突き破り、両ガスが混合する。その場
合には電極の触媒作用により、水素ガスは酸化され発熱
する１、長時間（二わたり両ガスの混合が継続すると、
局部的過熱となり電極や電極支持板を燃焼させ、大量の
ガスを混合させ燃焼させるといつ故障を生ずることにな
る。
孔質の炭素板である。１６は燃料ガスを供給するための
溝である。電橋支持板の平面側には、触媒である白金微
粒子と炭素粉末と結着剤としての弗素樹脂から成る電極
材を塗布し、焼付けた燃料極１３がある。１２は空気橘
支持板で、燃料極１１と同様空気を供給する溝１７をも
ち、その平面側には電極１４が燃料極１１同様塗布され
ている。電極】３゜１４は触媒である数１０オングスト
ロームの極微粒の白金を通常１００メツシユ以下の炭素
粉末に担持させ、これを固定する目的と撥水性を附与す
るために４弗化ポリエチレン粉末（ディスパージョンと
して水；：懸濁させたものが市販されている）を数１０
パーセント入れ、焼きつけたものである。この部分で電
池としての電気化学反応を行う。１５は電解質層で、一
般的にはシリコンカーバイト粉末を数パーヒントの４弗
化ポリエチレンを混合して焼きつけた層をマトリックス
として、りん酸を含浸したものである、 電極及′！ｌｉｔ掻支持板は通気性を有する。溝１６に
供給される燃料ガスと溝１７に供給される空気を分離し
ているものは、電解質層１５である。電解質層１５は前
述の通りシリコンカーバイトの粉末にりん酸を含浸した
もので、りん酸の界面張力により両ガスの混合は防止さ
れている。燃料電池が運転されている時は、燃料ガスと
空気の圧力差を水柱数十ミリメートル以下にするよう制
御されているが、じこの圧力差が過大になったり、電解
質中のりん酸が消耗し欠損、した場合には、いづれかの
ガスが電解質層を突き破り、両ガスが混合する。その場
合には電極の触媒作用により、水素ガスは酸化され発熱
する１、長時間（二わたり両ガスの混合が継続すると、
局部的過熱となり電極や電極支持板を燃焼させ、大量の
ガスを混合させ燃焼させるといつ故障を生ずることにな
る。
従来この故障を検出する目的で、単電池一枚一枚の電圧
をモニターしたり、熱電対を各所に配置して異常高温を
検出する方法がとられているが、早期の微少故障を検出
することは困難であった。
をモニターしたり、熱電対を各所に配置して異常高温を
検出する方法がとられているが、早期の微少故障を検出
することは困難であった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、燃料電池の
故障１例えば、燃料ガスと空気とが電池セル内にで、混
合する故障を早期に検知する故障検出装置を具備した燃
料電池発電プラントを提供することをその目的とする。
故障１例えば、燃料ガスと空気とが電池セル内にで、混
合する故障を早期に検知する故障検出装置を具備した燃
料電池発電プラントを提供することをその目的とする。
本発明は上記目的を達成する為に、燃料電池発電プラン
トにおいて、燃料極または酸化剤極の少なくとも一方の
電極出口排ガス配管を介して排出される電極出口排ガス
中の弗素化合物を検出することにより、故障を検出する
装置とを具備したことを特徴とする。
トにおいて、燃料極または酸化剤極の少なくとも一方の
電極出口排ガス配管を介して排出される電極出口排ガス
中の弗素化合物を検出することにより、故障を検出する
装置とを具備したことを特徴とする。
以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。
。
第１図２は燃料電池排気ガス系に備えられた冷却器で、
３は冷却管で冷却水が供給される。燃料′１１池は水素
と酸素の反応により直接電気を発生させるものであるか
ら反応生成物として水を生ずる。
３は冷却管で冷却水が供給される。燃料′１１池は水素
と酸素の反応により直接電気を発生させるものであるか
ら反応生成物として水を生ずる。
この水は燃料系及空気系の排ガスの一部となって排出さ
せる。従って、これを冷却すると水分は捕集され残余の
ガスは、排出管４及５から排気される。１は弗素イオン
センナで凝縮水に溶解した弗素イオンを測定するもので
、通常弗素イオン電極が用いられる。
せる。従って、これを冷却すると水分は捕集され残余の
ガスは、排出管４及５から排気される。１は弗素イオン
センナで凝縮水に溶解した弗素イオンを測定するもので
、通常弗素イオン電極が用いられる。
尚弗素イオン電極には、コーニング社弗素イオン’Ｉ！
ｔ？Ｖ Ｃａ ｔ Ｎｏ、 ４７６０４２があるが、
この他多数の供給者があり市販されている。感託は０．
０２〜１９０００ｐｐｍである５、他のにンサとして弗
化水素ガスセンナを用いてもよい。
ｔ？Ｖ Ｃａ ｔ Ｎｏ、 ４７６０４２があるが、
この他多数の供給者があり市販されている。感託は０．
０２〜１９０００ｐｐｍである５、他のにンサとして弗
化水素ガスセンナを用いてもよい。
燃料電池の電極には、前述の如く、粉末材料の固定と換
水性を与えるため４弗化ポリエチレンを代表とする弗素
樹脂が用いられている。この弗素樹脂は故障による高温
により分解し弗酸ガスなど低分子の弗素化合物となり、
弗酸ガスは水に溶解して弗酸となる１、電池の排ガスを
冷却すると竜池内で生成した水が凝縮するが、弗酸ガス
は水溶性であるため、大部分は水に捕集される。弗素イ
オン電極によりこの溶解した弗素イオンを測定するもの
であるが１．弗素イオン８！橋は０．０２ ｐｐｍ程度
の低濃度まで検出する感度を有するので微小故障でも検
出することができる、 変形例 第２図は本発明の変形例で燃料電池排出ガスから吸収液
にて、弗素化合物を１及収し、その吸収液中に溶存した
弗素イオン譲度を求め、燃料電池の故障を検出する燃料
電池発電プラントである。
水性を与えるため４弗化ポリエチレンを代表とする弗素
樹脂が用いられている。この弗素樹脂は故障による高温
により分解し弗酸ガスなど低分子の弗素化合物となり、
弗酸ガスは水に溶解して弗酸となる１、電池の排ガスを
冷却すると竜池内で生成した水が凝縮するが、弗酸ガス
は水溶性であるため、大部分は水に捕集される。弗素イ
オン電極によりこの溶解した弗素イオンを測定するもの
であるが１．弗素イオン８！橋は０．０２ ｐｐｍ程度
の低濃度まで検出する感度を有するので微小故障でも検
出することができる、 変形例 第２図は本発明の変形例で燃料電池排出ガスから吸収液
にて、弗素化合物を１及収し、その吸収液中に溶存した
弗素イオン譲度を求め、燃料電池の故障を検出する燃料
電池発電プラントである。
第２図に、ビいて、第１図と同一部分に同一符号をつけ
説明する。第２図燃料電池より：非出された燃料系排出
管４．もしくは酸素系排出管５より分取されたガスは、
ガス吸収管６に一定流１で導入され、吸収液供給管７よ
り供給される吸収液にて溶解性ガス、特に弗酸を吸収、
弗素イオンセンサーｌにて吸収液中の弗素イオンを検出
、燃料電池本体の異常を感知するものである１、前述し
た通り燃料系排出ガス、酸素系排出ガスは、燃料電池で
電気を発生する際の反応生成物としての水分を含み排出
ガス温度も比較的高いため、ガス吸収管６に導入する際
、適宜ガスの冷却を必要とし、また凝集水も入るため多
少濃厚な吸収液を用いた方がよい。吸収液は通常、Ｆ入
り緩衝液が用いられる。
説明する。第２図燃料電池より：非出された燃料系排出
管４．もしくは酸素系排出管５より分取されたガスは、
ガス吸収管６に一定流１で導入され、吸収液供給管７よ
り供給される吸収液にて溶解性ガス、特に弗酸を吸収、
弗素イオンセンサーｌにて吸収液中の弗素イオンを検出
、燃料電池本体の異常を感知するものである１、前述し
た通り燃料系排出ガス、酸素系排出ガスは、燃料電池で
電気を発生する際の反応生成物としての水分を含み排出
ガス温度も比較的高いため、ガス吸収管６に導入する際
、適宜ガスの冷却を必要とし、また凝集水も入るため多
少濃厚な吸収液を用いた方がよい。吸収液は通常、Ｆ入
り緩衝液が用いられる。
これら弗素イオンセンナ−１は図示していないが警報装
置または停止装置へつながれていることは言うまでもな
い。
置または停止装置へつながれていることは言うまでもな
い。
以上のように本発明は燃料電池の初期異常を高感度の弗
素イオンヒンチーにより排出ガス系から検出し、大故障
に至らぬ前にプラントを停止することができる。
素イオンヒンチーにより排出ガス系から検出し、大故障
に至らぬ前にプラントを停止することができる。
第１図は本発明の燃料電池発電プラントを示す説明図、
第２図は本発明の燃料電池発電プラントの他の実施例を
示す説明図、第３図はリン酸型燃料電池の電極構造を示
す説明図である。 １・・・弗素イオンセンサー ２・・・冷却器 ４・・・燃料系排出管 ５・・・酸素系排８管 ６・・・ガス吸収管 代理人 弁題士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 ↑ 第２図
第２図は本発明の燃料電池発電プラントの他の実施例を
示す説明図、第３図はリン酸型燃料電池の電極構造を示
す説明図である。 １・・・弗素イオンセンサー ２・・・冷却器 ４・・・燃料系排出管 ５・・・酸素系排８管 ６・・・ガス吸収管 代理人 弁題士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 ↑ 第２図
Claims (2)
- （１）電解質層を挾んで燃料極及び酸化剤極の一対の電
極を配置してなる電池セルを複数個積層して成り、かつ
前記燃料極に燃料を接触させるとともに酸化剤極に空気
などの酸化剤を接触させてこのとき起こる電気化学的反
応を利用して前記電極間から直流電力を取り出す燃料電
池スタックと、燃料極または酸化剤極の少なくとも一方
の電極出口排ガス配管を介して排出される電極出口排ガ
ス中の弗素化合物を検出することにより、故障を検出す
る装置とを具備した燃料電池発電プラント。 - （２）前記故障検出装置は排ガスを冷却し、電池内で反
応生成した水を凝縮せしめ、その凝縮水中に溶存する弗
素イオン濃度を測定することによりの故障を検出する装
置であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
燃料電池発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60254932A JPS62115670A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 燃料電池発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60254932A JPS62115670A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 燃料電池発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62115670A true JPS62115670A (ja) | 1987-05-27 |
Family
ID=17271858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60254932A Pending JPS62115670A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 燃料電池発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62115670A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6492043B1 (en) | 1998-12-23 | 2002-12-10 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for detecting a leak within a fuel cell |
| US6717410B2 (en) | 2000-09-08 | 2004-04-06 | Merlin Technology, Inc. | Bore location system |
| JP2004319437A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-11-11 | Yuasa Corp | 直接メタノール形燃料電池の、燃料極の溶出防止方法、品質管理方法、運転方法及び、直接メタノール形燃料電池 |
| JP2005038823A (ja) * | 2003-07-02 | 2005-02-10 | Toyota Motor Corp | 固体高分子型燃料電池システム |
| US6874352B2 (en) | 2003-01-09 | 2005-04-05 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for locating internal transfer leaks within fuel cell stacks |
| JP2005174922A (ja) * | 2003-11-18 | 2005-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池の寿命予測装置、及び燃料電池システム |
| JP2005332768A (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Toyota Motor Corp | 固体高分子電解質型燃料電池システム |
| JP2007059265A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
-
1985
- 1985-11-15 JP JP60254932A patent/JPS62115670A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6492043B1 (en) | 1998-12-23 | 2002-12-10 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for detecting a leak within a fuel cell |
| US6717410B2 (en) | 2000-09-08 | 2004-04-06 | Merlin Technology, Inc. | Bore location system |
| US6922056B2 (en) | 2000-09-08 | 2005-07-26 | Merlin Technology, Inc. | Bore location system |
| US7151376B2 (en) | 2000-09-08 | 2006-12-19 | Merlin Technology, Inc. | Bore location system |
| US6874352B2 (en) | 2003-01-09 | 2005-04-05 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for locating internal transfer leaks within fuel cell stacks |
| JP2004319437A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-11-11 | Yuasa Corp | 直接メタノール形燃料電池の、燃料極の溶出防止方法、品質管理方法、運転方法及び、直接メタノール形燃料電池 |
| JP2005038823A (ja) * | 2003-07-02 | 2005-02-10 | Toyota Motor Corp | 固体高分子型燃料電池システム |
| JP2005174922A (ja) * | 2003-11-18 | 2005-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池の寿命予測装置、及び燃料電池システム |
| JP2005332768A (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Toyota Motor Corp | 固体高分子電解質型燃料電池システム |
| JP2007059265A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
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