JPS62150664A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
- Publication number
- JPS62150664A JPS62150664A JP60290602A JP29060285A JPS62150664A JP S62150664 A JPS62150664 A JP S62150664A JP 60290602 A JP60290602 A JP 60290602A JP 29060285 A JP29060285 A JP 29060285A JP S62150664 A JPS62150664 A JP S62150664A
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- JP
- Japan
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- fuel cell
- voltage
- load
- cell stack
- power generation
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- Pending
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- 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
- H01M8/04082—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
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
-
- 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
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】
〔発明の利用分野〕
本発明はリン酸形燃料電池等を用いた燃料電池発電シス
テムに係り、特に低負荷時の発電システムの運転に好適
な制御に関する。
テムに係り、特に低負荷時の発電システムの運転に好適
な制御に関する。
従来の燃料電池発電システムは、特公昭６０−１０４２
５号に記載のように負荷が低い場合の燃料電池スタック
電圧を低下させる方法として、煙流電池スタックの排気
ガスを再循環すること、酸素利用率の増大や、型部の作
動温度を低下するなどで制御する方法をとっている。し
かし、燃料電池の定常運転時のセル電圧が高くなると、
電圧抑制策を講じないセル電圧も高くなり、抑制すべき
セル電圧の割合が大きくなり上記の方法では抑制が困難
になる。
５号に記載のように負荷が低い場合の燃料電池スタック
電圧を低下させる方法として、煙流電池スタックの排気
ガスを再循環すること、酸素利用率の増大や、型部の作
動温度を低下するなどで制御する方法をとっている。し
かし、燃料電池の定常運転時のセル電圧が高くなると、
電圧抑制策を講じないセル電圧も高くなり、抑制すべき
セル電圧の割合が大きくなり上記の方法では抑制が困難
になる。
〔発明の目的〕 。
本発明の目的は、複数の燃料電池スタックを並列接続し
て構成される燃料電池群の運転において、低負荷時に伴
う燃料電池スタックの過電圧を抑制するに容易で簡単な
制御法を提供することにある。
て構成される燃料電池群の運転において、低負荷時に伴
う燃料電池スタックの過電圧を抑制するに容易で簡単な
制御法を提供することにある。
本発明は、複数で並列接続されている燃料電池スタック
の運転において、低負荷の場合に燃料電池スタックの電
圧が高くなり抑制する必要がでてくるのは燃料電池スタ
ックの１つが分担する電流 Ｉ密・度が小さくなるため
であることに鑑み、各燃料電池スタックの電流密度が大
きくすることにより、電圧高を回避するものである。す
なわち、電気的及び流体的に並列接続されている燃料電
池スタック数を負荷によって加減することで各燃料電池
スタックの電流密度が過小になるのを防止して過電圧を
なくすものである。
の運転において、低負荷の場合に燃料電池スタックの電
圧が高くなり抑制する必要がでてくるのは燃料電池スタ
ックの１つが分担する電流 Ｉ密・度が小さくなるため
であることに鑑み、各燃料電池スタックの電流密度が大
きくすることにより、電圧高を回避するものである。す
なわち、電気的及び流体的に並列接続されている燃料電
池スタック数を負荷によって加減することで各燃料電池
スタックの電流密度が過小になるのを防止して過電圧を
なくすものである。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明す 。
る、第１図は燃料電池周辺を主体にした系統図で、天然
ガスと水蒸気との混合ガス１が、約８００℃程度に昇温
された水蒸気改質装置１ｉｉ２に送気されて、水素を主
成分とするガスに改質される。この改質ガスは燃料電池
を著しく劣化させるガス成分を含んでいるために、この
成分を除去するシフトコンバーター３を通り、さらに、
図示しない凝縮器、気水分離器を通過して、比較的純粋
な水素に変換される。こうして得られた水素は燃料電池
への流量を制御する流量調節弁４を通過した後、並列接
続してなる燃料電池スタック７ ａ −７ｄのアノード
極にそれぞれ供給される。各燃料電池スタックの上、下
流側にはガス流を開閉できる遮断弁５ａ〜５ｄ、６ａ〜
６ｄがそれぞれ接続されている。
ガスと水蒸気との混合ガス１が、約８００℃程度に昇温
された水蒸気改質装置１ｉｉ２に送気されて、水素を主
成分とするガスに改質される。この改質ガスは燃料電池
を著しく劣化させるガス成分を含んでいるために、この
成分を除去するシフトコンバーター３を通り、さらに、
図示しない凝縮器、気水分離器を通過して、比較的純粋
な水素に変換される。こうして得られた水素は燃料電池
への流量を制御する流量調節弁４を通過した後、並列接
続してなる燃料電池スタック７ ａ −７ｄのアノード
極にそれぞれ供給される。各燃料電池スタックの上、下
流側にはガス流を開閉できる遮断弁５ａ〜５ｄ、６ａ〜
６ｄがそれぞれ接続されている。
なお、図示してないが、燃料電池スタックのカソード極
には図示してない空気圧縮機により空気が遮断弁を介し
てアノード極と同様に供給される。
には図示してない空気圧縮機により空気が遮断弁を介し
てアノード極と同様に供給される。
これによって、各々の燃料電池スタック７ａ〜７ｄは化
学エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発生す
ることになる。並列接続されている各燃料電池スタック
７８〜７ｄからは発電に消費して残りのガスが排出され
て、燃料電池の極間差圧を調節する圧力調節弁８の上流
側で合流し、圧力調節弁８を通り、水蒸気改質器２の燃
焼部に送気されて燃焼して系外へ排出される。一方、各
燃料電池スタック７ａ〜７ｄで発電された電力はケーブ
ル９を介してインバータ制御装置などから構成される電
力制御装Ｓ！１０に与えられる。
学エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発生す
ることになる。並列接続されている各燃料電池スタック
７８〜７ｄからは発電に消費して残りのガスが排出され
て、燃料電池の極間差圧を調節する圧力調節弁８の上流
側で合流し、圧力調節弁８を通り、水蒸気改質器２の燃
焼部に送気されて燃焼して系外へ排出される。一方、各
燃料電池スタック７ａ〜７ｄで発電された電力はケーブ
ル９を介してインバータ制御装置などから構成される電
力制御装Ｓ！１０に与えられる。
この様な構成において、今、負荷が低くなると燃料電池
の電圧が高くなる。すなわち、第２図の燃料電池の特性
に示す如く出力Ｐが低くなると電流工も小さくなり、そ
の結果、電圧Ｖは高くなる。
の電圧が高くなる。すなわち、第２図の燃料電池の特性
に示す如く出力Ｐが低くなると電流工も小さくなり、そ
の結果、電圧Ｖは高くなる。
燃料電池では、セル電圧が高くなると電極の劣化が起き
るため、劣化の起こりにくい電圧に抑制することが必要
である。この対策案として、ダミ抵抗の挿入や、排気ガ
スの再循環法、酸素利用率の増大などの案もあるが、セ
ル電圧を大幅に抑制するには有効な方法とはいえない、
これに対して低負荷時には並列接続数を少なくすれば、
燃料電池スタック１個あたりの電流密度は大きく炭俵し
ないので電圧は大幅に増加することもない、このために
この実施例は、電力制御装置１０に組込れた負荷検出回
路の信号線１１を遮断弁５ａ〜５ｄ。
るため、劣化の起こりにくい電圧に抑制することが必要
である。この対策案として、ダミ抵抗の挿入や、排気ガ
スの再循環法、酸素利用率の増大などの案もあるが、セ
ル電圧を大幅に抑制するには有効な方法とはいえない、
これに対して低負荷時には並列接続数を少なくすれば、
燃料電池スタック１個あたりの電流密度は大きく炭俵し
ないので電圧は大幅に増加することもない、このために
この実施例は、電力制御装置１０に組込れた負荷検出回
路の信号線１１を遮断弁５ａ〜５ｄ。
６８〜６ｄに配線接続することにより遮断弁を負荷に応
じて、０Ｎ−ＯＦＦ操作して低負荷時はいくつかの燃料
電池スタック７ａ〜７ｄへのガス流入を遮断し流体的に
切り離すように構成されている。一方、同時に図示しな
いＮｚガスを切り離した燃料電池ステックに注入してガ
ス圧を保持して待機状態とする。また、燃料電池スタッ
ク７８〜７ｄと電力取出ケーブル９との間に設置された
切替開閉器１２８〜１２ｄを前記信号ｖＡ１１の信号に
よって開とし切離し対象燃料電池スタックを電気的にも
主電力回路から切離しておく。
じて、０Ｎ−ＯＦＦ操作して低負荷時はいくつかの燃料
電池スタック７ａ〜７ｄへのガス流入を遮断し流体的に
切り離すように構成されている。一方、同時に図示しな
いＮｚガスを切り離した燃料電池ステックに注入してガ
ス圧を保持して待機状態とする。また、燃料電池スタッ
ク７８〜７ｄと電力取出ケーブル９との間に設置された
切替開閉器１２８〜１２ｄを前記信号ｖＡ１１の信号に
よって開とし切離し対象燃料電池スタックを電気的にも
主電力回路から切離しておく。
遮断弁５ａ〜５ｄまたは６ａ〜６ｄの操作は負荷検出信
号の値によって順次操作する様にシーケンス制御を組み
、かつ、燃料電池の極間差圧が発生しない状態で各遮断
弁を制御することにより、燃料電池スタック７８〜７ｄ
の電圧を抑制して極間差圧にも影響を及ぼさないなどの
効果がある。
号の値によって順次操作する様にシーケンス制御を組み
、かつ、燃料電池の極間差圧が発生しない状態で各遮断
弁を制御することにより、燃料電池スタック７８〜７ｄ
の電圧を抑制して極間差圧にも影響を及ぼさないなどの
効果がある。
本発明の変形例として図示しないが並列接続のうちの１
つの燃料電池スタックの代わりに容積のみを模擬したタ
ンク（模擬電池）を使用することによりガス流量を適切
に差圧に関係なく調節でき、低負荷時の負荷検出信号に
より遮断弁を開操作してガスをこの模擬電池に流入する
ことで、燃料電池のガス利用率を上げ電圧を下げること
ができる。
つの燃料電池スタックの代わりに容積のみを模擬したタ
ンク（模擬電池）を使用することによりガス流量を適切
に差圧に関係なく調節でき、低負荷時の負荷検出信号に
より遮断弁を開操作してガスをこの模擬電池に流入する
ことで、燃料電池のガス利用率を上げ電圧を下げること
ができる。
並列運転する燃料電池スタック数を変化させる操作と併
用して、空気循環または空気利用率などを調整すれば、
セル電圧をより精密に調節することができる。
用して、空気循環または空気利用率などを調整すれば、
セル電圧をより精密に調節することができる。
本発明によれば、低負荷時には燃料電池スタック数を少
なくして電圧上昇をなくし安定した運転ができるので、
燃料電池発電システム全体の長寿命化の効果がある。ま
た、燃料電池スタックの並列数が少なくできるので電池
間の電流出力のアンバランスも少なくできる効果がある
。
なくして電圧上昇をなくし安定した運転ができるので、
燃料電池発電システム全体の長寿命化の効果がある。ま
た、燃料電池スタックの並列数が少なくできるので電池
間の電流出力のアンバランスも少なくできる効果がある
。
第１図は本発明の詳細な説明する燃料電池発電システム
の系統図、第２図は燃料電池の特性を示す図である。 ５ ａ 、 ５ ｂ 、 ５ ｃ 、 ５ ｄ−遮断弁
、６ａ、６ｂ。 ６ｃ、６ｄ−遮断弁、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ−燃料電
池スタック、９・・・電力取出ケーブル、１０・・・電
力制御装置、１１・・・検出信号線。
の系統図、第２図は燃料電池の特性を示す図である。 ５ ａ 、 ５ ｂ 、 ５ ｃ 、 ５ ｄ−遮断弁
、６ａ、６ｂ。 ６ｃ、６ｄ−遮断弁、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ−燃料電
池スタック、９・・・電力取出ケーブル、１０・・・電
力制御装置、１１・・・検出信号線。
Claims (1)
- １、燃料電池用の燃料を発生するための水蒸気改質装置
と、燃料電池への燃料流量を制御する調節弁と、複数個
の燃料電池スタックを並列接続して構成される燃料電池
と、前記燃料電池スタックの上、下流側に設置した遮断
弁と、燃料電池より発電された出力を制御する電力制御
装置を備えた燃料電池発電システムにおいて、負荷出力
信号により前記燃料電池スタックの上、下流側遮断弁を
開閉して並列接続の燃料電池スタック数を加減すること
により低負荷時の燃料電池スタック電圧を抑制するよう
にしたことを特徴とする燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60290602A JPS62150664A (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60290602A JPS62150664A (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62150664A true JPS62150664A (ja) | 1987-07-04 |
Family
ID=17758127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60290602A Pending JPS62150664A (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62150664A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02210764A (ja) * | 1989-02-08 | 1990-08-22 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 固体電解質型燃料電池の出力制御方法 |
| JPH0613102A (ja) * | 1992-06-26 | 1994-01-21 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 分散配置型燃料電池発電所およびその運転制御方法 |
| JPH0660896A (ja) * | 1992-08-04 | 1994-03-04 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池式発電装置およびその運転方法 |
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| WO2012152623A1 (fr) * | 2011-05-09 | 2012-11-15 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Pile a combustible a injection multiple et procede de fonctionnement |
| JP2014524104A (ja) * | 2011-06-23 | 2014-09-18 | コンヴィオン オサケユキチュア | オフセット制御構成及び燃料電池システムにおいて電圧値を制御する方法 |
| US11094951B2 (en) | 2011-05-09 | 2021-08-17 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Multiple injection fuel cell |
| US11145882B2 (en) | 2018-10-05 | 2021-10-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| US11177493B2 (en) | 2018-12-11 | 2021-11-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and vehicle |
| US11239480B2 (en) | 2018-10-05 | 2022-02-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS57111963A (en) * | 1980-11-19 | 1982-07-12 | Siemens Ag | Dc power source |
| JPS60177565A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-11 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システムの運転方法 |
-
1985
- 1985-12-25 JP JP60290602A patent/JPS62150664A/ja active Pending
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| FR2975227A1 (fr) * | 2011-05-09 | 2012-11-16 | Commissariat Energie Atomique | Pile a combustible a injection multiple et procede de fonctionnement |
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| US11923576B2 (en) | 2011-05-09 | 2024-03-05 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Multiple injection fuel cell and operating method thereof |
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| US11177493B2 (en) | 2018-12-11 | 2021-11-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and vehicle |
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