JPS62217570A

JPS62217570A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JPS62217570A
Application number: JP61059293A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Takeu; 竹生　俊彦; Nobuyuki Funabashi; 信之船橋
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1986-03-19
Publication date: 1987-09-25
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH0770324B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、電池反応温度を水を用いて冷７．１１する燃
料電池に係り、特に長寿命化を図り得る様にした燃料電
池本体水・システムに関する。

（従来の技術）近年、公害要因が少なくエネルギー変換効率が高い発電
装置として、燃料電池の実用化が大きな期待を集めてお
り、官民による燃料電池の開発が強力に推進されてきて
いる。この燃料電池は通常、？ｔｉ解質を含浸したマＩ
−リックスをｆ＊　／Ｖ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燃料を接触さ
Ｖ、また他方の電…の背面に酸素等の酸化剤を接触さ辻
、この時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出す様にしたものであり、前記
燃料ど酸化剤が供給されている限り高い変換効率で電気
エネルギーを取出すことができるしのである。

この様な燃料電池にＪ３いて発電時に発生する熱の冷Ｊ
ＪＩ方式には、水冷ｗ方式と空気冷却方式とがある。第
７図は、燃料電池プラントの電池冷却水システムを表し
たフロー図である。電池冷却水システムは、燃訃１電池
本体１、気水分ｌ１ｌｌｌ器２、冷ｎ１水循ｌ−ポンプ
３、水貯蔵タンク４、水処理装置５、しゃ断弁６，７、
ドレン弁８、及び後）ホの絶縁チ」−ブ９から成る。６
月１水は気水分離器２、冷ｕ１水循環ポンプ３、燃Ｆｌ
電池本体１、更に気水分離器２を結ぶ冷７Ｊ水ループ内
を循１フする。冷却水の一部は、水貯蔵タンク４を紅で
水処理装置５へ送られ、水質を向上した後、再び冷用水
ループへ戻る。

水冷ｗ方式は、冷ｆＪＩ水系がコンパクトになり、廃熱
の利用が容易という特徴を持っているが、以下に述べる
燃Ｖ；電池特有の問題も持っている。

第８図は、燃料電池本体１の構成例を斜視図にて示した
ものである。同図において、燃ｒ４電池のｉｌを電池１
０敗枚ｆｉｉ　ｌ、、冷ＩＩＩ板１１が挿入されている
。

冷却板１１内に（ま、細い冷却管１２が埋め込まれてい
る。各冷）ゴｌ板１１の間には、直列に積層された単電
池１０による電位差があるため、絶縁チューブ９により
電気的に絶縁されている。

第９図は、絶縁チューブ９周辺の詳細を断面図にて表し
たものである。絶縁チューブ９の両端の絶縁継手１３の
間には、゛占位差があるため、リ−り電流による電位が
起こる。冷却水中に金属イオン、例えば、鉄イオン或い
（ま銅イオンが数１０ＰＰ［３以上含まれていると、絶
縁継手１２に金属化合物が付着し、この伺着物１４によ
り冷却水の流路が挟められ、目ム古まりが生ずる。この
目詰まりは徐々に進行し、冷却水流出が徐々に減少し、
電池の冷却が十分に行なわれなり４Ｉ：る。更に発７Ｇ
を継続すると電池温度は徐々に上背し、ψ）がて電池温
度制御不能となる。電池温度が上界すると電池触媒の劣
化、電池電解質の蒸発による電池寿命の短縮、燃料と空
気のクロスオーバーによる電極の焼損が発生し、発電不
能となる。

また、電食により崩れたＭ食生成物等は、第６図に示づ
一様に、冷却水が滞留し易い箇所に堆積する。この堆積
物１５が第９図に示す様に、絶縁チ１−１９に堆積する
と絶縁が劣化する恐れがあり、これも電池寿命を短縮し
てしまう。

かかる「ｌ詰まり及び絶縁劣化を防止するために、電池
冷ｌＪＪ水を、電導度０．４μじ／ｃｍ以下、濁！身１
０ＰＦ’［３以下という高い水質に維持して金属化合物
の付古を抑制し、１つ徐々に進行する目詰まりを除去づ
ることが望まれるが、従来この様な技術は開発されてい
なかった。電池冷却水の高い水質を１！７　［１つＩ’
ｔ　Ｉ’Ｊｌに渡って維持Ｊることは難しく、従来、燃
料電池の寿命の短縮及び発電設備の信頼１’ｌ低下は深
刻な問題となってい！ｃ０（発明が解決しにうとする問
題点）上記の様に、従来の燃料電池冷却水システムにおいては
、゛電池冷ＩＪｌ管の目詰まりを防止する手段がないこ
とから、電池冷２．ｌ】水の高い水！１を保持し旦つ長
期に洩って維持することが困デｌであるため、燃料１ｖ
池の７７命のり、σ縮及び発電設備としての信頼性の低
下を回避でさ−ないという問題点を有していた。

本発明は、この様な問題を解消するためになされたちの
で、その目的は、前述のイ」着物を除去し、電池冷ＪＪ
ｌ管の目詰まりを防止することにより、・燃料電池の長
寿命化及び発電設備としての信頼性向］−を実現した燃
料電池冷却水システムを１！２供するである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の燃料電池冷却水システムは、冷却水水ループに
、燃料電池本体バイパスライン、化学洗浄剤容：Ｓ及び
しゃ断プｔを設置したことを特徴とするｂのである。

（ｆ？三川用本発明は、以上の様な構成をｔｉすることにより、電池
冷却水の流れ方向を定期的に変え、電池冷却管を発電時
に逆洗し■つ化学洗浄して、冷却水の水質を向上し、電
池冷ノ」管の目詰まりを防止できる。

（実施（り１）以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に３１明
する。

第１図は本発明に適用する電池冷却システムを示したフ
１］−図である。同図にＪｊいては、第７図に示した従
来の燃料電池冷却水システムに加えて、電池バイパスラ
イン１６．１７、化学洗浄剤容器２３、及びしゃ断片１
８〜２２．２４が新設されている。

以上の様な構成をイｉする本実施例の作用は、次の通り
である。

第２図は通常発電時の電池冷却水システムの冷却水の流
れを示したものである。なＪｊ　％同図において、開状
態の弁は黒く塗りつぶしている。即ら、第２図にＪｊい
て、水処理装置５側のしゃ断片６゜７及び冷却水ループ
内のし？断片１９．２２が開、各電池バイパスライン１
　Ｇ’、　１７側のしゃ断片１Ｂ、２０，２１、ドレン
弁８が閉とされ、冷却水は燃料電池本体１を図の下から
上へ向かって流れている。冷却水の一部は、水貯蔵タン
ク４を経て水処理装置５へ送られ、水７１を向」−シだ
後再び冷ｆＪＩ水ループへ戻る。

第３図及び第４図（Ｊ、発電（９１［時電池冷却水シス
テムを化学洗浄する際の流れを示したしのであり、しゃ
断片２４を聞き化学洗浄剤容器２３から、化学洗浄剤を
注入している。第３図では、各電池バイパスライン１６
．１７側のしゃ断片１８．２０．２１が１７１１、水処
理装置５側のしゃ断片６，７、冷却水ループ内のしゃ断
片１９，２２、及びドレン弁８が閉であり、冷却水は燃
料電池本体１を図の、Ｌから下へ、即ち、電池の冷２Ｊ
Ｉ管１２を逆洗する向きに流れている。逆に第４図では
、冷却水ループ内のしゃ断片１９．２２が間、水処理装
將５側のしヤ所弁６，７、各電池バイパスライン１Ｇ・
。

１７側のしゃ断片１８．２０，２１、及びドレンＩｔ　
８が閉であり、冷却水は通常発電時と同じ向きに流れて
いる。なＪｊ、化学洗浄時は水速Ｌ！ｔ！装置η５側の
しゃ断片６．７をＩＭとし、水貯蔵タンク４、水処］！
［Ｉ装置５へ化学洗浄剤が入らない様にしている。

従って、本実施例によれば、弁の開閉操作だけで簡単に
冷用水の流れを変えることができ、化学洗浄剤を使用し
た逆洗によって付着物の除去を行なえる。

以下に、上述の作用に関する詳細な説明として、燃料電
池冷却管の目詰まりについて行なった実験に基づき、第
９図に示した付着物１４の除去を例示Ｊる。まず第１に
（＝１ｎ物１４の付着力は、付衿物１４の先端程弱く、
冷却水の流れにより力が加わると付着物１４の先端部周
辺は、ｌ４Ｉｔ脱する。第２に付着物１４の形状は、冷
用水の流れ方向に関係がある。第９図は、図の左から右
へ冷ｒＪＩ水が流れる場合であるが、上流側はなだらか
な傾斜であるのに対し、先端部より下流側は急な傾斜で
、冷却水の流れ方向に対し垂直に近い。故に、冷部水の
流れる向きにより、ｆ＝ｊ　Ｗ物１４に加わる力は異な
り、第９図に、Ｄいては、左から右へ流れる場合より６
右から左へ流れる場合の方が、１４着物１４に加わる力
が人さく＜Ｋる。従って、流れを逆にする逆洗にＪ：す
、　（＝Ｉ　Ｗ物１４の全部或いは一部が除去される。

即ち、本発明の燃料電池冷却水システムにＪｊいて、あ
る期間発電を行なった後にプラントを停止し、第３図及
び第４図に示した様にして冷却水の流れ方向を交互に変
えて化学洗浄することにより、付着物１４は有効に除去
される。以後、定１ｇ１的に流れ方向を変える様にザれ
ば、付着物１４ににる目詰まりは、長期にわたって防止
される。特に、化学洗浄により、燃料電池本体１以外の
配管・機器のスケール等付乞物も除去される為、この点
からも冷却水の水質が向上し、従って、付着物１４の序
が減少し、Ｉ］詰まりが更に防止される。

また、１「積物１５による絶縁劣化の問題も！ｒｆ述の
逆洗により、堆積物１５が舞い上げられ、絶縁デユープ
９部から除去される為、絶縁劣化も効果的に防止できる
。

な、１メ、本発明は、前記実施例に限定されるしのでは
なく、例えば、４１５図に示す様に燃料電池本体１と電
池バイパスライン１６の間のしゃ断片１つの反対側にし
ゃ断片２５を追加し、このしゃ断弁２５を閉とすること
により、燃料電）出木体１をバイパスして、冷却水ルー
プを化学洗浄づることができる。この化学洗浄は、プラ
ント建設侵のスタートアップＵ、″１及び７Ｇ池冷１（
Ｊ水シスデムエ事ｉすに行なうと有効である。

また、第５図の実施例において、第６図に示す様に、水
処理装置５側のしゃ断片６．７を開、化学洗浄剤容器２
３側のしゃ断片２４を閉として、燃料電池本体１をバイ
パスして冷ｆＪｌ水を循環させ、一部を水処理装置５で
処理することにより、冷１１水水質を向りさし、一部を
水処理装置５で処理することにより、冷１１水水質を向
上させ、付着物１４の吊を減少さけることが可能である
。

更に、定期的に流れ方向を変える為に、しゃ断片に自動
ａｉｌＪ御装置全装置ける等の構成も考えられる。

［発明の効果］以上説明した様に、本発明によれば、燃料電池本体を通
る冷却水の流れ方向を変えて逆洗し、■つ化学洗浄を行
える様にした為、絶縁継手の付着物及び絶縁チューブの
堆積１カを除去でき、従って、ｍ池冷却管の目詰まり及
び絶縁劣化を防止して、燃料電池の艮ノｉ命化及び発電
設備としての仏頼性を向上さ゛せた燃料電池冷却水シス
テムをＩＰ供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料電池冷却水システムの一実施
例を示すフロー図、第２図は同実施例における発電時の
しゃ断片の開閉及び冷却水の流れ方向を示づフロー図、
第３図及び第４図は同実施例における化学洗浄時のしゃ
断片の開閉及び冷却水の流れ方向を示すフロー図、第５
図及び第６図は本発明の他の実施例を示すフロー図、第
７図は従来の燃料電池プラン！−の電池冷却水システム
を示したフロー図、第８図は燃料電池本体の一構成例を
示した斜視図、第９図は第８図にお【プる絶縁チューブ
周辺の詳細を示した断面図である。１・・・燃料電池本体、２・・・気水分離器、３・・・
冷却水水循環ポンプ、４・・・水貯蔵タンク、５・・・
水処Ｉｇ！装置、６．７・・・しゃ断片、８・・・ドレ
ン弁、９・・・絶縁チューブ、１０・・・単電池、１１
・・・冷却板、１２・・・冷却管、１３・・・絶縁継手
、１４・・・付着物、１５・・・ｌｉｔ積物、１６．１
７・・・電池バイパスライン、１８〜２２・・・しゃ断
片、２３・・・化学洗浄剤容器、２４゜２５・・・し１
−断片。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃料電池本体、気水分離器、冷却水循環ポンプか
ら成る冷却水ループ内に冷却水を循環させて燃料電池を
冷却し、前記冷却水の一部を水貯蔵タンクを経て水処理
装置へ送り水質を向上させた後再び前記冷却水ループに
戻す様にし、更に、前記燃料電池本体の単電池間に配設
した冷却管を絶縁チューブで接続した燃料電池冷却水シ
ステムにおいて、前記冷却水ループに、冷却水の流れ方向を変える燃料電
池本体バイパスライン及びしゃ断弁と、化学洗浄剤を流
出可能に収納した化学洗浄剤容器とを設置したことを特
徴とする燃料電池冷却水システム。
（２）燃料電池本体バイパスラインと、しゃ断弁、及び
化学洗浄剤容器とが、燃料電池本体をバイパス、しゃ断
し、燃料電池本体を除いた冷却水ループ内だけの化学洗
浄を可能に配置されたものである特許請求の範囲第１項
記載の燃料電池冷却水システム。