JPS6231956A - 加圧式燃料電池の起動方法 - Google Patents
加圧式燃料電池の起動方法Info
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- JPS6231956A JPS6231956A JP60170864A JP17086485A JPS6231956A JP S6231956 A JPS6231956 A JP S6231956A JP 60170864 A JP60170864 A JP 60170864A JP 17086485 A JP17086485 A JP 17086485A JP S6231956 A JPS6231956 A JP S6231956A
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- temperature
- water vapor
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- 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
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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】
（イ） 産業上の利用分野
本発明は加圧式燃料電池における起動時の層温昇圧法に
関するものである。
関するものである。
（ロ） 従来の技術
一般に燃料電池における起動時、電池反応熱を利用して
定格温度まで昇温（負荷昇温）浮れるが、圧力式の場合
更に定格圧力まで昇圧する必要がある。乙の昇温昇圧過
程において、燐酸電解液が吸温して体積を増すとガス１
極の過度のぬれによりガス拡散性を損い、文通に燐酸電
解液の体積が減少するとマトリックスの乾燥によりセル
抵抗の増大・クロスリークの誘発を起すなどの問題があ
る。
定格温度まで昇温（負荷昇温）浮れるが、圧力式の場合
更に定格圧力まで昇圧する必要がある。乙の昇温昇圧過
程において、燐酸電解液が吸温して体積を増すとガス１
極の過度のぬれによりガス拡散性を損い、文通に燐酸電
解液の体積が減少するとマトリックスの乾燥によりセル
抵抗の増大・クロスリークの誘発を起すなどの問題があ
る。
従来燐酸電解液の状態（体積及び濃度）を一定に保つた
め、供給反応ガスの水蒸気圧を調節することにより行わ
れていた。しかし、加圧式電池でこのような燐酸管理を
行う場合、電池の昇温昇圧過程における数多い操作変数
（反応ガスの流量・圧力、放電を流なと）に加えて水蒸
気制御をも行うので、操作が難しく電池を適正に制御し
ているとは云い難い。又水蒸気制御のため水蒸気の添加
及び除去の各系統を具備するので、システム的に非常に
複雑となり、制御が困難であるなどの欠点があった。
め、供給反応ガスの水蒸気圧を調節することにより行わ
れていた。しかし、加圧式電池でこのような燐酸管理を
行う場合、電池の昇温昇圧過程における数多い操作変数
（反応ガスの流量・圧力、放電を流なと）に加えて水蒸
気制御をも行うので、操作が難しく電池を適正に制御し
ているとは云い難い。又水蒸気制御のため水蒸気の添加
及び除去の各系統を具備するので、システム的に非常に
複雑となり、制御が困難であるなどの欠点があった。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
この発明は電池の起動時電池へ供給される反応ガスの水
蒸気圧制御を全く行うことなく、定格点までの昇温昇圧
過程において燐酸電解液の管理を適正に行う方法を提供
するものである。
蒸気圧制御を全く行うことなく、定格点までの昇温昇圧
過程において燐酸電解液の管理を適正に行う方法を提供
するものである。
（ニ） 問題点を解決するための手段
この発明は電池の起動時における電池反応熱による昇温
及び昇圧に際し、前記電池へ供給される反応ガスの水蒸
気圧から所定の演算を行って種々の操作条件下での燐酸
電解液量を算出し、前記電解液量が許容値内となる操作
領域を設定して定格点まで昇温・昇圧を行うものである
。
及び昇圧に際し、前記電池へ供給される反応ガスの水蒸
気圧から所定の演算を行って種々の操作条件下での燐酸
電解液量を算出し、前記電解液量が許容値内となる操作
領域を設定して定格点まで昇温・昇圧を行うものである
。
（ホ）作用
この発明によれば供給反応ガスに対する水蒸気添加系及
び水蒸気除去系が不要となってシステム的に簡単となる
と共に、水蒸気圧制御を行わないため操作変数が少くな
り、昇温・昇圧過程における電池の制御が容易で適切な
燐酸管理が可能となる。
び水蒸気除去系が不要となってシステム的に簡単となる
と共に、水蒸気圧制御を行わないため操作変数が少くな
り、昇温・昇圧過程における電池の制御が容易で適切な
燐酸管理が可能となる。
くべ）実施例
圧力容器（Ｖ）に収納された電池スタック（１）は、単
位セルとガス分離板とを交互に積重し数単位セル毎に冷
却板を介在させて構成されるが、第１図のブロック図で
は燃料極ガス室（Ｎ）、空気極ガス室（Ｐ）及び冷却板
の冷却ガス通路（Ｃ）を有する模式図で示されている。
位セルとガス分離板とを交互に積重し数単位セル毎に冷
却板を介在させて構成されるが、第１図のブロック図で
は燃料極ガス室（Ｎ）、空気極ガス室（Ｐ）及び冷却板
の冷却ガス通路（Ｃ）を有する模式図で示されている。
リフオーマ（３）及びシフトコンバータ（４）よりなる
燃料処理装置（２）は、加圧下で導入されるメタン、天
然ガスなどの気体燃料と水蒸気とを改質・転化して水素
リッチな燃料ガスを生成する。この加圧燃料ガスは、過
剰の水蒸気を凝縮器（図示せず）で除去して後、電池ス
タック（１〉の燃料極ガス室（Ｎ）に供給され、空気極
ガス室（Ｐ）に供給きれる加圧空気との間で電池反応が
行われる。電池反応は発熱反応であり、電池スタック（
１）は熱交換器（５）及びプロワ（６）を経て冷却ガス
通路（Ｃ）に流れる循環冷却ガスにより冷却されて規定
作動温度に紺持される。圧力容器（Ｖ）内は加圧Ｎ２ガ
スにより前記ガス室（Ｎ）（Ｐ）と同圧に保たれている
。
燃料処理装置（２）は、加圧下で導入されるメタン、天
然ガスなどの気体燃料と水蒸気とを改質・転化して水素
リッチな燃料ガスを生成する。この加圧燃料ガスは、過
剰の水蒸気を凝縮器（図示せず）で除去して後、電池ス
タック（１〉の燃料極ガス室（Ｎ）に供給され、空気極
ガス室（Ｐ）に供給きれる加圧空気との間で電池反応が
行われる。電池反応は発熱反応であり、電池スタック（
１）は熱交換器（５）及びプロワ（６）を経て冷却ガス
通路（Ｃ）に流れる循環冷却ガスにより冷却されて規定
作動温度に紺持される。圧力容器（Ｖ）内は加圧Ｎ２ガ
スにより前記ガス室（Ｎ）（Ｐ）と同圧に保たれている
。
一般に電池の運転停止時、両反応ガスをＮ２ガスで置換
して各ガス室（Ｎ）（Ｐ）及び圧力容器（Ｖ）内を常圧
Ｎ２ｆｆ２″′？満たし・糸’］ １００°Ｃの保温状
態 ｌにある。
して各ガス室（Ｎ）（Ｐ）及び圧力容器（Ｖ）内を常圧
Ｎ２ｆｆ２″′？満たし・糸’］ １００°Ｃの保温状
態 ｌにある。
電池の起動時には先ず熱交換器（５〉に冷却水の代りに
水蒸気を送り、ガス通路（Ｃ）を循環する加熱ガスによ
り電池スタック（１）を放電可能な温度（約１２０℃）
まで昇温する。
水蒸気を送り、ガス通路（Ｃ）を循環する加熱ガスによ
り電池スタック（１）を放電可能な温度（約１２０℃）
まで昇温する。
ついで電池反応熱による昇温（負荷昇温）及び昇圧過程
に入るが、この場合電池スタック（１）には燃料ガス及
び空気が夫々供給路（７）（８）に送られ、電池反応に
より発生する電流はダミー負荷抵抗（図示せず）に流れ
る。
に入るが、この場合電池スタック（１）には燃料ガス及
び空気が夫々供給路（７）（８）に送られ、電池反応に
より発生する電流はダミー負荷抵抗（図示せず）に流れ
る。
各反応ガスの供給路（７）（８）には夫々温度（水蒸気
圧）検出器＜９）（１０）を設け、これらの検出信号が
制御装置（１１）に入力される。この制御装置（１１）
では、これら検出信号ならびに定格温度・定格圧力（例
えば１９０℃・５気圧）から所定の演算を行い、燐酸電
解液の体積（濃度）が許容値内となる温度・圧力の設定
値（操作領域）を算出する。
圧）検出器＜９）（１０）を設け、これらの検出信号が
制御装置（１１）に入力される。この制御装置（１１）
では、これら検出信号ならびに定格温度・定格圧力（例
えば１９０℃・５気圧）から所定の演算を行い、燐酸電
解液の体積（濃度）が許容値内となる温度・圧力の設定
値（操作領域）を算出する。
第２図の温度−圧力特性図において、（イ）〈口〉（ハ
）は燐酸電解液の体積が夫々１．００（不変）、及び１
．００±０．４（１，０４，０，９６＞となる曲線を示
し、前記操作領域は斜線の部分となる。
）は燐酸電解液の体積が夫々１．００（不変）、及び１
．００±０．４（１，０４，０，９６＞となる曲線を示
し、前記操作領域は斜線の部分となる。
制御装置（１１）からの圧力設定信号は、各反応ガスの
流Ｉｋ調整バルブ（１２）（１３）及び圧力１１１１整
パルプ（１２’） （１３’）に出力すると共に圧力検
出器（１４）（１５）からの検出信号を制御装置（１１
）に入力し、フィードバック制御により各反応ガスの流
量圧力を設定する。同様に圧力設定信号は、圧力容器（
Ｖ）のパルプ（１６）（１６’）に出力されフィードバ
ック制御により容器（Ｖ）の内圧を各極ガス室（Ｎ）（
Ｐ）と同圧になるよう設定する。
流Ｉｋ調整バルブ（１２）（１３）及び圧力１１１１整
パルプ（１２’） （１３’）に出力すると共に圧力検
出器（１４）（１５）からの検出信号を制御装置（１１
）に入力し、フィードバック制御により各反応ガスの流
量圧力を設定する。同様に圧力設定信号は、圧力容器（
Ｖ）のパルプ（１６）（１６’）に出力されフィードバ
ック制御により容器（Ｖ）の内圧を各極ガス室（Ｎ）（
Ｐ）と同圧になるよう設定する。
更に制御装置（１１）からの温度設定信号は、負荷抵抗
（図示せず）に出力してその抵抗値により放電電流を設
定する。この場合も電流検出器（図示せず）からの検出
信号を制御装置（１１）に入力しフィードバック制御を
行う。
（図示せず）に出力してその抵抗値により放電電流を設
定する。この場合も電流検出器（図示せず）からの検出
信号を制御装置（１１）に入力しフィードバック制御を
行う。
かくして前記圧力及び温度の制御は、第２図の操作領域
内におさまるような昇温速度及び昇圧速度で行われるこ
とになり、燐酸電解液の体積が許容値内に維持される。
内におさまるような昇温速度及び昇圧速度で行われるこ
とになり、燐酸電解液の体積が許容値内に維持される。
定格温度・定格圧力に到達すれば、ダミー負荷への放電
を停止すると同時に正規の負荷へ放電を開始して運転状
態に入る。
を停止すると同時に正規の負荷へ放電を開始して運転状
態に入る。
（ト）効果
二の発明によれは負荷昇温及び昇圧に際し、各反応ガス
の水蒸気圧制御を行わないため、供給ガスに対する水蒸
気添加系及び水蒸気除去系が不要となってシステム的に
簡単となると共に操作変数が少くなって電池の制御が容
易となる。更に供給各反応ガスの水蒸気圧から燐酸電解
液の体積が許容値内となる操作領域を設定して昇温・昇
圧を行うため、電解液の体積をはｙ′一定に雑持するこ
とが可能となり、電池の起動時における劣化が防止きれ
る。
の水蒸気圧制御を行わないため、供給ガスに対する水蒸
気添加系及び水蒸気除去系が不要となってシステム的に
簡単となると共に操作変数が少くなって電池の制御が容
易となる。更に供給各反応ガスの水蒸気圧から燐酸電解
液の体積が許容値内となる操作領域を設定して昇温・昇
圧を行うため、電解液の体積をはｙ′一定に雑持するこ
とが可能となり、電池の起動時における劣化が防止きれ
る。
第１図は本発明法を説明するための燃料電池システｌ、
のブロック図、第２図は始動点から定格点までの昇温昇
圧過程におりる温度−圧力特性図である。 １・・・電池スタック、２・・・燃料処理装置、５・・
熱交換器、６・・・プロワ、９，１０・・・温度（水蒸
気圧〉検出器、１１・・制御装置、１２．１３・・・流
量調整バルブ、１２’ 、 １３’ ・・圧力調整バ
ルブ、１４．１５・・・圧力検出器、■・・圧力容器、
Ｎ、Ｐ・・・燃料極ガス室及び空気極ガス室、Ｃ・・・
冷却通路。
のブロック図、第２図は始動点から定格点までの昇温昇
圧過程におりる温度−圧力特性図である。 １・・・電池スタック、２・・・燃料処理装置、５・・
熱交換器、６・・・プロワ、９，１０・・・温度（水蒸
気圧〉検出器、１１・・制御装置、１２．１３・・・流
量調整バルブ、１２’ 、 １３’ ・・圧力調整バ
ルブ、１４．１５・・・圧力検出器、■・・圧力容器、
Ｎ、Ｐ・・・燃料極ガス室及び空気極ガス室、Ｃ・・・
冷却通路。
Claims (1)
- （１）電池の起動時における電池反応熱による昇温（負
荷昇温）及び昇圧に際し、前記電池へ供給される各反応
ガスの水蒸気圧を検出して制御装置で所定の演算を行い
、種々の操作条件下での燐酸電解液体積を算出し、前記
電解液体積が許容値内となる操作領域を設定して定格点
まで昇温昇圧を行うことを特徴とする加圧式燃料電池の
起動方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60170864A JPS6231956A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 加圧式燃料電池の起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60170864A JPS6231956A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 加圧式燃料電池の起動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6231956A true JPS6231956A (ja) | 1987-02-10 |
Family
ID=15912724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60170864A Pending JPS6231956A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 加圧式燃料電池の起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6231956A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7125617B2 (en) | 2002-06-14 | 2006-10-24 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of operating phosphoric acid fuel cell |
-
1985
- 1985-08-01 JP JP60170864A patent/JPS6231956A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7125617B2 (en) | 2002-06-14 | 2006-10-24 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of operating phosphoric acid fuel cell |
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