JPS6244387B2 - - Google Patents
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- JPS6244387B2 JPS6244387B2 JP55017125A JP1712580A JPS6244387B2 JP S6244387 B2 JPS6244387 B2 JP S6244387B2 JP 55017125 A JP55017125 A JP 55017125A JP 1712580 A JP1712580 A JP 1712580A JP S6244387 B2 JPS6244387 B2 JP S6244387B2
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 66
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 22
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 15
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- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 15
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Classifications
-
- 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
- H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、セルから出てきたガスの一部がガス
循環路を介してセルのガス入口側に戻され、その
戻されたガスが循環ポンプの助けにより、セル内
圧をほゞ一定に保つ働きをする調圧弁を介して供
給されてきた反応ガスと合流させられてセル内へ
導かれるようにした燃料電池のガス回路に関す
る。
循環路を介してセルのガス入口側に戻され、その
戻されたガスが循環ポンプの助けにより、セル内
圧をほゞ一定に保つ働きをする調圧弁を介して供
給されてきた反応ガスと合流させられてセル内へ
導かれるようにした燃料電池のガス回路に関す
る。
燃料電池のガス室へのガス供給量は、ガスの供
給循環に使用されるエゼクタポンプ、ダイヤフラ
ムポンプあるいはブロアなどの機器のガスの供給
能力に支配される。すなわち、エゼクタポンプの
場合にはノズル口径およびガス圧力に、ダイヤフ
ラムポンプおよびブロアの場合には吐出量に支配
される。上記の機器は一般には定格負荷運転時に
必要十分な反応ガスを供給できるように設計選択
されているので、次のような場合に不都合が生じ
る。
給循環に使用されるエゼクタポンプ、ダイヤフラ
ムポンプあるいはブロアなどの機器のガスの供給
能力に支配される。すなわち、エゼクタポンプの
場合にはノズル口径およびガス圧力に、ダイヤフ
ラムポンプおよびブロアの場合には吐出量に支配
される。上記の機器は一般には定格負荷運転時に
必要十分な反応ガスを供給できるように設計選択
されているので、次のような場合に不都合が生じ
る。
すなわち、定格の数倍もの一時的過負荷あるい
は事故による電気回路短絡等による過負荷が生じ
た場合には、反応ガスの供給が追いつかず、セル
内は負圧になる。このため電極内でのガスと電解
液の接触反応界面、いわゆる三相界面でのガス圧
力と電解液圧力との圧力平衡がくずれ、電極の電
解液の濡れが進行し、電極性能に重大な悪影響が
及ぼされる。
は事故による電気回路短絡等による過負荷が生じ
た場合には、反応ガスの供給が追いつかず、セル
内は負圧になる。このため電極内でのガスと電解
液の接触反応界面、いわゆる三相界面でのガス圧
力と電解液圧力との圧力平衡がくずれ、電極の電
解液の濡れが進行し、電極性能に重大な悪影響が
及ぼされる。
また、燃料電池のガス室に不活性ガスを満たし
た状態で反応ガス供給を開始することによりガス
室内の不活性濃度を低下させてゆき、これにより
燃料電池電圧を徐々に立ち上がらせてゆくという
方法により燃料電池発電システムの始動を行なう
際に、始動時間短縮のために反応ガスの供給量を
一時的に増加させることが考えられるが、この場
合ポンプの供給能力の限界が支障となつて十分な
反応ガスを供給できない。
た状態で反応ガス供給を開始することによりガス
室内の不活性濃度を低下させてゆき、これにより
燃料電池電圧を徐々に立ち上がらせてゆくという
方法により燃料電池発電システムの始動を行なう
際に、始動時間短縮のために反応ガスの供給量を
一時的に増加させることが考えられるが、この場
合ポンプの供給能力の限界が支障となつて十分な
反応ガスを供給できない。
本発明の目的は上述の欠点を除去してセル内圧
の異常低下を防ぐために必要な大量の反応ガスを
供給することを可能にする燃料電池のガス回路を
提供することにある。
の異常低下を防ぐために必要な大量の反応ガスを
供給することを可能にする燃料電池のガス回路を
提供することにある。
この目的は、本発明によれば、セルから排出さ
れるガスの一部がガス循環路を介して循環ポンプ
の助けによりセルのガス入口側に戻され、セル内
圧を一定に保つ働きをする調圧弁を介して供給さ
れる反応ガスがガス循環路から戻されてきたガス
と混合されてセル内へ供給されるようにした燃料
電池のガス回路において、前記調圧弁および循環
ポンプを介することなく前記調圧弁よりも低い設
定圧力を有する別の調圧弁を介してセル内への反
応ガス供給を可能にするバイパス路を設けたこと
によつて達成される。
れるガスの一部がガス循環路を介して循環ポンプ
の助けによりセルのガス入口側に戻され、セル内
圧を一定に保つ働きをする調圧弁を介して供給さ
れる反応ガスがガス循環路から戻されてきたガス
と混合されてセル内へ供給されるようにした燃料
電池のガス回路において、前記調圧弁および循環
ポンプを介することなく前記調圧弁よりも低い設
定圧力を有する別の調圧弁を介してセル内への反
応ガス供給を可能にするバイパス路を設けたこと
によつて達成される。
以下図面を参照しながら本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明による燃料電池のガス回路の原
理構成を示す。図示されていない反応ガス供給弁
を開くことによつてこれを通して導かれる反応ガ
スは調圧弁２により減圧されて循環ポンプとくに
エゼクタポンプ３に送り込まれる。エゼクタポン
プ３はセル１から出てきたガスの一部を循環路４
を介してセル入口側へ引き込む。これによつて、
調圧弁を介して供給されてきた反応ガスと循環路
を介して戻されてきたガスとが合流し、セル１へ
導かれる。未反応ガスおよび反応生成物を含むガ
スがセル１から出てきて、そのうち一部へ循環路
４へ導かれ残りは排出弁５を介して外部へ排出さ
れる。調圧器はセル内圧をほゞ一定に保つ役目を
有し、図示されていないが、例えばセル１のガス
入口付近の圧力測定値がフイードバツクされる。
これまで説明した部分のガス回路の構成は良く知
られているところである。
理構成を示す。図示されていない反応ガス供給弁
を開くことによつてこれを通して導かれる反応ガ
スは調圧弁２により減圧されて循環ポンプとくに
エゼクタポンプ３に送り込まれる。エゼクタポン
プ３はセル１から出てきたガスの一部を循環路４
を介してセル入口側へ引き込む。これによつて、
調圧弁を介して供給されてきた反応ガスと循環路
を介して戻されてきたガスとが合流し、セル１へ
導かれる。未反応ガスおよび反応生成物を含むガ
スがセル１から出てきて、そのうち一部へ循環路
４へ導かれ残りは排出弁５を介して外部へ排出さ
れる。調圧器はセル内圧をほゞ一定に保つ役目を
有し、図示されていないが、例えばセル１のガス
入口付近の圧力測定値がフイードバツクされる。
これまで説明した部分のガス回路の構成は良く知
られているところである。
本発明にしたがつて、別の調圧弁６を含むバイ
パス回路７が付加されている。このバイパス回路
は先に述べた調圧弁２およびエゼクタポンプ３を
介することなく反応ガスをセル１に導くことを可
能にする。この場合に第１の調圧弁２の設定圧力
P1 *に対して第２の調圧弁６の設定圧力P2 *は若
干低く調整されている。したがつて通常運転中は
実際圧力Ｐは第１の調圧弁２より高いほうの設定
圧力P1 *に保たれている。このとき第２の調圧弁
６はそれの設定圧力P2 *よりも実際圧力Ｐのほう
が高いため閉方向の飽和位置にある。ところが、
例えば過負荷発生によりセル内の反応ガス消費量
に対して反応ガスの供給量が追いつけずセル内圧
Ｐが低下する。このとき調圧弁２はセル内圧Ｐを
設定圧力P1 *へ戻す方向に作動するが、ポンプ３
の供給能力の限界に邪魔されてセル内圧Ｐを戻す
ことができず、セル内圧Ｐは低下してゆく。とこ
ろが、本発明によればセル内圧Ｐが第２の調節弁
６の設定圧力P2 *を下回るや否や、第２の調節弁
６が作動してバイパス路７を開き、反応ガスはポ
ンプ３の能力限界に邪魔されることなくこのバイ
パス路７を介してセル１へ供給される。調圧弁６
はセル内の反応ガス消費量が大きければ大きいほ
どバイパス路７を介する反応ガスの供給量を増し
て圧力Ｐを設定値P2 *に保持する働きをする。
パス回路７が付加されている。このバイパス回路
は先に述べた調圧弁２およびエゼクタポンプ３を
介することなく反応ガスをセル１に導くことを可
能にする。この場合に第１の調圧弁２の設定圧力
P1 *に対して第２の調圧弁６の設定圧力P2 *は若
干低く調整されている。したがつて通常運転中は
実際圧力Ｐは第１の調圧弁２より高いほうの設定
圧力P1 *に保たれている。このとき第２の調圧弁
６はそれの設定圧力P2 *よりも実際圧力Ｐのほう
が高いため閉方向の飽和位置にある。ところが、
例えば過負荷発生によりセル内の反応ガス消費量
に対して反応ガスの供給量が追いつけずセル内圧
Ｐが低下する。このとき調圧弁２はセル内圧Ｐを
設定圧力P1 *へ戻す方向に作動するが、ポンプ３
の供給能力の限界に邪魔されてセル内圧Ｐを戻す
ことができず、セル内圧Ｐは低下してゆく。とこ
ろが、本発明によればセル内圧Ｐが第２の調節弁
６の設定圧力P2 *を下回るや否や、第２の調節弁
６が作動してバイパス路７を開き、反応ガスはポ
ンプ３の能力限界に邪魔されることなくこのバイ
パス路７を介してセル１へ供給される。調圧弁６
はセル内の反応ガス消費量が大きければ大きいほ
どバイパス路７を介する反応ガスの供給量を増し
て圧力Ｐを設定値P2 *に保持する働きをする。
第２図は、調圧弁２，６の設定圧力P1 *，P2 *
をそれぞれ500、400mmaqに調整しておき、定格
負荷運転中に時刻ｔ＝０で負荷を追加投入して定
格の7.4倍の過負荷にしたときのセル内圧Ｐの時
間経過の測定結果の一例を示す。過負荷投入によ
りセル内圧Ｐは低下し、約0.1秒後にP2 *＝400mm
aqに整定し、この場合にセル内へのガス流量は
定格負荷時の25／minに対して185／minへ増
大した。この0.1秒という整定時間は電極性能に
はまつたく影響がない値である。
をそれぞれ500、400mmaqに調整しておき、定格
負荷運転中に時刻ｔ＝０で負荷を追加投入して定
格の7.4倍の過負荷にしたときのセル内圧Ｐの時
間経過の測定結果の一例を示す。過負荷投入によ
りセル内圧Ｐは低下し、約0.1秒後にP2 *＝400mm
aqに整定し、この場合にセル内へのガス流量は
定格負荷時の25／minに対して185／minへ増
大した。この0.1秒という整定時間は電極性能に
はまつたく影響がない値である。
さらに、図示されていない適当な手段で、例え
ば外部から不活性ガスを供給するか、または停止
時に電気回路を開路しないで排出弁５を閉じるこ
とにより、セル内に不活性ガスを満たしておき、
かゝる状態から図示されてない反応ガス供給弁を
開してセル内へ反応ガスを供給することにより燃
料電池電圧を徐々に立ち上がらせるというソフト
スタートを行なう場合、一般に始動時間は必要以
上に長びく。そこで、不活性ガスの反応ガスへの
置換を速めるべく大量のガス排出を可能にする大
流量排出弁８を設け、この大流量排出弁８を始動
信号に基いて一時的に開き、定常運転に入つたら
この大流量排出弁８を閉じて小流量排出弁５を開
くようにすれば、始動時間の短縮が期待できる。
ところが、この場合に大流量のガス排出に見合う
大流量のガス供給ができなければ、セル内圧が異
常低下する危険がある。しかし、本発明による調
圧弁６を含むバイパス路７を設けてあれば、この
心配はない。
ば外部から不活性ガスを供給するか、または停止
時に電気回路を開路しないで排出弁５を閉じるこ
とにより、セル内に不活性ガスを満たしておき、
かゝる状態から図示されてない反応ガス供給弁を
開してセル内へ反応ガスを供給することにより燃
料電池電圧を徐々に立ち上がらせるというソフト
スタートを行なう場合、一般に始動時間は必要以
上に長びく。そこで、不活性ガスの反応ガスへの
置換を速めるべく大量のガス排出を可能にする大
流量排出弁８を設け、この大流量排出弁８を始動
信号に基いて一時的に開き、定常運転に入つたら
この大流量排出弁８を閉じて小流量排出弁５を開
くようにすれば、始動時間の短縮が期待できる。
ところが、この場合に大流量のガス排出に見合う
大流量のガス供給ができなければ、セル内圧が異
常低下する危険がある。しかし、本発明による調
圧弁６を含むバイパス路７を設けてあれば、この
心配はない。
なお、以上では燃料ガスおよび酸化剤ガスの両
反応ガスのうちの一方のみのガス回路について説
明したが、両方のガス回路とも原理的に同一構成
をとるべきである。しかしながら、一方の反応ガ
スの供給流量が他方の反応ガスの供給流量に対し
て十分余裕を持つて設計されているような燃料電
池についてはその余裕を持つて設計されているほ
うの反応ガスの回路（例えば水素・空気式燃料電
池における空気側のガス回路）についてはバイパ
ス路を設けなくてもよい。
反応ガスのうちの一方のみのガス回路について説
明したが、両方のガス回路とも原理的に同一構成
をとるべきである。しかしながら、一方の反応ガ
スの供給流量が他方の反応ガスの供給流量に対し
て十分余裕を持つて設計されているような燃料電
池についてはその余裕を持つて設計されているほ
うの反応ガスの回路（例えば水素・空気式燃料電
池における空気側のガス回路）についてはバイパ
ス路を設けなくてもよい。
以上のように、本発明によるガス回路によれ
ば、循環ポンプのガス供給能力の限界に支配され
ることなく、セル内圧を危険のない一定圧力に保
持するに必要なだけのガス供給が可能となり、セ
ル内圧の異常低下による電極性能への悪影響を防
止することができる。また、調圧弁入口側におけ
る反応ガスの供給圧とは無関係にバイパス機能を
保持できるので、反応ガス供給量の上限の変更の
ために上記の供給圧の設定変更しても、バイパス
機能が失なわれたり、あるいはバイパス機能が不
必要に働らいてしまうというようなことはなく、
正常なバイパス機能が自動的に保たれる。
ば、循環ポンプのガス供給能力の限界に支配され
ることなく、セル内圧を危険のない一定圧力に保
持するに必要なだけのガス供給が可能となり、セ
ル内圧の異常低下による電極性能への悪影響を防
止することができる。また、調圧弁入口側におけ
る反応ガスの供給圧とは無関係にバイパス機能を
保持できるので、反応ガス供給量の上限の変更の
ために上記の供給圧の設定変更しても、バイパス
機能が失なわれたり、あるいはバイパス機能が不
必要に働らいてしまうというようなことはなく、
正常なバイパス機能が自動的に保たれる。
第１図は本発明による燃料電池のガス回路の原
理構成を示し、第２図は過負荷時のセル内圧の時
間経過例を示す。 １…セル、２…調圧弁、３…循環ポンプ、４…
循環路、５…小流量排出弁、６…調圧弁、７…バ
イパス路、８…大流量排出弁。
理構成を示し、第２図は過負荷時のセル内圧の時
間経過例を示す。 １…セル、２…調圧弁、３…循環ポンプ、４…
循環路、５…小流量排出弁、６…調圧弁、７…バ
イパス路、８…大流量排出弁。
Claims (1)
- １ セルから排出されるガスの一部がガス循環路
を介して循環ポンプの助けによりセルのガス入口
側に戻され、セル内圧を一定に保つ働きをする調
圧弁を介して供給される反応ガスがガス循環路か
ら戻されてきたガスと混合されてセル内へ供給さ
れるようにした燃料電池のガス回路において、前
記調圧弁および循環ポンプを介することなく前記
調圧弁よりも低い設定圧力を有する別の調圧弁を
介してセル内への反応ガス供給を可能にするバイ
パス路を設けたことを特徴とする燃料電池のガス
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1712580A JPS56114287A (en) | 1980-02-14 | 1980-02-14 | Gas circuit for fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1712580A JPS56114287A (en) | 1980-02-14 | 1980-02-14 | Gas circuit for fuel cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56114287A JPS56114287A (en) | 1981-09-08 |
| JPS6244387B2 true JPS6244387B2 (ja) | 1987-09-19 |
Family
ID=11935306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1712580A Granted JPS56114287A (en) | 1980-02-14 | 1980-02-14 | Gas circuit for fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56114287A (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5441821A (en) * | 1994-12-23 | 1995-08-15 | Ballard Power Systems Inc. | Electrochemical fuel cell system with a regulated vacuum ejector for recirculation of the fluid fuel stream |
| JP4781500B2 (ja) * | 2000-03-24 | 2011-09-28 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池の燃料供給装置 |
| JP3588776B2 (ja) * | 2001-11-09 | 2004-11-17 | 本田技研工業株式会社 | 燃料循環式燃料電池システム |
| JP3671898B2 (ja) * | 2001-11-16 | 2005-07-13 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| JP4595304B2 (ja) * | 2002-09-27 | 2010-12-08 | 株式会社エクォス・リサーチ | 燃料電池システム |
| JP4959106B2 (ja) * | 2002-11-29 | 2012-06-20 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システムの起動方法 |
| US7282286B2 (en) | 2002-11-28 | 2007-10-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Start-up method for fuel cell |
| JP4752171B2 (ja) * | 2003-06-02 | 2011-08-17 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| US20050026007A1 (en) * | 2003-07-28 | 2005-02-03 | Herman Gregory S. | Method and system for collection of hydrogen from anode effluents |
| JP4561155B2 (ja) * | 2004-04-13 | 2010-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の制御装置 |
| CN100527508C (zh) * | 2004-08-20 | 2009-08-12 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池系统及其液体排出方法 |
| JP4699010B2 (ja) * | 2004-11-09 | 2011-06-08 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP4564347B2 (ja) * | 2004-11-29 | 2010-10-20 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP4847724B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2011-12-28 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP5183083B2 (ja) * | 2007-03-12 | 2013-04-17 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池の改質装置 |
| JP2009117189A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システムの制御方法 |
| JP5278561B2 (ja) * | 2010-01-15 | 2013-09-04 | トヨタ自動車株式会社 | ガス供給装置 |
| JP5559002B2 (ja) * | 2010-10-18 | 2014-07-23 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム及びその起動方法 |
| JP5459414B2 (ja) * | 2010-11-22 | 2014-04-02 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| JP7163904B2 (ja) | 2019-12-23 | 2022-11-01 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| JP7192808B2 (ja) | 2020-01-22 | 2022-12-20 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
-
1980
- 1980-02-14 JP JP1712580A patent/JPS56114287A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56114287A (en) | 1981-09-08 |
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