JPS626309B2 - - Google Patents
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- JPS626309B2 JPS626309B2 JP56089645A JP8964581A JPS626309B2 JP S626309 B2 JPS626309 B2 JP S626309B2 JP 56089645 A JP56089645 A JP 56089645A JP 8964581 A JP8964581 A JP 8964581A JP S626309 B2 JPS626309 B2 JP S626309B2
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- pressure
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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
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-
- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は燃料電池の運転方法に係り、特に燃料
電池の運転の際のガス供給方法に関する。
電池の運転の際のガス供給方法に関する。
第１図は一般的な燃料電池に用いられる単位電
池の縦断面の概略構成図である。なお第１図は単
位電池を２段積層してなるものに係る。
池の縦断面の概略構成図である。なお第１図は単
位電池を２段積層してなるものに係る。
第１図において１および２はそれぞれ多孔質黒
鉛等で製造された水素側電極及び空気側電極であ
る。両極とも、一方の面に触媒層３，４が設けら
れ、他方の面には、水素及び空気の溝状の流路
５，６が形成されている。これら両電極は、触媒
層３，４が対面するように、かつガスの流通路
５，６が互に直交するように配置されるととも
に、電解液層７を挾持するようになつている。８
は水素と空気とを融離するセパレータである。
鉛等で製造された水素側電極及び空気側電極であ
る。両極とも、一方の面に触媒層３，４が設けら
れ、他方の面には、水素及び空気の溝状の流路
５，６が形成されている。これら両電極は、触媒
層３，４が対面するように、かつガスの流通路
５，６が互に直交するように配置されるととも
に、電解液層７を挾持するようになつている。８
は水素と空気とを融離するセパレータである。
第２図は、第１図に示す単位電池を多数積層し
て構成される燃料電池の概略構成図である。
て構成される燃料電池の概略構成図である。
第２図において、９は、電池本体１０などを収
納するためのタンクであり、内部に窒素ガスが充
填されている。電池本体１０は、空気の出入口用
マニホルド１１，１２及び水素の出入口用マニホ
ルド１３，１４で周囲を囲まれている。また、原
料ガスの供給管はそれぞれタンク９を貫通してい
る。さらに空気及び水素の入口側には圧力コント
ロールバルブ１５，１６が備えられている。１７
は、電池の冷却器で、数個のセルに１個配置さ
れ、外部より給排水できるようになつている。
納するためのタンクであり、内部に窒素ガスが充
填されている。電池本体１０は、空気の出入口用
マニホルド１１，１２及び水素の出入口用マニホ
ルド１３，１４で周囲を囲まれている。また、原
料ガスの供給管はそれぞれタンク９を貫通してい
る。さらに空気及び水素の入口側には圧力コント
ロールバルブ１５，１６が備えられている。１７
は、電池の冷却器で、数個のセルに１個配置さ
れ、外部より給排水できるようになつている。
このように構成された燃料電池において、水素
と空気中の酸素との電気化学反応により発電され
るが、この発電性能を左右する大きな要因の一つ
として、水素と空気の混合がある。
と空気中の酸素との電気化学反応により発電され
るが、この発電性能を左右する大きな要因の一つ
として、水素と空気の混合がある。
セパレータ８は非常にち密な黒鉛で製造されて
いるため、ほとんど完全に混合は防止できるが、
電解液層７は、非常に薄いリン酸などの液膜のみ
でガスの混合をしや断しているため、混合を防止
することはほとんど不可能である。
いるため、ほとんど完全に混合は防止できるが、
電解液層７は、非常に薄いリン酸などの液膜のみ
でガスの混合をしや断しているため、混合を防止
することはほとんど不可能である。
従来、燃料電池のガス供給方法として、電池本
体を通過する水素ガス及び空気の圧力を同程度と
する方法が行なわれているが、上述のように両ガ
スが混合し発電特性が低下するなどの他、著しい
場合には爆発の危険が生ずる等の問題があつた。
体を通過する水素ガス及び空気の圧力を同程度と
する方法が行なわれているが、上述のように両ガ
スが混合し発電特性が低下するなどの他、著しい
場合には爆発の危険が生ずる等の問題があつた。
本発明の目的は、このような従来方法の問題を
解消し、安全性が高くかつ発電特性が高い、燃料
電池の運転方法を提供することにある。
解消し、安全性が高くかつ発電特性が高い、燃料
電池の運転方法を提供することにある。
第２図の燃料電池において、水素と空気の供給
圧力を制御して、水素を空気側に漏洩させたとき
の電池性能の変化と、空気を水素側に漏洩させた
ときの電池性能の変化を測定したところ、第３図
に示す結果が得られた。すなわち第３図におい
て、空気圧を水素圧よりも高くして空気を水素側
に漏洩するようにした方が電池性能の低下が少な
いこと、及び空気圧が水素圧よりも高い場合でも
差圧が1000mmH2O以下であるならばセル電圧の低
下はないことが認められる。これは、水素の方が
触媒に対しより活性であること、及びガスの漏れ
量は、両ガスの差圧に比例するものの水素の方が
同じ差圧に対し漏れ易く、かつ不活性なガスとの
成分比率が高いことによるものと考えられる。た
とえばメタンを改質して水素を生成した場合、水
素濃度は約67vol％であるが、一方空気中の酸素
濃度は、周知の通り約21％であり、メタン改質水
素ガスと空気の漏れ量が等量であつても水素分子
数の方が酸素分子数よりも多く漏洩することにな
る。
圧力を制御して、水素を空気側に漏洩させたとき
の電池性能の変化と、空気を水素側に漏洩させた
ときの電池性能の変化を測定したところ、第３図
に示す結果が得られた。すなわち第３図におい
て、空気圧を水素圧よりも高くして空気を水素側
に漏洩するようにした方が電池性能の低下が少な
いこと、及び空気圧が水素圧よりも高い場合でも
差圧が1000mmH2O以下であるならばセル電圧の低
下はないことが認められる。これは、水素の方が
触媒に対しより活性であること、及びガスの漏れ
量は、両ガスの差圧に比例するものの水素の方が
同じ差圧に対し漏れ易く、かつ不活性なガスとの
成分比率が高いことによるものと考えられる。た
とえばメタンを改質して水素を生成した場合、水
素濃度は約67vol％であるが、一方空気中の酸素
濃度は、周知の通り約21％であり、メタン改質水
素ガスと空気の漏れ量が等量であつても水素分子
数の方が酸素分子数よりも多く漏洩することにな
る。
また、一般に、水素の爆発限界は、空気中の水
素濃度４〜76％であり、このことから、空気側に
水素を漏らすよりも、水素側に空気を漏らせる方
がより安全である。
素濃度４〜76％であり、このことから、空気側に
水素を漏らすよりも、水素側に空気を漏らせる方
がより安全である。
本発明は上述の知見にもとづいてなされたもの
であり、電池内のすべての部位において、空気等
の酸化剤ガス側圧力が水素等の燃料ガス側圧力よ
りも高くなるように酸化剤ガスと燃料ガスとを供
給するようにしたものである。
であり、電池内のすべての部位において、空気等
の酸化剤ガス側圧力が水素等の燃料ガス側圧力よ
りも高くなるように酸化剤ガスと燃料ガスとを供
給するようにしたものである。
以下添付図面にもとづいて本発明の運転方法の
実施例を説明する。
実施例を説明する。
すなわち、第２図においてタンク９の内圧ＰN
と空気入口圧ＰAとを検知し、空気入口圧ＰArが
タンク内圧ＰN以下となるように圧力コントロー
ルバルブ１５を制御して空気を供給する。さら
に、空気出口圧ＰApと水素入口圧ＰHIとを検知し
て、空気出口圧ＰApが水素入口圧ＰHr以下となる
ように圧力コントロールバルブ１６を制御して水
素を制御する。
と空気入口圧ＰAとを検知し、空気入口圧ＰArが
タンク内圧ＰN以下となるように圧力コントロー
ルバルブ１５を制御して空気を供給する。さら
に、空気出口圧ＰApと水素入口圧ＰHIとを検知し
て、空気出口圧ＰApが水素入口圧ＰHr以下となる
ように圧力コントロールバルブ１６を制御して水
素を制御する。
このような運転方法によれば、電池本体１０の
すべての部位において空気圧は水素圧以上とな
り、水素が空気側に漏洩することがなく安全であ
ると同時に電池性能の低下も少ない。
すべての部位において空気圧は水素圧以上とな
り、水素が空気側に漏洩することがなく安全であ
ると同時に電池性能の低下も少ない。
また、タンク９の内圧ＰNは常に電池内の空気
圧及び水素圧よりも高いから、タンク内に空気及
び水素が漏洩することがなく安全である。
圧及び水素圧よりも高いから、タンク内に空気及
び水素が漏洩することがなく安全である。
本発明者らの実験によれば、タンクの内圧ＰN
と空気出口の圧力ＰApとの差圧を10〜500mmH2O.
また、空気出口の圧力ＰApと水素入口の圧力ＰHI
との差圧を10〜1000mmH2Oの範囲とすることが、
圧力コントロール上、電池性能上及び安全上好ま
しいことがわかつた。
と空気出口の圧力ＰApとの差圧を10〜500mmH2O.
また、空気出口の圧力ＰApと水素入口の圧力ＰHI
との差圧を10〜1000mmH2Oの範囲とすることが、
圧力コントロール上、電池性能上及び安全上好ま
しいことがわかつた。
なお本発明の運転方法は、上述のように水素と
空気を原料ガスとする場合に限られるものではな
く、燃料ガスと酸化剤ガスとを電池本体に供給し
て発電する燃料電池の運転方法に一般的に採用し
うるものであり、同様の作用効果を奏することが
可能である。
空気を原料ガスとする場合に限られるものではな
く、燃料ガスと酸化剤ガスとを電池本体に供給し
て発電する燃料電池の運転方法に一般的に採用し
うるものであり、同様の作用効果を奏することが
可能である。
さらに、電池本体が、内部に不活性ガスを充填
したタンクに収納されていない場合でも採用しう
る。
したタンクに収納されていない場合でも採用しう
る。
以上詳述したように、本発明によれば燃料電池
内において燃料ガスが酸化剤ガス側に漏洩するこ
とがないから、電池性能を高く維持することがで
きるとともに運転時の安全性が高い。
内において燃料ガスが酸化剤ガス側に漏洩するこ
とがないから、電池性能を高く維持することがで
きるとともに運転時の安全性が高い。
第１図は燃料電池に用いられる単位電池の概略
構成図、第２図は一般的な燃料電池の概略構成
図、第３図は電池性能特性図である。 １……水素極、２……空気極、３，４……触媒
層、５，６……ガス流通路、７……電解液層、８
……セパレータ、９……タンク、１１〜１４……
マニホルド、１５，１６……圧力コントロールバ
ルブ。
構成図、第２図は一般的な燃料電池の概略構成
図、第３図は電池性能特性図である。 １……水素極、２……空気極、３，４……触媒
層、５，６……ガス流通路、７……電解液層、８
……セパレータ、９……タンク、１１〜１４……
マニホルド、１５，１６……圧力コントロールバ
ルブ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃料ガスと酸化剤ガスとを供給側圧力を加え
て電池本体に供給し発電する燃料電池の運転方法
において、燃料ガスを、該燃料ガスの供給側圧力
が前記酸化剤ガスの排出側圧力以下となるように
供給することを特徴とする燃料電池の運転方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、燃料ガスと
酸化剤ガスとを、不活性ガスを内部に充填したタ
ンクに収納された前記電池本体に供給することを
特徴とする燃料電池の運転方法。 ３ 特許請求の範囲第２項において、酸化剤ガス
を、該酸化剤ガスの供給側圧力が前記タンク内に
充填された不活性ガス圧以下となるように前記電
池本体に供給することを特徴とする燃料電池の運
転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56089645A JPS57205971A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Operating method of fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56089645A JPS57205971A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Operating method of fuel cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57205971A JPS57205971A (en) | 1982-12-17 |
| JPS626309B2 true JPS626309B2 (ja) | 1987-02-10 |
Family
ID=13976498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56089645A Granted JPS57205971A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Operating method of fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57205971A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2128013A (en) * | 1982-09-30 | 1984-04-18 | United Technologies Corp | Leaking manifold seal |
| JPS59123167A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-16 | Toshiba Corp | 燃料電池装置 |
| JP5128032B2 (ja) * | 2001-07-04 | 2013-01-23 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池の運転方法 |
-
1981
- 1981-06-12 JP JP56089645A patent/JPS57205971A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57205971A (en) | 1982-12-17 |
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