JPS63110556A - 固体電解質燃料電池発電プラントの運転方法 - Google Patents
固体電解質燃料電池発電プラントの運転方法Info
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- JPS63110556A JPS63110556A JP61255160A JP25516086A JPS63110556A JP S63110556 A JPS63110556 A JP S63110556A JP 61255160 A JP61255160 A JP 61255160A JP 25516086 A JP25516086 A JP 25516086A JP S63110556 A JPS63110556 A JP S63110556A
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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
-
- 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
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は、固体電解質燃料電池発電プラントの運転方法
の改良に関する。
の改良に関する。
［従来の技術］
周知の如く、固体電解質燃料電池を用いる発電システム
は、■熱効率が５０〜６０％と従来発電システムと比較
して高い、■環境適合性が良好である、■石炭ガス化ガ
スを燃料として用いる事ができる等多くの利点があり、
特に米国において開発が進められている。しかしながら
、現在商用化されたものはなく、またその運転法につい
ても十分検討されていない。
は、■熱効率が５０〜６０％と従来発電システムと比較
して高い、■環境適合性が良好である、■石炭ガス化ガ
スを燃料として用いる事ができる等多くの利点があり、
特に米国において開発が進められている。しかしながら
、現在商用化されたものはなく、またその運転法につい
ても十分検討されていない。
ところで、前記固体電解質燃料電池（以下、５ＯＦＧと
呼ぶ）は、例えば安定化ジルコニウアの基体上にニッケ
ルジルコニアサーメットの燃料極、安定化ジルコニアの
電解質、ランタン系複合酸化物の空気極などを薄膜とし
て形成付着させて製作するのが一般的である。
呼ぶ）は、例えば安定化ジルコニウアの基体上にニッケ
ルジルコニアサーメットの燃料極、安定化ジルコニアの
電解質、ランタン系複合酸化物の空気極などを薄膜とし
て形成付着させて製作するのが一般的である。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、従来技術によれば、前記５ＯＦＣの本体
は勿論長期運転に耐えるように製作されてが、全てセラ
ミックスである。従って、品質のばらつき、誤動作、苛
酷な運用（軌道・停止回数、負荷変動速度など）などの
原因で、あるセルにクラックが生じ、燃料と空気とが一
部混合してしまう恐れがある。このことは、当該セルの
出力低下を招くのみならず、温度の局所的上昇が他のセ
ルにも悪影響を及ぼし、ついにはモジュール（通常数百
〜数万本で構成される発電プラントユニット）中の全て
のセルを破損させてしまう恐れがある。従って、モジュ
ール中のある程度のクラック検出することは、５ｏＦＣ
発電プラント上極めて重要である。
は勿論長期運転に耐えるように製作されてが、全てセラ
ミックスである。従って、品質のばらつき、誤動作、苛
酷な運用（軌道・停止回数、負荷変動速度など）などの
原因で、あるセルにクラックが生じ、燃料と空気とが一
部混合してしまう恐れがある。このことは、当該セルの
出力低下を招くのみならず、温度の局所的上昇が他のセ
ルにも悪影響を及ぼし、ついにはモジュール（通常数百
〜数万本で構成される発電プラントユニット）中の全て
のセルを破損させてしまう恐れがある。従って、モジュ
ール中のある程度のクラック検出することは、５ｏＦＣ
発電プラント上極めて重要である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、モジュール
中の所定のセルの状況を経時的に把握し、モジュールの
破損を事前に防止し得る安全性の高い固体電解質燃料電
池発電プラントの運転方法を提供することを目的とする
。
中の所定のセルの状況を経時的に把握し、モジュールの
破損を事前に防止し得る安全性の高い固体電解質燃料電
池発電プラントの運転方法を提供することを目的とする
。
［問題点を解決するための手段］
本発明では、セルにクラックが生じた場合、燃料（ＣＯ
２，８２などの炭化水素リフォーミングガス）側のガス
及び酸化材（通常は空気）側のガスの相互流通があるこ
とに着目し、ある成分の濃度を検出することにより間接
的にクラックの発生を探査する。ここで、成分として本
発明の目的に最も有効なものは、空気側から燃料側への
もれ込みについてはＨｅである。空気中にはＨｅが約５
ｐｐｍ存在するが、燃料ガス中には通常低い濃度のＨｅ
Ｌか含まれないから燃料ガス中のＨｅ１１度の経時変化
を分析してモニタしておけば、空気側から燃料側へのガ
スの漏れ込みは検知できる。特に、現状の高性能の分析
計（例えば質量分析計）を用いれば容易である。
２，８２などの炭化水素リフォーミングガス）側のガス
及び酸化材（通常は空気）側のガスの相互流通があるこ
とに着目し、ある成分の濃度を検出することにより間接
的にクラックの発生を探査する。ここで、成分として本
発明の目的に最も有効なものは、空気側から燃料側への
もれ込みについてはＨｅである。空気中にはＨｅが約５
ｐｐｍ存在するが、燃料ガス中には通常低い濃度のＨｅ
Ｌか含まれないから燃料ガス中のＨｅ１１度の経時変化
を分析してモニタしておけば、空気側から燃料側へのガ
スの漏れ込みは検知できる。特に、現状の高性能の分析
計（例えば質量分析計）を用いれば容易である。
一方、燃料ガス側から空気側へのもれ込みについてはＣ
Ｏ２が有効である。ＣＯ２は空気中濃度は約ａｏｏｐｐ
ｍに過ぎないが、燃料ガス中には反応で生じたＣＯ２が
相当量（堆積比５〜５０％）が存在する。従って、燃料
側から空気側へのもれ込みがあれば、ＣＯ２濃度変化の
モニタリングにより検出可能である。なお、Ｈ２、ＣＯ
２の代りにこれに類するＡｒ、Ｈ２Ｏなどを用いても有
効である。また、Ｈｅ、Ａｒガスなどを外部よりトレー
サとして空気側あるいは燃料側に添加し、その濃度変化
を反対のガス側で検出する方法でも同様の効果を得るこ
とができる。
Ｏ２が有効である。ＣＯ２は空気中濃度は約ａｏｏｐｐ
ｍに過ぎないが、燃料ガス中には反応で生じたＣＯ２が
相当量（堆積比５〜５０％）が存在する。従って、燃料
側から空気側へのもれ込みがあれば、ＣＯ２濃度変化の
モニタリングにより検出可能である。なお、Ｈ２、ＣＯ
２の代りにこれに類するＡｒ、Ｈ２Ｏなどを用いても有
効である。また、Ｈｅ、Ａｒガスなどを外部よりトレー
サとして空気側あるいは燃料側に添加し、その濃度変化
を反対のガス側で検出する方法でも同様の効果を得るこ
とができる。
［作用］
本発明によれば、モジュール中の所定のセルの状況を経
時的に把握し、モジュールの破損を事前に防止できる安
全性の高い固体電解質燃料電池発電プラントの運転方法
を得ることができる。
時的に把握し、モジュールの破損を事前に防止できる安
全性の高い固体電解質燃料電池発電プラントの運転方法
を得ることができる。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を図を参照して説明する。
図は本発明に係る固体電解質燃料電池発電プラントの説
明図である。図中の１は５ｏＦＣ発電モジュールであり
、数百本〜数万本の円筒形の５ｏＦＣ単位セル２・・・
によって構成されている。
明図である。図中の１は５ｏＦＣ発電モジュールであり
、数百本〜数万本の円筒形の５ｏＦＣ単位セル２・・・
によって構成されている。
前記モジュール１の上下には空気（酸化剤）供給ライン
３ａ、空気（酸化剤）排出ライン３ｂが分岐して連結さ
れ、更に燃料供給ライン４ａ、燃料排出ライン４ｂが分
岐して連結されている。前記空気（酸化剤）の供給側及
び排出側の夫々のガスサンプリング点５ａ、５ｂには、
ガス成分濃度分析計６が接続されている。また、燃料の
供給側及び排出側の夫々のガスサンプリング点７ａ、７
ｂには、ガス成分濃度分析計８が接続されている。
３ａ、空気（酸化剤）排出ライン３ｂが分岐して連結さ
れ、更に燃料供給ライン４ａ、燃料排出ライン４ｂが分
岐して連結されている。前記空気（酸化剤）の供給側及
び排出側の夫々のガスサンプリング点５ａ、５ｂには、
ガス成分濃度分析計６が接続されている。また、燃料の
供給側及び排出側の夫々のガスサンプリング点７ａ、７
ｂには、ガス成分濃度分析計８が接続されている。
本実施例では、溶射法にて作製した５ＯＦＣセル、Ｃｏ
（６０％）と８２ （４０％）との混合ガス、及び空
気を用いた模擬試験を実施した。但し、前記単位セル２
は６０本とした。また、ガス成分濃度分析計８は、ＣＯ
２については赤外線方式、Ｈｅについては質量分析方式
のものを用いた。しかるに、故意に急速軌道（常１−１
０３０’Ｃ）を繰返した所、３回目で燃料ガス側へＨｅ
ｍ度の上昇が認められた。そこで、解放点検を実施した
が、６０本の単位セル２のうち１カ所に微少なりラック
が入ったもの、３カ所に微少なりランクを生じたもの、
各１本が認められた。このように、本実施例では、５Ｏ
ＦＣモジユールの運転監視に極めて有効であることが認
識された。
（６０％）と８２ （４０％）との混合ガス、及び空
気を用いた模擬試験を実施した。但し、前記単位セル２
は６０本とした。また、ガス成分濃度分析計８は、ＣＯ
２については赤外線方式、Ｈｅについては質量分析方式
のものを用いた。しかるに、故意に急速軌道（常１−１
０３０’Ｃ）を繰返した所、３回目で燃料ガス側へＨｅ
ｍ度の上昇が認められた。そこで、解放点検を実施した
が、６０本の単位セル２のうち１カ所に微少なりラック
が入ったもの、３カ所に微少なりランクを生じたもの、
各１本が認められた。このように、本実施例では、５Ｏ
ＦＣモジユールの運転監視に極めて有効であることが認
識された。
［発明の効果］
以上詳述した如く本発明によれば、モジュール中の所定
のセルの状況を経時的に把握し、モジュールの破損を事
前に防止し得る安全性の高い固体電解質燃料電池発電プ
ラントの運転方法を提供できる。
のセルの状況を経時的に把握し、モジュールの破損を事
前に防止し得る安全性の高い固体電解質燃料電池発電プ
ラントの運転方法を提供できる。
図は本発明の一実施例に係る固体電解質燃料電池発電プ
ラントの説明図である。 １・・・５ＯＦＣ発電モジュール、２・・・５ＯＦＣ単
位セル、３ａ・・・空気（酸化剤）供給ライン、３ｂ・
・・空気（酸化剤）排出ライン、４ａ・・・燃料供給ラ
イン、４ ｂ−・・燃料排出ライン、５ａ、５ｂ、７ａ
。 ７ｂ・・・ガスサンプリング点、６．８・・・ガス濃度
分析計。
ラントの説明図である。 １・・・５ＯＦＣ発電モジュール、２・・・５ＯＦＣ単
位セル、３ａ・・・空気（酸化剤）供給ライン、３ｂ・
・・空気（酸化剤）排出ライン、４ａ・・・燃料供給ラ
イン、４ ｂ−・・燃料排出ライン、５ａ、５ｂ、７ａ
。 ７ｂ・・・ガスサンプリング点、６．８・・・ガス濃度
分析計。
Claims (1)
- 固体電解質燃料電池の酸化剤、燃料ガスの少くとも一方
の入口及び出口、又は出口において、Ａｒ、Ｈｅ、ＣＯ
＿２及びＨ＿２Ｏのうち少くとも一種以上の一部又は全
ての濃度をモニタリングし、計測濃度が設定値を越えた
ことを検知した場合、該当する固体電解質モジュールの
運転を停止することを特徴とする固体電解質燃料電池発
電プラントの運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61255160A JPS63110556A (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | 固体電解質燃料電池発電プラントの運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61255160A JPS63110556A (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | 固体電解質燃料電池発電プラントの運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63110556A true JPS63110556A (ja) | 1988-05-16 |
Family
ID=17274895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61255160A Pending JPS63110556A (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | 固体電解質燃料電池発電プラントの運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63110556A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63264875A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-01 | Hitachi Ltd | リン酸型燃料電池の発電システム |
| WO2000039870A3 (en) * | 1998-12-23 | 2000-09-21 | Ballard Power Systems | Method and apparatus for detecting a leak within a fuel cell |
| JP2001325980A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Chubu Electric Power Co Inc | 固体電解質燃料電池 |
| US6475651B1 (en) | 2000-07-31 | 2002-11-05 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for detecting transfer leaks in fuel cells |
| JP2019200887A (ja) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | 株式会社チノー | セル評価システム及び方法 |
-
1986
- 1986-10-27 JP JP61255160A patent/JPS63110556A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63264875A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-01 | Hitachi Ltd | リン酸型燃料電池の発電システム |
| WO2000039870A3 (en) * | 1998-12-23 | 2000-09-21 | Ballard Power Systems | Method and apparatus for detecting a leak within a fuel cell |
| US6492043B1 (en) * | 1998-12-23 | 2002-12-10 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for detecting a leak within a fuel cell |
| JP2001325980A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Chubu Electric Power Co Inc | 固体電解質燃料電池 |
| US6475651B1 (en) | 2000-07-31 | 2002-11-05 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for detecting transfer leaks in fuel cells |
| JP2019200887A (ja) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | 株式会社チノー | セル評価システム及び方法 |
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