JPS63168971A - 燃料電池の燃料補給方法 - Google Patents

燃料電池の燃料補給方法

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JPS63168971A
JPS63168971A JP61313127A JP31312786A JPS63168971A JP S63168971 A JPS63168971 A JP S63168971A JP 61313127 A JP61313127 A JP 61313127A JP 31312786 A JP31312786 A JP 31312786A JP S63168971 A JPS63168971 A JP S63168971A
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Saburo Yasukawa
安川 三郎
Tsutomu Tsukui
津久井 勤
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池の燃料補給法に係り、特に、メタノー
ル燃料電池のように可搬移動電源に使用される燃料電池
における安価で信頼性の高い燃料電池の燃料補給方法に
関する。
〔従来の技術〕
従来のメタノール濃度センサを用いた燃料の補給方法を
第2図に示す。アノライト(電解液と燃料メタノールの
混合液)液中に設置したメタノール濃度センサにより、
アノライト中のメタノール濃度が一定となるように、発
電で消費不足する燃料メタノールを補給する。尚、メタ
ノール濃度センサ出力は温度依存性が大であるため、温
度補償?\ パ萬の温度センサを付加させる。しかし、メタノ一つし
濃度センサは、pt等の触媒を使用する等それ自身高価
となるばかりでなく、駆動電源も0.9V程の低い定電
圧乃至定電流源の付属電源が必要でありシステムが高価
となること、また、濃度センサ自体の寿命が短くセンサ
の交換並びに周辺回路の調整等メンテナンスが煩雑とな
っていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、システムのコストが高く、また、セン
サの劣化、寿命が短い点について検討されておらず、コ
スト並びに信頼性の面で問題があった。
本発明の目的は、市販センサを用いた安価で信頼性の高
い燃料供給方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的はメタノール濃度センサを使用せず、市販の温
度、電流センサのみでシステムを構成する事により達成
される。
種々のメタノール燃料電池に対し、その発電時のメタノ
ール消費量をまとめると第3図のように整理できる。
この図から判る様に、メタノール燃料の消費量Mは、図
中I領域で示す電流に比例するファラデー消費量分M1
と、電流に無関係な一定量の消費量分M2(図中■領域
)の和で次式の様に表わされる。
M=M工十M2          ・・・(1)ここ
でMlは、電流密度Jに比例し、積層セル数n、電極面
積Sを用いて、 M工=α・J・ζ・n        ・・・(2)α
44.15X10−8(cc/m1n−A /calセ
ル)また、電流に無関係な第二項Mlをまとめると第4
図に示すように温度に対しアレニウス型でほぼ整理でき
る事が判って。即ち、消費量MllIは温度tを用いて
、 A L:453 、2 (cc/ min−cmz・セ
ル)B弁3722 (1/’C) このように、メタノール燃料の消費量は、近似的に負荷
電流に比例した量と対数温度に比例した量の和で表わさ
れる。従って、燃料は負荷電流出力と温度対数出力の和
を時間的に積分した量に応じて補給してやれば良いこと
が判る。
〔作用〕
本発明の燃料補給方法では状態をモニタするセンサは、
市販の温度センサ(サーミスタなど)と電流センサ(シ
ャント抵抗など)のみで良く、低コストであり、まず寿
命も充分長く、このため、安価で信頼性の高い燃料補給
方法とすることができる。
〔実施例〕
以下、本発明を第1図、第5図、第6図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。
第1図は本発明の燃料電池の燃料補給法の一実施例を示
すブロック図である。検出部は温度センサ(半導体温度
センサなど)1および電流センサ(シャフト抵抗など)
2で構成される。これらは、それぞれアナログデバイス
社製AD590および八木下電機製、無誘導セラミック
抵抗YE−R2型等の市販のものが使用できる。温度並
びに電流の検出値V丁およびvrは、次段のそれぞれ、
対数補正12.前段増幅される。対数増幅にはアナログ
デバイス社製AD759、また前段増幅22には、PM
I社0P07などがある。これらの対数補正値、v T
/  、および、前段増幅値v工′  は、オペアンプ
により加算3され、この加算値をオペアンプにより時間
積分する。
前述のように、メタノール燃料電池の単位時間当りのメ
タノール燃料の消費量Wは、負荷電流工に比例した分、
W r A x I  と電池温度Tの対数に+WTで
表わされる。また、検出される温度センサ2の出力VT
および電流センサvrは、負荷電流工および電池温度T
とリニアな関係にあり、V丁=aT+b、 vX:Q 
I+dで表わされる。
従って、対数補正値7丁′  および前段増幅値v I
/  は、それぞれvr’ == k−exp(LVr
’Q+T = n I + Pとなる。
燃料の消費WrおよびW丁とセンサ出力v T1および
vt’  は、このアナログ演算によりTおよび工を同
一の関数系にすることができ、燃料消費率Wを電気出力
と一対一に対応づけられる。a〜d、に−Pの定数は、
A−Bに対応するように。
演算回路上で適当な抵抗を選ぶことで達成できる。
こうして得られた燃料消費率Wに対応した電気演算出力
v=vr’ +vx’ を時間的に積分しくこの値は消
費燃料分に対応)、基準設定値(燃料消費量Qoに対応
)と比較し、出力駆動部の燃料補給信号を作る。この燃
料補給信号に基づき、燃料補給用のポンプ(乃至電磁バ
ルブ)を一定期間、間欠駆動させ、消費量Qo分の燃料
を補給する。
又、同時に積分値をリセット(アナログ的にはコンデン
サを瞬時ショート)させる。
この繰返しにより、消費先われる燃料を随時自動補給す
る。図中4は積分、5は基準設定、6は数値比較、7は
燃料補給信号、8はリセット信号。
9は検出部、10は演算処理部、11は温度出力。
21は電流出力である。
第5図は、ioowiの小型メタノール燃料電池に対し
て本実施例で示す燃料補給系を用いて自動運転を行った
一例を示す。温度が低く負荷電流の少ない運転初期(8
0分以内)では燃料補給の間隔は40分に一回程で長く
、温度並びに負荷電流が大きい運転後半(120分以降
)では、燃料補給間隔は15分に一回程と短かく補給頻
度が大となっていることが判る。また、メタノール濃度
は、電池運転に最適な濃度範囲0.7〜1.5(maR
/Q)内に充分納まっており、良好な燃料補給法である
ことが判る。
第6図は、演算処理のうち第5図の積分処理を、(V/
F)変換−周波数カウントに変えたものである。第1図
に示すアナログ積分では、積分値が長時間に亘る場合に
、コンデンサの積分蓄積電荷がリーク消失してしまう危
険性がある。このように燃料の補給頻度が小さい(間隔
が長い)用途には本実施例のように周波数変換し、パル
スカウントで設定数値と比較し、燃料供給信号を得る本
手法が、アナログ積分によるものより良好な結果が得ら
れる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、コスト的には従来の三分の一程、また
、寿命並びに信頼性は、−桁以上向上できる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の燃料電池の燃料補給法の一実旅例のブ
ロック図、第2図は従来法のメタノール濃度センサを用
いて燃料補給系のブロック図、第3図および第4図は実
電池での燃料消費評価結果を示す図、第5図は、本発明
の実施例に示す燃料補給方式を用いた実電池の発電試験
結果を示す図、第6図は(V/F)変換による演算処理
を用いた燃料補給法の一実施例のブロック図である。 1・・・温度センサ、2・・・電流センサ、3・・・加
算、4・・・積分、5・・・基準設定、6・・・数値比
較、7・・・燃料補給信号、8・・・リセット信号、9
・・・検出部、10・・・演算処理部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、燃料を補給するアクチュエータを備えた燃料電池に
    おいて、 温度センサ、電流センサおよび演算処理装置を備え、温
    度並びに電流出力の演算結果に基づいて燃料補給信号を
    得るようにしたことを特徴とする燃料電池の燃料補給方
    法。 2、特許請求の範囲第1項の前記演算処理が、前記燃料
    の消費量に対してあらかじめ換算された温度出力と電池
    出力の和の積算乃至積分量によるものであることを特徴
    とする燃料電池の燃料補給方法。 3、特許請求の範囲第2項記載の前記積算処理がV/F
    変換処理を含むことを特徴とする燃料電池の燃料補給方
    法。
JP61313127A 1986-12-29 1986-12-29 燃料電池の燃料補給方法 Pending JPS63168971A (ja)

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