JPS63195968A - 燃料電池の燃料ガス供給装置 - Google Patents
燃料電池の燃料ガス供給装置Info
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- JPS63195968A JPS63195968A JP62026723A JP2672387A JPS63195968A JP S63195968 A JPS63195968 A JP S63195968A JP 62026723 A JP62026723 A JP 62026723A JP 2672387 A JP2672387 A JP 2672387A JP S63195968 A JPS63195968 A JP S63195968A
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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
-
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- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
-
- 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
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】
（イン 産業上の利用分野
本発明は複数基のスタックからなる燃料電池の燃料ガス
供給装置に関するものである。
供給装置に関するものである。
（ロ）従来の技術
燃料電池は燃料ガス利用率が１００％に近づくにつれて
、その特性の低下が大きくなるため、通常過剰の燃料ガ
スを供給して利用率７０〜８０％程度で発電を行う、複
数基のスタックに燃料ガスを供給する場合一般的には並
列に供給されるが、電池より排出される余剰燃料ガスが
多くなり利用率の低下を伴うと共に電池自体の性能が向
上しない限り、全スタックの燃料ガス利用率は向上しな
い。
、その特性の低下が大きくなるため、通常過剰の燃料ガ
スを供給して利用率７０〜８０％程度で発電を行う、複
数基のスタックに燃料ガスを供給する場合一般的には並
列に供給されるが、電池より排出される余剰燃料ガスが
多くなり利用率の低下を伴うと共に電池自体の性能が向
上しない限り、全スタックの燃料ガス利用率は向上しな
い。
これに対し特開昭５９−１４９６７０号公報には、複数
基のスタックへの燃料ガス供給系統を直列にし上流スタ
ックから排出された余剰燃料ガスを下流スタックで利用
する方法が提案妨れている。しかしこの燃料ガスは、酸
化剤ガスと共に電池の冷却ガスを兼ねているためスタッ
ク間に上流スタックの排ガスを冷却して下流スタックに
送り込むための熱交換器を夫々介在させる必要がある。
基のスタックへの燃料ガス供給系統を直列にし上流スタ
ックから排出された余剰燃料ガスを下流スタックで利用
する方法が提案妨れている。しかしこの燃料ガスは、酸
化剤ガスと共に電池の冷却ガスを兼ねているためスタッ
ク間に上流スタックの排ガスを冷却して下流スタックに
送り込むための熱交換器を夫々介在させる必要がある。
更に直列全スタックに必要な燃料ガスの全量はすべて上
流より下流に流れるため、上流側スタック程大量の燃料
ガスが流れると共に下流に向って有効成分の８２分圧が
大きく低下しく不活性分の００３分圧の増大）、電池反
応が正常に行われないなどの問題がある。
流より下流に流れるため、上流側スタック程大量の燃料
ガスが流れると共に下流に向って有効成分の８２分圧が
大きく低下しく不活性分の００３分圧の増大）、電池反
応が正常に行われないなどの問題がある。
（ハ〉 発明が解決しようとする問題点この発明は前記
問題点を解消するためになきれたもので、複数基の電池
スタックにおける全体の燃料利用率を向上させると共に
全燃料ガス流量を増大びせることなく下流に向ってＨ８
分圧が低下するのを補償して電池性能の低下を防止し、
発電効率を改善するものである。
問題点を解消するためになきれたもので、複数基の電池
スタックにおける全体の燃料利用率を向上させると共に
全燃料ガス流量を増大びせることなく下流に向ってＨ８
分圧が低下するのを補償して電池性能の低下を防止し、
発電効率を改善するものである。
（ニ）問題点を解決するための手段
本発明は各反応ガスと分離して冷却ガスが独立的に供給
される複数基の電池スタックを備える燃料電池において
、燃料ガス供給系統が複数基のス・タックに対し直列的
に供給する主経路と１．各上流側スカンクとその下流側
スタックとの間の前記主径路に夫々前記燃料ガスを供給
する補充経路とから構成されているものである。
される複数基の電池スタックを備える燃料電池において
、燃料ガス供給系統が複数基のス・タックに対し直列的
に供給する主経路と１．各上流側スカンクとその下流側
スタックとの間の前記主径路に夫々前記燃料ガスを供給
する補充経路とから構成されているものである。
（ポ）作用
この発明では各上流側スタックから排出きれた余剰燃料
ガスに新しい燃料ガスを補充してその下流側スタックに
供給されるので、従来の直列供給方式のように反応に必
要な全燃料ガス量を最上流側スタックから順次下流側ス
タ・／りに流す不都合がなく、且Ｈ３分圧の低下とＣＯ
ｚ分圧の増大を抑制して発電効率を改善し得ると共に、
並列供給方式に比して燃料効率は向上することができる
。
ガスに新しい燃料ガスを補充してその下流側スタックに
供給されるので、従来の直列供給方式のように反応に必
要な全燃料ガス量を最上流側スタックから順次下流側ス
タ・／りに流す不都合がなく、且Ｈ３分圧の低下とＣＯ
ｚ分圧の増大を抑制して発電効率を改善し得ると共に、
並列供給方式に比して燃料効率は向上することができる
。
（へ）実施例
本発明の実施例を図について説明する。
第１図は４基の電池スタック（Ｓ、）〜（Ｓ４）を備え
た燃料電池の燃料ガス供給システムを示す。
た燃料電池の燃料ガス供給システムを示す。
図示しない改質装置で天然ガス、メタノールなどの炭化
水素燃料を改質した燃料ガスは、主流量ｉｔ弁（１〉を
介して各スタック（Ｓｌ）〜（Ｓｌ）に対し直列的に供
給される主経路（Ｍ）と、この主経路（Ｍ）より分岐す
る補充経路（Ａ）を有し、この補充経路（Ａ）の各支路
（Ａ ＊）（Ａ ５）（Ａ４）は補充流量調整弁（２）
（３）（４）を介して各上流側スタックとその下ａ側ス
タックの主経路（Ｍ）に連結きれている。
水素燃料を改質した燃料ガスは、主流量ｉｔ弁（１〉を
介して各スタック（Ｓｌ）〜（Ｓｌ）に対し直列的に供
給される主経路（Ｍ）と、この主経路（Ｍ）より分岐す
る補充経路（Ａ）を有し、この補充経路（Ａ）の各支路
（Ａ ＊）（Ａ ５）（Ａ４）は補充流量調整弁（２）
（３）（４）を介して各上流側スタックとその下ａ側ス
タックの主経路（Ｍ）に連結きれている。
酸化剤ガスとしての空気（点線）は、通常の如く各スタ
ックに並列的に供給され、各スタックの冷却ガス（一点
鎖線）は、熱交換器（ＨＸ）及びプロワ（Ｂ Ｗ ）を
有する循環経路を経て並列的に供給されスタックを冷却
する。
ックに並列的に供給され、各スタックの冷却ガス（一点
鎖線）は、熱交換器（ＨＸ）及びプロワ（Ｂ Ｗ ）を
有する循環経路を経て並列的に供給されスタックを冷却
する。
電池スタック（Ｓ、）に供給された燃料ガスは、電池反
応でＨ３を消費しこのスタック（Ｓ、）の排ガスは補充
支路（Ａ１）からの新鮮燃料ガスと共に次のスタック（
Ｓ、）に送られる。同様にして各スタック（ｓ、）（Ｓ
ｌ）の排ガスは夫々補充支路（Ａ、）（Ａ４）からの補
充ガスと共にその下流側スタックに送られ、各補充ガス
流量は１！ｉ整弁（２）（３）（４）により調節きれる
。
応でＨ３を消費しこのスタック（Ｓ、）の排ガスは補充
支路（Ａ１）からの新鮮燃料ガスと共に次のスタック（
Ｓ、）に送られる。同様にして各スタック（ｓ、）（Ｓ
ｌ）の排ガスは夫々補充支路（Ａ、）（Ａ４）からの補
充ガスと共にその下流側スタックに送られ、各補充ガス
流量は１！ｉ整弁（２）（３）（４）により調節きれる
。
改質された燃料ガスの組成は、Ｈ２８０％、ＣＯ。
２０％（容積％）であり、各スタックでのＨ１消費量を
８０、各スタックへ補充する燃料ガス量は１００、各ス
タック電流は等しいと仮定すると、第２図に示す燃料ガ
スのフロー図において、各部のＨ３、ＣＯ１各流量及び
各濃度（％）は第１表の如くなる。
８０、各スタックへ補充する燃料ガス量は１００、各ス
タック電流は等しいと仮定すると、第２図に示す燃料ガ
スのフロー図において、各部のＨ３、ＣＯ１各流量及び
各濃度（％）は第１表の如くなる。
以下余白
ガス総量は、
ＰＧ■十ＣＭ■＋ＣＭ■＋ＣＭ■−１２５＋ （１００
Ｘ ３）−４２５一方、スタック４基に夫々並列供給し
た場合の燃料ガス総量は、 ＰＧ■Ｘ ４−１２５Ｘ ４−５００ となり、並列供給に比し１５％燃料ガス量が低減できる
。
Ｘ ３）−４２５一方、スタック４基に夫々並列供給し
た場合の燃料ガス総量は、 ＰＧ■Ｘ ４−１２５Ｘ ４−５００ となり、並列供給に比し１５％燃料ガス量が低減できる
。
発電効率としてはｃｏｔｓ度変化が電池特性に影響しな
いと仮定すれば ５００／４２５−１．１７６ より１７．６％効率が良くなるが、実際には後続スタ・
・りのｃｏ＋’ａ度が順次増加することにより特性が低
下する。ＣＯ，濃度１％増加に対する出力の低下を０．
１％として発電効率を検討した結果を第２表にまとめた
。
いと仮定すれば ５００／４２５−１．１７６ より１７．６％効率が良くなるが、実際には後続スタ・
・りのｃｏ＋’ａ度が順次増加することにより特性が低
下する。ＣＯ，濃度１％増加に対する出力の低下を０．
１％として発電効率を検討した結果を第２表にまとめた
。
以下余白
第２表
第２表よりスタック４基全体の発電効率の低下は１．３
＋１．９＋２．６ □調１，４５％ である。
＋１．９＋２．６ □調１，４５％ である。
従ってｃｏ、濃度を考慮した場合における発電効率は
１．４５
１、１７６Ｘ （１−−）３１．１５９より約１６％増
加となり、従来の並列供給方式に比して本発明供給方式
の利点が見られる。
加となり、従来の並列供給方式に比して本発明供給方式
の利点が見られる。
尚基１スタｙりの入口及び出口燃料ガス温度は夫々的１
３５℃及び１６０℃程度であるから直列供給スタックに
おいては下流に向ってスタック温度が順次上昇する。し
かし本方式では補充経路（Ａ）の燃料ガス温度を例えば
熱交換器（図示せず）で適宜低下きせて補充することに
より、各スタックの入口温度がはｙ一定になるよう調整
することができる。
３５℃及び１６０℃程度であるから直列供給スタックに
おいては下流に向ってスタック温度が順次上昇する。し
かし本方式では補充経路（Ａ）の燃料ガス温度を例えば
熱交換器（図示せず）で適宜低下きせて補充することに
より、各スタックの入口温度がはｙ一定になるよう調整
することができる。
（ト）発明の効果
本発明によれば複数基の電池スタックに対する燃料ガス
供給システムが、各上流側スタックから排出された余剰
燃料ガスに新しい燃料ガスを補充してその下流側スタッ
クに供給きれる方式であるから、従来の直列供給方式の
問題点を解消し、Ｈ１分圧の低下と００８分圧の増大の
抑制により発１性能を改曹することができると共に並列
供給方式に比し燃料効率・発電効率を向上することがで
きる。
供給システムが、各上流側スタックから排出された余剰
燃料ガスに新しい燃料ガスを補充してその下流側スタッ
クに供給きれる方式であるから、従来の直列供給方式の
問題点を解消し、Ｈ１分圧の低下と００８分圧の増大の
抑制により発１性能を改曹することができると共に並列
供給方式に比し燃料効率・発電効率を向上することがで
きる。
第１図は本発明燃料電池の各ガス流を示すシステム図、
第２図は同上の燃料ガスフロー図である。 Ｓ１〜５４１ｔ池スタツク、Ｍ；燃料ガス主経路、Ａ：
燃料ガス補充経路、Ａ６、Ａ 、、 Ａ 、 ：補充支
路、１：主流量調整弁、２．３．４ ：補充流量調整弁
。
第２図は同上の燃料ガスフロー図である。 Ｓ１〜５４１ｔ池スタツク、Ｍ；燃料ガス主経路、Ａ：
燃料ガス補充経路、Ａ６、Ａ 、、 Ａ 、 ：補充支
路、１：主流量調整弁、２．３．４ ：補充流量調整弁
。
Claims (1)
- （１）各反応ガスと分離して冷却ガスが供給される複数
基の電池スタックを備える燃料電池の燃料ガス供給装置
において、前記燃料ガスの供給系統が複数基の電池スタ
ックに対し直列的に供給する主経路と、各上流側の前記
スタックとその下流側スタックとの間の前記主経路に夫
々前記燃料ガスを供給する補充支路をもつ補充経路とか
ら構成されていることを特徴とする燃料電池の燃料ガス
供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62026723A JPS63195968A (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 燃料電池の燃料ガス供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62026723A JPS63195968A (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 燃料電池の燃料ガス供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63195968A true JPS63195968A (ja) | 1988-08-15 |
Family
ID=12201249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62026723A Pending JPS63195968A (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 燃料電池の燃料ガス供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63195968A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6534209B1 (en) * | 1997-07-26 | 2003-03-18 | Volkswagen Ag | Method and device for filling a fuel cell stack |
-
1987
- 1987-02-06 JP JP62026723A patent/JPS63195968A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6534209B1 (en) * | 1997-07-26 | 2003-03-18 | Volkswagen Ag | Method and device for filling a fuel cell stack |
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