JPS63264875A - リン酸型燃料電池の発電システム - Google Patents
リン酸型燃料電池の発電システムInfo
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- JPS63264875A JPS63264875A JP62097351A JP9735187A JPS63264875A JP S63264875 A JPS63264875 A JP S63264875A JP 62097351 A JP62097351 A JP 62097351A JP 9735187 A JP9735187 A JP 9735187A JP S63264875 A JPS63264875 A JP S63264875A
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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
- 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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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〕
本発明はリン酸型燃料電池の発電システムに関するもの
である。
である。
Ｃ従来の技術〕
従来の発電システムは、電池本体が劣化して不動作のセ
ルが発生したか否かを検出するために。
ルが発生したか否かを検出するために。
セル単体あるいはモジュール電池より夫々の電圧を連続
監視するために多くのセンサーを電池本体から計測系へ
導出していた。このため、特に積層数の大きな大規模シ
ステムにおいて、このようなセンサーの配設は電池本体
の信頼性を損うと共に、膨大な計測システムが必要とな
り、実用性に関して問題を残していた。
監視するために多くのセンサーを電池本体から計測系へ
導出していた。このため、特に積層数の大きな大規模シ
ステムにおいて、このようなセンサーの配設は電池本体
の信頼性を損うと共に、膨大な計測システムが必要とな
り、実用性に関して問題を残していた。
また、特開昭５８−９４７６７号公報には電池本体の下
流側の酸化剤排出流路中の二酸化炭素の濃度を検出する
手段を有する燃料電部装置が、特Ｕａ昭５８−８７７７
０号公報には二酸化炭素濃度に応じて電極間差圧を制御
する燃料電池が示されている。ところで燃料電池の劣化
現象はガスクロスに基づく炭素材の燃焼のみならず、リ
ン酸、水蒸気等に基づく酸化劣化など種々の要因があり
、電極間の差圧制御手段のみでは燃料電池を安定かつ安
全に運転することができなかった。更に、燃料系統には
天然ガス等の改質によって水素リッチの燃料ガスが生成
されるが、この際、一部二酸化炭素が含まれており、電
池本体の下流側の二酸化炭素濃度は燃料改質系の動作条
件により影響され、正確な電池劣化判定が損なわれる欠
点があった。
流側の酸化剤排出流路中の二酸化炭素の濃度を検出する
手段を有する燃料電部装置が、特Ｕａ昭５８−８７７７
０号公報には二酸化炭素濃度に応じて電極間差圧を制御
する燃料電池が示されている。ところで燃料電池の劣化
現象はガスクロスに基づく炭素材の燃焼のみならず、リ
ン酸、水蒸気等に基づく酸化劣化など種々の要因があり
、電極間の差圧制御手段のみでは燃料電池を安定かつ安
全に運転することができなかった。更に、燃料系統には
天然ガス等の改質によって水素リッチの燃料ガスが生成
されるが、この際、一部二酸化炭素が含まれており、電
池本体の下流側の二酸化炭素濃度は燃料改質系の動作条
件により影響され、正確な電池劣化判定が損なわれる欠
点があった。
上記従来技術はセル毎の電圧を計測し、その多量のデー
タを処理する膨大な計測システムが不可欠であるため複
雑なシステムになり、セル内へのセンサーの配設などセ
ル自体の信頼性を損う問題があった。
タを処理する膨大な計測システムが不可欠であるため複
雑なシステムになり、セル内へのセンサーの配設などセ
ル自体の信頼性を損う問題があった。
また、二酸化炭素濃度に応じた電極間差圧制御だけでは
燃料電池の劣化防止はなお不十分であり、安全上問題も
多かった。更に、二酸化炭素の検出手段についても燃料
ガス中に含有される二酸化炭素の影響を分離評価できず
、正確な劣化判定ができなかった。
燃料電池の劣化防止はなお不十分であり、安全上問題も
多かった。更に、二酸化炭素の検出手段についても燃料
ガス中に含有される二酸化炭素の影響を分離評価できず
、正確な劣化判定ができなかった。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり。
電池本体の劣化、不動作セルの有無の判定、電池安定運
転の可否等の判断を容易に行うことを可能としたリン酸
型燃料電池の発電システムを提供することを目的とする
ものである。
転の可否等の判断を容易に行うことを可能としたリン酸
型燃料電池の発電システムを提供することを目的とする
ものである。
上記目的は、給排系の電池本体の下流側および燃料もし
くは酸化剤の給排系の電池本体の上流側に一酸化炭素、
二酸化炭素の少なくとも二酸化炭素もしくは一酸化炭素
のガス濃度検出装置を設け、酸化剤あるいは燃料給排系
のガス濃度が所定値以上になった場合に燃料電池の運転
を停止することにより、達成される。
くは酸化剤の給排系の電池本体の上流側に一酸化炭素、
二酸化炭素の少なくとも二酸化炭素もしくは一酸化炭素
のガス濃度検出装置を設け、酸化剤あるいは燃料給排系
のガス濃度が所定値以上になった場合に燃料電池の運転
を停止することにより、達成される。
リン酸型燃料電池は電解質として酸性のリン酸を用いて
酸化剤と燃料とに上り電気化学的に発電するシステムで
あるため、使用材料の経時的な劣化の進行、あるいはガ
スクロス、ガス欠乏等による不動作セルの発生が電池の
寿命を決定する大きな要因である。更に、リン酸型燃料
電池ではｆｒ１極としてカーボン材が用いられることが
多く、劣化はいずれもカーボン材の酸化の形で生じ、カ
ーボンが一酸化炭素さらに二酸化炭素ガスとして系外へ
排出されることになる。従って、電池本体の上流及び下
流側の酸化剤及び燃料ガスの給排系統へ一酸化炭素及び
二酸化炭素のガス濃度検出装置を配設したので、一酸化
炭素及び二酸化炭素のガス濃度を連続監視することがで
き、劣化の経時的進行状況あるいは劣化の急速進行によ
る異常の有無等を簡便、かつ高精度で判断し対処するこ
とができる。
酸化剤と燃料とに上り電気化学的に発電するシステムで
あるため、使用材料の経時的な劣化の進行、あるいはガ
スクロス、ガス欠乏等による不動作セルの発生が電池の
寿命を決定する大きな要因である。更に、リン酸型燃料
電池ではｆｒ１極としてカーボン材が用いられることが
多く、劣化はいずれもカーボン材の酸化の形で生じ、カ
ーボンが一酸化炭素さらに二酸化炭素ガスとして系外へ
排出されることになる。従って、電池本体の上流及び下
流側の酸化剤及び燃料ガスの給排系統へ一酸化炭素及び
二酸化炭素のガス濃度検出装置を配設したので、一酸化
炭素及び二酸化炭素のガス濃度を連続監視することがで
き、劣化の経時的進行状況あるいは劣化の急速進行によ
る異常の有無等を簡便、かつ高精度で判断し対処するこ
とができる。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図には本発明の一実施例が示されている。同図に示さ
れているようにリン酸型燃料電池の発電システムは、一
対のガス拡散電極間に電解質を保持した単電池から構成
される電池本体１と、この電池本体１に酸化剤、燃料を
夫々給排する酸化剤および燃料の給排系２，３とを備え
ている。
１図には本発明の一実施例が示されている。同図に示さ
れているようにリン酸型燃料電池の発電システムは、一
対のガス拡散電極間に電解質を保持した単電池から構成
される電池本体１と、この電池本体１に酸化剤、燃料を
夫々給排する酸化剤および燃料の給排系２，３とを備え
ている。
そして電池本体１に酸化剤及び燃料の給排系２゜３を通
して酸化剤及び燃料ガスが供給され、電気化学的な反応
により発電する。このように構成された発電システムで
本実施例では酸化剤、燃料の給排系２，３の電池本体１
の下流側および燃料の給排系３の電池本体１の上流側に
一酸化炭素、二酸化炭素のガス濃度検出装置４を設け、
燃料の給排系３のガス濃度が所定値以上になった場合に
燃料電池の運転を停止するようにした。このようにする
ことにより劣化の経時的進行状況あるいは劣化の急速進
行による異常等を簡便、かつ高精度で判断し対処するこ
とができるようになって、電池本体１の劣化、不動作セ
ルの有無の判定、電池安定運転の可否等の判断を容易に
行うことを可能としたリン酸型燃料電池の発電システム
を得ることができる。
して酸化剤及び燃料ガスが供給され、電気化学的な反応
により発電する。このように構成された発電システムで
本実施例では酸化剤、燃料の給排系２，３の電池本体１
の下流側および燃料の給排系３の電池本体１の上流側に
一酸化炭素、二酸化炭素のガス濃度検出装置４を設け、
燃料の給排系３のガス濃度が所定値以上になった場合に
燃料電池の運転を停止するようにした。このようにする
ことにより劣化の経時的進行状況あるいは劣化の急速進
行による異常等を簡便、かつ高精度で判断し対処するこ
とができるようになって、電池本体１の劣化、不動作セ
ルの有無の判定、電池安定運転の可否等の判断を容易に
行うことを可能としたリン酸型燃料電池の発電システム
を得ることができる。
すなわち燃・料電池の運転過程でリン酸型燃料電池では
、電極基板及び触媒担体等のカーボン質が高温リン酸、
反応生成水等の雰囲気下で酸化される現象が生じる可能
性がある。この時の化学反応式は、例えば負極において
は Ｃ＋ ２ Ｈ２０−＋ Ｃ○ｚ＋４Ｈ＋＋４ｅ−のよう
に４電子反応によって、カーボン質が二酸化炭素に変化
すると考えられる。なお反応の進行途上で反応が未完の
場合には一酸化炭素の発生もある。従って、電池本体の
下流側の排ガス中の一酸化炭素及び二酸化炭素のガス濃
度を連続監視することにより、酸化劣化の進展の程度あ
るいはガスクロス、ガス欠乏等によって生じる可能性の
ある急速な酸化劣化など電池本体の異常の有無を検出す
ることができる。この発電システムでは更に、燃料系に
対しては燃料ガス中の二酸化炭素ガスを劣化時に発生す
る二酸化炭素と分離評価するため。
、電極基板及び触媒担体等のカーボン質が高温リン酸、
反応生成水等の雰囲気下で酸化される現象が生じる可能
性がある。この時の化学反応式は、例えば負極において
は Ｃ＋ ２ Ｈ２０−＋ Ｃ○ｚ＋４Ｈ＋＋４ｅ−のよう
に４電子反応によって、カーボン質が二酸化炭素に変化
すると考えられる。なお反応の進行途上で反応が未完の
場合には一酸化炭素の発生もある。従って、電池本体の
下流側の排ガス中の一酸化炭素及び二酸化炭素のガス濃
度を連続監視することにより、酸化劣化の進展の程度あ
るいはガスクロス、ガス欠乏等によって生じる可能性の
ある急速な酸化劣化など電池本体の異常の有無を検出す
ることができる。この発電システムでは更に、燃料系に
対しては燃料ガス中の二酸化炭素ガスを劣化時に発生す
る二酸化炭素と分離評価するため。
電池本体１の上流側の燃料ガスの給排系３中の二酸化炭
素濃度も検出できるように、電池本体１の上流側にガス
濃度検出装置４を設けた。
素濃度も検出できるように、電池本体１の上流側にガス
濃度検出装置４を設けた。
このように本実施例によれば電池本体１の電極基板ある
いは触媒担体の酸化劣化の程度を、酸化劣化の電気化学
的反応生成物を連続監視するガス濃度検出装置４を設け
たので極めて容易に検出することができ、高精度で電池
本体１の劣化状況、異常の有無を検出し、安全性、信頼
性を大幅に向上することができる。そして従来のように
電気本体１に多量の電位、温度センサー等を配設し、多
量の情報の計測システムを不要とし、発電システム構成
を単純化することができると共に、センサーの配設作業
時のセル単体の製作工程を短縮し、セル自体の信頼性を
向上することができる。
いは触媒担体の酸化劣化の程度を、酸化劣化の電気化学
的反応生成物を連続監視するガス濃度検出装置４を設け
たので極めて容易に検出することができ、高精度で電池
本体１の劣化状況、異常の有無を検出し、安全性、信頼
性を大幅に向上することができる。そして従来のように
電気本体１に多量の電位、温度センサー等を配設し、多
量の情報の計測システムを不要とし、発電システム構成
を単純化することができると共に、センサーの配設作業
時のセル単体の製作工程を短縮し、セル自体の信頼性を
向上することができる。
なお、ガス濃度検出装置４としては種々のガス検知器、
ガス検知管、ガスクロマトグラフィー等、動作原理に基
づき使用ガス雰囲気、温度、圧力等使用条件によって適
正なものを選択することができる。
ガス検知管、ガスクロマトグラフィー等、動作原理に基
づき使用ガス雰囲気、温度、圧力等使用条件によって適
正なものを選択することができる。
第２図には本発明の他の実施例が示されている。
本実施例はガス濃度検出装置４のアナログあるいはデジ
タル出力を、例えば燃料電池発電システムの中央制御装
置５に入力した。このようにすることにより中央制御装
置５で電池本体１の酸化劣化の進展状況あるいは異常の
有無を監視し、急速な劣化など異常時には運転を停止す
る等最適な運転及び安全性の確保に対して極めて重要な
情報を提供することができる。
タル出力を、例えば燃料電池発電システムの中央制御装
置５に入力した。このようにすることにより中央制御装
置５で電池本体１の酸化劣化の進展状況あるいは異常の
有無を監視し、急速な劣化など異常時には運転を停止す
る等最適な運転及び安全性の確保に対して極めて重要な
情報を提供することができる。
第３図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例は複数の電池本体１の下流側の酸化剤及び燃料ガ
スの給排系２，３が合流する手前側にガス濃度検出装置
４を配設すると共に、燃料の給排系３の電池本体１の上
流側にガス濃度検出装置４を設けた。このようにするこ
とによりスタック毎の特性を分離して個別に評価するこ
とができる。なお、各スタックが複数に分割された電池
本体１の場合にも分割単位毎にガス濃度の検出を可能と
することで、セルモジュール毎に劣化の進展状況の差異
、異常の位置標定を行うことができる。
実施例は複数の電池本体１の下流側の酸化剤及び燃料ガ
スの給排系２，３が合流する手前側にガス濃度検出装置
４を配設すると共に、燃料の給排系３の電池本体１の上
流側にガス濃度検出装置４を設けた。このようにするこ
とによりスタック毎の特性を分離して個別に評価するこ
とができる。なお、各スタックが複数に分割された電池
本体１の場合にも分割単位毎にガス濃度の検出を可能と
することで、セルモジュール毎に劣化の進展状況の差異
、異常の位置標定を行うことができる。
上述のように本発明は電池本体の劣化、不動作セルの有
無の判定、電池安定運転の可否等の判断を容易に行うこ
とができるようになって、電池本体の劣化、不動作セル
の有無の判定、電池安定運転の可否等の判断を容易に行
うことを可能としたリン酸型燃料電池の発電システムを
得ることができる。
無の判定、電池安定運転の可否等の判断を容易に行うこ
とができるようになって、電池本体の劣化、不動作セル
の有無の判定、電池安定運転の可否等の判断を容易に行
うことを可能としたリン酸型燃料電池の発電システムを
得ることができる。
第１図から第３図は本発明のリン酸型燃料電池の発電シ
ステムの夫々異なる実施例を示す系統図である。 １・・・電池本体、２・・・酸化剤の給排系、３・・・
燃料の給排系、４・・・ガス濃度検出装置、５・・・中
央制御装為１図 来２図
ステムの夫々異なる実施例を示す系統図である。 １・・・電池本体、２・・・酸化剤の給排系、３・・・
燃料の給排系、４・・・ガス濃度検出装置、５・・・中
央制御装為１図 来２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一対のガス拡散電極間に電解質を保持した単電池か
ら構成される電池本体と、この電池本体に酸化剤、燃料
を夫々給排する酸化剤および燃料の給排系とを備えてい
るリン酸型燃料電池の発電システムにおいて、前記酸化
剤、燃料の給排系の電池本体の下流側および燃料もしく
は酸化剤の給排系の電池本体の上流側に一酸化炭素、二
酸化炭素の少なくとも二酸化炭素もしくは一酸化炭素の
ガス濃度検出装置を設け、前記酸化剤あるいは燃料給排
系のガス濃度が所定値以上になった場合に前記燃料電池
の運転を停止することを特徴とするリン酸型燃料電池の
発電システム。 ２、前記ガス濃度検出装置が、前記酸化剤、燃料のいず
れかの給排系の電池本体の上流及び下流側の双方に、一
酸化炭素、二酸化炭素の少なくとも二酸化炭素もしくは
一酸化炭素を検出するように配設されたものである特許
請求の範囲第１項記載のリン酸型燃料電池の発電システ
ム。 ３、前記燃料電池が、前記電池本体の上流側と下流側と
のガス濃度の差が所定値以上になった場合に運転が停止
するようにされたものである特許請求の範囲第１項また
は第２項記載のリン酸型燃料電池の発電システム。 ４、前記ガス濃度検出装置が、前記給排系によって接続
された複数の電池本体の、その各電池本体毎に配設され
たものである特許請求の範囲第１項記載のリン酸型燃料
電池の発電システム。 ５、前記ガス濃度検出装置が、前記酸化剤、燃料のいず
れかの給排系の電池本体の上流及び下流側の双方に配設
されたものである特許請求の範囲第１項または第４項記
載のリン酸型燃料電池の発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097351A JPS63264875A (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | リン酸型燃料電池の発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097351A JPS63264875A (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | リン酸型燃料電池の発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63264875A true JPS63264875A (ja) | 1988-11-01 |
Family
ID=14190065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62097351A Pending JPS63264875A (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | リン酸型燃料電池の発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63264875A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04174975A (ja) * | 1990-08-29 | 1992-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | 積層型燃料電池 |
| JPH04319263A (ja) * | 1991-04-17 | 1992-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | 積層型燃料電池 |
| EP0710996A1 (en) * | 1994-11-02 | 1996-05-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell generator with control and measuring system of the carbon monoxide amount in the fuel gas |
| JPH08304407A (ja) * | 1995-03-08 | 1996-11-22 | Hitachi Ltd | 試薬の効力低下を抑制するための試薬取扱方法およびその装置 |
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- 1987-04-22 JP JP62097351A patent/JPS63264875A/ja active Pending
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