JPS6326961A - 燃料電池発電システムの運転方法 - Google Patents

燃料電池発電システムの運転方法

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JPS6326961A
JPS6326961A JP61167953A JP16795386A JPS6326961A JP S6326961 A JPS6326961 A JP S6326961A JP 61167953 A JP61167953 A JP 61167953A JP 16795386 A JP16795386 A JP 16795386A JP S6326961 A JPS6326961 A JP S6326961A
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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〕 本発明は燃料電池発電システムおよびその運転方法に関
するものである。
〔従来の技術〕
燃料電池は長時間連続運転を行うと、種々の要因により
性能劣化する。従来の技術では電解質消失の要因により
劣化した性能を回復させる、電解質補給の性能回復手段
(特開昭58−103784 、特開昭53’−483
66、特開昭58−42179号公報)はあるが、この
他の要因による性能劣化を回復させる方法、または、積
極的に性能を向トさせる方法はなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来は電解質の消失以外の要因で性能が劣化した場合の
性能回復手段がなく、電池の長寿命化に関しても大きな
問題であった。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、燃料電池
の長寿命化、高性能化を可能とした燃料電池発電システ
ムおよびその運転方法を提供することを目的とするもの
である。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、燃料電池の運転中(負荷電流を流し乍ら)
に、−時的に酸化剤供給不足状態(この場合に燃料は十
分に供給する)にする装置および方法を設けることによ
り、達成される。
[作用] 燃料電池は運転中に一時的な酸化剤供給不足状態を経る
と、その状態を経た後で第2図に示されているように、
性能が向上する(一定の負荷m流に対する電圧出力が増
加する)ことが判った。すなわち同図は縦軸にセル電圧
をとり、横軸に時間をとって時間によるセル電圧の変化
特性を示しであるが、同図に示されているように、定常
運転中に一時的な酸化剤供給不足状JFB (この場合
に燃料は十分に供給する)にすると、この不足状態経過
後の定常運転におけるセル電圧が不足状態経過前の定常
運転におけるセル電圧よりも高くなっている。従って縦
軸にセル電圧をとり、横軸に時間をとって時間によるセ
ル電圧の変化特性が示してあろ第3図に示されているよ
うに、−時的な酸化剤供給不足状態を必要に応じて生じ
させることにより、図中点線表示のセル電圧の経時変化
特性となって、図中実線表示の従来の運転方法によるセ
ル電圧の経時変化特性よりセル電圧が向上する。すなわ
ち酸化剤供給不足状態を必要に応じて生じさせることに
より、電池性能を回復させ、電池性能の経時的劣化を抑
えたり、あるいは、電池性能を積極的に向−ヒさせて高
性能電池を得ることができる。
〔実施例〕
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
れているように燃料電池発電システムは複数個の電池ス
タックit 、lz・・・・・・1Nが直列に接続され
た直列接続体1、この直列接続体1に直列に接続された
負荷2および負荷電61色検出装置3を備えており、電
池スタック1..12・・・・・・1Nには燃料および
酸化剤を供給する燃料、酸化剤供給うイン4,5が設け
られている。このように構成された燃料電池発電システ
ムで1本実施例では電池スタックlx 、Lz・・・・
・・INに電池出力制御系6を設け、酸化剤供給ライン
5には流−!fD4整器1例えば流量調整バルブ7を設
けると共に、これら電池出力制御系6および流量g4′
lIiバルブ7と負荷電流検出装置3との間に制御装置
8を設けて、直列接続体1の所定の電池スタック11を
直列接続体1の運転中にその直列#51続体1の負荷電
流を低下させずに一時的な酸化剤供給不足状態とするこ
とを可能とした。このようにすることによ゛す、itt
池スラスタツク1□・・・・・・・18に電池出力制御
系6が設けられ、V化剤供給うイン5には流−tig整
バルブ7が設けられると共に、これら電池出力制御系6
および流量調整バルブ7と負荷電流検出装置3との間に
制御装置8が設けられて、直列接続体1の所定の電池ス
タック11を直列接続体1の運転中にその直列接続体1
の負荷tli流を低下させずに一時的な酸化剤供給不足
状態とすることができるようになって、電池性能の経時
的劣化が抑えられ、t1!池性能が積極的に向上させら
れるようになり、燃料電池の長寿命化、高性能化を可能
とした燃料電池発電システムを得ることができる。
すなわちこのように構成された燃料電池発電システムで
、直列接続体1の電池スタック11を酸化剤供給不足状
態にしたい場合には、負荷電流検出装置3で検出した負
荷電流が変化しないように。
すなわちシステム全体(直列接続体1)の発電総合出力
が変化しないように、制御装置8で電池スタック1五の
流量調整バルブ7を調整して、電池スタック11への酸
化剤供給量を減らす。次いで制御装置8により電池スタ
ック11以外の電池スタック1z・・・・・・INの出
力を電池出力制御系6(酸化剤の出口から入ロヘリサイ
クル流最調整。
温度調整等電池出力をfAfIiする機構を含む)で増
加させ、電池スタック11で減った電池出力分を補えよ
うにした。このようにすることにより電池スタック11
は酸化剤供給不足状態にあるにもかかわらず、負荷2側
には影響を与えなくて済む。
すなわち直列接続体1の所定の電池スタック】1をシス
テムの運転中のシステムの負荷電流を低下させず、−時
的な酸化剤供給不足状態とすることができるようになっ
て、燃料電池の長寿命化、高性能化を可能とした燃料電
池発電システムの運転方法を得ることができる。
このように本実施例によれば僅かの時間で電池の性能を
向上させることができる(一定の負荷電池に対する電池
の出力電圧が数m ’Jから十数mV程度アップする)
。これは現在の技術で、1000時間以上での電池の経
時的性能劣化に相当する。従って本実施例によれば電池
性能の経時的劣化分を回復させ、電池の寿命を伸ばした
り、電池性能をアップして高性能電池を得ることができ
る。
なお、本実施例では酸化剤供給量を流量調整バルブ7で
減らすようにしたが、これのみに限るものではなく酸化
剤のリサイクル等の方法で酸化剤濃度を希釈させるよう
にしてもよい。
なおまた、発電システムを実際の負荷から切り離し、所
望の抵抗値をもつダミー負荷に接続して前述の場合と同
様のことを行うと、負荷側に対する配慮をあまりせずに
、容易に前述の場合と同様な作用効果を奏することがで
きる。
また、1つの電池スタックしかない燃料1tt71tL
発電システムにおいては、次のようにすればよいと考え
られる。
(1)実際の負荷と切り離し、燃料電池すなわち1つの
電池スタックに直列にHllの電源(定電流制御できる
もの)および必要に応じてダミー負荷を接続し、燃料電
池を酸化剤供給不足状態(燃料は充足)のまま、負荷電
流を流し続けることができる。このようにすることによ
り、酸化剤供給不足状態で流す電流を容易に制御するこ
とができる。
(2)実際の負荷と切り離し、燃料電池にダミー負荷を
接続し、酸化剤供給不足状態で発電すると、ガスの偏流
のため積層された複数の単電池のうち酸化剤供給不足状
態とならなかった単+1i池群が発電を持続し、上述(
1)のような別の電源を使う必要なく、前述の場合と同
様な作用効果を奏することができる。しかし、複数の単
電池のうち、一部の電池しか酸化剤供給不足状mになら
ない。
〔発明の効果〕
上述のように本発明は燃料電池の長寿命化、高性能化が
可能となって、燃料電池の長寿命化、高性能化を可能と
した燃料電池発電システムおよびその運転方法を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の燃料電池発電システムの一実施例のシ
ステム系統図、第2図は燃料電池の定常運転中に一時的
な酸化剤供給不足状態を設けた場合の時間によるセル電
圧の変化を示す特性図、第3図は一時的に酸化剤供給不
足状態を設けて運転した場合と設けないで運転した場合
とのセル電圧の経時変化特性図である。 1・・直列接続体、1s 、121 、IN・・・電池
スタック、2・・・負荷、3・・・負荷電流検出装置、
4・・・燃料供給ライン、5・・酸化剤供給ライン、6
・・・電池出力制御系、7・・・流量調整バルブ(流量
i1!I!PI器)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数個の電池スタックが直列に接続された直列接続
    体と、この直列接続体に直列に接続された負荷および負
    荷電流検出装置とを備え、前記電池スタックには燃料お
    よび酸化剤を供給する燃料、酸化剤供給ラインが設けら
    れている燃料電池発電システムにおいて、前記電池スタ
    ックに電池出力制御系を設け、前記酸化剤供給ラインに
    は流量調整器を設けると共に、これら電池出力制御系お
    よび流量調整器と前記負荷電流検出装置との間に制御装
    置を設けて、前記直列接続体の所定の電池スタックを、
    前記直列接続体の運転中にその直列接続体の負荷電流を
    低下させずに一時的な酸化剤供給不足状態とすることを
    可能としたことを特徴とする燃料電池発電システム。 2、複数個の電池スタックが直列に接続された直列接続
    体と、この直列接続体に直列に接続された負荷および負
    荷電流検出装置とを備え、前記電池スタックには燃料お
    よび酸化剤を供給する燃料、酸化剤供給ラインが設けら
    れている燃料電池発電システムの運転方法において、前
    記電池スタックに電池出力制御系を設け、前記酸化剤供
    給ラインには流量調整器を設けると共に、これら電池出
    力制御系および流量調整器と前記負荷電流検出装置との
    間に制御装置を設けて、前記システムの運転時に前記直
    列接続体の所定の電池スタックを一時的な酸化剤供給不
    足状態とする場合は、前記負荷電流検出装置で検出した
    前記直列抵抗体の負荷電流が変化しないように、前記制
    御装置で前記所定の電池スタックの流量調整器を調整し
    てその酸化剤の流量を減少させ、次いで前記制御装置に
    より前記所定の電池スタック以外の電池スタックの出力
    を前記電池出力制御系で増加させ、前記所定の電池スタ
    ックの出力低下分を補償するようにしたことを特徴とす
    る燃料電池発電システムの運転方法。
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