JPH02155172A - 燃料電池のガスパージ装置 - Google Patents
燃料電池のガスパージ装置Info
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- JPH02155172A JPH02155172A JP63310398A JP31039888A JPH02155172A JP H02155172 A JPH02155172 A JP H02155172A JP 63310398 A JP63310398 A JP 63310398A JP 31039888 A JP31039888 A JP 31039888A JP H02155172 A JPH02155172 A JP H02155172A
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- Japan
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- gas
- fuel cell
- inert gas
- fuel
- tank
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- Pending
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- 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
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04228—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
-
- 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
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
-
- 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
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04231—Purging of the reactants
-
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- 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〕
この発明は燃料を池、特に小形移動用の燃料電池の運転
停止時に、燃料電池の電極内に残留するガスを不性能ガ
スと置換するガスバージ装置に関する。
停止時に、燃料電池の電極内に残留するガスを不性能ガ
スと置換するガスバージ装置に関する。
周知のように燃料電池は電解質（マトリックス）を挾持
した一対の燃料電極と酸化剤電極とからなる単′ｆｌＬ
ａを複数個積層してセルスタックを構成し、このセルス
タックに水素を含む燃料ガスと空気もしくは酸素の酸化
剤を供給して発電を行うものである。−万、これら燃料
′に池に対してその起動。
した一対の燃料電極と酸化剤電極とからなる単′ｆｌＬ
ａを複数個積層してセルスタックを構成し、このセルス
タックに水素を含む燃料ガスと空気もしくは酸素の酸化
剤を供給して発電を行うものである。−万、これら燃料
′に池に対してその起動。
停止（緊急停止も含む）時には、安全操作のために燃料
′ＩＩＬ池本体全本体燃料ガスの供給、排出系統を不活
性ガス、例えば窒素ガスでガス置換することが従来より
一般に行われている。すなわち停止状態にある燃料電池
を起動する場合に、燃料電池の燃料系統内に空気ないし
酸素が残っている状態で水素リッチな燃料ガスを供給す
ると爆鳴気が形成されて爆発が生じる危険があり、また
逆に燃料１！池を停止する場合には、燃料Ｉ！池本体内
部に燃料ガスが残ったまま放置すると燃料−池の内部放
電あるいは温間変化等による燃料ガスの圧力が低下し、
糸外がら空気が燃料側に侵入して爆鳴気を形成するおそ
れがあり、このために前記したガス置換を行って安全を
図るようにしている。
′ＩＩＬ池本体全本体燃料ガスの供給、排出系統を不活
性ガス、例えば窒素ガスでガス置換することが従来より
一般に行われている。すなわち停止状態にある燃料電池
を起動する場合に、燃料電池の燃料系統内に空気ないし
酸素が残っている状態で水素リッチな燃料ガスを供給す
ると爆鳴気が形成されて爆発が生じる危険があり、また
逆に燃料１！池を停止する場合には、燃料Ｉ！池本体内
部に燃料ガスが残ったまま放置すると燃料−池の内部放
電あるいは温間変化等による燃料ガスの圧力が低下し、
糸外がら空気が燃料側に侵入して爆鳴気を形成するおそ
れがあり、このために前記したガス置換を行って安全を
図るようにしている。
特にりん酸型燃料電池では、効出良く発電を行うにはマ
トリックスがりん酸で充分に満たされるとともに燃料電
極と酸化剤電極とがりん酸で適当に濡れた状態でなけれ
ばならない。ところが電解液であるりん酸は吸湿性が強
く、燃料電池の運転停止など、温度変化があると大気中
の水分を吸湿して、その体積が大巾に増加して奸才しく
ない。
トリックスがりん酸で充分に満たされるとともに燃料電
極と酸化剤電極とがりん酸で適当に濡れた状態でなけれ
ばならない。ところが電解液であるりん酸は吸湿性が強
く、燃料電池の運転停止など、温度変化があると大気中
の水分を吸湿して、その体積が大巾に増加して奸才しく
ない。
このため運転停止に際しては、燃料電極と酸化剤電極と
に乾燥した不活性ガスをパージガスとして供給してりん
酸の吸湿を防止していた。
に乾燥した不活性ガスをパージガスとして供給してりん
酸の吸湿を防止していた。
ところで従来の燃料電池設備では上記したガス置換を行
うために、燃料、酸化剤供給系統とは別に不活性ガスを
貯蔵する高圧ガスタンクを設け、燃料Ｘ池の運転起動、
停止の都度この高圧ガスタンクから燃料電池の反応ガス
ラインへ不活性ガスを供給するようにしている。しかし
ながらこの方式では燃料の管理とは別に不活性ガスに関
しても常時より高圧不活性ガスタンク内のガス残量の監
視、予備分を含めた在犀確保、ｌ＠人調達等、手間の掛
かる管理を必髪とするので厄介であるし、特に移動′電
源設備では高圧不活性ガスタンクを搭載しなければなら
ず設備が大形化する。
うために、燃料、酸化剤供給系統とは別に不活性ガスを
貯蔵する高圧ガスタンクを設け、燃料Ｘ池の運転起動、
停止の都度この高圧ガスタンクから燃料電池の反応ガス
ラインへ不活性ガスを供給するようにしている。しかし
ながらこの方式では燃料の管理とは別に不活性ガスに関
しても常時より高圧不活性ガスタンク内のガス残量の監
視、予備分を含めた在犀確保、ｌ＠人調達等、手間の掛
かる管理を必髪とするので厄介であるし、特に移動′電
源設備では高圧不活性ガスタンクを搭載しなければなら
ず設備が大形化する。
例えば２゜ＩＪ容器に１５０”ｆ／ｄ で充てんされて
いる高圧窒素ガスは標準状態において約３００１であり
１回のパージに約３Ｌ）１必要とすれば１０回の運転停
止操作で消費してしまう。特に数ｋＷから数十ｋＷの移
動用等小型燃料電池設備ではガスタンクの容積をあまり
大きくとれないので、小形のガスタンクしか搭載できず
、従って高頻度にガスタンクを交換せねばならず問題が
多い。
いる高圧窒素ガスは標準状態において約３００１であり
１回のパージに約３Ｌ）１必要とすれば１０回の運転停
止操作で消費してしまう。特に数ｋＷから数十ｋＷの移
動用等小型燃料電池設備ではガスタンクの容積をあまり
大きくとれないので、小形のガスタンクしか搭載できず
、従って高頻度にガスタンクを交換せねばならず問題が
多い。
この発明はかかる点に鑑みなされたもので、設備を大形
化せずにしかも保守を簡素化できる燃料電池のガスバー
ジ装置を提供することにある。
化せずにしかも保守を簡素化できる燃料電池のガスバー
ジ装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、この発明によれば、原料ガ
スが改質器によって水素リッチなガスに改質されて燃料
ガスとして燃料電極に供給され、酸化剤電極には酸化剤
として空気が供給され、これらの両ガスの電気化学反応
により発電する燃料電池の運転停止時に前記燃料ガス及
び空気の燃料電池への供給を停止し、前記を極内に残留
するガスを不活性ガスと置換する燃料７１．Ｍのガスパ
ージ装置において、液化した不活性ガスを貯蔵する不活
性ガスタンクを設け、このタンクに貯蔵された液化不活
性ガスを運転中の燃料ＩＩＥＯから発生する熱によりて
気化して燃料電池に供給するものとする。
スが改質器によって水素リッチなガスに改質されて燃料
ガスとして燃料電極に供給され、酸化剤電極には酸化剤
として空気が供給され、これらの両ガスの電気化学反応
により発電する燃料電池の運転停止時に前記燃料ガス及
び空気の燃料電池への供給を停止し、前記を極内に残留
するガスを不活性ガスと置換する燃料７１．Ｍのガスパ
ージ装置において、液化した不活性ガスを貯蔵する不活
性ガスタンクを設け、このタンクに貯蔵された液化不活
性ガスを運転中の燃料ＩＩＥＯから発生する熱によりて
気化して燃料電池に供給するものとする。
液化した不活性ガスは従来の気体状態の不活性ガスに較
べて同容積のガスタンクに多ｉ（大ｆｉに換算された容
積で約２倍）に充填できるので、この液化不活性ガスを
燃＃ＥＪｒ電池の運転中に発生する熱を利用し気化して
パージガスとして供給すれば設備を大形化することなく
効率のよいガスバージ装置とすることができる。
べて同容積のガスタンクに多ｉ（大ｆｉに換算された容
積で約２倍）に充填できるので、この液化不活性ガスを
燃＃ＥＪｒ電池の運転中に発生する熱を利用し気化して
パージガスとして供給すれば設備を大形化することなく
効率のよいガスバージ装置とすることができる。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の一実施例を示す系統図で、燃料電池１には原料
より改質器７で改質された燃料ガスが燃料ガス供給ライ
ン４を経て供給される。同様に酸化剤としての空気は、
送風機・６より空気供給ライン２を経て燃料電池１に供
給されて、前記の燃料ガスと電気化学反応をして燃料電
池１内で電気を発生する。発電に供されたあとの空気と
燃料ガスは排空気とオフガスとなって空気排出配管とオ
フガス排出配管とをそれぞれ通って排出される。この燃
料電池１での発電にともなって発生する熱の除熱は冷却
媒体を循環することによっておこなわれる。すなわち、
冷却媒体循還ポンプ８より出た冷却媒体は、冷却媒体配
管９を経て燃料電池に入りここで熱をうばって熱父換器
１２に入り、ここで熱を放出して冷却媒体循環ポンプ８
にもどる。
の発明の一実施例を示す系統図で、燃料電池１には原料
より改質器７で改質された燃料ガスが燃料ガス供給ライ
ン４を経て供給される。同様に酸化剤としての空気は、
送風機・６より空気供給ライン２を経て燃料電池１に供
給されて、前記の燃料ガスと電気化学反応をして燃料電
池１内で電気を発生する。発電に供されたあとの空気と
燃料ガスは排空気とオフガスとなって空気排出配管とオ
フガス排出配管とをそれぞれ通って排出される。この燃
料電池１での発電にともなって発生する熱の除熱は冷却
媒体を循環することによっておこなわれる。すなわち、
冷却媒体循還ポンプ８より出た冷却媒体は、冷却媒体配
管９を経て燃料電池に入りここで熱をうばって熱父換器
１２に入り、ここで熱を放出して冷却媒体循環ポンプ８
にもどる。
燃料電池１の運転を停止する場合には、送風機６より空
気の送気を停止し、同時に原料の供給を停めて改質器７
より燃料ガスが燃料電池１に供給されるのを停止する。
気の送気を停止し、同時に原料の供給を停めて改質器７
より燃料ガスが燃料電池１に供給されるのを停止する。
しかるのち液化不活性ガスタンク１０に充填されている
不活性ガスを升１３を開けることによって不活性ガス配
管１１を経て熱交換器１２に供給する。ここで液化不活
性ガスは燃料電池１によって加熱された冷却媒体より熱
をもらって気化し、弁１３を介して空気供給ライン２及
び燃料ガス供給ライン４より燃料電池１内に入り、パー
ジガスとしての働きをする。
不活性ガスを升１３を開けることによって不活性ガス配
管１１を経て熱交換器１２に供給する。ここで液化不活
性ガスは燃料電池１によって加熱された冷却媒体より熱
をもらって気化し、弁１３を介して空気供給ライン２及
び燃料ガス供給ライン４より燃料電池１内に入り、パー
ジガスとしての働きをする。
液化不活性ガスタンクの例として２．１１のタンクを使
用した場合には、大気状態にて約７６０．、ｅの乾燥し
た炭酸ガスを貯蔵できるため、従来使用していた高圧ガ
ス（１５０”ｆ／ｃｄ 充填）の窒素ガス３００２に
較べて２倍以上の貯蔵量となり、保守の簡素化がはから
れる。
用した場合には、大気状態にて約７６０．、ｅの乾燥し
た炭酸ガスを貯蔵できるため、従来使用していた高圧ガ
ス（１５０”ｆ／ｃｄ 充填）の窒素ガス３００２に
較べて２倍以上の貯蔵量となり、保守の簡素化がはから
れる。
この発明によれば、燃料ｔＳａの運転停止時に使用する
パージガスとして液化不活性ガスを使用するので、前述
のごとく保守上ガスタンクの交換の周期が大巾にのびる
という利点があるばかりでな（、又換の周期を同じにす
るならば、ガスタンクの容積が小形化できて移動用燃料
電池設備などの小形化が望まれる設備に良好に適用する
ことができる。
パージガスとして液化不活性ガスを使用するので、前述
のごとく保守上ガスタンクの交換の周期が大巾にのびる
という利点があるばかりでな（、又換の周期を同じにす
るならば、ガスタンクの容積が小形化できて移動用燃料
電池設備などの小形化が望まれる設備に良好に適用する
ことができる。
また燃料電池の運転停止後も余熱をも）て循還している
冷却媒体より気化熱をもらって液化不活性ガスを気体状
態にすることができるので、特に気化装置を必要とせず
、また燃料電池の運転停止後の冷却効果が増大し、その
降温を促進させて安全性を高めることができる。
冷却媒体より気化熱をもらって液化不活性ガスを気体状
態にすることができるので、特に気化装置を必要とせず
、また燃料電池の運転停止後の冷却効果が増大し、その
降温を促進させて安全性を高めることができる。
＄１図は本発明の一実施例を示す燃料電池ガスパージ装
置の系統図である。
置の系統図である。
Claims (1)
- １）原料ガスが改質器によつて水素リッチなガスに改質
されて燃料ガスとして燃料電極に供給され、酸化剤電極
には酸化剤として空気が供給され、これらの両ガスの電
気化学反応により発電する燃料電池の運転停止時に前記
燃料ガス及び空気の燃料電池への供給を停止し、前記電
極内に残留するガスを不活性ガスと置換する燃料電池の
ガスパージ装置において、液化した不活性ガスを貯蔵す
る不活性ガスタンクを設け、このタンクに貯蔵された液
化不活性ガスを運転中の燃料電池から発生する熱によっ
て気化して燃料電池に供給することを特徴とする燃料電
池のガスパージ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63310398A JPH02155172A (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | 燃料電池のガスパージ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63310398A JPH02155172A (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | 燃料電池のガスパージ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02155172A true JPH02155172A (ja) | 1990-06-14 |
Family
ID=18004782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63310398A Pending JPH02155172A (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | 燃料電池のガスパージ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02155172A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006286249A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池発電システムにおける燃料改質装置のガスパージ機構 |
| WO2007094264A1 (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池システム |
| WO2013024535A1 (ja) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | 株式会社日立製作所 | 車両用機器温調システム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58164166A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-29 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池発電システム |
| JPS6188462A (ja) * | 1984-10-08 | 1986-05-06 | Fuji Electric Co Ltd | りん酸形燃料電池への不活性ガス供給方法 |
-
1988
- 1988-12-08 JP JP63310398A patent/JPH02155172A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58164166A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-29 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池発電システム |
| JPS6188462A (ja) * | 1984-10-08 | 1986-05-06 | Fuji Electric Co Ltd | りん酸形燃料電池への不活性ガス供給方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006286249A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池発電システムにおける燃料改質装置のガスパージ機構 |
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| JP5269582B2 (ja) * | 2006-02-15 | 2013-08-21 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム |
| WO2013024535A1 (ja) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | 株式会社日立製作所 | 車両用機器温調システム |
| CN103717454A (zh) * | 2011-08-17 | 2014-04-09 | 株式会社日立制作所 | 车辆用设备温度调节系统 |
| JP5642881B2 (ja) * | 2011-08-17 | 2014-12-17 | 株式会社日立製作所 | 車両用機器温調システム |
| US9309982B2 (en) | 2011-08-17 | 2016-04-12 | Hitachi, Ltd. | Vehicle device temperature adjustment system |
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