JPH02244559A - 燃料電池の停止方法 - Google Patents
燃料電池の停止方法Info
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- JPH02244559A JPH02244559A JP1065543A JP6554389A JPH02244559A JP H02244559 A JPH02244559 A JP H02244559A JP 1065543 A JP1065543 A JP 1065543A JP 6554389 A JP6554389 A JP 6554389A JP H02244559 A JPH02244559 A JP H02244559A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
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。
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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、特にりん酸型燃料電池の発！電力
の外部負荷への供給を停止して燃料電池を停止する停止
方法に関する。
の外部負荷への供給を停止して燃料電池を停止する停止
方法に関する。
燃料電池、例えばりん酸型燃料電池は燃料電池内の燃料
流路と酸化剤流路を経て供給される燃料ガスと酸化剤ガ
スとにより電池反応を起こさせて発電する。この場合燃
料ガスは水素に冨む改質ガスが、また酸化剤ガスは空気
が使用される。りん酸型燃料電池における発電は運転温
度が１５０℃〜２３０℃、単電池当りの出力電圧がＯ，
５Ｖ〜０．８Ｖにて行なわれ、燃料電池は通常単電池を
複数積層したセルスタックを備え、このセルスタックに
て生じる電力を外部負荷に供給している。
流路と酸化剤流路を経て供給される燃料ガスと酸化剤ガ
スとにより電池反応を起こさせて発電する。この場合燃
料ガスは水素に冨む改質ガスが、また酸化剤ガスは空気
が使用される。りん酸型燃料電池における発電は運転温
度が１５０℃〜２３０℃、単電池当りの出力電圧がＯ，
５Ｖ〜０．８Ｖにて行なわれ、燃料電池は通常単電池を
複数積層したセルスタックを備え、このセルスタックに
て生じる電力を外部負荷に供給している。
ところで、燃料電池が発電する電力の外部負荷への供給
を停止し、外部負荷から切離した燃料電池の停止状態で
は１３０℃以下の温度で、燃料電池内部に残留する水素
を不活性ガスとしての窒素ガスで置換した状態にしてい
る。これは、温度が高く、単電池の電圧が０．８ Ｖ以
上に放置しておくと、燃料電池の出力特性がしだいに低
下するためである。このため燃料電池を外部負荷から切
離して停止状態に移行する時には、上記の停止状態に早
くなるようにつぎのような運転モードが実施されている
。すなわち、燃料電池から外部負荷に供給する出力を次
第に低下させ、運転温度を低く制御して１５０℃〜１４
０℃になったら出力を遮断して外部負荷から切離し、燃
料流路と酸化剤流路に不活性ガスとしての窒素ガスを供
給して燃料ガスと空気とをパージする。この場合、燃料
電池の出力端に負荷抵抗を接続して負荷抵抗回路を形成
し、この負荷抵抗に、残留する燃料ガスと酸化剤ガスと
による電池反応により生じる電気を流し、電圧を早く低
下させている。
を停止し、外部負荷から切離した燃料電池の停止状態で
は１３０℃以下の温度で、燃料電池内部に残留する水素
を不活性ガスとしての窒素ガスで置換した状態にしてい
る。これは、温度が高く、単電池の電圧が０．８ Ｖ以
上に放置しておくと、燃料電池の出力特性がしだいに低
下するためである。このため燃料電池を外部負荷から切
離して停止状態に移行する時には、上記の停止状態に早
くなるようにつぎのような運転モードが実施されている
。すなわち、燃料電池から外部負荷に供給する出力を次
第に低下させ、運転温度を低く制御して１５０℃〜１４
０℃になったら出力を遮断して外部負荷から切離し、燃
料流路と酸化剤流路に不活性ガスとしての窒素ガスを供
給して燃料ガスと空気とをパージする。この場合、燃料
電池の出力端に負荷抵抗を接続して負荷抵抗回路を形成
し、この負荷抵抗に、残留する燃料ガスと酸化剤ガスと
による電池反応により生じる電気を流し、電圧を早く低
下させている。
上記のような停止状態にする運転モードにおいても起動
９停止を繰り返すと燃料電池の出力特性がしだいに低下
するという問題がある。これは。
９停止を繰り返すと燃料電池の出力特性がしだいに低下
するという問題がある。これは。
燃料電池に供給する窒素ガスが過剰で、かつ乾燥してい
るため、燃料電池内の電解液が蒸発、飛散し、体積変化
による電解液の移動によって正常な発電反応が妨げられ
るからである。
るため、燃料電池内の電解液が蒸発、飛散し、体積変化
による電解液の移動によって正常な発電反応が妨げられ
るからである。
本発明の目的は、燃料電池を外部負荷から切離した後の
燃料電池内に残留する燃料ガスを不活性ガスと置換する
とき、電解液の蒸発、飛散を少なくすることのできる燃
料電池の停止方法を提供ｒることである。
燃料電池内に残留する燃料ガスを不活性ガスと置換する
とき、電解液の蒸発、飛散を少なくすることのできる燃
料電池の停止方法を提供ｒることである。
上記！ｉＢを解決するために、本発明によれば燃料流路
と酸化剤流路とを有する燃料電池が発電する電力の外部
負荷への供給を停止した後、前記燃料電池内に残留する
燃料ガスを酸化剤ガスにより電池反応させて生じる電気
を負荷抵抗回路に流して発ｉｔ圧を低下させる燃料電池
の停止方法において、前記電力供給停止後、前記燃料ガ
スの人口と出口とを閉鎖し、不活性ガスを圧力調整弁に
より所定圧力に制御して前記閉鎖された燃料流路に供給
し、一方酸化剤流路に酸化剤ガスを供給するものとする
。
と酸化剤流路とを有する燃料電池が発電する電力の外部
負荷への供給を停止した後、前記燃料電池内に残留する
燃料ガスを酸化剤ガスにより電池反応させて生じる電気
を負荷抵抗回路に流して発ｉｔ圧を低下させる燃料電池
の停止方法において、前記電力供給停止後、前記燃料ガ
スの人口と出口とを閉鎖し、不活性ガスを圧力調整弁に
より所定圧力に制御して前記閉鎖された燃料流路に供給
し、一方酸化剤流路に酸化剤ガスを供給するものとする
。
（作用〕
燃料電池を外部負荷から切離した後燃料電池の燃料流路
の入口と出口とを閉鎖し、この閉鎖された燃料流路に圧
力制御された不活性ガスを供給するとともに酸化剤流路
に酸化剤ガスを供給して電池反応を起こさせて電気を発
生させ、この電気を町ｔ カ 燃料流−婚の出口端に接続された負荷抵抗回路に流し、
残留する燃料ガス中の水素を消費してなくす。
の入口と出口とを閉鎖し、この閉鎖された燃料流路に圧
力制御された不活性ガスを供給するとともに酸化剤流路
に酸化剤ガスを供給して電池反応を起こさせて電気を発
生させ、この電気を町ｔ カ 燃料流−婚の出口端に接続された負荷抵抗回路に流し、
残留する燃料ガス中の水素を消費してなくす。
この場合、燃料流路は入口と出口とが閉鎖されているの
で、水素の消費により燃料流路内の圧力が低下する。し
たがって不活性ガスを水素の消費分を補うように圧力調
整弁により燃料流路内の圧力が所定圧力になるように制
御して供給する。一方酸化剤流路には燃料波路内の残存
水素との反応が璧続するように酸化剤ガスを供給する。
で、水素の消費により燃料流路内の圧力が低下する。し
たがって不活性ガスを水素の消費分を補うように圧力調
整弁により燃料流路内の圧力が所定圧力になるように制
御して供給する。一方酸化剤流路には燃料波路内の残存
水素との反応が璧続するように酸化剤ガスを供給する。
この酸化剤ガスの供給量は、負荷抵抗に流れる電流から
計算される理＆２量の２〜３倍でよい。
計算される理＆２量の２〜３倍でよい。
このようにして燃料電池の発電反応を継続しつつ、燃料
電池の閉鎖された燃料流路を不活性ガスに置換すること
により、乾燥した不活性ガスを過剰に供給することがな
いので、電解液の蒸発、飛散を防止し、また発電反応に
伴う生成水の発生により電解液の濃度を制御できる。
電池の閉鎖された燃料流路を不活性ガスに置換すること
により、乾燥した不活性ガスを過剰に供給することがな
いので、電解液の蒸発、飛散を防止し、また発電反応に
伴う生成水の発生により電解液の濃度を制御できる。
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例による燃料電池の停止方法を通
用するときの燃料電池の系統間である。第１図において
１はりん酸型燃料電池であり、模式的に示されているが
、りん酸を電解液とする電解液室２と、この両側に配さ
れた燃料極３と酸化剤極４と、さらにこの両側に配され
、燃料極３に燃料ガスを供給する燃料流路５と酸化剤極
４に酸化剤ガスとしての空気を供給する酸化剤流路６と
で構成されている。７は燃料ガス供給系であり、燃料電
池１の燃料流路５に燃料ガスを供給する燃料ガス供給管
８と、燃料流路５から燃料ガスを排出する燃料ガス排出
管９とを備えている。
用するときの燃料電池の系統間である。第１図において
１はりん酸型燃料電池であり、模式的に示されているが
、りん酸を電解液とする電解液室２と、この両側に配さ
れた燃料極３と酸化剤極４と、さらにこの両側に配され
、燃料極３に燃料ガスを供給する燃料流路５と酸化剤極
４に酸化剤ガスとしての空気を供給する酸化剤流路６と
で構成されている。７は燃料ガス供給系であり、燃料電
池１の燃料流路５に燃料ガスを供給する燃料ガス供給管
８と、燃料流路５から燃料ガスを排出する燃料ガス排出
管９とを備えている。
なお燃料ガス供給管８には大口弁１０が、燃料ガス排出
管９には出目弁１１が設けられている。１２は燃料ガス
供給管８に人口弁１０の出口部で接続される窒素供給系
であり、窒素供給弁１３と圧力調整弁１４とを備えてい
る。１５は燃料電池ｌの酸化剤流路６に空気を供給、排
出する空気供給系である。
管９には出目弁１１が設けられている。１２は燃料ガス
供給管８に人口弁１０の出口部で接続される窒素供給系
であり、窒素供給弁１３と圧力調整弁１４とを備えてい
る。１５は燃料電池ｌの酸化剤流路６に空気を供給、排
出する空気供給系である。
燃料電池１の燃料極３と酸化剤極４とには外部負荷に図
示しない電力変換装置を介して接続される負荷回路１７
が接続されている。そして負荷回路１７には電力変換装
置と並列に負荷抵抗２０，２１．およびスイッチ２２．
２３とをそれぞれ有する負荷抵抗回路２４．２５とが接
読されている。負荷抵抗２０は発電停止直後に燃料電池
の燃料ガス用配管及び燃料流路５内のガス流路に残留す
る燃料ガス中の水素を消費する電流容量の大きい負荷で
あり、９１．荷抵抗２１はこれに続いて残る少量の水素
を消費する負荷である。
示しない電力変換装置を介して接続される負荷回路１７
が接続されている。そして負荷回路１７には電力変換装
置と並列に負荷抵抗２０，２１．およびスイッチ２２．
２３とをそれぞれ有する負荷抵抗回路２４．２５とが接
読されている。負荷抵抗２０は発電停止直後に燃料電池
の燃料ガス用配管及び燃料流路５内のガス流路に残留す
る燃料ガス中の水素を消費する電流容量の大きい負荷で
あり、９１．荷抵抗２１はこれに続いて残る少量の水素
を消費する負荷である。
このような構成により、燃料電池１の発電を停止すると
きには、電力変換装置Ｉへの送電電力を遮断し、スイッ
チ２２．２３を閉にして負荷抵抗回路２４．２５を活か
し、燃料ガスの人口弁１０．出口弁１１とを閉にし、さ
らに窒素供給弁１３を間にして窒素を窒素供給系１２を
経て閉鎖された燃料流路５に供轟、 給する。一方、空気は空気供給管１５を経て酸化剤流路
６に通流させる。この状態において人口弁１０と出口弁
１１とで閉ざされた燃料流路等の残留水素は空気と電池
反応して発電し、この発電した電気は負荷抵抗２Ｏ，２
１とを流れる。この除波れる電流に相当する水素が消費
され、燃料流路５内の圧力は低下するが、この圧力低下
は、窒素供給系１２を経て流れる窒素により補われ、圧
力調整弁１４により燃料流路５の圧力が所定圧力になる
ように制御される。このように燃料流路５の圧力が所定
圧力に保持されながら残留した燃料ガス中の水素は空気
と電池反応をして消費され、燃＄４流路５の水素濃度が
薄くなるにつれて発電電圧は低下する。なお、この際燃
料電池内部の水素濃度が均一に薄くなるように、負荷抵
抗２０は単電池電圧で０．８〜０．５ｖになるようにス
イッチ２２によりＯＮ、ＯＦＦを繰り返す、Ｔ！１圧が
低下して負荷抵抗２０のＯＮの時間が数秒に短くなった
時点で負荷抵抗２０を０ドＦの状態にして、負荷抵抗２
１のスイッチ２３によるＯＮ、ＯＦＦによって残存する
水素を消費する。
きには、電力変換装置Ｉへの送電電力を遮断し、スイッ
チ２２．２３を閉にして負荷抵抗回路２４．２５を活か
し、燃料ガスの人口弁１０．出口弁１１とを閉にし、さ
らに窒素供給弁１３を間にして窒素を窒素供給系１２を
経て閉鎖された燃料流路５に供轟、 給する。一方、空気は空気供給管１５を経て酸化剤流路
６に通流させる。この状態において人口弁１０と出口弁
１１とで閉ざされた燃料流路等の残留水素は空気と電池
反応して発電し、この発電した電気は負荷抵抗２Ｏ，２
１とを流れる。この除波れる電流に相当する水素が消費
され、燃料流路５内の圧力は低下するが、この圧力低下
は、窒素供給系１２を経て流れる窒素により補われ、圧
力調整弁１４により燃料流路５の圧力が所定圧力になる
ように制御される。このように燃料流路５の圧力が所定
圧力に保持されながら残留した燃料ガス中の水素は空気
と電池反応をして消費され、燃＄４流路５の水素濃度が
薄くなるにつれて発電電圧は低下する。なお、この際燃
料電池内部の水素濃度が均一に薄くなるように、負荷抵
抗２０は単電池電圧で０．８〜０．５ｖになるようにス
イッチ２２によりＯＮ、ＯＦＦを繰り返す、Ｔ！１圧が
低下して負荷抵抗２０のＯＮの時間が数秒に短くなった
時点で負荷抵抗２０を０ドＦの状態にして、負荷抵抗２
１のスイッチ２３によるＯＮ、ＯＦＦによって残存する
水素を消費する。
空気の供給は、負荷抵抗２０のＯＮ、ＯＦＦ制御の時は
負荷抵抗２０．２１と電池電圧で計算できる理論量の２
倍の空気を供給する。負荷抵抗２１によって制御してい
るときは空気の供給は停止するが、酸化剤流路内に残っ
た酸素が発電反応に使用される。
負荷抵抗２０．２１と電池電圧で計算できる理論量の２
倍の空気を供給する。負荷抵抗２１によって制御してい
るときは空気の供給は停止するが、酸化剤流路内に残っ
た酸素が発電反応に使用される。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば燃料電
池の外部ａ荷への送電停止後燃料電池内の燃料流路の入
口と出口とを閉鎖し、この閉鎖された燃料流路に窒素を
供給して所定の圧力に制御しながらこの燃料流路に残留
する燃料ガス中の水素を酸化剤流路を流れる空気と電池
反応させて消費し、この除土じる電気を負荷抵抗回路に
流して発電電圧を低下させて燃料電池の停止を行なわせ
ることにより、過剰な乾燥した不活性ガスによる電解液
の蒸発１飛散がなくなり、また電池反応に伴う生成水が
あるので、電解液の濃度も適当に制御され伝曇卒−燃料
電池の起動１停止に伴う出力特性の低下が小さくなると
いう効果がある。なお、燃料ガスを置換する不活性ガス
量も少なくなるので、不活性ガス供給系の設備も小さく
なるという効果もある。
池の外部ａ荷への送電停止後燃料電池内の燃料流路の入
口と出口とを閉鎖し、この閉鎖された燃料流路に窒素を
供給して所定の圧力に制御しながらこの燃料流路に残留
する燃料ガス中の水素を酸化剤流路を流れる空気と電池
反応させて消費し、この除土じる電気を負荷抵抗回路に
流して発電電圧を低下させて燃料電池の停止を行なわせ
ることにより、過剰な乾燥した不活性ガスによる電解液
の蒸発１飛散がなくなり、また電池反応に伴う生成水が
あるので、電解液の濃度も適当に制御され伝曇卒−燃料
電池の起動１停止に伴う出力特性の低下が小さくなると
いう効果がある。なお、燃料ガスを置換する不活性ガス
量も少なくなるので、不活性ガス供給系の設備も小さく
なるという効果もある。
第１図は本発明の実施例による燃料電池の停止方法を適
用するときの燃料電池の系統図である。 １：燃料電池、５：燃料流路、６；酸化剤流路、１０；
人口弁、１１：出口弁、１４−圧力調整弁、２４゜２５
；負荷抵抗回路。 ｌ゛ 代ｊＦ人有理士 山 口 Ｉ５．（
用するときの燃料電池の系統図である。 １：燃料電池、５：燃料流路、６；酸化剤流路、１０；
人口弁、１１：出口弁、１４−圧力調整弁、２４゜２５
；負荷抵抗回路。 ｌ゛ 代ｊＦ人有理士 山 口 Ｉ５．（
Claims (1)
- １）燃料流路と酸化剤流路とを有する燃料電池が発電す
る電力の外部負荷への供給を停止した後、前記燃料電池
内に残留する燃料ガスを酸化剤ガスにより電池反応させ
て生じる電気を負荷抵抗回路に流して発電電圧を低下さ
せる燃料電池の停止方法において、前記電力供給停止後
、前記燃料流路の入口と出口とを閉鎖し、不活性ガスを
圧力調整弁により所定圧力に制御して前記閉鎖された燃
料流路に供給し、一方酸化剤流路に酸化剤ガスを供給す
ることを特徴とする燃料電池の停止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1065543A JPH02244559A (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | 燃料電池の停止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1065543A JPH02244559A (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | 燃料電池の停止方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02244559A true JPH02244559A (ja) | 1990-09-28 |
Family
ID=13290039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1065543A Pending JPH02244559A (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | 燃料電池の停止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02244559A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0343965A (ja) * | 1989-07-11 | 1991-02-25 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池の発電システムの運転方法 |
| JP2003086215A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JP2004342406A (ja) * | 2003-05-14 | 2004-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2005078844A1 (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム及び残留燃料ガスの除去方法 |
| JP2005302609A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2006090685A1 (ja) | 2005-02-22 | 2006-08-31 | Mitsubishi Materials Corporation | 固体酸化物形燃料電池およびその運転方法 |
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| JP2013171782A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物形燃料電池の運転方法、複合発電システムの運転方法、固体酸化物形燃料電池システム及び複合発電システム |
-
1989
- 1989-03-17 JP JP1065543A patent/JPH02244559A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0343965A (ja) * | 1989-07-11 | 1991-02-25 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池の発電システムの運転方法 |
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| EP2101371A2 (en) | 2005-02-22 | 2009-09-16 | Mitsubishi Materials Corporation | Solid Oxide Type Fuel Cell and Operating Method Thereof |
| EP2287954A2 (en) | 2005-02-22 | 2011-02-23 | Mitsubishi Materials Corporation | Solid oxide type fuel cell and operating method thereof |
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