JPH03163762A - 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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- JPH03163762A JPH03163762A JP1301240A JP30124089A JPH03163762A JP H03163762 A JPH03163762 A JP H03163762A JP 1301240 A JP1301240 A JP 1301240A JP 30124089 A JP30124089 A JP 30124089A JP H03163762 A JPH03163762 A JP H03163762A
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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、空気と水素リッチな燃料ガスを使用して発
電を行う燃料電池について、発電運転状態から停止させ
る場合の停止方法で、特に停止の際のガス供給方法に関
する。
電を行う燃料電池について、発電運転状態から停止させ
る場合の停止方法で、特に停止の際のガス供給方法に関
する。
周知のように、空気と水素リッチな燃料を使用する燃料
１ｔ池、いわゆる燐酸型燃料電池は１５０℃〜２３０℃
の温度と、単セル（単電池）当たシの出力電圧が０．５
ｖ〜０．８ｖにて作動させるものである． この燃料電池の停止状態は比較的低い臨度で、セル内部
の水素を窒素ガスで置換した状態にしている。これは温
度が高く単セルでの電圧が無負荷時に近い高い状態で放
置しておくと、燃料電池の出力特性が次第に低下するた
めである。そこで運転状態から停止状態に移行するには
、早く停止状態の条件になるように運転条件を決定して
いる。
１ｔ池、いわゆる燐酸型燃料電池は１５０℃〜２３０℃
の温度と、単セル（単電池）当たシの出力電圧が０．５
ｖ〜０．８ｖにて作動させるものである． この燃料電池の停止状態は比較的低い臨度で、セル内部
の水素を窒素ガスで置換した状態にしている。これは温
度が高く単セルでの電圧が無負荷時に近い高い状態で放
置しておくと、燃料電池の出力特性が次第に低下するた
めである。そこで運転状態から停止状態に移行するには
、早く停止状態の条件になるように運転条件を決定して
いる。
すなわち、燃料電池の出力を次第に低下させ、運転亀度
を低くコントロールして一定温度以下になったら出力ｔ
−遮断し燃料系に窒＃ｇを供給する、。
を低くコントロールして一定温度以下になったら出力ｔ
−遮断し燃料系に窒＃ｇを供給する、。
この時、燃料電池の出力端に負荷抵抗を接続し電圧を早
く低下させる。
く低下させる。
第２図は、従来方式による燃料１！池停止方法Ｃガス系
統図である。図にかいて、燃料電池１にはマトリックス
１２ｔ−挟む燃料電極１０かよび酸｛１剤電極１１と、
これに燃料ガスを供給する燃料カス室２かよび酸化剤を
供給する酸化剤室３があク燃料ガス室２の入口配管には
弁４が設置され、方４の燃料電池１側には、窒素供給弁
５と調圧弁６を経由して窒軍が供給されるようになって
いる。
統図である。図にかいて、燃料電池１にはマトリックス
１２ｔ−挟む燃料電極１０かよび酸｛１剤電極１１と、
これに燃料ガスを供給する燃料カス室２かよび酸化剤を
供給する酸化剤室３があク燃料ガス室２の入口配管には
弁４が設置され、方４の燃料電池１側には、窒素供給弁
５と調圧弁６を経由して窒軍が供給されるようになって
いる。
燃料電池の電気出力端には電力変換装ｔｊ！ｔ１９への
配線と並列に負荷抵抗７．８および電圧センサー９が接
続されている。負荷抵抗７は電流容量力大きく、燃料ガ
ス室２及び配管系に残存する燃朴ガス量が大きいときに
大量に水素を消費させる希の負荷である。１た、電圧セ
ンサー９は燃料電氾の出力電圧を検出する為のものであ
ク、図示されないが、単セルもしくは数セルの電圧を検
出する電圧センサーも付加し、制御精度を向上する方式
がとられている。
配線と並列に負荷抵抗７．８および電圧センサー９が接
続されている。負荷抵抗７は電流容量力大きく、燃料ガ
ス室２及び配管系に残存する燃朴ガス量が大きいときに
大量に水素を消費させる希の負荷である。１た、電圧セ
ンサー９は燃料電氾の出力電圧を検出する為のものであ
ク、図示されないが、単セルもしくは数セルの電圧を検
出する電圧センサーも付加し、制御精度を向上する方式
がとられている。
燃料電池の発ｔを停止するときは、電力変換混置１９へ
の出力ｔ−遮断し、負荷抵抗７．８を接続して、窒素供
給弁５を開き、燃料入口の弁４を閉じる。この状態にて
負荷抵抗に流れる電流に相当する水素が消費され、燃料
ガス室２の水素濃度が窒素によって薄くなると発電電圧
が低くなる。更に燃料ガス室２内の水素濃度が薄くなる
ように、負荷抵抗８ｔ−接続するが単セル電圧が低下し
過ぎない時間内でＯＦＩ’させ、無負荷状態にする為、
また電圧が上昇し再び負荷抵抗８の接続によシ電圧が低
下し０１ｉ’Ｆする動作を繰シ返す。こうして次第に水
素濃度の低い窒素雰囲気に移行し発電停止動作が完了す
る。しかし、これら負荷抵抗によシ消費する水素量は理
論上、各セルとも同量であり均一に窒素置換させること
は難しい。
の出力ｔ−遮断し、負荷抵抗７．８を接続して、窒素供
給弁５を開き、燃料入口の弁４を閉じる。この状態にて
負荷抵抗に流れる電流に相当する水素が消費され、燃料
ガス室２の水素濃度が窒素によって薄くなると発電電圧
が低くなる。更に燃料ガス室２内の水素濃度が薄くなる
ように、負荷抵抗８ｔ−接続するが単セル電圧が低下し
過ぎない時間内でＯＦＩ’させ、無負荷状態にする為、
また電圧が上昇し再び負荷抵抗８の接続によシ電圧が低
下し０１ｉ’Ｆする動作を繰シ返す。こうして次第に水
素濃度の低い窒素雰囲気に移行し発電停止動作が完了す
る。しかし、これら負荷抵抗によシ消費する水素量は理
論上、各セルとも同量であり均一に窒素置換させること
は難しい。
多数のセルを積層してなる燃料電池にかいては、窺素置
換される速度が各セル相互間にばらつきがちシ、一方で
は負荷抵抗によシ強制的に燃料ガスを消費させて窒素ガ
スに置換する方式では、全セルが均一に燃料ガスを消費
するため早期にセル電圧が低下したセル、即ち早期に窒
素雰囲気となったセルにかいては燃料ガスが欠乏した状
態で発電を行うことになう、セルが損傷する可能性があ
るこのため、従来の停止方法にかいては常に燃料電池の
電圧、および適当な単セル電圧をモニターしながらセル
に悪影響を与えないように抵抗値の異なる複数の負荷抵
抗を断続的に選択接続する制御ｔ′かとなう必要があシ
、制御回路を複雑化し、負荷抵抗，センサー類等の補機
が必要で燃料ｔ池発電システムの課題である小型低価格
化を阻害するという問題がある。
換される速度が各セル相互間にばらつきがちシ、一方で
は負荷抵抗によシ強制的に燃料ガスを消費させて窒素ガ
スに置換する方式では、全セルが均一に燃料ガスを消費
するため早期にセル電圧が低下したセル、即ち早期に窒
素雰囲気となったセルにかいては燃料ガスが欠乏した状
態で発電を行うことになう、セルが損傷する可能性があ
るこのため、従来の停止方法にかいては常に燃料電池の
電圧、および適当な単セル電圧をモニターしながらセル
に悪影響を与えないように抵抗値の異なる複数の負荷抵
抗を断続的に選択接続する制御ｔ′かとなう必要があシ
、制御回路を複雑化し、負荷抵抗，センサー類等の補機
が必要で燃料ｔ池発電システムの課題である小型低価格
化を阻害するという問題がある。
更に、セル電圧のモニターを全セルについて行うことは
実用上不可能であシ、経験的に代表セル数点を選択して
制御している為、極端に置換速度の偏ったセルが混じっ
た時には前述のセル損傷の可能性は無くならない。
実用上不可能であシ、経験的に代表セル数点を選択して
制御している為、極端に置換速度の偏ったセルが混じっ
た時には前述のセル損傷の可能性は無くならない。
この発明の目的は、発電停止時にかけるガス置換方法を
改善することによシ、負荷抵抗を用いずに燃料電池の発
Ｘ運転を早期に停止状態に導くこふにあス− 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、この発明によれば、燃料ｔ
極かよび酸化剤電極を有する単電池の槓層体からなり、
燃料ガス室に水素リッチな燃料ガスを供給し、酸化剤ガ
ス室に酸化剤を供給して発電を行い、発ｔ電力を外部負
荷に供給する燃料電池の発電運転の停止方法であって、
まず前記外部負荷および前記燃料ガス室への燃料ガスの
供給を遮断し、前記燃料ガス室に窒素を供給し、所定時
間径過後前記窒素に酸化剤を混入して供給することとし
、かつ窒素に混入する酸化剤の量が燃料ガス室に残存す
る燃料ガス中の水素を燃料電極の触媒反応によって燃焼
除去するに必要な酸素を含む量であることとする。
改善することによシ、負荷抵抗を用いずに燃料電池の発
Ｘ運転を早期に停止状態に導くこふにあス− 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、この発明によれば、燃料ｔ
極かよび酸化剤電極を有する単電池の槓層体からなり、
燃料ガス室に水素リッチな燃料ガスを供給し、酸化剤ガ
ス室に酸化剤を供給して発電を行い、発ｔ電力を外部負
荷に供給する燃料電池の発電運転の停止方法であって、
まず前記外部負荷および前記燃料ガス室への燃料ガスの
供給を遮断し、前記燃料ガス室に窒素を供給し、所定時
間径過後前記窒素に酸化剤を混入して供給することとし
、かつ窒素に混入する酸化剤の量が燃料ガス室に残存す
る燃料ガス中の水素を燃料電極の触媒反応によって燃焼
除去するに必要な酸素を含む量であることとする。
燃料電池の停止直後は、燃料電池のセル内に燃料と空気
が残っている。ここで燃料の供給を停止した後に窒素ガ
スを燃料系に供給することによ久次第に窒素ガスの雰囲
気に置換されてゆく．，ある権Ｗ− Ｗｔ拗が進んだ一
定時間後一窒麦ガス中に空気を混入させるが、この空気
量はセル内に一部残留した燃料ガスを触媒燃焼させるに
足る量であシ、反応空気の一部をバイパスさせて供給す
れば良い。
が残っている。ここで燃料の供給を停止した後に窒素ガ
スを燃料系に供給することによ久次第に窒素ガスの雰囲
気に置換されてゆく．，ある権Ｗ− Ｗｔ拗が進んだ一
定時間後一窒麦ガス中に空気を混入させるが、この空気
量はセル内に一部残留した燃料ガスを触媒燃焼させるに
足る量であシ、反応空気の一部をバイパスさせて供給す
れば良い。
これによシセル内部では燃料ガス中の水素と空気中の酸
素が反応して水になる触媒燃焼によシ燃料ガスが消費さ
れ、その分窒素濃度が高〈なシ、セル電圧は低下し、局
部的な燃料ガス不足による電池の損傷が回避される。こ
のように構或した場合負荷抵抗及びそのコントロール回
路等の余計な装Ｒを付加する必要もな〈なシ、燃料！池
を早期に停止状態にすることができる。
素が反応して水になる触媒燃焼によシ燃料ガスが消費さ
れ、その分窒素濃度が高〈なシ、セル電圧は低下し、局
部的な燃料ガス不足による電池の損傷が回避される。こ
のように構或した場合負荷抵抗及びそのコントロール回
路等の余計な装Ｒを付加する必要もな〈なシ、燃料！池
を早期に停止状態にすることができる。
第１図はこの発明による燃料電池停止方法の実施例を示
すガス系統図であυ、第２図と共通する要素には同じ番
号が付記してある。第２図との相違は、燃料電池１の燃
料ガス室２の入口配管に合流する窒素供給配管において
、窒素供給弁５の燃料ｔ池側に空気入口配管から分岐し
た空気分岐配管１３が空気供給弁１４を経由して配管さ
れてかり、また燃料電池出力側にかいては負荷抵抗７，
８と電圧センサー９が削除されている。
すガス系統図であυ、第２図と共通する要素には同じ番
号が付記してある。第２図との相違は、燃料電池１の燃
料ガス室２の入口配管に合流する窒素供給配管において
、窒素供給弁５の燃料ｔ池側に空気入口配管から分岐し
た空気分岐配管１３が空気供給弁１４を経由して配管さ
れてかり、また燃料電池出力側にかいては負荷抵抗７，
８と電圧センサー９が削除されている。
この発明において、燃料電池の発電を停止するときは、
電力変換装置１９への出力を遮断し、窒素供給弁５を開
き、燃料入口の弁４を閉じる。この状態にて、燃料ガス
室２内の燃料は窒素ガスに置換されるが、燃料ガス室２
内の水素ガス濃度がある程度薄くなった後、空気供給弁
１４を開〈。
電力変換装置１９への出力を遮断し、窒素供給弁５を開
き、燃料入口の弁４を閉じる。この状態にて、燃料ガス
室２内の燃料は窒素ガスに置換されるが、燃料ガス室２
内の水素ガス濃度がある程度薄くなった後、空気供給弁
１４を開〈。
空気供給弁１４を遅れて開く理由は、水素リッチガス中
に直接酸化剤を供給すると、万一、制御不能等の要因で
酸化剤ガス量が大量に流れた場合に異常発熱．筐たは最
悪のケースでは爆発の可能性が考えられる為である。空
気供給弁１４を開くことによシ、燃料ガス室２に空気が
導入され、この空気中の酸素が燃料ｔ極１０の触媒作用
によシ残存する水素ガスと反応し水になることによシ、
水素ガスが消費されて燃料ガス室２内の水素濃度が更に
４〈なる。この触媒反応は、水素ガスが残るセルのみで
作用し、水素分が無くなると空気は無反応となシ、全ｆ
が排出される。こうして、燃料亀池１の各単セルはほぼ
均一に窒素置換が行われる。したがって、ガス置換が早
期に行われた単セルが燃料ガス不足状態で発電を続ける
ことによって電池の構成材料が損傷することを回避でき
、かつ負荷抵抗や電圧センサー，さらにはそのコントロ
ール回路等も不要になるので、燃料電池の構成を簡素化
し小型化することができる。
に直接酸化剤を供給すると、万一、制御不能等の要因で
酸化剤ガス量が大量に流れた場合に異常発熱．筐たは最
悪のケースでは爆発の可能性が考えられる為である。空
気供給弁１４を開くことによシ、燃料ガス室２に空気が
導入され、この空気中の酸素が燃料ｔ極１０の触媒作用
によシ残存する水素ガスと反応し水になることによシ、
水素ガスが消費されて燃料ガス室２内の水素濃度が更に
４〈なる。この触媒反応は、水素ガスが残るセルのみで
作用し、水素分が無くなると空気は無反応となシ、全ｆ
が排出される。こうして、燃料亀池１の各単セルはほぼ
均一に窒素置換が行われる。したがって、ガス置換が早
期に行われた単セルが燃料ガス不足状態で発電を続ける
ことによって電池の構成材料が損傷することを回避でき
、かつ負荷抵抗や電圧センサー，さらにはそのコントロ
ール回路等も不要になるので、燃料電池の構成を簡素化
し小型化することができる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、停止時における燃料系の窒素置換を
窒素ガスに空気を混入して触媒燃焼させる方式とするこ
とにより促進するようにした為、負荷抵抗，およびその
制御回路，センサー類が不要となｂ，燃料電池の小型・
低価格化が達或される。筐た、反応によシ置換の遅れた
セルの水素ガスを無〈す為、セル間のばらつきを低減で
き、したがって電池構或材科に損傷を与えることなく早
期に党ｔを停止することが可能と女り、燃料電池の信頼
性を同上できる利点が得られる。
窒素ガスに空気を混入して触媒燃焼させる方式とするこ
とにより促進するようにした為、負荷抵抗，およびその
制御回路，センサー類が不要となｂ，燃料電池の小型・
低価格化が達或される。筐た、反応によシ置換の遅れた
セルの水素ガスを無〈す為、セル間のばらつきを低減で
き、したがって電池構或材科に損傷を与えることなく早
期に党ｔを停止することが可能と女り、燃料電池の信頼
性を同上できる利点が得られる。
第１図はこの発明による燃料電池の停止方法の実施例を
示すガス系統図、Ｍ２図は従来方式にょる燃料電池の停
止方法を示すガス系統図である。 １・・・燃料電池、２・・・燃料ガス室、３・・・酸化
剤（空気）ガス室、４・・・弁、５・・・窒素供給弁、
６・・・調圧弁、７，８・・・負荷抵抗、９・・・電圧
センサー １０・・・燃料電極、１１・・・酸化剤電極
、１２・・・マトリクス、１３・・・空気分岐配管、１
４・・・空気供給弁。
示すガス系統図、Ｍ２図は従来方式にょる燃料電池の停
止方法を示すガス系統図である。 １・・・燃料電池、２・・・燃料ガス室、３・・・酸化
剤（空気）ガス室、４・・・弁、５・・・窒素供給弁、
６・・・調圧弁、７，８・・・負荷抵抗、９・・・電圧
センサー １０・・・燃料電極、１１・・・酸化剤電極
、１２・・・マトリクス、１３・・・空気分岐配管、１
４・・・空気供給弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）燃料電極および酸化剤電極を有する単電池の積層体
からなり、燃料ガス室に水素リッチな燃料ガスを供給し
、酸化剤ガス室に酸化剤を供給して発電を行い、発電電
力を外部負荷に供給する燃料電池の発電運転の停止方法
であって、まず前記外部負荷および前記燃料ガス室への
燃料ガスの供給を遮断し、前記燃料ガス室に窒素を供給
し、所定時間径過後前記窒素に酸化剤を混入して供給す
ることを特徴とする燃料電池の停止方法。 ２）窒素に混入する酸化剤の量が燃料ガス室に残存する
燃料ガス中の水素を燃料電極の触媒反応によって燃焼除
去するに必要な酸素を含む量であることを特徴とする請
求項１記載の燃料電池の停止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1301240A JPH03163762A (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 燃料電池の停止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1301240A JPH03163762A (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 燃料電池の停止方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03163762A true JPH03163762A (ja) | 1991-07-15 |
Family
ID=17894466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1301240A Pending JPH03163762A (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 燃料電池の停止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03163762A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2816762A1 (fr) * | 2000-11-14 | 2002-05-17 | Air Liquide | Procede et dispositif de securite pour le demarrage et l'arret d'une pile a combustible |
| FR2834586A1 (fr) * | 2002-01-04 | 2003-07-11 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de generation d'electricite du type pile a combustible et vehicule comportant un tel dispositif |
| EP1296397A3 (en) * | 2001-09-19 | 2004-03-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell power generation system and method of controlling fuel cell power generation system |
-
1989
- 1989-11-20 JP JP1301240A patent/JPH03163762A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2816762A1 (fr) * | 2000-11-14 | 2002-05-17 | Air Liquide | Procede et dispositif de securite pour le demarrage et l'arret d'une pile a combustible |
| US6677067B2 (en) | 2000-11-14 | 2004-01-13 | L'air Liquide - Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Safety process and device for starting up a fuel cell |
| EP1296397A3 (en) * | 2001-09-19 | 2004-03-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell power generation system and method of controlling fuel cell power generation system |
| US7033687B2 (en) | 2001-09-19 | 2006-04-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell power generation system and method of controlling fuel cell power generation |
| FR2834586A1 (fr) * | 2002-01-04 | 2003-07-11 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de generation d'electricite du type pile a combustible et vehicule comportant un tel dispositif |
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