JPH0337966A - 燃料電池の無負荷運転移行方法 - Google Patents
燃料電池の無負荷運転移行方法Info
- Publication number
- JPH0337966A JPH0337966A JP1171814A JP17181489A JPH0337966A JP H0337966 A JPH0337966 A JP H0337966A JP 1171814 A JP1171814 A JP 1171814A JP 17181489 A JP17181489 A JP 17181489A JP H0337966 A JPH0337966 A JP H0337966A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- anode
- load
- cathode
- combustor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
- H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied 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
- H01M8/04223—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
-
- 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
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
-
- 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
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
- H01M8/04022—Heating by combustion
-
- 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
- H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- 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。
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、溶融炭酸塩型燃料電池の無負荷運転移行方法
に係り、特にガスリサイクル系を有する燃ｆ：４電池を
負荷運転から無負荷運転に移行する無負荷運転移行方法
に関するものである。
に係り、特にガスリサイクル系を有する燃ｆ：４電池を
負荷運転から無負荷運転に移行する無負荷運転移行方法
に関するものである。
［従来の技術］
燃料電池は、水の電気分解の逆の反応であり、水素と酸
素とを化学的に反応させて電気と水とを同時に取出すも
ので、電解質板を燃料極（アノード）と空気極（カソー
ド）の画電極で両面から挟んだセルを多層に積層させて
いる。
素とを化学的に反応させて電気と水とを同時に取出すも
ので、電解質板を燃料極（アノード）と空気極（カソー
ド）の画電極で両面から挟んだセルを多層に積層させて
いる。
溶融炭酸塩型の燃料電池においては、水素。
−酸化炭素等を含むアノードガスをアノードガス供給系
を介して燃料電池のアノードに供給すると共に、酸素、
二酸化炭素等を含むカソードガスをカソードガス供給系
を介してカソードに供給することで、電解質板を介して
水素と酸素が反応して発電が行われる。このとき、アノ
ード及びカソードからのアノード排ガス及びカソ−ド排
ガスは単に捨てられていたが、この種の燃料電池のガス
消費率が約６〜８割程度と低いために、これを有効利用
すべくガスリサイクル系が創案された。このガスリサイ
クル系は、アノード排ガスの一部あるいは全部をアノー
ドにリサイクルすると共に残りをカソードガス供給系に
接続された触媒燃焼器等の燃焼器で燃焼（酸化）してカ
ソードガスとした後カソードに供給し、かつカソード排
ガスを上記触媒燃焼器を介してカソードにリサイクルす
るものである。
を介して燃料電池のアノードに供給すると共に、酸素、
二酸化炭素等を含むカソードガスをカソードガス供給系
を介してカソードに供給することで、電解質板を介して
水素と酸素が反応して発電が行われる。このとき、アノ
ード及びカソードからのアノード排ガス及びカソ−ド排
ガスは単に捨てられていたが、この種の燃料電池のガス
消費率が約６〜８割程度と低いために、これを有効利用
すべくガスリサイクル系が創案された。このガスリサイ
クル系は、アノード排ガスの一部あるいは全部をアノー
ドにリサイクルすると共に残りをカソードガス供給系に
接続された触媒燃焼器等の燃焼器で燃焼（酸化）してカ
ソードガスとした後カソードに供給し、かつカソード排
ガスを上記触媒燃焼器を介してカソードにリサイクルす
るものである。
［発明が解決しようとする課題］
ところで、従来の負荷運転から無負荷運転へ移行する燃
料電池の無負荷運転移行方法は、燃料電池に接続されて
いる負荷装置で負荷遮断して燃料電池の発電（反応〉を
とめるが、ガスリサイクル系を有する燃料電池の場合、
アノードからのアノード排ガスが燃焼器に入るために、
従来の移行方法では、燃焼器内のアノードガス濃度が高
くなるので、燃焼器の燃焼が異常燃焼になり、燃焼器の
出口温度が上昇する（最悪の場合燃焼器内で爆発が起こ
る）、このため、燃焼器に無理な負荷ががかり、燃焼器
は破損してしまう虞がある。
料電池の無負荷運転移行方法は、燃料電池に接続されて
いる負荷装置で負荷遮断して燃料電池の発電（反応〉を
とめるが、ガスリサイクル系を有する燃料電池の場合、
アノードからのアノード排ガスが燃焼器に入るために、
従来の移行方法では、燃焼器内のアノードガス濃度が高
くなるので、燃焼器の燃焼が異常燃焼になり、燃焼器の
出口温度が上昇する（最悪の場合燃焼器内で爆発が起こ
る）、このため、燃焼器に無理な負荷ががかり、燃焼器
は破損してしまう虞がある。
そこで、本発明は、上記課題を解決すべくなされたもの
で、ガスリサイクルを有する燃料電池を負荷運転から無
負荷運転へ移行するとき、燃焼器の破損を心配すること
なく移行できる燃料電池の無負荷運転移行方法を提供す
ることを目的とする。
で、ガスリサイクルを有する燃料電池を負荷運転から無
負荷運転へ移行するとき、燃焼器の破損を心配すること
なく移行できる燃料電池の無負荷運転移行方法を提供す
ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は、上記目的を達成するために、負荷装置に給電
すべく接続された燃料電池と、その燃料電池ヘアノード
ガス及びカソードガスをそれぞれ供給する供給系と、ア
ノード排ガスの一部あるいは全部をアノードにリサイク
ルすると共に残りをカソードガス供給系に接続された燃
焼器に供給してそこで燃焼させてカソードガスとするア
ノードガスリサイクル系とを備え、上記燃料電池を負荷
運転から無負荷運転に移行するに際し、上記負荷装置の
負荷電流を上記燃焼器の出口温度が所定値を越えないよ
うに徐々に零まで下げると共に、その負荷電流の減少に
応じて上記アノードガスとカソードガスの供給系からの
ガスの流量をそれぞれ制御したものである。
すべく接続された燃料電池と、その燃料電池ヘアノード
ガス及びカソードガスをそれぞれ供給する供給系と、ア
ノード排ガスの一部あるいは全部をアノードにリサイク
ルすると共に残りをカソードガス供給系に接続された燃
焼器に供給してそこで燃焼させてカソードガスとするア
ノードガスリサイクル系とを備え、上記燃料電池を負荷
運転から無負荷運転に移行するに際し、上記負荷装置の
負荷電流を上記燃焼器の出口温度が所定値を越えないよ
うに徐々に零まで下げると共に、その負荷電流の減少に
応じて上記アノードガスとカソードガスの供給系からの
ガスの流量をそれぞれ制御したものである。
［作用］
燃料電池ヘアノードガス及びカソードガスをそれぞれ供
給し、アノード排ガスの一部あるいは全部をアノードに
リサイクルすると共に残りを燃焼器で燃焼させてカソー
ドガスとした後カソードに供給することで、燃料電池よ
り負荷装置に所定の負荷電流が流れる。このとき、燃料
電池を負荷運転から無負荷運転に移行させるのに、負荷
装置の負荷電流を燃焼器の出口温度が所定値を越えない
ように徐々に零まで下げると共に、その負荷電流の減少
に応じてアノードガスとカソードガスの流量を制御する
ことにより、燃焼器内のアノードガス濃度が高くなるの
を防止しているので、燃焼器に無理な負荷がかかること
なく、燃料電池を無負荷運転に移行できる。
給し、アノード排ガスの一部あるいは全部をアノードに
リサイクルすると共に残りを燃焼器で燃焼させてカソー
ドガスとした後カソードに供給することで、燃料電池よ
り負荷装置に所定の負荷電流が流れる。このとき、燃料
電池を負荷運転から無負荷運転に移行させるのに、負荷
装置の負荷電流を燃焼器の出口温度が所定値を越えない
ように徐々に零まで下げると共に、その負荷電流の減少
に応じてアノードガスとカソードガスの流量を制御する
ことにより、燃焼器内のアノードガス濃度が高くなるの
を防止しているので、燃焼器に無理な負荷がかかること
なく、燃料電池を無負荷運転に移行できる。
［実施例］
本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて説明する。
先ず、本発明の方法を実施するために採用する溶融炭酸
塩型燃料電池の発電システムを説明する。
塩型燃料電池の発電システムを説明する。
第１図において、１は燃料電池であり、この燃料電池は
従来例と同じ構造であるので説明を省格し本実例ではア
ノード２とカソード３とで示す。
従来例と同じ構造であるので説明を省格し本実例ではア
ノード２とカソード３とで示す。
燃料電池１のアノード２には負荷装置４が接続され、こ
の負荷装置４は燃料電池１が発電すると所定の負荷電流
が流れ、この負荷電流値が制０！ｌ盤５に入力されるよ
うに構成されている。
の負荷装置４は燃料電池１が発電すると所定の負荷電流
が流れ、この負荷電流値が制０！ｌ盤５に入力されるよ
うに構成されている。
アノード２にはアノードガス供給系６が接続され、この
アノードガス供給系６は、水素（Ｈ２）。
アノードガス供給系６は、水素（Ｈ２）。
−酸化炭素（Ｃｏ）、窒素（Ｎ２）、二酸化炭素（ＣＯ
２）、蒸気（Ｈ２Ｏ）を供給する供給系７゜８．９，１
０．１１からなり、これら供給系７８．９，１０．１１
からの水素、−酸化炭素、窒素、二酸化炭素、蒸気がア
ノードガス供給系６内で混合されてアノードガスとして
アノード２に供給されるようになっている。
２）、蒸気（Ｈ２Ｏ）を供給する供給系７゜８．９，１
０．１１からなり、これら供給系７８．９，１０．１１
からの水素、−酸化炭素、窒素、二酸化炭素、蒸気がア
ノードガス供給系６内で混合されてアノードガスとして
アノード２に供給されるようになっている。
カソード３には、触媒燃焼器等の燃焼器１２を有するカ
ソードガス供給系１３が接続されていると共に、カソー
ド排ガス調節弁１４を有するカソード排ガス排出系１５
が接続されている。カソードガス供給系１３は、二酸化
炭素（ＣＯ２）、酸素（０２）、空気、蒸気（Ｈ２０）
を供給する供給系１６．１７，１８．１９からなり、こ
れら供給系１６．１７．１８．１９からの二酸化炭素。
ソードガス供給系１３が接続されていると共に、カソー
ド排ガス調節弁１４を有するカソード排ガス排出系１５
が接続されている。カソードガス供給系１３は、二酸化
炭素（ＣＯ２）、酸素（０２）、空気、蒸気（Ｈ２０）
を供給する供給系１６．１７，１８．１９からなり、こ
れら供給系１６．１７．１８．１９からの二酸化炭素。
酸素、空気、蒸気がカソードガス供給系１３内で混合さ
れてカソードガスとしてカソード３に供給されるように
なっている。また、カソードガス供給系１３には、燃焼
器１２の出口温度を計測する温度計２０が設けられ、こ
の温度計２０の計測値が制御盤５に入力されるようにな
でいる。
れてカソードガスとしてカソード３に供給されるように
なっている。また、カソードガス供給系１３には、燃焼
器１２の出口温度を計測する温度計２０が設けられ、こ
の温度計２０の計測値が制御盤５に入力されるようにな
でいる。
また、上記水素、−酸化炭素、窒素、二酸化炭素、蒸気
をアノードガス供給系６に供給するそれぞれの供給系７
，８．９，１０．１１及び二酸化炭素、酸素、空気、蒸
気をカソードガス供給系１３に供給するそれぞれの供給
系１６．１７゜１８．１９には、それぞれ流量を計測す
るための流量計ＦＡＩ、ＦＡ２．ＦＡ３．ＦＡ４．ＦＡ
５゜ＰＣＩ、Ｆｅ２．Ｆｅ２．Ｆｅ２と供給ガス流量を
Ｍ御するための調節弁ＶＡＩ、ＶＡ２．ＶＡ３゜ＶＡ４
．ＶＡ５．ＶＣＩ、ＶＯ２，ＶＯ２゜ＶＯ２が介設され
、各流量計ＦＡＩ、ＦＡ２゜ＦＡ３．ＦＡ４．ＦＡ５．
ＦＣｌ、Ｆｅ２゜Ｆｅ２．Ｆｅ２の計測値が制御盤５に
入力されると共に、各調節弁ＶＡＩ、ＶＡ２．ＶＡ３゜
ＶＡ４．ＶＡ５．ＶＣＩ、ＶＯ２，ＶＯ２゜ＶＯ２はそ
れぞれ制御盤５の利用率制御により作動されて、各供給
系７，８，９，１０．１１゜１６．１７．１８．１９の
それぞれのガス供給量が制御されるようになっている。
をアノードガス供給系６に供給するそれぞれの供給系７
，８．９，１０．１１及び二酸化炭素、酸素、空気、蒸
気をカソードガス供給系１３に供給するそれぞれの供給
系１６．１７゜１８．１９には、それぞれ流量を計測す
るための流量計ＦＡＩ、ＦＡ２．ＦＡ３．ＦＡ４．ＦＡ
５゜ＰＣＩ、Ｆｅ２．Ｆｅ２．Ｆｅ２と供給ガス流量を
Ｍ御するための調節弁ＶＡＩ、ＶＡ２．ＶＡ３゜ＶＡ４
．ＶＡ５．ＶＣＩ、ＶＯ２，ＶＯ２゜ＶＯ２が介設され
、各流量計ＦＡＩ、ＦＡ２゜ＦＡ３．ＦＡ４．ＦＡ５．
ＦＣｌ、Ｆｅ２゜Ｆｅ２．Ｆｅ２の計測値が制御盤５に
入力されると共に、各調節弁ＶＡＩ、ＶＡ２．ＶＡ３゜
ＶＡ４．ＶＡ５．ＶＣＩ、ＶＯ２，ＶＯ２゜ＶＯ２はそ
れぞれ制御盤５の利用率制御により作動されて、各供給
系７，８，９，１０．１１゜１６．１７．１８．１９の
それぞれのガス供給量が制御されるようになっている。
さらに、燃料電池１には、ガスを有効利用するためのガ
スリサイクル系２１が備えられている。
スリサイクル系２１が備えられている。
このガスリサイクル系２１は、アノードガスリサイクル
系２２とカソードガスリサイクル系２３とからなってい
る。アノードガスリサイクル系２２は、アノード排ガス
調節弁２４、アノード排ガスリサイクルブロワ２５及び
リサイクル調節弁２６を順に介して上記アノードガス供
給系６に接続される第１アノードガスリサイクル系２７
と、アノード排ガスリサイクルブロワ２５とリサイクル
調節弁２６との間の第１アノードリサイクル系２７から
分岐されカソード供給調節弁２８を介して上記カソード
供給系１３の燃焼器１２に接続される第２アノードリサ
イクル系２９とからなっている。
系２２とカソードガスリサイクル系２３とからなってい
る。アノードガスリサイクル系２２は、アノード排ガス
調節弁２４、アノード排ガスリサイクルブロワ２５及び
リサイクル調節弁２６を順に介して上記アノードガス供
給系６に接続される第１アノードガスリサイクル系２７
と、アノード排ガスリサイクルブロワ２５とリサイクル
調節弁２６との間の第１アノードリサイクル系２７から
分岐されカソード供給調節弁２８を介して上記カソード
供給系１３の燃焼器１２に接続される第２アノードリサ
イクル系２９とからなっている。
一方、カソードガスリサイクル系２３は、上記カソード
排ガス排出系１５から分岐されカソード排ガスリサイク
ルブロワ３０及びリサイクル調節弁３１を順に介して上
記燃焼器１２に接続されている。なお、上記調節弁は制
御盤により作動されるようになている。
排ガス排出系１５から分岐されカソード排ガスリサイク
ルブロワ３０及びリサイクル調節弁３１を順に介して上
記燃焼器１２に接続されている。なお、上記調節弁は制
御盤により作動されるようになている。
次に上記溶融炭酸塩型燃料電池の発電システムに基づき
本発明の燃料電池の無負荷運転移行方法を説明する。
本発明の燃料電池の無負荷運転移行方法を説明する。
水素、−酸化炭素、窒素、二酸化炭素、蒸気がそれぞれ
の供給系７，８．９，１０．１１を介してアノードガス
供給系６に供給されて混合し、アノードガスとしてアノ
ード２に供給される。アノード２からのアノード排ガス
は、アノードガスリサイクル系２２を介してその一部あ
るいは全部がアノード２にリサイクルされると共に残り
が触媒燃焼器１２に供給されそこで燃焼（酸化）されて
カソードガスになる。
の供給系７，８．９，１０．１１を介してアノードガス
供給系６に供給されて混合し、アノードガスとしてアノ
ード２に供給される。アノード２からのアノード排ガス
は、アノードガスリサイクル系２２を介してその一部あ
るいは全部がアノード２にリサイクルされると共に残り
が触媒燃焼器１２に供給されそこで燃焼（酸化）されて
カソードガスになる。
また、二酸化炭素、酸素、空気、蒸気がそれぞれの供給
系１６．１７，１８．１９を介してカソードガス供給系
１３に供給されて混合し、カソードガスとして触媒燃焼
器１２を介してカソード３に供給される。カソード３か
らのカソード排ガスの一部は、カソードガスリサイクル
系２３を介して触媒、燃焼器１２に供給され、そしてカ
ソード３にリサイクルされて、水素と酸素が反応して発
電が行われ、負荷装置４に所定の負荷電流が流れる。
系１６．１７，１８．１９を介してカソードガス供給系
１３に供給されて混合し、カソードガスとして触媒燃焼
器１２を介してカソード３に供給される。カソード３か
らのカソード排ガスの一部は、カソードガスリサイクル
系２３を介して触媒、燃焼器１２に供給され、そしてカ
ソード３にリサイクルされて、水素と酸素が反応して発
電が行われ、負荷装置４に所定の負荷電流が流れる。
発電中、発電を停止する場合や燃料電池１のプロセス値
に異常が生じた場合等、燃料電池１を保護するために電
池１の負荷を遮断しなければならないとき、負荷運転か
ら無負荷運転に移行させるには、第２図に示すように、
負荷を徐々に零まで下げると共に、第３図及び第４図に
示すように、その負荷の減少に応じてアノードガス及び
カソードガスの流量を制御させる。この負荷の減少及び
アノードガスとカソードガスの流量の制御を制御盤５に
記憶させ、制御盤５に入力される電流値が換算式により
供給ガス流量に換算されるようにする。
に異常が生じた場合等、燃料電池１を保護するために電
池１の負荷を遮断しなければならないとき、負荷運転か
ら無負荷運転に移行させるには、第２図に示すように、
負荷を徐々に零まで下げると共に、第３図及び第４図に
示すように、その負荷の減少に応じてアノードガス及び
カソードガスの流量を制御させる。この負荷の減少及び
アノードガスとカソードガスの流量の制御を制御盤５に
記憶させ、制御盤５に入力される電流値が換算式により
供給ガス流量に換算されるようにする。
その無負荷運転移行操作は、第５図に示すように、先ず
、ガス供給系７，８，９，１０．１１゜１６．１７，１
８．１９の各調整弁ＶＡＩ。
、ガス供給系７，８，９，１０．１１゜１６．１７，１
８．１９の各調整弁ＶＡＩ。
ＶＡ２．ＶＡ３．ＶＡ４．ＶＡ５．ＶＣＩ。
ＶＯ２，ＶＯ２，ＶＯ２を利用率制ｍに切換エル。
次に、負荷装置４の負荷設定電流値■を徐々に段階的に
小に設定させ、この設定値を制御盤５に入力させる。
小に設定させ、この設定値を制御盤５に入力させる。
制御盤５に入力された電流値は、制御盤５に予め組み込
まれた各換算式（下記に示す）により各供給ガス流量に
換算される。
まれた各換算式（下記に示す）により各供給ガス流量に
換算される。
アノードガス：
設定Ｈ２流量＝’ＩＸＣ÷設定燃料利用率／１００×設
定Ｈ２組成 ÷設定（Ｎ２十ＣＯ）組成 設定ＣＯ流量＝ＩＸＣ÷設定燃料利用率／１００×設定
Ｃｏ組成 ÷設定（Ｎ２ ＋ＣＯ）組成 設定Ｎ２流量＝に＋ ｘＣ÷設定燃料利用率／１００×
設定Ｎ２組成 ÷設定（Ｈｚ ＋ｃｏ）組成 設定Ｃ０２流量＝ＩｘＣ÷設定燃料利用率／１００×設
定ＣＯ２組成 ÷設定（Ｎ２＋ＣＯ）組成 設定Ｎ２０流量＝ＩＸＣ÷設定燃料利用率／１００×設
定Ｈ２０ ÷設定（Ｎ２ ＋ＣＯ）組成 カソードガス： 設定ＣＯ２流量＝ｌ／２ １ＸＣ ÷設定酸素利用率／
１００×設定ＣＯ２組成 ÷設定（ ０ ２＋空気ｘ ２１／１００）組成設定０
２流量＝１／２ １ＸＣ ÷設定酸素利用率／１００×
設定０２組成 ÷設定（０□十空気ｘ２１／１００）組成設定空気流量
＝ ［１／２ Ｋ２ｘＣ ÷設定酸素利用率／１００ ＋１／２設定（Ｎ２＋ＣＯ）量 ｘ（１−燃料利用率）コ ×設定空気組成 ÷設定（０２＋空気ｘ ２１／１００）組成設定Ｎ２０
流量＝１／２ １ Ｃ ニー設定酸素利用率／１００Ｘ
設定Ｈ２０組成 ÷設定（０□十空気ｘ２１／１００） Ｊｆｌ成但し、
に設定電流値 に、：Ｎ２パージに必要なガス量から換算した設定値
Ｉ≦に１ に２：空気パージに必要なガス量から換算した設定値
Ｉ≦に２ Ｃ ： ２２．４ｘセル数÷５３６０４なお、上記換算
式は、水素ｘＩＩｏＪｌ／ｓの供給量から発生する電流
Ｉ＝２ＸＦｘｘ （ｃ／ｓ ）をＸ（ｌｏｊ ／ｓ）か
らＸ（Ｎｒｒｒ／ｈ）に換算し、ファラデ一定数をＦ＝
９．６４８５３０９ ｘ１０’ （ ｃ／ｒｇｏｊ
）として整理し、Ｘ＝２２．４ｘＴ÷５３６０３から得
られる。
定Ｈ２組成 ÷設定（Ｎ２十ＣＯ）組成 設定ＣＯ流量＝ＩＸＣ÷設定燃料利用率／１００×設定
Ｃｏ組成 ÷設定（Ｎ２ ＋ＣＯ）組成 設定Ｎ２流量＝に＋ ｘＣ÷設定燃料利用率／１００×
設定Ｎ２組成 ÷設定（Ｈｚ ＋ｃｏ）組成 設定Ｃ０２流量＝ＩｘＣ÷設定燃料利用率／１００×設
定ＣＯ２組成 ÷設定（Ｎ２＋ＣＯ）組成 設定Ｎ２０流量＝ＩＸＣ÷設定燃料利用率／１００×設
定Ｈ２０ ÷設定（Ｎ２ ＋ＣＯ）組成 カソードガス： 設定ＣＯ２流量＝ｌ／２ １ＸＣ ÷設定酸素利用率／
１００×設定ＣＯ２組成 ÷設定（ ０ ２＋空気ｘ ２１／１００）組成設定０
２流量＝１／２ １ＸＣ ÷設定酸素利用率／１００×
設定０２組成 ÷設定（０□十空気ｘ２１／１００）組成設定空気流量
＝ ［１／２ Ｋ２ｘＣ ÷設定酸素利用率／１００ ＋１／２設定（Ｎ２＋ＣＯ）量 ｘ（１−燃料利用率）コ ×設定空気組成 ÷設定（０２＋空気ｘ ２１／１００）組成設定Ｎ２０
流量＝１／２ １ Ｃ ニー設定酸素利用率／１００Ｘ
設定Ｈ２０組成 ÷設定（０□十空気ｘ２１／１００） Ｊｆｌ成但し、
に設定電流値 に、：Ｎ２パージに必要なガス量から換算した設定値
Ｉ≦に１ に２：空気パージに必要なガス量から換算した設定値
Ｉ≦に２ Ｃ ： ２２．４ｘセル数÷５３６０４なお、上記換算
式は、水素ｘＩＩｏＪｌ／ｓの供給量から発生する電流
Ｉ＝２ＸＦｘｘ （ｃ／ｓ ）をＸ（ｌｏｊ ／ｓ）か
らＸ（Ｎｒｒｒ／ｈ）に換算し、ファラデ一定数をＦ＝
９．６４８５３０９ ｘ１０’ （ ｃ／ｒｇｏｊ
）として整理し、Ｘ＝２２．４ｘＴ÷５３６０３から得
られる。
負荷設定電流値が各換算式より各供給ガス流量に換算さ
れると、これにより制御盤５が各調節弁ＶＡＩ，ＶＡ２
，ＶＡ３，ＶＡ４，ＶＡ５。
れると、これにより制御盤５が各調節弁ＶＡＩ，ＶＡ２
，ＶＡ３，ＶＡ４，ＶＡ５。
ＶＣＩ，ＶＯ２，ＶＯ２，ＶＯ２を作動させて、アノー
ドガス及びカソードガスの燃料電池１への供給量を組成
比に従い減少させる．但し、アノードガスの窒素及びカ
ソードガスの空気は、パージ流量だけ流す，すなわち、
設定電流値■がＩ≦に＋を満たした時点で窒素供給系９
の調節弁ＶＡ３がホールドされ、アノード２にＮ２パー
ジ流量だけのＮ２が流れると共に、設定電流値■が■≦
に２を満たした時点で空気供給系１８の調節弁ＶＯ２が
ホールドされ、カソード３に空気パージ流量だけの空気
が流れる．これら一連の操作は全て調整盤５内の計算機
により自動的に行われる。
ドガス及びカソードガスの燃料電池１への供給量を組成
比に従い減少させる．但し、アノードガスの窒素及びカ
ソードガスの空気は、パージ流量だけ流す，すなわち、
設定電流値■がＩ≦に＋を満たした時点で窒素供給系９
の調節弁ＶＡ３がホールドされ、アノード２にＮ２パー
ジ流量だけのＮ２が流れると共に、設定電流値■が■≦
に２を満たした時点で空気供給系１８の調節弁ＶＯ２が
ホールドされ、カソード３に空気パージ流量だけの空気
が流れる．これら一連の操作は全て調整盤５内の計算機
により自動的に行われる。
そして、温度計２０の計測により触媒燃焼器１２の出口
温度が設定温度以下の場合、上記負荷設定電流値を任意
に下げ、上述の操作を繰返し、設定電流値を零にして無
負荷運転に移行させる。
温度が設定温度以下の場合、上記負荷設定電流値を任意
に下げ、上述の操作を繰返し、設定電流値を零にして無
負荷運転に移行させる。
このように、負荷設定電流値の減少に応じてアノードガ
ス及びカソードガスの流量を制御することにより、アノ
ードガス中の水素、−酸化炭素の燃料ガスの必要量が負
荷電流値に比例するために、燃料ガスのアノード２での
利用率がほとんど変化することはない、このため、アノ
ード２からのアノード排ガスが第２アノードリサイクル
系２９を介して触媒燃焼器１２に入り、この触媒燃焼器
１２でのカソードガスに対する燃料ガス濃度は、負荷運
転の状態とほとんど同じ割合であるので、触媒燃焼器１
２での異常燃焼がほとんど起らず、触媒燃焼器１２に無
理な負荷がかかることはなくなる。また、アノードガス
及びカソードガス流量を制御することにより、アノード
ガス流量の減少と共にカソードガス流量も減少すること
になるので、アノード２とカソード３間の差圧が大きく
なることはほとんどない、このため、差圧により燃料電
池１を損傷させる心配はなくなる。さらに、徐々に負荷
電流値を零まで下げることにより、負荷電流値を瞬時に
零にしたときの各調節弁ＶＡＩ。
ス及びカソードガスの流量を制御することにより、アノ
ードガス中の水素、−酸化炭素の燃料ガスの必要量が負
荷電流値に比例するために、燃料ガスのアノード２での
利用率がほとんど変化することはない、このため、アノ
ード２からのアノード排ガスが第２アノードリサイクル
系２９を介して触媒燃焼器１２に入り、この触媒燃焼器
１２でのカソードガスに対する燃料ガス濃度は、負荷運
転の状態とほとんど同じ割合であるので、触媒燃焼器１
２での異常燃焼がほとんど起らず、触媒燃焼器１２に無
理な負荷がかかることはなくなる。また、アノードガス
及びカソードガス流量を制御することにより、アノード
ガス流量の減少と共にカソードガス流量も減少すること
になるので、アノード２とカソード３間の差圧が大きく
なることはほとんどない、このため、差圧により燃料電
池１を損傷させる心配はなくなる。さらに、徐々に負荷
電流値を零まで下げることにより、負荷電流値を瞬時に
零にしたときの各調節弁ＶＡＩ。
ＶＡ２．ＶＡ３．ＶＡ４．ＶＡ５．ＶＣＩ。
ＶＯ２，ＶＯ２，ＶＯ２の応答遅れによる各ガス供給量
のばらつきを防止している。
のばらつきを防止している。
したがって、ガスリサイクル系２１を有する燃料電池１
を負荷運転から無負荷運転に移行させるとき、負荷装置
４の負荷電流を、燃焼器１２の出口温度が所定値を越え
ないように徐々に零まで下げると共に、その負荷電流の
減少に応じてアノードガス及びカソードガスの供給量を
制御することにより、燃焼器１２内のアノードガス濃度
が高くなることが回避され、燃焼器２の破損を心配する
ことなく、かつアノード２とカソード３間の差圧が大き
くなることなく、無負荷運転に移行できる。
を負荷運転から無負荷運転に移行させるとき、負荷装置
４の負荷電流を、燃焼器１２の出口温度が所定値を越え
ないように徐々に零まで下げると共に、その負荷電流の
減少に応じてアノードガス及びカソードガスの供給量を
制御することにより、燃焼器１２内のアノードガス濃度
が高くなることが回避され、燃焼器２の破損を心配する
ことなく、かつアノード２とカソード３間の差圧が大き
くなることなく、無負荷運転に移行できる。
なお、負荷運転から無負荷運転に移行するのに、自動操
作でも手動操作でもよい。手動操作の場合、アノードガ
ス及びカソードガス流量は同時に制御しているために、
各調節弁の応答範囲を越えないように負荷電流値を下げ
れば、燃焼器出口温度が設定温度を越えることはほとん
どなくなるので、負荷設定ＩＣ流値の減少範囲を過大に
とることができる。
作でも手動操作でもよい。手動操作の場合、アノードガ
ス及びカソードガス流量は同時に制御しているために、
各調節弁の応答範囲を越えないように負荷電流値を下げ
れば、燃焼器出口温度が設定温度を越えることはほとん
どなくなるので、負荷設定ＩＣ流値の減少範囲を過大に
とることができる。
また、上記触媒燃焼器１２の出口温度が設定温度を越え
た場合、インターロックがかかり、負荷装置４をホール
ドすると共に、一定時間後各調整弁ＶＡ１．ＶＡ２．Ｖ
Ａ３．ＶＡ４．ＶＡ５゜ＶＣｌ 、ＶＯ２，ＶＯ２，Ｖ
Ｏ２の開度をホールドし、燃料電池１の安全を確保させ
る。
た場合、インターロックがかかり、負荷装置４をホール
ドすると共に、一定時間後各調整弁ＶＡ１．ＶＡ２．Ｖ
Ａ３．ＶＡ４．ＶＡ５゜ＶＣｌ 、ＶＯ２，ＶＯ２，Ｖ
Ｏ２の開度をホールドし、燃料電池１の安全を確保させ
る。
インターロック後、触媒燃焼器１２が稼動していない場
合、負荷装置４にて負荷遮断する。このとき、供給ガス
流量は現状組成流量でホールドし、ホールド以降はオペ
レータの判断により運転再開又はパージ状態に移行させ
る。一方、触媒燃焼器１２が稼動している場合、負荷装
置４にて負荷遮断すると同時に、各調整弁ＶＡ１．ＶＡ
２゜ＶＡ３．ＶＡ４．ＶＡ５．ＶＣＩ 、ＶＯ２゜ＶＯ
２，ＶＯ２を利用率制御に切換え、供給ガス流量の制御
を行う、すなわち、負荷設定電流値を零にして、パージ
状態に移行させる。
合、負荷装置４にて負荷遮断する。このとき、供給ガス
流量は現状組成流量でホールドし、ホールド以降はオペ
レータの判断により運転再開又はパージ状態に移行させ
る。一方、触媒燃焼器１２が稼動している場合、負荷装
置４にて負荷遮断すると同時に、各調整弁ＶＡ１．ＶＡ
２゜ＶＡ３．ＶＡ４．ＶＡ５．ＶＣＩ 、ＶＯ２゜ＶＯ
２，ＶＯ２を利用率制御に切換え、供給ガス流量の制御
を行う、すなわち、負荷設定電流値を零にして、パージ
状態に移行させる。
なお、本実施例は無負荷運転に移行するとき、アノード
ガスの供給量を組成比に従い減少させる場合について説
明したが、水素、−酸化炭素の燃料ガスの減少分を他の
窒素、二酸化炭素、蒸気で補い、アノードガスの総流量
を一定に保持するようにして、無負荷運転に移行させて
もよい。
ガスの供給量を組成比に従い減少させる場合について説
明したが、水素、−酸化炭素の燃料ガスの減少分を他の
窒素、二酸化炭素、蒸気で補い、アノードガスの総流量
を一定に保持するようにして、無負荷運転に移行させて
もよい。
この場合、電池の負荷減少率を緩やかに設定すれば、そ
れに追従するガス供給流量の変化率も緩やかになるので
、アノードとカソード間の差圧が大きくなることなく、
無負荷運転に移行できる。
れに追従するガス供給流量の変化率も緩やかになるので
、アノードとカソード間の差圧が大きくなることなく、
無負荷運転に移行できる。
［発明の効果］
以上要するに本発明によれば、ガスリサイクル系を有す
る燃ｎ電池を負荷運転から無負荷運転へ移行するのに、
負荷装置の負荷電流を徐々に零まで下げると共に、７ノ
ードガスとカソードガスの流量を制御するようにしたの
で、燃焼器の破損を心配することなく移行できるという
優れた効果を発揮する。
る燃ｎ電池を負荷運転から無負荷運転へ移行するのに、
負荷装置の負荷電流を徐々に零まで下げると共に、７ノ
ードガスとカソードガスの流量を制御するようにしたの
で、燃焼器の破損を心配することなく移行できるという
優れた効果を発揮する。
第１図は本発明の燃料電池の無負荷運転移行方法の一実
施例を説明するための楕戒図、第２図は本発明の方法に
よる負荷装置での負荷を示す図、第３図は本発明の方法
によるアノードガス流量を示す図、第４図は本発明の方
法によるカソードガス流量を示す図、第５図は本発明の
無負荷運転移行方法を示すフローチャートである。 図中、１は燃料電池、４は負荷装置、６はアノードガス
供給系、１２は燃焼器、１３はカソードガス供給系、２
２はアノードガスリサイクル系である。
施例を説明するための楕戒図、第２図は本発明の方法に
よる負荷装置での負荷を示す図、第３図は本発明の方法
によるアノードガス流量を示す図、第４図は本発明の方
法によるカソードガス流量を示す図、第５図は本発明の
無負荷運転移行方法を示すフローチャートである。 図中、１は燃料電池、４は負荷装置、６はアノードガス
供給系、１２は燃焼器、１３はカソードガス供給系、２
２はアノードガスリサイクル系である。
Claims (1)
- １、負荷装置に給電すべく接続された燃料電池と、その
燃料電池へアノードガス及びカソードガスをそれぞれ供
給する供給系と、アノード排ガスの一部あるいは全部を
アノードにリサイクルすると共に残りをカソードガス供
給系に接続された燃焼器に供給してそこで燃焼させてカ
ソードガスとするアノードガスリサイクル系とを備え、
上記燃料電池を負荷運転から無負荷運転に移行するに際
し、上記負荷装置の負荷電流を上記燃焼器の出口温度が
所定値を越えないように徐々に零まで下げると共に、そ
の負荷電流の減少に応じて上記アノードガスとカソード
ガスの供給系からのガスの流量をそれぞれ制御すること
を特徴とする燃料電池の無負荷運転移行方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1171814A JPH0337966A (ja) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | 燃料電池の無負荷運転移行方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1171814A JPH0337966A (ja) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | 燃料電池の無負荷運転移行方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0337966A true JPH0337966A (ja) | 1991-02-19 |
Family
ID=15930227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1171814A Pending JPH0337966A (ja) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | 燃料電池の無負荷運転移行方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0337966A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006063471A3 (en) * | 2004-12-17 | 2008-03-27 | Astris En Inc | Alkaline fuel cell system |
| JP2008094466A (ja) * | 2006-10-14 | 2008-04-24 | Yochien Kyushoku:Kk | 食品の包装方法及び食品包装体 |
| JP2009176454A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Yokogawa Electric Corp | ガス供給システムおよびガス供給方法 |
| JP2022145044A (ja) * | 2021-03-19 | 2022-10-03 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池システム |
-
1989
- 1989-07-05 JP JP1171814A patent/JPH0337966A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006063471A3 (en) * | 2004-12-17 | 2008-03-27 | Astris En Inc | Alkaline fuel cell system |
| JP2008094466A (ja) * | 2006-10-14 | 2008-04-24 | Yochien Kyushoku:Kk | 食品の包装方法及び食品包装体 |
| JP2009176454A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Yokogawa Electric Corp | ガス供給システムおよびガス供給方法 |
| JP2022145044A (ja) * | 2021-03-19 | 2022-10-03 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4943493A (en) | Fuel cell power plant | |
| JP7050461B2 (ja) | 燃料電池システムおよびその停止方法 | |
| JPH0668891A (ja) | 燃料電池発電装置とその制御方法 | |
| JP2924673B2 (ja) | 燃料電池発電システムの運転制御方法 | |
| JP5421920B2 (ja) | 燃料電池機器 | |
| JP2931372B2 (ja) | 燃料電池発電システムの運転方法 | |
| JPS61227371A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS62119869A (ja) | 燃料電池発電プラントの制御システム | |
| JPS63254675A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPH0461755A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPS61233979A (ja) | 燃料電池発電プラントの制御装置 | |
| JPS58133771A (ja) | 燃料電池発電プラント制御システム | |
| JPS61263063A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS60208066A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS61110969A (ja) | 燃料電池の運転制御方法 | |
| JPS6276263A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS62222571A (ja) | 燃料電池発電プラント | |
| JPH088113B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPH10284092A (ja) | 複数燃料電池の負荷遮断時運転方法 | |
| JPS63292574A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPH10255827A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS63254677A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS61227375A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPH0773895A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPS62259354A (ja) | 燃料電池発電システム |