JPH06251786A - 固体高分子電解質燃料電池の保護システム - Google Patents
固体高分子電解質燃料電池の保護システムInfo
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- JPH06251786A JPH06251786A JP5036337A JP3633793A JPH06251786A JP H06251786 A JPH06251786 A JP H06251786A JP 5036337 A JP5036337 A JP 5036337A JP 3633793 A JP3633793 A JP 3633793A JP H06251786 A JPH06251786 A JP H06251786A
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Classifications
-
- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 一酸化炭素濃度が許容値以上になっても燃料
供給を継続して発電を行うことが可能で、かつバックア
ップ用の別の燃料供給系統を省略することが可能な固体
高分子電解質燃料電池の保護システムを提供しようとす
るものである。 【構成】 固体高分子電解質燃料電池に燃料を供給する
燃料供給ライン２４と、前記燃料供給ライン２４の途中
に配置された一酸化炭素検知器２６と、前記燃料供給ラ
イン２４に配置され、前記検知器２６で規定値以上の一
酸化炭素ガスを検知した時に前記燃料供給ライン２４を
遮断する遮断手段２７と、前記遮断手段２７の上下流側
の前記燃料供給ラインに両端が連結されたバイパスライ
ン２８と、前記バイパスライン２８に介装された一酸化
炭素除去装置２９とを備えたことを特徴としている。
供給を継続して発電を行うことが可能で、かつバックア
ップ用の別の燃料供給系統を省略することが可能な固体
高分子電解質燃料電池の保護システムを提供しようとす
るものである。 【構成】 固体高分子電解質燃料電池に燃料を供給する
燃料供給ライン２４と、前記燃料供給ライン２４の途中
に配置された一酸化炭素検知器２６と、前記燃料供給ラ
イン２４に配置され、前記検知器２６で規定値以上の一
酸化炭素ガスを検知した時に前記燃料供給ライン２４を
遮断する遮断手段２７と、前記遮断手段２７の上下流側
の前記燃料供給ラインに両端が連結されたバイパスライ
ン２８と、前記バイパスライン２８に介装された一酸化
炭素除去装置２９とを備えたことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体高分子電解質燃料
電池の保護システムに関する。
電池の保護システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子電解質燃料電池の一般的な発
電原理を図２を参照して以下に説明する。
電原理を図２を参照して以下に説明する。
【０００３】固体高分子電解質燃料電池は、図２に示す
ように例えばスルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交
換膜のような高分子イオン交換膜からなる電解質１と、
前記電解質１の両側にそれぞれ積層して配置された例え
ば白金からなる触媒電極２、３および多孔質カーボン電
極４、５とからなる電池本体６を備えた構造になってい
る。
ように例えばスルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交
換膜のような高分子イオン交換膜からなる電解質１と、
前記電解質１の両側にそれぞれ積層して配置された例え
ば白金からなる触媒電極２、３および多孔質カーボン電
極４、５とからなる電池本体６を備えた構造になってい
る。
【０００４】このような構造の燃料電池において、アノ
ード極側に供給された燃料中の水素は、下記式（１）に
示すように前記触媒電極（アノード極）２上で水素イオ
ン化され、水素イオンは前記電解質１中の水の介在のも
とＨ+ ・ｘＨ2 Ｏとしてカソード極側へ移動する。触媒
電極（カソード極）３上では、下記式（２）に示すよう
に酸化剤中の酸素および外部回路７を流れてきた電子と
反応して水を生成し、燃料電池外部に排出される。この
時、外部回路７を流れる電子の流れを直流の電気エネル
ギーとして利用する。 （アノード側） Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- …（１） （カソード側） 1/2 Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ…（２） （全反応） Ｈ2 ＋1/2 Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
ード極側に供給された燃料中の水素は、下記式（１）に
示すように前記触媒電極（アノード極）２上で水素イオ
ン化され、水素イオンは前記電解質１中の水の介在のも
とＨ+ ・ｘＨ2 Ｏとしてカソード極側へ移動する。触媒
電極（カソード極）３上では、下記式（２）に示すよう
に酸化剤中の酸素および外部回路７を流れてきた電子と
反応して水を生成し、燃料電池外部に排出される。この
時、外部回路７を流れる電子の流れを直流の電気エネル
ギーとして利用する。 （アノード側） Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- …（１） （カソード側） 1/2 Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ…（２） （全反応） Ｈ2 ＋1/2 Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
【０００５】前述した燃料電池の運転作動温度は、常温
から約１２０℃前後と低温であるため、前記触媒電極
（アノード極）２への供給燃料中に含まれる一酸化炭素
（ＣＯ）濃度は通常１０ｐｐｍ程度以下に抑えられる。
これ以上の濃度の一酸化炭素を含む燃料を前記アノード
極２に供給すると、前記アノード極を構成する触媒電極
２中の白金が被毒され、触媒としての作用を失う、つま
り電池反応が行われなくなる。
から約１２０℃前後と低温であるため、前記触媒電極
（アノード極）２への供給燃料中に含まれる一酸化炭素
（ＣＯ）濃度は通常１０ｐｐｍ程度以下に抑えられる。
これ以上の濃度の一酸化炭素を含む燃料を前記アノード
極２に供給すると、前記アノード極を構成する触媒電極
２中の白金が被毒され、触媒としての作用を失う、つま
り電池反応が行われなくなる。
【０００６】このようなことから、従来、図３に示す固
体高分子電解質燃料電池の保護システムが知られてい
る。すなわち、アノード極１１とカソード極１２の間に
は、イオン交換膜からなるで電解質１３が介装されてい
る。燃料供給ライン１４は、前記アノード極１１に連結
されている。酸化剤供給ライン１５は、前記カソード極
１２に連結されている。一酸化炭素検知器１６は、前記
燃料供給ライン１４の途中に設けられ、かつ制御装置ユ
ニット１７に接続されている。遮断弁１８は、前記検知
器１６より下流側に位置する前記燃料供給ライン１４に
設けられ、かつ前記制御装置ユニット１７からの信号に
より開閉されるようになっている。
体高分子電解質燃料電池の保護システムが知られてい
る。すなわち、アノード極１１とカソード極１２の間に
は、イオン交換膜からなるで電解質１３が介装されてい
る。燃料供給ライン１４は、前記アノード極１１に連結
されている。酸化剤供給ライン１５は、前記カソード極
１２に連結されている。一酸化炭素検知器１６は、前記
燃料供給ライン１４の途中に設けられ、かつ制御装置ユ
ニット１７に接続されている。遮断弁１８は、前記検知
器１６より下流側に位置する前記燃料供給ライン１４に
設けられ、かつ前記制御装置ユニット１７からの信号に
より開閉されるようになっている。
【０００７】前述した従来の固体高分子電解質燃料電池
の保護システムにおいて、前記燃料供給ライン１４の設
けられた前記一酸化炭素検知器１６により前記燃料供給
ライン１４を流れる燃料中の一酸化炭素濃度が許容値以
上になると前記検知器１６の検知信号により前記制御装
置ユニット１７を介して瞬時に前記遮断弁１８を作動さ
せ、燃料の前記アノード極１１への供給を遮断する。
の保護システムにおいて、前記燃料供給ライン１４の設
けられた前記一酸化炭素検知器１６により前記燃料供給
ライン１４を流れる燃料中の一酸化炭素濃度が許容値以
上になると前記検知器１６の検知信号により前記制御装
置ユニット１７を介して瞬時に前記遮断弁１８を作動さ
せ、燃料の前記アノード極１１への供給を遮断する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述した図３に示す従
来の固体高分子電解質燃料電池の保護システムは次のよ
うな問題があった。
来の固体高分子電解質燃料電池の保護システムは次のよ
うな問題があった。
【０００９】（１）一酸化炭素検知器１６が許容濃度以
上の一酸化炭素を検知した段階で燃料供給が前記遮断弁
１８により遮断されるため、燃料電池の発電を停止しな
ければならない。 （２）前述したように燃料供給が遮断された場合には、
図３に示すようにバックアップとして別の燃料供給系統
１９を付設する必要がある。
上の一酸化炭素を検知した段階で燃料供給が前記遮断弁
１８により遮断されるため、燃料電池の発電を停止しな
ければならない。 （２）前述したように燃料供給が遮断された場合には、
図３に示すようにバックアップとして別の燃料供給系統
１９を付設する必要がある。
【００１０】本発明の目的は、一酸化炭素濃度が許容値
以上になっても燃料供給が遮断されずに継続的な発電を
行うことが可能で、かつバックアップ用の別の燃料供給
系統を省略することが可能な固体高分子電解質燃料電池
の保護システムを提供しようとするものである。
以上になっても燃料供給が遮断されずに継続的な発電を
行うことが可能で、かつバックアップ用の別の燃料供給
系統を省略することが可能な固体高分子電解質燃料電池
の保護システムを提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、固体高分子電
解質燃料電池に燃料を供給する燃料供給ラインと、前記
燃料供給ラインの途中に配置された一酸化炭素検知器
と、前記燃料供給ラインに配置され、前記検知器で規定
値以上の一酸化炭素ガスを検知した時に前記燃料供給ラ
インを遮断する遮断手段と、前記遮断手段の上下流側の
前記燃料供給ラインに両端が連結されたバイパスライン
と、前記バイパスラインに介装された一酸化炭素除去装
置とを具備したことを特徴とするものである。
解質燃料電池に燃料を供給する燃料供給ラインと、前記
燃料供給ラインの途中に配置された一酸化炭素検知器
と、前記燃料供給ラインに配置され、前記検知器で規定
値以上の一酸化炭素ガスを検知した時に前記燃料供給ラ
インを遮断する遮断手段と、前記遮断手段の上下流側の
前記燃料供給ラインに両端が連結されたバイパスライン
と、前記バイパスラインに介装された一酸化炭素除去装
置とを具備したことを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】本発明によれば、燃料電池ヘの燃料供給ライン
の途中に配置された一酸化炭素（ＣＯ）検知器により許
容濃度以上の一酸化炭素が検知された時、前記燃料供給
ラインに配置された遮断手段により前記供給ラインを遮
断することにより、前記遮断手段の上下流側の前記燃料
供給ラインに両端が連結されたバイパスラインに燃料が
迂回供給される。前記バイパスラインには、一酸化炭素
除去装置が介装されているため、前記バイパスラインに
迂回供給された前記燃料は前記除去装置で一酸化炭素が
除去されて一酸化炭素濃度が許容値以下になって前記燃
料電池に供給される。したがって、燃料電池への燃料供
給が遮断されないため、継続的な発電を行うことができ
る。
の途中に配置された一酸化炭素（ＣＯ）検知器により許
容濃度以上の一酸化炭素が検知された時、前記燃料供給
ラインに配置された遮断手段により前記供給ラインを遮
断することにより、前記遮断手段の上下流側の前記燃料
供給ラインに両端が連結されたバイパスラインに燃料が
迂回供給される。前記バイパスラインには、一酸化炭素
除去装置が介装されているため、前記バイパスラインに
迂回供給された前記燃料は前記除去装置で一酸化炭素が
除去されて一酸化炭素濃度が許容値以下になって前記燃
料電池に供給される。したがって、燃料電池への燃料供
給が遮断されないため、継続的な発電を行うことができ
る。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
【００１４】図１は、固体高分子電解質燃料電池の保護
システムを示す概略図である。アノード極２１とカソー
ド極２２の間には、イオン交換膜からなるで電解質２３
が介装されている。燃料供給ライン２４は、前記アノー
ド極２１に連結されている。酸化剤供給ライン２５は、
前記カソード極２２に連結されている。
システムを示す概略図である。アノード極２１とカソー
ド極２２の間には、イオン交換膜からなるで電解質２３
が介装されている。燃料供給ライン２４は、前記アノー
ド極２１に連結されている。酸化剤供給ライン２５は、
前記カソード極２２に連結されている。
【００１５】一酸化炭素検知器２６は、前記燃料供給ラ
イン２４の途中に設けられている。第１遮断弁２７は、
前記検知器２６より下流側に位置する前記燃料供給ライ
ン２４に設けられている。バイパスライン２８の一端
は、前記第１遮断弁２７の上流側の前記燃料供給ライン
２４に、その他端は前記第１遮断弁２７の下流側の前記
燃料供給ライン２４にそれぞれ連結されている。一酸化
炭素除去装置２９は、前記バイパスライン２８に介装さ
れている。第２、第３の遮断弁３０、３１は、前記除去
装置２９の上流および下流側の前記パイパスライン２８
に介装されている。制御装置ユニット３２は、前記検知
器２６からの検知信号に基づいて前記第１〜第３の遮断
弁２７、３０、３１を開閉するものである。すなわち、
前記制御装置ユニット３２は前記検知器２６から一酸化
炭素の許容値以上の検知信号が入力されると、前記第
２、第３の遮断弁３０、３１を開き、同時に前記第１遮
断弁２７を閉じて前記燃料供給ライン２４の燃料を前記
バイパスライン２８に切換る作用を有する。
イン２４の途中に設けられている。第１遮断弁２７は、
前記検知器２６より下流側に位置する前記燃料供給ライ
ン２４に設けられている。バイパスライン２８の一端
は、前記第１遮断弁２７の上流側の前記燃料供給ライン
２４に、その他端は前記第１遮断弁２７の下流側の前記
燃料供給ライン２４にそれぞれ連結されている。一酸化
炭素除去装置２９は、前記バイパスライン２８に介装さ
れている。第２、第３の遮断弁３０、３１は、前記除去
装置２９の上流および下流側の前記パイパスライン２８
に介装されている。制御装置ユニット３２は、前記検知
器２６からの検知信号に基づいて前記第１〜第３の遮断
弁２７、３０、３１を開閉するものである。すなわち、
前記制御装置ユニット３２は前記検知器２６から一酸化
炭素の許容値以上の検知信号が入力されると、前記第
２、第３の遮断弁３０、３１を開き、同時に前記第１遮
断弁２７を閉じて前記燃料供給ライン２４の燃料を前記
バイパスライン２８に切換る作用を有する。
【００１６】このような構成によれば、燃料を燃料供給
ライン２４を通してアノード極２１に、酸化剤を酸化剤
供給ライン２５を通してカソード極２２にそれぞれ供給
することにより発電が行われる。
ライン２４を通してアノード極２１に、酸化剤を酸化剤
供給ライン２５を通してカソード極２２にそれぞれ供給
することにより発電が行われる。
【００１７】一方、前記燃料供給ライン２４に設けられ
た前記一酸化炭素検知器２６により前記燃料供給ライン
２４を流れる燃料中のＣＯ濃度が許容値以上になると、
前記検知器２６の検知信号により前記制御装置ユニット
３２を介して瞬時に前記第２、第３の遮断弁３０、３１
を開き、前記第１遮断弁２７を閉じて前記燃料供給ライ
ン２４の燃料を前記バイパスライン２８に切換る。前記
バイパスライン２８に迂回供給された前記燃料は、前記
バイパスライン２８に介在された前記一酸化炭素除去装
置２９を通して前記アノード極２１に導入される。前記
アノード極２１の触媒電極に用いられる白金の被毒物質
である一酸化炭素は、前記除去装置２９で許容濃度が以
下になっているため、燃料電池（特にアノード極２１）
を保護することができる。また、前記アノード極２１へ
の燃料の供給が遮断されないため、燃料電池の継続的な
運転が可能になる。
た前記一酸化炭素検知器２６により前記燃料供給ライン
２４を流れる燃料中のＣＯ濃度が許容値以上になると、
前記検知器２６の検知信号により前記制御装置ユニット
３２を介して瞬時に前記第２、第３の遮断弁３０、３１
を開き、前記第１遮断弁２７を閉じて前記燃料供給ライ
ン２４の燃料を前記バイパスライン２８に切換る。前記
バイパスライン２８に迂回供給された前記燃料は、前記
バイパスライン２８に介在された前記一酸化炭素除去装
置２９を通して前記アノード極２１に導入される。前記
アノード極２１の触媒電極に用いられる白金の被毒物質
である一酸化炭素は、前記除去装置２９で許容濃度が以
下になっているため、燃料電池（特にアノード極２１）
を保護することができる。また、前記アノード極２１へ
の燃料の供給が遮断されないため、燃料電池の継続的な
運転が可能になる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係わる固
体高分子電解質燃料電池の保護システムによれば燃料電
池ヘの燃料供給ラインの途中に配置された一酸化炭素
（ＣＯ）検知器により許容濃度以上の一酸化炭素が検知
された時、前記燃料供給ラインに配置された遮断手段に
より前記供給ラインを遮断し、燃料を前記遮断手段の上
下流側の前記燃料供給ラインに設けられたバイパスライ
ンに迂回供給し、前記バイパスラインに介装された一酸
化炭素除去装置で一酸化炭素を許容濃度以下にすること
によって （１）触媒電極に用いられる白金の一酸化炭素による被
毒を防止して燃料電池を保護できる、 （２）一酸化炭素濃度が許容値以上になっても、燃料供
給が遮断されないため、燃料電池を継続的に運転するこ
とができる、 （３）バックアップ用として別の燃料供給系統の付設を
省略してシステムを簡素化することができる、 等顕著な効果を奏する。
体高分子電解質燃料電池の保護システムによれば燃料電
池ヘの燃料供給ラインの途中に配置された一酸化炭素
（ＣＯ）検知器により許容濃度以上の一酸化炭素が検知
された時、前記燃料供給ラインに配置された遮断手段に
より前記供給ラインを遮断し、燃料を前記遮断手段の上
下流側の前記燃料供給ラインに設けられたバイパスライ
ンに迂回供給し、前記バイパスラインに介装された一酸
化炭素除去装置で一酸化炭素を許容濃度以下にすること
によって （１）触媒電極に用いられる白金の一酸化炭素による被
毒を防止して燃料電池を保護できる、 （２）一酸化炭素濃度が許容値以上になっても、燃料供
給が遮断されないため、燃料電池を継続的に運転するこ
とができる、 （３）バックアップ用として別の燃料供給系統の付設を
省略してシステムを簡素化することができる、 等顕著な効果を奏する。
【図１】本発明の実施例１における固体高分子電解質燃
料電池の保護システムを示す概略図。
料電池の保護システムを示す概略図。
【図２】固体高分子電解質燃料電池の発電原理を示す概
略図。
略図。
【図３】従来の固体高分子電解質燃料電池の保護システ
ムを示す概略図。
ムを示す概略図。
２１…アノード極、２２…カソード極、２３…電解質、
２４…燃料供給ライン、２６…一酸化炭素検知器、２
７、３０、３１…遮断弁、２８…バイパスライン、２９
…一酸化炭素除去装置、３２…制御装置ユニット。
２４…燃料供給ライン、２６…一酸化炭素検知器、２
７、３０、３１…遮断弁、２８…バイパスライン、２９
…一酸化炭素除去装置、３２…制御装置ユニット。
Claims (1)
- 【請求項１】 固体高分子電解質燃料電池に燃料を供給
する燃料供給ラインと、前記燃料供給ラインの途中に配
置された一酸化炭素検知器と、前記燃料供給ラインに配
置され、前記検知器で規定値以上の一酸化炭素ガスを検
知した時に前記燃料供給ラインを遮断する遮断手段と、
前記遮断手段の上下流側の前記燃料供給ラインに両端が
連結されたバイパスラインと、前記バイパスラインに介
装された一酸化炭素除去装置とを具備したことを特徴と
する固体高分子電解質燃料電池の保護システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5036337A JPH06251786A (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 固体高分子電解質燃料電池の保護システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5036337A JPH06251786A (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 固体高分子電解質燃料電池の保護システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06251786A true JPH06251786A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12467023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5036337A Pending JPH06251786A (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 固体高分子電解質燃料電池の保護システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06251786A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6180272B1 (en) * | 1998-08-20 | 2001-01-30 | Lucent Technologies Inc. | System and method for automatically providing fuel to a fuel cell in response to a power failure in a primary power system |
| US6265092B1 (en) | 1997-10-24 | 2001-07-24 | General Motors Corporation | Method of controlling injection of oxygen into hydrogen-rich fuel cell feed stream |
| KR100652591B1 (ko) * | 2005-03-04 | 2006-12-01 | 엘지전자 주식회사 | 수소봄베부를 구비한 연료전지 |
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1993
- 1993-02-25 JP JP5036337A patent/JPH06251786A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6265092B1 (en) | 1997-10-24 | 2001-07-24 | General Motors Corporation | Method of controlling injection of oxygen into hydrogen-rich fuel cell feed stream |
| US6180272B1 (en) * | 1998-08-20 | 2001-01-30 | Lucent Technologies Inc. | System and method for automatically providing fuel to a fuel cell in response to a power failure in a primary power system |
| KR100652591B1 (ko) * | 2005-03-04 | 2006-12-01 | 엘지전자 주식회사 | 수소봄베부를 구비한 연료전지 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031125 |