JPH10284104A - 燃料電池の起動方法 - Google Patents
燃料電池の起動方法Info
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- JPH10284104A JPH10284104A JP9083702A JP8370297A JPH10284104A JP H10284104 A JPH10284104 A JP H10284104A JP 9083702 A JP9083702 A JP 9083702A JP 8370297 A JP8370297 A JP 8370297A JP H10284104 A JPH10284104 A JP H10284104A
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- external load
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- circuit
- voltage
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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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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池に外部負荷を良好なタイミングで接
続し得るようにする。 【解決手段】 燃料電池スタック２に外部負荷４を含む
外部負荷回路５を接続して起動するまで、固定抵抗８を
含む外部接続回路６を接続してここを流れる電流を検知
器９によって検出し、所定値に達したとき外部負荷回路
５を接続することで、反応ガスが充分に供給された状態
での起動を可能とし、カーボンの腐食等が生じないよう
にする。
続し得るようにする。 【解決手段】 燃料電池スタック２に外部負荷４を含む
外部負荷回路５を接続して起動するまで、固定抵抗８を
含む外部接続回路６を接続してここを流れる電流を検知
器９によって検出し、所定値に達したとき外部負荷回路
５を接続することで、反応ガスが充分に供給された状態
での起動を可能とし、カーボンの腐食等が生じないよう
にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、良好なタイミン
グで燃料電池に外部負荷回路を接続して運転開始するた
めの、燃料電池の起動方法に関する。
グで燃料電池に外部負荷回路を接続して運転開始するた
めの、燃料電池の起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燃料電池は、電解質保持層であ
るマトリックスを挟持して配置される燃料電極（水素電
極）と酸化剤電極（空気極）で構成される単電池を最小
ユニットとして、これを多数直列に積層してスタックが
構成される。各単電池の水素電極には水素等の燃料を、
また酸化剤電極には空気等の酸化剤ガスをそれぞれ供給
して電気化学反応を起こさせて発電する。電解質として
リン酸を用いるのが、リン酸型燃料電池である。単電池
は通常、厚さが数ｍｍ（ミリメートル），面積が数千ｃ
ｍ2 （平方センチメートル）で、このような単電池を数
百個積層してスタックが構成される。このスタックの端
面にマニホールドを取り付けて、反応ガスを各単電池に
供給する。
るマトリックスを挟持して配置される燃料電極（水素電
極）と酸化剤電極（空気極）で構成される単電池を最小
ユニットとして、これを多数直列に積層してスタックが
構成される。各単電池の水素電極には水素等の燃料を、
また酸化剤電極には空気等の酸化剤ガスをそれぞれ供給
して電気化学反応を起こさせて発電する。電解質として
リン酸を用いるのが、リン酸型燃料電池である。単電池
は通常、厚さが数ｍｍ（ミリメートル），面積が数千ｃ
ｍ2 （平方センチメートル）で、このような単電池を数
百個積層してスタックが構成される。このスタックの端
面にマニホールドを取り付けて、反応ガスを各単電池に
供給する。
【０００３】燃料電池は、反応ガスが各電極内の全面に
供給されると電圧が発生し、負荷をつながない状態では
約１Ｖ／単電池の開回路電圧となるが、燃料電池に負荷
を接続して負荷に流れる電流が多くなるに従い電圧は低
下する。一方、各電極には通常白金（Ｐｔ）触媒が使用
されるが、この触媒は高電圧、例えば０．８Ｖ／単電池
以上の電圧に長時間放置されると、触媒の活性が低下す
ることが指摘されている。
供給されると電圧が発生し、負荷をつながない状態では
約１Ｖ／単電池の開回路電圧となるが、燃料電池に負荷
を接続して負荷に流れる電流が多くなるに従い電圧は低
下する。一方、各電極には通常白金（Ｐｔ）触媒が使用
されるが、この触媒は高電圧、例えば０．８Ｖ／単電池
以上の電圧に長時間放置されると、触媒の活性が低下す
ることが指摘されている。
【０００４】上記のように、燃料電池スタックは多数の
単電池を直列に積層して構成されるが、これに外部から
反応ガスを供給するとき単電池の積層位置によって反応
ガスの供給時期にズレが生じる。例えば、積層の上部と
下部とでは反応ガスの供給時間に相違が出る。燃料電池
は、反応ガスが不足する状態で強制的に電流が流れる
と、単電池の構造体であるカーボンの腐食反応が発生す
るので、その発生を極力防止することが必要となる。こ
のように、起動時にはスタックを構成する単電池間で反
応ガスの有無のバラツキが生じるので、この状態では外
部負荷と接続しないようにすることが肝要である。
単電池を直列に積層して構成されるが、これに外部から
反応ガスを供給するとき単電池の積層位置によって反応
ガスの供給時期にズレが生じる。例えば、積層の上部と
下部とでは反応ガスの供給時間に相違が出る。燃料電池
は、反応ガスが不足する状態で強制的に電流が流れる
と、単電池の構造体であるカーボンの腐食反応が発生す
るので、その発生を極力防止することが必要となる。こ
のように、起動時にはスタックを構成する単電池間で反
応ガスの有無のバラツキが生じるので、この状態では外
部負荷と接続しないようにすることが肝要である。
【０００５】いずれにしても、燃料電池の起動時に当た
っては、単電池が高電圧状態にならないようにするとと
もに、反応ガスが供給されないうちに外部負荷と接続し
ないようにする必要がある。しかるに、これまでは下記
（１），（２）のような方法が採られていた。 （１）単電池の開回路電圧が所定の電圧になったのを確
認してから、外部負荷を接続する。 （２）燃料電池の両極間にその途中に抵抗器と開閉器を
有する外部接続回路を設け、外部負荷接続までこの外部
接続回路に微小な電流を流し、単電池の電圧を下げつつ
所定時間経過後に外部負荷を接続する。
っては、単電池が高電圧状態にならないようにするとと
もに、反応ガスが供給されないうちに外部負荷と接続し
ないようにする必要がある。しかるに、これまでは下記
（１），（２）のような方法が採られていた。 （１）単電池の開回路電圧が所定の電圧になったのを確
認してから、外部負荷を接続する。 （２）燃料電池の両極間にその途中に抵抗器と開閉器を
有する外部接続回路を設け、外部負荷接続までこの外部
接続回路に微小な電流を流し、単電池の電圧を下げつつ
所定時間経過後に外部負荷を接続する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記（１）の
方法では、単電池の電圧が高電圧になるので、頻繁に起
動を行なう場合や、外部負荷を接続するまでに時間を要
する機種では、触媒の活性が低下しやすいという問題が
ある。一方、（２）の方法では、外部接続回路に微小な
電流が流れていて、スタックの開回路の検知が容易でな
いので、外部負荷接続のタイミングが取りにくゝ、積層
数が多く各単電池へガスの供給時間にバラツキが生じや
すい機種では、反応ガスが供給されないうちに外部負荷
を接続してしまうケースも生じている。したがって、こ
の発明の課題は外部負荷を良好なタイミングで接続し得
るようにすることにある。
方法では、単電池の電圧が高電圧になるので、頻繁に起
動を行なう場合や、外部負荷を接続するまでに時間を要
する機種では、触媒の活性が低下しやすいという問題が
ある。一方、（２）の方法では、外部接続回路に微小な
電流が流れていて、スタックの開回路の検知が容易でな
いので、外部負荷接続のタイミングが取りにくゝ、積層
数が多く各単電池へガスの供給時間にバラツキが生じや
すい機種では、反応ガスが供給されないうちに外部負荷
を接続してしまうケースも生じている。したがって、こ
の発明の課題は外部負荷を良好なタイミングで接続し得
るようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１の発明では、外部から空気と燃料とを
供給される複数の単電池を積層して構成される燃料電池
に外部負荷回路を接続して起動するまで、少なくとも抵
抗からなる補助回路を接続する燃料電池の起動方法にお
いて、前記補助回路を流れる電流を検知し、所定の電流
値に達した時前記外部負荷回路を接続して起動するよう
にしている。
るため、請求項１の発明では、外部から空気と燃料とを
供給される複数の単電池を積層して構成される燃料電池
に外部負荷回路を接続して起動するまで、少なくとも抵
抗からなる補助回路を接続する燃料電池の起動方法にお
いて、前記補助回路を流れる電流を検知し、所定の電流
値に達した時前記外部負荷回路を接続して起動するよう
にしている。
【０００８】また、請求項２の発明では、外部から空気
と燃料とを供給される複数の単電池を積層して構成され
る燃料電池に外部負荷回路を接続して起動するまで、少
なくとも抵抗からなる補助回路を接続する燃料電池の起
動方法において、前記補助回路の抵抗の両端の電圧を検
知し、所定の電圧値に達した時前記外部負荷回路を接続
して起動するようにしている。
と燃料とを供給される複数の単電池を積層して構成され
る燃料電池に外部負荷回路を接続して起動するまで、少
なくとも抵抗からなる補助回路を接続する燃料電池の起
動方法において、前記補助回路の抵抗の両端の電圧を検
知し、所定の電圧値に達した時前記外部負荷回路を接続
して起動するようにしている。
【０００９】
【作用】燃料電池にガスが供給されて電圧が発生する
と、その電圧に比例して外部接続回路に流れる電流が増
加する。したがって、その電流値を測定することによ
り、スタックの発生電圧を正確に知ることができる。す
なわち、外部接続回路には固定抵抗が組み込まれている
ので、スタックの電圧が増加するのに従い電流が増加す
るが、その電流値と固定抵抗値とからスタック電圧を容
易に算出でき、反応ガスが充分にスタックに供給されて
いるかどうかを判断することができる。また、外部接続
回路に設けられている固定抵抗で生じる電圧降下を直接
測定することによっても、同様の検知が可能である。
と、その電圧に比例して外部接続回路に流れる電流が増
加する。したがって、その電流値を測定することによ
り、スタックの発生電圧を正確に知ることができる。す
なわち、外部接続回路には固定抵抗が組み込まれている
ので、スタックの電圧が増加するのに従い電流が増加す
るが、その電流値と固定抵抗値とからスタック電圧を容
易に算出でき、反応ガスが充分にスタックに供給されて
いるかどうかを判断することができる。また、外部接続
回路に設けられている固定抵抗で生じる電圧降下を直接
測定することによっても、同様の検知が可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示すブロック図である。同図において、１は単電
池、２はスタック、３は負荷接続線、４は外部負荷、５
は外部負荷回路、６は外部接続回路（補助回路）、７は
開閉器、８は固定抵抗、９は電流検知器である。
態を示すブロック図である。同図において、１は単電
池、２はスタック、３は負荷接続線、４は外部負荷、５
は外部負荷回路、６は外部接続回路（補助回路）、７は
開閉器、８は固定抵抗、９は電流検知器である。
【００１１】すなわち、単電池１を多数積層してなる燃
料電池スタック２の正，負両極間に、負荷接続線３およ
び外部負荷４からなる外部負荷回路５を接続するととも
に、この外部負荷回路５と並列に開閉器７，固定抵抗８
および電流検知器９の直列回路からなる外部接続回路
（補助回路）６を接続する。電流検知器９はスタック２
に流れる電流を検出し、その電流値が所定の値になった
ら、反応ガスが充分にスタック２に供給されているもの
とし、外部負荷回路５内の図示されない開閉器を閉じ、
運転を開始（起動）する。そのため、図示は省略してい
るが、燃料電池スタック２と外部負荷４との間には通常
は直流−交流変換器が設けられるが、その場合は直流−
交流変換器が開閉器相当の役目を果たすものとし、燃料
電池スタック２に外部負荷４を直接接続する場合は、開
閉器に相当するものを外部負荷回路５に設けておくもの
とする。
料電池スタック２の正，負両極間に、負荷接続線３およ
び外部負荷４からなる外部負荷回路５を接続するととも
に、この外部負荷回路５と並列に開閉器７，固定抵抗８
および電流検知器９の直列回路からなる外部接続回路
（補助回路）６を接続する。電流検知器９はスタック２
に流れる電流を検出し、その電流値が所定の値になった
ら、反応ガスが充分にスタック２に供給されているもの
とし、外部負荷回路５内の図示されない開閉器を閉じ、
運転を開始（起動）する。そのため、図示は省略してい
るが、燃料電池スタック２と外部負荷４との間には通常
は直流−交流変換器が設けられるが、その場合は直流−
交流変換器が開閉器相当の役目を果たすものとし、燃料
電池スタック２に外部負荷４を直接接続する場合は、開
閉器に相当するものを外部負荷回路５に設けておくもの
とする。
【００１２】図２はこの発明の第２の実施の形態を示す
ブロック図である。同図からも明らかなように、この実
施例は電流検知器の代わりに電圧検知器１０を、固定抵
抗８に並列に設けた点が特徴である。すなわち、電圧検
知器１０により固定抵抗８の両端の電圧（電圧降下）を
検知するようにしたもので、その他は図１と同様なので
説明は省略する。
ブロック図である。同図からも明らかなように、この実
施例は電流検知器の代わりに電圧検知器１０を、固定抵
抗８に並列に設けた点が特徴である。すなわち、電圧検
知器１０により固定抵抗８の両端の電圧（電圧降下）を
検知するようにしたもので、その他は図１と同様なので
説明は省略する。
【００１３】
【発明の効果】この発明によれば、外部接続回路（補助
回路）に流れる電流または固定抵抗の両端電圧を検知す
る、つまり電流，電圧特性にもとづくスタック特性に着
目するようにしたので、燃料電池スタックへのガス供給
状況を正確に把握することが可能になるという利点が得
られる。その結果、単電池が高電圧状態に放置された
り、反応ガスの不足した状態で外部負荷と接続すること
を防止できる。また、外部接続回路の電流とスタック電
圧よりスタックの開回路電圧を容易に推定できるので、
開回路電圧から検知できる項目であるスタック内で生じ
ているガスリークの発生状態なども簡単に検出できると
いう利点もある。
回路）に流れる電流または固定抵抗の両端電圧を検知す
る、つまり電流，電圧特性にもとづくスタック特性に着
目するようにしたので、燃料電池スタックへのガス供給
状況を正確に把握することが可能になるという利点が得
られる。その結果、単電池が高電圧状態に放置された
り、反応ガスの不足した状態で外部負荷と接続すること
を防止できる。また、外部接続回路の電流とスタック電
圧よりスタックの開回路電圧を容易に推定できるので、
開回路電圧から検知できる項目であるスタック内で生じ
ているガスリークの発生状態なども簡単に検出できると
いう利点もある。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示すブロック図
である。
である。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示すブロック図
である。
である。
１…単電池、２…スタック、３…負荷接続線、４…外部
負荷、５…外部負荷回路、６…外部接続回路（補助回
路）、７…開閉器、８…固定抵抗、９…電流検知器、１
０…電圧検知器。
負荷、５…外部負荷回路、６…外部接続回路（補助回
路）、７…開閉器、８…固定抵抗、９…電流検知器、１
０…電圧検知器。
Claims (2)
- 【請求項１】 外部から空気と燃料とを供給される複数
の単電池を積層して構成される燃料電池に外部負荷回路
を接続して起動するまで、少なくとも抵抗からなる補助
回路を接続する燃料電池の起動方法において、 前記補助回路を流れる電流を検知し、所定の電流値に達
した時前記外部負荷回路を接続して起動することを特徴
とする燃料電池の起動方法。 - 【請求項２】 外部から空気と燃料とを供給される複数
の単電池を積層して構成される燃料電池に外部負荷回路
を接続して起動するまで、少なくとも抵抗からなる補助
回路を接続する燃料電池の起動方法において、 前記補助回路の抵抗の両端の電圧を検知し、所定の電圧
値に達した時前記外部負荷回路を接続して起動すること
を特徴とする燃料電池の起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9083702A JPH10284104A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 燃料電池の起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9083702A JPH10284104A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 燃料電池の起動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284104A true JPH10284104A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13809837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9083702A Pending JPH10284104A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 燃料電池の起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10284104A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329089B1 (en) | 1997-12-23 | 2001-12-11 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for increasing the temperature of a fuel cell |
| JP2002151125A (ja) * | 2000-11-14 | 2002-05-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池セル異常検出方法及び燃料電池セル異常検出装置 |
| US6582840B2 (en) * | 2001-01-08 | 2003-06-24 | General Motors Corporation | Fuel cell stack coolant conductivity sensor using differential voltage measurements |
| JP2005197123A (ja) * | 2004-01-08 | 2005-07-21 | Sharp Corp | 燃料電池搭載型携帯機器 |
| JP2005222857A (ja) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
| JP2006024546A (ja) * | 2004-06-08 | 2006-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の運転方法 |
| JP2006147213A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システムおよびその起動方法 |
| JP2006228553A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の運転方法 |
| JP2007149574A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2008084704A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Hitachi Ltd | 燃料電池システム |
| JP2009205995A (ja) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Toto Ltd | 燃料電池モジュール |
| EP2571086A2 (en) | 2011-09-14 | 2013-03-20 | Azbil Corporation | Electric power generation system and gas measuring system |
| EP2645098A2 (en) | 2012-03-27 | 2013-10-02 | Azbil Corporation | Electric power generating system and gas measuring system |
-
1997
- 1997-04-02 JP JP9083702A patent/JPH10284104A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329089B1 (en) | 1997-12-23 | 2001-12-11 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for increasing the temperature of a fuel cell |
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| JP2008084704A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Hitachi Ltd | 燃料電池システム |
| JP2009205995A (ja) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Toto Ltd | 燃料電池モジュール |
| EP2571086A2 (en) | 2011-09-14 | 2013-03-20 | Azbil Corporation | Electric power generation system and gas measuring system |
| EP2645098A2 (en) | 2012-03-27 | 2013-10-02 | Azbil Corporation | Electric power generating system and gas measuring system |
| JP2013205106A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Azbil Corp | 発電システム及びガス測定システム |
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