JPS6188461A - 燃料電池発電装置の起動、停止方法 - Google Patents
燃料電池発電装置の起動、停止方法Info
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- JPS6188461A JPS6188461A JP59209210A JP20921084A JPS6188461A JP S6188461 A JPS6188461 A JP S6188461A JP 59209210 A JP59209210 A JP 59209210A JP 20921084 A JP20921084 A JP 20921084A JP S6188461 A JPS6188461 A JP S6188461A
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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
この発明は有機燃料を水蒸気改質に水素を燃料とする燃
料電池発電装置の起動、停止方法に関する。
料電池発電装置の起動、停止方法に関する。
従来の燃料電池発′ｒｇ、装置では、その起動時および
停止時に燃料の供給系統に窒素などの不活性ガスを供給
し、系統内に残留している燃料を一掃した後に改質反応
を起こして起動させ、また燃料を一掃した後に停止させ
ていた。これはもしも系統内に残留している燃料に何ル
らかの原因で空気が混入して爆鳴気を生じた場合、この
爆鳴気が改質器のバーナに到達したり、反応管より漏れ
たりすると爆発をおこす虞れがあるので、まえもって窒
素で残留ガスを一掃した後にバーナを点火したり運転を
休止する方法がとられている。 ４′ しへしながら、このような装置では保護ガスａ貯蔵器と
その供給系統を新たに設ける必要があり、発電装置を特
に移動用、携帯用電源に利用する場合には、装置が大形
化する問題があった。
停止時に燃料の供給系統に窒素などの不活性ガスを供給
し、系統内に残留している燃料を一掃した後に改質反応
を起こして起動させ、また燃料を一掃した後に停止させ
ていた。これはもしも系統内に残留している燃料に何ル
らかの原因で空気が混入して爆鳴気を生じた場合、この
爆鳴気が改質器のバーナに到達したり、反応管より漏れ
たりすると爆発をおこす虞れがあるので、まえもって窒
素で残留ガスを一掃した後にバーナを点火したり運転を
休止する方法がとられている。 ４′ しへしながら、このような装置では保護ガスａ貯蔵器と
その供給系統を新たに設ける必要があり、発電装置を特
に移動用、携帯用電源に利用する場合には、装置が大形
化する問題があった。
この発明は上記に鑑みなされたもので、構成を小形化、
軽量化して取り扱いの容易な燃料電池発電装置装置の起
動、停止法を提供することを目的とする。
軽量化して取り扱いの容易な燃料電池発電装置装置の起
動、停止法を提供することを目的とする。
この目的を達成するため本願発明者は種々検討した結果
、水蒸気が改質用触媒と燃料電池スタックに性能的に悪
影響を与えることがなく、窒素などの保護ガスに代わっ
て使用しうろことに着目した。しかも水蒸気は改質器の
温度を利用して容易に発生させることができ、既存の装
置をそのまま使用することができる。 すなわち、燃料電池用の燃料改質装置は一触に水蒸気改
質方法がとられており、例えば燃料が天然ガス（ＣＨＩ
）やメタノールの場合には次式に示す改質反応が改１を
装置内で進行する。 メタンの場合； ＣＨａ ＋ ２８ｚＯ−ＣＬ ＋ ４ Ｌ （吸熱反応
）（１）メタノールの場合： Ｃ）＋３０）１ ＋ Ｈ！０→ＣＪ ＋ ３ ）＋！
（＠熱反応）（２）（１）式の場合にはニッケル系触媒
を使った約８００℃の高温改質（ＣＬ ＋ ２ ＨｌＯ
−Ｃｏ、 ＋ ３８１）とＣｕ−Ｚｎ系の触媒を使った
シフト反応（ＣＯ＋ＨｓＯ＝ Ｃｏｔ＋Ｈ８）などの組
合わせで反応が進行する。（２）式の場合にはＣｕ −
Ｚｎ系の触媒を使った約２５０℃の温度で進行する。し
たがって、この改質器の温度を利用し、水蒸気を発生せ
しめ、その水蒸気を窒素などの保護ガスに代わって使う
ようにすれば、窒素などの不活性ガス供給系統を新たに
設ける必要がなく、既存の装置をそのまま用いることが
できるため、所期の目的を達成することができる。
、水蒸気が改質用触媒と燃料電池スタックに性能的に悪
影響を与えることがなく、窒素などの保護ガスに代わっ
て使用しうろことに着目した。しかも水蒸気は改質器の
温度を利用して容易に発生させることができ、既存の装
置をそのまま使用することができる。 すなわち、燃料電池用の燃料改質装置は一触に水蒸気改
質方法がとられており、例えば燃料が天然ガス（ＣＨＩ
）やメタノールの場合には次式に示す改質反応が改１を
装置内で進行する。 メタンの場合； ＣＨａ ＋ ２８ｚＯ−ＣＬ ＋ ４ Ｌ （吸熱反応
）（１）メタノールの場合： Ｃ）＋３０）１ ＋ Ｈ！０→ＣＪ ＋ ３ ）＋！
（＠熱反応）（２）（１）式の場合にはニッケル系触媒
を使った約８００℃の高温改質（ＣＬ ＋ ２ ＨｌＯ
−Ｃｏ、 ＋ ３８１）とＣｕ−Ｚｎ系の触媒を使った
シフト反応（ＣＯ＋ＨｓＯ＝ Ｃｏｔ＋Ｈ８）などの組
合わせで反応が進行する。（２）式の場合にはＣｕ −
Ｚｎ系の触媒を使った約２５０℃の温度で進行する。し
たがって、この改質器の温度を利用し、水蒸気を発生せ
しめ、その水蒸気を窒素などの保護ガスに代わって使う
ようにすれば、窒素などの不活性ガス供給系統を新たに
設ける必要がなく、既存の装置をそのまま用いることが
できるため、所期の目的を達成することができる。
第１図はメタノール改質器７とリン酸燃料電池スタンク
】２を組合わせた本発明の実施例を示したものである。 前項の （２）式で示した改質に必要なメタノールと水
が、それぞれメタノールタンク１、水タンク２からメタ
ノールポンプ４と水ポンプ５によりパルプ６を経て、メ
タノール改質器７を貫通する反応管９へ供給される０反
応管９はメタノールと水の混合物の蒸発管と改質管をシ
リーズに直結して構成され、改質管内にはメタノールの
改質触媒（Ｃｕ −Ｚｎ系）が充填されている。改質管
内の温度は約２５０℃に保持され、前項の （２）式の
反応にしたがって００８とＨ８に改質された燃料がパル
プ１１を経て燃料電池スタック１２へ供給される。 燃料電池スタックは温度が約１９０℃に保持されており
、これには空気ブロアー１４より反応空気が供給されて
いるので、既知の起電反応にしたがって直流出力が出力
端子】５より得られる。燃料電池スタックは直流出力の
他に反応抵抗（分極）とその内部電気抵抗に起因する発
熱が生ずるので、図示しない方法にしたがって温度を約
１９０℃に維持するための冷却系統（空冷または水冷）
が組み込まれている。燃料電池スタック１２では、供給
された水素の約８０％を起電反応で消費した後、残分の
水素を含むガスをパルプ１３を経てバーナ８に供給し、
このような燃料電池発電装置を起動させるには、先ずバ
ーナ８にメタノールと空気をそれぞれメタノールポンプ
３と空気ブロアー１０で供給してメタノールを燃焼させ
ることにより、メタノール改質器７を所定の温度（２５
０℃）に高める。同時に改質器７の廃熱を燃料電池スタ
ック１２に加熱配管１７とパルプ１８を経由して改質器
の廃熱を供給してスタック１２を所定の温度（約１９０
℃）に高める。この時、スタック１２の温度は、水茎気
が燃料の供給系統内の圧力において４１縮しない温度以
上とすることが肝要である。スタック１２を加熱した後
に、水ポンプ５より水をパルプ６を経由させ反応管９に
供給する０反応管９はバーナ８で１００℃以上の温度に
加熱されているため水蒸気となり、これがパルプ１１を
経て燃料電池スタック１２内に供給され、燃料電池スタ
ック１２内の燃料の通路を水蒸気で置換する。燃料電池
スタック１２を出た水蒸気はパルプ１６を通して外へ排
出される。このように水茂気で燃料の供給系統内を置換
することにより、系統内に残留している燃料を除去する
ことができる。 この後、メタノールポンプ４を始動して改質器７にてメ
タノールの改質反応を行い、改質燃料を燃料電池スタッ
クに供給し、起電反応を開始させながらメタノール改質
器７と燃料電池スタック１２の温度を所定の温度まで高
める。この際、すなわち改質反応を開始してからはバル
ブ１６は閉じられており、またバルブ１３は開いている
ので、燃料電池スタック１２の排ガスはバルブ１３を経
由してバーナ８で燃焼される。改質器７の温度はバーナ
に供給される燃料と空気ブロアー１０の空気量で調整し
、バルブ１３より供給する排燃料が不足の場合にはポン
プ３よりメタノールを補給する。また燃料電池スタック
の温度が所定の温度より低いときにはメタノール改質器
７の排ガスを利用して昇温させることも必要であるが、
一般に燃料電池スタックは発熱を伴うので所定の温度に
達すれば公知の冷却装置により冷却する。 次に発電装置の停止時においては、メタノールポンプ４
を停止させメタノール改質器７に水のみを供給すること
により水蒸気を発生させ、メタノール改質器７と燃料電
池スタック１２内の燃料通路内を水蒸気で置換する。メ
タノール改質器７と燃料電池スタック１２の温度を約１
５０℃以下に下げたのち、ポンプ類を全て停止させると
ともに弁６．１１．１３を閉じる。これにより、メタノ
ール改質器内の反応管９は密閉状態となり、管内への空
気の混入が防止される。もっとも改′！を器の温度が下
がると反応管内は減圧状態になり、もし弁などにリーク
があると反応管内に空気が混入することになるがそのリ
ーク量がわずかなときには改質性能を害することはない
、再起動の場合には反応管内に残留する水が加熱により
再び気化し、起動時の水蒸気置換開始時には元の圧力状
態近くに戻るため圧力バランス上の問題はない、一方燃
料電池スタック１２は温度が低下するにしたがって水蒸
気が体積減少し、１００℃以下になると凝縮するので燃
料通路の圧力が減圧する。このため、バルブ１６を開い
て、減圧分だけスタック内に空気を導入する。 スタック内の燃料は既に水蒸気で置換されているので、
空気が導入されてもスタック内の燃料電極がそこなわれ
ることはない、更に、スタック内に導入された水蒸気が
リン酸電解質に吸収されて電解質の体積膨張、あるいは
電極の濡れを促進しスタック１２の性能低下につながる
虞れもあるが、この場合にはスタック１２の温度が１０
０℃以上のときにブロアー１４で反応空気をスタック１
２に導入し、；解質に溶は込む水蒸気を反応空気側に蒸
発させることによりその防止を図ることで対処できる。 を設ける必要がないという特長を有する。
】２を組合わせた本発明の実施例を示したものである。 前項の （２）式で示した改質に必要なメタノールと水
が、それぞれメタノールタンク１、水タンク２からメタ
ノールポンプ４と水ポンプ５によりパルプ６を経て、メ
タノール改質器７を貫通する反応管９へ供給される０反
応管９はメタノールと水の混合物の蒸発管と改質管をシ
リーズに直結して構成され、改質管内にはメタノールの
改質触媒（Ｃｕ −Ｚｎ系）が充填されている。改質管
内の温度は約２５０℃に保持され、前項の （２）式の
反応にしたがって００８とＨ８に改質された燃料がパル
プ１１を経て燃料電池スタック１２へ供給される。 燃料電池スタックは温度が約１９０℃に保持されており
、これには空気ブロアー１４より反応空気が供給されて
いるので、既知の起電反応にしたがって直流出力が出力
端子】５より得られる。燃料電池スタックは直流出力の
他に反応抵抗（分極）とその内部電気抵抗に起因する発
熱が生ずるので、図示しない方法にしたがって温度を約
１９０℃に維持するための冷却系統（空冷または水冷）
が組み込まれている。燃料電池スタック１２では、供給
された水素の約８０％を起電反応で消費した後、残分の
水素を含むガスをパルプ１３を経てバーナ８に供給し、
このような燃料電池発電装置を起動させるには、先ずバ
ーナ８にメタノールと空気をそれぞれメタノールポンプ
３と空気ブロアー１０で供給してメタノールを燃焼させ
ることにより、メタノール改質器７を所定の温度（２５
０℃）に高める。同時に改質器７の廃熱を燃料電池スタ
ック１２に加熱配管１７とパルプ１８を経由して改質器
の廃熱を供給してスタック１２を所定の温度（約１９０
℃）に高める。この時、スタック１２の温度は、水茎気
が燃料の供給系統内の圧力において４１縮しない温度以
上とすることが肝要である。スタック１２を加熱した後
に、水ポンプ５より水をパルプ６を経由させ反応管９に
供給する０反応管９はバーナ８で１００℃以上の温度に
加熱されているため水蒸気となり、これがパルプ１１を
経て燃料電池スタック１２内に供給され、燃料電池スタ
ック１２内の燃料の通路を水蒸気で置換する。燃料電池
スタック１２を出た水蒸気はパルプ１６を通して外へ排
出される。このように水茂気で燃料の供給系統内を置換
することにより、系統内に残留している燃料を除去する
ことができる。 この後、メタノールポンプ４を始動して改質器７にてメ
タノールの改質反応を行い、改質燃料を燃料電池スタッ
クに供給し、起電反応を開始させながらメタノール改質
器７と燃料電池スタック１２の温度を所定の温度まで高
める。この際、すなわち改質反応を開始してからはバル
ブ１６は閉じられており、またバルブ１３は開いている
ので、燃料電池スタック１２の排ガスはバルブ１３を経
由してバーナ８で燃焼される。改質器７の温度はバーナ
に供給される燃料と空気ブロアー１０の空気量で調整し
、バルブ１３より供給する排燃料が不足の場合にはポン
プ３よりメタノールを補給する。また燃料電池スタック
の温度が所定の温度より低いときにはメタノール改質器
７の排ガスを利用して昇温させることも必要であるが、
一般に燃料電池スタックは発熱を伴うので所定の温度に
達すれば公知の冷却装置により冷却する。 次に発電装置の停止時においては、メタノールポンプ４
を停止させメタノール改質器７に水のみを供給すること
により水蒸気を発生させ、メタノール改質器７と燃料電
池スタック１２内の燃料通路内を水蒸気で置換する。メ
タノール改質器７と燃料電池スタック１２の温度を約１
５０℃以下に下げたのち、ポンプ類を全て停止させると
ともに弁６．１１．１３を閉じる。これにより、メタノ
ール改質器内の反応管９は密閉状態となり、管内への空
気の混入が防止される。もっとも改′！を器の温度が下
がると反応管内は減圧状態になり、もし弁などにリーク
があると反応管内に空気が混入することになるがそのリ
ーク量がわずかなときには改質性能を害することはない
、再起動の場合には反応管内に残留する水が加熱により
再び気化し、起動時の水蒸気置換開始時には元の圧力状
態近くに戻るため圧力バランス上の問題はない、一方燃
料電池スタック１２は温度が低下するにしたがって水蒸
気が体積減少し、１００℃以下になると凝縮するので燃
料通路の圧力が減圧する。このため、バルブ１６を開い
て、減圧分だけスタック内に空気を導入する。 スタック内の燃料は既に水蒸気で置換されているので、
空気が導入されてもスタック内の燃料電極がそこなわれ
ることはない、更に、スタック内に導入された水蒸気が
リン酸電解質に吸収されて電解質の体積膨張、あるいは
電極の濡れを促進しスタック１２の性能低下につながる
虞れもあるが、この場合にはスタック１２の温度が１０
０℃以上のときにブロアー１４で反応空気をスタック１
２に導入し、；解質に溶は込む水蒸気を反応空気側に蒸
発させることによりその防止を図ることで対処できる。 を設ける必要がないという特長を有する。
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、燃
料の改質装置を含む燃料電池発電装置の起動および停止
操作において、燃料の供給系統を窒素ガスなどの保護ガ
スに代わって水蒸気でＮＷＡするようにしたので、保護
ガスの貯蔵および供給系統が不要になったばかりでな（
、発電装置が小型、軽量化できるため、特に発電装置を
移動用、携帯用電源に利用する場合に好適である。
料の改質装置を含む燃料電池発電装置の起動および停止
操作において、燃料の供給系統を窒素ガスなどの保護ガ
スに代わって水蒸気でＮＷＡするようにしたので、保護
ガスの貯蔵および供給系統が不要になったばかりでな（
、発電装置が小型、軽量化できるため、特に発電装置を
移動用、携帯用電源に利用する場合に好適である。
第１図は本発明の実施例を示す燃料電池発電装置の概略
構成図である。 １；メタノールタンク、２：水タンク、７：メタノール
改質器、８：バーナ、１０．１４：空気ブロアー１２：
Ｐ、料電池スタック。
構成図である。 １；メタノールタンク、２：水タンク、７：メタノール
改質器、８：バーナ、１０．１４：空気ブロアー１２：
Ｐ、料電池スタック。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）有機燃料の水蒸気改質装置を有する燃料電池発電装
置において、該発電装置の起動および運転停止時に該水
蒸気改質装置および燃料電池スタックを含む燃料供給系
統を水蒸気で置換するようにしたことを特徴とする燃料
電池発電装置の起動、停止方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の起動、停止方法におい
て、置換用水蒸気を水蒸気改質装置で発生せしめること
を特徴とする燃料電池発電装置の起動、停止方法。 ３）特許請求の範囲第１項記載の起動、停止方法におい
て、水蒸気改質装置がメタノール改質装置であることを
特徴とする燃料電池発電装置の起動、停止方法。 ４）特許請求の範囲第１項記載の起動、停止方法におい
て、燃料電池スタックがリン酸燃料電池であることを特
徴とする燃料電池発電装置の起動、停止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59209210A JPS6188461A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 燃料電池発電装置の起動、停止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59209210A JPS6188461A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 燃料電池発電装置の起動、停止方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6188461A true JPS6188461A (ja) | 1986-05-06 |
Family
ID=16569173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59209210A Pending JPS6188461A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 燃料電池発電装置の起動、停止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6188461A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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