JP2001325974A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JP2001325974A JP2001325974A JP2000141079A JP2000141079A JP2001325974A JP 2001325974 A JP2001325974 A JP 2001325974A JP 2000141079 A JP2000141079 A JP 2000141079A JP 2000141079 A JP2000141079 A JP 2000141079A JP 2001325974 A JP2001325974 A JP 2001325974A
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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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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡易な構造で運転停止時における電解質膜
の乾燥を抑制することのできる燃料電池発電システムを
提供する。 【構成】 固体高分子からなる電解質膜２１を有する燃
料電池１を備えた燃料電池発電システムであって、前記
燃料電池１の停止中に、前記電解質膜２１に水を供給す
るための水供給手段を備えたことを特徴とする。
の乾燥を抑制することのできる燃料電池発電システムを
提供する。 【構成】 固体高分子からなる電解質膜２１を有する燃
料電池１を備えた燃料電池発電システムであって、前記
燃料電池１の停止中に、前記電解質膜２１に水を供給す
るための水供給手段を備えたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体高分子型燃料電
池を備えた燃料電池発電システムに係り、特に運転停止
時における電解質膜の乾燥を抑制することのできる燃料
電池発電システムに関するものである。
池を備えた燃料電池発電システムに係り、特に運転停止
時における電解質膜の乾燥を抑制することのできる燃料
電池発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池の一般的な発電原
理を図４に示す概略構成図を参照して説明する。
理を図４に示す概略構成図を参照して説明する。
【０００３】図４に示す如く、固体高分子型燃料電池
は、例えばスルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交換
膜のようなイオン交換膜からなる電解質膜２１と、この
電解質膜２１の両面に夫々配されたアノード２２及びカ
ソード２３とからなるセル２０を備えている。
は、例えばスルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交換
膜のようなイオン交換膜からなる電解質膜２１と、この
電解質膜２１の両面に夫々配されたアノード２２及びカ
ソード２３とからなるセル２０を備えている。
【０００４】斯かる構造の燃料電池において、アノード
２２に燃料ガスを供給すると、燃料ガス中に含まれる水
素は下記式（１）に示すようにアノード２２でイオン化
され、水と水和した状態で電解質膜２１中をカソード２
３側へ移動する。また式（１）によりアノード２２で生
成された電子は外部回路２４を介してカソード２３に流
れる。そして、カソード２３では、下記式（２）に示す
ように酸化剤ガス中の酸素、及びアノード２２から流れ
てきた水素イオン並びに電子との反応により水が生成さ
れる。このとき、外部回路２４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） １／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ・・・（２） 前述の通りアノード２２で生成された水素イオンは水和
状態で電解質膜２１を移動するので、電解質膜は運転中
湿潤状態に維持される必要がある。このため従来は、加
湿状態の燃料ガス又は酸化剤ガスを供給することによ
り、電解質膜２１に水分が供給されている。
２２に燃料ガスを供給すると、燃料ガス中に含まれる水
素は下記式（１）に示すようにアノード２２でイオン化
され、水と水和した状態で電解質膜２１中をカソード２
３側へ移動する。また式（１）によりアノード２２で生
成された電子は外部回路２４を介してカソード２３に流
れる。そして、カソード２３では、下記式（２）に示す
ように酸化剤ガス中の酸素、及びアノード２２から流れ
てきた水素イオン並びに電子との反応により水が生成さ
れる。このとき、外部回路２４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） １／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ・・・（２） 前述の通りアノード２２で生成された水素イオンは水和
状態で電解質膜２１を移動するので、電解質膜は運転中
湿潤状態に維持される必要がある。このため従来は、加
湿状態の燃料ガス又は酸化剤ガスを供給することによ
り、電解質膜２１に水分が供給されている。
【０００５】一方、長期間運転を停止したときには電解
質膜２１が一端乾燥状態となるために、再起動の際には
加湿された不活性ガス等を供給することにより電解質膜
２１を再度湿潤状態とし、その後に燃料ガス及び酸化剤
ガスを供給して発電を開始していた。
質膜２１が一端乾燥状態となるために、再起動の際には
加湿された不活性ガス等を供給することにより電解質膜
２１を再度湿潤状態とし、その後に燃料ガス及び酸化剤
ガスを供給して発電を開始していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、斯かる従来
の方法によれば、不活性ガスの供給系、加湿系等の付加
設備が必要となり装置コストの増大を招くと共にシステ
ムのサイズも大きくなり、コンパクトで低コストのシス
テムを提供することができなかった。
の方法によれば、不活性ガスの供給系、加湿系等の付加
設備が必要となり装置コストの増大を招くと共にシステ
ムのサイズも大きくなり、コンパクトで低コストのシス
テムを提供することができなかった。
【０００７】本発明は、斯かる従来の課題に鑑み、簡易
な構造で運転停止時における電解質膜の乾燥を抑制する
ことのできる燃料電池発電システムを提供することを目
的とする。
な構造で運転停止時における電解質膜の乾燥を抑制する
ことのできる燃料電池発電システムを提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明は、固体高分子からなる電解質膜を有
する燃料電池を備えた燃料電池発電システムであって、
前記燃料電池の停止中に、前記電解質膜に水を供給する
ための水供給手段を備えたことを特徴とする。
るために、本発明は、固体高分子からなる電解質膜を有
する燃料電池を備えた燃料電池発電システムであって、
前記燃料電池の停止中に、前記電解質膜に水を供給する
ための水供給手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】また、固体高分子膜からなる電解質膜の両
面に夫々カソード及びアノードが配され、当該カソード
及びアノードに面して夫々酸化剤ガス室及び燃料ガス室
が設けられてなる単位セルを有する燃料電池を備えた燃
料電池発電システムであって、前記燃料電池の停止中
に、前記電解質膜に水を供給するための水供給手段を備
えたことを特徴とする。
面に夫々カソード及びアノードが配され、当該カソード
及びアノードに面して夫々酸化剤ガス室及び燃料ガス室
が設けられてなる単位セルを有する燃料電池を備えた燃
料電池発電システムであって、前記燃料電池の停止中
に、前記電解質膜に水を供給するための水供給手段を備
えたことを特徴とする。
【００１０】さらに、前記電解質膜への水の供給は、前
記酸化剤ガス室又は燃料ガス室のいずれか一方に水を流
通させることにより行なわれることを特徴とする。
記酸化剤ガス室又は燃料ガス室のいずれか一方に水を流
通させることにより行なわれることを特徴とする。
【００１１】加えて、前記水供給手段は、前記燃料電池
の停止時間が特定の時間となったときに、自動的に前記
電解質膜に水を供給するように制御されることを特徴と
する。
の停止時間が特定の時間となったときに、自動的に前記
電解質膜に水を供給するように制御されることを特徴と
する。
【００１２】さらには、起動時に、前記燃料電池に接続
される試運転用の負荷を有することを特徴とし、前記負
荷は、前記電解質膜に供給される水を加熱するための加
熱ヒーターであることを特徴とする。
される試運転用の負荷を有することを特徴とし、前記負
荷は、前記電解質膜に供給される水を加熱するための加
熱ヒーターであることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】（第一の実施の形態）本発明の第
一の実施の形態について、図１を参照して説明する。
一の実施の形態について、図１を参照して説明する。
【００１４】図１は、本発明燃料電池発電システムにお
いて使用する燃料電池を構成するセルユニット１００の
組立図である。セルユニット１００は、長方形状の枠体
１０の片面側（図１では上面側）に、固体高分子からな
る電解質膜２１の互いに対向する２主面にカソード２２
及びアノード２３を配してなるセル２０と、互いに並行
に形成された複数のカソード側チャネル３１１を有する
カソード側流路基板３０とが嵌め込まれ、枠体１０の他
面側（図１では下面側）に、互いに並行に形成された複
数のアノード側チャネル４００を有するアノード側流路
基板４０と仕切板５０とが嵌め込まれて構成されてい
る。尚、同図において、アノード２３は電解質膜２１の
背面にあるので破線で表示している。
いて使用する燃料電池を構成するセルユニット１００の
組立図である。セルユニット１００は、長方形状の枠体
１０の片面側（図１では上面側）に、固体高分子からな
る電解質膜２１の互いに対向する２主面にカソード２２
及びアノード２３を配してなるセル２０と、互いに並行
に形成された複数のカソード側チャネル３１１を有する
カソード側流路基板３０とが嵌め込まれ、枠体１０の他
面側（図１では下面側）に、互いに並行に形成された複
数のアノード側チャネル４００を有するアノード側流路
基板４０と仕切板５０とが嵌め込まれて構成されてい
る。尚、同図において、アノード２３は電解質膜２１の
背面にあるので破線で表示している。
【００１５】セル２０は、カソード側流路基板３０とア
ノード側流路基板４０との間に挟持された状態で保持さ
れており、アノード側チャネル４００には図中白抜き矢
印で示す方向に燃料ガスが供給され、カソード側チャネ
ル３１１には図中太矢印で示す方向に酸化剤ガスが供給
される。
ノード側流路基板４０との間に挟持された状態で保持さ
れており、アノード側チャネル４００には図中白抜き矢
印で示す方向に燃料ガスが供給され、カソード側チャネ
ル３１１には図中太矢印で示す方向に酸化剤ガスが供給
される。
【００１６】枠体１０の片面側（図１では上面側）の燃
料ガス流通方向の中央部に、上記のセル２０及びカソー
ド側流路基板３０を嵌め込むための切欠部１０１が形成
されている。また、枠体１０の他面側（図１では下面
側）には、アノード側流路基板４０及び仕切板５０を嵌
め込む凹部１０３が形成されている。更に上記切欠部１
０１の中央部には、アノード側流路基板４０とアノード
２３とが接触できるように窓１０２が開設されている。
料ガス流通方向の中央部に、上記のセル２０及びカソー
ド側流路基板３０を嵌め込むための切欠部１０１が形成
されている。また、枠体１０の他面側（図１では下面
側）には、アノード側流路基板４０及び仕切板５０を嵌
め込む凹部１０３が形成されている。更に上記切欠部１
０１の中央部には、アノード側流路基板４０とアノード
２３とが接触できるように窓１０２が開設されている。
【００１７】アノード側流路基板４０は、燃料ガス流通
方向の中央に位置する中央部４０ａと、この中央部４０
ａから延設された上流部４０ｂ及び下流部４０ｃからな
り、中央部４０ａでは上流部４０ｂ及び下流部４０ｃよ
りもリブ４０１の高さが高く設定されている。そして、
このリブ４０１の頂上部４０１ａが、上記の窓１０２に
はまり込んでアノード２３と電気的に接触するようにな
っている。
方向の中央に位置する中央部４０ａと、この中央部４０
ａから延設された上流部４０ｂ及び下流部４０ｃからな
り、中央部４０ａでは上流部４０ｂ及び下流部４０ｃよ
りもリブ４０１の高さが高く設定されている。そして、
このリブ４０１の頂上部４０１ａが、上記の窓１０２に
はまり込んでアノード２３と電気的に接触するようにな
っている。
【００１８】また、枠体１０の燃料ガス流通方向におけ
る上流部には、水を供給するための一対のマニホールド
孔１１１と溝孔１２１並びに燃料ガスを供給するための
一対のマニホールド孔１１２と溝孔１２２が開設されて
いる。さらに、枠体１０の下流部には、未反応の燃料ガ
スを排出するための一対のマニホールド孔１１３と溝孔
１２３並びに水を排出するための一対のマニホールド孔
１１４と溝孔１２４が開設されている。
る上流部には、水を供給するための一対のマニホールド
孔１１１と溝孔１２１並びに燃料ガスを供給するための
一対のマニホールド孔１１２と溝孔１２２が開設されて
いる。さらに、枠体１０の下流部には、未反応の燃料ガ
スを排出するための一対のマニホールド孔１１３と溝孔
１２３並びに水を排出するための一対のマニホールド孔
１１４と溝孔１２４が開設されている。
【００１９】各溝孔１２１〜１２４は、アノード側チャ
ネルと直交する方向に形成され、その両端が各マニホー
ルド孔１１１〜１１４と、夫々長円形状の表面溝（図示
せず）を介して連通している。
ネルと直交する方向に形成され、その両端が各マニホー
ルド孔１１１〜１１４と、夫々長円形状の表面溝（図示
せず）を介して連通している。
【００２０】上記水供給用の溝孔１２１には水分配基板
１１が、また原料ガス供給用の溝孔１２２にはガス分配
基板１２が、夫々Ｏリング（不図示）を介して嵌め込ま
れている。これら水分配基板１１及びガス分配基板１２
は、どちらも長尺状の薄板に夫々小孔１１ａ及び小孔１
２ａが開設されたものであって、アノード側流路基板４
０の上流部４０ｂに接して設置されている。
１１が、また原料ガス供給用の溝孔１２２にはガス分配
基板１２が、夫々Ｏリング（不図示）を介して嵌め込ま
れている。これら水分配基板１１及びガス分配基板１２
は、どちらも長尺状の薄板に夫々小孔１１ａ及び小孔１
２ａが開設されたものであって、アノード側流路基板４
０の上流部４０ｂに接して設置されている。
【００２１】また、下流側に設けられた未反応の反応ガ
スを排出するための溝孔１２３にはガスを選択的に排出
するガス透過基板１３が嵌め込まれており、水を排出す
るための溝孔１２４には吸水基材１４が嵌め込まれてい
る。
スを排出するための溝孔１２３にはガスを選択的に排出
するガス透過基板１３が嵌め込まれており、水を排出す
るための溝孔１２４には吸水基材１４が嵌め込まれてい
る。
【００２２】カソード側流路基板３０は、枠体３００に
カソード側チャネル基板３１０が嵌め込まれて構成され
ている。この枠体３００は、長方形状の平板の中央に窓
３０３が開設されており、カソード２２とは反対側の面
（図１では上面側）に、空気をチャネル３１１に導入す
るための導入チャネル３０１及び酸化剤ガスをチャネル
３１１から導出するための導出チャネル３０２が形成さ
れている。
カソード側チャネル基板３１０が嵌め込まれて構成され
ている。この枠体３００は、長方形状の平板の中央に窓
３０３が開設されており、カソード２２とは反対側の面
（図１では上面側）に、空気をチャネル３１１に導入す
るための導入チャネル３０１及び酸化剤ガスをチャネル
３１１から導出するための導出チャネル３０２が形成さ
れている。
【００２３】尚、セル２０とカソード側流路基板３０と
の間にはガスケット６１が介在し、セル２０と切欠部１
０１との間にはガスケット６２が介在している。
の間にはガスケット６１が介在し、セル２０と切欠部１
０１との間にはガスケット６２が介在している。
【００２４】また、カソード２２とカソード側流路基板
３０の間並びにアノード２３とアノード側流路基板４０
との間には、撥水処理を施したカーボンペーパーからな
る集電体が介挿されている。
３０の間並びにアノード２３とアノード側流路基板４０
との間には、撥水処理を施したカーボンペーパーからな
る集電体が介挿されている。
【００２５】仕切板５０は、アノード側流路基板４０と
同等のサイズの気密性ガラス状カーボン板であって、カ
ソード側流路基板３０とアノード側流路基板４０との間
に介在して配されており、両者を電気的に導通しながら
カソード側チャネル３１１を流れる空気とアノード側チ
ャネル４００を流れる燃料ガスとが混流するのを防止す
る働きをなしている。
同等のサイズの気密性ガラス状カーボン板であって、カ
ソード側流路基板３０とアノード側流路基板４０との間
に介在して配されており、両者を電気的に導通しながら
カソード側チャネル３１１を流れる空気とアノード側チ
ャネル４００を流れる燃料ガスとが混流するのを防止す
る働きをなしている。
【００２６】以上のような構成の燃料電池において、カ
ソード側の導入チャネル３０１には酸化剤ガスが送り込
まれる。この酸化剤ガスはカソード側チャネル３１１を
流通しながらカソード２２に酸素を供給し、導出チャネ
ル３０２から電池の外に排出される。
ソード側の導入チャネル３０１には酸化剤ガスが送り込
まれる。この酸化剤ガスはカソード側チャネル３１１を
流通しながらカソード２２に酸素を供給し、導出チャネ
ル３０２から電池の外に排出される。
【００２７】一方、マニホールド孔１１２と連通する溝
孔１２２には燃料ガスが供給され、マニホールド孔１１
１と連通する溝孔１２１には水が供給される。供給され
た水及び燃料ガスは、夫々水供給用の溝孔１２１に嵌め
込まれた水分配基板１１及び燃料ガス供給用の溝孔１２
２に嵌め込まれたガス分配基板１２に穿たれた小孔１１
ａ及び１２ａを通してアノード側流路基板４０の上流部
４０ｂに供給される。そして、これら燃料ガス及び水は
アノード側チャネル４００を下流側に流れ、アノード２
３への水素ガスの供給と電解質膜２１の加湿を行ってい
る。
孔１２２には燃料ガスが供給され、マニホールド孔１１
１と連通する溝孔１２１には水が供給される。供給され
た水及び燃料ガスは、夫々水供給用の溝孔１２１に嵌め
込まれた水分配基板１１及び燃料ガス供給用の溝孔１２
２に嵌め込まれたガス分配基板１２に穿たれた小孔１１
ａ及び１２ａを通してアノード側流路基板４０の上流部
４０ｂに供給される。そして、これら燃料ガス及び水は
アノード側チャネル４００を下流側に流れ、アノード２
３への水素ガスの供給と電解質膜２１の加湿を行ってい
る。
【００２８】図２はアノード側流路基板４０に供給され
た燃料ガス及び水の流れを説明するための模式的な平面
図である。同図を参照して、燃料ガス導入用の小孔１２
ａは全アノード側チャネル４００に対して設けられてお
り、水供給用の小孔１１ａは、１本おきに設けられてい
る。また、水供給用の小孔１１ａから供給された水が燃
料ガス供給用の小孔１２ａの近傍を流れるように、夫々
の小孔１１ａ及び１２ａの位置が設定されている。尚、
水供給用の小孔１１ａを全アノード側チャネル４００に
対して設けても良い。
た燃料ガス及び水の流れを説明するための模式的な平面
図である。同図を参照して、燃料ガス導入用の小孔１２
ａは全アノード側チャネル４００に対して設けられてお
り、水供給用の小孔１１ａは、１本おきに設けられてい
る。また、水供給用の小孔１１ａから供給された水が燃
料ガス供給用の小孔１２ａの近傍を流れるように、夫々
の小孔１１ａ及び１２ａの位置が設定されている。尚、
水供給用の小孔１１ａを全アノード側チャネル４００に
対して設けても良い。
【００２９】図３は、燃料電池発電システムの全体的な
構成を示す斜視図である。ここでは燃料ガスとして水素
ガスを用いる場合について説明する。
構成を示す斜視図である。ここでは燃料ガスとして水素
ガスを用いる場合について説明する。
【００３０】燃料電池１は、多数のセルユニット１００
が積層され、その両端が一対の端版７２，７３で挟持さ
れて構成されている。そして、酸化剤ガスとして空気を
図示しないファンにより導入チャネル３０１に送り込
む。この空気はカソード側チャネル３１１を流通しなが
らカソード２２に酸素を供給し、導出チャネル３０２か
ら電池の外部に排出される。
が積層され、その両端が一対の端版７２，７３で挟持さ
れて構成されている。そして、酸化剤ガスとして空気を
図示しないファンにより導入チャネル３０１に送り込
む。この空気はカソード側チャネル３１１を流通しなが
らカソード２２に酸素を供給し、導出チャネル３０２か
ら電池の外部に排出される。
【００３１】一方、マニホールド孔１１２からなる内部
マニホールドには、水素ガスボンベから水素ガスを供給
し、マニホールド孔１１１からなる内部マニホールドに
は、水ポンプ３から水を供給する。
マニホールドには、水素ガスボンベから水素ガスを供給
し、マニホールド孔１１１からなる内部マニホールドに
は、水ポンプ３から水を供給する。
【００３２】供給された水及び水素ガスは、各セルユニ
ット１００に分配され、各セルユニット１００におい
て、溝孔１２１及び溝孔１２２からアノード側流路基板
４０の上流部４０ｂに分配されて、アノード側チャネル
４００…を下流側に流れ、アノード２３への水素ガスの
供給と電解質膜２１の加湿を行う。
ット１００に分配され、各セルユニット１００におい
て、溝孔１２１及び溝孔１２２からアノード側流路基板
４０の上流部４０ｂに分配されて、アノード側チャネル
４００…を下流側に流れ、アノード２３への水素ガスの
供給と電解質膜２１の加湿を行う。
【００３３】水ポンプ３の出力は、水供給用の溝孔１２
１における水圧を計測して、この値が所定の水圧値とな
るように調整する。
１における水圧を計測して、この値が所定の水圧値とな
るように調整する。
【００３４】アノード側チャネル４００を通過した未反
応水素ガスは、溝孔１２３からマニホールド孔１１３を
通って電池の外に排出され、アノード側チャネル４００
を通過した水は、溝孔１２４からマニホールド孔１１４
を通って電池の外に排出される。
応水素ガスは、溝孔１２３からマニホールド孔１１３を
通って電池の外に排出され、アノード側チャネル４００
を通過した水は、溝孔１２４からマニホールド孔１１４
を通って電池の外に排出される。
【００３５】燃料電池１から排出される水と排気中に含
まれた水蒸気が凝縮した水は、分離タンク４で回収され
る。そして回収された水は、冷却器７で冷却されて再び
水ポンプ３から燃料電池１に供給される。
まれた水蒸気が凝縮した水は、分離タンク４で回収され
る。そして回収された水は、冷却器７で冷却されて再び
水ポンプ３から燃料電池１に供給される。
【００３６】斯かる構成の燃料電池発電システムにおい
て、本発明にあっては水ポンプ３を停止時にも単独で運
転可能なように、水ポンプ３用の独立した運転スイッチ
を備えている。このスイッチは手動でＯＮ／ＯＦＦ可能
なものであっても良いし、タイマーでＯＮ／ＯＦＦ可能
なものであっても良い。斯かる構成を備えることによ
り、停止時に水ポンプ３のみを単独で運転し、分離タン
ク４に蓄えられた水をアノード２３へ供給することによ
り電解質膜２１の加湿を行うことが可能となる。
て、本発明にあっては水ポンプ３を停止時にも単独で運
転可能なように、水ポンプ３用の独立した運転スイッチ
を備えている。このスイッチは手動でＯＮ／ＯＦＦ可能
なものであっても良いし、タイマーでＯＮ／ＯＦＦ可能
なものであっても良い。斯かる構成を備えることによ
り、停止時に水ポンプ３のみを単独で運転し、分離タン
ク４に蓄えられた水をアノード２３へ供給することによ
り電解質膜２１の加湿を行うことが可能となる。
【００３７】本発明者等が鋭意検討したとことによる
と、燃料電池停止後約７２０時間毎に５分間程度水ポン
プ３を作動させて電解質膜２１の加湿を行うことによ
り、運転の初期段階から良好な発電出力を得ることがで
きる。従って、例えばタイマー等の手段により、燃料電
池停止後約７２０時間毎に５分間程度自動的に水ポンプ
３が作動するように運転スイッチを制御すると良い。
と、燃料電池停止後約７２０時間毎に５分間程度水ポン
プ３を作動させて電解質膜２１の加湿を行うことによ
り、運転の初期段階から良好な発電出力を得ることがで
きる。従って、例えばタイマー等の手段により、燃料電
池停止後約７２０時間毎に５分間程度自動的に水ポンプ
３が作動するように運転スイッチを制御すると良い。
【００３８】尚、以上の説明にあっては運転停止時に固
体高分子電解質膜２１加湿用の水をアノード２３に供給
するようにしたが、これに限らずカソード２２に供給す
るようにしても良い。また、運転停止後所定時間毎だけ
でなく、再起動時にも水ポンプ３を作動させ、電解質膜
２１の加湿を行った後に運転を再開することが好まし
い。
体高分子電解質膜２１加湿用の水をアノード２３に供給
するようにしたが、これに限らずカソード２２に供給す
るようにしても良い。また、運転停止後所定時間毎だけ
でなく、再起動時にも水ポンプ３を作動させ、電解質膜
２１の加湿を行った後に運転を再開することが好まし
い。
【００３９】（第二の実施の形態）次に、本発明の第二
の実施の形態について説明する。
の実施の形態について説明する。
【００４０】本実施形態に係る燃料電池発電システムが
第一実施形態のシステムと異なる点は、燃料電池の試運
転用の負荷を設けた点にある。例えば１ｋＷ用のシステ
ムの場合、試運転用の負荷として１００Ｗ〜２００Ｗ程
度の負荷を設ける。この負荷は、起動時に通常負荷に接
続する前に燃料電池に接続される。斯かる本実施形態の
構成によれば、以下の効果を有する。
第一実施形態のシステムと異なる点は、燃料電池の試運
転用の負荷を設けた点にある。例えば１ｋＷ用のシステ
ムの場合、試運転用の負荷として１００Ｗ〜２００Ｗ程
度の負荷を設ける。この負荷は、起動時に通常負荷に接
続する前に燃料電池に接続される。斯かる本実施形態の
構成によれば、以下の効果を有する。
【００４１】前述した式（２）に示す通り、燃料電池の
運転中はカソード側で反応生成水が生成される。従っ
て、運転停止後再起動するときに、水ポンプ３を作動さ
せ水をアノード２３に供給すると共に、試運転用の負荷
に接続することによりカソード２２側でも反応生成水が
生成されるので、電解質膜２１の加湿を両側から行うこ
とができ、短時間での加湿が可能となると共に、電解質
膜２１を均一に加湿することができる。
運転中はカソード側で反応生成水が生成される。従っ
て、運転停止後再起動するときに、水ポンプ３を作動さ
せ水をアノード２３に供給すると共に、試運転用の負荷
に接続することによりカソード２２側でも反応生成水が
生成されるので、電解質膜２１の加湿を両側から行うこ
とができ、短時間での加湿が可能となると共に、電解質
膜２１を均一に加湿することができる。
【００４２】さらに、試運転用の負荷として分離タンク
４内に蓄えられた水を加熱するためのヒーターを用いる
ことにより、試運転時に加熱された温水がアノード２３
に供給され燃料電池１を昇温することができるので、さ
らに好ましい効果を奏する。
４内に蓄えられた水を加熱するためのヒーターを用いる
ことにより、試運転時に加熱された温水がアノード２３
に供給され燃料電池１を昇温することができるので、さ
らに好ましい効果を奏する。
【００４３】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば燃料
電池の停止中に電解質膜に水を供給するための水供給手
段を設けたので、電解質膜の乾燥を抑制することがで
き、再起動時に運転の初期から良好な発電出力を得るこ
とが可能となる。
電池の停止中に電解質膜に水を供給するための水供給手
段を設けたので、電解質膜の乾燥を抑制することがで
き、再起動時に運転の初期から良好な発電出力を得るこ
とが可能となる。
【図１】本発明に係るセルユニットの組立図である。
【図２】アノード側流路基板に供給された燃料ガス及び
水の流れを説明するための模式的な平面図である。
水の流れを説明するための模式的な平面図である。
【図３】燃料電池発電システムの全体構成を示す斜視図
である。
である。
【図４】固体高分子型燃料電池の概略構成図である。
【符号の説明】 １…燃料電池、２…水素ガスボンベ、３…水ポンプ、４
…分離タンク、７…冷却器、２１…電解質膜、２２…ア
ノード、２３…カソード、１００…セルユニット
…分離タンク、７…冷却器、２１…電解質膜、２２…ア
ノード、２３…カソード、１００…セルユニット
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｐ (72)発明者 畔上 義男 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 湯川 竜司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 進藤 浩ニ 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 5H027 AA06 MM02 MM21
Claims (6)
- 【請求項１】 固体高分子からなる電解質膜を有する燃
料電池を備えた燃料電池発電システムであって、 前記燃料電池の停止中に、前記電解質膜に水を供給する
ための水供給手段を備えたことを特徴とする燃料電池発
電システム。 - 【請求項２】 固体高分子膜からなる電解質膜の両面に
夫々カソード及びアノードが配され、当該カソード及び
アノードに面して夫々酸化剤ガス室及び燃料ガス室が設
けられてなる単位セルを有する燃料電池を備えた燃料電
池発電システムであって、 前記燃料電池の停止中に、前記電解質膜に水を供給する
ための水供給手段を備えたことを特徴とする燃料電池発
電システム。 - 【請求項３】 前記電解質膜への水の供給は、前記酸化
剤ガス室又は燃料ガス室のいずれか一方に水を流通させ
ることにより行なわれることを特徴とする請求項２記載
の燃料電池発電システム。 - 【請求項４】 前記水供給手段は、前記燃料電池の停止
時間が特定の時間となったときに、自動的に前記電解質
膜に水を供給するように制御されることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池発電システ
ム。 - 【請求項５】 起動時に、前記燃料電池に接続される試
運転用の負荷を有することを特徴とする請求項１乃至４
のいずれかに記載の燃料電池発電システム。 - 【請求項６】 前記負荷は、前記電解質膜に供給される
水を加熱するための加熱ヒーターであることを特徴とす
る請求項５記載の燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000141079A JP2001325974A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000141079A JP2001325974A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001325974A true JP2001325974A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18648248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000141079A Pending JP2001325974A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001325974A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007115588A (ja) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 可逆セル・スタックの運転切り替え方法 |
| WO2008129793A1 (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-30 | Panasonic Corporation | 燃料電池システムの運転方法及び燃料電池システム |
| JP2010218692A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Hitachi Computer Peripherals Co Ltd | 燃料電池発電システムとそのメンテナンス発電制御方法 |
| WO2012063414A1 (ja) * | 2010-11-12 | 2012-05-18 | パナソニック株式会社 | 固体高分子形燃料電池システムの運転方法及び固体高分子形燃料電池システム |
| JP2013161678A (ja) * | 2012-02-06 | 2013-08-19 | Osaka Gas Co Ltd | 燃料電池の保管方法 |
-
2000
- 2000-05-15 JP JP2000141079A patent/JP2001325974A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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