JP3104336B2 - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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JP3104336B2
JP3104336B2 JP03298036A JP29803691A JP3104336B2 JP 3104336 B2 JP3104336 B2 JP 3104336B2 JP 03298036 A JP03298036 A JP 03298036A JP 29803691 A JP29803691 A JP 29803691A JP 3104336 B2 JP3104336 B2 JP 3104336B2
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JP
Japan
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nitrogen gas
gas discharge
cathode
differential pressure
pressure
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健一 望月
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、次世代の発電設備として溶融炭酸
塩型の燃料電池の開発が進められている。
2. Description of the Related Art Currently, a molten carbonate fuel cell is being developed as a next-generation power generation facility.

【0003】該溶融炭酸塩型の燃料電池は、溶融炭酸塩
からなる電解質をカソードとアノードで挟んで燃料電池
本体を形成し、該燃料電池本体を窒素ガスの詰った圧力
容器内に封入して、カソードに酸化剤ガスを、又、アノ
ードに燃料ガスを供給することにより、燃料電池本体内
部で電気化学反応を起こさせて発電を行わせるようにし
たものである。
In the molten carbonate fuel cell, a fuel cell body is formed by sandwiching an electrolyte made of molten carbonate between a cathode and an anode, and the fuel cell body is sealed in a pressure vessel filled with nitrogen gas. By supplying an oxidizing gas to the cathode and a fuel gas to the anode, an electrochemical reaction is caused inside the fuel cell body to generate electric power.

【0004】そして、上記燃料電池は、停止時には、カ
ソードとアノードの内部に窒素ガスを充満させておき、
起動する時に、カソードとアノードへ窒素ガスを更に供
給すると共に、起動用加熱器などを用いて窒素ガスを昇
温し、カソードとアノードに高温になって膨張した窒素
ガスを送り、その後大気へ放出させることによって、先
ず、燃料電池本体を大気圧で炭酸塩が溶融する温度まで
上げ、次に、カソードとアノードから大気へ放出される
高温の窒素ガスの流れを絞ることによって、電池性能が
良くなるように燃料電池本体内部の圧力を大気圧よりも
若干高い圧力まで上げ(これに伴って圧力容器内部の圧
力も上げる)、しかる後に、カソードとアノードへ供給
される窒素ガスをそれぞれ酸化剤ガスと燃料ガスに切り
換えることによって、運転を開始するようにしていた。
When the fuel cell is stopped, the inside of the cathode and the anode is filled with nitrogen gas.
At startup, nitrogen gas is further supplied to the cathode and anode, and the temperature of the nitrogen gas is raised using a heater for startup, and the high-temperature expanded nitrogen gas is sent to the cathode and anode, and then released to the atmosphere. First, the fuel cell body is raised to a temperature at which the carbonate melts at atmospheric pressure, and then the flow of the high-temperature nitrogen gas released from the cathode and the anode to the atmosphere is reduced, thereby improving the cell performance. As described above, the pressure inside the fuel cell main body is increased to a pressure slightly higher than the atmospheric pressure (the pressure inside the pressure vessel is also increased), and thereafter, the nitrogen gas supplied to the cathode and the anode is changed to the oxidizing gas, respectively. The operation was started by switching to the fuel gas.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
燃料電池の起動方法には、以下のような問題があった。
However, the above-described method of starting the fuel cell has the following problems.

【0006】即ち、起動時に燃料電池本体や圧力容器の
圧力を上げる際には、燃料電池本体が破壊されないよう
にカソードとアノード間の差圧を制御すること、及び、
圧力容器からガスが洩れないように燃料電池本体と圧力
容器間の差圧を制御することが重要であるが、このよう
な差圧制御は複雑なので、燃料電池本体を昇温した後
に、別個に行っており、そのために燃料電池本体の昇温
時に多量の窒素ガスを大気へ放出することになる。
That is, when increasing the pressure of the fuel cell body or the pressure vessel at the time of startup, controlling the pressure difference between the cathode and the anode so that the fuel cell body is not broken;
It is important to control the pressure difference between the fuel cell body and the pressure vessel so that gas does not leak from the pressure vessel.However, such a differential pressure control is complicated, so after the fuel cell body is heated, Therefore, a large amount of nitrogen gas is released to the atmosphere when the temperature of the fuel cell body is raised.

【0007】本発明は、上述の実情に鑑み、燃料電池本
体の昇温と、昇圧時の差圧制御を同時に行えるようにし
て窒素ガスの使用量を減少し得るようにした燃料電池を
提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a fuel cell capable of simultaneously increasing the temperature of the fuel cell main body and controlling the differential pressure at the time of increasing the pressure, thereby reducing the amount of nitrogen gas used. The purpose is to do so.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1に記載の燃料電池では、酸化剤ガ
ス7が供給され得るカソード3及び燃料ガス10が供給
され得るアノード4により電解質2を挾持した燃料電池
本体1と、該燃料電池本体1を内装する圧力容器5と、
カソード3に接続された窒素ガス供給管路18及びカソ
ード用窒素ガス排出弁29を有する窒素ガス排出路28
と、アノード4に接続された窒素ガス供給路22及びア
ノード用窒素ガス排出弁31を有する窒素ガス排出路3
0と、圧力容器5に接続された窒素ガス供給路25及び
容器用窒素ガス排出弁33を有する窒素ガス排出路32
と、圧力容器5内の圧力を検出する圧力検出器34と、
圧力容器5内とカソード3との差圧を検出する第1の差
圧検出器37と、カソード3とアノード4の差圧を検出
する第2の差圧検出器40と、圧力検出器34からの検
出信号35に基づき容器用窒素ガス排出弁33の開度を
調整し得る圧力コントローラ36と、第1の差圧検出器
37からの検出信号38に基づきカソード用窒素ガス排
出弁29の開度を調整し得る第1の差圧コントローラ3
9と、第2の差圧検出器40からの検出信号41に基づ
きアノード用窒素ガス排出弁31の開度を調整し得る第
2の差圧コントローラ42とを備えている。 また、本発
明の請求項2に記載の燃料電池では、酸化剤ガス7が供
給され得るカソード3及び燃料ガス10が供給され得る
アノード4により電解質2を挾持した燃料電池本体1
と、該燃料電池本体1を内装する圧力容器5と、カソー
ド3に接続された窒素ガス供給管路18及びカソード用
窒素ガス排出弁29を有する窒素ガス排出路28と、ア
ノード4に接続された窒素ガス供給路22及びアノード
用窒素ガス排出弁31を有する窒素ガス排出路30と、
圧力容器5に接続された窒素ガス供給路25及び容器用
窒素ガス排出弁33を有する窒素ガス排出路32と、圧
力容器5内の圧力を検出する圧力検出器34と、圧力容
器5内とカソード3との差圧を検出する第1の差圧検出
器37と、カソード3とアノード4の差圧を検出する第
2の差圧検出器40と、圧力検出器34からの検出信号
35に基づき容器用窒素ガス排出弁33の開度を調整し
得る圧力コントローラ36と、第1の差圧検出器37か
らの検出信号38に基づきカソード用窒素ガス排出弁2
9あ るいは容器用窒素ガス排出弁33の開度を調整し得
る第1の差圧コントローラ39と、第2の差圧検出器4
0からの検出信号41に基づきアノード用窒素ガス排出
弁31の開度を調整し得る第2の差圧コントローラ42
とを備え、圧力コントローラ36が容器用窒素ガス排出
弁33の開度を調整し且つ第1の差圧コントローラ39
がカソード用窒素ガス排出弁29の開度を調整する状
態、あるいは第1の差圧コントローラ39が容器用窒素
ガス排出弁33の開度を調整する状態を択一的に設定し
得るスイッチ46,47を設けている。
Means for Solving the Problems To achieve the above object,
Therefore, in the fuel cell according to claim 1 of the present invention, the oxidant gas
The cathode 3 and the fuel gas 10 to which the gas 7 can be supplied are supplied.
Fuel cell having an electrolyte 2 sandwiched between anodes 4
A body 1, a pressure vessel 5 containing the fuel cell body 1,
Nitrogen gas supply line 18 connected to cathode 3 and cathode
Gas discharge passage 28 having nitrogen gas discharge valve 29
And a nitrogen gas supply path 22 connected to the anode 4 and
Nitrogen gas discharge path 3 having node nitrogen gas discharge valve 31
0, a nitrogen gas supply path 25 connected to the pressure vessel 5 and
Nitrogen gas discharge path 32 having container nitrogen gas discharge valve 33
A pressure detector 34 for detecting the pressure in the pressure vessel 5,
First difference for detecting a pressure difference between the inside of the pressure vessel 5 and the cathode 3
Pressure detector 37 and detects the differential pressure between cathode 3 and anode 4
The second differential pressure detector 40 and the pressure detector 34
The opening degree of the container nitrogen gas discharge valve 33 is determined based on the output signal 35.
Adjustable pressure controller 36 and first differential pressure detector
Based on the detection signal 38 from 37, the nitrogen gas for the cathode is exhausted.
First differential pressure controller 3 capable of adjusting opening of outlet valve 29
9 and a detection signal 41 from the second differential pressure detector 40.
To adjust the opening degree of the anode nitrogen gas discharge valve 31
And a second differential pressure controller 42. In addition,
In the fuel cell according to claim 2, the oxidizing gas 7 is supplied.
Cathode 3 and fuel gas 10 that can be supplied can be supplied
Fuel cell body 1 having electrolyte 2 sandwiched by anode 4
A pressure vessel 5 containing the fuel cell main body 1;
Gas supply line 18 connected to cathode 3 and cathode
A nitrogen gas discharge passage 28 having a nitrogen gas discharge valve 29;
Nitrogen gas supply path 22 and anode connected to node 4
A nitrogen gas discharge passage 30 having a nitrogen gas discharge valve 31 for use;
Nitrogen gas supply path 25 connected to pressure vessel 5 and for vessel
A nitrogen gas discharge passage 32 having a nitrogen gas discharge valve 33;
A pressure detector 34 for detecting the pressure in the power container 5,
Differential pressure detection for detecting the differential pressure between the inside of the vessel 5 and the cathode 3
Detector 37 and a second pressure detector for detecting a pressure difference between the cathode 3 and the anode 4.
2 differential pressure detector 40 and detection signals from the pressure detector 34
The opening of the container nitrogen gas discharge valve 33 is adjusted based on 35.
To obtain the pressure controller 36 and the first differential pressure detector 37
Based on the detection signal 38, the cathode nitrogen gas discharge valve 2
9 Ah Rui adjusts the opening of the container nitrogen gas exhaust valve 33 to give
A first differential pressure controller 39 and a second differential pressure detector 4
Anode nitrogen gas discharge based on detection signal 41 from 0
Second differential pressure controller 42 capable of adjusting the opening of valve 31
And the pressure controller 36 discharges nitrogen gas for the container.
The opening of the valve 33 is adjusted and the first differential pressure controller 39
Adjusts the opening of the cathode nitrogen gas discharge valve 29
State or the first differential pressure controller 39
The state of adjusting the opening of the gas discharge valve 33 is set alternatively.
The switches 46 and 47 are provided.

【0009】[0009]

【作用】本発明の燃料電池においては、起動開始時の燃
料電池本体1の加熱により、圧力容器5内部の圧力が所
定値に達すると、圧力検出器34からの検出信号35に
基づき圧力コントローラ36が窒素ガス排出弁33の開
度を調整して、圧力容器5内部の圧力を所定値に保つ。
また、圧力容器5とカソード3の差圧が所定の範囲より
も大きくなると、第1の差圧検出器37からの検出信号
38に基づき第1の差圧コントローラ39が窒素ガス排
出弁29の開度を調整して、圧力容器5とカソード3の
差圧を所定の範囲内に保つ。 同様に、カソード3とアノ
ード4の差圧が所定の範囲よりも大きくなると、第2の
差圧検出器40からの検出信号41に第2の差圧コント
ローラ42が窒素ガス排出弁31の開度を調整して、カ
ソード3とアノード4の差圧を所定の範囲内に保つ。
According to the fuel cell of the present invention, the fuel at the start of startup is
Due to the heating of the fuel cell main body 1, the pressure inside the pressure vessel 5 is reduced.
When the constant value is reached, the detection signal 35 from the pressure detector 34
The pressure controller 36 opens the nitrogen gas discharge valve 33 based on
The pressure is adjusted to maintain the pressure inside the pressure vessel 5 at a predetermined value.
Further, the pressure difference between the pressure vessel 5 and the cathode 3 is out of a predetermined range.
Also increases, the detection signal from the first differential pressure detector 37
38, the first differential pressure controller 39 discharges nitrogen gas.
The opening degree of the outlet valve 29 is adjusted to connect the pressure vessel 5 and the cathode 3 with each other.
The differential pressure is kept within a predetermined range. Similarly, the cathode 3 and the anode
When the pressure difference of the mode 4 becomes larger than the predetermined range, the second
The detection signal 41 from the differential pressure detector 40 is applied to the second differential pressure controller.
The roller 42 adjusts the opening of the nitrogen gas discharge valve 31 to
The pressure difference between the sword 3 and the anode 4 is kept within a predetermined range.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の第一の実施例である。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.

【0012】図中1は溶融炭酸塩からなる電解質2をカ
ソード3とアノード4で挟んで形成した燃料電池本体、
5は燃料電池本体1を封入する圧力容器、6はカソード
3に酸化剤ガス7を供給する酸化剤ガス供給路、8はカ
ソード3からカソード排ガス48を排出するカソード排
ガス排出路、9はアノード4に燃料ガス10を供給する
燃料ガス供給路、11はアノード4からアノード排ガス
49を排出するアノード排ガス排出路、12,13,1
4,15は酸化剤ガス供給路6及びカソード排ガス排出
路8及び燃料ガス供給路9並びにアノード排ガス排出路
11に設けられた開閉弁、16,17はカソード排ガス
排出路8及びアノード排ガス排出路11に設けられ運転
時に使用する差圧調整弁である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a fuel cell body in which an electrolyte 2 made of a molten carbonate is sandwiched between a cathode 3 and an anode 4;
5 is a pressure vessel for enclosing the fuel cell body 1, 6 is an oxidant gas supply path for supplying an oxidant gas 7 to the cathode 3, 8 is a cathode exhaust gas exhaust path for discharging cathode exhaust gas 48 from the cathode 3, and 9 is an anode 4 A fuel gas supply path for supplying fuel gas 10 to the fuel cell, an anode exhaust gas discharge path 11 for discharging anode exhaust gas 49 from the anode 4, 12, 13, 1
Reference numerals 4 and 15 denote on-off valves provided in the oxidizing gas supply path 6, the cathode exhaust gas discharge path 8 and the fuel gas supply path 9, and the anode exhaust gas discharge path 11, and 16, 17 denote the cathode exhaust gas discharge path 8 and the anode exhaust gas discharge path 11. Is a differential pressure regulating valve used in operation.

【0013】又、18は酸化剤ガス供給路6の開閉弁1
2出側に接続された窒素ガス19を供給するための窒素
ガス供給路、20は窒素ガス供給路18の途中に設けら
れた窒素ガス供給弁、21は窒素ガス供給弁20の出側
に設けられたオリフィスである。
Reference numeral 18 denotes an on-off valve 1 for the oxidizing gas supply passage 6.
2 A nitrogen gas supply passage connected to the outlet side for supplying nitrogen gas 19, 20 is a nitrogen gas supply valve provided in the middle of the nitrogen gas supply passage 18, and 21 is provided on the outlet side of the nitrogen gas supply valve 20. Orifice.

【0014】22は燃料ガス供給路9の開閉弁14出側
に接続された窒素ガス供給路、23は窒素ガス供給路2
2の途中に設けられた窒素ガス供給弁、24は窒素ガス
供給弁23の出側に設けられたオリフィスである。
Reference numeral 22 denotes a nitrogen gas supply path connected to the fuel gas supply path 9 on the outlet side of the on-off valve 14, and 23 denotes a nitrogen gas supply path 2.
A nitrogen gas supply valve 24 provided in the middle of 2 is an orifice provided on the outlet side of the nitrogen gas supply valve 23.

【0015】25は圧力容器5に接続された窒素ガス供
給路、26は窒素ガス供給路25の途中に設けられた窒
素ガス供給弁、27は窒素ガス供給弁26の出側に設け
られたオリフィスである。
Reference numeral 25 denotes a nitrogen gas supply passage connected to the pressure vessel 5, reference numeral 26 denotes a nitrogen gas supply valve provided in the middle of the nitrogen gas supply passage 25, and reference numeral 27 denotes an orifice provided on the outlet side of the nitrogen gas supply valve 26. It is.

【0016】28はカソード排ガス排出路8の差圧調整
弁16入側に接続された窒素ガス排出路、29は窒素ガ
ス排出路28の途中に設けられた窒素ガス排出弁であ
る。
Reference numeral 28 denotes a nitrogen gas discharge path connected to the inlet side of the differential pressure regulating valve 16 of the cathode exhaust gas discharge path 8, and reference numeral 29 denotes a nitrogen gas discharge valve provided in the middle of the nitrogen gas discharge path 28.

【0017】30はアノード排ガス排出路11の差圧調
整弁17入側に接続された窒素ガス排出路、31は窒素
ガス排出路30の途中に設けられた窒素ガス排出弁であ
る。
Reference numeral 30 denotes a nitrogen gas discharge path connected to the anode exhaust gas discharge path 11 on the inlet side of the differential pressure regulating valve 17, and reference numeral 31 denotes a nitrogen gas discharge valve provided in the middle of the nitrogen gas discharge path 30.

【0018】32は圧力容器5に接続された窒素ガス排
出路、33は窒素ガス排出路32の途中に設けられた窒
素ガス排出弁である。
Reference numeral 32 denotes a nitrogen gas discharge passage connected to the pressure vessel 5, and reference numeral 33 denotes a nitrogen gas discharge valve provided in the middle of the nitrogen gas discharge passage 32.

【0019】そして、圧力容器5に圧力検出器34を設
け、圧力検出器34からの検出信号35に基づいて窒素
ガス排出弁33の開度を調整する圧力コントローラ36
を設ける。
A pressure detector 34 is provided in the pressure vessel 5 and a pressure controller 36 for adjusting the opening of the nitrogen gas discharge valve 33 based on a detection signal 35 from the pressure detector 34.
Is provided.

【0020】圧力容器5とカソード3との間に差圧検出
器37を設け、差圧検出器37からの検出信号38に基
づいて窒素ガス排出弁29の開度を調整する差圧コント
ローラ39を設ける。
A differential pressure detector 37 is provided between the pressure vessel 5 and the cathode 3, and a differential pressure controller 39 for adjusting the opening of the nitrogen gas discharge valve 29 based on a detection signal 38 from the differential pressure detector 37. Provide.

【0021】カソード3とアノード4間に差圧検出器4
0を設け、差圧検出器40からの検出信号41に基づい
て窒素ガス排出弁31の開度を調整する差圧コントロー
ラ42を設ける。
A differential pressure detector 4 is provided between the cathode 3 and the anode 4.
0, and a differential pressure controller 42 for adjusting the opening of the nitrogen gas discharge valve 31 based on the detection signal 41 from the differential pressure detector 40 is provided.

【0022】尚、43,44,45は圧力コントローラ
36及び差圧コントローラ39,42から窒素ガス排出
弁33,29,31のそれぞれへ送られる開度調整指令
である。
Reference numerals 43, 44 and 45 denote opening adjustment commands sent from the pressure controller 36 and the differential pressure controllers 39 and 42 to the nitrogen gas discharge valves 33, 29 and 31, respectively.

【0023】次に、作動について説明する。Next, the operation will be described.

【0024】燃料電池の運転時には、開閉弁12,1
3,14,15を開き、酸化剤ガス7を酸化剤ガス供給
路6を介してカソード3へ供給すると共に、燃料ガス1
0を燃料ガス供給路9を介してアノード4へ供給するこ
とにより、燃料電池本体1内部で電気化学反応を起こさ
せて発電を行い、反応後のカソード排ガス48をカソー
ド3からカソード排ガス排出路8を介して外部へ排出す
ると共に、反応後のアノード排ガス49をアノード4か
らアノード排ガス排出路11を介して外部へ排出する。
During operation of the fuel cell, the on-off valves 12, 1
3, 14 and 15, the oxidizing gas 7 is supplied to the cathode 3 through the oxidizing gas supply path 6, and the fuel gas 1 is opened.
0 is supplied to the anode 4 through the fuel gas supply passage 9 to cause an electrochemical reaction inside the fuel cell main body 1 to generate power, and the reacted cathode exhaust gas 48 is discharged from the cathode 3 to the cathode exhaust gas discharge passage 8. The anode exhaust gas 49 after the reaction is exhausted from the anode 4 to the outside via the anode exhaust gas exhaust passage 11.

【0025】この際、窒素ガス供給路18に設けられた
窒素ガス供給弁20、及び、窒素ガス供給路22に設け
られた窒素ガス供給弁23、及び、窒素ガス排出路28
に設けられた窒素ガス排出弁29、並びに、窒素ガス排
出路30に設けられた窒素ガス排出弁31は閉止してお
く。
At this time, a nitrogen gas supply valve 20 provided in the nitrogen gas supply path 18, a nitrogen gas supply valve 23 provided in the nitrogen gas supply path 22, and a nitrogen gas discharge path 28
And the nitrogen gas discharge valve 31 provided in the nitrogen gas discharge path 30 are closed.

【0026】又、窒素ガス供給弁26を開いて窒素ガス
供給路25から圧力容器5内部へ窒素ガス19を供給す
ると共に、圧力検出器34を用いて圧力容器5内部の圧
力を検出し、圧力検出器34からの検出信号35に基づ
いて圧力コントローラ36が窒素ガス排出弁33へ開度
調整指令43を送って、窒素ガス排出弁33の開度を調
整し、窒素ガス排出路32を介して圧力容器5から排出
される窒素ガス19の量を調整することにより、圧力容
器5内部の圧力を所定の圧力に保持させるようにする。
The nitrogen gas supply valve 26 is opened to supply the nitrogen gas 19 from the nitrogen gas supply passage 25 to the inside of the pressure vessel 5, and the pressure inside the pressure vessel 5 is detected by using the pressure detector 34. Based on the detection signal 35 from the detector 34, the pressure controller 36 sends an opening adjustment command 43 to the nitrogen gas discharge valve 33 to adjust the opening of the nitrogen gas discharge valve 33, and through the nitrogen gas discharge path 32 By adjusting the amount of the nitrogen gas 19 discharged from the pressure vessel 5, the pressure inside the pressure vessel 5 is maintained at a predetermined pressure.

【0027】燃料電池の停止時には、開閉弁12,1
3,14,15を閉じて、燃料電池本体1に酸化剤ガス
7及び燃料ガス供給路9が供給されないようにすると共
に、窒素ガス排出弁29,31,33を開け、窒素ガス
供給弁20,23,26を開け、窒素ガス供給路18,
22,25から燃料電池本体1及び圧力容器5内部へ常
温の窒素ガス19を大気圧と等しい圧力で供給した上で
燃料電池本体1が冷却した後、窒素ガス供給弁20,2
3,26を閉じ窒素ガス排出弁29,31,31を閉じ
て、窒素ガス19を封入しておく。
When the fuel cell is stopped, the on-off valves 12, 1
3, 14, 15 are closed so that the oxidizing gas 7 and the fuel gas supply passage 9 are not supplied to the fuel cell main body 1, and the nitrogen gas discharge valves 29, 31, 33 are opened, and the nitrogen gas supply valves 20, 23, 26 are opened, and the nitrogen gas supply path 18,
After supplying the normal temperature nitrogen gas 19 to the inside of the fuel cell main body 1 and the pressure vessel 5 at a pressure equal to the atmospheric pressure from the fuel cell main body 1 and cooling the fuel cell main body 1, the nitrogen gas supply valves 20,
3 and 26 are closed and the nitrogen gas discharge valves 29, 31, and 31 are closed, and the nitrogen gas 19 is sealed.

【0028】そして、燃料電池の起動開始時には、上記
停止時の状態から窒素ガス供給弁20,23を開けて、
窒素ガス供給路18,22からカソード3とアノード4
とへ窒素ガス19を供給する。
When the fuel cell starts to be started, the nitrogen gas supply valves 20, 23 are opened from the state at the time of the stop, and
Cathode 3 and anode 4 from nitrogen gas supply paths 18 and 22
And a nitrogen gas 19 is supplied.

【0029】カソード3の出側と入側の間には、特に図
示しないが起動用加熱器を備えた循環流路が接続されて
おり、カソード3に供給された窒素ガス19が循環流路
を循環しつつ起動用加熱器で昇温されて、カソード3を
加熱し、カソード3からの伝熱によってアノード4も加
熱される。
Between the outlet side and the inlet side of the cathode 3, a circulation channel (not shown) provided with a start-up heater is connected, and nitrogen gas 19 supplied to the cathode 3 flows through the circulation channel. The temperature is raised by the heater for starting while circulating, and the cathode 3 is heated, and the anode 4 is also heated by the heat transfer from the cathode 3.

【0030】或いは、燃料電池本体1の内部に電気ヒー
タを設けて、カソード3とアノード4を加熱するように
しても良い。
Alternatively, an electric heater may be provided inside the fuel cell main body 1 to heat the cathode 3 and the anode 4.

【0031】すると、カソード3及びアノード4内部の
温度が、炭酸塩が溶融する温度まで上げられ、運転可能
な温度とされる。
Then, the temperature inside the cathode 3 and the anode 4 is raised to a temperature at which the carbonate melts, and is set to an operable temperature.

【0032】そして、カソード3とアノード4との温度
上昇に伴って、圧力容器5内部に封入された窒素ガス1
9の温度が上って体積膨張が起り、圧力容器5内部の圧
力が上昇する。
As the temperature of the cathode 3 and the anode 4 rises, the nitrogen gas 1 sealed in the pressure vessel 5
The temperature of 9 rises and volume expansion occurs, and the pressure inside the pressure vessel 5 rises.

【0033】この圧力容器5内部の圧力上昇を圧力検出
器34が検出して、圧力容器5内部の圧力が所定の圧力
に達した時に、検出信号35を圧力コントローラ36へ
送り、圧力コントローラ36から窒素ガス排出弁33へ
開度調整指令43を送って、窒素ガス排出弁33を開閉
させ、圧力容器5内部の圧力を前記所定の圧力に保たせ
る。
The pressure detector 34 detects the rise in the pressure inside the pressure vessel 5 and sends a detection signal 35 to the pressure controller 36 when the pressure inside the pressure vessel 5 reaches a predetermined pressure. An opening adjustment command 43 is sent to the nitrogen gas discharge valve 33 to open and close the nitrogen gas discharge valve 33 to maintain the pressure inside the pressure vessel 5 at the predetermined pressure.

【0034】この間、差圧検出器37は圧力容器5とカ
ソード3との差圧を検出しており、両者の差圧が所定の
範囲よりも大きくなった時に、差圧コントローラ39へ
検出信号38を送って、差圧コントローラ39からの開
度調整指令44により、差圧が所定の範囲となるよう窒
素ガス排出弁29の開度を調整させる。
During this time, the differential pressure detector 37 detects the differential pressure between the pressure vessel 5 and the cathode 3, and when the differential pressure between them becomes larger than a predetermined range, a detection signal 38 is sent to the differential pressure controller 39. And the opening degree of the nitrogen gas discharge valve 29 is adjusted by the opening degree adjustment command 44 from the differential pressure controller 39 so that the differential pressure falls within a predetermined range.

【0035】同様に、差圧検出器40はカソード3とア
ノード4との差圧を検出しており、両者の差圧が所定の
範囲よりも大きくなった時に、差圧コントローラ42へ
検出信号41を送って、差圧コントローラ42からの開
度調整指令45により、差圧が所定の範囲となるよう窒
素ガス排出弁31の開度を調整させる。
Similarly, the differential pressure detector 40 detects the differential pressure between the cathode 3 and the anode 4, and when the differential pressure between the two exceeds a predetermined range, a detection signal 41 is sent to the differential pressure controller 42. To adjust the opening of the nitrogen gas discharge valve 31 in accordance with the opening adjustment command 45 from the differential pressure controller 42 so that the differential pressure falls within a predetermined range.

【0036】これによって、燃料電池本体1の昇温と、
燃料電池本体1の昇圧時の差圧制御とを同時に行うこと
ができるようになり、その分、窒素ガス19使用量を減
少することができる。
As a result, the temperature of the fuel cell main body 1 rises,
Differential pressure control when the fuel cell main body 1 is boosted can be performed simultaneously, and the amount of nitrogen gas 19 used can be reduced accordingly.

【0037】図2は、本発明の第二の実施例であり、ス
イッチ46,47を設けて、差圧コントローラ39から
の開度調整指令44により窒素ガス排出弁33の開度を
調整するように切り換え可能として、カソード3側を閉
じ切りにし、圧力容器5側で差圧制御を行うようにした
ものである。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, in which switches 46 and 47 are provided to adjust the opening of the nitrogen gas discharge valve 33 in accordance with the opening adjustment command 44 from the differential pressure controller 39. , The cathode 3 side is closed, and the pressure difference control is performed on the pressure vessel 5 side.

【0038】それ以外は、前記実施例と同様の構成を備
えており、同様の作用・効果を得ることができる。
Other than that, the configuration is the same as that of the above-described embodiment, and the same operation and effect can be obtained.

【0039】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料電池
によれば、燃料電池本体の昇温と、昇圧時の差圧制御を
同時に行うようにしたので窒素ガスの使用量を減少し得
るという優れた効果を奏し得る。
As described above, according to the fuel cell of the present invention, the temperature rise of the fuel cell main body and the differential pressure control at the time of pressure increase are performed simultaneously, so that the amount of nitrogen gas used can be reduced. This can provide an excellent effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施例の概略系統図である。FIG. 1 is a schematic system diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第二の実施例の概略系統図である。FIG. 2 is a schematic system diagram of a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電池本体 2 電解質 3 カソード 4 アノード 5 圧力容器 7 酸化剤ガス 10 燃料ガス 18,22,25 窒素ガス供給路 28,30,32 窒素ガス排出路29 カソード用窒素ガス排出弁 31 アノード用窒素ガス排出弁 33 容器用窒素ガス排出弁 34 圧力検出器 35 検出信号 36 圧力コントローラ 37 第1の差圧検出器 38 検出信号 39 第1の差圧コントローラ 40 第2の差圧検出器 41 検出信号 42 第2の差圧コントローラ 46,47 スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell main body 2 Electrolyte 3 Cathode 4 Anode 5 Pressure vessel 7 Oxidizing gas 10 Fuel gas 18, 22, 25 Nitrogen gas supply path 28, 30, 32 Nitrogen gas discharge path 29 Nitrogen gas discharge valve for cathode 31 Nitrogen gas for anode discharge valve 33 differences for nitrogen gas exhaust valve 34 pressure detector 35 detects signal 36 the pressure controller 37 first container pressure detector 38 detects signal 39 first differential pressure controller 40 the second pressure difference detector 41 detects signal 42 first 2 differential pressure controllers 46 and 47 switches

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/00 - 8/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 8/00-8/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 酸化剤ガス7が供給され得るカソード3
及び燃料ガス10が供給され得るアノード4により電解
質2を挾持した燃料電池本体1と、該燃料電池本体1を
内装する圧力容器5と、カソード3に接続された窒素ガ
ス供給管路18及びカソード用窒素ガス排出弁29を有
する窒素ガス排出路28と、アノード4に接続された窒
素ガス供給路22及びアノード用窒素ガス排出弁31を
有する窒素ガス排出路30と、圧力容器5に接続された
窒素ガス供給路25及び容器用窒素ガス排出弁33を有
する窒素ガス排出路32と、圧力容器5内の圧力を検出
する圧力検出器34と、圧力容器5内とカソード3との
差圧を検出する第1の差圧検出器37と、カソード3と
アノード4の差圧を検出する第2の差圧検出器40と、
圧力検出器34からの検出信号35に基づき容器用窒素
ガス排出弁33の開度を調整し得る圧力コントローラ3
6と、第1の差圧検出器37からの検出信号38に基づ
きカソード用窒素ガス排出弁29の開度を調整し得る第
1の差圧コントローラ39と、第2の差圧検出器40か
らの検出信号41に基づきアノード用窒素ガス排出弁3
1の開度を調整し得る第2の差圧コントローラ42とを
備えてなることを特徴とする燃料電池。
1. A cathode 3 to which an oxidizing gas 7 can be supplied.
And an anode 4 to which fuel gas 10 can be supplied
A fuel cell body 1 sandwiching a material 2 and a fuel cell body 1
A pressure vessel 5 to be installed and a nitrogen gas connected to the cathode 3
Supply line 18 and nitrogen gas discharge valve 29 for cathode
Nitrogen gas discharge passage 28 to be connected to nitrogen gas connected to anode 4.
The raw gas supply passage 22 and the anode nitrogen gas discharge valve 31
Nitrogen gas discharge path 30 and the pressure vessel 5
Equipped with nitrogen gas supply path 25 and container nitrogen gas discharge valve 33
Of the nitrogen gas discharge path 32 and the pressure in the pressure vessel 5
Between the pressure detector 34 and the inside of the pressure vessel 5 and the cathode 3
A first differential pressure detector 37 for detecting a differential pressure;
A second differential pressure detector 40 for detecting a differential pressure of the anode 4,
Based on the detection signal 35 from the pressure detector 34, the container nitrogen
Pressure controller 3 capable of adjusting opening of gas discharge valve 33
6 and a detection signal 38 from the first differential pressure detector 37.
The opening degree of the nitrogen gas discharge valve 29 for the cathode can be adjusted.
The first differential pressure controller 39 and the second differential pressure detector 40
Based on the detection signal 41, the nitrogen gas discharge valve 3 for the anode.
And a second differential pressure controller 42 capable of adjusting the opening degree
A fuel cell, comprising:
【請求項2】 酸化剤ガス7が供給され得るカソード3
及び燃料ガス10が供給され得るアノード4により電解
質2を挾持した燃料電池本体1と、該燃料電池本体1を
内装する圧力容器5と、カソード3に接続された窒素ガ
ス供給管路18及びカソード用窒素ガス排出弁29を有
する窒素ガス排出路28と、アノード4に接続された窒
素ガス供給路22及びアノード用窒素ガス排出弁31を
有する窒素ガス排出路30と、圧力容器5に接続された
窒素ガス供給路25及び容器用窒素ガス排出弁33を有
する窒素ガス排出路32と、圧力容器5内の圧力を検出
する圧力検出器34と、圧力容器5内とカソード3との
差圧を検出する第1の差圧検出器37と、カソード3と
アノード4の差圧を検出する第2の差圧検出器40と、
圧力検出器34からの検出信号35に基づき容器用窒素
ガス排出弁33の開度を調整し得る圧力コントローラ3
6と、第1の差圧検出器37からの検出信号38に基づ
きカソード用窒素ガス排出弁29あるいは容器用窒素ガ
ス排出弁33の開度を調整し得る第1の差圧コントロー
ラ39と、第2の差圧検出器40か らの検出信号41に
基づきアノード用窒素ガス排出弁31の開度を調整し得
る第2の差圧コントローラ42とを備え、圧力コントロ
ーラ36が容器用窒素ガス排出弁33の開度を調整し且
つ第1の差圧コントローラ39がカソード用窒素ガス排
出弁29の開度を調整する状態、あるいは第1の差圧コ
ントローラ39が容器用窒素ガス排出弁33の開度を調
整する状態を択一的に設定し得るスイッチ46,47を
設けたことを特徴とする燃料電池。
2. A cathode 3 to which an oxidizing gas 7 can be supplied.
And an anode 4 to which fuel gas 10 can be supplied
A fuel cell body 1 sandwiching a material 2 and a fuel cell body 1
A pressure vessel 5 to be installed and a nitrogen gas connected to the cathode 3
Supply line 18 and nitrogen gas discharge valve 29 for cathode
Nitrogen gas discharge passage 28 to be connected to nitrogen gas connected to anode 4.
The raw gas supply passage 22 and the anode nitrogen gas discharge valve 31
Nitrogen gas discharge path 30 and the pressure vessel 5
Equipped with nitrogen gas supply path 25 and container nitrogen gas discharge valve 33
Of the nitrogen gas discharge path 32 and the pressure in the pressure vessel 5
Between the pressure detector 34 and the inside of the pressure vessel 5 and the cathode 3
A first differential pressure detector 37 for detecting a differential pressure;
A second differential pressure detector 40 for detecting a differential pressure of the anode 4,
Based on the detection signal 35 from the pressure detector 34, the container nitrogen
Pressure controller 3 capable of adjusting opening of gas discharge valve 33
6 and a detection signal 38 from the first differential pressure detector 37.
Nitrogen gas discharge valve 29 for cathode or nitrogen gas for container
Differential pressure control that can adjust the opening of the exhaust valve 33
And La 39, the detection signal 41 of the second pressure difference detector 40 or al
The opening of the nitrogen gas discharge valve 31 for the anode can be adjusted based on the
And a second differential pressure controller 42,
Roller 36 adjusts the opening of the container nitrogen gas discharge valve 33 and
The first differential pressure controller 39 discharges the cathode nitrogen gas.
The state of adjusting the opening of the outlet valve 29 or the first differential pressure
Controller 39 adjusts the opening of the container nitrogen gas discharge valve 33.
Switches 46 and 47, which can alternatively set the adjustment state,
A fuel cell, comprising:
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