JPH01183073A - 燃料電池発電装置の運転停止方法 - Google Patents
燃料電池発電装置の運転停止方法Info
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- JPH01183073A JPH01183073A JP63001964A JP196488A JPH01183073A JP H01183073 A JPH01183073 A JP H01183073A JP 63001964 A JP63001964 A JP 63001964A JP 196488 A JP196488 A JP 196488A JP H01183073 A JPH01183073 A JP H01183073A
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、燃料改質装置を有する燃料電池発電装置の
運転停止方法、ことに燃料電池の運転停止時に不活性化
ガスを燃料電池へ供給して系内残留ガスと置換する方法
に関する。
運転停止方法、ことに燃料電池の運転停止時に不活性化
ガスを燃料電池へ供給して系内残留ガスと置換する方法
に関する。
例えば移動用電源として使用される比較的小規模な燃料
電池発電システムでは、メタノール改質りん酸型燃料電
池が多く採用されている。
電池発電システムでは、メタノール改質りん酸型燃料電
池が多く採用されている。
かかる発電システムは燃料電池本体と燃料改質装置を組
合わせ、この燃料改質装置を通じて原料のメタノールと
水を水素リッチな燃料ガスに改質した上で、この燃料ガ
スを燃料電池本体に供給して発電を行うようにしている
。
合わせ、この燃料改質装置を通じて原料のメタノールと
水を水素リッチな燃料ガスに改質した上で、この燃料ガ
スを燃料電池本体に供給して発電を行うようにしている
。
ところでかかるりん酸型燃料電池では、電池の運転停止
操作期間中に燃料電池本体の燃料極側。
操作期間中に燃料電池本体の燃料極側。
空気極側のガス圧バランスを維持して電池あ保護を図る
ために、燃料電池本体の燃料極側では燃料ガスの代わり
に窒素ガスあるいは炭酸ガス等の不活性ガスを導入して
ガス置換することを必要とする。このために従来では不
活性ガス製造装置、ないしは不活性ガスボンベ等をあら
かじめ用意して置き、燃料電池の運転停止の際には、ま
ず改質装置への原料の供給を停止して電池本体の燃料ガ
ス供給を中断するとともに、一方では系内に残留してい
る燃料ガスの電池反応による消費減少分、および温度低
下に伴うガス体積の減少分を補うように前記した不活性
ガス発生装置ないし不活性ガスボンベより不活性ガスを
系内に導入する方法で対処している。
ために、燃料電池本体の燃料極側では燃料ガスの代わり
に窒素ガスあるいは炭酸ガス等の不活性ガスを導入して
ガス置換することを必要とする。このために従来では不
活性ガス製造装置、ないしは不活性ガスボンベ等をあら
かじめ用意して置き、燃料電池の運転停止の際には、ま
ず改質装置への原料の供給を停止して電池本体の燃料ガ
ス供給を中断するとともに、一方では系内に残留してい
る燃料ガスの電池反応による消費減少分、および温度低
下に伴うガス体積の減少分を補うように前記した不活性
ガス発生装置ないし不活性ガスボンベより不活性ガスを
系内に導入する方法で対処している。
以下従来の実施例を示す、第２図の燃料電池発電装置の
配管系統図で説明する。
配管系統図で説明する。
１は助燃用メタノールタンク、２は助燃用メタノールポ
ンプ、３はその閉め弁で、これらは燃料改質装置９のバ
ーナ８に助燃用メタノールを供給する。バーナ８には空
気ブロワ４より空気が、燃料電池本体１５に取りつけら
れた燃料極出口１７より燃料極排ガスが主燃料として供
給される。５は原料タンクでこの中に原料としてメタノ
ールと水の混合物が入っている。６は原料ポンプ、７は
その閉め弁で、燃料改質装置９に送りこまれた原料は原
料気化器１０を通って改質器１１に入り、水素リッチな
ガスに改質されて、電池本体１５の燃料極入口１６に供
給される。電池本体１５の空気極には空気極入口１８よ
り空気が供給され、前記の改質されたガスと図示してな
い電解層によって化学反応を起こすことにより発電が行
われて、使用後の排空気は空気極出口１９より排出され
る。燃料電池本体１５内での電気化学反応は発熱反応な
ので、その発生熱は冷却空気によって電池本体１５は冷
却されている。
ンプ、３はその閉め弁で、これらは燃料改質装置９のバ
ーナ８に助燃用メタノールを供給する。バーナ８には空
気ブロワ４より空気が、燃料電池本体１５に取りつけら
れた燃料極出口１７より燃料極排ガスが主燃料として供
給される。５は原料タンクでこの中に原料としてメタノ
ールと水の混合物が入っている。６は原料ポンプ、７は
その閉め弁で、燃料改質装置９に送りこまれた原料は原
料気化器１０を通って改質器１１に入り、水素リッチな
ガスに改質されて、電池本体１５の燃料極入口１６に供
給される。電池本体１５の空気極には空気極入口１８よ
り空気が供給され、前記の改質されたガスと図示してな
い電解層によって化学反応を起こすことにより発電が行
われて、使用後の排空気は空気極出口１９より排出され
る。燃料電池本体１５内での電気化学反応は発熱反応な
ので、その発生熱は冷却空気によって電池本体１５は冷
却されている。
また、燃料電池の発電運転を停止する方法としては、原
料ポンプ６を停止するとともに、閉め弁７を閉め、図示
されていない不活性ガス発生装置あるいは不活性ガスボ
ンベより燃料極へ不活性ガスを供給して、燃料ガスと置
換して安全性を保持していた。
料ポンプ６を停止するとともに、閉め弁７を閉め、図示
されていない不活性ガス発生装置あるいは不活性ガスボ
ンベより燃料極へ不活性ガスを供給して、燃料ガスと置
換して安全性を保持していた。
従来の装置においては、別置される不活性ガス発生装置
あるいは不活性ガスボンベなどを設置せねばならず、不
活性ガス供給系の設備費、ランニングコストに加えてそ
の保守管理が厄介である等の問題の他に、さらに不活性
ガス供給系設備の付設により発電システムが大形化する
など、特に装置の小形化と、保守の簡易化が望まれる移
動電源用小規模燃料電池発電システムでは問題となる。
あるいは不活性ガスボンベなどを設置せねばならず、不
活性ガス供給系の設備費、ランニングコストに加えてそ
の保守管理が厄介である等の問題の他に、さらに不活性
ガス供給系設備の付設により発電システムが大形化する
など、特に装置の小形化と、保守の簡易化が望まれる移
動電源用小規模燃料電池発電システムでは問題となる。
この発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決して装
置の小形化、保守の簡易化が可能な燃料電池運転停止方
法を得ることにある。
置の小形化、保守の簡易化が可能な燃料電池運転停止方
法を得ることにある。
上記の問題点を解決するために、この発明によれば、原
料を燃料改質装置で水素リッチな燃料ガスに改質して燃
料電池本体に供給し、電気化学反応により発電を行うと
ともに、前記燃料改質装置のバーナには助燃用燃料とし
てメタノールが供給されて、前記燃料改質装置の加熱を
行う燃料電池発電装置の運転停止方法において、燃料電
池の運転停止時に、前記燃料改質装置の燃焼排ガスの全
部あるいはその一部を改質器の触媒層に導入し、酸素を
除去して不活性化したうえで、燃料電池本体へ供給して
系内に残留している燃料ガスと置換するものとする。
料を燃料改質装置で水素リッチな燃料ガスに改質して燃
料電池本体に供給し、電気化学反応により発電を行うと
ともに、前記燃料改質装置のバーナには助燃用燃料とし
てメタノールが供給されて、前記燃料改質装置の加熱を
行う燃料電池発電装置の運転停止方法において、燃料電
池の運転停止時に、前記燃料改質装置の燃焼排ガスの全
部あるいはその一部を改質器の触媒層に導入し、酸素を
除去して不活性化したうえで、燃料電池本体へ供給して
系内に残留している燃料ガスと置換するものとする。
この発明の方法によると、燃料改質装置における改質器
加熱用バーナの燃焼排ガスの出口より改質器の入口側に
ラインを具備し、燃料電池発電装置の停止に際して、燃
料改質装置への原料供給を停止するとともに、前記燃焼
排ガスの全部またはその一部を前記ラインを通りで改質
器の触媒層へ導入し、ここでの接触反応により燃焼排ガ
ス中の酸素を除去して不活性化したうえで燃料電池本体
へ導入する。
加熱用バーナの燃焼排ガスの出口より改質器の入口側に
ラインを具備し、燃料電池発電装置の停止に際して、燃
料改質装置への原料供給を停止するとともに、前記燃焼
排ガスの全部またはその一部を前記ラインを通りで改質
器の触媒層へ導入し、ここでの接触反応により燃焼排ガ
ス中の酸素を除去して不活性化したうえで燃料電池本体
へ導入する。
前記燃料改質装置の改質器内では、ここに充填されてい
る改質触媒として銅−亜鉛系ないしはこれに第３成分を
加えた改質触媒が一般に採用されており、かかる改質触
媒は本来の原料改質作用を行っている間は銅−亜鉛等が
還元された活性化の状態にある。したがって原料の代わ
りにこの活性状態の改質触媒へ燃焼排ガスなど低酸素濃
度のガスが接触すると、燃焼排ガス中の酸素と触媒との
間で接触反応が行われて、燃焼排ガスは酸素が除去され
て不活性ガスに変えることができる。したがって、燃料
電池発電装置の運転停止時に前記不活性ガスが、系内残
留の燃料ガスと置換されて、従来と同等な系内ガス置換
が行える。
る改質触媒として銅−亜鉛系ないしはこれに第３成分を
加えた改質触媒が一般に採用されており、かかる改質触
媒は本来の原料改質作用を行っている間は銅−亜鉛等が
還元された活性化の状態にある。したがって原料の代わ
りにこの活性状態の改質触媒へ燃焼排ガスなど低酸素濃
度のガスが接触すると、燃焼排ガス中の酸素と触媒との
間で接触反応が行われて、燃焼排ガスは酸素が除去され
て不活性ガスに変えることができる。したがって、燃料
電池発電装置の運転停止時に前記不活性ガスが、系内残
留の燃料ガスと置換されて、従来と同等な系内ガス置換
が行える。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。
第１図はこの発明の詳細な説明するための燃料電池発電
装置の配管系統図であり、従来装置と同じ部分には同一
参照符号を付すことにより詳細な説明を省略する。図に
おいて、本発明になる燃料改質装置２９の燃焼排ガス出
口１２には燃焼排ガス導入ライン２０が接続され、これ
より排気に行くラインと固定絞り１３．閉め弁１４を通
って改質器１１の入口に到るラインとが具備されて、燃
焼排ガスが改質器に導入出来るようになっている。
装置の配管系統図であり、従来装置と同じ部分には同一
参照符号を付すことにより詳細な説明を省略する。図に
おいて、本発明になる燃料改質装置２９の燃焼排ガス出
口１２には燃焼排ガス導入ライン２０が接続され、これ
より排気に行くラインと固定絞り１３．閉め弁１４を通
って改質器１１の入口に到るラインとが具備されて、燃
焼排ガスが改質器に導入出来るようになっている。
かかる構成で燃料電池発電装置の通常運転時には、燃料
電池本体燃料極出口１７より排出されるオフガスと空気
ブロワ４により給気された燃焼空気とが一緒にバーナ８
で燃焼され、燃料改質装置２９内に配備した原料気化器
１０および改質器１１を加熱する。一方原料は水とメタ
ノールとの混合物からなり、原料タンク５より原料ポン
プ６を介して燃料改質装置２９の気化器１０に送り込ま
れ、ここで気化した後にさらに改質器１１で触媒との接
触反応により水素リッチな改質ガスに改質されて、燃料
極入口１６より燃料電池本体１５の燃料極へ供給される
。
電池本体燃料極出口１７より排出されるオフガスと空気
ブロワ４により給気された燃焼空気とが一緒にバーナ８
で燃焼され、燃料改質装置２９内に配備した原料気化器
１０および改質器１１を加熱する。一方原料は水とメタ
ノールとの混合物からなり、原料タンク５より原料ポン
プ６を介して燃料改質装置２９の気化器１０に送り込ま
れ、ここで気化した後にさらに改質器１１で触媒との接
触反応により水素リッチな改質ガスに改質されて、燃料
極入口１６より燃料電池本体１５の燃料極へ供給される
。
同時に燃料電池本体１５の空気極側には空気極入口１８
より酸化側ガスとして空気が供給され、これで電気化学
反応により発電が行われる。なお燃料電池の運転中には
閉め弁１４は閉じている。
より酸化側ガスとして空気が供給され、これで電気化学
反応により発電が行われる。なお燃料電池の運転中には
閉め弁１４は閉じている。
燃料電池発電装置の停止時には、燃料電池本体１５の空
気極への空気供給を停止するとともに、原料ポンプ６を
停止する。この場合原料供給停止時点で原料気化器１０
内に残留している原料は、改質器１１で改質された後に
燃料電池本体１５に導入されたあとオフガスとして燃料
改質装置２９のバーナ８で燃焼される。同時に燃焼排ガ
ス導入ライン２０の閉め弁１４が開き、固定絞り１３を
介して、燃焼排ガスが改質器１１に導入される。この排
ガスはすでに空気より酸素濃度は低いが、改質器内で銅
−亜鉛系の触媒との間で接触反応をおこし、酸素が除去
されて不活性ガスに変わる。この不活性ガスは燃料極大
口１６より燃料電池本体１５に導入される。
気極への空気供給を停止するとともに、原料ポンプ６を
停止する。この場合原料供給停止時点で原料気化器１０
内に残留している原料は、改質器１１で改質された後に
燃料電池本体１５に導入されたあとオフガスとして燃料
改質装置２９のバーナ８で燃焼される。同時に燃焼排ガ
ス導入ライン２０の閉め弁１４が開き、固定絞り１３を
介して、燃焼排ガスが改質器１１に導入される。この排
ガスはすでに空気より酸素濃度は低いが、改質器内で銅
−亜鉛系の触媒との間で接触反応をおこし、酸素が除去
されて不活性ガスに変わる。この不活性ガスは燃料極大
口１６より燃料電池本体１５に導入される。
この方法により、従来方式のように不活性ガスボンベ等
より直接不活性ガスを導入したと同様に系内ガス置換が
達成されることになる。しかも不活性ガスの生成は既設
の燃料改質装置に燃焼排ガス導入ライン２０．固定絞り
１３．閉め弁１４等のわずかな部品追加でもって有効活
用して行うので従来方法のような、特別の設備やその保
守管理の必要がなく、かつ不活性ガスの元は燃焼排ガス
であるためランニングコストもかからない。また改質器
内で触媒と接触する燃焼排ガスは低酸素濃度であるので
、前記触媒が完全に酸化されることはなく、運転再開に
際しては前記触媒の再還元は不要である。
より直接不活性ガスを導入したと同様に系内ガス置換が
達成されることになる。しかも不活性ガスの生成は既設
の燃料改質装置に燃焼排ガス導入ライン２０．固定絞り
１３．閉め弁１４等のわずかな部品追加でもって有効活
用して行うので従来方法のような、特別の設備やその保
守管理の必要がなく、かつ不活性ガスの元は燃焼排ガス
であるためランニングコストもかからない。また改質器
内で触媒と接触する燃焼排ガスは低酸素濃度であるので
、前記触媒が完全に酸化されることはなく、運転再開に
際しては前記触媒の再還元は不要である。
なお、銅−亜鉛系の触媒は３００℃以上の温度になると
、活性劣化がおこるが、燃焼排ガスは充分に熱交換され
ており、その温度が３００℃以下であることが発明者に
よって確認されている。
、活性劣化がおこるが、燃焼排ガスは充分に熱交換され
ており、その温度が３００℃以下であることが発明者に
よって確認されている。
本実施例では前記燃焼排ガスを改質した不活性ガスを燃
料電池本体１５の燃料極に導入する方法について記した
が、空気極に導入する方法もまったく同様な手段でもっ
て実施できる。
料電池本体１５の燃料極に導入する方法について記した
が、空気極に導入する方法もまったく同様な手段でもっ
て実施できる。
この発明は前述のように、燃料改質装置の燃焼排ガス出
口より燃料排ガス導入ラインを設けて固定絞り、閉め弁
を介して改質器に燃焼排ガスを導入して、燃料電池発電
装置の運転停止時に不活性化した燃焼排ガスを燃料電池
本体に導入することにより、従来方式のように別置する
不活性ガス発生装置や不活性ガスボンベなどの付属設備
とその保守を必要としなくなるほか、低酸素濃度の燃焼
排ガスを改質器に通じることで触媒の表面のみを酸化し
、内部を保護することが可能であり空気で触媒を酸化さ
せた場合と異なり、発電装置の運転再開時に触媒の再還
元操作を必要としない。
口より燃料排ガス導入ラインを設けて固定絞り、閉め弁
を介して改質器に燃焼排ガスを導入して、燃料電池発電
装置の運転停止時に不活性化した燃焼排ガスを燃料電池
本体に導入することにより、従来方式のように別置する
不活性ガス発生装置や不活性ガスボンベなどの付属設備
とその保守を必要としなくなるほか、低酸素濃度の燃焼
排ガスを改質器に通じることで触媒の表面のみを酸化し
、内部を保護することが可能であり空気で触媒を酸化さ
せた場合と異なり、発電装置の運転再開時に触媒の再還
元操作を必要としない。
さらに燃料電池発電装置の運転再開時には、助燃用メタ
ノールを使用してバーナにより燃料改質装置を加熱し、
その燃焼排ガスを運転停止時と同様に、燃焼排ガス導入
ラインより固定絞り、閉め弁を介して改質器に導入する
ことにより、改質器内の触媒層を運転温度にまで昇温さ
せた後に閉め弁を閉じたあとで、原料を原料ポンプによ
って改質装置へ送りこめるこの方法は、これを使用しな
い４合に較べて、運転再開時の運転開始準備時間を前記
触媒層が追加加熱されて早く昇温することにより短縮す
ることができる利点を有する。
ノールを使用してバーナにより燃料改質装置を加熱し、
その燃焼排ガスを運転停止時と同様に、燃焼排ガス導入
ラインより固定絞り、閉め弁を介して改質器に導入する
ことにより、改質器内の触媒層を運転温度にまで昇温さ
せた後に閉め弁を閉じたあとで、原料を原料ポンプによ
って改質装置へ送りこめるこの方法は、これを使用しな
い４合に較べて、運転再開時の運転開始準備時間を前記
触媒層が追加加熱されて早く昇温することにより短縮す
ることができる利点を有する。
第１図はこの発明の実施例方法を説明するための燃料電
池発電装置を示す配管系統図、第２図は従来の方法を説
明するための同上配管系統図である。
池発電装置を示す配管系統図、第２図は従来の方法を説
明するための同上配管系統図である。
Claims (1)
- １）原料を燃料改質装置で水素リッチな燃料ガスに改質
して燃料電池本体に供給し、電気化学反応により発電を
行うとともに、前記燃料改質装置のバーナには助燃用燃
料としてメタノールが供給されて、前記燃料改質装置の
加熱を行う燃料電池発電装置の運転停止方法において、
燃料電池の運転停止時に、前記燃料改質装置の燃焼排ガ
スの全部あるいはその一部を改質器の触媒層に導入し、
酸素を除去して不活性化したうえで、燃料電池本体へ供
給して系内に残留している燃料ガスと置換することを特
徴とする燃料電池発電装置の運転停止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63001964A JPH01183073A (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 燃料電池発電装置の運転停止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63001964A JPH01183073A (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 燃料電池発電装置の運転停止方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183073A true JPH01183073A (ja) | 1989-07-20 |
Family
ID=11516269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63001964A Pending JPH01183073A (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 燃料電池発電装置の運転停止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01183073A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002179401A (ja) * | 2000-12-11 | 2002-06-26 | Toyota Motor Corp | 水素ガス生成システムの運転停止方法 |
| WO2002061870A1 (fr) * | 2001-01-31 | 2002-08-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Systeme de pile a combustible et procede de purge de ce systeme |
| WO2002065570A3 (de) * | 2001-02-10 | 2003-10-09 | Mtu Cfc Solutions Gmbh | Verfahren zur bereitstellung von standbygas für eine brennstoffzellenanordung |
| EP1182723A3 (de) * | 2000-08-23 | 2004-03-24 | Buderus Heiztechnik GmbH | Verfahren zur Regelung eines Brennstoffzellensystems mit einem Reformer |
| JP2008071729A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの稼動停止方法 |
-
1988
- 1988-01-08 JP JP63001964A patent/JPH01183073A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1182723A3 (de) * | 2000-08-23 | 2004-03-24 | Buderus Heiztechnik GmbH | Verfahren zur Regelung eines Brennstoffzellensystems mit einem Reformer |
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| US7687162B2 (en) | 2001-01-31 | 2010-03-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Purging method of fuel cell system |
| WO2002065570A3 (de) * | 2001-02-10 | 2003-10-09 | Mtu Cfc Solutions Gmbh | Verfahren zur bereitstellung von standbygas für eine brennstoffzellenanordung |
| JP2008071729A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの稼動停止方法 |
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