JPH08195210A - 燃料電池装置 - Google Patents
燃料電池装置Info
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- JPH08195210A JPH08195210A JP7023448A JP2344895A JPH08195210A JP H08195210 A JPH08195210 A JP H08195210A JP 7023448 A JP7023448 A JP 7023448A JP 2344895 A JP2344895 A JP 2344895A JP H08195210 A JPH08195210 A JP H08195210A
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- fuel
- fuel cell
- fuel gas
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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
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料電池運転停止時の不活性ガスによるパー
ジを不要とする。 【構成】 燃料ガスと酸化ガスとを固体電解質を介して
電気化学的に反応させることにより起電力を得る燃料電
池1における各ガス供給路10,15とガス排出路1
2,23とを選択的に遮断する遮断弁13,14,1
7,24が各ガス供給路10,15とガス排出路12,
23とに個別に設けられ、かつ燃料ガス供給路15から
燃料ガス排出路23に至る燃料ガス流通路内のガスを該
燃料ガス流通路の圧力に応じて貯留および放出する貯留
部18が、燃料ガス供給路15における遮断弁17から
燃料ガス排出路23における遮断弁24までの間の所定
箇所に連通させて設けられている。
ジを不要とする。 【構成】 燃料ガスと酸化ガスとを固体電解質を介して
電気化学的に反応させることにより起電力を得る燃料電
池1における各ガス供給路10,15とガス排出路1
2,23とを選択的に遮断する遮断弁13,14,1
7,24が各ガス供給路10,15とガス排出路12,
23とに個別に設けられ、かつ燃料ガス供給路15から
燃料ガス排出路23に至る燃料ガス流通路内のガスを該
燃料ガス流通路の圧力に応じて貯留および放出する貯留
部18が、燃料ガス供給路15における遮断弁17から
燃料ガス排出路23における遮断弁24までの間の所定
箇所に連通させて設けられている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料ガスと酸化ガス
とを反応させることにより起電力を得る燃料電池に関
し、特に燃料ガスを電離させて生じたイオンを固体電解
質膜を透過させて酸化ガスと反応させることにより起電
力を得る燃料電池装置に関するものである。
とを反応させることにより起電力を得る燃料電池に関
し、特に燃料ガスを電離させて生じたイオンを固体電解
質膜を透過させて酸化ガスと反応させることにより起電
力を得る燃料電池装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】周知のように燃料電池は、燃料ガスと酸
化ガスとを電気化学的に反応させて起電力を得る装置で
あり、高分子電解質膜を使用した燃料電池や、りん酸型
燃料電池あるいはジルコニアを電解質とした燃料電池な
どが知られている。これらいずれの燃料電池において
も、電解質を挟んだ両側での燃料ガスあるいは酸化ガス
の濃度差に起因して燃料ガスあるいは酸化ガスがイオン
化し、そのイオンが電解質を透過して電気化学的な反応
を生じるものであるから、電解質を挟んで燃料ガスと酸
化ガスとが存在していれば、両者の電気化学的な反応が
継続する。そのため、燃料電池の運転を停止するべく燃
料ガスと酸化ガスとの供給を止めた場合、燃料電池の内
部には燃料ガスと酸化ガスとが残存しているから、その
残存ガスがなくなるまで両者の電気化学的な反応が継続
する。
化ガスとを電気化学的に反応させて起電力を得る装置で
あり、高分子電解質膜を使用した燃料電池や、りん酸型
燃料電池あるいはジルコニアを電解質とした燃料電池な
どが知られている。これらいずれの燃料電池において
も、電解質を挟んだ両側での燃料ガスあるいは酸化ガス
の濃度差に起因して燃料ガスあるいは酸化ガスがイオン
化し、そのイオンが電解質を透過して電気化学的な反応
を生じるものであるから、電解質を挟んで燃料ガスと酸
化ガスとが存在していれば、両者の電気化学的な反応が
継続する。そのため、燃料電池の運転を停止するべく燃
料ガスと酸化ガスとの供給を止めた場合、燃料電池の内
部には燃料ガスと酸化ガスとが残存しているから、その
残存ガスがなくなるまで両者の電気化学的な反応が継続
する。
【0003】燃料ガスや酸化ガスの供給を止めた後、残
存ガスが燃料電池の内部で反応すると、その容積が減少
する。すなわち例えば燃料ガスとして水素ガスを用い、
また酸化ガスとして空気を用いた場合、水素の二分子と
酸素の一分子とが反応して水が二分子生じるのであるか
ら、その量は2/3に減少することになる。また燃料ガ
スは電離して酸化ガス側に移動するのであるから、燃料
ガス側の圧力が次第に低下することになる。燃料電池に
おいては、燃料ガス流路と酸化ガス流路とを気密状態に
形成し、またその全体を気密状態に維持しているが、上
述のようにして内部圧力が低下すると、シール部分から
不可避的に外気が侵入してしまうことがある。また例え
ばカチオン交換膜を電解質とした高分子電解質膜型燃料
電池においては、燃料ガス流路の圧力が大きく低下する
ことにより、酸化ガス側から電解質膜を透過して空気が
燃料ガス流路に侵入することがある。
存ガスが燃料電池の内部で反応すると、その容積が減少
する。すなわち例えば燃料ガスとして水素ガスを用い、
また酸化ガスとして空気を用いた場合、水素の二分子と
酸素の一分子とが反応して水が二分子生じるのであるか
ら、その量は2/3に減少することになる。また燃料ガ
スは電離して酸化ガス側に移動するのであるから、燃料
ガス側の圧力が次第に低下することになる。燃料電池に
おいては、燃料ガス流路と酸化ガス流路とを気密状態に
形成し、またその全体を気密状態に維持しているが、上
述のようにして内部圧力が低下すると、シール部分から
不可避的に外気が侵入してしまうことがある。また例え
ばカチオン交換膜を電解質とした高分子電解質膜型燃料
電池においては、燃料ガス流路の圧力が大きく低下する
ことにより、酸化ガス側から電解質膜を透過して空気が
燃料ガス流路に侵入することがある。
【0004】このようにして燃料ガス流路や燃料電池全
体の内部に外気や酸素が混入した状態では、燃料電池を
再動作させるべく燃料ガスおよび酸化ガスを送り込む
と、燃料ガス流路の中で燃料ガスと酸素とが反応して燃
焼が生じ、その結果、燃料電池が損傷を受けるおそれが
ある。そのため従来では、燃料電池を停止する際に不活
性ガス(例えばN2 ガス)を燃料電池の内部に供給し、
燃料電池の内部全体をN2 ガスで置換するいわゆるパー
ジを行っている。また燃料電池を起動する際にも同様に
パージを行って燃料ガス流路などに侵入している酸素を
除去することとしている。この種の技術が例えば特開平
2−244559号公報に記載されている。
体の内部に外気や酸素が混入した状態では、燃料電池を
再動作させるべく燃料ガスおよび酸化ガスを送り込む
と、燃料ガス流路の中で燃料ガスと酸素とが反応して燃
焼が生じ、その結果、燃料電池が損傷を受けるおそれが
ある。そのため従来では、燃料電池を停止する際に不活
性ガス(例えばN2 ガス)を燃料電池の内部に供給し、
燃料電池の内部全体をN2 ガスで置換するいわゆるパー
ジを行っている。また燃料電池を起動する際にも同様に
パージを行って燃料ガス流路などに侵入している酸素を
除去することとしている。この種の技術が例えば特開平
2−244559号公報に記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述したように燃料電
池において使用する燃料ガスは例えば水素ガスであり、
また酸化ガスは例えば空気であるから、基本的には、こ
れらのガスが用意されていれば燃料電池を運転すること
ができる。しかしながら上述のようにN2 ガスによるパ
ージを行うとすれば、燃料ガスや酸化ガス以外にパージ
用のN2 ガスを用意する必要があり、一般には、ボンベ
に詰めたN2 ガスを用意することになる。しかるに燃料
電池を車両の動力源として使用する場合には、燃料電池
を車両に搭載する必要があるから、N2 ガスボンベを必
要とするとすれば、これをも車両に搭載しなければなら
なくなり、結局、燃料電池全体としての車載性が重量や
容積の点で大きく損なわれることになる。
池において使用する燃料ガスは例えば水素ガスであり、
また酸化ガスは例えば空気であるから、基本的には、こ
れらのガスが用意されていれば燃料電池を運転すること
ができる。しかしながら上述のようにN2 ガスによるパ
ージを行うとすれば、燃料ガスや酸化ガス以外にパージ
用のN2 ガスを用意する必要があり、一般には、ボンベ
に詰めたN2 ガスを用意することになる。しかるに燃料
電池を車両の動力源として使用する場合には、燃料電池
を車両に搭載する必要があるから、N2 ガスボンベを必
要とするとすれば、これをも車両に搭載しなければなら
なくなり、結局、燃料電池全体としての車載性が重量や
容積の点で大きく損なわれることになる。
【0006】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、パージ用のガスを別途用意する必要のない燃
料電池装置を提供することを目的とするものである。
のであり、パージ用のガスを別途用意する必要のない燃
料電池装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載した発明は、燃料ガスを電離させ
て生じたイオンを透過させる電解質膜を介して燃料ガス
と酸化ガスとを電気化学的に反応させることにより起電
力を得る燃料電池と、その燃料電池に対して燃料ガスを
供給する燃料ガス供給路と、前記燃料電池に対して酸化
ガスを供給する酸化ガス供給路と、使用済み燃料ガスを
燃料電池から排出する燃料ガス排出路と、使用済み酸化
ガスを燃料電池から排出する酸化ガス排出路とを備えた
燃料電池装置において、前記各ガス供給路とガス排出路
とを選択的に遮断する遮断弁が各ガス供給路とガス排出
路とに個別に設けられ、かつ前記燃料ガス供給路から燃
料ガス排出路に至る燃料ガス流通路内のガスを該燃料ガ
ス流通路の圧力に応じて貯留および放出する貯留部が、
燃料ガス供給路における遮断弁から燃料ガス排出路にお
ける遮断弁までの間の所定箇所に連通させて設けられて
いることを特徴とするものである。
めに、請求項1に記載した発明は、燃料ガスを電離させ
て生じたイオンを透過させる電解質膜を介して燃料ガス
と酸化ガスとを電気化学的に反応させることにより起電
力を得る燃料電池と、その燃料電池に対して燃料ガスを
供給する燃料ガス供給路と、前記燃料電池に対して酸化
ガスを供給する酸化ガス供給路と、使用済み燃料ガスを
燃料電池から排出する燃料ガス排出路と、使用済み酸化
ガスを燃料電池から排出する酸化ガス排出路とを備えた
燃料電池装置において、前記各ガス供給路とガス排出路
とを選択的に遮断する遮断弁が各ガス供給路とガス排出
路とに個別に設けられ、かつ前記燃料ガス供給路から燃
料ガス排出路に至る燃料ガス流通路内のガスを該燃料ガ
ス流通路の圧力に応じて貯留および放出する貯留部が、
燃料ガス供給路における遮断弁から燃料ガス排出路にお
ける遮断弁までの間の所定箇所に連通させて設けられて
いることを特徴とするものである。
【0008】また請求項2に記載した発明は、燃料ガス
を電離させて生じたイオンを透過させる電解質膜を介し
て燃料ガスと酸化ガスとを電気化学的に反応させること
により起電力を得る燃料電池と、その燃料電池に対して
燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、前記燃料電池に
対して酸化ガスを供給する酸化ガス供給路と、使用済み
燃料ガスを燃料電池から排出する燃料ガス排出路と、使
用済み酸化ガスを燃料電池から排出する酸化ガス排出路
とを備えた燃料電池装置において、前記各ガス供給路と
ガス排出路とを選択的に遮断する遮断弁が各ガス供給路
とガス排出路とに個別に設けられ、かつ前記燃料ガス排
出路を流れるガスを前記燃料ガス供給路に還流させる還
流手段が設けられていることを特徴とするものである。
を電離させて生じたイオンを透過させる電解質膜を介し
て燃料ガスと酸化ガスとを電気化学的に反応させること
により起電力を得る燃料電池と、その燃料電池に対して
燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、前記燃料電池に
対して酸化ガスを供給する酸化ガス供給路と、使用済み
燃料ガスを燃料電池から排出する燃料ガス排出路と、使
用済み酸化ガスを燃料電池から排出する酸化ガス排出路
とを備えた燃料電池装置において、前記各ガス供給路と
ガス排出路とを選択的に遮断する遮断弁が各ガス供給路
とガス排出路とに個別に設けられ、かつ前記燃料ガス排
出路を流れるガスを前記燃料ガス供給路に還流させる還
流手段が設けられていることを特徴とするものである。
【0009】
【作用】請求項1に記載した発明においては、燃料ガス
を供給・排出する経路と、酸化ガスを供給・排出する経
路とが互いに独立して形成されている。またそれぞれの
ガスの経路には、ガスの流入を遮断する遮断弁とガスの
排出を遮断する遮断弁とがそれぞれ設けられている。し
たがって各遮断弁を閉じることにより、燃料電池は、燃
料ガスおよび酸化ガスの給排が止められて停止状態とな
る。このようにして燃料電池装置の運転を止めた場合、
その内部に残っている燃料ガスと酸化ガスとが電解質膜
を介して電気化学的に反応する。その結果、燃料ガスが
流通する燃料ガス流路の圧力は、燃料ガスが消費される
ことにより次第に低下する。それに伴ってこの燃料ガス
流通路に連通されている貯留部からここに溜まっている
ガスが次第に燃料ガス流通路に放出される。こうして酸
化ガス中の酸化成分が消費し尽くされると、それ以上の
反応が進行しなくなるので、燃料電池の内部での圧力の
低下は生じなくなる。すなわち燃料電池装置の運転中に
貯留部に蓄えられたガスが燃料電池装置の運転停止後の
圧力の低下を補うようにガスを供給することになるか
ら、燃料ガス流通路や燃料電池の全体の内部圧力の低下
が防止される。その結果、燃料ガス流通路や燃料電池の
内部に外気が混入することがなく、不活性ガスによるパ
ージを特に行う必要がなくなる。
を供給・排出する経路と、酸化ガスを供給・排出する経
路とが互いに独立して形成されている。またそれぞれの
ガスの経路には、ガスの流入を遮断する遮断弁とガスの
排出を遮断する遮断弁とがそれぞれ設けられている。し
たがって各遮断弁を閉じることにより、燃料電池は、燃
料ガスおよび酸化ガスの給排が止められて停止状態とな
る。このようにして燃料電池装置の運転を止めた場合、
その内部に残っている燃料ガスと酸化ガスとが電解質膜
を介して電気化学的に反応する。その結果、燃料ガスが
流通する燃料ガス流路の圧力は、燃料ガスが消費される
ことにより次第に低下する。それに伴ってこの燃料ガス
流通路に連通されている貯留部からここに溜まっている
ガスが次第に燃料ガス流通路に放出される。こうして酸
化ガス中の酸化成分が消費し尽くされると、それ以上の
反応が進行しなくなるので、燃料電池の内部での圧力の
低下は生じなくなる。すなわち燃料電池装置の運転中に
貯留部に蓄えられたガスが燃料電池装置の運転停止後の
圧力の低下を補うようにガスを供給することになるか
ら、燃料ガス流通路や燃料電池の全体の内部圧力の低下
が防止される。その結果、燃料ガス流通路や燃料電池の
内部に外気が混入することがなく、不活性ガスによるパ
ージを特に行う必要がなくなる。
【0010】また請求項2に記載した発明においては、
使用済み燃料ガスを燃料ガス排出路から燃料ガス供給路
に還流手段によって戻すことができるから、燃料電池装
置の運転を止めるべく、燃料ガス供給路の遮断弁を閉じ
た直後、還流手段によって使用済み燃料ガスを燃料ガス
供給路に還流させれば、燃料ガス流路における燃焼成分
の割合が少なくなる。したがって燃料電池装置の運転を
停止するべく、各遮断弁を完全に閉じた状態において
は、燃料ガス流通路の内部に存在している燃焼成分が少
ないために電解質膜を介した酸化ガスとの電気化学的反
応が抑制され、その結果、内部圧力の低下が少なくな
る。そのため燃料電池装置を停止した後における内部と
外部との圧力差が小さいために、外気が燃料電池の内部
に侵入するおそれがなく、したがって不活性ガスなどに
よるパージを行う必要がない。
使用済み燃料ガスを燃料ガス排出路から燃料ガス供給路
に還流手段によって戻すことができるから、燃料電池装
置の運転を止めるべく、燃料ガス供給路の遮断弁を閉じ
た直後、還流手段によって使用済み燃料ガスを燃料ガス
供給路に還流させれば、燃料ガス流路における燃焼成分
の割合が少なくなる。したがって燃料電池装置の運転を
停止するべく、各遮断弁を完全に閉じた状態において
は、燃料ガス流通路の内部に存在している燃焼成分が少
ないために電解質膜を介した酸化ガスとの電気化学的反
応が抑制され、その結果、内部圧力の低下が少なくな
る。そのため燃料電池装置を停止した後における内部と
外部との圧力差が小さいために、外気が燃料電池の内部
に侵入するおそれがなく、したがって不活性ガスなどに
よるパージを行う必要がない。
【0011】
【実施例】つぎにこの発明を実施例に基づいて説明す
る。図1はこの発明を原理的に示す模式図であって、こ
こに示す燃料電池1は、水素ガスを燃料ガスとし、かつ
酸化ガスとして空気を使用して発電を行うよう構成され
ている。その燃料電池1は、図2に示す単電池2を多数
積層したものであり、この単電池2について説明する
と、カチオン交換膜からなる固体電解質3を挟んだ両側
に、触媒層および拡散層からなる空気電極4と燃料電極
5とが形成されており、さらにそれぞれの電極4,5の
外表面にカーボンからなるセパレータ6,7が設けられ
ている。一方のセパレータ6すなわち空気電極4側のセ
パレータ6には、複数本の凹溝からなる空気流路8が図
2の上下方向に向けて形成されている。また燃料電極5
側の他方のセパレータ7には、複数本の凹溝からなる燃
料ガス流路9が図2の紙面に垂直な方向に向けて形成さ
れている。
る。図1はこの発明を原理的に示す模式図であって、こ
こに示す燃料電池1は、水素ガスを燃料ガスとし、かつ
酸化ガスとして空気を使用して発電を行うよう構成され
ている。その燃料電池1は、図2に示す単電池2を多数
積層したものであり、この単電池2について説明する
と、カチオン交換膜からなる固体電解質3を挟んだ両側
に、触媒層および拡散層からなる空気電極4と燃料電極
5とが形成されており、さらにそれぞれの電極4,5の
外表面にカーボンからなるセパレータ6,7が設けられ
ている。一方のセパレータ6すなわち空気電極4側のセ
パレータ6には、複数本の凹溝からなる空気流路8が図
2の上下方向に向けて形成されている。また燃料電極5
側の他方のセパレータ7には、複数本の凹溝からなる燃
料ガス流路9が図2の紙面に垂直な方向に向けて形成さ
れている。
【0012】各空気流路8は、燃料電池1の上下両側に
形成されている供給ヘッダと排出ヘッダ(それぞれ図示
せず)に連通されており、また各燃料ガス流路9は、燃
料電池1の側面がわに形成されている燃料ガス用の供給
ヘッダと排出ヘッダ(それぞ図示せず)とに連通されて
いる。空気用の供給ヘッダには、空気供給管10を介し
て空気供給源11が接続されており、この空気供給源1
1は、例えば空気を加圧するコンプレッサーと加湿器
(それぞれ図示せず)とから構成されている。また空気
用の排出ヘッダには、空気排出管12が接続されてお
り、この空気排出管12は、例えば気液分離器(図示せ
ず)を介して大気に開放されている。そしてこれら空気
用の供給管10と排出管12とには、遮断弁13,14
がそれぞれ介装されている。
形成されている供給ヘッダと排出ヘッダ(それぞれ図示
せず)に連通されており、また各燃料ガス流路9は、燃
料電池1の側面がわに形成されている燃料ガス用の供給
ヘッダと排出ヘッダ(それぞ図示せず)とに連通されて
いる。空気用の供給ヘッダには、空気供給管10を介し
て空気供給源11が接続されており、この空気供給源1
1は、例えば空気を加圧するコンプレッサーと加湿器
(それぞれ図示せず)とから構成されている。また空気
用の排出ヘッダには、空気排出管12が接続されてお
り、この空気排出管12は、例えば気液分離器(図示せ
ず)を介して大気に開放されている。そしてこれら空気
用の供給管10と排出管12とには、遮断弁13,14
がそれぞれ介装されている。
【0013】また燃料ガス用の供給ヘッダには、燃料ガ
ス供給管15を介して燃料ガス源16が接続されてい
る。この燃料ガス源16は、例えばメタノールおよび水
から水素ガスを生成させる改質器および加湿器(それぞ
れ図示せず)から構成され、あるいは水素ガスボンベお
よび加湿器(それぞれ図示せず)から構成されている。
この燃料ガス供給管15には遮断弁17が介装されてお
り、さらにこの遮断弁17よりも供給ヘッダ側には、バ
ッファー18が燃料ガス供給管15から分岐して設けら
れている。
ス供給管15を介して燃料ガス源16が接続されてい
る。この燃料ガス源16は、例えばメタノールおよび水
から水素ガスを生成させる改質器および加湿器(それぞ
れ図示せず)から構成され、あるいは水素ガスボンベお
よび加湿器(それぞれ図示せず)から構成されている。
この燃料ガス供給管15には遮断弁17が介装されてお
り、さらにこの遮断弁17よりも供給ヘッダ側には、バ
ッファー18が燃料ガス供給管15から分岐して設けら
れている。
【0014】このバッファー18は、燃料電池1に供給
される水素ガスの一部を一時的に貯留するためのもので
あり、その構造の一例を説明すると、シリンダ19の内
部に、ピストン20が気密状態を保持して前後動するよ
うに収容されており、このピストン20によって区画さ
れた一方のチャンバー21が燃料ガス供給管15に連通
され、また他方のチャンバー22が大気に開放されてい
る。すなわち燃料電池1の運転時には、その内部圧力が
大気圧よりも高いために、燃料ガスの供給圧が高く、そ
の結果、ピストン20が他方のチャンバー22側に押さ
れて前記一方のチャンバー21に燃料ガス(水素ガス)
を貯留するようになっている。
される水素ガスの一部を一時的に貯留するためのもので
あり、その構造の一例を説明すると、シリンダ19の内
部に、ピストン20が気密状態を保持して前後動するよ
うに収容されており、このピストン20によって区画さ
れた一方のチャンバー21が燃料ガス供給管15に連通
され、また他方のチャンバー22が大気に開放されてい
る。すなわち燃料電池1の運転時には、その内部圧力が
大気圧よりも高いために、燃料ガスの供給圧が高く、そ
の結果、ピストン20が他方のチャンバー22側に押さ
れて前記一方のチャンバー21に燃料ガス(水素ガス)
を貯留するようになっている。
【0015】そして燃料ガス用の排出ヘッダには、燃料
ガス排出管23が接続されており、未使用の水素ガスを
この排出管3から改質器に送り、あるいは適宜の処理器
を経て大気中に放出するようになっている。さらにこの
燃料ガス排出管23には、遮断弁24が介装されてい
る。
ガス排出管23が接続されており、未使用の水素ガスを
この排出管3から改質器に送り、あるいは適宜の処理器
を経て大気中に放出するようになっている。さらにこの
燃料ガス排出管23には、遮断弁24が介装されてい
る。
【0016】上述した図1および図2に示す燃料電池装
置においては、空気供給源11から空気を加圧・加湿し
て燃料電池1に供給し、かつ燃料ガス源16から水素ガ
スを燃料電池1に供給することにより発電が行われる。
すなわち燃料電極5側に供給された水素ガスは、ここで
電離して水素イオン(プロトン)が固体電解質3を透過
して空気電極4側に移動する。そして空気電極4側にお
いて水素イオンと酸素とが反応し、水が生じる。一方、
電子は、燃料電極5から外部負荷に取り出され、かつ空
気電極4に送られる。すなわち水素と酸素とが固体電解
質3を介して電気化学的に反応し、それに伴って起電力
が得られる。
置においては、空気供給源11から空気を加圧・加湿し
て燃料電池1に供給し、かつ燃料ガス源16から水素ガ
スを燃料電池1に供給することにより発電が行われる。
すなわち燃料電極5側に供給された水素ガスは、ここで
電離して水素イオン(プロトン)が固体電解質3を透過
して空気電極4側に移動する。そして空気電極4側にお
いて水素イオンと酸素とが反応し、水が生じる。一方、
電子は、燃料電極5から外部負荷に取り出され、かつ空
気電極4に送られる。すなわち水素と酸素とが固体電解
質3を介して電気化学的に反応し、それに伴って起電力
が得られる。
【0017】燃料電池1をこのようにして動作させる場
合、空気中の酸素分圧が低いために、空気を大気圧以上
に加圧して供給する。それに伴い燃料ガスの供給圧も高
くなるので、前記バッファー18における一方のチャン
バー21に、大気圧以上の圧力が作用する。そのため、
ピストン20が大気開放のチャンバー22側に押され、
その結果、前記一方のチャンバー21に水素ガスが貯留
される。
合、空気中の酸素分圧が低いために、空気を大気圧以上
に加圧して供給する。それに伴い燃料ガスの供給圧も高
くなるので、前記バッファー18における一方のチャン
バー21に、大気圧以上の圧力が作用する。そのため、
ピストン20が大気開放のチャンバー22側に押され、
その結果、前記一方のチャンバー21に水素ガスが貯留
される。
【0018】燃料電池1の運転を停止する場合には、各
遮断弁13,14,17,24を閉じて、燃料電池1を
密閉状態とする。各遮断弁13,14,17,24を閉
じても、その時点では、燃料電池1の空気流路8には酸
素を充分に含んだ空気が存在し、また燃料ガス流路9に
は、水素ガスが多量に存在している。したがって固体電
解質3を挟んだ水素と酸素との電気化学的な反応が継続
して生じる。この反応は前述したように、燃料電極5側
での水素の電離と、空気電極4側での酸化との反応であ
るから、燃料ガス流路9中の水素が空気流路8側に移動
して次第に消費されることになる。このような燃料ガス
流路9中の水素ガスの減少に伴ってその圧力が低下する
が、燃料ガス供給管15には前記バッファー18が接続
されているので、燃料ガス流路9内の圧力の低下によ
り、バッファー18における一方のチャンバー21か
ら、ここに貯留されている水素ガスが燃料ガス流路9に
供給される。
遮断弁13,14,17,24を閉じて、燃料電池1を
密閉状態とする。各遮断弁13,14,17,24を閉
じても、その時点では、燃料電池1の空気流路8には酸
素を充分に含んだ空気が存在し、また燃料ガス流路9に
は、水素ガスが多量に存在している。したがって固体電
解質3を挟んだ水素と酸素との電気化学的な反応が継続
して生じる。この反応は前述したように、燃料電極5側
での水素の電離と、空気電極4側での酸化との反応であ
るから、燃料ガス流路9中の水素が空気流路8側に移動
して次第に消費されることになる。このような燃料ガス
流路9中の水素ガスの減少に伴ってその圧力が低下する
が、燃料ガス供給管15には前記バッファー18が接続
されているので、燃料ガス流路9内の圧力の低下によ
り、バッファー18における一方のチャンバー21か
ら、ここに貯留されている水素ガスが燃料ガス流路9に
供給される。
【0019】バッファー18の一方のチャンバー21の
内部圧力は、当初、燃料電池1の運転中の圧力と等しく
なっており、燃料電池1の運転停止に伴ってそのチャン
バー21から水素ガスが放出されるので、その圧力が低
下する。しかしながらピストン20によって区画された
他方のチャンバー22が大気に開放されているために、
水素ガスの消費による圧力の低下によって、ピストン2
0が一方のチャンバー21側に移動するので、前記一方
のチャンバー21は大気圧に維持される。
内部圧力は、当初、燃料電池1の運転中の圧力と等しく
なっており、燃料電池1の運転停止に伴ってそのチャン
バー21から水素ガスが放出されるので、その圧力が低
下する。しかしながらピストン20によって区画された
他方のチャンバー22が大気に開放されているために、
水素ガスの消費による圧力の低下によって、ピストン2
0が一方のチャンバー21側に移動するので、前記一方
のチャンバー21は大気圧に維持される。
【0020】上述のように、燃料電池1の運転の停止時
には、バッファー18から水素ガスを供給しつつ水素と
酸素との反応が継続するが、その反応は、空気流路8内
の酸素が消費し尽くされることにより停止する。したが
って遮断弁13,14,17,24を閉じた後に空気流
路8中の酸素と反応する量に見合った量の水素ガスをバ
ッファー18から供給するように構成することにより、
すなわちバッファー18における前記一方のチャンバー
21の容積を、そのような容量に設定することにより、
燃料ガス流路9の内部圧力が燃料電池1の外部の圧力す
なわち大気圧以下に低下することが防止される。
には、バッファー18から水素ガスを供給しつつ水素と
酸素との反応が継続するが、その反応は、空気流路8内
の酸素が消費し尽くされることにより停止する。したが
って遮断弁13,14,17,24を閉じた後に空気流
路8中の酸素と反応する量に見合った量の水素ガスをバ
ッファー18から供給するように構成することにより、
すなわちバッファー18における前記一方のチャンバー
21の容積を、そのような容量に設定することにより、
燃料ガス流路9の内部圧力が燃料電池1の外部の圧力す
なわち大気圧以下に低下することが防止される。
【0021】なお、空気流路8においても、酸素が消費
されることによりその内部圧力が低下するが、前述した
ように空気は大気圧以上に加圧して(例えば1.5気圧
程度)供給し、しかも空気中の酸素の量は1/5である
から、上述のように残存空気と残存水素ガスとが反応し
ても、空気流路8の内部圧力が大気圧以下に低下するこ
とはない。
されることによりその内部圧力が低下するが、前述した
ように空気は大気圧以上に加圧して(例えば1.5気圧
程度)供給し、しかも空気中の酸素の量は1/5である
から、上述のように残存空気と残存水素ガスとが反応し
ても、空気流路8の内部圧力が大気圧以下に低下するこ
とはない。
【0022】したがって上述した燃料電池装置では、各
遮断弁13,14,17,24を閉じて燃料電池1の運
転を停止した後においても、空気流路8や燃料ガス流路
9の内部圧力が大気圧以下に低下することがないので、
燃料電池1の運転停止中に燃料ガス流路9の内部に空気
が進入することが防止される。そのため、上記の燃料電
池装置では、運転停止時に窒素ガスなどの不活性ガスに
よって内部をパージする必要がなく、したがって不活性
ガスボンベを用意する必要がないために、車両用の燃料
電池装置として構成する場合には、車載性の良好なもの
とすることができる。また燃料電池1の運転停止中に燃
料ガス流路9に空気が侵入するおそれがないので、再起
動時にパージを行うことなく燃料ガスを供給し始めて
も、燃料ガス流路9の内部で燃料ガスの酸化反応が生じ
ないので、燃料電池の劣化を未然に防止することができ
る。
遮断弁13,14,17,24を閉じて燃料電池1の運
転を停止した後においても、空気流路8や燃料ガス流路
9の内部圧力が大気圧以下に低下することがないので、
燃料電池1の運転停止中に燃料ガス流路9の内部に空気
が進入することが防止される。そのため、上記の燃料電
池装置では、運転停止時に窒素ガスなどの不活性ガスに
よって内部をパージする必要がなく、したがって不活性
ガスボンベを用意する必要がないために、車両用の燃料
電池装置として構成する場合には、車載性の良好なもの
とすることができる。また燃料電池1の運転停止中に燃
料ガス流路9に空気が侵入するおそれがないので、再起
動時にパージを行うことなく燃料ガスを供給し始めて
も、燃料ガス流路9の内部で燃料ガスの酸化反応が生じ
ないので、燃料電池の劣化を未然に防止することができ
る。
【0023】ところで実用上、必要とする電力を得るた
めに、複数の燃料電池1を並列的に使用する場合があ
り、その場合、上述したバッファー18は各燃料電池1
に個別に設けずに、各燃料電池1で共用する構成とする
ことが好ましい。図3はその一例を模式的に示してお
り、4組の燃料電池1が並列に配置されるとともに、そ
れぞれの燃料電池1には、上記の実施例におけると同様
に空気用の供給管10と排出管12、および燃料ガス用
の供給管15と排出管23とが設けられている。
めに、複数の燃料電池1を並列的に使用する場合があ
り、その場合、上述したバッファー18は各燃料電池1
に個別に設けずに、各燃料電池1で共用する構成とする
ことが好ましい。図3はその一例を模式的に示してお
り、4組の燃料電池1が並列に配置されるとともに、そ
れぞれの燃料電池1には、上記の実施例におけると同様
に空気用の供給管10と排出管12、および燃料ガス用
の供給管15と排出管23とが設けられている。
【0024】各燃料電池1における空気用の供給管10
は、1本の集合管101に接続され、この集合管101
が空気供給源11に接続されるとともに、遮断弁13が
集合管101に介装されている。また各燃料電池1にお
ける空気用の排出管12が排出用の集合管121に接続
され、この集合管121に遮断弁14が介装されてい
る。さらに各燃料電池1における燃料ガス用の供給管1
5も同様に集合管151に接続され、この集合管151
を介して水素ガス源16に連通されている。そしてこの
燃料ガス用の集合管151に遮断弁17が介装されると
ともに、その遮断弁17より下流側に前記バッファー1
8が分岐して接続されている。なお、このバッファー1
8は、4組の燃料電池1についてのものであるから、上
述した実施例におけるバッファーのほぼ4倍の容量に設
定されている。そして各燃料電池1の燃料ガス用の排出
管23が同様に集合管231に接続され、この集合管2
31に遮断弁24が介装されている。
は、1本の集合管101に接続され、この集合管101
が空気供給源11に接続されるとともに、遮断弁13が
集合管101に介装されている。また各燃料電池1にお
ける空気用の排出管12が排出用の集合管121に接続
され、この集合管121に遮断弁14が介装されてい
る。さらに各燃料電池1における燃料ガス用の供給管1
5も同様に集合管151に接続され、この集合管151
を介して水素ガス源16に連通されている。そしてこの
燃料ガス用の集合管151に遮断弁17が介装されると
ともに、その遮断弁17より下流側に前記バッファー1
8が分岐して接続されている。なお、このバッファー1
8は、4組の燃料電池1についてのものであるから、上
述した実施例におけるバッファーのほぼ4倍の容量に設
定されている。そして各燃料電池1の燃料ガス用の排出
管23が同様に集合管231に接続され、この集合管2
31に遮断弁24が介装されている。
【0025】したがって図3に示すように構成した燃料
電池装置においても、各遮断弁13,14,17,24
を閉じることにより、各燃料電池1に対する空気および
水素ガスの供給・排出が停止されるので、燃料電池1の
運転が止まる。その場合、各燃料電池1の内部に残存す
る空気および水素ガスの反応が継続して生じるが、残存
空気中の酸素が消費し尽くされるまでは、バッファー1
8から各燃料電池1に水素ガスが供給されるので、燃料
ガス流路9の内部が大気圧以下の低圧になることが防止
される。そのため外気が燃料電池1の内部に侵入するお
それがなく、また不活性ガスによるパージを特に行わな
くても、燃料電池装置を再起動することができる。
電池装置においても、各遮断弁13,14,17,24
を閉じることにより、各燃料電池1に対する空気および
水素ガスの供給・排出が停止されるので、燃料電池1の
運転が止まる。その場合、各燃料電池1の内部に残存す
る空気および水素ガスの反応が継続して生じるが、残存
空気中の酸素が消費し尽くされるまでは、バッファー1
8から各燃料電池1に水素ガスが供給されるので、燃料
ガス流路9の内部が大気圧以下の低圧になることが防止
される。そのため外気が燃料電池1の内部に侵入するお
それがなく、また不活性ガスによるパージを特に行わな
くても、燃料電池装置を再起動することができる。
【0026】図4および図5は、4組の燃料電池1を使
用した燃料電池装置におけるバッファー18のより具体
的な例を示しており、燃料ガス用の配管ボックス25を
挟んだ両側にそれぞれ一対の燃料電池1が配置されてお
り、この配管ボックス25を挟んで対向する一対の燃料
電池1は、それぞれの燃料ガス供給管15が対向する向
きに設定されている。配管ボックス25には、中空状の
分配部26が形成されており、各燃料電池1の燃料ガス
供給管15はこの分配部26連通されている。またこの
分配部26には、水素ガス源に連通された燃料ガス供給
管27が接続されている。すなわち水素ガス源からこの
燃料ガス供給管27を介して分配部26に水素ガスを供
給し、ここから各燃料電池1に水素ガスを分配供給する
ようになっている。
用した燃料電池装置におけるバッファー18のより具体
的な例を示しており、燃料ガス用の配管ボックス25を
挟んだ両側にそれぞれ一対の燃料電池1が配置されてお
り、この配管ボックス25を挟んで対向する一対の燃料
電池1は、それぞれの燃料ガス供給管15が対向する向
きに設定されている。配管ボックス25には、中空状の
分配部26が形成されており、各燃料電池1の燃料ガス
供給管15はこの分配部26連通されている。またこの
分配部26には、水素ガス源に連通された燃料ガス供給
管27が接続されている。すなわち水素ガス源からこの
燃料ガス供給管27を介して分配部26に水素ガスを供
給し、ここから各燃料電池1に水素ガスを分配供給する
ようになっている。
【0027】また配管ボックス25の内部には、シリン
ダ部28が形成されており、その内部にピストン29が
気密状態を維持して前後動するように収容されている。
このシリンダ部28のうちピストン29によって区画さ
れた一方のチャンバー30が前記分配部26に連通され
ており、また他方のチャンバー31が大気に開放されて
いる。そしてその一方のチャンバー30の容積は、各燃
料電池1に対する空気の供給を停止した後に残存する空
気中の酸素を消費するのに必要な水素ガスの容量以上に
設定されている。
ダ部28が形成されており、その内部にピストン29が
気密状態を維持して前後動するように収容されている。
このシリンダ部28のうちピストン29によって区画さ
れた一方のチャンバー30が前記分配部26に連通され
ており、また他方のチャンバー31が大気に開放されて
いる。そしてその一方のチャンバー30の容積は、各燃
料電池1に対する空気の供給を停止した後に残存する空
気中の酸素を消費するのに必要な水素ガスの容量以上に
設定されている。
【0028】図4および図5に示してある状態は、燃料
電池装置を運転している状態であって、分配部26に水
素ガスが供給されていることにより、ピストン29が大
気開放のチャンバー31側に移動して前記一方のチャン
バー30が最大限に拡大され、水素ガスを貯留してい
る。また各燃料電池1には、この分配部26から各燃料
ガス供給管27を介して水素ガスが供給されている。燃
料電池装置の運転を止めるべく水素ガスの供給を止める
と、前述したように各燃料電池1の内部では残存ガスに
よる反応が継続的に生じ、水素ガスが消費されるが、各
燃料電池1での水素ガスの消費に応じてバッファー18
から各燃料電池1に水素ガスが供給される。すなわちシ
リンダ部28における一方のチャンバー30から各燃料
電池1に水素ガスが送られ、それに伴ってチャンバー3
0の圧力が低下するために、ピストン29が他方のチャ
ンバー31における大気圧によって図4および図5の上
方向に移動し、燃料電池1の内部における燃料ガス流路
の大気圧以下の圧力への低下を防止する。したがって図
4および図5に示す構成においても、前述した各実施例
におけると同様に、不活性ガスによるパージが不要であ
るうえに、再起動時に直接燃料ガスを供給しても燃料電
池1の内部での燃焼が生じない。
電池装置を運転している状態であって、分配部26に水
素ガスが供給されていることにより、ピストン29が大
気開放のチャンバー31側に移動して前記一方のチャン
バー30が最大限に拡大され、水素ガスを貯留してい
る。また各燃料電池1には、この分配部26から各燃料
ガス供給管27を介して水素ガスが供給されている。燃
料電池装置の運転を止めるべく水素ガスの供給を止める
と、前述したように各燃料電池1の内部では残存ガスに
よる反応が継続的に生じ、水素ガスが消費されるが、各
燃料電池1での水素ガスの消費に応じてバッファー18
から各燃料電池1に水素ガスが供給される。すなわちシ
リンダ部28における一方のチャンバー30から各燃料
電池1に水素ガスが送られ、それに伴ってチャンバー3
0の圧力が低下するために、ピストン29が他方のチャ
ンバー31における大気圧によって図4および図5の上
方向に移動し、燃料電池1の内部における燃料ガス流路
の大気圧以下の圧力への低下を防止する。したがって図
4および図5に示す構成においても、前述した各実施例
におけると同様に、不活性ガスによるパージが不要であ
るうえに、再起動時に直接燃料ガスを供給しても燃料電
池1の内部での燃焼が生じない。
【0029】つぎにこの発明の更に他の実施例について
説明する。図6に示す例は、上記のバッファー18に替
えて、燃料ガスの排ガスを再循環させる回路を設けたも
のである。すなわち燃料ガス排出管23のうち遮断弁2
4より上流側の部分と燃料ガス供給管15のうち遮断弁
17より下流側の部分とを結ぶ排ガス循環経路40が設
けられている。この循環経路40のうち燃料ガス供給管
15から分岐している箇所に遮断弁41が設けられ、ま
た燃料ガス排出管23から分岐している箇所に他の遮断
弁42が設けられている。そしてこれらの遮断弁41,
42の間には、燃料ガスの排ガスを加圧するコンプレッ
サー43と加圧された排ガスを溜めるパージタンク44
とが設けられている。なお、図6の符号45は圧力計で
あって、パージタンク44に取り付けられている。ま
た、他の構成は図1に示す構成と同一なので、図6に図
1と同一の符号を付してその説明を省略する。
説明する。図6に示す例は、上記のバッファー18に替
えて、燃料ガスの排ガスを再循環させる回路を設けたも
のである。すなわち燃料ガス排出管23のうち遮断弁2
4より上流側の部分と燃料ガス供給管15のうち遮断弁
17より下流側の部分とを結ぶ排ガス循環経路40が設
けられている。この循環経路40のうち燃料ガス供給管
15から分岐している箇所に遮断弁41が設けられ、ま
た燃料ガス排出管23から分岐している箇所に他の遮断
弁42が設けられている。そしてこれらの遮断弁41,
42の間には、燃料ガスの排ガスを加圧するコンプレッ
サー43と加圧された排ガスを溜めるパージタンク44
とが設けられている。なお、図6の符号45は圧力計で
あって、パージタンク44に取り付けられている。ま
た、他の構成は図1に示す構成と同一なので、図6に図
1と同一の符号を付してその説明を省略する。
【0030】図6に示す燃料電池装置は、燃料ガス供給
管15に介装した遮断弁17および燃料ガス排出管23
に介装した遮断弁24を開いて燃料電池1に連続的に燃
料ガス(水素ガス)を供給して運転される。なお、その
場合、酸化ガスとしての空気も同様にして連続的に供給
する。また排ガス循環経路40に設けた各遮断弁41,
42は閉じておく。このようにして運転していた燃料電
池装置を停止する場合には、空気の給排系統における各
遮断弁を閉じるとともに、燃料ガス給排系統における上
記の各遮断弁17,24,41,42を下記のように開
閉制御する。
管15に介装した遮断弁17および燃料ガス排出管23
に介装した遮断弁24を開いて燃料電池1に連続的に燃
料ガス(水素ガス)を供給して運転される。なお、その
場合、酸化ガスとしての空気も同様にして連続的に供給
する。また排ガス循環経路40に設けた各遮断弁41,
42は閉じておく。このようにして運転していた燃料電
池装置を停止する場合には、空気の給排系統における各
遮断弁を閉じるとともに、燃料ガス給排系統における上
記の各遮断弁17,24,41,42を下記のように開
閉制御する。
【0031】図7はその制御ルーチンを示しており、運
転時における各遮断弁17,24,41,42の開閉状
態(ステップ1)から、先ず、燃料ガス供給管15に介
装した遮断弁17を閉じる(ステップ2)とともに、こ
の燃料ガス供給管15から分岐させて接続してある遮断
弁41を開く(ステップ3)。排ガス循環経路40に介
装してあるパージタンク44には、後述するように燃料
ガスの排ガスが充填されているので、遮断弁17,41
の開閉状態を上記のように切換えることにより、燃料ガ
ス源16からの水素ガスに替えて残留水素ガスを含む排
ガスを、パージタンク44から燃料電池1に対して供給
する。このような状態を予め定めた時間T1 の間、継続
する(ステップ4)。なお、このステップ4の制御は、
パージタンク44の内部のガス量によって制御すること
もできる。そして所定時間T1 が経過した後に、燃料ガ
ス排出管23に設けてある遮断弁24を閉じて燃料電池
1を密閉する。
転時における各遮断弁17,24,41,42の開閉状
態(ステップ1)から、先ず、燃料ガス供給管15に介
装した遮断弁17を閉じる(ステップ2)とともに、こ
の燃料ガス供給管15から分岐させて接続してある遮断
弁41を開く(ステップ3)。排ガス循環経路40に介
装してあるパージタンク44には、後述するように燃料
ガスの排ガスが充填されているので、遮断弁17,41
の開閉状態を上記のように切換えることにより、燃料ガ
ス源16からの水素ガスに替えて残留水素ガスを含む排
ガスを、パージタンク44から燃料電池1に対して供給
する。このような状態を予め定めた時間T1 の間、継続
する(ステップ4)。なお、このステップ4の制御は、
パージタンク44の内部のガス量によって制御すること
もできる。そして所定時間T1 が経過した後に、燃料ガ
ス排出管23に設けてある遮断弁24を閉じて燃料電池
1を密閉する。
【0032】したがって燃料電池1の内部に残存する酸
素が、残存水素ガスおよびパージタンク44から供給さ
れる排ガス中の水素ガスと反応して次第にその量が減少
し、ついには、酸素が消費し尽くされて、水素と酸素と
の反応が停止する。すなわち残存酸素により消費される
量の水素ガスを、事前に貯留してあるパージタンク44
から燃料電池1に対して供給するから、燃料電池1にお
ける燃料ガス流路の内部圧力が大気圧以下に低下した
り、あるいは過剰に低圧になることがない。そのため燃
料電池装置の停止中に外気が侵入するおそれがないの
で、不活性ガスによる燃料電池1のパージが不要であ
る。
素が、残存水素ガスおよびパージタンク44から供給さ
れる排ガス中の水素ガスと反応して次第にその量が減少
し、ついには、酸素が消費し尽くされて、水素と酸素と
の反応が停止する。すなわち残存酸素により消費される
量の水素ガスを、事前に貯留してあるパージタンク44
から燃料電池1に対して供給するから、燃料電池1にお
ける燃料ガス流路の内部圧力が大気圧以下に低下した
り、あるいは過剰に低圧になることがない。そのため燃
料電池装置の停止中に外気が侵入するおそれがないの
で、不活性ガスによる燃料電池1のパージが不要であ
る。
【0033】また一方、図6に示す構成の燃料電池装置
を再始動する場合には、空気の給排系統における各遮断
弁を開くとともに、燃料ガスの給排系統の各遮断弁1
7,24,41,42を次のように開閉する。図8はそ
の制御ルーチンを示しており、先ず、燃料ガス供給管1
5に介装した遮断弁17を開くとともに、燃料ガス排出
管23に分岐させて接続してある遮断弁42を開く(ス
テップ10)。また同時にコンプレッサー43を起動す
る(ステップ11)。すなわち残留水素ガスを含む燃料
排ガスを排ガス循環経路40に導いてパージタンク44
に貯留する。この状態をパージタンク44の内部圧力P
が予め定めた圧力P1 以上になるまで継続し(ステップ
12)、しかる後に、コンプレッサー43を停止する
(ステップ13)とともに、燃料ガス排出管23に介装
してある遮断弁24を開き(ステップ14)、かつコン
プレッサー43の上流側の遮断弁42を閉じる(ステッ
プ15)。
を再始動する場合には、空気の給排系統における各遮断
弁を開くとともに、燃料ガスの給排系統の各遮断弁1
7,24,41,42を次のように開閉する。図8はそ
の制御ルーチンを示しており、先ず、燃料ガス供給管1
5に介装した遮断弁17を開くとともに、燃料ガス排出
管23に分岐させて接続してある遮断弁42を開く(ス
テップ10)。また同時にコンプレッサー43を起動す
る(ステップ11)。すなわち残留水素ガスを含む燃料
排ガスを排ガス循環経路40に導いてパージタンク44
に貯留する。この状態をパージタンク44の内部圧力P
が予め定めた圧力P1 以上になるまで継続し(ステップ
12)、しかる後に、コンプレッサー43を停止する
(ステップ13)とともに、燃料ガス排出管23に介装
してある遮断弁24を開き(ステップ14)、かつコン
プレッサー43の上流側の遮断弁42を閉じる(ステッ
プ15)。
【0034】前述したように燃料電池1の停止中の内部
圧力は、外気とほぼ等しい大気圧であるから、その燃料
ガス流路に空気が侵入していることはなく、したがって
再始動時には、直ちに燃料ガスを供給し始めることがで
きる。またその際に生じる未燃料水素ガスを含む排ガス
をパージタンク44に貯留し、停止時にこれをパージの
ためのガスとして使用する。
圧力は、外気とほぼ等しい大気圧であるから、その燃料
ガス流路に空気が侵入していることはなく、したがって
再始動時には、直ちに燃料ガスを供給し始めることがで
きる。またその際に生じる未燃料水素ガスを含む排ガス
をパージタンク44に貯留し、停止時にこれをパージの
ためのガスとして使用する。
【0035】なお、図6を参照して説明したように、燃
料電池1の停止時には、その内部の残存酸素との反応に
よる燃料ガスの減少を、その排ガスによって補って圧力
の低下を防止すれば、燃料電池1の停止中における外気
の侵入を防止できるのであるから、上述したコンプレッ
サー43やパージタンク44を省くこともできる。すな
わち燃料排ガスを供給側に導く循環経路を設けておき、
燃料電池1の停止時には、排出管23を遮断弁24によ
って先に閉じるとともに、燃料排ガスを供給側に循環さ
せて燃料電池1に送り込んで、残存酸素との反応による
燃料ガスの減少を補う。そして残存酸素との反応がほぼ
完了した時点で燃料排ガスの循環を停止して燃料電池1
の全体を密閉する。このような制御を行っても、図6に
示す装置と同様に、燃料排ガスを有効利用して燃料電池
1の内部圧力の低下および外気の侵入を防止することが
できる。
料電池1の停止時には、その内部の残存酸素との反応に
よる燃料ガスの減少を、その排ガスによって補って圧力
の低下を防止すれば、燃料電池1の停止中における外気
の侵入を防止できるのであるから、上述したコンプレッ
サー43やパージタンク44を省くこともできる。すな
わち燃料排ガスを供給側に導く循環経路を設けておき、
燃料電池1の停止時には、排出管23を遮断弁24によ
って先に閉じるとともに、燃料排ガスを供給側に循環さ
せて燃料電池1に送り込んで、残存酸素との反応による
燃料ガスの減少を補う。そして残存酸素との反応がほぼ
完了した時点で燃料排ガスの循環を停止して燃料電池1
の全体を密閉する。このような制御を行っても、図6に
示す装置と同様に、燃料排ガスを有効利用して燃料電池
1の内部圧力の低下および外気の侵入を防止することが
できる。
【0036】なお、この発明は上述した実施例に限定さ
れないことは勿論であり、例えばバッファーは内部の圧
力によって容積が変化するものであればよいので、上述
したピストンを内蔵した構造以外のものであってもよ
く、また使用する燃料電池スタックの数を更に多数とし
たり、あるいは遮断弁に替えて三方弁などの適宜のバル
ブを使用することができる。
れないことは勿論であり、例えばバッファーは内部の圧
力によって容積が変化するものであればよいので、上述
したピストンを内蔵した構造以外のものであってもよ
く、また使用する燃料電池スタックの数を更に多数とし
たり、あるいは遮断弁に替えて三方弁などの適宜のバル
ブを使用することができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、燃料電池に供給する燃料ガスを貯留し、かつ内部
圧力を外気圧とバランスさせるバッファーを設けたか
ら、運転停止中に残量ガスによる反応が燃料電池の内部
で生じたとしても、バッファーから燃料ガスを供給して
内部圧力の低下を防止できる。したがってこの発明によ
れば、内部圧力の低下による外気の侵入を未然に防止で
き、そのため不活性ガスによるパージが不要となって不
活性ガスボンベを用意する必要がなく、ひいては車載性
の良好な燃料電池装置とすることができる。
れば、燃料電池に供給する燃料ガスを貯留し、かつ内部
圧力を外気圧とバランスさせるバッファーを設けたか
ら、運転停止中に残量ガスによる反応が燃料電池の内部
で生じたとしても、バッファーから燃料ガスを供給して
内部圧力の低下を防止できる。したがってこの発明によ
れば、内部圧力の低下による外気の侵入を未然に防止で
き、そのため不活性ガスによるパージが不要となって不
活性ガスボンベを用意する必要がなく、ひいては車載性
の良好な燃料電池装置とすることができる。
【0038】また請求項2に記載した発明によれば、運
転停止時に燃料排ガスを供給側に循環させて燃料電池に
送り込むから、残存ガスによる反応が生じても内部圧力
を大気圧程度に維持でき、そのため請求項1における発
明と同様に、不活性ガスによるパージやそのための不活
性ガスボンベが不要であり、その結果、車載性の良好に
燃料電池とすることができる。
転停止時に燃料排ガスを供給側に循環させて燃料電池に
送り込むから、残存ガスによる反応が生じても内部圧力
を大気圧程度に維持でき、そのため請求項1における発
明と同様に、不活性ガスによるパージやそのための不活
性ガスボンベが不要であり、その結果、車載性の良好に
燃料電池とすることができる。
【図1】この発明の一実施例を説明するための模式図で
ある。
ある。
【図2】単電池の一部を示す模式的な断面図である。
【図3】4組の燃料電池を使用した例を示す模式図であ
る。
る。
【図4】配管ボックスを使用した例を示す模式図であ
る。
る。
【図5】図4のV−V線断面図である。
【図6】燃料排ガスを循環させるように構成した例を示
す系統図である。
す系統図である。
【図7】運転停止時の遮断弁の制御ルーチンの一例を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図8】運転停止時の遮断弁の制御ルーチンの一例を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
1 燃料電池 3 固体電解質 4,5 電極 8 空気流路 9 燃料ガス流路 10 空気供給管 11 空気供給源 12 排出管 13,14,17,24 遮断弁 15 燃料ガス供給管 18 バッファー 23 燃料ガス排出管 25 配管ボックス 29 ピストン 30,31 チャンバー 40 排ガス循環経路
Claims (2)
- 【請求項1】 燃料ガスを電離させて生じたイオンを透
過させる電解質膜を介して燃料ガスと酸化ガスとを電気
化学的に反応させることにより起電力を得る燃料電池
と、その燃料電池に対して燃料ガスを供給する燃料ガス
供給路と、前記燃料電池に対して酸化ガスを供給する酸
化ガス供給路と、使用済み燃料ガスを燃料電池から排出
する燃料ガス排出路と、使用済み酸化ガスを燃料電池か
ら排出する酸化ガス排出路とを備えた燃料電池装置にお
いて、 前記各ガス供給路とガス排出路とを選択的に遮断する遮
断弁が各ガス供給路とガス排出路とに個別に設けられ、
かつ前記燃料ガス供給路から燃料ガス排出路に至る燃料
ガス流通路内のガスを該燃料ガス流通路の圧力に応じて
貯留および放出する貯留部が、燃料ガス供給路における
遮断弁から燃料ガス排出路における遮断弁までの間の所
定箇所に連通させて設けられていることを特徴とする燃
料電池装置。 - 【請求項2】 燃料ガスを電離させて生じたイオンを透
過させる電解質膜を介して燃料ガスと酸化ガスとを電気
化学的に反応させることにより起電力を得る燃料電池
と、その燃料電池に対して燃料ガスを供給する燃料ガス
供給路と、前記燃料電池に対して酸化ガスを供給する酸
化ガス供給路と、使用済み燃料ガスを燃料電池から排出
する燃料ガス排出路と、使用済み酸化ガスを燃料電池か
ら排出する酸化ガス排出路とを備えた燃料電池装置にお
いて、 前記各ガス供給路とガス排出路とを選択的に遮断する遮
断弁が各ガス供給路とガス排出路とに個別に設けられ、
かつ前記燃料ガス排出路を流れるガスを前記燃料ガス供
給路に還流させる還流手段が設けられていることを特徴
とする燃料電池装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7023448A JPH08195210A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7023448A JPH08195210A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 燃料電池装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08195210A true JPH08195210A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=12110792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7023448A Pending JPH08195210A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 燃料電池装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08195210A (ja) |
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---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-01-18 JP JP7023448A patent/JPH08195210A/ja active Pending
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