JPH0824050B2 - 燃料電池発電システムの運転方法 - Google Patents
燃料電池発電システムの運転方法Info
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- JPH0824050B2 JPH0824050B2 JP61167953A JP16795386A JPH0824050B2 JP H0824050 B2 JPH0824050 B2 JP H0824050B2 JP 61167953 A JP61167953 A JP 61167953A JP 16795386 A JP16795386 A JP 16795386A JP H0824050 B2 JPH0824050 B2 JP H0824050B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池発電システムの運転方法に関するも
のである。
のである。
燃料電池は長時間連続運転を行うと、種々の要因によ
り性能劣化する。従来の技術では電解質消失の要因によ
り劣化した性能を回復させる、電解質補給の性能回復手
段（特開昭58−103784,特開昭58−48366,特開昭58−421
79号公報）はあるが、この他の要因による性能劣化を回
復させる方法、または、積極的に性能を向上させる方法
はなかつた。
り性能劣化する。従来の技術では電解質消失の要因によ
り劣化した性能を回復させる、電解質補給の性能回復手
段（特開昭58−103784,特開昭58−48366,特開昭58−421
79号公報）はあるが、この他の要因による性能劣化を回
復させる方法、または、積極的に性能を向上させる方法
はなかつた。
従来は電解質の消失以外の要因で性能が劣化した場合
の性能回復手段がなく、電池の長寿命化に関しても大き
な問題であつた。
の性能回復手段がなく、電池の長寿命化に関しても大き
な問題であつた。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、燃料電
池の長寿命化，高性能化を可能とした燃料電池発電シス
テムの運転方法を提供することを目的とするものであ
る。
池の長寿命化，高性能化を可能とした燃料電池発電シス
テムの運転方法を提供することを目的とするものであ
る。
すなわち本発明は、夫々の酸化剤供給ラインに、夫々
の電池スタックに供給される酸化剤の供給量を制御する
流量調整バルブを設けるとともに、この夫々の流量調整
バルブを制御する制御装置を設け、そしてこの制御装置
により直列接続体の運転中に、複数個の電池スタックの
うち一部の電池スタツクを、燃料が供給されている状態
で、酸化剤が一時的に供給されないように運転するよう
になし所期の目的を達成するようにしたものである。
の電池スタックに供給される酸化剤の供給量を制御する
流量調整バルブを設けるとともに、この夫々の流量調整
バルブを制御する制御装置を設け、そしてこの制御装置
により直列接続体の運転中に、複数個の電池スタックの
うち一部の電池スタツクを、燃料が供給されている状態
で、酸化剤が一時的に供給されないように運転するよう
になし所期の目的を達成するようにしたものである。
燃料電池は運転中に一時的な酸化剤供給不足状態を経
ると、その状態を経た後で第２図に示されているよう
に、性能が向上する（一定の負荷電流に対する電圧出力
が増加する）ことが判つた。すなわち同図は縦軸にセル
電圧をとり、横軸に時間をとつて時間によるセル電圧の
変化特性を示してあるが、同図に示されているように、
定常運転中に一時的な酸化剤供給不足状態（この場合に
燃料は十分に供給する）にすると、この不足状態経過後
の定常運転におけるセル電圧が不足状態経過前の定常運
転におけるセル電圧よりも高くなつている。従つて縦軸
にセル電圧をとり、横軸に時間をとつて時間によるセル
電圧の変化特性が示してある第３図に示されているよう
に、一時的な酸化剤供給不足状態を必要に応じて生じさ
せることにより、図中点線表示のセル電圧の経時変化特
性となつて、図中実線表示の従来の運転方法によるセル
電圧の経時変化特性によりセル電圧が向上する。すなわ
ち酸化剤供給不足状態を必要に応じて生じさせることに
より、電池性能を回復させ、電池性能の経時的劣化を抑
えたり、あるいは、電池性能を積極的に向上させて高性
能電池を得ることができる。
ると、その状態を経た後で第２図に示されているよう
に、性能が向上する（一定の負荷電流に対する電圧出力
が増加する）ことが判つた。すなわち同図は縦軸にセル
電圧をとり、横軸に時間をとつて時間によるセル電圧の
変化特性を示してあるが、同図に示されているように、
定常運転中に一時的な酸化剤供給不足状態（この場合に
燃料は十分に供給する）にすると、この不足状態経過後
の定常運転におけるセル電圧が不足状態経過前の定常運
転におけるセル電圧よりも高くなつている。従つて縦軸
にセル電圧をとり、横軸に時間をとつて時間によるセル
電圧の変化特性が示してある第３図に示されているよう
に、一時的な酸化剤供給不足状態を必要に応じて生じさ
せることにより、図中点線表示のセル電圧の経時変化特
性となつて、図中実線表示の従来の運転方法によるセル
電圧の経時変化特性によりセル電圧が向上する。すなわ
ち酸化剤供給不足状態を必要に応じて生じさせることに
より、電池性能を回復させ、電池性能の経時的劣化を抑
えたり、あるいは、電池性能を積極的に向上させて高性
能電池を得ることができる。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。
第１図には本発明の一実施例が示されている。同図に示
されているように燃料電池発電システムは複数個の電池
スタツク11,12……1Nが直列に接続された直列接続体
１、この直列接続体１に直列に接続された負荷２および
負荷電流検出装置３を備えており、電池スタツク11,12
……1Nには燃料および酸化剤を供給する燃料、酸化剤供
給ライン4,5が設けられている。このように構成された
燃料電池発電システムで、本実施例では電池スタツク
11,12……1Nに電池出力制御系６を設け、酸化剤供給ラ
イン５には流量調整器、例えば流量調整バルブ７を設け
ると共に、これら電池出力制御系６および流量調整バル
ブ７と負荷電流検出装置３との間に制御装置８を設け
て、直列接続体１の所定の電池スタツク11を直列接続体
１の運転中にその直列接続体１の負荷電流を低下させず
に一時的な酸化剤供給不足状態とすることを可能とし
た。このようにすることにより、電池スタツク11,12…
…1Nに電池出力制御系６が設けられ、酸化剤供給ライン
５には流量調整バルブ７が設けられると共に、これら電
池出力制御系６および流量調整バルブ７と負荷電流検出
装置３との間に制御装置８が設けられて、直列接続体１
の所定の電池スタツク11を直列接続体１の運転中にその
直列接続体１の負荷電流を低下させずに一時的な酸化剤
供給不足状態とすることができるようになつて、電池性
能の経時的劣化が抑えられ、電池性能が積極的に向上さ
せられるようになり、燃料電池の長寿命化，高性能化を
可能とした燃料電池発電システムを得ることができる。
第１図には本発明の一実施例が示されている。同図に示
されているように燃料電池発電システムは複数個の電池
スタツク11,12……1Nが直列に接続された直列接続体
１、この直列接続体１に直列に接続された負荷２および
負荷電流検出装置３を備えており、電池スタツク11,12
……1Nには燃料および酸化剤を供給する燃料、酸化剤供
給ライン4,5が設けられている。このように構成された
燃料電池発電システムで、本実施例では電池スタツク
11,12……1Nに電池出力制御系６を設け、酸化剤供給ラ
イン５には流量調整器、例えば流量調整バルブ７を設け
ると共に、これら電池出力制御系６および流量調整バル
ブ７と負荷電流検出装置３との間に制御装置８を設け
て、直列接続体１の所定の電池スタツク11を直列接続体
１の運転中にその直列接続体１の負荷電流を低下させず
に一時的な酸化剤供給不足状態とすることを可能とし
た。このようにすることにより、電池スタツク11,12…
…1Nに電池出力制御系６が設けられ、酸化剤供給ライン
５には流量調整バルブ７が設けられると共に、これら電
池出力制御系６および流量調整バルブ７と負荷電流検出
装置３との間に制御装置８が設けられて、直列接続体１
の所定の電池スタツク11を直列接続体１の運転中にその
直列接続体１の負荷電流を低下させずに一時的な酸化剤
供給不足状態とすることができるようになつて、電池性
能の経時的劣化が抑えられ、電池性能が積極的に向上さ
せられるようになり、燃料電池の長寿命化，高性能化を
可能とした燃料電池発電システムを得ることができる。
すなわちこのように構成された燃料電池発電システム
で、直列接続体１の電池スタツク11を酸化剤供給不足状
態にしたい場合には、負荷電流検出装置３で検出した負
荷電流が変化しないように、すなわちシステム全体（直
列接続体１）の発電総合出力が変化しないように、制御
装置８で電池スタツク11の流量調整バルブ７を調整し
て、電池スタツク11への酸化剤供給量を減らす。次いで
制御装置８により電池スタツク11以外の電池スタツク12
……1Nの出力を電池出力制御系６（酸化剤の出口から入
口へリサイクル流量調整，温度調整等電池出力を調整す
る機構を含む）で増加させ、電池スタツク11で減つた電
池出力分を補えようとした。このようにすることにより
電池スタツク11は酸化剤供給不足状態にあるにもかかわ
らず、負荷２側には影響を与えなくて済む。すなわち直
列接続体１の所定の電池スタツク11をシステムの運転中
のシステムの負荷電流を低下させず、一時的な酸化剤供
給不足状態とすることができるようになつて、燃料電池
の長寿命化，高性能化を可能とした燃料電池発電システ
ムの運転方法を得ることができる。
で、直列接続体１の電池スタツク11を酸化剤供給不足状
態にしたい場合には、負荷電流検出装置３で検出した負
荷電流が変化しないように、すなわちシステム全体（直
列接続体１）の発電総合出力が変化しないように、制御
装置８で電池スタツク11の流量調整バルブ７を調整し
て、電池スタツク11への酸化剤供給量を減らす。次いで
制御装置８により電池スタツク11以外の電池スタツク12
……1Nの出力を電池出力制御系６（酸化剤の出口から入
口へリサイクル流量調整，温度調整等電池出力を調整す
る機構を含む）で増加させ、電池スタツク11で減つた電
池出力分を補えようとした。このようにすることにより
電池スタツク11は酸化剤供給不足状態にあるにもかかわ
らず、負荷２側には影響を与えなくて済む。すなわち直
列接続体１の所定の電池スタツク11をシステムの運転中
のシステムの負荷電流を低下させず、一時的な酸化剤供
給不足状態とすることができるようになつて、燃料電池
の長寿命化，高性能化を可能とした燃料電池発電システ
ムの運転方法を得ることができる。
このように本実施例によれば僅かの時間で電池の性能
を向上させることができる（一定の負荷電池に対する電
池の出力電圧が数mVから十数mV程度アツプする）。これ
は現在の技術で、1000時間以上での電池の経時的性能劣
化に相当する。従つて本実施例によれば電池性能の経時
的劣化分を回復させ、電池の寿命を伸ばしたり、電池性
能をアツプして高性能電池を得ることができる。
を向上させることができる（一定の負荷電池に対する電
池の出力電圧が数mVから十数mV程度アツプする）。これ
は現在の技術で、1000時間以上での電池の経時的性能劣
化に相当する。従つて本実施例によれば電池性能の経時
的劣化分を回復させ、電池の寿命を伸ばしたり、電池性
能をアツプして高性能電池を得ることができる。
なお、本実施例では酸化剤供給量を流量調整バルブ７
で減らすようにしたが、これのみに限るものではなく酸
化剤のリサイクル等の方法で酸化剤濃度を希釈させるよ
うにしてもよい。
で減らすようにしたが、これのみに限るものではなく酸
化剤のリサイクル等の方法で酸化剤濃度を希釈させるよ
うにしてもよい。
なおまた、発電システムを実際の負荷から切り離し、
所望の抵抗値をもつダミー負荷に接続して前述の場合と
同様のことを行うと、負荷側に対する配慮をあまりせず
に、容易に前述の場合と同様な作用効果を奏することが
できる。
所望の抵抗値をもつダミー負荷に接続して前述の場合と
同様のことを行うと、負荷側に対する配慮をあまりせず
に、容易に前述の場合と同様な作用効果を奏することが
できる。
また、１つの電池スタツクしかない燃料電池発電シス
テムにおいては、次のようにすればよいと考えられる。
テムにおいては、次のようにすればよいと考えられる。
（１）実際の負荷と切り離し、燃料電池すなわち１つの
電池スタツクに直列に別の電源（定電流制御できるも
の）および必要に応じてダミー負荷を接続し、燃料電池
を酸化剤供給不足状態（燃料は充足）のまま、負荷電流
を流し続けることができる。このようにすることによ
り、酸化剤供給不足状態で流す電流を容易に制御するこ
とができる。
電池スタツクに直列に別の電源（定電流制御できるも
の）および必要に応じてダミー負荷を接続し、燃料電池
を酸化剤供給不足状態（燃料は充足）のまま、負荷電流
を流し続けることができる。このようにすることによ
り、酸化剤供給不足状態で流す電流を容易に制御するこ
とができる。
（２）実際の負荷と切り離し、燃料電池にダミー負荷を
接続し、酸化剤供給不足状態で発電すると、ガスの偏流
のため積層された複数の単電池のうち酸化剤供給不足状
態とならなかつた単電池群が発電を持続し、上述（１）
のような別の電源を使う必要なく、前述の場合と同様な
作用効果を奏することができる。しかし、複数の単電池
のうち、一部の電池しか酸化剤供給不足状態にならな
い。
接続し、酸化剤供給不足状態で発電すると、ガスの偏流
のため積層された複数の単電池のうち酸化剤供給不足状
態とならなかつた単電池群が発電を持続し、上述（１）
のような別の電源を使う必要なく、前述の場合と同様な
作用効果を奏することができる。しかし、複数の単電池
のうち、一部の電池しか酸化剤供給不足状態にならな
い。
以上説明してきたように本発明によれば、セル電圧の
経時変化特性によりセル電圧の向上、すなわち電池性能
を回復させ、燃料電池の長寿命化および高性能化を図る
ことができる。
経時変化特性によりセル電圧の向上、すなわち電池性能
を回復させ、燃料電池の長寿命化および高性能化を図る
ことができる。
第１図は本発明の燃料電池発電システムの一実施例のシ
ステム系統図、第２図は燃料電池の定常運転中に一時的
な酸化剤供給不足状態を設けた場合の時間によるセル電
圧の変化を示す特性図、第３図は一時的に酸化剤供給不
足状態を設けて運転した場合と設けないで運転した場合
とのセル電圧の経時変化特性図である。 １……直列接続体、11,12,1N……電池スタツク、２……
負荷、３……負荷電流検出装置、４……燃料供給ライ
ン、５……酸化剤供給ライン、６……電池出力制御系、
７……流量調整バルブ（流量調整器）、８……制御装
置。
ステム系統図、第２図は燃料電池の定常運転中に一時的
な酸化剤供給不足状態を設けた場合の時間によるセル電
圧の変化を示す特性図、第３図は一時的に酸化剤供給不
足状態を設けて運転した場合と設けないで運転した場合
とのセル電圧の経時変化特性図である。 １……直列接続体、11,12,1N……電池スタツク、２……
負荷、３……負荷電流検出装置、４……燃料供給ライ
ン、５……酸化剤供給ライン、６……電池出力制御系、
７……流量調整バルブ（流量調整器）、８……制御装
置。
フロントページの続き (72)発明者 幹 淳 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−208066（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】複数個の電池スタックが直列に接続された
直列接続体と、前記夫々の電池スタックに設けられ、電
池スタックに燃料を供給する燃料供給ラインと、前記夫
々の電池スタックに設けられ、電池スタックに酸化剤を
供給する酸化剤供給ラインとを備え、前記夫々の燃料供
給ラインおよび酸化防止剤供給ラインから前記夫々の電
池スタックに電池負荷に応じた燃料量および酸化剤量が
供給されて発電する燃料電池発電システムの運転方法に
おいて、 前記夫々の酸化剤供給ラインに、夫々の電池スタックに
供給される酸化剤の供給量を制御する流量調整バルブを
設けるとともに、この夫々の流量調整バルブを制御する
制御装置を設け、該制御装置により前記直列接続体の運
転中に、前記複数個の電池スタックのうち一部の電池ス
タックを、燃料が供給されている状態で、酸化剤が一時
的に供給されないように運転するようにしたことを特徴
とする燃料電池発電システムの運転方法。 - 【請求項２】複数個の電池スタックが直列に接続された
直列接続と、前記夫々の電池スタックに設けられ、電池
スタックに燃料を供給する燃料供給ラインと、前記夫々
の電池スタックに設けられ、電池スタックに酸化剤を供
給する酸化剤供給ラインとを備え、前記夫々の燃料供給
ラインおよび酸化剤供給ラインから前記夫々の電池スタ
ックに電池負荷に応じた燃料量および酸化剤量が供給さ
れて発電する燃料電池発電システムの運転方法におい
て、 前記夫々の酸化剤供給ラインに、夫々の電池スタックに
供給される酸化剤の供給量を制御する流量調整バルブを
設けるとともに、この夫々の流量調整バルブを制御する
制御装置を設け、該制御装置により前記直列接続体の運
転中に、前記複数個の電池スタックのうち一部の電池ス
タックを、燃料が供給されている状態で、酸化剤が一時
的に供給されないように運転するとともに、前記一部の
電池スタックの一時的な酸化剤無供給による発生電力の
不足を、前記一部の電池スタック以外の電池スタックに
供給される燃料および酸化剤量を増して補うように運転
すること特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61167953A JPH0824050B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 燃料電池発電システムの運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61167953A JPH0824050B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 燃料電池発電システムの運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6326961A JPS6326961A (ja) | 1988-02-04 |
| JPH0824050B2 true JPH0824050B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=15859107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61167953A Expired - Fee Related JPH0824050B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 燃料電池発電システムの運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824050B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6399231B1 (en) | 2000-06-22 | 2002-06-04 | Utc Fuel Cells, Llc | Method and apparatus for regenerating the performance of a PEM fuel cell |
| JP2008130402A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP5221766B2 (ja) * | 2009-09-02 | 2013-06-26 | パナソニック株式会社 | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
| WO2014103101A1 (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池システムにおける燃料電池の発電性能回復方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6472090B1 (en) | 1999-06-25 | 2002-10-29 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for operating an electrochemical fuel cell with periodic reactant starvation |
| US6329089B1 (en) | 1997-12-23 | 2001-12-11 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for increasing the temperature of a fuel cell |
| US6884530B2 (en) | 2001-05-31 | 2005-04-26 | Sfc, Smart Fuel Cell Ag | Method of improving the performance of a direct feed fuel cell |
| US6896982B2 (en) | 2002-05-30 | 2005-05-24 | Ballard Power Systems Inc. | Conditioning method for fuel cells |
| JP4852241B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2012-01-11 | 東芝燃料電池システム株式会社 | 燃料電池発電システムの運転方法 |
| JP4689285B2 (ja) * | 2005-01-27 | 2011-05-25 | 東芝燃料電池システム株式会社 | 燃料電池システム、制御方法並びに制御プログラム |
| JP5064723B2 (ja) | 2006-05-25 | 2012-10-31 | パナソニック株式会社 | 燃料電池の運転方法 |
| GB2513636A (en) * | 2013-05-02 | 2014-11-05 | Intelligent Energy Ltd | A fuel cell system |
| KR101575415B1 (ko) * | 2013-10-14 | 2015-12-09 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 스택의 성능 회복 방법 |
| JP7110913B2 (ja) | 2018-10-30 | 2022-08-02 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| JP7327378B2 (ja) * | 2020-12-25 | 2023-08-16 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2557336B2 (ja) * | 1984-03-31 | 1996-11-27 | 株式会社東芝 | 燃料電池発電システム |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP61167953A patent/JPH0824050B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6399231B1 (en) | 2000-06-22 | 2002-06-04 | Utc Fuel Cells, Llc | Method and apparatus for regenerating the performance of a PEM fuel cell |
| JP2008130402A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP5221766B2 (ja) * | 2009-09-02 | 2013-06-26 | パナソニック株式会社 | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
| WO2014103101A1 (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池システムにおける燃料電池の発電性能回復方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6326961A (ja) | 1988-02-04 |
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