JPS60241665A - 燃料電池制御装置 - Google Patents

燃料電池制御装置

Info

Publication number
JPS60241665A
JPS60241665A JP59096477A JP9647784A JPS60241665A JP S60241665 A JPS60241665 A JP S60241665A JP 59096477 A JP59096477 A JP 59096477A JP 9647784 A JP9647784 A JP 9647784A JP S60241665 A JPS60241665 A JP S60241665A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
differential pressure
electrode
fuel
air electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59096477A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Fujikake
藤掛 純一
Toshio Kasano
笠野 利夫
Masanori Yamaguchi
山口 雅教
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59096477A priority Critical patent/JPS60241665A/ja
Publication of JPS60241665A publication Critical patent/JPS60241665A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04432Pressure differences, e.g. between anode and cathode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04104Regulation of differential pressures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746Pressure; Flow
    • H01M8/04761Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746Pressure; Flow
    • H01M8/04776Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746Pressure; Flow
    • H01M8/04783Pressure differences, e.g. between anode and cathode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、燃料電池、原料改質器をもつ燃料′区池発′
成システムに係り、特に、11L池負荷fl!11時、
或いは、負荷追従運転時の電池容器−9気極間、及び窒
気極−燃料極間の差圧を常に一足状態rこ―節する、燃
料電池制御装置に関する。
〔発明の背景〕
従来の燃料区池発電システムは、電池容器と空気極間の
差圧、空気極と燃料極間の差圧をコントロールする手段
として、各々の差圧を検出し望気他出ロ9111圧力調
節弁、燃料極出口側圧力調節弁をコントロールする方式
全採用していたが、燃料電池の化学反応に必要な空気、
把料流量を比較してみると大幅に空気供給量が多く、空
気極出口側に設けられる圧力調節弁は帽料極出口側の圧
力調節弁より口径が大きい弁となる。そのため、弁の無
駄時間を比較してみても9気極出口側の圧力調節弁の方
が長くなる。又、空気極出口側圧力調節弁と燃料他出口
側圧力調節弁とを各々コントロールする演n機内蔵型調
節計の設足足数である比例定数を比較してみると、供給
量の多い空気極側圧力v14節弁節升節計の方が小さい
。これに負荷追従運転時、或いは、負向変vJ時に電池
容器−孕気極間差圧をゆるやかにコントロールするため
である。
、負荷追従運転を行なう場合、9気極、燃料極への供給
流量が急激に増大したとすると、電池容器−9気極間差
圧、及び空気極−燃料極間差圧を一足虻囲内に調節しよ
うと窒気極出ロ圧力調節弁、及び燃料極出口圧力調節弁
が双方とも開方向に作動する。しかし、9気極出ロ圧力
vI4節弁の弁動作は、無駄時間、応答)!!7′L時
間が比較的長いため、燃料極出口圧力調節弁に比べて保
々に上昇する。
又、この状態に空気極側の併空気量が多いので、改買器
燃焼部出口圧力は上昇する。改貞器燃焼部出口圧力が上
昇すると空気極、燃料極人口圧力も等価的に上昇し、一
定圧力である*m容器と、9気極間差圧をコントロール
する窒気他出ロ圧力調節弁に、更に、一度を増す方向に
作動し、ついには、差圧調節がきかZ<Zす、孕気極−
燃料間σ〕差圧を増す欠点がめる。
すなわち、第1図に従来の燃料電池発゛区システムの概
略的プロッタ構成図を示す。原料改質器反応部4aに供
給される原料1はここで改買さrL、−酸化炭素変成器
5に送り込まれ、−酸化炭素?取り除かれる。−酸化炭
素成分を取り除かれた改買ガヌ5aは、気水分離器6、
加熱器、又は、熱交換器7a=1介して槁料カス13と
して燃料電池本体12の燃料極11へe科として供給さ
れる。
又、空気2は、コンブVツサ−2aで圧lIi!芒れ加
熱器、又に、熱交換器7bを介して、9気極9へ供給さ
れる。電池本体12は、空気極9、燃料極11の内極間
に、薄いマトリタス構造の電解質10があり、これを境
に9気と燃料カスとの化学反応により、9.10の両極
間から直流電源を出力するようになっており、又、これ
ら電池本体12を保験する電池容器8の内部には、常に
、輩素ガス等の不活性ガス3が供給されている。このよ
うな燃料゛電池発電システムは、負荷変動に対応し、応
答性が良く、出力′に流kRえることができることが強
く望まれる。燃料極11及び空気極9の両端より取り出
された直流電源出力を変えるには、燃料カス13及び空
気2の反応量を変える必要があり、そのためには、燃料
ガス13及びを気2の供給量を負荷変動に追従し、迅速
に変化させる必要゛がめる。この場合、反応量は、燃料
ガス13と空気2とでに異なるので、その必要量に応じ
て燃料カス13、空気2の供給量7i−変えると、′に
池谷器8−突気極9間、窒気惨9−燃料極11間の各々
の差圧に変動が生じ、燃料電池本体12を破損させる恐
れがある。又、電池本体12の最も重要な構成要素であ
る電解質10は、非常に薄いマドI+クスで構成これて
おり、輸科極11−空気極9間の差圧が大きくなると、
その差圧により電解質10が破れ、燃料ガス13と空気
2が電池本体12内で直接混合すると、爆発する危険性
も生じる。これらの対策として、従来型の燃料電池制御
i11装mは、8g2図に示すように′電池容器8−空
気極9間差圧全検出する差圧検出器14と、この差圧検
出器14の出力信号を取り込み、空気極9出口側の圧力
調節弁16をコントロールする演算様内蔵型調節計15
、燃料極11−空気極9間の差圧を検出する差圧検出器
17と、この差圧検出器17の出力信号を取り込み燃料
極11出口側の圧力調節弁19をコントロールする演算
様内蔵型調節計18などで構成され、電池容器8は常に
輩素ガス等の不活性ガス3を供給し、圧力調節弁20に
より、常に、圧力全一定に保持するようになっている。
しかし、負荷追従運転時のように、急激に電池入口燃料
ガス13.9気2の供給量が増大する場合には、無駄時
間、応答遅れ時間が比較的長い圧力調節弁16でコニ/
トロールされている9気極9側は、圧力が上昇する。又
、原料改質器燃焼部出口側の圧力は徐々に上昇するため
、空気極9、燃料極11への入口圧力も等制約に上昇す
る。この状態での電池容器8−空気極9間の差圧は、圧
力pi節節升6の応答遅れがかさみ、負の方向に大きく
なり9気極9圧力が電池容器圧力より高くなるという現
象が生じ、空気極9−燃料極11の差圧をコントロール
する圧力調節弁19が開、閉動作を繰り返しくハンチン
グ動作)空気極9−燃料極11の差圧が大きく変動する
という欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、燃料電池、原料改質器をもつ燃料IE
池発電システムに於いて、負荷追従運転時、或いは、負
荷変動時の電池容!−9気極間、及び孕気極−燃料極間
の差圧を常に一定状態に調節できる制鉤装置金提供する
にある。
〔発明の概要〕
本発明は、燃料+1池、原料改質器を備えた燃料電池発
電システムに於いて、負荷追従運転時、或いは、負荷変
動時の原料改質器燃焼部出口の圧力全検出し、それに追
従して、電池容器内部或いに、外部に設けられ、盆素ガ
ス等の不活性カスを供給している補助タンク(又は配置
r)の圧力をコントロールし、補助タンク(又は配管)
と空気極間の差圧調節を窒気極出ロ圧力擦料極比ロ側圧
力調節弁で行ない、窒気−−擦料極間差圧金燃料極出ロ
側圧力調節弁でコントロールすることにより、負荷追従
運転時或いは、負角変動時に原料改質器燃焼部出口圧力
が変動しても、空気極出ロ側圧力調説弁の升一度状態を
常に安定動作範囲内にとどめられるため、1池容器−空
気極間、及び、空気極−燃料極聞咎々の差圧?常に一足
状態にv4i!i5するものである。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例を第3席1.第4図に示す。
本発明は、従来型と比べ、原料改質器燃焼部4bの出口
圧力を検出する圧力検出器22と゛電池容器8の内部或
いは、外部に設けられ原料改質器4b出口圧力に追従し
て圧力コントロールされ輩素ガス等の不活性ガス3を供
給している補助タンク(又は配管)23、この補助タン
ク(又は配管)23と電池容器8間の差圧を検出する差
圧検出器24、この差圧検出器24の出力信号を取り込
み電池容器8出口側に設けられる圧力調節弁25をコン
トロールする演算様内蔵型調節計26、補助タンク(又
は配管)23と空気極9間の差圧を検出する差圧検出器
27、この差圧検出器27の出カイ=号を取り込み空気
極9の出口側に設けられる圧力調節弁16をコントロー
ルする演算様内蔵型調節計28、及び原料改質器燃焼部
4b出口圧力のf動に追従して補助タンク(又は配管)
の圧力をコントロールするために1圧力検出器22の出
力信号を取り込み補助タンク(又は配管)23出口側に
設けられる圧力調節弁29をコントロールする演算機3
0等を新設しており、補助タンク(又は配管)23と電
池容器8間の差圧をコントロールする調節計26の設定
(1には零とし、補助タンク(又は配管)23と空気極
9間、空気極9と燃料極11間各々の差圧設定は、任意
VC設けている。
このような制御構成とすることにより、負荷追従運転時
、或いは、負荷没@時に原料改質器燃焼部4b出口圧力
が変動しても補助タンク(又rユ配管)23の圧力をそ
rLに追従させ、原料改質器燃焼部4b出口圧力の変動
が補助タンク(又は配管)23とを気@A9間の差圧に
整置を及−1さないようにすることが可能となり、負荷
追従運転時、或いに、負荷変動時に空気極9出ロ側圧力
調如弁16の負担を低減し、常に、安定動作範囲内に留
めることにより、補助タンク(又は配り23と空気極9
間の差圧を一定範囲内に抑えることが可能となる。又、
空気極9と燃料極11との差圧に、空気極9の圧力が比
較的安定にコントロールさiするため、一定範囲内に調
節されるように燃料極11の出口側圧力調節弁19でコ
ントロール可能となる。
図中21rユタービンコンブレツサである。
【図面の簡単な説明】
第1図に燃料電池発電システムブロック構成図、第2図
に従来型の燃料電池rltlj■構成フロー図、第3図
は本発明の燃料電池制御1tls成フロー図、第4図に
本発明の燃料電池側−構成ブロック図を示す。 20・・・圧力v14怖弁、21・・・タービンコンプ
レッサー、22・・・圧力構出器、23・・・補助タン
ク、24・・・差圧検出器、25・・・圧力調節升、2
6・・・演算機内蔵型調節劇、27・・・差圧検出器、
28・・・演算機内IIL型v14節ご1.29・・・
圧力!iM1節升、30・・・演算機。 代理人 弁理士 A檎明夫 乃 /詔

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、燃料電池、原料改質器からなる燃料電池発電システ
    ムに於いて、 前記燃料電池の電池容器−空気極間差圧、空気極−燃料
    極間差圧を一定範囲内に調節するのに必要な制御構成要
    素として、前記電池容器−9気極間差圧を検出し、信号
    を伝送する差圧伝送器、及びこの差圧伝送器の出力信号
    を取り込み空気極出口側に設けられ、圧力調節弁をコン
    トロールする演算様内蔵型の調節計、又、前記窒気極−
    黙料極間差圧を検出し、前記信号を伝送する差圧伝送器
    、及びこの出力信号全取込み前記燃料極の出口側に設け
    られ、前記原料改質器の燃焼部出口側に、圧力を検出し
    信号を伝送する圧力伝送器、この圧力に追従して圧力調
    節可能で前記電池容器より比較的小容量の補助タンクか
    らなることを特徴とする、燃料゛電池制御装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記補助タンクに
    望素ガス等の不活性ガス全供給し、前記補助タンクと前
    記1!L池窒気極間の差圧全検出する差圧検出器を設け
    、前記演算機内賦型調節計の入力信号として前記差圧検
    出器の出力信号を取り込み、前記補助タンク、前記′W
    L池容器の出口側に各々圧力調節弁を設け、更に前記原
    料改質器の燃焼部出口圧力を検出して前記補助タンクの
    圧力をそれに追従してコントロールする演算器金膜け、
    又、酊I記電池容器の圧力を前記補助タンクの圧力に追
    従させることを特徴とする燃料゛電池1til+御装置
JP59096477A 1984-05-16 1984-05-16 燃料電池制御装置 Pending JPS60241665A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59096477A JPS60241665A (ja) 1984-05-16 1984-05-16 燃料電池制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59096477A JPS60241665A (ja) 1984-05-16 1984-05-16 燃料電池制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60241665A true JPS60241665A (ja) 1985-11-30

Family

ID=14166125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59096477A Pending JPS60241665A (ja) 1984-05-16 1984-05-16 燃料電池制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60241665A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0374368A1 (en) 1988-12-22 1990-06-27 International Fuel Cells Corporation Fuel cell power plant

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0374368A1 (en) 1988-12-22 1990-06-27 International Fuel Cells Corporation Fuel cell power plant
US5340663A (en) * 1988-12-22 1994-08-23 International Fuel Cells Corporation Fuel cell power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6051192A (en) Control system and method for controlling a gas generating system
US6342316B1 (en) Fuel cell generation system
JPS5923066B2 (ja) 燃料処理手段を備えた燃料電池式発電装置
US6504339B2 (en) Technique and apparatus to control the charging of a battery using a fuel cell
US7666535B2 (en) Fuel cell system and method of operating a fuel cell system
US10854897B2 (en) Temperature control system and method for fuel cell system and fuel cell system
JPS6229869B2 (ja)
JPS60241665A (ja) 燃料電池制御装置
US20120115058A1 (en) Mitigating electrode erosion in high temperature pem fuel cell
JPS58128673A (ja) 燃料電池発電プラント制御システム
JPS6229868B2 (ja)
JPS61267273A (ja) 燃料電池発電プラントとその制御方法
JPH09237634A (ja) 燃料電池発電装置
JP2814706B2 (ja) 燃料電池発電装置
JP3358227B2 (ja) 燃料電池発電システム
JP2000067894A (ja) 燃料電池発電システムおよび発電システム
JPS58133775A (ja) 燃料電池発電システムの冷却方法
JPH079812B2 (ja) 燃料電池
JPH06103632B2 (ja) 燃料電池発電プラント
JPS6246951B2 (ja)
JPH0355032B2 (ja)
JPH03159071A (ja) 燃料電池発電システム
JPS6345764A (ja) 燃料電池発電プラントの運転制御装置
JPH0556628B2 (ja)
JPH04267067A (ja) 燃料電池発電装置の液体燃料蒸発器