JPS62136774A - 燃料電池スタツクの保温方法 - Google Patents
燃料電池スタツクの保温方法Info
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- JPS62136774A JPS62136774A JP60277452A JP27745285A JPS62136774A JP S62136774 A JPS62136774 A JP S62136774A JP 60277452 A JP60277452 A JP 60277452A JP 27745285 A JP27745285 A JP 27745285A JP S62136774 A JPS62136774 A JP S62136774A
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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
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
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- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
- H01M8/04022—Heating by combustion
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- Y—GENERAL 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
- 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
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
〔発明の属する技術分野〕
この発明はりん酸型燃料電池の運転休止中に温度低下に
伴い生じ易いりん酸の凍結を防止するための保温方法に
関する。
伴い生じ易いりん酸の凍結を防止するための保温方法に
関する。
この種のりん酸型燃料電池の縦断面図を第１図に示し、
これを説明する。１は断熱材でできた密封容器で、この
容器１の中に燃料電池スタック２が収納される。この燃
料電池スタック２には燃料入口管３ａ 、燃料出口管３
ｂ 、空気入口管４ａ 、空気出口管４ｂ 、熱媒入口
管５ａおよび熱媒出口−ｇ ５ｂが取付けてあって容器
壁面を貫通して外部に突出している。６は後述する保温
のために燃料電池スタ・ツク２に設けられた熱源として
の電気ヒーターである。この燃料電池スタック２を運転
するには熱媒入口管５ａより加熱流体を流入してスタッ
ク２に熱を供給し、熱媒出口管５ｂより排出してスタッ
ク２が運転温度に達するまで加熱を続ける。その後燃料
入口管３ａよりメタールを水蒸気改質した水素を含む燃
料をスタック２に供給し、さらに空気入口管４ａより空
気をスタック２１こ供給してスタック１を運転させ発電
する。発電に使われなかった過剰の燃料と空気および発
電により生成した水蒸気は燃料出口管３ｂおよび空気出
口管４ａより排出される。発電状態にある燃料電池スタ
ック２は発熱するので、りん酸型燃料電池においては、
運転中の温度を約２００°Ｃに維持するため冷媒となる
流体を熱媒入口管５ａより導入してスタック２を冷却し
、加熱された冷媒を熱媒出口管５ｂより排出される。
これを説明する。１は断熱材でできた密封容器で、この
容器１の中に燃料電池スタック２が収納される。この燃
料電池スタック２には燃料入口管３ａ 、燃料出口管３
ｂ 、空気入口管４ａ 、空気出口管４ｂ 、熱媒入口
管５ａおよび熱媒出口−ｇ ５ｂが取付けてあって容器
壁面を貫通して外部に突出している。６は後述する保温
のために燃料電池スタ・ツク２に設けられた熱源として
の電気ヒーターである。この燃料電池スタック２を運転
するには熱媒入口管５ａより加熱流体を流入してスタッ
ク２に熱を供給し、熱媒出口管５ｂより排出してスタッ
ク２が運転温度に達するまで加熱を続ける。その後燃料
入口管３ａよりメタールを水蒸気改質した水素を含む燃
料をスタック２に供給し、さらに空気入口管４ａより空
気をスタック２１こ供給してスタック１を運転させ発電
する。発電に使われなかった過剰の燃料と空気および発
電により生成した水蒸気は燃料出口管３ｂおよび空気出
口管４ａより排出される。発電状態にある燃料電池スタ
ック２は発熱するので、りん酸型燃料電池においては、
運転中の温度を約２００°Ｃに維持するため冷媒となる
流体を熱媒入口管５ａより導入してスタック２を冷却し
、加熱された冷媒を熱媒出口管５ｂより排出される。
一般にこの熱媒は燃料電池起動時には加熱用として運転
時には冷却用として使用され空気、水、オイルなどが用
いられる。この燃料電池スタック２は起動時間を早め、
かつ運転休止時の保温のため断熱性の材料でできた密封
容器１に収容される。
時には冷却用として使用され空気、水、オイルなどが用
いられる。この燃料電池スタック２は起動時間を早め、
かつ運転休止時の保温のため断熱性の材料でできた密封
容器１に収容される。
このようなりん酸型燃料電池は、運転休止中の温度が室
温以下に下がると電池の電解液であるりん酸が凍結し、
その温度が３０ ’ｃ以下になると燃料電池の特性が低
下するおそれがある。％番こ電池の運転、休止を頻繁に
繰返すと特性低下が著しくなるので休止中の電池温度を
下げないように電池を加熱しておく必要があり、従来は
第３図に示すように電気ヒータ６をスタック２に増付け
て加熱する方法がとられた。しかしながらこの方法では
加熱用の別電源がない場所では燃料電池を休止させられ
ないという問題があり、かつ燃料電池を全く独立電源と
して利用できないという欠点があった。
温以下に下がると電池の電解液であるりん酸が凍結し、
その温度が３０ ’ｃ以下になると燃料電池の特性が低
下するおそれがある。％番こ電池の運転、休止を頻繁に
繰返すと特性低下が著しくなるので休止中の電池温度を
下げないように電池を加熱しておく必要があり、従来は
第３図に示すように電気ヒータ６をスタック２に増付け
て加熱する方法がとられた。しかしながらこの方法では
加熱用の別電源がない場所では燃料電池を休止させられ
ないという問題があり、かつ燃料電池を全く独立電源と
して利用できないという欠点があった。
この発明は上述した事情に鑑み、りん酸型燃料電池の運
転休止中に電池温度をりん酸の凍結温度以上に維持する
について別電源を必要としない熱源による保温方法を提
供することを目的とする。
転休止中に電池温度をりん酸の凍結温度以上に維持する
について別電源を必要としない熱源による保温方法を提
供することを目的とする。
この発明では上記目的達成のため保温用熱源として燃料
電池で使用される燃料であるメタノール。
電池で使用される燃料であるメタノール。
天然ガスなどの燃料を接触燃堺反応させ、生じた熱を密
封容器内の空間に収納された伝熱体を通じて燃料電池ス
タックに伝熱しスタックの温度を加熱保温するものであ
る。
封容器内の空間に収納された伝熱体を通じて燃料電池ス
タックに伝熱しスタックの温度を加熱保温するものであ
る。
第１図はこの発明の実施例を示すもので、第３図の場合
と同じ部分には同一の符号を付し説明を省略する。この
燃料電池の保温装置として密封容器の中Ｃと一方側に複
数枚の放熱フィン７を備え他方側には放熱フィンを有し
ない伝熱体８の放熱フィン側を収容し、この伝熱体８の
他方側を容器壁面を貫通させて外部に突出させる。伝熱
体８はアルミニウム、銅などの熱伝導の良い材料で棒状
あるいは平板状に形成されたもので、密封容器より突出
した部分はアルミナ粒に白金触媒を担持させた触Ｗバー
ナ９に地込む。この触媒バーナ９にはメタノールタンク
１０よりバルブ１１を介してメタノールが供給される。
と同じ部分には同一の符号を付し説明を省略する。この
燃料電池の保温装置として密封容器の中Ｃと一方側に複
数枚の放熱フィン７を備え他方側には放熱フィンを有し
ない伝熱体８の放熱フィン側を収容し、この伝熱体８の
他方側を容器壁面を貫通させて外部に突出させる。伝熱
体８はアルミニウム、銅などの熱伝導の良い材料で棒状
あるいは平板状に形成されたもので、密封容器より突出
した部分はアルミナ粒に白金触媒を担持させた触Ｗバー
ナ９に地込む。この触媒バーナ９にはメタノールタンク
１０よりバルブ１１を介してメタノールが供給される。
燃料電池スタック２内には流体の熱膨張を利用した温度
センサ１２が取付けられ、スタック１の温度が４０′０
以下になると連通管１３を通じてバルブヘッドｌｌａの
図示しない弁おし棒を作動させバルブ１１を開きかつ温
室が４５°０以上になるとバルブ１１を閉じるようにし
ておく。燃料電池スタック２が運転休止中に温度が４０
゛Ｃ以下になると触媒バーナ９にメタノールが供給され
、触媒作用で燃焼し、その熱が伝熱体８→放熱フイン７
に伝わり密封容器１内の空間にある空気を対流加熱する
ことによってスタック２を加熱し、りん酸の凍結による
スタック２の特性劣化を防止する。またスタック２の温
度が加熱ｌこより４５゛Ｃ以上になると触媒バーナ９へ
のメタノール供給が停止され加熱は自動停止される。
センサ１２が取付けられ、スタック１の温度が４０′０
以下になると連通管１３を通じてバルブヘッドｌｌａの
図示しない弁おし棒を作動させバルブ１１を開きかつ温
室が４５°０以上になるとバルブ１１を閉じるようにし
ておく。燃料電池スタック２が運転休止中に温度が４０
゛Ｃ以下になると触媒バーナ９にメタノールが供給され
、触媒作用で燃焼し、その熱が伝熱体８→放熱フイン７
に伝わり密封容器１内の空間にある空気を対流加熱する
ことによってスタック２を加熱し、りん酸の凍結による
スタック２の特性劣化を防止する。またスタック２の温
度が加熱ｌこより４５゛Ｃ以上になると触媒バーナ９へ
のメタノール供給が停止され加熱は自動停止される。
第２図は第１図における放熱フィン７を有する伝熱体８
の変形例で伝熱＄１８の先端に伝熱板１７を増付けたも
ので、この伝熱板１７をスタック２の壁面または内部に
堰付けて直接加熱するものである。
の変形例で伝熱＄１８の先端に伝熱板１７を増付けたも
ので、この伝熱板１７をスタック２の壁面または内部に
堰付けて直接加熱するものである。
この加熱方法によると伝熱板１７は触媒バーナ９に近い
部分が温度高くなり離れた部分とでは温度差が生ずるの
で伝熱方法をヒートパイプ式にしてその温度差をなくす
ことができる。
部分が温度高くなり離れた部分とでは温度差が生ずるの
で伝熱方法をヒートパイプ式にしてその温度差をなくす
ことができる。
なお本実施例では燃料としてメタノールを使用した方法
を例示したが、この燃料；オ低温で触媒燃焼できるもの
であれば何れでもよく、たとえば水素、エタノール、天
然ガスなどでもよい。
を例示したが、この燃料；オ低温で触媒燃焼できるもの
であれば何れでもよく、たとえば水素、エタノール、天
然ガスなどでもよい。
保温用の熱源として触媒燃焼方式を採用し、慾焼熱を直
接伝熱体に伝えてスタックを加熱する方法としたため、
加熱のための熱効率がよいばかりでなく燃焼湿度が低い
ので、俳気による熱損失が少くなる面からも熱効率はざ
らに向上する。また燃焼偏度が低いので火災発生の危険
性がなく保安の面でも優れている。
接伝熱体に伝えてスタックを加熱する方法としたため、
加熱のための熱効率がよいばかりでなく燃焼湿度が低い
ので、俳気による熱損失が少くなる面からも熱効率はざ
らに向上する。また燃焼偏度が低いので火災発生の危険
性がなく保安の面でも優れている。
第１図はこの発明の実施例を示す燃料１！池の縦断面図
、第２図は第１図における放熱フィンを有する伝熱体の
変形例を示す側面図、第３図は従来例を示す燃料電池の
縦断面図である。 １：密封容器、２：燃料電池スタック、７：放第１図 第２図 第３図
、第２図は第１図における放熱フィンを有する伝熱体の
変形例を示す側面図、第３図は従来例を示す燃料電池の
縦断面図である。 １：密封容器、２：燃料電池スタック、７：放第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）断熱性の密封容器に燃料電池スタックを収容したり
ん酸型燃料電池において；一方側に複数枚の放熱フィン
を備え他方側には放熱フィンを有しない伝熱体の一方側
を前記密封容器内の空間に収容し、かつ他方側を容器壁
面を貫通させて外部に突出させるとともに、この突出し
た伝熱体に触媒バーナを直接接触させ、該触媒バーナに
燃料電池用改質前の燃料を供給して接触燃焼させること
により熱を伝熱体に導き、伝熱体の放熱フィンを介して
密封容器内の空間を加熱して燃料電池スタックを所定の
温度範囲に維持することを特徴とする燃料電池スタック
の保温方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の保温方法において；触
媒バーナへの燃料供給は、燃料電池スタックの温度を捕
えて、この信号により自動制御することを特徴とする燃
料電池スタックの保温方法。 ３）特許請求の範囲第２項記載の保温方法において；燃
料電池スタックの温度を捕捉する手段として液体の熱膨
張を利用した温度センサを用い、その液体の膨張変化を
利用して触媒バーナへの燃料供給用バルブの開閉操作を
自動制御することを特徴とする燃料電池スタックの保温
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60277452A JPS62136774A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 燃料電池スタツクの保温方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60277452A JPS62136774A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 燃料電池スタツクの保温方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62136774A true JPS62136774A (ja) | 1987-06-19 |
Family
ID=17583775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60277452A Pending JPS62136774A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 燃料電池スタツクの保温方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62136774A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63205058A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池装置 |
| WO2001086745A2 (de) * | 2000-05-11 | 2001-11-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum kaltstart von brennstoffzellen einer brennstoffzellenanlage und zugehörige brennstoffzellenanlage |
| JP2003510786A (ja) * | 1999-09-27 | 2003-03-18 | バラード パワー システムズ インコーポレイティド | 電気化学的燃料電池のコールドスタート能力を向上させる方法 |
| WO2005055352A1 (ja) * | 2003-12-08 | 2005-06-16 | Nec Corporation | 燃料電池 |
| EP1579519A2 (en) * | 2002-01-11 | 2005-09-28 | UTC Fuel Cells, LLC | Method and apparatus for preventing water in fuel cell power plants from freezing during storage |
| EP1926168A1 (fr) * | 2006-11-24 | 2008-05-28 | Gaz De France (Service National) | Unité de production d'énergie intégrant un brûleur et une pile à combustible |
| JP2008147026A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP60277452A patent/JPS62136774A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2001086745A3 (de) * | 2000-05-11 | 2003-02-13 | Siemens Ag | Verfahren zum kaltstart von brennstoffzellen einer brennstoffzellenanlage und zugehörige brennstoffzellenanlage |
| EP1579519A4 (en) * | 2002-01-11 | 2008-05-14 | Utc Fuel Cells Llc | METHOD AND APPARATUS FOR PREVENTING WATER GEL IN FUEL CELL STATIONS DURING STORAGE |
| EP1579519A2 (en) * | 2002-01-11 | 2005-09-28 | UTC Fuel Cells, LLC | Method and apparatus for preventing water in fuel cell power plants from freezing during storage |
| WO2005055352A1 (ja) * | 2003-12-08 | 2005-06-16 | Nec Corporation | 燃料電池 |
| JP4867347B2 (ja) * | 2003-12-08 | 2012-02-01 | 日本電気株式会社 | 燃料電池 |
| EP1926168A1 (fr) * | 2006-11-24 | 2008-05-28 | Gaz De France (Service National) | Unité de production d'énergie intégrant un brûleur et une pile à combustible |
| FR2909224A1 (fr) * | 2006-11-24 | 2008-05-30 | Gaz De France Sa | Unite de production d'energie integrant un bruleur et une pile a combustible. |
| JP2008130563A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Gaz De France | バーナーと燃料電池とを統合したエネルギ生成ユニット |
| US8092948B2 (en) | 2006-11-24 | 2012-01-10 | Gaz De France | Energy production unit integrating a burner and a fuel cell |
| JP2008147026A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
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