JPS63232272A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPS63232272A JPS63232272A JP62063889A JP6388987A JPS63232272A JP S63232272 A JPS63232272 A JP S63232272A JP 62063889 A JP62063889 A JP 62063889A JP 6388987 A JP6388987 A JP 6388987A JP S63232272 A JPS63232272 A JP S63232272A
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Classifications
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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
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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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
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Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- 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。
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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に係り、特に電池本体の
触媒のCO被毒防止に好適な温度制御装置を備えた発電
システムに関する。
触媒のCO被毒防止に好適な温度制御装置を備えた発電
システムに関する。
燃料電池は、供給される燃料中の水素と酸化剤中の酸素
が電極触媒上で電気化学的に反応する際のエネルギーを
、直流電力及び熱として取り出し有効利用するものであ
る。第3図には一般的な燃料電池発電システムの従来例
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、電池本体1、この電池本体1に反応ガ
スを給排する反応ガス供給系統2すなわち燃料を給排す
る燃料改質供給系。統2aおよび空気を給排する空気供
給系統2b、電池本体1の温度を制御する電池冷却系統
3等より構成されている。そして、電池本体1は貴金属
触媒(白金または白金系合金)を有する一対のガス拡散
電極間に電解質を保持した単電池(いずれも図示せず)
から構成されている。なお、同図において4,5は気水
分離器、6は水処理装置、7は空気供給ライン、8は燃
料供給ライン、9は燃料改質器、10はシフトコンバー
タである。一般にこの種の燃料電池発電システムの原燃
料として用いられるのは、炭化水素ガスが主成分として
得られる化石燃料系統が用いられ。
が電極触媒上で電気化学的に反応する際のエネルギーを
、直流電力及び熱として取り出し有効利用するものであ
る。第3図には一般的な燃料電池発電システムの従来例
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、電池本体1、この電池本体1に反応ガ
スを給排する反応ガス供給系統2すなわち燃料を給排す
る燃料改質供給系。統2aおよび空気を給排する空気供
給系統2b、電池本体1の温度を制御する電池冷却系統
3等より構成されている。そして、電池本体1は貴金属
触媒(白金または白金系合金)を有する一対のガス拡散
電極間に電解質を保持した単電池(いずれも図示せず)
から構成されている。なお、同図において4,5は気水
分離器、6は水処理装置、7は空気供給ライン、8は燃
料供給ライン、9は燃料改質器、10はシフトコンバー
タである。一般にこの種の燃料電池発電システムの原燃
料として用いられるのは、炭化水素ガスが主成分として
得られる化石燃料系統が用いられ。
スチームと反応させて、改質器9により燃料電池本体に
適した水素リッチなガスに改質して燃料として用いられ
る。この改質ガス中には不純物としてcoが含まれてお
り、このCOが単電池に用いられている貴金属触媒に吸
着し、電池反応の活性の座を占め、電池性能を低下させ
ることが知られている。そのため、従来の燃料電池発電
システムではシフトコンバータ10を置いて、電池に無
害な二酸化炭素に変成して、電池本体に供給するように
していた。しかし、従来例ではこの燃料改質供給系統の
不具合、例えば1反応温度、スチーム量等の異常又は、
改質器9やシフトコンバータ10に用いられている触媒
の経年劣化等により、電池運転中にCO′a度の高いガ
スが供給される恐れがある点については配慮されておら
ず、単電池の貴金属触媒を劣化させ、電池性能が低下す
る可能性があった。
適した水素リッチなガスに改質して燃料として用いられ
る。この改質ガス中には不純物としてcoが含まれてお
り、このCOが単電池に用いられている貴金属触媒に吸
着し、電池反応の活性の座を占め、電池性能を低下させ
ることが知られている。そのため、従来の燃料電池発電
システムではシフトコンバータ10を置いて、電池に無
害な二酸化炭素に変成して、電池本体に供給するように
していた。しかし、従来例ではこの燃料改質供給系統の
不具合、例えば1反応温度、スチーム量等の異常又は、
改質器9やシフトコンバータ10に用いられている触媒
の経年劣化等により、電池運転中にCO′a度の高いガ
スが供給される恐れがある点については配慮されておら
ず、単電池の貴金属触媒を劣化させ、電池性能が低下す
る可能性があった。
尚、この種のシステムとして関連するものに例えば特I
jlI昭59−194365号等が挙げられる。
jlI昭59−194365号等が挙げられる。
上記従来技術は、ffi池本体に高CO濃度の燃料が供
給されることに対して、電池本体として何ら保護手段を
有せず、貴金属触媒を劣化させ、電池性能を低下させる
問題点があった。
給されることに対して、電池本体として何ら保護手段を
有せず、貴金属触媒を劣化させ、電池性能を低下させる
問題点があった。
本発明の目的は、燃料改質供給系統に異常が生じ、ある
程度co濃度の高い燃料が電池本体に供給されても、貴
金属触媒のCO被毒を防止する電池本体としての保護手
段を有する燃料電池発電システムを提供することにある
。
程度co濃度の高い燃料が電池本体に供給されても、貴
金属触媒のCO被毒を防止する電池本体としての保護手
段を有する燃料電池発電システムを提供することにある
。
上記目的は、燃料改質供給系統から電池本体に燃料を供
給するラインにCO検出器を設け、CO濃度に応じて電
池冷却系統により電池温度を変化させることにより達成
される。すなわち、電池性能に与えるCO濃度の影響は
、電池温度により異なり、一般に第4図に示すように電
池温度が高い程、許容し得るCa2度が高くなる傾向を
示す。
給するラインにCO検出器を設け、CO濃度に応じて電
池冷却系統により電池温度を変化させることにより達成
される。すなわち、電池性能に与えるCO濃度の影響は
、電池温度により異なり、一般に第4図に示すように電
池温度が高い程、許容し得るCa2度が高くなる傾向を
示す。
一方、電池温度が高いと、電池触媒の寿命が低下するの
で、この意味では電池温度が低いほうが望ましい。そこ
で、上記の特性に従い、通常運転温度に対して許容し得
るcoレベル以上に電池人口Co濃度が上昇した場合、
その濃度を許容し得る温度にまで電池冷却系統にて電池
温度を上げてやり、CO濃度が下降した場合、それに対
応して電池温度を下げるようにすれば、高温による電池
寿命の低下を可及的に避けつつ、貴金属触媒をC0被毒
させない状態で運転継続することが可能となる。従って
、上記のような構成により、燃料改質系統の不具合を検
知し、電池本体自身でCO被毒に対する保護手段を備え
た燃料電池発電システムが得られる。
で、この意味では電池温度が低いほうが望ましい。そこ
で、上記の特性に従い、通常運転温度に対して許容し得
るcoレベル以上に電池人口Co濃度が上昇した場合、
その濃度を許容し得る温度にまで電池冷却系統にて電池
温度を上げてやり、CO濃度が下降した場合、それに対
応して電池温度を下げるようにすれば、高温による電池
寿命の低下を可及的に避けつつ、貴金属触媒をC0被毒
させない状態で運転継続することが可能となる。従って
、上記のような構成により、燃料改質系統の不具合を検
知し、電池本体自身でCO被毒に対する保護手段を備え
た燃料電池発電システムが得られる。
CO濃度の電池性能に与える影響は第4図に示すように
電池温度により異なる。電池温度が高い程、許容し得る
C09度が高くなる傾向を示す。
電池温度により異なる。電池温度が高い程、許容し得る
C09度が高くなる傾向を示す。
従って、この特性に従い、通常運転温度も1に対して許
容し得るco濃度01以上に電池人口CO濃度が上昇し
たことを、電池入口手前に設けられたCO検出器で検出
した場合、その検出濃度c2を許容する温度t2まで、
電池冷却系統にて電池温度を上げることにより、電池本
体の貴金属触媒をCo被毒させることなく、運転継続が
可能となる。一方、cod度が低下した場合にも、それ
に対応して電池運転温度を低下させるようにすること、
例えば前記検出濃度CzからC□以下に戻った場合、電
池冷却系統にて電池温度を通常温度t!に戻すようにす
ることにより、電池運転温度の上昇による電池寿命への
悪影響を可及的に避けることができる。
容し得るco濃度01以上に電池人口CO濃度が上昇し
たことを、電池入口手前に設けられたCO検出器で検出
した場合、その検出濃度c2を許容する温度t2まで、
電池冷却系統にて電池温度を上げることにより、電池本
体の貴金属触媒をCo被毒させることなく、運転継続が
可能となる。一方、cod度が低下した場合にも、それ
に対応して電池運転温度を低下させるようにすること、
例えば前記検出濃度CzからC□以下に戻った場合、電
池冷却系統にて電池温度を通常温度t!に戻すようにす
ることにより、電池運転温度の上昇による電池寿命への
悪影響を可及的に避けることができる。
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。電池
本体1に空気供給ランプ7から酸化剤である空気が送ら
れている。一方燃料供給ライン8の気水分離器5の出口
と、電池本体1との間にはCO検出器11が設けられて
おり、型部本体1に供給される燃料中のCOW度を常に
監視している。
本体1に空気供給ランプ7から酸化剤である空気が送ら
れている。一方燃料供給ライン8の気水分離器5の出口
と、電池本体1との間にはCO検出器11が設けられて
おり、型部本体1に供給される燃料中のCOW度を常に
監視している。
一方りOa度と適正運転温度の関係(第4図に概念を示
す)を予め記憶させた演算器12を設け、検出されたc
on度を許容出来る運転温度の値を電池冷却系統3に伝
達する。尚、図中破線は電気信号を表わす、電池冷却系
統では、その温度以上になるよう、冷却水温度を制御し
て、電池運転温度をCo被毒の生じない適正なレベルに
する。!池冷却系統の一例を第2図に示す。電池冷却系
統は電池本体1内に積層されている冷却器13、冷\却
水温度検出器14.冷却水温度制御装置15、冷却水流
量調節バルブ16、冷却水循環ポンプ17およびスチー
ムセパレータ18等から構成されており、スチームセパ
レータ18で発生する水蒸気を燃料の水蒸気改質に用い
ている0本実施例ではこのように構成された電池冷却系
統の冷却水温度制御装置15に演算器12より入口Co
濃度を許容し得る適正温度レベルが伝達され、冷却水温
度検出器14.冷却水流量調節バルブ16によって冷却
水量を制御し、電池温度が制御させる。
す)を予め記憶させた演算器12を設け、検出されたc
on度を許容出来る運転温度の値を電池冷却系統3に伝
達する。尚、図中破線は電気信号を表わす、電池冷却系
統では、その温度以上になるよう、冷却水温度を制御し
て、電池運転温度をCo被毒の生じない適正なレベルに
する。!池冷却系統の一例を第2図に示す。電池冷却系
統は電池本体1内に積層されている冷却器13、冷\却
水温度検出器14.冷却水温度制御装置15、冷却水流
量調節バルブ16、冷却水循環ポンプ17およびスチー
ムセパレータ18等から構成されており、スチームセパ
レータ18で発生する水蒸気を燃料の水蒸気改質に用い
ている0本実施例ではこのように構成された電池冷却系
統の冷却水温度制御装置15に演算器12より入口Co
濃度を許容し得る適正温度レベルが伝達され、冷却水温
度検出器14.冷却水流量調節バルブ16によって冷却
水量を制御し、電池温度が制御させる。
尚、電池入口冷却水温度を可変とした電池冷却系統の場
合も同様に電池温度が制御させるにのように、電池入口
燃料中Co濃度が増加した場合、電池温度を適正レベル
まで上昇させ、一方、前記Co濃度が減少した場合にも
、それに対応して電池温度を許容範囲まで低下させるこ
とで。
合も同様に電池温度が制御させるにのように、電池入口
燃料中Co濃度が増加した場合、電池温度を適正レベル
まで上昇させ、一方、前記Co濃度が減少した場合にも
、それに対応して電池温度を許容範囲まで低下させるこ
とで。
電池温度上昇にともなう電池寿命への悪影響を可及的に
避けつつ、電池本体の貴金属触媒のCO被毒を防止出来
、電池性能を低下させることなしに、運転継続が可能と
なる。
避けつつ、電池本体の貴金属触媒のCO被毒を防止出来
、電池性能を低下させることなしに、運転継続が可能と
なる。
本発明によれば、燃料改質供給系統に異常が生じ、ある
程度Co濃度の高い燃料が電池本体に供給されても、そ
のレベル応じた電池運転温度とするとで、電池本体の貴
金属触媒のCO被毒を防止する電池本体としての保護手
段を有する燃料電池発電システムが得られ、より信頼性
の高い、長寿命化が可能な発電プラントが得られる。
程度Co濃度の高い燃料が電池本体に供給されても、そ
のレベル応じた電池運転温度とするとで、電池本体の貴
金属触媒のCO被毒を防止する電池本体としての保護手
段を有する燃料電池発電システムが得られ、より信頼性
の高い、長寿命化が可能な発電プラントが得られる。
第1図は本発明の一実施例を示す燃料電池発電システム
の電池本体周辺のガス供給制御系統図、第2図は同電池
冷却制御系統図、第3図は従来例を示す燃料電池発電シ
ステムの系統図、第4図は一般的なCO′a度と運転温
度の関係を示す特性図及び本発明の実施例に対応した演
算器の入出力特性概念図をそれぞれ示している。 1・・・電池本体、2・・・電池冷却系統、3・・・燃
料供給ライン、11・・・Co検出器、12・・・演算
器。
の電池本体周辺のガス供給制御系統図、第2図は同電池
冷却制御系統図、第3図は従来例を示す燃料電池発電シ
ステムの系統図、第4図は一般的なCO′a度と運転温
度の関係を示す特性図及び本発明の実施例に対応した演
算器の入出力特性概念図をそれぞれ示している。 1・・・電池本体、2・・・電池冷却系統、3・・・燃
料供給ライン、11・・・Co検出器、12・・・演算
器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、複数の単電池から構成される電池本体、この電池本
体に水素を主成分とする燃料を天然ガス等の化石燃料か
ら得る燃料改質器を主器とする燃料改質供給系統、及び
前記電池本体の温度を制御する電池冷却系統を含む燃料
電池発電システムにおいて、前記燃料改質系統から電池
本体に燃料を供給するラインに一酸化炭素(以下Coと
表記)検出器を設け、Co濃度に応じて前記電池冷却系
統により電池温度を変化させる制御系統を設けたことを
特徴とする燃料電池発電システム。 2、前記制御系統が演算器及び前記電池冷却系統の流量
制御系統からなり、前記演算器の出力結果に基づいて前
記電池冷却系統の冷却水流量、又は電池入口冷却水温度
を制御して電池温度を変化させるものであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の燃料電池発電システ
ム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62063889A JPH0795449B2 (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62063889A JPH0795449B2 (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63232272A true JPS63232272A (ja) | 1988-09-28 |
JPH0795449B2 JPH0795449B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=13242310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62063889A Expired - Lifetime JPH0795449B2 (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0795449B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0692835A2 (en) | 1994-07-13 | 1996-01-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell generator and method of operating the same |
EP0710996A1 (en) * | 1994-11-02 | 1996-05-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell generator with control and measuring system of the carbon monoxide amount in the fuel gas |
WO1997040371A1 (fr) * | 1996-04-22 | 1997-10-30 | Imra Japan Kabushikikaisha | Detecteur de gaz co et procede de mesure de la teneur en gaz co |
-
1987
- 1987-03-20 JP JP62063889A patent/JPH0795449B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0692835A2 (en) | 1994-07-13 | 1996-01-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell generator and method of operating the same |
US5677073A (en) * | 1994-07-13 | 1997-10-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell generator and method of the same |
EP0692835A3 (en) * | 1994-07-13 | 1998-05-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell generator and method of operating the same |
EP0710996A1 (en) * | 1994-11-02 | 1996-05-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell generator with control and measuring system of the carbon monoxide amount in the fuel gas |
WO1997040371A1 (fr) * | 1996-04-22 | 1997-10-30 | Imra Japan Kabushikikaisha | Detecteur de gaz co et procede de mesure de la teneur en gaz co |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0795449B2 (ja) | 1995-10-11 |
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