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JPH08167423A - Fuel cell generator - Google Patents

Fuel cell generator

Info

Publication number
JPH08167423A
JPH08167423A JP6309373A JP30937394A JPH08167423A JP H08167423 A JPH08167423 A JP H08167423A JP 6309373 A JP6309373 A JP 6309373A JP 30937394 A JP30937394 A JP 30937394A JP H08167423 A JPH08167423 A JP H08167423A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
air
gas
fuel gas
fuel cell
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
JP6309373A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Heishiro Goto
平四郎 後藤
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co 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 Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP6309373A priority Critical patent/JPH08167423A/en
Publication of JPH08167423A publication Critical patent/JPH08167423A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01M8/04082Arrangements 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
    • 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】 【目的】燃料電池本体の両電極間での反応ガスの漏洩透
過の発生を早期に検知できる機能を備えたものとする。 【構成】燃料電池本体10のガス排出マニホールド、例
えば燃料ガス排出マニホールド14にサンプリング管2
0を接続し、流量計34、流量制御器36により制御さ
れる吸引ポンプ43により一定流量の排出燃料ガスを吸
引し、高温ガス冷却器22および電子冷却器27に導い
て冷却し、得られた高温側ドレン水31および低温側ド
レン水32をドレン水計量容器39に計量ドレン水33
として貯液し、水量計42により所定量を貯液するに要
する時間を計測して燃料ガスドレン水流量を求め、空気
ドレン計測装置44において、出力端子15に接続され
た電流変換器48で得られた出力電流値を加味して算出
される標準流量と比較して増加の有無を調べ、両電極間
での反応ガスの漏洩透過の有無を検知する。
(57) [Summary] [Purpose] The fuel cell body shall have a function that allows early detection of leakage and permeation of reaction gas between both electrodes. [Structure] A gas discharge manifold of a fuel cell main body 10, for example, a fuel gas discharge manifold 14 is provided with a sampling pipe 2
0 is connected, a constant flow rate of exhausted fuel gas is sucked by a suction pump 43 controlled by a flow meter 34 and a flow rate controller 36, and is guided to a high temperature gas cooler 22 and an electronic cooler 27 to be cooled and obtained. The high temperature side drain water 31 and the low temperature side drain water 32 are measured in the drain water measuring container 39.
The fuel gas drain water flow rate is obtained by measuring the time required to store a predetermined amount with the water meter 42 and is obtained by the current converter 48 connected to the output terminal 15 in the air drain measuring device 44. The presence or absence of increase is checked by comparing with the standard flow rate calculated by taking into account the output current value, and the presence or absence of leakage and permeation of the reaction gas between both electrodes is detected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、反応ガスを供給し電
気化学反応により直流電力を得る燃料電池発電装置、特
に、反応ガスの両電極間の漏洩透過を検知する手段を備
えた燃料電池発電装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generator for supplying reaction gas to obtain direct current power by an electrochemical reaction, and more particularly to a fuel cell power generation equipped with means for detecting leakage permeation of the reaction gas between both electrodes. Regarding the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、電解質層を燃料極と空気極
で挟持して、燃料極に燃料ガス、例えば水素を、また空
気極に空気を送り、電気化学反応によりガスエネルギー
を直接直流電気エネルギーへと変換するもので、水の電
気分解により水素と酸素が発生する反応と相対する反応
で、燃料極においては、
2. Description of the Related Art In a fuel cell, an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an air electrode, a fuel gas such as hydrogen is sent to the fuel electrode, and air is sent to the air electrode. It is converted into energy and is a reaction opposite to the reaction of hydrogen and oxygen generated by electrolysis of water.

【0003】[0003]

【化1】 H2 → 2H- + 2e (1) また、空気極においては、Embedded image H 2 → 2H + 2e (1) Further, in the air electrode,

【0004】[0004]

【化2】 1/2 O2 +2H- +2e → H2 O (2) の反応が起こり、直流電気エネルギーを生ずるとともに
生成水を水蒸気として排出する。図4は、従来より用い
られている積層型の燃料電池本体の基本構成を示す要部
断面図である。
Embedded image The reaction of 1/2 O 2 + 2H + 2e → H 2 O (2) occurs, direct current electric energy is generated, and the produced water is discharged as steam. FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing a basic configuration of a laminated fuel cell body that has been conventionally used.

【0005】図4の積層型の燃料電池本体は、電解質体
を含む平板状のマトリックス1の一面に、燃料極触媒層
2と燃料極基材3からなる燃料極とリザーバプレート4
とを、また他の面に、空気極触媒層5と空気極基材6と
からなる空気極を配し、さらに両側面にシール材8を配
してなる単セルをセパレータ7と交互に積層して形成さ
れている。燃料極基材3には、マトリックス1に接して
配置される燃料極触媒層2と反対側の面に複数の燃料ガ
ス通流溝3aが、また空気極基材6には、同様に複数の
空気通流溝6aが設置されており、これらの溝にそれぞ
れ燃料ガスおよび空気を流すことにより、式(1)およ
び式(2)の電気化学反応を生じさせて両極間に直流電
圧を発生させることとなる。
In the laminated fuel cell body shown in FIG. 4, a fuel electrode catalyst layer 2 and a fuel electrode base material 3 are provided on one surface of a flat matrix 1 containing an electrolyte and a reservoir plate 4.
On the other surface, an air electrode composed of an air electrode catalyst layer 5 and an air electrode base material 6 is arranged, and further, a single cell formed by arranging a sealing material 8 on both side surfaces is alternately laminated with a separator 7. Is formed. The fuel electrode base material 3 has a plurality of fuel gas flow grooves 3a on the surface opposite to the fuel electrode catalyst layer 2 arranged in contact with the matrix 1, and the air electrode base material 6 also has a plurality of fuel gas flow grooves 3a. Air flow grooves 6a are provided, and by flowing fuel gas and air into these grooves, respectively, electrochemical reactions of formulas (1) and (2) are caused to generate a DC voltage between both electrodes. It will be.

【0006】なお、図4においては、燃料ガス通流溝3
aと空気通流溝6aが同一方向に形成されているものと
して表示しているが、これらが互いに直交するよう配置
するのが一般的である。図5は、従来より用いられてい
る積層型の燃料電池本体の反応ガスの流れを示す平面図
である。図5の構成においては、図示されていない燃料
極基材3の燃料ガス通流溝3aは図において左右方向に
形成されており、同じく図示されていない空気極基材6
の空気通流溝6aは上下方向に形成されている。燃料ガ
スは、長方形断面形状を有する燃料電池本体10の一端
(図中左側)に設けられた燃料ガス供給マニホールド1
3へ供給され、図示されていない燃料極基材3の燃料ガ
ス通流溝3aを流れたのち、相対する端面(図中右側)
に設けられた燃料ガス排出マニホールド14より排出さ
れる。一方空気は、燃料電池本体10の残る一対の端面
の一方(図中上側)に設けられた空気供給マニホールド
11へ供給され、図示されていない空気極基材6の空気
通流溝6aを流れたのち、相対する端面(図中下側)に
設けられた空気排出マニホールド12より排出される。
各電極に供給される反応ガスは、電極面の全面で反応を
起こさせるために、式(1)および式(2)の反応当量
より多量のガスが供給される。したがって、燃料ガス排
出マニホールド14からは未反応燃料ガスが、また空気
排出マニホールド12からは未反応排出空気が排出され
る。また反応により生じた生成水は水蒸気として、未反
応排出空気とともに空気排出マニホールド12から排出
される。反応ガスを流して電気化学反応により生じた直
流電力は、各電極に接続された出力端子15および出力
端子16の間に負荷を接続することにより外部へと取り
出される。
Incidentally, in FIG. 4, the fuel gas flow groove 3 is shown.
Although a and the air flow groove 6a are shown as being formed in the same direction, they are generally arranged so as to be orthogonal to each other. FIG. 5 is a plan view showing a flow of a reaction gas in a conventionally used laminated fuel cell body. In the configuration of FIG. 5, the fuel gas flow groove 3a of the fuel electrode base material 3 (not shown) is formed in the left-right direction in the drawing, and the air electrode base material 6 is also not shown.
The air flow groove 6a is formed vertically. The fuel gas is a fuel gas supply manifold 1 provided at one end (left side in the drawing) of a fuel cell body 10 having a rectangular cross section.
3 and is flowed through the fuel gas flow groove 3a of the fuel electrode base material 3 (not shown), and the opposite end surface (right side in the drawing)
It is discharged from the fuel gas discharge manifold 14 provided in the. On the other hand, the air is supplied to the air supply manifold 11 provided on one of the remaining pair of end faces of the fuel cell body 10 (upper side in the drawing), and flows through the air flow groove 6a of the air electrode base material 6 (not shown). After that, the air is discharged from the air discharge manifold 12 provided on the opposite end surface (lower side in the drawing).
The reaction gas supplied to each electrode is supplied in a larger amount than the reaction equivalents of the formulas (1) and (2) in order to cause a reaction on the entire surface of the electrode. Therefore, unreacted fuel gas is discharged from the fuel gas discharge manifold 14, and unreacted discharge air is discharged from the air discharge manifold 12. The water produced by the reaction is discharged as steam from the air discharge manifold 12 together with the unreacted discharge air. The DC power generated by the electrochemical reaction by flowing the reaction gas is extracted to the outside by connecting a load between the output terminals 15 and 16 connected to each electrode.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成した
積層型の燃料電池本体を用いた燃料電池発電装置におい
ても、発電運転の進行とともに電極構造の劣化によって
両電極間で反応ガスの漏洩透過が生じ、発電特性が低下
してしまうという問題点がある。すなわち、上述の図4
のように構成される積層型の燃料電池本体において、積
層した単セル間で両電極の仕切り板の役割りを果たすセ
パレータ7の機械的損傷、シール材8のシール性能の寿
命劣化、セパレータ7とシール材8との間のシール9A
および9Bの性能不良、あるいはマトリックス1の電解
質体のリン酸の不足等の事態が生じると、空気極へ送ら
れた空気の燃料極側への漏洩透過、あるいは燃料極へ送
られた燃料ガスの空気極への漏洩透過を引き起こすこと
となる。
Even in the fuel cell power generator using the laminated fuel cell main body constructed as described above, the reaction gas leaks and permeates between both electrodes due to the deterioration of the electrode structure as the power generation operation progresses. Occurs, and the power generation characteristics deteriorate. That is, FIG.
In the laminated fuel cell main body configured as described above, mechanical damage to the separator 7 which plays a role of a partition plate for both electrodes between the laminated single cells, deterioration of life of sealing performance of the sealing material 8, and separator 7 Seal 9A between the seal member 8 and
And 9B, or a situation such as a shortage of phosphoric acid in the electrolyte body of the matrix 1 occurs, leakage and permeation of air sent to the air electrode to the fuel electrode side, or fuel gas sent to the fuel electrode This will cause leakage and permeation to the air electrode.

【0008】空気極へ送られた空気の燃料極側への漏洩
透過が起きると、燃料極において、前述の式(1)の正
常な反応に加えて本来空気極で生じるべき前述の式
(2)の反応が生じることとなるので、発電された電気
エネルギーの一部が燃料極の内部で消費されることとな
り、燃料電池本体の発電電圧が低下してしまう。また、
燃料極へ送られた燃料ガスの空気極への漏洩透過が起き
ると、空気極において、式(2)の正常な反応に加えて
本来燃料極で生じるべき式(1)の反応が生じることと
なるので、発電された電気エネルギーの一部が空気極の
内部で消費されることとなり、燃料電池本体の発電電圧
が低下してしまう。
When the air sent to the air electrode leaks and permeates to the fuel electrode side, in addition to the normal reaction of the above equation (1), the above equation (2) that should occur at the air electrode is generated at the fuel electrode. 2) occurs, a part of the generated electric energy is consumed inside the fuel electrode, and the generated voltage of the fuel cell main body decreases. Also,
When the leakage and permeation of the fuel gas sent to the fuel electrode to the air electrode occurs, in addition to the normal reaction of the formula (2), the reaction of the formula (1) that should originally occur at the fuel electrode occurs in the air electrode. Therefore, a part of the generated electric energy is consumed inside the air electrode, and the generated voltage of the fuel cell main body is lowered.

【0009】また、両電極間での反応ガスの漏洩透過が
生じると、上記のように燃料電池本体の発電電圧が低下
してしまうばかりでなく、各電極内で電気エネルギーの
一部が消費されるので、局部的な加熱が起こり構造材が
熱損傷して、燃料電池本体の寿命が急速に低下してしま
う。さらに、各電極内での反応により生じる生成水によ
って、電解質体のリン酸が吸湿状態となって移動し易く
なり、微小ホールを形成して反応ガスの漏洩透過をより
容易とするので、燃料電池本体の発電特性の低下、寿命
の低下を加速する。したがって、両電極間での反応ガス
の漏洩透過があれば、これを早期に検知して補修を行わ
なければ、損傷が拡大し使用不能となることとなる。
Further, if the reaction gas leaks and permeates between both electrodes, not only the generated voltage of the fuel cell main body lowers as described above, but also a part of the electric energy is consumed in each electrode. As a result, local heating occurs, the structural material is thermally damaged, and the life of the fuel cell main body is rapidly reduced. Further, the generated water generated by the reaction in each electrode facilitates the movement of phosphoric acid in the electrolyte body in a hygroscopic state and facilitates the formation of minute holes to facilitate the leakage and permeation of the reaction gas. Accelerate the deterioration of power generation characteristics and life of the main body. Therefore, if there is a leak and permeation of the reaction gas between both electrodes, damage will be expanded and it will become unusable unless it is detected early and repaired.

【0010】この発明は、上記の問題点を考慮してなさ
れたもので、その目的は、燃料電池本体の両電極間での
反応ガスの漏洩透過が生ずれば、早期に寿命延長の補修
が実施できるように、前記の漏洩透過を早期に検知でき
る機能を備えた燃料電池発電装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object thereof is to quickly extend the life of a fuel cell if leakage and permeation of a reaction gas between both electrodes of a fuel cell body occur. It is an object of the present invention to provide a fuel cell power generation device having a function capable of detecting the above-mentioned leakage permeation at an early stage so that it can be implemented.

【0011】[0011]

【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、本発明においては、複数の燃料ガス通流溝を有す
る燃料極基材および燃料極触媒層からなる燃料極と、複
数の空気通流溝を有する空気極基材および空気極触媒層
からなる空気極とにより電解質体を含むマトリックスを
挟持してなる単セルを、セパレータと交互に積層し、適
宜冷却板を挿入して積層型の燃料電池本体を形成し、燃
料ガス通流溝に燃料ガスを、また空気通流溝に空気を通
流して、電気化学反応により直流電力を得る燃料電池発
電装置で、燃料ガス通流溝を通流した後の燃料ガスが燃
料ガス排出配管により、また空気通流溝を通流した後の
空気が空気排出配管によりそれぞれ独立して排出される
ものにおいて、燃料ガス排出配管と空気排出配管の双方
に排気中の水分量を計量する生成水量測定装置を付設す
ることとする。
In order to achieve the above object, in the present invention, a fuel electrode comprising a fuel electrode substrate having a plurality of fuel gas flow channels and a fuel electrode catalyst layer, and a plurality of air. A unit cell in which a matrix containing an electrolyte body is sandwiched between an air electrode base material having a flow groove and an air electrode composed of an air electrode catalyst layer is laminated alternately with a separator, and a cooling plate is appropriately inserted to form a laminated type. In the fuel cell power generation device that forms the fuel cell main body of (1) and flows the fuel gas into the fuel gas flow groove and the air into the air flow groove to obtain DC power by the electrochemical reaction, In the case where the fuel gas after flowing through the fuel gas discharge pipe and the air after flowing through the air flow groove are discharged independently through the air discharge pipe, Water content in the exhaust to both sides And to attaching a water quantity measuring device for weighing.

【0012】さらに、上記の生成水量測定装置を、当該
排出配管より分岐してガスを吸引する吸引ポンプ、吸引
したガス流量を測定する流量計、測定した流量をフィー
ドバックして吸引ポンプを制御する流量制御器、吸引さ
れたガス中の水分を分離するガス冷却器、分離された生
成水量を測定する水量計、およびその計測装置から構成
することとする。
Further, the above-mentioned generated water amount measuring device is provided with a suction pump for branching from the discharge pipe to suck gas, a flow meter for measuring the flow rate of the sucked gas, and a flow rate for controlling the suction pump by feeding back the measured flow rate. It shall be composed of a controller, a gas cooler for separating the water content in the sucked gas, a water meter for measuring the amount of separated generated water, and a measuring device therefor.

【0013】さらにまた、上記の燃料ガス排出配管と空
気排出配管に付設された2つの生成水量測定装置を、そ
の2つの生成水量測定出力を入力して、その差異を演算
し、さらにその差異と基準値との差異が設定範囲を越え
たとき異常信号を発する異常検出器に接続することとす
る。
Furthermore, the two generated water amount measuring devices attached to the fuel gas discharge pipe and the air discharge pipe are input to the two generated water amount measurement outputs, the difference between them is calculated, and the difference is calculated. It shall be connected to an anomaly detector that issues an anomaly signal when the difference from the reference value exceeds the setting range.

【0014】[0014]

【作用】燃料電池本体の燃料極に送られる燃料ガスに
は、改質器において水蒸気を加えて改質された改質ガス
が用いられる。したがって正常な運転状態にある燃料電
池発電装置においては、燃料ガス通流溝を通流して燃料
ガス排出配管より排出されるガスは、未反応燃料ガスと
改質用水蒸気の一部との混合気体からなる。一方、空気
通流溝を通流して空気排出配管より排出されるガスは、
未反応空気と前述の式(2)の反応により生成した水蒸
気との混合気体からなる。
The reformed gas which is reformed by adding steam in the reformer is used as the fuel gas sent to the fuel electrode of the fuel cell body. Therefore, in a fuel cell power generator in a normal operating state, the gas flowing through the fuel gas flow groove and discharged from the fuel gas discharge pipe is a mixed gas of unreacted fuel gas and a part of reforming steam. Consists of. On the other hand, the gas discharged from the air discharge pipe through the air flow groove is
It is composed of a mixed gas of unreacted air and water vapor generated by the reaction of the above formula (2).

【0015】燃料電池本体が損傷し、空気極へ送られた
空気の一部が燃料極に漏洩透過する事態が発生すると、
燃料極の内部で式(2)の反応が起こり生成水を生じる
こととなるので、燃料ガス排出配管より排出されるガス
には反応生成水による水蒸気が付加され、水蒸気量が増
加することとなる。また、燃料極へ送られた燃料ガスの
一部が空気極に漏洩透過する事態が発生すると、空気極
の内部で式(2)の反応が起こり生成水を生じることと
なるので、空気排出配管より排出されるガスには反応生
成水による水蒸気が付加され、水蒸気量が増加すること
となる。
When the fuel cell body is damaged and a part of the air sent to the air electrode leaks and permeates into the fuel electrode,
Since the reaction of the formula (2) occurs inside the fuel electrode to generate product water, steam generated by the reaction product water is added to the gas discharged from the fuel gas discharge pipe, and the amount of steam increases. . In addition, when a situation occurs in which a part of the fuel gas sent to the fuel electrode leaks and permeates into the air electrode, the reaction of the formula (2) occurs inside the air electrode to generate water, and thus the air discharge pipe. Water vapor generated by the reaction is added to the more discharged gas, and the amount of water vapor increases.

【0016】したがって、上記のように、積層型の燃料
電池本体の燃料ガス通流溝に燃料ガスを、また空気通流
溝に空気を通流して、電気化学反応により直流電力を得
る燃料電池発電装置において、その燃料ガス排出配管と
空気排出配管の双方に生成水量測定装置を付設すること
とし、排出ガスの水分量を測定することとすれば、水分
量の増加によって、空気極と燃料極との間の反応ガスの
漏洩透過を検知することができる。
Therefore, as described above, fuel cell power generation in which fuel gas is passed through the fuel gas passages of the laminated fuel cell main body and air is passed through the air passage grooves to obtain DC power by an electrochemical reaction In the device, both the fuel gas discharge pipe and the air discharge pipe are provided with a generated water amount measuring device, and if the moisture content of the exhaust gas is to be measured, an increase in the moisture content causes an increase in the air electrode and the fuel electrode. Leakage and permeation of the reaction gas between the two can be detected.

【0017】さらに、上記の生成水量測定装置を、当該
排出配管より分岐してガスを吸引する吸引ポンプ、吸引
したガス流量を測定する流量計、測定した流量をフィー
ドバックして吸引ポンプを制御する流量制御器、吸引さ
れたガス中の水分を分離するガス冷却器、分離された生
成水量を測定する水量計、およびその計測装置から構成
することとすれば、排出ガスに含まれる水分量の微小な
変化を測定することが可能となるので、極間の反応ガス
の漏洩透過量が微量であっても、これを早期に検知する
ことが可能となる。
Further, a suction pump for branching the generated water amount measuring device from the discharge pipe to suck the gas, a flow meter for measuring the flow rate of the sucked gas, a flow rate for feeding back the measured flow rate to control the suction pump. If it consists of a controller, a gas cooler that separates the moisture in the sucked gas, a water meter that measures the amount of separated water produced, and a measuring device therefor, the amount of water contained in the exhaust gas will be very small. Since it is possible to measure the change, it is possible to detect this early even if the amount of leakage and permeation of the reaction gas between the electrodes is very small.

【0018】さらにまた、上記の燃料ガス排出配管と空
気排出配管に付設された2つの生成水量測定装置を、そ
の2つの生成水量測定出力を入力して、その差異を演算
し、さらにその差異と基準値との差異が設定範囲を越え
たとき異常信号を発する異常検出器に接続することとす
れば、空気極から燃料極への空気の漏洩透過ならびに燃
料極から空気極への燃料ガスの漏洩透過の双方を同一信
号により知ることが可能となり、効果的に異常検知でき
ることとなる。
Furthermore, the two generated water amount measuring devices attached to the fuel gas discharge pipe and the air discharge pipe are input to the two generated water amount measurement outputs, the difference between them is calculated, and the difference is calculated. If it is connected to an anomaly detector that emits an anomaly signal when the difference from the reference value exceeds the set range, leakage and permeation of air from the air electrode to the fuel electrode and leakage of fuel gas from the fuel electrode to the air electrode Both the transmission and the transmission can be known by the same signal, and the abnormality can be effectively detected.

【0019】[0019]

【実施例】図1は、本発明の燃料電池発電装置の実施例
を示す排出ガスの水分量計量系統の構成図で、燃料ガス
排出系に設けられた連続して水分量を計量する系統の構
成図を例示したものである。本実施例においては、空気
極へ空気を供給し排出するための空気供給マニホールド
11と空気排出マニホールド12、燃料極へ燃料ガスを
供給し排出するための燃料ガス供給マニホールド13と
燃料ガス排出マニホールド14、および一対の出力端子
15および16を備えた燃料電池本体10の燃料ガス排
出マニホールド14に、燃料ガス排出系の水分量計量系
統のサンプリング管20が接続されており、このサンプ
リング管20に高温ガス冷却器22、電子冷却器27お
よびサンプリングガス流量計34を介して接続された吸
引ポンプ43によって吸引することにより水分量測定用
の排出燃料ガスが採取される。
FIG. 1 is a block diagram of an exhaust gas water content measuring system showing an embodiment of a fuel cell power generator according to the present invention, showing a system for continuously measuring the water content provided in a fuel gas exhaust system. It is an example of a configuration diagram. In this embodiment, an air supply manifold 11 and an air discharge manifold 12 for supplying and discharging air to the air electrode, a fuel gas supply manifold 13 and a fuel gas discharge manifold 14 for supplying and discharging fuel gas to the fuel electrode. , And a pair of output terminals 15 and 16 are connected to a fuel gas discharge manifold 14 of the fuel cell main body 10 to which a sampling pipe 20 of a water content measuring system of the fuel gas discharge system is connected. Exhaust fuel gas for measuring the amount of water is collected by suction with a suction pump 43 connected via a cooler 22, an electronic cooler 27, and a sampling gas flow meter 34.

【0020】燃料ガス排出マニホールド14から高温の
未反応燃料ガスとともに排出される水蒸気が、サンプリ
ング管20において冷却され管内部に凝縮水を生じてし
まうことのないように、サンプリング管20にはヒータ
ー21が設置され、100℃以上に保持されている。サ
ンプリング管20を通して採取された水分量測定用の排
出燃料ガスは高温ガス冷却器22に導かれ冷却される。
高温ガス冷却器22は2段冷却方式で、まず、外部から
供給され放出管25に排出される冷却水を通流する一次
冷却管24と熱交換して冷却され、次いで、冷却して完
全にドライとなった10℃以下の排出燃料ガスを帰還通
流する二次冷却管23と熱交換することにより20〜3
0℃へと冷却される。この冷却操作により凝縮した生成
水は高温側ドレン水31として高温ガス冷却器22に貯
液され、貯液量が所定量以上となると自動ドレン弁26
が開いて貯液された生成水はドレン水計量容器39へと
送られる。
A heater 21 is installed in the sampling tube 20 so that the steam discharged from the fuel gas exhaust manifold 14 together with the high temperature unreacted fuel gas will not be cooled in the sampling tube 20 to generate condensed water inside the tube. Is installed and maintained at 100 ° C or higher. The discharged fuel gas for measuring the amount of water, which is collected through the sampling pipe 20, is guided to the high temperature gas cooler 22 and cooled.
The high temperature gas cooler 22 is a two-stage cooling system, and is first cooled by exchanging heat with the primary cooling pipe 24 that flows through the cooling water supplied from the outside and discharged to the discharge pipe 25, and then cooled to be completely cooled. 20 to 3 by exchanging heat of the dried exhaust gas of 10 ° C. or less with the secondary cooling pipe 23 that returns and flows
Cool to 0 ° C. The generated water condensed by this cooling operation is stored in the high temperature gas cooler 22 as the high temperature side drain water 31, and when the stored liquid amount becomes a predetermined amount or more, the automatic drain valve 26.
The produced water stored by opening is sent to the drain water measuring container 39.

【0021】水分量測定用の排出燃料ガスは、高温ガス
冷却器22を通過したのち、電子冷却器27へと送られ
てさらに0〜5℃に冷却されて内蔵する水蒸気を凝縮
し、ほぼ完全にドライとなる。凝縮した生成水は低温側
ドレン水としてドレン水計量容器39へと送られ、上記
の高温側ドレン水31と合体して、水分量測定用の排出
燃料ガスに含まれる全水分量に対応する計量ドレン水3
3となる。
The exhausted fuel gas for measuring the amount of water passes through the high temperature gas cooler 22 and is then sent to the electronic cooler 27 where it is further cooled to 0 to 5 ° C. to condense the water vapor contained therein and almost completely. It will be dry. The condensed generated water is sent to the drain water measuring container 39 as the low temperature side drain water, and is combined with the high temperature side drain water 31 to measure the total amount of water contained in the exhaust fuel gas for measuring the amount of water. Drain water 3
It becomes 3.

【0022】電子冷却器27を通ったドライな排出燃料
ガスはサンプリングガス流量計34を通して吸引ポンプ
43により吸引されるが、吸引ポンプ43は、サンプリ
ングガス流量計34に付設の流量変換器35の電気信号
37を流量制御器36に送り、その制御出力38を受け
て所定の流量となるよう吸引力が制御されているので採
取する水分量測定用の排出燃料ガスの流量は一定に保持
される。特に本構成ではドライなガスをサンプリングガ
ス流量計34と吸引ポンプ43に通すこととしているの
で、水分による流量計測のミスおよびそれに伴う制御の
ミスを生じることがなく、精度のよい流量制御ができ
る。
The dry exhausted fuel gas that has passed through the electronic cooler 27 is sucked by the suction pump 43 through the sampling gas flow meter 34, and the suction pump 43 is the electric power of the flow rate converter 35 attached to the sampling gas flow meter 34. A signal 37 is sent to the flow rate controller 36, and the suction force is controlled so as to obtain a predetermined flow rate by receiving the control output 38, so that the flow rate of the discharged fuel gas for measuring the water content is kept constant. In particular, in this configuration, the dry gas is passed through the sampling gas flow meter 34 and the suction pump 43, so that the flow rate can be controlled with high accuracy without causing an error in the flow rate measurement due to moisture and a control error accompanying it.

【0023】吸引ポンプ43より排出される圧縮された
ドライな排出燃料ガスは、前述のように、高温ガス冷却
器22の二次冷却管23へと帰還通流され水分量測定用
の排出燃料ガスの冷却に供される。高温ガス冷却器22
と電子冷却器27において冷却され凝縮してドレン水計
量容器39に貯液された計量ドレン水33は、水量計4
2により計量され、所定量溜まるに要する時間を自動的
に計測することにより、単位時間当たりの燃料ガスドレ
ン水流量〔ml/m〕を求め、その出力を電気信号45
として、燃料ガス計測装置44へと送る。燃料ガスドレ
ン計測装置44では、上記の電気信号45により所定の
測定の終了を検知し、ドレン水計量容器39に付設され
たドレン電磁弁40へ制御信号46を送り、ドレン電磁
弁40を開状態として計量ドレン水33を放水管41へ
と放水する。ドレン水計量容器39の計量ドレン水33
の貯液量が減少して所定量に達すると、その電気信号を
受けてドレン電磁弁40に制御信号を送り、ドレン電磁
弁40を閉状態にして、再び単位時間当たりの燃料ガス
ドレン水流量の測定を開始する。この操作を繰り返すこ
とにより、一定間隔毎に測定が継続されることとなる。
また、燃料ガスドレン計測装置44では、出力端子15
および16からの出力電流を検知する電流変換器48の
出力信号47を受けて、出力電流に対応した正常運転状
態の所定の排出燃料ガス流量における標準燃料ガスドレ
ン水流量を算出し、この標準値と上記の電気信号45に
よる測定値とを比較することにより、排出燃料ガスに含
まれる水分量が適正量か否かが判断される。なお、本実
施例の装置では、繰り返して行われる数回の測定の平均
値を標準値と比較し、その増加量が所定値以上のとき異
常信号を発するようにすることにより、異常の発生をよ
り正確に判断できる構成としている。
The compressed dry exhaust fuel gas exhausted from the suction pump 43 is returned to the secondary cooling pipe 23 of the high temperature gas cooler 22 as described above, and is exhausted to the moisture measuring exhaust fuel gas. Is used for cooling. High temperature gas cooler 22
The measured drain water 33 stored in the drain water measuring container 39 after being condensed in the electronic cooler 27 and condensed is stored in the water meter 4
The fuel gas drain water flow rate [ml / m] per unit time is obtained by automatically measuring the time required to collect a predetermined amount of water and to measure the output by an electric signal 45
As the fuel gas measuring device 44. The fuel gas drain measuring device 44 detects the end of the predetermined measurement by the electric signal 45, sends a control signal 46 to the drain solenoid valve 40 attached to the drain water measuring container 39, and opens the drain solenoid valve 40. The measurement drain water 33 is discharged to the water discharge pipe 41. Drain water measuring container 39 Drain water 33
When the stored amount of the liquid reaches a predetermined amount and receives the electric signal, a control signal is sent to the drain solenoid valve 40 to close the drain solenoid valve 40, and the fuel gas drain water flow rate per unit time is again set. Start the measurement. By repeating this operation, the measurement is continued at regular intervals.
Further, in the fuel gas drain measuring device 44, the output terminal 15
In response to the output signal 47 of the current converter 48 for detecting the output currents from 16 and 16, the standard fuel gas drain water flow rate at the predetermined exhaust fuel gas flow rate in the normal operating state corresponding to the output current is calculated, and this standard value is calculated. By comparing the measured value of the electric signal 45 with the measured value, it is determined whether or not the amount of water contained in the exhausted fuel gas is appropriate. In the device of the present embodiment, the average value of several times of repeated measurement is compared with a standard value, and an abnormal signal is generated when the increase amount is equal to or more than a predetermined value, so that the occurrence of abnormality is detected. It is configured so that it can be judged more accurately.

【0024】したがって、燃料電池発電装置の燃料ガス
排出系に上記のように構成した水分量計量系統を付設し
て連続して水分量を計量することとすれば、水分量の異
常が的確に検知され、燃料電池本体に供給された空気の
空気極から燃料極への漏洩透過を早期に、かつ確実に検
知することが可能となる。図2は、本発明の燃料電池発
電装置の実施例を示す排出ガスの水分量計量系統の構成
図で、空気排出系に設けられた連続して水分量を計量す
る系統の構成図を例示したものである。
Therefore, if the moisture amount measuring system configured as described above is attached to the fuel gas discharge system of the fuel cell power generator to continuously measure the moisture amount, an abnormality in the moisture amount can be accurately detected. Thus, it becomes possible to detect the leakage and permeation of the air supplied to the fuel cell main body from the air electrode to the fuel electrode early and reliably. FIG. 2 is a configuration diagram of an exhaust gas moisture content measuring system showing an embodiment of the fuel cell power generator of the present invention, and illustrates a configuration diagram of a system for continuously measuring the moisture amount provided in the air exhaust system. It is a thing.

【0025】本図に示した排出ガスの水分量計量系統
は、上述の図1の水分量計量系統と基本的に同一であ
り、図1との相違点は、サンプリング管20が空気排出
マニホールド12に接続されており排出空気の水分量を
計量する系統であること、また図1の燃料ガスドレン計
測装置44に代わって空気ドレン計測装置50が用いら
れていることにある。空気ドレン計測装置50は、電流
変換器48の出力信号47を受けて、出力電流に対応し
た正常運転状態の所定の排出空気流量での標準空気ドレ
ン水流量を算出し、この標準値と上記の電気信号45に
よる測定値とを比較することにより、排出空気に含まれ
る水分が適正か否かを判断する方式としており、その他
は燃料ガスドレン計測装置44と同一である。その他の
構成部品は図1と同一の機能を有するものであり、重複
する説明は省略する。
The moisture content measuring system of the exhaust gas shown in this figure is basically the same as the moisture content measuring system of FIG. 1 described above. The difference from FIG. Is a system for measuring the amount of water in the exhaust air, and an air drain measuring device 50 is used instead of the fuel gas drain measuring device 44 of FIG. The air drain measuring device 50 receives the output signal 47 of the current converter 48, calculates a standard air drain water flow rate at a predetermined discharge air flow rate in a normal operating state corresponding to the output current, and calculates the standard value and the above-mentioned value. The method is to determine whether or not the water content in the exhaust air is appropriate by comparing the measured value by the electric signal 45, and the other is the same as the fuel gas drain measuring device 44. The other components have the same functions as those in FIG. 1, and duplicate explanations are omitted.

【0026】図3は、本発明の燃料電池発電装置の他の
実施例を示す排出ガスの水分量計量系統の異常検知回路
のブロック図である。本実施例は、図1および図2に示
した燃料ガスドレン計測装置44および空気ドレン計測
装置50により得られた、燃料ガスドレン水流量の測定
値と空気ドレン水流量の測定値を、それぞれ燃料ガスド
レン水流量測定信号54および空気ドレン水流量測定信
号56として、ドレン水異常検出器53へ送り、図1お
よび図2に示した電流変換器48によって得られた出力
電流測定信号55から算出される標準値と比較して異常
を検知するものである。すなわち、ドレン水異常検出器
53においては、燃料ガスドレン水流量測定信号54お
よび空気ドレン水流量測定信号56より測定された燃料
ガスドレン水流量と空気ドレン水流量との差異が算出さ
れ、出力電流測定信号55より出力電流に対応した燃料
電池の正常運転状態における所定の排出空気流量での標
準の燃料ガスドレン水流量と空気ドレン水流量との差異
が算出される。さらにこれらの値より、燃料ガスドレン
水流量と空気ドレン水流量との差異の測定値と標準値と
の差異が算出され、算出された差異が所定の範囲をこえ
れば、正あるいは負のドレン水異常信号57を発する。
ドレン水異常信号57が正の場合には、燃料ガスドレン
水流量の増加が空気ドレン水流量の増加に比べて大き
く、燃料極への空気の漏洩透過が生じていることを示
す。またドレン水異常信号57が負の場合には、その反
対に空気極への燃料ガスの漏洩透過が生じていることを
示していることとなる。
FIG. 3 is a block diagram of an abnormality detection circuit of an exhaust gas moisture content measuring system showing another embodiment of the fuel cell power generator of the present invention. In the present embodiment, the measured values of the fuel gas drain water flow rate and the air drain water flow rate obtained by the fuel gas drain measurement device 44 and the air drain measurement device 50 shown in FIGS. A standard value calculated from the output current measurement signal 55 sent to the drain water abnormality detector 53 as the flow rate measurement signal 54 and the air drain water flow rate measurement signal 56 and obtained by the current converter 48 shown in FIGS. 1 and 2. The abnormality is detected in comparison with. That is, in the drain water abnormality detector 53, the difference between the fuel gas drain water flow rate measured by the fuel gas drain water flow rate measurement signal 54 and the air drain water flow rate measurement signal 56 is calculated, and the output current measurement signal is calculated. From 55, the difference between the standard fuel gas drain water flow rate and the air drain water flow rate at the predetermined exhaust air flow rate in the normal operating state of the fuel cell corresponding to the output current is calculated. Furthermore, from these values, the difference between the measured value of the difference between the fuel gas drain water flow rate and the air drain water flow rate and the standard value is calculated, and if the calculated difference exceeds the predetermined range, the positive or negative drain water An abnormal signal 57 is emitted.
When the drain water abnormality signal 57 is positive, the increase in the fuel gas drain water flow rate is larger than the increase in the air drain water flow rate, which indicates that air leaks and permeates to the fuel electrode. On the other hand, when the drain water abnormality signal 57 is negative, it means that leakage and permeation of the fuel gas to the air electrode is occurring.

【0027】したがって、本方式の異常検知回路におい
ては、単一の信号で異常発生のみならず、異常発生電極
をも検知することができる。
Therefore, in the abnormality detecting circuit of this system, not only the occurrence of the abnormality can be detected by the single signal, but also the abnormality generating electrode can be detected.

【0028】[0028]

【発明の効果】上述のように、本発明においては、複数
の燃料ガス通流溝を有する燃料極基材および燃料極触媒
層からなる燃料極と、複数の空気通流溝を有する空気極
基材および空気極触媒層からなる空気極とにより電解質
体を含むマトリックスを挟持してなる単セルを、セパレ
ータと交互に積層し、適宜冷却板を挿入して積層型の燃
料電池本体を形成し、燃料ガス通流溝に燃料ガスを、ま
た空気通流溝に空気を通流して、電気化学反応により直
流電力を得る燃料電池発電装置で、燃料ガス通流溝を通
流した後の燃料ガスが燃料ガス排出配管により、また空
気通流溝を通流した後の空気が空気排出配管によりそれ
ぞれ独立して排出されるものにおいて、燃料ガス排出配
管と空気排出配管の双方に排気中の水分量を計量する生
成水量測定装置を付設することとしたので、空気極と燃
料極との間の反応ガスの漏洩透過が発生すれば、漏洩透
過によって生じる排出ガス中の水分量の増加を測定でき
るので、燃料電池本体の両電極間での反応ガスの漏洩透
過が検知でき、早期に寿命延長の保守の実施を可能とす
る燃料電池発電装置が得られることとなった。
As described above, in the present invention, a fuel electrode comprising a fuel electrode base material having a plurality of fuel gas passage grooves and a fuel electrode catalyst layer, and an air electrode base having a plurality of air passage grooves. A single cell formed by sandwiching a matrix containing an electrolyte body with an air electrode composed of a material and an air electrode catalyst layer is alternately laminated with a separator, and a cooling plate is appropriately inserted to form a laminated fuel cell body, In a fuel cell power generator that obtains DC power by an electrochemical reaction by passing fuel gas through the fuel gas passage and air through the air passage, the fuel gas after passing through the fuel gas passage is In the case where the fuel gas exhaust pipe and the air after passing through the air flow groove are exhausted independently by the air exhaust pipe respectively, the amount of water in the exhaust gas should be adjusted to both the fuel gas exhaust pipe and the air exhaust pipe. A measuring device for the amount of water produced Since it is decided to install it, if leak permeation of the reaction gas between the air electrode and the fuel electrode occurs, the increase in the amount of water in the exhaust gas caused by the leak permeation can be measured. It has become possible to obtain a fuel cell power generator that can detect leakage and permeation of the reaction gas in the fuel cell and can perform maintenance for extending the service life at an early stage.

【0029】さらに、上記の生成水量測定装置を、当該
排出配管より分岐してガスを吸引する吸引ポンプ、吸引
したガス流量を測定する流量計、測定した流量をフィー
ドバックして吸引ポンプを制御する流量制御器、吸引さ
れたガス中の水分を分離するガス冷却器、分離された生
成水量を測定する水量計、およびその計測装置から構成
することとすれば、排出ガスに含まれる水分量の微小な
変化を測定することが可能となるので、極間の反応ガス
の漏洩透過量が微量であっても、これを早期に、かつ的
確に検知することが可能となり、燃料電池本体の両電極
間での反応ガスの漏洩透過が検知し、早期に寿命延長の
保守の実施を可能とする燃料電池発電装置を得るのに好
適である。
Furthermore, a suction pump for branching the generated water amount measuring device from the discharge pipe to suck the gas, a flow meter for measuring the flow rate of the sucked gas, and a flow rate for feeding back the measured flow rate to control the suction pump. If it consists of a controller, a gas cooler that separates the moisture in the sucked gas, a water meter that measures the amount of separated water produced, and a measuring device therefor, the amount of water contained in the exhaust gas will be very small. Since it is possible to measure the change, even if there is a small amount of leakage and permeation of the reaction gas between the electrodes, it is possible to detect this early and accurately, and it is possible to detect it between both electrodes of the fuel cell body. It is suitable to obtain a fuel cell power generation device that can detect the leakage and permeation of the reaction gas and can perform maintenance for extending the service life at an early stage.

【0030】さらにまた、上記の燃料ガス排出配管と空
気排出配管に付設された2つの生成水量測定装置を、そ
の2つの生成水量測定出力を入力して、その差異を演算
し、さらにその差異と基準値との差異が設定範囲を越え
たとき異常信号を発する異常検出器に接続することとす
れば、空気極から燃料極への空気の漏洩透過ならびに燃
料極から空気極への燃料ガスの漏洩透過の双方を同一信
号により知ることが可能となるので、燃料電池本体の両
電極間での反応ガスの漏洩透過が検知し、早期に寿命延
長の保守の実施を可能とする燃料電池発電装置として効
果的である。
Furthermore, the two produced water amount measuring devices attached to the fuel gas exhaust pipe and the air exhaust pipe are input to the two produced water amount measurement outputs, the difference between them is calculated, and the difference is calculated. If it is connected to an anomaly detector that emits an anomaly signal when the difference from the reference value exceeds the set range, leakage and permeation of air from the air electrode to the fuel electrode and leakage of fuel gas from the fuel electrode to the air electrode Since it is possible to know both of the permeation by the same signal, it is possible to detect the leakage and permeation of the reaction gas between both electrodes of the fuel cell body, and as a fuel cell power generation device that can perform maintenance for extending the life early. It is effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の燃料電池発電装置の実施例を示す排出
ガスの水分量計量系統の構成図で、燃料ガス排出系に設
けられた連続して水分量を計量する系統の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of an exhaust gas moisture content measurement system showing an embodiment of a fuel cell power generator of the present invention, and is a configuration diagram of a system for continuously measuring the moisture content provided in a fuel gas exhaust system.

【図2】本発明の燃料電池発電装置の実施例を示す排出
ガスの水分量計量系統の構成図で、空気排出系に設けら
れた連続して水分量を計量する系統の構成図
FIG. 2 is a configuration diagram of an exhaust gas moisture content measurement system showing an embodiment of a fuel cell power generator of the present invention, and is a configuration diagram of a system for continuously measuring the moisture content provided in an air exhaust system.

【図3】本発明の燃料電池発電装置の他の実施例を示す
排出ガスの水分量計量系統の異常検知回路のブロック図
FIG. 3 is a block diagram of an abnormality detection circuit of a water content measuring system of exhaust gas showing another embodiment of the fuel cell power generator of the present invention.

【図4】積層型の燃料電池本体の基本構成を示す要部断
面図
FIG. 4 is a cross-sectional view of essential parts showing the basic configuration of a laminated fuel cell body.

【図5】積層型の燃料電池本体の反応ガスの流れを示す
平面図
FIG. 5 is a plan view showing a flow of a reaction gas in a laminated fuel cell body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マトリックス 2 燃料極触媒層 3 燃料極基材 3a 燃料ガス通流溝 4 リザーバプレート 5 空気触媒層 6 空気極基材 6a 空気通流溝 7 セパレータ 8 シール材 9A,9B シール 10 燃料電池本体 11 空気供給マニホールド 12 空気排出マニホールド 13 燃料ガス供給マニホールド 14 燃料ガス排出マニホールド 15,16 出力端子 20 サンプリング管 21 ヒーター 22 高温ガス冷却器 23 二次冷却管 24 一次冷却管 26 自動ドレン弁 27 電子冷却器 31 高温側ドレン水 32 低温側ドレン水 33 計量ドレン水 34 サンプリングガス流量計 35 流量変換器 36 流量制御器 37 電気信号 38 制御出力 39 ドレン水計量容器 40 ドレン電磁弁 42 水量計 43 吸引ポンプ 44 燃料ガスドレン計測装置 45 電気信号 46 制御信号 47 出力信号 48 電流変換器 50 空気ドレン計測装置 53 ドレン水異常検出器 54 燃料ガスドレン水流量測定信号 55 出力電流測定信号 56 空気ドレン水流量測定信号 57 ドレン水異常信号 1 Matrix 2 Fuel Electrode Catalyst Layer 3 Fuel Electrode Base Material 3a Fuel Gas Flow Groove 4 Reservoir Plate 5 Air Catalyst Layer 6 Air Electrode Base Material 6a Air Flow Groove 7 Separator 8 Sealing Material 9A, 9B Seal 10 Fuel Cell Main Body 11 Air Supply manifold 12 Air discharge manifold 13 Fuel gas supply manifold 14 Fuel gas discharge manifold 15,16 Output terminal 20 Sampling pipe 21 Heater 22 High temperature gas cooler 23 Secondary cooling pipe 24 Primary cooling pipe 26 Automatic drain valve 27 Electronic cooler 31 High temperature Side drain water 32 Low temperature side drain water 33 Metering drain water 34 Sampling gas flow meter 35 Flow rate converter 36 Flow rate controller 37 Electric signal 38 Control output 39 Drain water measuring container 40 Drain solenoid valve 42 Water meter 43 Suction pump 44 Fuel gas drain measurement Device 45 Air signal 46 the control signal 47 output signal 48 to current converter 50 the air drainage measuring device 53 drain water anomaly detector 54 fuel Gasudoren water flow rate measurement signal 55 output current measurement signal 56 air drain water flow measurement signal 57 drain water abnormality signal

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の燃料ガス通流溝を有する燃料極基材
および燃料極触媒層からなる燃料極と、複数の空気通流
溝を有する空気極基材および空気極触媒層からなる空気
極とにより電解質体を含むマトリックスを挟持してなる
単セルを、セパレータと交互に積層し、適宜冷却板を挿
入して積層型の燃料電池本体を形成し、前記燃料ガス通
流溝に燃料ガスを、また前記空気通流溝に空気を通流し
て、電気化学反応により直流電力を得る燃料電池発電装
置で、前記燃料ガス通流溝を通流した後の燃料ガスが燃
料ガス排出配管により、また前記空気通流溝を通流した
後の空気が空気排出配管によりそれぞれ独立して排出さ
れるものにおいて、前記燃料ガス排出配管と前記空気排
出配管の双方に排気中の水分量を測定する生成水量測定
装置が付設されていることを特徴とする燃料電池発電装
置。
1. A fuel electrode comprising a fuel electrode base material having a plurality of fuel gas flow channels and a fuel electrode catalyst layer, and an air electrode comprising an air electrode base material having a plurality of air flow channels and an air electrode catalyst layer. A unit cell formed by sandwiching a matrix containing an electrolyte body with is alternately laminated with a separator, and a cooling plate is appropriately inserted to form a laminated fuel cell body, and a fuel gas is introduced into the fuel gas flow groove. Further, in a fuel cell power generation device in which air is passed through the air flow groove to obtain direct current power by an electrochemical reaction, the fuel gas after passing through the fuel gas flow groove is discharged by a fuel gas discharge pipe, In the one in which the air after flowing through the air flow groove is independently discharged by the air discharge pipe, the amount of generated water for measuring the amount of moisture in the exhaust gas in both the fuel gas discharge pipe and the air discharge pipe A measuring device is attached Fuel cell power generation system according to claim Rukoto.
【請求項2】請求項1記載の燃料電池発電装置におい
て、前記生成水量測定装置が、当該排出配管より分岐し
てガスを吸引する吸引ポンプ、吸引したガス流量を測定
する流量計、測定した流量をフィードバックして吸引ポ
ンプを制御する流量制御器、吸引されたガス中の水分を
分離するガス冷却器、分離された生成水量を測定する水
量計、およびその計測装置からなることを特徴とする燃
料電池発電装置。
2. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the generated water amount measuring device is a suction pump for branching from the discharge pipe and sucking gas, a flow meter for measuring the sucked gas flow rate, and a measured flow rate. The fuel is characterized by comprising a flow controller for feeding back the suction pump to control the suction pump, a gas cooler for separating the water content in the sucked gas, a water meter for measuring the amount of generated water separated, and a measuring device therefor. Battery generator.
【請求項3】請求項1または2記載の燃料電池発電装置
において、前記燃料ガス排出配管と前記空出排気配管と
に付設されている2つの該生成水量測定装置が、その2
つの生成水量測定出力を入力して、その差異を演算し、
さらにその差異と基準値との差異が設定範囲を越えたと
き異常信号を発する異常検出器に接続されていることを
特徴とする燃料電池発電装置。
3. The fuel cell power generator according to claim 1 or 2, wherein the two generated water amount measuring devices attached to the fuel gas discharge pipe and the exhaust gas discharge pipe are
Input the generated water quantity measurement output, calculate the difference,
Further, the fuel cell power generator is connected to an abnormality detector that emits an abnormality signal when the difference between the difference and the reference value exceeds a set range.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6475651B1 (en) 2000-07-31 2002-11-05 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for detecting transfer leaks in fuel cells
US6662633B2 (en) 2001-12-19 2003-12-16 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for locating internal transfer leaks within fuel cell stacks
JP2010257835A (en) * 2009-04-27 2010-11-11 Ngk Spark Plug Co Ltd Fuel cell system

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