DE102019123540A1

DE102019123540A1 - Alterungsverfahren einer brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102019123540A1
Application number: DE102019123540.5A
Authority: DE
Inventors: Masahito KOSAI; Kensaku Kodama; Shuji KAJIYA
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2020-03-26
Also published as: JP2020047560A; CN110957509A; JP7084268B2; US11081714B2; US20200099071A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zur Verkürzung einer Alterungszeitspanne einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle unmittelbar nach der Herstellung bereit, um die Geschwindigkeit der Endkontrolle und die Produktionsgeschwindigkeit der Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle zu erhöhen. Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Alterungsverfahren einer Brennstoffzelle, welche eine eine Brennstoffelektrode, eine Elektrolytmembran, und eine Oxidanselektrode umfassende Membranelektrodeneinheit enthält, wobei das Verfahren das Anwenden eines Potentialzyklus umfasst, wobei das geringste Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, und OCV abwechselnd zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode wiederholt werden, und im Potentialzyklus Brenngas der Brennstoffelektrode zugeführt wird, und Oxidationsgas und Kohlenstoffmonoxid-Gas der Oxidanselektrode zugeführt werden.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Alterungsverfahren einer Brennstoffzelle. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Alterungsverfahren einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle unmittelbar nach der Herstellung.
Beschreibung des Standes der Technik
Als eine Brennstoffzelle, welche Elektrizität mittels einer elektrochemischen Reaktion zwischen Brenngas und Oxidansgas bzw. Oxidationsgas erzeugt, hat eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle als eine Energiequelle Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Allgemein wird eine Membranelektrodeneinheit, welche aus Katalysatorschichten (d.h., eine Brennstoffelektrode und eine Oxidanselektrode (eine Luftelektrode)) besteht, welche mit jeder der beiden Oberflächen eines Feststoffpolymerelektrolyts, welche eine Elektrolytmembran ist (d.h., eine Brennstoffelektrode - eine Feststoffpolymerelektrolytmembran - eine Oxidanselektrode; auch als „MEA“ bezeichnet), verbunden ist, für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle verwendet. Außerdem sind Gasdiffusionsschichten mit den beiden Oberflächen einer MEA gelegentlich bzw. vereinzelt verbunden. Ferner sind mit Gasströmungskanälen ausgestattete Separatoren auf den beiden Oberflächen einer MEA angeordnet. Allgemein weist eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle eine Struktur auf, wobei eine Mehrzahl an einzelnen Einheitszellen, wobei jede eine derartige MEA und Separatoren umfasst, aufeinander gestapelt sind (d.h., ein Brennstoffzellenstapel).
Als ein Verfahren des Brennstoffzellenbetriebs, welcher hohe stromerzeugende Eigenschaften aufweist, offenbart zum Beispiel JP 2018-49761 A ein Verfahren des Brennstoffzellenbetriebs, welches einen Betriebsschritt enthält, in welchem eine mit einer Brennstoffelektrode und eine Oxidanselektrode einer Membranelektrodeneinheit verbundene Stromquelle, welche die Brennstoffelektrode, eine Elektrolytmembran, und die Oxidanselektrode enthält, verwendet wird, um eine Spannung anzulegen, welche einem Potentialzyklus unterliegt, wobei ein geringes Potential und ein hohes Potential abwechselnd wiederholt werden, und das an die Oxidanselektrode angelegte geringe Potential 0,85 V oder weniger, bezogen auf ein Brennstoffelektrodenpotential, ist, und das an die Oxidanselektrode angelegte hohe Potential 1,10 V oder höher, bezogen auf das Brennstoffelektrodenpotential, ist.
Wenn eine Brennstoffzelle für eine lange Zeitspanne verwendet wurde, verschlechtert sich schrittweise dessen Leistung bzw. Leistungsfähigkeit. Zum Beispiel offenbart JP 2016-66407 A ein Verfahren des Wiederherstellens der Brennstoffzellenleistung für die Wiederherstellung der Brennstoffzellenleistung, ohne das Oxidanselektrodenpotential höher als ein spontanes Potentialniveau anzuheben, umfassend: einen Schritt (a) des Zuführens von Kohlenstoffmonoxid-Gas und wasserhaltigem Gas (Gas, welches Feuchtigkeit enthält) entweder zu einer Brennstoffelektrode oder einer Oxidanselektrode und Zuführen von Wasserstoffgas zu der anderen Elektrode, während die Zufuhr von Sauerstoff in eine Brennstoffzelle blockiert ist; und einen Schritt (b) des Beendens der Zufuhr von Kohlenstoffmonoxid-Gas und Erhöhen eines Potentials der Elektrode, zu welcher das Kohlenstoffmonoxid-Gas bis zum bestimmten Potential zugeführt wurde, dessen Obergrenze ein Potential des offenen Stromkreises ist.
Es ist bekannt, dass derartige Brennstoffzellen unfähig sind, die geplante bzw. ausgelegte Leistung aufgrund von anderen Faktoren als von Herstellungsfehlern zu erreichen, wie einem Mangel an Feuchtigkeitsgehalt in einer Elektrolytmembran und/oder einem Elektrolyten in einer Katalysatorschicht und Adsorption von toxischen Substanzen an Katalysatoroberflächen, was unmittelbar nach der Herstellung auftreten kann. Dementsprechend werden Brennstoffzellen unmittelbar nach der Herstellung der Alterung bzw. dem Altern (auch als zum Beispiel „Einbruch“, „Konditionierung“ oder „Aktivierung“ bezeichnet) vor der Endkontrolle bzw. Versendungsüberprüfung („shipping inspection“) unterzogen.
Zum Beispiel offenbart JP 2010-192221 A ein Konditionierungsverfahren einer Brennstoffzelle zur Verbesserung eines Ausgangspotentials der Brennstoffzelle, umfassend: einen Schritt der Spannungsregulierung, welche die Oxidation und die Reduktion von Katalysatoren in Elektroden durch Änderung einer Zwischenelektrodenspannung zwischen einem hohen Potential von 900 mV bis 1300 mV und einem geringen Potential von 0 mV bis 700 mV in der Brennstoffzelle wiederholt; und einen Schritt der Temperatur-/Feuchtigkeitsregulierung zur Verbesserung der spezifischen Aktivität der Katalysatoren durch Regulieren der Temperatur der Brennstoffzelle und Feuchtigkeit des Gases in der Brennstoffzelle während des Schrittes der Spannungsregulierung.
ZUSAMMENFASSUNG
1 zeigt schematisch einen Platin-(Pt)-Katalysator in einer Elektrode einer Brennstoffzelle unmittelbar nach der Herstellung. 1 zeigt, dass eine toxische Substanz, wie eine Substanz, welche Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff (C_xH_yO_z, wobei x, y, und z jeweils eine beliebige Zahl sind) enthält, an dem Pt-Katalysator der Brennstoffzelle unmittelbar nach der Herstellung haftet. Eine toxische Substanz beeinflusst die Brennstoffzellenleistung negativ. Dementsprechend wird eine Brennstoffzelle unmittelbar nach der Herstellung der Alterung unterzogen, was eine Entfernung derartiger toxischer Substanzen bezweckt.
2 zeigt einen Zusammenhang zwischen einer Alterungszeitspanne und einer Zellspannung gemäß einer Ausführungsform eines Schrittes der Alterung und eines Schrittes der Überprüfung der Zellstromerzeugung einer Brennstoffzelle gemäß einer herkömmlichen Technik. Während eine ideale Alterungszeitspanne bis zu der Initiation bzw. Einleitung eines Schrittes der Endkontrolle bzw. Versendungsüberprüfung von massenproduzierten Brennstoffzellen ungefähr 30 Minuten ist, wie aus 2 ersichtlich ist, beträgt eine Alterungszeitspanne bzw. Alterungszeitdauer ungefähr 40 Minuten im Alterungsverfahren gemäß der herkömmlichen Technik.
Deshalb kann ein herkömmliches Alterungsverfahren die Produktionsgeschwindigkeit einer Brennstoffzelle aufgrund einer langen Alterungszeitspanne nicht erhöhen.
Dementsprechend stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren der Verkürzung einer Alterungszeitspanne einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle unmittelbar nach der Herstellung bereit, um die Geschwindigkeit der Endkontrolle und die Herstellungsgeschwindigkeit der Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle zu erhöhen.
Dementsprechend haben, als ein Ergebnis intensiver Studien, die vorliegenden Erfinder das Nachstehende herausgefunden. Das heißt, in einem Alterungsverfahren einer Brennstoffzelle, welche eine Membranelektrodeneinheit enthält, welche eine Brennstoffelektrode, eine Elektrolytmembran, und eine Oxidanselektrode umfasst, kann eine Gasmischung, welche Oxidationsgas mit Kohlenstoffmonoxid-(CO)-Gas vermengt, der Oxidanselektrode in einem Potentialzyklus zugeführt werden, wobei das geringste Zellpotential vorliegt, wenn eine Last angelegt bzw. aufgebracht bzw. angewandt ist und OCV (Leerspannung, „open circuit voltage“) abwechselnd zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode wiederholt wird, sodass eine Alterungszeitspanne einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle verkürzt werden kann. Dies hat zu einer Vollendung der vorliegenden Offenbarung geführt.
Zum Beispiel sind beispielhafte Ausführungsformen wie folgt.

(1) Ein Alterungsverfahren einer Brennstoffzelle, welche eine Brennstoffelektrode, eine Elektrolytmembran, und eine Oxidanselektrode enthaltende Membranelektrodeneinheit umfasst, wobei das Verfahren das Anlegen bzw. Aufbringen bzw. Anwenden eines Potentialzyklus umfasst, wobei das geringste Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, und OCV abwechselnd zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode wiederholt werden, und im Potentialzyklus Brenngas der Brennstoffelektrode zugeführt wird und Oxidansgas bzw. Oxidationsgas und Kohlenstoffmonoxid-Gas der Oxidanselektrode zugeführt werden.
(2) Das Verfahren gemäß (1), wobei Oxidansgas bzw. Oxidationsgas und Kohlenstoffmonoxid-Gas der Oxidanselektrode zugeführt werden, wenn die Last im Potentialzyklus angelegt ist und Oxidansgas bzw. Oxidationsgas der Oxidanselektrode zugeführt wird, wenn das Anlegen einer Last im Potentialzyklus beendet ist.
(3) Das Verfahren gemäß (1) oder (2), wobei der Oxidanselektrode ferner Stickstoff-Gas zugeführt wird, eine Zelltemperatur der Brennstoffzelle 70 °C bis 90 °C ist, das geringste Zellpotential, wenn die Last angelegt ist, -0,1 V bis 0,4 V ist, OCV 0,8 V bis 1,1 V ist, und die Potential-Auslenkgeschwindigkeit vom geringsten Zellpotential, wenn die Last an OCV angelegt ist, und die Potential-Auslenkgeschwindigkeit von OCV zum geringsten Zellpotential, wenn die Last angelegt ist, jeweils 0,4 V/Sek. bis 1,0 V/Sek. sind.
(4) Das Verfahren gemäß einem von (1) bis (3), wobei Kohlenstoffmonoxid-Gas in einer Menge von 2 Vol.-% (% pro Volumen) bis 4 Vol.-%, bezogen auf das der Oxidanselektrode zugeführte Volumen des gesamten Gases, zugeführt wird.

WIRKUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Alterungszeitspanne einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle unmittelbar nach der Herstellung verkürzt werden, und die Geschwindigkeit der Endkontrolle und die Herstellungsgeschwindigkeit der Brennstoffzelle können folglich erhöht werden.
Figurenliste

1 zeigt schematisch einen Platin-(Pt)-Katalysator in einer Elektrode einer Brennstoffzelle unmittelbar nach der Herstellung.
2 zeigt einen Zusammenhang zwischen einer Alterungszeitspanne und einer Zellspannung gemäß einer Ausführungsform eines Schrittes der Alterung und eines Schrittes der Überprüfung der Zellspannungserzeugung einer Brennstoffzelle gemäß einer herkömmlichen Technik.
3 zeigt schematisch eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, in welcher eine toxische Substanz von einem Platin-(Pt)-Katalysator desorbiert ist.
4 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Stromdichte und einer Zellspannung einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, welche einer Kohlenstoffmonoxid-(CO)-Behandlung (d.h., eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle mit CO-Behandlung) unterzogen wurde, und eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, welche keiner CO-Behandlung (d.h., eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle ohne CO-Behandlung) unterzogen wurde.
5 zeigt einen Zusammenhang zwischen einer Alterungszeitspanne und einer Zellspannung, wenn Kohlenstoffmonoxid-(CO)-Gas einer Oxidanselektrode in einem Schritt der Alterung und einem Schritt der Überprüfung der Zellstromerzeugung einer Brennstoffzelle zugeführt wird.
6 zeigt einen Vergleich herkömmlicher Alterungsbedingungen für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle und Alterungsbedingungen für eine in den Beispielen verwendete Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben.
Die Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind mit Bezug zu darin passenden Figuren beschrieben. In den Figuren sind Größe bzw. Dimension und Konfiguration bzw. Anordnung jeder Komponente aus Klarheitsgründen übertrieben, und eine tatsächliche Dimension oder Konfiguration ist nicht exakt dargestellt. Dementsprechend ist der technische Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf die Dimension und die Konfiguration jeder Komponente, welche in den Figuren dargestellt ist, beschränkt. Es sollte bemerkt werden, dass das Alterungsverfahren einer Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, und ein Fachmann fähig ist, verschiedene Typen von Änderungen bzw. Modifikationen und Verbesserung innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zu erhalten.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Alterungsverfahren einer Brennstoffzelle, welche eine Membranelektrodeneinheit umfasst, welche eine Brennstoffelektrode, eine Elektrolytmembran, und eine Oxidanselektrode enthält, wobei das Verfahren das Anwenden eines Potentialzyklus umfasst, wobei das geringste Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, und OCV (Leerspannung, „open circuit voltage“) abwechselnd zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode wiederholt werden, und im Potentialzyklus Brenngas der Brennstoffelektrode zugeführt wird und Oxidationsgas und Kohlenstoffmonoxid-(CO)-Gas der Oxidanselektrode zugeführt werden.
(Brennstoffzelle)
Als eine Brennstoffzelle, welche der Alterung durch ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung unterzogen wird, kann eine aus dem Stand der Technik bekannte Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle verwendet werden, und eine derartige Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle kann unmittelbar nach der Herstellung verwendet werden. Allgemein weist eine Brennstoffzelle, welche der Alterung durch ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung unterzogen wurde, eine Struktur auf, wobei eine Mehrzahl an einzelnen Einheitszellen, wobei jede eine Membranelektrodeneinheit (MEA) und Separatoren umfasst, übereinander gestapelt sind.
Die MEA umfasst eine Brennstoffelektrode, eine Oxidanselektrode, und eine dazwischen angeordnete Elektrolytmembran. Außerdem kann die MEA eine mit der Brennstoffelektrode verbundene Schicht zum Diffundieren bzw. Ausbreiten von Brenngas (d.h., eine Brenngas-Diffusionsschicht) und eine mit der Oxidationsschicht verbundene Schicht zum Diffundieren von Oxidationsgas (d.h., eine Oxidationsgas-Diffusionsschicht) umfassen.
Eine Brennstoffelektrode und eine Oxidanselektrode sind jeweils durch eine Katalysatorschicht gebildet. Eine Katalysatorschicht umfasst einen Katalysator und einen Elektrolyten.
Als ein Katalysator kann ein Metall-tragender Katalysator verwendet werden. In einem Metall-tragenden Katalysator wird ein Metallkatalysator von einem Träger getragen. Als ein Träger kann ein aus dem Stand der Technik bekannter Träger verwendet werden. Beispiele desselben umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Kohlenstoff-Materialien, wie Ruß, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, und Kohlenstoff-Nanofasern, und Kohlenstoffverbindungen, wie Siliziumcarbid.
Ein von einem Träger getragener Metallkatalysator ist nicht beschränkt und ein aus dem Stand der Technik bekannter Metallkatalysator kann verwendet werden, vorausgesetzt, dass der Metallkatalysator katalytische Aktivität in der Reaktion der MEA an den Elektroden aufweist, wie nachstehend beschrieben ist. Die Luftelektrode (die Kathode): O₂ + 4H⁺ + 4e^- → 2H₂O Die Brennstoffelektrode (die Anode): 2H₂ → 4H⁺ + 4e^- Beispiele der Metallkatalysatoren, welche verwendet werden können, umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Platin, Platin-Legierung, Palladium, Rhodium, Gold, Silber, Osmium, und Iridium. Ferner, Beispiele von Platin-Legierungen, welche verwendet werden können, umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, eine Legierung von Platin mit mindestens einem aus Aluminium, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Gallium, Zirkonium, Molybdän, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Vanadium, Wolfram, Rhenium, Osmium, Iridium, Titan, und Blei. Als ein Katalysatormetall kann Platin verwendet werden.
Als ein Elektrolyt kann ein Ionomer verwendet werden. Ein Ionomer wird auch als ein Kationenaustauscherharz bezeichnet und liegt in der Gestalt eines aus Ionomer-Molekülen gebildeten Clusters vor. Als ein Ionomer kann ein aus dem Stand der Technik bekanntes Ionomer verwendet werden, und Beispiele desselben, welche verwendet werden können, umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Fluorharz-basierte Elektrolyte, wie ein Perfluorsulfonsäureharz-Material, sulfonierte Kunststoff-basierte Elektrolyte, wie sulfoniertes Polyetherketon, sulfoniertes Polyethersulfon, sulfoniertes Polyetherethersulfon, sulfoniertes Polysulfon, sulfoniertes Polysulfid, und sulfoniertes Polyphenylen, und sulfoalkylierte Kunststoff-basierte Elektrolyte, wie sulfoalkyliertes Polyetheretherketon, sulfoalkyliertes Polyethersulfon, sulfoalkyliertes Polyetherethersulfon, sulfoalkyliertes Polysulfon, sulfoalkyliertes Polysulfid, und sulfoalkyliertes Polyphenylen. Als ein Ionomer können zum Beispiel ein Perfluorsulfonsäureharz-Material mit hydrophoben Teflon-Skelett aus Kohlenstoff und Fluor und Sulfonsäuregruppen, was ein Fluorharz-basierter Elektrolyt ist, wie Nafion (hergestellt von DuPont), verwendet werden.
Als eine Elektrolytmembran kann eine protonenleitfähige Elektrolytmembran verwendet werden. Als eine protonenleitfähige Elektrolytmembran kann eine aus dem Stand der Technik bekannte protonenleitfähige Elektrolytmembran verwendet werden. Beispiele der protonenleitfähigen Elektrolytmembranen, welche verwendet werden können, umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, eine aus einem Sulfonsäuregruppen enthaltendem Fluorharz gebildete Membran, wie im Elektrolyten beschrieben (d.h., Nafion (hergestellt von DuPont), Flemion (hergestellt von Asahi Kasei Corporation), und Aciplex (hergestellt von Asahi Kasei Corporation)) und eine aus einer anorganischen Substanz, wie Wolframsäure oder Phosphorwolframsäure, gebildete Membran.
Als eine Brenngas-Diffusionsschicht oder eine Oxidansgas-Diffusionsschicht kann ein leitfähiges, poröses Blatt verwendet werden. Als ein leitfähiges, poröses Blatt kann ein aus dem Stand der Technik bekanntes leitfähiges, poröses Blatt verwendet werden, und Beispiele desselben umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, ein Blatt aus einem gasdurchlässigen oder flüssigkeitsdurchlässigen Material, wie einem Kohlenstofftuch und einem Kohlenstoffpapier bzw. Kohlepapier.
Als ein Separator können ein leitfähiges und gasdichtes Material, welches als ein Stromabnehmer funktionieren kann, und eine Gasdichtung verwendet werden. Als ein Separator kann ein aus dem Stand der Technik bekannter Separator verwendet werden, und Beispiele desselben umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, ein Kohlenstoff-Separator, bestehend aus einem Komposit-Material einer hochdichten Kohlefaser mit Harz, wie ein Kohlenstofftuch und ein Kohlepapier, und ein Metall-Separator, welcher ein Metallmaterial enthält. Als ein Metall-Separator können ein Netz oder ein poröser Körper aus einem Metallmaterial, welches ausgezeichnete korrosionsbeständige Eigenschaften aufweist, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Platin und Gold, oder ein Material, dessen Oberflächen mit Kohlenstoff oder einem Metallmaterial, welches ausgezeichnete korrosionsbeständige Eigenschaften aufweist, beschichtet sind, um die korrosionsbeständigen Eigenschaften zu verbessern, verwendet werden. Ein derartiger Separator kann dem Formpressen oder Schneiden angemessen unterzogen werden, sodass Strömungskanäle für das Reaktionsgas bzw. Reaktandgas gebildet werden können.
(Ein System zur Verwirklichung bzw. Umsetzung der vorliegenden Offenbarung)
In einer Ausführungsform eines Systems zur Verwirklichung der vorliegenden Offenbarung umfasst ein System zur Alterung einer Brennstoffzelle eine Brennstoffzelle, eine Last-Anlegeeinheit, eine Brennstoff-Zufuhreinheit, eine Oxidans-Zufuhreinheit, und eine Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit. Das System zur Alterung einer Brennstoffzelle enthält optional ferner eine Stickstoff-Zufuhreinheit, eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit, und eine Luft-Zufuhreinheit, eine Misch-Einheit für Gase, eine Temperatur-Messeinheit, eine Wärmeaustausch-Einheit, eine Druckmess-Einheit, eine Taupunkt-Messeinheit, und/oder Steuereinheiten für derartige Einheiten.
In der vorliegenden Offenbarung ist eine Last-Anlegeeinheit zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode verbunden, um einen Potentialzyklus anzuwenden, wobei das geringste Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, und OCV abwechselnd zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode wiederholt werden. Als eine Last-Anlegeeinheit kann eine aus dem Stand der Technik bekannte Last-Anlegeeinheit verwendet werden, und Beispiele derselben, welche verwendet werden können, umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, ein Widerstand, wie ein fester Widerstand und ein variabler Widerstand (oder eine Anordnung von derartigen Widerständen). Eine derartige Last-Anlegeeinheit ist zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode verbunden, um periodisch das Widerstandsniveau zu fluktuieren, um einen Potentialzyklus anzuwenden, wobei das geringste Zellpotential vorliegt, wenn eine Last angelegt wird; d.h., das Potential zum Zeitpunkt des Strom-Schwingens („current sweeping“) und OCV werden abwechselnd wiederholt.
Ein variabler Widerstand kann zum Beispiel eine elektrische Lastvorrichtung sein. Wenn eine elektrische Lastvorrichtung verwendet wird, kann eine elektrische Last, welche periodisch fluktuiert, leichter an eine Brennstoffzelle angelegt werden. Zum Beispiel wurde eine Steuereinheit, für welche ein Lastmuster, welches an eine Brennstoffzelle angelegt wird, zuvor bestimmt, und eine elektronische Lastvorrichtung, welche daran verbunden ist, sodass ein Lastmustersignal von der Steuereinheit übertragen werden kann, kann hergestellt werden, und die elektronische Lastvorrichtung ist mit der Brennstoffzelle elektrisch verbunden, und anschließend kann das vorbestimmte Lastmuster implementiert werden.
Eine Steuereinheit kann zusätzlich mit einer Last-Anlegeeinheit, oder anderen Einheiten, wie einer Brennstoff-Zufuhreinheit, einer Oxidans-Zufuhreinheit, einer Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit, einer Stickstoff-Zufuhreinheit, einer Feuchtigkeit-Zufuhreinheit, einer Luft-Zufuhreinheit, einer Temperatur-Messeinheit, einer Wärmeaustausch-Einheit, einer Druck-Messeinheit und/oder einer Taupunkt-Messeinheit verbunden sein, um derartige Einheiten zu regulieren.
Eine Steuereinheit kann beschaffen sein, um willkürliche Parameter, wie eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom einer Brennstoffzelle und Strömungsraten von Brenngas, Oxidationsgas, Kohlenstoffmonoxid-Gas, Stickstoff-Gas, feuchtem Gas, Luft und so weiter, zu überwachen, sodass die Steuereinheit fähig ist, das Anlegen einer Last in Übereinstimmung mit den Parameterwerten zu beenden, die Strömungsraten der zugeführten Substanzen zu ändern, oder andere Lastmuster zu implementieren. Solange eine Last-Anlegeeinheit, wobei von einer Steuereinheit übermittelte Lastmuster angelegt werden können, verwendet wird, können ähnliche Wirkungen auf die elektronische Lastvorrichtung erhalten werden, selbst wenn die elektronische Lastvorrichtung nicht verwendet wird.
Eine Brennstoff-Zufuhreinheit ist mit einer Brenngas-Diffusionsschicht verbunden, und führt einer Brennstoffelektrode Brenngas durch die Brenngas-Diffusionsschicht zu. Die Brennstoff-Zufuhreinheit ist zum Einstellen einer Menge an Brennstoff, welche der Brennstoffelektrode durch Steuern bzw. Einstellen einer Pumpe oder eines Gebläses und eines Ventils zugeführt wird, fähig. Die Menge an Brennstoff bzw. Kraftstoff, welche durch die Brennstoff-Zufuhreinheit zugeführt wird, kann durch eine Steuereinheit gesteuert bzw. eingestellt werden.
Eine Oxidans-Zufuhreinheit ist mit einer Oxidansgas-Diffusionsschicht verbunden, und führt der Oxidanselektrode durch die Oxidansgas-Diffusionsschicht Oxidansgas zu. Die Oxidans-Zufuhreinheit eignet sich zum Einstellen einer Menge an Oxidansgas bzw. Oxidationsgas, welche der Oxidanselektrode durch Steuern einer Pumpe oder eines Gebläses und eines Ventils zugeführt wird. Die durch die Oxidans-Zufuhreinheit zugeführte Menge an Oxidansgas kann durch eine Steuereinheit gesteuert werden. Wenn Luft als Oxidansgas zugeführt wird, kann die Oxidans-Zufuhreinheit durch eine Luft-Zufuhreinheit ersetzt werden.
Eine Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit ist mit einer Oxidansgas-Diffusionsschicht verbunden, und führt einer Oxidanselektrode Kohlenstoffmonoxid-Gas durch die Oxidansgas-Diffusionsschicht zu. Die Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit eignet sich zum Einstellen einer Menge an Kohlenstoffmonoxid-Gas, welche der Oxidanselektrode durch Steuern einer Pumpe oder eines Gebläses und eines Ventils zugeführt wird. Die durch die Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit zugeführte Menge an Kohlenstoffmonoxid-Gas kann durch eine Steuereinheit gesteuert werden.
Eine Stickstoff-Zufuhreinheit ist mit einer Oxidansgas-Diffusionsschicht und/oder einer Kraftstoff- bzw. Brenngas-Diffusionsschicht verbunden, und führt einer Oxidanselektrode und/oder einer Brennstoffelektrode Stickstoff-Gas durch die Oxidansgas-Diffusionsschicht und/oder der Brenngas-Diffusionsschicht zu. Die Stickstoff-Zufuhreinheit eignet sich zum Einstellen einer Menge an Stickstoff-Gas, welche der Oxidanselektrode und/oder der Brennstoffelektrode durch Steuern bzw. Einstellen einer Pumpe oder eines Gebläses und eines Ventils zugeführt wird. Die durch die Stickstoff-Zufuhreinheit zugeführte Menge an Stickstoff-Gas kann durch eine Steuereinheit gesteuert bzw. eingestellt werden.
Eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit ist mit einer Oxidansgas-Diffusionsschicht und/oder einer Brenngas-Diffusionsschicht verbunden, und führt einer Oxidanselektrode und/oder einer Brennstoffelektrode wasserhaltiges Gas (z.B., Wasserdampf) durch die Oxidansgas-Diffusionsschicht und/oder der Brenngas-Diffusionsschicht zu. Die Feuchtigkeit-Zufuhreinheit eignet sich zum Einstellen einer Menge an Feuchtigkeit, welche der Oxidanselektrode und/oder der Brennstoffelektrode durch Regulieren einer Pumpe oder eines Gebläses und eines Ventils zugeführt wird. Die durch die Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführte Menge an Feuchtigkeit; d.h., Nässe, kann durch eine Steuereinheit gesteuert werden.
Eine Luft-Zufuhreinheit ist mit einer Oxidansgas-Diffusionsschicht und/oder einer Brenngas-Diffusionsschicht verbunden, und führt einer Oxidanselektrode und/oder einer Brennstoffelektrode Luft durch die Oxidansgas-Diffusionsschicht und/oder der Brenngas-Diffusionsschicht zu. Die Luft-Zufuhreinheit eignet sich zum Einstellen einer Menge an Luft, welche der Oxidanselektrode und/oder der Brennstoffelektrode durch Steuern einer Pumpe oder eines Gebläses und eines Ventils zugeführt wird. Die durch die Luft-Zufuhreinheit zugeführte Menge an Luft kann durch eine Steuereinheit gesteuert werden.
Wenn zwei oder mehrere Arten von Gasen einer Oxidansgas-Diffusionsschicht zugeführt werden, kann eine Mischeinheit in einem Bereich zwischen den jeweiligen Zuführeinheiten und der Oxidansgas-Diffusionsschicht angeordnet bzw. installiert bzw. eingerichtet sein, um Gase effizient miteinander zu vermischen. In ähnlicher Weise kann ebenso, wenn zwei oder mehrere Arten von Gasen einer Brenngas-Diffusionsschicht zugeführt werden, eine Mischeinheit in einem Bereich zwischen den jeweiligen Zuführeinheiten und der Brenngas-Diffusionsschicht angeordnet werden, um Gase effizient miteinander zu vermischen. Zum Beispiel, wenn durch eine Oxidans-Zufuhreinheit zugeführtes Oxidationsgas und durch eine Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit zugeführtes Kohlenstoffmonoxid-Gas einer Oxidansgas-Diffusionsschicht zugeführt werden, können die Oxidans-Zufuhreinheit und die Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit mit einer Misch-Einheit verbunden sein, und die Misch-Einheit kann mit der Oxidansgas-Diffusionsschicht verbunden sein. Zum Beispiel, wenn durch eine Oxidans-Zufuhreinheit zugeführtes Oxidansgas, durch eine Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit zugeführtes Kohlenstoffmonoxid-Gas und durch eine Stickstoff-Zufuhreinheit zugeführtes Stickstoff-Gas einer Oxidansgas-Diffusionsschicht zugeführt werden, können die Oxidans-Zufuhreinheit, die Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit, und die Stickstoff-Zufuhreinheit mit einer Misch-Einheit verbunden sein, und die Misch-Einheit kann mit der Oxidansgas-Diffusionsschicht verbunden sein.
Eine Temperatur-Messeinheit, wie ein Temperaturanzeiger, kann in einer Leitung bzw. einem Rohr in der Nähe eines Kühlwasserauslasses bzw. -ausgangs für eine Brennstoffzelle angeordnet sein, und eine Zelltemperatur der Brennstoffzelle kann als eine Temperatur des Kühlwassers gemessen werden. Eine Wärmeaustausch-Einheit, wie eine Heizung oder einen Kühler, kann in einem Kühlwasser-Zirkulator einer Brennstoffzelle angeordnet sein, um die Brennstoffzelle zu erwärmen oder zu kühlen. Die Temperatur-Messeinheit und die Wärmeaustausch-Einheit können mit einer Regulationseinheit verbunden sein, um eine Zelltemperatur einzustellen.
Druck-Messeinheiten sind vor und hinter einem Rohr jeder Material-Zufuhreinheit angebracht bzw. montiert und sind geeignet, den Druck an der angebrachten Position zu messen. Die Druck-Messeinheiten können mit einer Steuereinheit verbunden sein, um den Druck einzustellen.
Eine Taupunkt-Messeinheit ist in der Nähe eines Gasrohres bzw. einer Gasleitung angebracht bzw. montiert, um einen Taupunkt im Gas zu messen. Die Taupunkt-Messeinheit kann durch eine Steuereinheit gesteuert bzw. eingestellt werden, und eine Gastemperatur kann in Übereinstimmung mit dem Taupunkt gesteuert bzw. eingestellt werden.
(Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung)
Gemäß einem Alterungsverfahren der vorliegenden Offenbarung ist eine Last-Anlegeeinheit zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode verbunden, um einen Potentialzyklus an eine Brennstoffzelle anzulegen, wobei das geringste Zellpotential, wenn eine Last aufgebracht ist, und OCV (Leerspannung) abwechselnd wiederholt werden, und im Potentialzyklus wird der Brennstoffelektrode Brenngas zugeführt, und Oxidansgas und Kohlenstoffmonoxid-Gas werden der Oxidanselektrode zugeführt.
In der vorliegenden Offenbarung umfasst ein einzelner Zyklus in einem Potentialzyklus die Initiierung des Anlegens einer Last zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode, Beendigung der Anwendung der Last, OCV, und Neustart des Anlegens der Last. Dementsprechend beginnt, betreffend eine Potentialänderung des einzelnen Zyklus im Potentialzyklus in der vorliegenden Offenbarung, ein Zellpotential das geringste Zellpotential zu senken, wenn die Last zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode angelegt wird, das Zellpotential hält das geringste Zellpotential für eine vorgegebene Zeitspanne bei, das Zellpotential beginnt OCV zu erhöhen; d.h., das höchste Zellpotential, durch Beendigen des Anlegens der Last, und anschließend hält das Zellpotential OCV bei, bis die folgende Last zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode angelegt wird.
In einem Potentialzyklus ist ein Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, ein Zellpotential, wenn eine Last zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode angelegt ist. Zum Beispiel ist ein Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, ein Zellpotential, wenn ein Strom zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode geschwungen wird („is swept“).
In einem Potentialzyklus ist eine Last angelegt, um das geringste Zellpotential zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode auf 0,4 V oder weniger allgemein einzustellen. Zum Beispiel kann eine derartige Last angelegt werden, um das geringste Zellpotential zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode auf -0,1 V bis 0,4 V und in einigen Ausführungsformen auf -0,1 V bis 0,2 V einzustellen.
In einem Potentialzyklus ist ein Sweep-Strom bzw. Schwing-Strom („sweep current“), wenn eine Last angelegt ist, im Allgemeinen auf 750 A oder höher eingestellt. Zum Beispiel kann ein derartiger Sweep-Strom, wenn eine Last angelegt ist, auf 750 A bis 770 A und in einigen Ausführungsformen 760 A bis 765 A eingestellt sein.
In einem Potentialzyklus ist eine Zeitspanne der Anlegung einer Last (d.h., eine Zeitspanne eines Strom-Sweeps bzw. einer Strom-Schwingung) in einem einzelnen Zyklus eine Zeitspanne, wobei eine Last zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode angelegt ist; das heißt, eine Zeitspanne des Sweep-Stroms zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode. Eine derartige Zeitspanne des Anlegens einer Last in einem einzelnen Zyklus ist im Allgemeinen 50 Sekunden bis 80 Sekunden. In einigen Ausführungsformen kann eine Zeitspanne des Anlegens einer Last in einem einzelnen Zyklus 70 Sekunden bis 80 Sekunden sein.
In einem Potentialzyklus kann durch Anlegen einer Last zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode, ein Potential zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode verringert sein, und der Oxidanselektrode zugeführtes Kohlenstoffmonoxid kann an einem Katalysator ohne Oxidation haften, und dann kann die Desorption einer toxischen Substanz folglich beschleunigt werden. Insbesondere die Adsorptionskraft zwischen Kohlenstoffmonoxid und dem Katalysator (z.B., ein Pt-Katalysator) kann höher als die Adsorptionskraft zwischen der toxischen Substanz und dem Katalysator werden, und dann kann folglich die Substitution der toxischen Substanz mit Kohlenstoffmonoxid auftreten. Außerdem kann die Reduktion der toxischen Substanz, welche auf dem Katalysator haften bleibt, beschleunigt werden, und die toxische Substanz kann leichter entfernt werden. Wenn das Potential zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode verringert wird, wird ein positives Oberflächenpotential eines Pt-Katalysators ein negatives Oberflächenpotential. Da die toxische Substanz ein negatives Oberflächenpotential aufweist, wird das Entfernen der toxischen Substanz durch die abstoßende Kraft zwischen dem negativen Oberflächenpotential des Pt-Katalysators und dem negativen Oberflächenpotential der toxischen Substanz beschleunigt. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann deshalb eine Alterungszeitspanne verkürzt werden, und die Geschwindigkeit der Endkontrolle und die Herstellungsgeschwindigkeit einer Brennstoffzelle können folglich beschleunigt werden.
In einem Potentialzyklus ist OCV (Leerspannung, „open circuit voltage“) ein Zellpotential, welches als ein Zellpotential gemessen wird, wenn keine Last zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode angelegt ist; d.h., ein Zellpotential zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode.
In einem Potentialzyklus ist eine OCV allgemein auf 0,8 V oder höher eingestellt, zum Beispiel 0,8 V bis 0,9 V. In einigen Ausführungsformen kann OCV auf 0,8 V bis 1,1 V eingestellt sein. In anderen Ausführungsformen kann OCV auf 0,9 V bis 1,1 V eingestellt sein.
In einem Potentialzyklus ist eine OCV-Zeitspanne in einem einzelnen Zyklus; d.h., eine Zeitspanne, während der keine Last zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode angelegt ist, allgemein 5 Sekunden bis 20 Sekunden. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige OCV-Zeitspanne in einem einzelnen Zyklus 5 Sekunden bis 15 Sekunden sein.
In einem Potentialzyklus kann ein OCV-Potentialwert bestimmt werden, sodass ein Potential zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode hoch bezüglich OCV sein kann, an einen Katalysator an der Oxidanselektrode adsorbiertes Kohlenmonoxid kann in Kohlenstoffdioxid oxidiert werden, und anschließend kann das Kohlenstoffdioxid vom Katalysator desorbiert werden. Außerdem kann die Oxidation einer toxischen Substanz, welche auf dem Katalysator haften bleibt, beschleunigt werden, und die toxische Substanz kann leichter entfernt werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann deshalb eine Alterungszeitspanne verkürzt werden, und die Geschwindigkeit der Endkontrolle und die Produktionsgeschwindigkeit einer Brennstoffzelle kann folglich beschleunigt werden.
In einem Potentialzyklus ist eine Potential-Auslenkgeschwindigkeit vom geringsten Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, zum OCV im Allgemeinen 0,1 V/Sek. bis 1,0 V/Sek. Zum Beispiel kann eine derartige Potential-Auslenkgeschwindigkeit vom geringsten Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, zum OCV 0,4 V/Sek. bis 1,0 V/Sek. und in einigen Ausführungsformen 0,5 V/Sek. bis 1,0 V/Sek. sein.
In einem Potentialzyklus kann die Potential-Auslenkgeschwindigkeit vom geringsten Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, zum OCV innerhalb des vorstehend genannten Bereichs eingestellt werden, sodass eine Alterungszeitspanne verkürzt werden kann, und die Geschwindigkeit der Endkontrolle und die Produktionsgeschwindigkeit einer Brennstoffzelle können folglich beschleunigt werden.
In einem Potentialzyklus ist die Potential-Auslenkgeschwindigkeit von der OCV zum geringsten Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, allgemein 0,1 V/Sek. bis 1,0 V/Sek. Zum Beispiel kann eine derartige Potential-Auslenkgeschwindigkeit vom OCV zum geringsten Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, 0,4 V/Sek. bis 1,0 V/Sek. und in einigen Ausführungsformen 0,5 V/Sek. bis 1,0 V/Sek. sein.
In einem Potentialzyklus kann die Potential-Auslenkgeschwindigkeit von der OCV zum geringsten Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, innerhalb dem vorstehend genannten Bereich eingestellt werden, sodass eine Alterungszeitspanne verkürzt werden kann, und die Geschwindigkeit der Endkontrolle und die Produktionsgeschwindigkeit einer Brennstoffzelle können folglich beschleunigt werden.
In einem Potentialzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Zeitspanne eines einzelnen Zyklus allgemein 90 Sekunden bis 120 Sekunden. Zum Beispiel kann eine derartige Zeitspanne eines einzelnen Zyklus 100 Sekunden bis 120 Sekunden und in einigen Ausführungsformen 90 Sekunden bis 100 Sekunden sein.
In der vorliegenden Offenbarung ist die Anzahl der Zyklen in einem Potentialzyklus allgemein 10 bis 15. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Anzahl an Zyklen in einem Potentialzyklus 10 bis 12 sein.
Dementsprechend ist die gesamte Zeitspanne des Potentialzyklus allgemein 15 Minuten bis 30 Minuten. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige gesamte Zeitspanne des Potentialzyklus 15 Minuten bis 20 Minuten sein.
Selbst wenn die Anzahl an Zyklen und die Zeitspanne der Zyklen im Potentialzyklus innerhalb des vorstehend genannten Bereichs eingestellt sind, kann eine toxische Substanz, welche an einem Katalysator haften bleibt, durch die Wirkungen des Kohlenstoffmonoxid-Gases gemäß der vorliegenden Offenbarung effizient entfernt werden. Deshalb können, gemäß der vorliegenden Offenbarung, die Anzahl an Zyklen und die Zeitspanne der Zyklen im Potentialzyklus in einem Alterungsverfahren gesenkt werden, und die Geschwindigkeit der Endkontrolle und die Herstellungsgeschwindigkeit einer Brennstoffzelle können folglich beschleunigt werden.
In einem Potentialzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Wellenform des Potentialzyklus nicht besonders beschränkt. Beispiele von Wellenformen des Potentialzyklus umfassen rechteckige Wellen, dreieckige Wellen und Sinus-Wellen.
In einem Potentialzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Zelltemperatur einer Brennstoffzelle im Allgemeinen auf 70 °C bis 90 °C durch, zum Beispiel, eine Wärmeaustausch-Einheit eingestellt. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Zelltemperatur einer Brennstoffzelle auf 80 °C bis 85 °C durch, zum Beispiel, eine Wärmeaustausch-Einheit eingestellt sein.
Im Potentialzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Zelltemperatur der Brennstoffzelle innerhalb des vorstehend genannten Bereichs eingestellt werden, sodass einer Oxidanselektrode zugeführtes Kohlenstoffmonoxid an einen Katalysator effizienter adsorbieren kann, und die Desorption einer toxischen Substanz beschleunigt werden kann. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann deshalb eine Alterungszeitspanne verkürzt werden, und die Geschwindigkeit der Endkontrolle und die Herstellungskosten einer Brennstoffzelle können folglich beschleunigt werden.
In einem Potentialzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung wird einer Brennstoffelektrode Brenngas, wie Wasserstoffgas, durch eine Brennstoff-Zufuhreinheit zugeführt. Optional kann ferner Stickstoffgas, wasserhaltiges Gas, und/oder Luft der Brennstoffelektrode durch jeweils eine Stickstoff-Zufuhreinheit, eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit, und/oder einer Luft-Zufuhreinheit zugeführt werden.
Im Falle einer Brennstoffzelle, wobei 330 Zellen mit der Stromerzeugungsfläche von 273 cm² pro Zelle in Serie geschaltet bzw. befestigt sind, ist eine Menge an Brennstoff, welche einer Brennstoffelektrode durch eine Brennstoff-Zufuhreinheit zugeführt wird, im Allgemeinen 1800 L/min bis 2200 L/min In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Menge an Brennstoff, welche einer Brennstoffelektrode durch eine Brennstoff-Zufuhreinheit zugeführt wird 2000 L/min bis 2200 L/min sein. Wenn ein anderes Gas als Brenngas, wie ein wasserhaltiges Gas, einer Brennstoffelektrode zugeführt wird, ist eine Konzentration an Brennstoff bzw. Kraftstoff, welche der Brennstoffelektrode durch eine Brennstoff-Zufuhreinheit zugeführt wurde, im Allgemeinen 93 Vol.-% bis 96 Vol.-%, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Brennstoffelektrode zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Konzentration an Brennstoff, welche der Brennstoffelektrode durch eine Brennstoff-Zufuhreinheit zugeführt wird, 94 Vol.-% bis 95 Vol.-% sein, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Brennstoffelektrode zugeführt wird.
Im Falle einer Brennstoffzelle, wobei 330 Zellen mit der Stromerzeugungsfläche von 273 cm² pro Zelle in Serie geschaltet sind, ist eine Menge an wasserhaltigem Gas, welche einer Brennstoffelektrode durch eine Brennstoff-Zufuhreinheit zugeführt wird, im Allgemeinen 80 L/min bis 120 L/min. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Menge an wasserhaltigem Gas, welche einer Brennstoffelektrode durch eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführt wird, 100 L/min bis 120 L/min sein. Eine Konzentration eines wasserhaltigen Gases, welche einer Brennstoffelektrode durch eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführt wird, ist im Allgemeinen 4 Vol.-% bis 6 Vol.-%, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Brennstoffelektrode zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Konzentration an wasserhaltigem Gas, welche der Brennstoffelektrode durch eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführt wird, 5 Vol.-% bis 6 Vol.-% sein, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Brennstoffelektrode zugeführt wird. Eine Menge (Konzentration) an wasserhaltigem Gas, welche einer Brennstoffelektrode durch eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführt wird, ist im Allgemeinen auf eine derartige Weise eingestellt, dass die relative Feuchtigkeit des gesamten Gases, welche der Brennstoffelektrode zugeführt wird, 60 %RH (RH = relative Feuchtigkeit) bis 100 %RH ist. In einigen Ausführungsformen ist eine derartige Menge (Konzentration) an wasserhaltigem Gas, welche einer Brennstoffelektrode durch eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführt wird, im Allgemeinen auf eine derartige Weise eingestellt, dass die relative Feuchtigkeit des gesamten Gases, welche der Brennstoffelektrode zugeführt wird, 80 %RH bis 100 %RH ist.
Eine Menge an Stickstoff-Gas, welche einer Brennstoffelektrode mittels einer Stickstoff-Zufuhreinheit zugeführt wird, ist nicht beschränkt. Es besteht die Möglichkeit, einer Brennstoffelektrode auch kein Stickstoff-Gas zuzuführen.
Eine Menge an Luft, welche einer Brennstoffelektrode mittels einer Luft-Zufuhreinheit zugeführt wird, ist nicht beschränkt. Es besteht die Möglichkeit, einer Brennstoffelektrode auch keine Luft zuzuführen.
Im Falle einer Brennstoffzelle, wobei 330 Zellen mit der Stromerzeugungsfläche von 273 cm² pro Zelle in Serie geschaltet sind, ist eine Menge des gesamten Gases, welche zur Brennstoffelektrode zugeführt wird, im Allgemeinen 1880 L/min bis 2320 L/min, wenn ein anderes Gas als Brenngas, wie wasserhaltiges Gas, der Brennstoffelektrode zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Menge des gesamten Gases, welche einer Brennstoffelektrode zugeführt wird, 2100 L/min bis 2320 L/min sein.
Durch Zuführen der Gase zur Brennstoffelektrode in einer vorstehend beschriebenen Menge, kann die Elektrolytmembran wirksam befeuchtet werden, und die Effizienz der Stromerzeugung kann verbessert werden.
In einem Potentialzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung wird einer Oxidanselektrode Oxidationsgas, wie Luft und/oder Sauerstoff-Gas (allgemein Luft), durch eine Oxidans-Zufuhreinheit zugeführt, und Kohlenstoffmonoxid-Gas wird der Oxidanselektrode durch eine Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit zugeführt. Optional kann ferner Stickstoffgas, wasserhaltiges Gas, und/oder Luft getrennt vom Oxidationsgas der Oxidanselektrode durch jeweils eine Stickstoff-Zufuhreinheit, eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit, und/oder einer Luft-Zufuhreinheit zugeführt werden. Wenn Luft als ein Oxidationsgas bzw. Oxidans verwendet wird, kann eine Luft-Zufuhreinheit als eine Oxidans-Zufuhreinheit verwendet werden.
Im Falle einer Brennstoffzelle, wobei 330 Zellen mit der Stromerzeugungsfläche von 273 cm² pro Zelle in Serie geschaltet sind, ist eine Menge an Oxidansgas bzw. Oxidationsgas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Oxidationsgas-Zufuhreinheit zugeführt wird, im Allgemeinen 4500 L/min bis 6000 L/min, wenn Luft als ein Oxidationsgas verwendet wird (d.h., wenn eine Luft-Zufuhreinheit als die Oxidationsgas-Zufuhreinheit verwendet wird). In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Menge an Oxidationsgas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Oxidationsgas-Zufuhreinheit zugeführt wird, 4500 L/min bis 5000 L/min sein. Wenn ein anderes Gas als Luft und Kohlenmonoxid-Gas, wie wasserhaltiges Gas und/oder Stickstoff-Gas, einer Oxidanselektrode zugeführt werden, ist eine Konzentration an Oxidansgas bzw. Oxidationsgas, welches einer Oxidanselektrode durch eine Luft-Zufuhreinheit zugeführt wird, im Allgemeinen 60 Vol.-% bis 73 Vol.-%, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Oxidanselektrode zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Konzentration an Luft, welche der Oxidanselektrode durch eine Luft-Zufuhreinheit zugeführt wird, 61 Vol.-% bis 65 Vol.-% sein, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Oxidanselektrode zugeführt wird. Eine Menge (Konzentration) an Luft, welche einer Oxidanselektrode durch eine Luft-Zufuhreinheit zugeführt wird, ist im Allgemeinen auf eine derartige Weise eingestellt, dass das Verhältnis von einer Menge des Brennstoffes, welche einer Brennstoffelektrode zugeführt wird, zu der theoretisch benötigten Menge an Sauerstoff, um die vorstehend genannte Menge an Brennstoff vollständig reagieren zu lassen (Verhältnis von Sauerstoff-Niveau/Brennstoff-Niveau, auch als „stöchiometrisches Verhältnis“ bezeichnet), 1,15 bis 1,30 ist. In einigen Ausführungsformen ist eine derartige Menge (Konzentration) an Luft, welche einer Oxidanselektrode durch eine Luft-Zufuhreinheit zugeführt wird, im Allgemeinen auf eine derartige Weise eingestellt, dass ein Verhältnis einer Menge an Brennstoff, welche einer Brennstoffelektrode zugeführt wird, zur theoretisch benötigten Menge an Sauerstoff, um die vorstehend genannte Menge an Brennstoff vollständig reagieren zu lassen, 1,15 bis 1,20 ist.
Im Falle einer Brennstoffzelle, wobei 330 Zellen mit der Stromerzeugungsfläche von 273 cm² pro Zelle in Serie geschaltet sind, ist eine Menge an Kohlenstoffmonoxid-Gas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit zugeführt wird, im Allgemeinen 100 L/min bis 300 L/min. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Menge an Kohlenstoffmonoxid-Gas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit zugeführt wird, 200 L/min bis 300 L/min sein. Wenn ein anderes Gas als Oxidationsgas (Luft) und Kohlenmonoxid-Gas, wie wasserhaltiges Gas und/oder Stickstoff-Gas, einer Oxidanselektrode zugeführt werden, ist eine Konzentration an Kohlenstoffmonoxid-Gas, welche der Oxidanselektrode durch eine Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit zugeführt wird, im Allgemeinen 2 Vol.-% bis 4 Vol.-%, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Oxidanselektrode zugeführt wird. Zum Beispiel kann eine derartige Konzentration an Kohlenstoffmonoxid-Gas, welche der Oxidanselektrode durch eine Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit zugeführt wird, 2 Vol.-% bis 3 Vol.-% sein, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Oxidanselektrode zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Konzentration an Kohlenstoffmonoxid-Gas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit zugeführt wird, 3 Vol.-% bis 4 Vol.-% sein, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Oxidanselektrode zugeführt wird.
Im Falle einer Brennstoffzelle, wobei 330 Zellen mit der Stromerzeugungsfläche von 273 cm² pro Zelle in Serie geschaltet sind, ist eine Menge an Stickstoff-Gas, welche zu einer Oxidanselektrode durch eine Stickstoff-Zufuhreinheit zugeführt wird, im Allgemeinen 200 L/min bis 800 L/min. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Menge an Stickstoff-Gas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Stickstoff-Zufuhreinheit zugeführt wird, 600 L/min bis 800 L/min sein. Eine Konzentration an Stickstoff-Gas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Stickstoff-Zufuhreinheit zugeführt wird, ist im Allgemeinen 3 Vol.-% bis 9 Vol.-%, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Oxidanselektrode zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Konzentration an Stickstoff-Gas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Stickstoff-Zufuhreinheit zugeführt wird, 8 Vol.-% bis 9 Vol.-% sein, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Oxidanselektrode zugeführt wird.
Im Falle einer Brennstoffzelle, wobei 330 Zellen mit der Stromerzeugungsfläche von 273 cm² pro Zelle in Serie geschaltet sind, ist eine Menge an wasserhaltigem Gas, welche zu einer Oxidanselektrode durch eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführt wird, im Allgemeinen 1800 L/min bis 2000 L/min. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Menge an wasserhaltigem Gas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführt wird, 1900 L/min bis 2000 L/min sein. Eine Konzentration an wasserhaltigem Gas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführt wird, ist im Allgemeinen 22 Vol.-% bis 27 Vol.-%, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Oxidanselektrode zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Konzentration an wasserhaltigem Gas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführt wird, 24 Vol.-% bis 26 Vol.-% sein, basierend auf dem Volumen des gesamten Gases, welches der Oxidanselektrode zugeführt wird. Eine Menge (Konzentration) an wasserhaltigem Gas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführt wird, ist im Allgemeinen auf eine derartige Weise eingestellt, dass die relative Feuchtigkeit des gesamten Gases, welches der Oxidanselektrode zugeführt wird, 60 %RH bis 100 %RH ist. In einigen Ausführungsformen ist eine derartige Menge (Konzentration) an wasserhaltigem Gas, welche einer Oxidanselektrode durch eine Feuchtigkeit-Zufuhreinheit zugeführt wird, im Allgemeinen auf eine derartige Weise eingestellt, dass die relative Feuchtigkeit des gesamten Gases, welches der Brennstoffelektrode zugeführt wird, 80 %RH bis 100 %RH ist.
Im Falle einer Brennstoffzelle, wobei 330 Zellen mit der Stromerzeugungsfläche von 273 cm² pro Zelle in Serie geschaltet sind, ist eine Menge des gesamten Gases, welche zu einer Oxidanselektrode zugeführt wird, im Allgemeinen 6600 L/min bis 9100 L/min, wenn Luft als Oxidationsgas (d.h., wenn eine Luft-Zufuhreinheit als eine Oxidans-Zufuhreinheit verwendet wird) verwendet wird und andere Gase als Luft und Kohlenstoffmonoxid-Gas, wie wasserhaltiges Gas und/oder Stickstoff-Gas, der Oxidanselektrode zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann eine derartige Menge des gesamten Gases, welche einer Oxidanselektrode zugeführt wird, 7200 L/min bis 8100 L/min sein.
Durch Zuführen der Gase zur Oxidanselektrode in einer vorstehend beschriebenen Menge kann die Elektrolytmembran befeuchtet werden, und das Potential derselben kann verringert werden, und eine toxische Substanz kann somit entfernt werden.
In einem Potentialzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung kann einer Oxidanselektrode Oxidationsgas und Kohlenstoffmonoxid-Gas zugeführt werden, wenn eine Last im Potentialzyklus angelegt ist, und Oxidationsgas kann der Oxidanselektrode zugeführt werden, wenn die Anlegung der Last im Potentialzyklus beendet wird.
Mit anderen Worten kann in einem Potentialzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung Kohlenstoffmonoxid-Gas einer Oxidanselektrode durch eine Kohlenstoffmonoxid-Zufuhreinheit zugeführt werden, wenn eine Last angelegt ist, und es besteht die Möglichkeit, kein Kohlenstoffmonoxid-Gas zuzuführen, wenn das Anlegen der Last beendet wird, insbesondere bei OCV.
In einem Potentialzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung wird einer Oxidanselektrode Kohlenstoffmonoxid-Gas zugeführt, wenn eine Last angelegt ist; d.h., wenn ein Potential zwischen einer Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode gering ist. Deshalb kann Kohlenstoffmonoxid effektiv an einen Katalysator adsorbieren, ohne Kohlenstoffmonoxid zu oxidieren, und die Desorption einer toxischen Substanz kann beschleunigt werden. Außerdem kann auch kein Kohlenstoffmonoxid-Gas der Oxidanselektrode bei OCV zugeführt werden; d.h., wenn das Potential zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode hoch ist. Deshalb kann das adsorbierte Kohlenstoffmonoxid zu Kohlenstoffdioxid effizient oxidiert werden und anschließend kann das Kohlenstoffdioxid vom Katalysator desorbiert werden.
In einem Potentialzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung wird einer Brennstoffelektrode Brenngas zugeführt, und einer Oxidanselektrode werden ein Oxidationsgas und Kohlenstoffmonoxid zugeführt. Deshalb kann Kohlenstoffmonoxid an einen Katalysator adsorbieren, während Strom erzeugt wird, und die Desorption einer toxischen Substanz kann beschleunigt werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann deshalb eine Alterungszeitspanne verkürzt werden, und die Geschwindigkeit der Endkontrolle und die Herstellungskosten einer Brennstoffzelle können folglich beschleunigt werden.
3 zeigt schematisch eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, in welcher eine toxische Substanz von einem Platin-(Pt)-Katalysator desorbiert wird. In 3 wird einer Brennstoffelektrode Brenngas und einer Oxidanselektrode Oxidationsgas zugeführt. In diesem Zustand werden der Prozess (1) und der Prozess (2), welche nachstehend beschrieben werden, als ein einzelner Zyklus wiederholt, um die auf dem Pt-Katalysator adsorbierte toxische Substanz effizient zu entfernen. Deshalb kann eine Alterungszeitspanne einer Brennstoffzelle verkürzt werden.

(1) Wenn eine Last angelegt ist; d.h., bei einem geringen Potential, wird der Oxidanselektrode ferner Kohlenstoffmonoxid-(CO)-Gas zugeführt. Bei einer optimalen Adsorptionstemperatur für CO-Gas (z.B., 80 °C), adsorbiert CO-Gas effizient an den Pt-Katalysator, ohne oxidiert zu werden. Als eine Folge der Adsorption von CO-Gas an den Pt-Katalysator wird die an den Pt-Katalysator adsorbierte toxische Substanz desorbiert. Unter der Bedingung in (1) kann die Adsorptionskraft zwischen CO-Gas und dem Pt-Katalysator höher werden als die Adsorptionskraft zwischen der toxischen Substanz und dem Pt-Katalysator, und die toxische Substanz kann somit durch CO-Gas substituiert werden.
(2) Das Anlegen der Last wird beendet, um ein Potentialniveau zu erhöhen. Wenn das Potential erhöht wird, wird an den Pt-Katalysator adsorbiertes CO zu Kohlenstoffdioxid (CO₂) oxidiert und anschließend wird das Kohlenstoffdioxid vom Pt-Katalysator desorbiert.

Die Technik der vorliegenden Offenbarung kann entweder vor oder nach dem Versand der Brennstoffzellen implementiert bzw. ausgeführt werden. Außerdem kann die Technik der vorliegenden Offenbarung auf die Regeneration bzw. Wiederherstellung einer Brennstoffzelle angewandt werden, welche unter der Adsorption von toxischen Substanzen daran leidet und als ein Ergebnis der Verwendung die Leistung bzw. Leistungsfähigkeit verringerte. Die Brennstoffzellen-Leistung kann mittels eines Alterungsverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung wiederhergestellt werden.
[Beispiele]
Nachstehend werden Beispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben, obwohl der technische Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
Behandlung der Brennstoffzelle mit Kohlenstoffmonoxid
Als ein Modell-Experiment wurde eine Membranelektrodeneinheit (MEA) einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle unter Verwendung eines Pt-Katalysators zuerst in mit Kohlenmonoxid gesättigtes, warmes Wasser (70 °C) getränkt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Weise mit Kohlenstoffmonoxid behandelte MEA (MEA mit CO-Behandlung) und MEA, welche nicht mit Kohlenstoffmonoxid behandelt wurde (MEA ohne CO-Behandlung) wurden jeweils an eine kleine, einzelne Einheitszelle (Elektrodenfläche: 1 cm²) montiert. Anschließend wurden jeweils Wasserstoff und Luft einer Brennstoffelektrode und einer Oxidanselektrode in einem stöchiometrischen Verhältnis von 10 oder höher, bei einer Zelltemperatur von 65 °C, bei einer relativen Feuchtigkeit von 30 % für befeuchtetes Gas zugeführt, um Strom zu erzeugen.
4 zeigt einen Zusammenhang zwischen Stromdichte und einer Zellspannung einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, welche einer Kohlenstoffmonoxid-(CO)-Behandlung (d.h., eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle mit CO-Behandlung) unterzogen wurde, und einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, welche keiner CO-Behandlung (d.h., eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle ohne CO-Behandlung) unterzogen wurde. 4 zeigt, dass die Leistung bzw. Leistungsfähigkeit einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle durch Unterziehen der Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle einer CO-Behandlung verbessert werden kann.
Alterungsverfahren einer Brennstoffzelle

Eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle wurde einer Alterung bei einer Zelltemperatur von 80 °C unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen unterzogen. Die Alterungszeitspanne umfasst die Testbetriebszeitspanne, bevor Kohlenstoffmonoxid-Gas zugeführt wurde. [Tabelle 1]

	Herkömmliche Bedingungen	Beispiele
Sweep-Strom	764 A	764 A
Stöchiometrisches Verhältnis der Luft	1,15	1,15
vermischte Menge an N₂	800 L/min	800 L/min
vermischte Menge an CO	0 L/min	200 L/min
Strom-Sweep-Zeitspanne	76 Sek.	76 Sek.
OCV-Zeitspanne	15 Sek.	15 Sek.
Anzahl an Zyklen	18	12
Alterungszeitspanne	40 min	30 min

5 zeigt einen Zusammenhang zwischen einer Alterungszeitspanne und einer Zellspannung, wenn Kohlenstoffmonoxid-(CO)-Gas einer Oxidanselektrode in einem Schritt des Alterns und einem Schritt der Überprüfung der Zellstromerzeugung der Brennstoffzelle zugeführt wird. 6 zeigt einen Vergleich von herkömmlichen Alterungsbedingungen für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen und in den Beispielen angewandte Alterungsbedingungen für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen.
5 und 6 stellen dar, dass die von einem Rechteck umgebenen Zyklen durch CO-Zufuhr in einem Potentialzyklus des Alterungsverfahrens unter den in den Beispielen verwendeten bzw. angewandten Bedingungen verkürzt werden können.
Ob die Alterung bzw. das Altern erfolgreich ausgeführt wurde oder fehlschlug, wurde basierend auf der Spannung (hoch oder niedrig) zur Zeit der Überprüfung der Brennstoffzelle bestimmt.
Durch die Zufuhr von Oxidationsgas und Kohlenstoffmonoxid-Gas zur Oxidanselektrode wurde die Alterungszeitspanne verkürzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018049761 A [0003]
JP 2016066407 A [0004]
JP 2010192221 A [0006]

Claims

Alterungsverfahren einer Brennstoffzelle, welche eine eine Brennstoffelektrode, eine Elektrolytmembran, und eine Oxidanselektrode enthaltende Membranelektrodeneinheit umfasst, wobei das Verfahren das Anwenden eines Potentialzyklus umfasst, wobei das geringste Zellpotential, wenn eine Last angelegt ist, und OCV abwechselnd zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode wiederholt werden, und im Potentialzyklus Brenngas der Brennstoffelektrode zugeführt wird und Oxidansgas und Kohlenstoffmonoxid-Gas der Oxidanselektrode zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Oxidationsgas und Kohlenstoffmonoxid-Gas der Oxidanselektrode zugeführt werden, wenn die Last im Potentialzyklus angelegt ist, und Oxidationsgas der Oxidanselektrode zugeführt wird, wenn das Anlegen der Last im Potentialzyklus beendet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Oxidanselektrode ferner Stickstoff-Gas zugeführt wird, eine Zellentemperatur der Brennstoffzelle 70 °C bis 90 °C ist, das geringste Zellpotential, wenn die Last angelegt ist, -0,1 V bis 0,4 V ist, OCV 0,8 V bis 1,1 V ist, und die Potential-Auslenkgeschwindigkeit vom geringsten Zellpotential, wenn die Last angelegt ist, zum OCV, und die Potential-Auslenkgeschwindigkeit von OCV zum geringsten Zellpotential, wenn die Last angelegt ist, jeweils 0,4 V/Sek. bis 1,0 V/Sek. sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Kohlenstoffmonoxid-Gas in einer Menge von 2 Vol.-% bis 4 Vol.-%, bezogen auf das der Oxidanselektrode zugeführte Volumen des gesamten Gases, zugeführt wird.