JP2000156239A - 固体酸化物型燃料電池 - Google Patents
固体酸化物型燃料電池Info
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- JP2000156239A JP2000156239A JP10327733A JP32773398A JP2000156239A JP 2000156239 A JP2000156239 A JP 2000156239A JP 10327733 A JP10327733 A JP 10327733A JP 32773398 A JP32773398 A JP 32773398A JP 2000156239 A JP2000156239 A JP 2000156239A
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- fuel
- air
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極劣化による電池性能の低下を抑制するこ
とができる固体酸化物型燃料電池を提供する。 【解決手段】 固体酸化物型燃料電池１０は通常動作時
に８００〜１０００℃程度の高温で運転されているの
で、空気極１２が酸化され、燃料極１４が還元されて電
極特性が劣化する。この対策として、運転停止後のクー
ルダウン時に、空気極１２にはメタンを供給し、燃料極
１４には空気を供給することにより、劣化反応と逆の反
応を起こさせ、これにより電極特性を回復させる。
とができる固体酸化物型燃料電池を提供する。 【解決手段】 固体酸化物型燃料電池１０は通常動作時
に８００〜１０００℃程度の高温で運転されているの
で、空気極１２が酸化され、燃料極１４が還元されて電
極特性が劣化する。この対策として、運転停止後のクー
ルダウン時に、空気極１２にはメタンを供給し、燃料極
１４には空気を供給することにより、劣化反応と逆の反
応を起こさせ、これにより電極特性を回復させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池、特に固体
酸化物型燃料電池の改良に関する。
酸化物型燃料電池の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、自動車用燃料電池としては固体高
分子型燃料電池の開発が進められている。これは、水素
を燃料として用いるため、水素を直接搭載する装置ある
いはメタノール等の水素への改質反応を行う装置等が必
要となる。水素を直接搭載する場合には、その搭載性が
問題となり、メタノール等の改質反応を行う場合には、
その改質効率及び副生成物である一酸化炭素による触媒
被毒等が問題となる。また、メタノールは工業的には天
然ガスやナフサ等から水蒸気改質により生成させた一酸
化炭素と水素との混合ガスを原料として合成するもので
あり、これを再び水素に戻して利用するのは、エネルギ
効率の点から無駄が多い。
分子型燃料電池の開発が進められている。これは、水素
を燃料として用いるため、水素を直接搭載する装置ある
いはメタノール等の水素への改質反応を行う装置等が必
要となる。水素を直接搭載する場合には、その搭載性が
問題となり、メタノール等の改質反応を行う場合には、
その改質効率及び副生成物である一酸化炭素による触媒
被毒等が問題となる。また、メタノールは工業的には天
然ガスやナフサ等から水蒸気改質により生成させた一酸
化炭素と水素との混合ガスを原料として合成するもので
あり、これを再び水素に戻して利用するのは、エネルギ
効率の点から無駄が多い。
【０００３】このため、天然ガスのような一次燃料を直
接利用できる燃料電池の開発が望まれており、その中で
も、固体酸化物型燃料電池が最も高い効率を期待できる
方式である。
接利用できる燃料電池の開発が望まれており、その中で
も、固体酸化物型燃料電池が最も高い効率を期待できる
方式である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記固体酸化
物型燃料電池は、運転温度が１０００℃と高く、連続運
転をした場合に反応場である電極表面に酸化及び還元に
よる劣化が生じやすい。従って、電池性能が経時的に低
下し、長期的信頼性の点からその対策が望まれている。
物型燃料電池は、運転温度が１０００℃と高く、連続運
転をした場合に反応場である電極表面に酸化及び還元に
よる劣化が生じやすい。従って、電池性能が経時的に低
下し、長期的信頼性の点からその対策が望まれている。
【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、電極劣化による電池性能の低
下を抑制することができる固体酸化物型燃料電池を提供
することにある。
ものであり、その目的は、電極劣化による電池性能の低
下を抑制することができる固体酸化物型燃料電池を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、アノードに燃料ガス、カソードに酸化剤
ガスを供給することにより動作させる固体酸化物型燃料
電池であって、運転停止後のクールダウン時にアノード
に酸化剤ガス、カソードに燃料ガスの少なくとも一方を
供給することを特徴とする。
に、本発明は、アノードに燃料ガス、カソードに酸化剤
ガスを供給することにより動作させる固体酸化物型燃料
電池であって、運転停止後のクールダウン時にアノード
に酸化剤ガス、カソードに燃料ガスの少なくとも一方を
供給することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。
実施形態という）を、図面に従って説明する。
【０００８】図１には、本発明に係る固体酸化物型燃料
電池の断面図が示される。図１において、固体酸化物型
燃料電池１０は、例えばＬａ（Ｓｒ）ＣｏＯ3等で構成
される空気極（カソード）１２と、例えばＮｉ−（Ｚｒ
Ｏ2）0.9（Ｙ2Ｏ3）0.1等で構成される燃料極（アノー
ド）１４とにより、例えばＢａＣｅ0.8Ｙ0.2Ｏ3-α等で
構成される固体酸化物である電解質１６を挟み込む構造
となっている。この電解質１６の温度を８００〜１００
０℃程度の高温に維持し、空気極１２側に酸素を含有す
る酸化剤ガス、例えば空気を供給し、燃料極１４側に燃
料ガスである例えばメタンを供給して動作させ、空気極
１２と燃料極１４との間に電力を発生させる構成となっ
ている。なお、図１に示された固体酸化物型燃料電池１
０には、燃料極１４側にメタンとともに水を供給してい
るが、これは燃料極１４の表面へのカーボン析出を抑制
するためのものである。
電池の断面図が示される。図１において、固体酸化物型
燃料電池１０は、例えばＬａ（Ｓｒ）ＣｏＯ3等で構成
される空気極（カソード）１２と、例えばＮｉ−（Ｚｒ
Ｏ2）0.9（Ｙ2Ｏ3）0.1等で構成される燃料極（アノー
ド）１４とにより、例えばＢａＣｅ0.8Ｙ0.2Ｏ3-α等で
構成される固体酸化物である電解質１６を挟み込む構造
となっている。この電解質１６の温度を８００〜１００
０℃程度の高温に維持し、空気極１２側に酸素を含有す
る酸化剤ガス、例えば空気を供給し、燃料極１４側に燃
料ガスである例えばメタンを供給して動作させ、空気極
１２と燃料極１４との間に電力を発生させる構成となっ
ている。なお、図１に示された固体酸化物型燃料電池１
０には、燃料極１４側にメタンとともに水を供給してい
るが、これは燃料極１４の表面へのカーボン析出を抑制
するためのものである。
【０００９】前述したように、固体酸化物型燃料電池１
０は、８００〜１０００℃程度の高温で運転されるた
め、運転中に空気極１２が酸化され、燃料極１４が還元
されることにより電極の劣化が進行する。例えば、１０
００℃の運転温度で１０００時間連続運転すると約１２
％の特性低下が観測されている。
０は、８００〜１０００℃程度の高温で運転されるた
め、運転中に空気極１２が酸化され、燃料極１４が還元
されることにより電極の劣化が進行する。例えば、１０
００℃の運転温度で１０００時間連続運転すると約１２
％の特性低下が観測されている。
【００１０】そこで、本発明においては、劣化した空気
極１２及び燃料極１４に、対極用ガスを導入することに
より電極が劣化する際の逆の反応をそれぞれ進行させ、
電極特性を回復させることを特徴としている。すなわ
ち、運転停止後のクールダウン（降温）時に、カソード
である空気極１２側に燃料ガスであるメタンを供給し、
アノードである燃料極１４に酸化剤ガスである空気を導
入しつつ約１０時間かけて室温まで冷却する。これによ
り、電池動作中に酸化された空気極１２は還元され、動
作中に還元された燃料極１４は酸化されることになるの
で、劣化部分が修復され、電極特性を回復することがで
きる。
極１２及び燃料極１４に、対極用ガスを導入することに
より電極が劣化する際の逆の反応をそれぞれ進行させ、
電極特性を回復させることを特徴としている。すなわ
ち、運転停止後のクールダウン（降温）時に、カソード
である空気極１２側に燃料ガスであるメタンを供給し、
アノードである燃料極１４に酸化剤ガスである空気を導
入しつつ約１０時間かけて室温まで冷却する。これによ
り、電池動作中に酸化された空気極１２は還元され、動
作中に還元された燃料極１４は酸化されることになるの
で、劣化部分が修復され、電極特性を回復することがで
きる。
【００１１】また、次回動作開始時には、約１０時間か
けて電池温度を昇温させるが、この時にも同様に空気極
１２にメタンを供給し、燃料極１４に空気を供給しなが
ら昇温を行う。
けて電池温度を昇温させるが、この時にも同様に空気極
１２にメタンを供給し、燃料極１４に空気を供給しなが
ら昇温を行う。
【００１２】以上の方法により、空気極１２及び燃料極
１４の劣化部分が修復され、特性低下分の約８０％を回
復することができる。図２には、この電極特性の回復の
様子が示される。図２において、１０００時間の運転を
行うことにより、電極特性が約１２％低下した後、上述
した回復処理を行うことにより、低下した特性のうち約
８０％が回復できている。従って、例えば１０００時間
の運転時間毎に上記回復処理を行えば、空気極１２及び
燃料極１４の寿命を延ばすことができる。なお、上述し
た回復処理は、常に空気極１２及び燃料極１４の両方で
行う必要はなく、少なくともその一方で行えば効果を得
ることができる。
１４の劣化部分が修復され、特性低下分の約８０％を回
復することができる。図２には、この電極特性の回復の
様子が示される。図２において、１０００時間の運転を
行うことにより、電極特性が約１２％低下した後、上述
した回復処理を行うことにより、低下した特性のうち約
８０％が回復できている。従って、例えば１０００時間
の運転時間毎に上記回復処理を行えば、空気極１２及び
燃料極１４の寿命を延ばすことができる。なお、上述し
た回復処理は、常に空気極１２及び燃料極１４の両方で
行う必要はなく、少なくともその一方で行えば効果を得
ることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
運転停止後のクールダウン時に、空気極又は燃料極に対
極ガスを供給することにより劣化のときと逆の反応を進
行させ、電極特性を回復することができる。この結果、
電池性能の低下を抑制することができる。
運転停止後のクールダウン時に、空気極又は燃料極に対
極ガスを供給することにより劣化のときと逆の反応を進
行させ、電極特性を回復することができる。この結果、
電池性能の低下を抑制することができる。
【００１４】なお、固体酸化物型燃料電池の場合には、
運転温度が高温であるため、上記電極特性を回復させる
反応は、余熱を使用できるので、通電等により特別に加
熱する必要がない。
運転温度が高温であるため、上記電極特性を回復させる
反応は、余熱を使用できるので、通電等により特別に加
熱する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る固体酸化物型燃料電池の断面図
である。
である。
【図２】 本発明に係る回復処理により、電極特性が回
復する様子を示す図である。
復する様子を示す図である。
１０ 固体酸化物型燃料電池、１２ 空気極、１４ 燃
料極、１６ 電解質。
料極、１６ 電解質。
Claims (1)
- 【請求項１】 アノードに燃料ガス、カソードに酸化剤
ガスを供給することにより動作させる固体酸化物型燃料
電池であって、運転停止後のクールダウン時にアノード
に酸化剤ガス、カソードに燃料ガスの少なくとも一方を
供給することを特徴とする固体酸化物型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10327733A JP2000156239A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 固体酸化物型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10327733A JP2000156239A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 固体酸化物型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000156239A true JP2000156239A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18202385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10327733A Pending JP2000156239A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 固体酸化物型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000156239A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003041196A1 (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-15 | Northwestern University | Fuel-flexible anodes for solid oxide fuel cells |
| JP2008546130A (ja) * | 2004-12-27 | 2008-12-18 | ユーティーシー パワー コーポレイション | 燃料電池発電装置のための汚染物質除去方法 |
| JP2009238619A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Casio Comput Co Ltd | 発電システム及び発電システムの停止方法 |
| JP2009252544A (ja) * | 2008-04-07 | 2009-10-29 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム、燃料電池システムに用いるプログラム、及び情報記録媒体。 |
| JP2010146747A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システムとこれを用いた発電方法 |
| WO2011125377A1 (ja) | 2010-04-07 | 2011-10-13 | 株式会社アツミテック | 発電装置 |
| WO2014156566A1 (ja) | 2013-03-26 | 2014-10-02 | 株式会社アツミテック | 発電装置 |
-
1998
- 1998-11-18 JP JP10327733A patent/JP2000156239A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003041196A1 (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-15 | Northwestern University | Fuel-flexible anodes for solid oxide fuel cells |
| JP2008546130A (ja) * | 2004-12-27 | 2008-12-18 | ユーティーシー パワー コーポレイション | 燃料電池発電装置のための汚染物質除去方法 |
| JP2009238619A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Casio Comput Co Ltd | 発電システム及び発電システムの停止方法 |
| JP2009252544A (ja) * | 2008-04-07 | 2009-10-29 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム、燃料電池システムに用いるプログラム、及び情報記録媒体。 |
| JP2010146747A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システムとこれを用いた発電方法 |
| WO2011125377A1 (ja) | 2010-04-07 | 2011-10-13 | 株式会社アツミテック | 発電装置 |
| US8524417B2 (en) | 2010-04-07 | 2013-09-03 | Kabushiki Kaisha Atsumitec | Electricity-generation device |
| WO2014156566A1 (ja) | 2013-03-26 | 2014-10-02 | 株式会社アツミテック | 発電装置 |
| KR20150134358A (ko) | 2013-03-26 | 2015-12-01 | 가부시키가이샤 아쯔미테크 | 발전 장치 |
| US10483559B2 (en) | 2013-03-26 | 2019-11-19 | Kabushiki Kaisha Atsumitec | Power generator |
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