JP2016535427A - 燃料電池寿命を延ばすための方法および装置 - Google Patents
燃料電池寿命を延ばすための方法および装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016535427A JP2016535427A JP2016550911A JP2016550911A JP2016535427A JP 2016535427 A JP2016535427 A JP 2016535427A JP 2016550911 A JP2016550911 A JP 2016550911A JP 2016550911 A JP2016550911 A JP 2016550911A JP 2016535427 A JP2016535427 A JP 2016535427A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stack
- fuel cell
- housing
- extending
- life
- 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
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04238—Depolarisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
- H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04228—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04231—Purging of the reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
- H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0444—Concentration; Density
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04955—Shut-off or shut-down of fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
- H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
H2+0.5O2=H2O (1)
0.5O2+2Η++2e−=H2O E°=1.2V (2)
H2=2H++2e− E°=0.0V (3)
C+2H2O=CO2+4H++4e− E°=0.2V (4)
Pt=Pt2++2e− E°=1.2V (5)
H2O=0.5O2+2H++2e− E°=1.2V (6)
1:アノード
2:カソード
3:電解質
4:最初の段階
5:中間の段階
6:最終の段階
7:水素源
8:外部電源
801:気密筐体
802:スタック
803:筐体−H2−入口−電磁弁
804:筐体−H2−出口−電磁弁
805:スタックのための支持体
806:圧力調整器
807:H2濃度センサ
808:スタック−H2−入口
809:スタック−H2−出口
810:スタック−冷却剤−入口
811:スタック−冷却剤−出口
812:スタック−空気−入口
813:スタック−空気−出口
814:筐体−H2−入口
815:筐体−H2−出口
816:開放カソード型スタックのためのカバー
817:ダクト
818:扉
スタックのためにH2環境を作り出し、前記H2環境を密閉筐体内に封じ込まれたH2で作り、前記密閉筐体を気密にし、かつH2脆化に強い材料で作製する。スタックはH2環境内にあるため、燃料電池非運転期間全体を通して環境からの空気はスタック内に拡散することができず、その結果、アノード室およびカソード室を確実にH2で満たし、よって、燃料電池非運転状態全体を通してアノード/電解質およびカソード/電解質の界面電位が約1Vになるのを回避し、かつ燃料電池の停止および起動プロセス中のO2/H2境界形成による損傷を回避する。
本発明の方法を実施するための装置が図6に示されている。本装置は、その中にスタック802が配置されるH2で満たされた気密筐体801からなる。筐体801上には、筐体801内のH2環境のH2濃度を調整するための筐体−H2−入口814および筐体−H2−出口815がある。筐体801の内外に出入りするH2を制御するための筐体−H2−入口−電磁弁803および筐体−H2−出口−電磁弁804がそれぞれある。筐体801上には、スタック802に接続されたパイプラインが通ることができるように適切にサイズ決めされたいくつかの開口部(図6には図示せず)があり、パイプラインと開口部との間の間隙はH2の漏出を防止するために封止されており、前記パイプラインとしては、スタック−H2−入口808およびスタック−H2−出口809を介してスタック802に接続されたH2パイプライン、スタック−空気−入口812およびスタック−空気−出口813を介してスタック802に接続された空気パイプライン、およびスタック−冷却剤−入口810およびスタック−冷却剤−出口811を介してスタック802に接続された冷却剤パイプラインが挙げられる。上記構成では、燃料電池非運転期間中にスタック802のアノード室およびカソード室をどちらも確実にH2で満たすために、スタック802はその内部がH2で満たされている気密筐体801内に配置されている。筐体−H2−入口814の前に圧力調整器806が配置されており、筐体801内のH2圧力が圧力調整器806によって設定されるものと等しくなると、H2は筐体801への進入を停止し、筐体801内のガス圧力が低下すると、H2は自動的に筐体801内に進入する。筐体内には、スタック802を物理的に支持してスタック802のあらゆる突出部が筐体801への損傷を引き起こすのを防止するための支持体805がある。筐体801内にはH2濃度を監視するためのH2濃度センサ807がある。筐体801内の総ガス圧力を監視するためのガス圧力センサ(図6には図示せず)がある。筐体801の外面または内面のいずれかに巻き付けて特に冬季時におけるスタックの冷間始動を支援するための絶縁材(図6には図示せず)がある。筐体801は、H2を透過させず、かつH2脆化に対して良好な性質を有するアルミニウムもしくはその合金、ステンレス鋼または高密度ポリエチレンなどの材料で作られている。筐体の壁厚は約1〜3mmである。筐体801内には、スタック802を乾燥環境に維持して水がスタック802上で濃縮するのを防止するための水およびその水分を吸収する乾燥剤(図6には図示せず)がある。開放カソード型スタックのために、図7に示すように、それらのより幅広い側がスタック802の空気チャネルを覆い、かつそれらのより狭いダクト817がスタック−空気−入口パイプラインおよびスタック−空気−出口パイプラインと接続している状態でスタック802上にカバー816が装着されている。開放カソード型スタックとは、それらの空気チャネルが環境に開放されているスタックを指す。カバー816およびダクト817を使用して、上に考察されている閉鎖カソード型スタックと同様に開放カソード型スタックを保護する。
以下は、本発明をさらに例示するための実施例としてのいつくかの手順である。本発明はそれらの実施例に限定されないことは明らかである。
図10は、気密筐体が既にH2で満たされ、かつ筐体−H2−入口−電磁弁が開状態にある場合の停止手順を示す。本燃料電池システムが外部負荷への電力供給を必要としない場合、接触器または他の接続装置をオフにして本燃料電池システムと前記負荷との電気的接続を切断し、スタック−空気−入口電磁弁およびスタック−空気−出口電磁弁を閉じ、スタック−H2−出口電磁弁およびスタック−H2−入口電磁弁を閉じ、かつ他の従来の工程を行って本燃料電池システムをアイドリングまたは停止状態のいずれかの状態にする。
図11は、気密筐体が既にH2で満たされ、かつ筐体−H2−入口−電磁弁が開状態にある場合の別の停止手順を示す。本燃料電池システムが外部負荷への電力供給を必要としない場合、接触器または他の接続装置をオフにして本燃料電池システムと前記負荷との電気的接続を切断し、スタック−空気−入口電磁弁およびスタック−空気−出口電磁弁を閉じ、スタック−H2−出口電磁弁を閉じ、かつ他の従来の工程を行って本燃料電池システムを非運転状態にする。
図12は、本燃料電池システムの運転中に気密筐体が空気で満たされる場合の停止手順を示す。本燃料電池システムが外部負荷への電力供給を必要としない場合、接触器または他の接続装置をオフにして本燃料電池システムと前記負荷との電気的接続を切断し、スタック−空気−入口電磁弁およびスタック−空気−出口電磁弁を閉じ、スタック−H2−出口電磁弁を閉じ、スタック電圧がほぼ0Vまで低下した後に筐体−H2−入口電磁弁803および筐体−H2−出口電磁弁804を開き、2分後に筐体−H2−出口−電磁弁804を閉じ、かつ他の従来の工程を行って本燃料電池システムを非運転状態にする。
図13は、本燃料電池システムの運転中に筐体がH2で満たされ、かつ筐体−H2−電磁弁が閉状態にある場合の停止手順を示す。本燃料電池システムが外部負荷への電力供給を必要としない場合、接触器または他の接続装置をオフにして本燃料電池システムと前記負荷との電気的接続を切断し、スタック−空気−入口電磁弁およびスタック−空気−出口電磁弁を閉じ、スタック−H2−出口電磁弁を閉じ、筐体−H2−入口−電磁弁803を開き、15分後に筐体−H2−入口−電磁弁803を閉じ、かつ他の従来の工程を行って本燃料電池システムを非運転状態にする。
図14は、筐体が最初に空気で満たされている場合の手順を示す。例えば、燃料電池システムを初めて起動させた場合、筐体は空気で満たされている可能性が高く、本燃料電池システムが外部負荷への電力供給を停止した後、筐体はなお空気で満たされているであろう。本燃料電池システムが外部負荷への電力供給を必要としない場合、接触器または他の接続装置をオフにして本燃料電池システムと前記負荷との電気的接続を切断し、スタック−空気−入口電磁弁およびスタック−空気−出口電磁弁を閉じ、スタック−H2−出口電磁弁を閉じ、スタック電圧がほぼ0Vまで低下した後に、筐体−H2−入口−電磁弁803および筐体−H2−出口−電磁弁804を開き、筐体内のH2濃度が77%よりも高くなったら筐体−H2−出口−電磁弁804を閉じ、かつ他の従来の工程を行って本燃料電池システムを非運転状態にする。
図15は、筐体が最初に空気で満たされている場合の別の手順を示す。本燃料電池システムが外部負荷への電力供給を必要としない場合、接触器または他の接続装置をオフにして本燃料電池システムと前記負荷との電気的接続を切断し、スタック−空気−入口電磁弁およびスタック−空気−出口電磁弁を閉じ、スタック−H2−出口−電磁弁およびスタック−H2−入口−電磁弁を閉じ、筐体−H2−入口−電磁弁803および筐体−H2−出口−電磁弁804を開き、筐体内のH2濃度が約100%に到達したら筐体−H2−出口−電磁弁804を閉じ、かつ他の従来の工程を行って本燃料電池システムを非運転状態にする。
図16は、筐体が最初に空気で満たされている場合のさらなる手順を示す。本燃料電池システムが外部負荷への電力供給を必要としない場合、接触器または他の接続装置をオフにして本燃料電池システムと前記負荷との電気的接続を切断し、スタック−空気−入口電磁弁およびスタック−空気−出口電磁弁を閉じ、スタック−H2−出口電磁弁およびスタック−H2−入口電磁弁を閉じ、スタック電圧がほぼ0Vまで低下した後に、筐体−H2−入口−電磁弁803および筐体−H2−出口−電磁弁804を開き、筐体内のH2濃度が約100%に到達したら、筐体−H2−出口−電磁弁804および筐体−H2−入口−電磁弁803を閉じ、他の従来の工程を行って本燃料電池システムをアイドリング状態にし、筐体801内のH2圧力が事前設定された値まで低下したら、筐体−H2−入口−電磁弁を開いて前記圧力を圧力調整器806によって事前設定された圧力に到達させ、筐体−H2−入口−電磁弁803を閉じ、前記最後の2つの工程を繰り返す。
図17に示す手順は、開放カソード型スタックを使用する場合に筐体801が操作可能かつ密閉可能な扉818を有する状況に適用可能である(図8および図9を参照)。本燃料電池システムが外部負荷への電力供給を必要としない場合、接触器または他の接続装置をオフにして本燃料電池システムと前記負荷との電気的接続を切断し、筐体801上の扉818を閉鎖し、スタック−H2−出口電磁弁およびスタック−H2−入口電磁弁を閉じ、スタック電圧がほぼ0Vまで低下した後に、筐体−H2−入口−電磁弁803および筐体−H2−出口−電磁弁804を開き、筐体内のH2濃度が約100%に到達したら筐体−H2−出口−電磁弁804を閉じ、かつ他の従来の工程を行って本燃料電池システムを非運転状態にする。
図18に示す手順は、燃料電池システムへの組み込み前にMEAおよびスタックを保管するために適用可能である。MEAまたはスタックを気密筐体内に配置し、筐体−H2−入口−電磁弁および筐体−H2−出口−電磁弁を開き、筐体内のH2濃度が約100%に到達したら筐体−H2−出口−電磁弁を閉じる。
Claims (21)
- スタックのために気密筐体内に封じ込まれたH2からなるH2環境を作り出すことを特徴とする、燃料電池寿命を延ばすための方法。
- 前記スタックのための前記H2環境を燃料電池運転状態および非運転状態の両方の間に維持する、請求項1に記載の燃料電池寿命を延ばすための方法。
- 前記スタックのための前記H2環境を前記燃料電池非運転期間中に維持する、請求項1に記載の燃料電池寿命を延ばすための方法。
- 前記H2環境は1気圧よりも大きい絶対圧力を有する、請求項1に記載の燃料電池寿命を延ばすための方法。
- 前記燃料電池システムが前記非運転状態にある場合、スタック−空気−入口、スタック−空気−出口およびスタック−H2−出口は閉鎖状態にあるが、スタック−H2−入口は開放状態にある、請求項1に記載の燃料電池寿命を延ばすための方法。
- 前記燃料電池システムが前記非運転状態にある場合、前記スタック−空気−入口、前記スタック−空気−出口および前記スタック−H2−出口は閉鎖状態にあるが、前記スタック−H2−入口はそれが閉鎖される前の10〜20分間は開放状態にある、請求項1に記載の燃料電池寿命を延ばすための方法。
- 前記燃料電池システムが外部負荷への電力供給を停止した後に、カソード室内に残っているO2をH2を用いて素早くパージして除去する、請求項1〜6のいずれかに記載の燃料電池寿命を延ばすための方法。
- 前記燃料電池システムが前記外部負荷への電力供給を停止した後に疑似負荷または補助負荷を前記スタックに接続してカソード室内に残っているO2を素早く消費させる、請求項1〜6のいずれかに記載の燃料電池寿命を延ばすための方法。
- 前記燃料電池システムが前記外部負荷への電力供給を停止した後に外部電源を使用してカソード室内に残っているO2を素早く消費させる、請求項1〜6のいずれかに記載の燃料電池寿命を延ばすための方法。
- その中にスタックが配置される気密筐体からなり、前記筐体上に筐体−H2−入口および筐体−H2−出口があり、前記筐体上に、燃料、酸化剤および冷却剤をそれぞれ輸送するための前記スタックに接続されたパイプラインが通ることができる適切にサイズ決めされた開口部があり、前記開口部と前記パイプラインとの間の間隙は封止されていることを特徴とする、燃料電池寿命を延ばすための装置。
- 前記筐体−H2−入口の前に圧力調整器がある、請求項10に記載の燃料電池寿命を延ばすための装置。
- 前記筐体−H2−入口の前に電磁弁があり、かつ前記筐体−H2−出口の後に電磁弁がある、請求項10に記載の燃料電池寿命を延ばすための装置。
- 前記筐体内にH2濃度センサがある、請求項10に記載の燃料電池寿命を延ばすための装置。
- 前記筐体内にガス圧力センサがある、請求項10に記載の燃料電池寿命を延ばすための装置。
- 前記筐体は、ステンレス鋼、アルミニウムもしくはその合金または高密度ポリエチレンで作られている、請求項10に記載の燃料電池寿命を延ばすための装置。
- 前記筐体の外面または内面のいずれかの周りに絶縁材が巻き付けられている、請求項10に記載の燃料電池寿命を延ばすための装置。
- 前記筐体の内部に乾燥剤が配置されている、請求項10に記載の燃料電池寿命を延ばすための装置。
- 各カバーのより幅広い側は前記スタックの空気チャネルを覆い、かつ各カバーのより狭い側はスタック−空気−入口パイプラインまたはスタック−空気−出口パイプラインのいずれかに接続されている状態で開放カソード型スタックのためにカバーが装着されている、請求項10に記載の燃料電池寿命を延ばすための装置。
- 前記筐体上に少なくとも1つの操作可能かつ密閉可能な扉がある、請求項10に記載の燃料電池寿命を延ばすための装置。
- MEAおよびスタックのそれらの保管中の寿命を延ばすための方法であって、前記MEAおよびスタックのためにH2環境を作り出し、かつ前記H2環境は気密筐体内に封じ込まれたH2からなることを特徴とする方法。
- MEAおよびスタックの寿命を延ばすための装置であって、その中に前記MEAおよび前記スタックが配置される気密筐体からなり、前記筐体上に筐体−H2−入口および筐体−H2−出口があり、前記筐体−H2−入口の前に圧力調整器があり、前記筐体−H2−入口の前に電磁弁があり、前記筐体−H2−出口の後に電磁弁があり、前記筐体内にH2濃度センサがあることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310523533.3A CN103647092B (zh) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | 延长燃料电池寿命的方法和装置 |
CN201310523533.3 | 2013-10-30 | ||
PCT/CN2014/000091 WO2015062154A1 (en) | 2013-10-30 | 2014-01-24 | Method and device for enhancing fuel cell lifetime |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016535427A true JP2016535427A (ja) | 2016-11-10 |
JP2016535427A5 JP2016535427A5 (ja) | 2017-04-13 |
Family
ID=50252284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016550911A Pending JP2016535427A (ja) | 2013-10-30 | 2014-01-24 | 燃料電池寿命を延ばすための方法および装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20160254556A1 (ja) |
EP (1) | EP3063816A4 (ja) |
JP (1) | JP2016535427A (ja) |
KR (1) | KR20160078401A (ja) |
CN (1) | CN103647092B (ja) |
WO (1) | WO2015062154A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021166428A1 (ja) * | 2020-02-17 | 2021-08-26 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | 燃料電池システム |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016207419A1 (de) * | 2016-04-29 | 2017-11-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Wasserfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Wasserfahrzeuges |
US10408883B2 (en) * | 2017-03-31 | 2019-09-10 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for monitoring a DC power source |
KR102371601B1 (ko) * | 2017-05-25 | 2022-03-07 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 시스템 제어 방법 |
KR102406510B1 (ko) * | 2017-07-03 | 2022-06-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 시스템용 수소 공급 방법 |
CN110474071B (zh) * | 2018-05-11 | 2022-08-23 | 江苏清能新能源技术股份有限公司 | 一种燃料电池系统的供氢装置及其运行方法 |
DE102022206244A1 (de) * | 2022-06-22 | 2023-12-28 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Brennstoffzellenbetriebsverfahren zum Regenerieren eines Kathodenkatalysators |
CN114883614B (zh) * | 2022-07-11 | 2022-09-27 | 佛山市清极能源科技有限公司 | 一种燃料电池系统的自适应排气方法 |
CN115332580B (zh) * | 2022-09-01 | 2024-03-19 | 清华大学 | 燃料电池零下启动的气体控制方法和系统 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005078900A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2005531123A (ja) * | 2002-06-26 | 2005-10-13 | ユーティーシー フューエル セルズ,エルエルシー | 燃料電池発電設備の運転停止のシステムおよび方法 |
JP2005539353A (ja) * | 2002-09-16 | 2005-12-22 | ユーティーシー フューエル セルズ,エルエルシー | 運転停止した燃料電池発電設備内のガス組成を決定するシステムおよび作動方法 |
JP2007141758A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池システム |
JP2009037770A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム及びその運転停止方法 |
JP2013152830A (ja) * | 2012-01-25 | 2013-08-08 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
WO2013122124A1 (ja) * | 2012-02-17 | 2013-08-22 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6035466A (ja) * | 1983-08-05 | 1985-02-23 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 燃料電池の反応ガス給排用マニホ−ルド |
US6083636A (en) * | 1994-08-08 | 2000-07-04 | Ztek Corporation | Fuel cell stacks for ultra-high efficiency power systems |
US6635370B2 (en) * | 2001-06-01 | 2003-10-21 | Utc Fuel Cells, Llc | Shut-down procedure for hydrogen-air fuel cell system |
EP1283557A1 (de) * | 2001-08-01 | 2003-02-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Lokalisieren eines Gaslecks innerhalb einer Brennstoffzellenanordnung |
EP1416561B1 (en) * | 2002-10-31 | 2008-05-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of operation fuel cell system and fuel cell system |
US6984464B2 (en) * | 2003-08-06 | 2006-01-10 | Utc Fuel Cells, Llc | Hydrogen passivation shut down system for a fuel cell power plant |
KR101049830B1 (ko) * | 2004-04-21 | 2011-07-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템 |
JP5242166B2 (ja) * | 2004-12-29 | 2013-07-24 | ユーティーシー パワー コーポレイション | リン酸型燃料電池アセンブリを停止する方法 |
CN100414736C (zh) * | 2005-05-20 | 2008-08-27 | 上海神力科技有限公司 | 一种燃料电池电堆的封装装置 |
US9614236B2 (en) * | 2006-08-10 | 2017-04-04 | GM Global Technology Operations LLC | Method for mitigating cell degradation due to startup and shutdown via cathode re-circulation combined with electrical shorting of stack |
KR100901568B1 (ko) * | 2006-12-12 | 2009-06-08 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 금속분리판의 제조방법 |
US8492046B2 (en) * | 2006-12-18 | 2013-07-23 | GM Global Technology Operations LLC | Method of mitigating fuel cell degradation due to startup and shutdown via hydrogen/nitrogen storage |
CN201112484Y (zh) * | 2007-10-09 | 2008-09-10 | 新源动力股份有限公司 | 提高燃料电池寿命的氮气吹扫装置 |
CN100483819C (zh) * | 2007-10-09 | 2009-04-29 | 新源动力股份有限公司 | 一种提高燃料电池运行寿命的氢气系统 |
CN100533834C (zh) * | 2007-10-11 | 2009-08-26 | 新源动力股份有限公司 | 保护燃料电池汽车发动机的自生成氮气吹扫系统 |
US8043759B2 (en) * | 2008-04-23 | 2011-10-25 | GM Global Technology Operations LLC | Hydrogen chamber enclosed fuel cell stack and related fuel cell shutdown operation |
DE102009013598A1 (de) * | 2008-09-19 | 2010-03-25 | Mtu Onsite Energy Gmbh | Brennstoffzellenanordnung mit verbessertem katalytischen Brenner |
CN102272995B (zh) * | 2008-11-05 | 2014-08-13 | 巴莱诺斯清洁能源控股公司 | 包括热交换器的燃料电池系统 |
CN201323221Y (zh) * | 2008-12-22 | 2009-10-07 | 新源动力股份有限公司 | 一种提高燃料电池包装模块内氢气安全的系统 |
US8232014B2 (en) * | 2009-12-11 | 2012-07-31 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel cell operational methods for hydrogen addition after shutdown |
CN101740796B (zh) * | 2009-12-17 | 2011-11-16 | 哈尔滨工程大学 | 适用auv的闭式循环燃料电池系统 |
KR20120011598A (ko) * | 2010-07-29 | 2012-02-08 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템 및 그 구동 방법 |
JP5583536B2 (ja) * | 2010-09-24 | 2014-09-03 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システムの運転停止方法 |
CN102386428A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-03-21 | 武汉银泰科技燃料电池有限公司 | 减小开路电压和开关机对燃料电池性能及寿命影响的方法 |
CN103259031B (zh) * | 2013-04-12 | 2015-09-30 | 武汉理工大学 | 一种质子交换膜燃料电池启动和停机控制方法 |
-
2013
- 2013-10-30 CN CN201310523533.3A patent/CN103647092B/zh active Active
-
2014
- 2014-01-24 US US15/033,621 patent/US20160254556A1/en not_active Abandoned
- 2014-01-24 KR KR1020167013695A patent/KR20160078401A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-01-24 EP EP14858175.4A patent/EP3063816A4/en not_active Withdrawn
- 2014-01-24 JP JP2016550911A patent/JP2016535427A/ja active Pending
- 2014-01-24 WO PCT/CN2014/000091 patent/WO2015062154A1/en active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005531123A (ja) * | 2002-06-26 | 2005-10-13 | ユーティーシー フューエル セルズ,エルエルシー | 燃料電池発電設備の運転停止のシステムおよび方法 |
JP2005539353A (ja) * | 2002-09-16 | 2005-12-22 | ユーティーシー フューエル セルズ,エルエルシー | 運転停止した燃料電池発電設備内のガス組成を決定するシステムおよび作動方法 |
JP2005078900A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2007141758A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池システム |
JP2009037770A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム及びその運転停止方法 |
JP2013152830A (ja) * | 2012-01-25 | 2013-08-08 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
WO2013122124A1 (ja) * | 2012-02-17 | 2013-08-22 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021166428A1 (ja) * | 2020-02-17 | 2021-08-26 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | 燃料電池システム |
JP7486734B2 (ja) | 2020-02-17 | 2024-05-20 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | 燃料電池システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015062154A1 (en) | 2015-05-07 |
EP3063816A1 (en) | 2016-09-07 |
CN103647092B (zh) | 2016-02-03 |
EP3063816A4 (en) | 2018-01-31 |
KR20160078401A (ko) | 2016-07-04 |
CN103647092A (zh) | 2014-03-19 |
US20160254556A1 (en) | 2016-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2016535427A (ja) | 燃料電池寿命を延ばすための方法および装置 | |
US8492046B2 (en) | Method of mitigating fuel cell degradation due to startup and shutdown via hydrogen/nitrogen storage | |
JP4643256B2 (ja) | 燃料電池発電設備の運転停止のシステムおよび方法 | |
US11101477B2 (en) | Fuel cell start up method | |
US7678477B2 (en) | Method of operating a fuel cell stack | |
JP2011508947A (ja) | 起動時の燃料電池セルのカソードにおける水素の燃焼 | |
CA2527286A1 (en) | Passive electrode blanketing in a fuel cell | |
US20100035098A1 (en) | Using chemical shorting to control electrode corrosion during the startup or shutdown of a fuel cell | |
CA2629627C (en) | Fuel cell system and method for reducing electrode deterioration during start up | |
US8691460B2 (en) | Method of stopping operation of fuel cell system | |
EP2132819B1 (en) | Fuel cell system | |
JP5759229B2 (ja) | 燃料電池システムの制御方法 | |
JP2012212617A (ja) | 燃料電池システムの起動制御方法 | |
US8241804B1 (en) | Method for controlling fuel cell system | |
JP2005276669A (ja) | 燃料電池システム | |
US8691459B2 (en) | Fuel cell system and scavenging method therefor | |
JP5502955B2 (ja) | 燃料電池システムおよびその制御方法 | |
JP5557579B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2009094013A (ja) | 燃料電池システムおよびその制御方法 | |
CN118120082A (zh) | 用于启动燃料电池系统的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170307 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20170307 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20170308 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170321 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170526 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170620 |