JP2021128868A - Fuel cell aging method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、燃料電池のエージング方法に関する。 The present disclosure relates to a fuel cell aging method.
固体高分子型燃料電池は、複数のセルを積層した燃料電池スタックに、酸素を含有する酸化剤ガスと水素を含有する燃料ガスを供給して化学反応させることにより電気エネルギーを発生させる。基本単位となるセルは、一般に、固体高分子電解質膜の両面に電極触媒層を形成したMEA(Membrane Electrode Assembly:膜電極接合体)を備え、その外側に拡散層、さらにその外側にガス流路とセパレータが配置されている。
燃料極(アノード)では、流路・拡散層から供給される水素が触媒層の触媒作用によりプロトン化し、電解質膜を通過して酸化剤極(カソード)へと移動する。同時に生成した電子は、外部回路を通って仕事をし、カソードへと移動する。カソードに供給される酸素は、カソード上でプロトンおよび電子と反応し、水を生成する。
生成した水は、電解質膜に適度な湿度を与え、余剰な水は拡散層を透過して、流路を通って系外へと排出される。
In a solid polymer fuel cell, electric energy is generated by supplying an oxidant gas containing oxygen and a fuel gas containing hydrogen to a fuel cell stack in which a plurality of cells are stacked and causing a chemical reaction. The cell, which is the basic unit, is generally provided with MEA (Membrane Electrode Assembly: Membrane Electrode Assembly) in which electrode catalyst layers are formed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane, a diffusion layer on the outside thereof, and a gas flow path on the outside thereof. And the separator is arranged.
At the fuel electrode (anode), hydrogen supplied from the flow path / diffusion layer is protonated by the catalytic action of the catalyst layer, passes through the electrolyte membrane, and moves to the oxidant electrode (cathode). The electrons generated at the same time work through an external circuit and move to the cathode. Oxygen supplied to the cathode reacts with protons and electrons on the cathode to produce water.
The generated water gives an appropriate humidity to the electrolyte membrane, and the excess water permeates the diffusion layer and is discharged to the outside of the system through the flow path.
燃料電池は製造後、電池特性として設計された所定の出力電圧になるまでエージング運転を行う必要がある。製造直後の燃料電池の性能は設計性能よりも低い場合が多く、燃料電池の初期性能を確保するための処理としてエージングが行われる。このため、製造後、燃料電池の品質評価を迅速に行うことが難しく、エージング時間の短縮は大きな課題である。 After manufacturing, the fuel cell needs to be aged until it reaches a predetermined output voltage designed as a battery characteristic. The performance of the fuel cell immediately after production is often lower than the design performance, and aging is performed as a process for ensuring the initial performance of the fuel cell. Therefore, it is difficult to quickly evaluate the quality of the fuel cell after manufacturing, and shortening the aging time is a big issue.
例えば、特許文献1には、アノードに燃料を供給し、かつ、カソードに酸化剤を供給することによって、燃料電池の発電を開始する工程と、発電を開始した燃料電池に、周期的に変動する電気的な負荷を印加することによって、燃料電池の出力特性を安定させる工程と、を含むことを特徴とする燃料電池のエージング方法が開示されている。 For example, in Patent Document 1, the step of starting the power generation of the fuel cell and the fuel cell that started the power generation are periodically changed by supplying fuel to the anode and supplying the oxidizing agent to the cathode. A method for aging a fuel cell, which comprises a step of stabilizing the output characteristics of the fuel cell by applying an electric load, is disclosed.
また、特許文献2には、燃料電池の出力電流Ifcを、0からIh11まで漸増させた後、再び0まで漸減させる工程を繰り返し実行する。そして、燃料電池の出力電圧が所定レベルまで上昇したt15以降は、燃料電池の出力電流Ifcを、0からIh12(>Ih11)まで漸増させた後、再び0まで漸減させる工程を、燃料電池の出力電圧が所定のエージング終了レベルまで上昇するまで繰り返し実行する技術が開示されている。 Further, in Patent Document 2, the step of gradually increasing the output current Ifc of the fuel cell from 0 to Ih11 and then gradually decreasing it to 0 is repeatedly executed. Then, after t15 when the output voltage of the fuel cell rises to a predetermined level, the output current Ifc of the fuel cell is gradually increased from 0 to Ih12 (> Ih11) and then gradually decreased to 0 again. A technique is disclosed in which the voltage is repeatedly executed until the voltage rises to a predetermined aging end level.
また、特許文献3には、予備運転の対象となる固体高分子型燃料電池スタック1を準備し(S1)、固体高分子型燃料電池に負荷器21を接続し(S2)、固体高分子型燃料電池から負荷器に時間の経過と共にその大きさが周期的に変動する負荷電流を流す(S3)、固体高分子型燃料電池を予備運転させるためのエージング方法が開示されている。 Further, in Patent Document 3, a polymer electrolyte fuel cell stack 1 to be preliminarily operated is prepared (S1), and a loader 21 is connected to the polymer electrolyte fuel cell (S2). An aging method for preliminarily operating a polymer electrolyte fuel cell by passing a load current whose magnitude periodically fluctuates with the passage of time from the fuel cell to the loader is disclosed (S3).
燃料電池発電時、特にエージング工程などの発電初期は、セル製造時の熱処理工程でダメージを受けた電解質膜からの分解物である硫酸イオンが流出しセル面内pHが低下する。
一方で燃料電池の低コスト化のためにステンレス等の金属製のセパレータが検討されているが、ステンレス等の金属製のセパレータを用いた系では、上記のようにpHが低下した状態で高電位状態になると金属成分(鉄イオン等)が溶出するなどのセパレータの腐食が生じる可能性が高い。
したがって上記従来技術で金属製セパレータの腐食を防ごうとすると、高電位にならないように低電位サイクルを印加する必要があるが、低電位サイクルではエージング時間が長くかかってしまうという問題がある。
During fuel cell power generation, especially in the initial stage of power generation such as an aging process, sulfate ions, which are decomposition products from the electrolyte membrane damaged in the heat treatment process during cell production, flow out and the in-plane pH of the cell decreases.
On the other hand, metal separators such as stainless steel are being studied in order to reduce the cost of fuel cells, but in systems using metal separators such as stainless steel, high potential is achieved when the pH is lowered as described above. In this state, there is a high possibility that the separator will be corroded, such as elution of metal components (iron ions, etc.).
Therefore, in order to prevent corrosion of the metal separator by the above-mentioned conventional technique, it is necessary to apply a low potential cycle so as not to have a high potential, but there is a problem that the aging time is long in the low potential cycle.
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、エージング時間を延長させることなく、金属製セパレータの腐食を抑制することができる燃料電池のエージング方法を提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a fuel cell aging method capable of suppressing corrosion of a metal separator without extending the aging time.
本開示においては、アノード、カソード、並びに、当該アノード及び当該カソードに狭持される電解質膜を有する膜電極接合体と、当該膜電極接合体の外側の少なくとも一方の側に配置される金属製セパレータと、を含む、燃料電池のエージング方法であって、
前記アノードに燃料を供給し、かつ、前記カソードに酸化剤を供給することによって、前記燃料電池の発電を開始する発電開始工程と、
前記発電を開始した前記燃料電池に、周期的に電圧を上下に変動させる電気的な負荷を印加することによって、前記燃料電池の出力特性を安定させるエージング工程と、を有し、
前記エージング工程は、連続した少なくとも2つ以上の工程を有し、最初の第1のエージング工程における上限電圧を、2番目以降のエージング工程における上限電圧よりも低くすることを特徴とする、燃料電池のエージング方法を提供する。
In the present disclosure, a membrane electrode assembly having an anode, a cathode, and an anode and an electrolyte membrane sandwiched between the anode and the cathode, and a metal separator arranged on at least one side outside the membrane electrode assembly. A method of aging fuel cells, including
A power generation start step of starting power generation of the fuel cell by supplying fuel to the anode and supplying an oxidizing agent to the cathode.
It has an aging step of stabilizing the output characteristics of the fuel cell by applying an electric load that periodically fluctuates the voltage up and down to the fuel cell that has started power generation.
The fuel cell has at least two consecutive steps, and the upper limit voltage in the first first aging step is lower than the upper limit voltage in the second and subsequent aging steps. Provides an aging method for.
本開示は、エージング時間を延長させることなく、金属製セパレータの腐食を抑制することができる燃料電池のエージング方法を提供することができる。 The present disclosure can provide a fuel cell aging method capable of suppressing corrosion of a metal separator without prolonging the aging time.
本開示においては、アノード、カソード、並びに、当該アノード及び当該カソードに狭持される電解質膜を有する膜電極接合体と、当該膜電極接合体の外側の少なくとも一方の側に配置される金属製セパレータと、を含む、燃料電池のエージング方法であって、
前記アノードに燃料を供給し、かつ、前記カソードに酸化剤を供給することによって、前記燃料電池の発電を開始する発電開始工程と、
前記発電を開始した前記燃料電池に、周期的に電圧を上下に変動させる電気的な負荷を印加することによって、前記燃料電池の出力特性を安定させるエージング工程と、を有し、
前記エージング工程は、連続した少なくとも2つ以上の工程を有し、最初の第1のエージング工程における上限電圧を、2番目以降のエージング工程における上限電圧よりも低くすることを特徴とする、燃料電池のエージング方法を提供する。
In the present disclosure, a membrane electrode assembly having an anode, a cathode, and an anode and an electrolyte membrane sandwiched between the anode and the cathode, and a metal separator arranged on at least one side outside the membrane electrode assembly. A method of aging fuel cells, including
A power generation start step of starting power generation of the fuel cell by supplying fuel to the anode and supplying an oxidant to the cathode.
It has an aging step of stabilizing the output characteristics of the fuel cell by applying an electric load that periodically fluctuates the voltage up and down to the fuel cell that has started power generation.
The fuel cell has at least two consecutive steps, and the upper limit voltage in the first first aging step is lower than the upper limit voltage in the second and subsequent aging steps. Provides an aging method for.
図1は、発電時間と燃料電池のセル面内のpHとの関係の一例を示す図である。
図1に示すように、発電初期は、電解質膜から硫酸イオンが出てきて、pHが低下する。pHが4以下であると、ステンレス製セパレータが溶解してしまう。
燃料電池発電初期はセル製造時の熱処理工程でダメージを受けた電解質膜から膜分解物である硫酸イオンが流出しセル面内pHが低下するため、エージング工程において高電位状態になると、ステンレス製セパレータの腐食を促進してしまう。
従来技術では、1)周期的に負荷(電流/電圧)を印加する、2)低電流から段階的に印加してもよい、とされており、従来技術で金属製セパレータの腐食を防ぐ場合高電位にならないように低電位サイクルを印加する必要があるが、低電位サイクルではエージング時間が長くかかってしまう。すなわち、金属製セパレータの腐食とエージング時間短縮の両立が出来ない。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between the power generation time and the pH in the cell surface of the fuel cell.
As shown in FIG. 1, in the initial stage of power generation, sulfate ions come out from the electrolyte membrane, and the pH drops. If the pH is 4 or less, the stainless steel separator will dissolve.
In the initial stage of fuel cell power generation, sulfate ions, which are film decomposition products, flow out from the electrolyte membrane damaged in the heat treatment process during cell manufacturing, and the in-plane pH of the cell drops. Accelerates corrosion.
In the prior art, 1) a load (current / voltage) is applied periodically, and 2) a low current may be applied stepwise. It is necessary to apply a low-potential cycle so as not to reach a potential, but the low-potential cycle takes a long time for aging. That is, it is not possible to achieve both corrosion of the metal separator and shortening of the aging time.
本開示によれば、硫酸イオンが流出してpHの低下する発電初期の区間の上限電圧を下げてエージングし、pH>4となる発電中期以降の上限電圧を上げることにより、エージング時間を延長させることなく、金属製セパレータの腐食を抑制することができる。
なお、エージングとは、例えば、燃料電池を製造した後、その出力特性が設計された所定の出力特性に達するまで行われる発電をいう。
According to the present disclosure, the aging time is extended by lowering the upper limit voltage in the early stage of power generation where sulfate ions flow out and lowering the pH, and raising the upper limit voltage after the middle stage of power generation when pH> 4. Corrosion of the metal separator can be suppressed without this.
The term “aging” refers to, for example, power generation in which a fuel cell is manufactured and then its output characteristics reach a designed predetermined output characteristic.
本開示の燃料電池のエージング方法は、(1)発電開始工程と、(2)エージング工程を有する。以下、各工程について順に説明する。 The fuel cell aging method of the present disclosure includes (1) a power generation start step and (2) an aging step. Hereinafter, each step will be described in order.
(1)発電開始工程
発電開始工程は、アノードに燃料を供給し、かつ、カソードに酸化剤を供給することによって、燃料電池の発電を開始する。
(1) Power generation start step In the power generation start step, the power generation of the fuel cell is started by supplying fuel to the anode and supplying an oxidizing agent to the cathode.
燃料電池は、アノード、カソード、並びに、当該アノード及び当該カソードに狭持される電解質膜を有する膜電極接合体と、当該膜電極接合体の外側の少なくとも一方の側に配置される金属製セパレータと、を含む。
金属製セパレータは、膜電極接合体の外側の少なくとも一方の側に配置されていればよく、両側に配置され、膜電極接合体が2つの金属製セパレータによって挟持されていてもよい。
金属製セパレータは、例えば、鉄製セパレータ、及び、ステンレス製セパレータ等であってもよい。
燃料電池は、複数の単セルを積層した燃料電池スタックであってもよい。
アノード、及び、カソードは、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。
電解質膜は、特に限定されず、パーフルオロカーボンスルホン酸膜(PFSA膜)等を用いることができる。
アノードがアノード触媒層や拡散層などによって構成されていてもよく、カソードがカソード触媒層や拡散層などによって構成されていてもよい。また、アノード触媒およびカソード触媒としては、例えば、Pt(白金)、Ru(ルテニウム)などが挙げられ、触媒を担持する母材および導電材としては、例えば、カーボンなどの炭素材料等が挙げられ、イオン伝導体としては、例えば、上述したパーフルオロカーボンスルホン酸等を挙げることができる。
金属製セパレータは、ガス流路を有するものであってもよい。
燃料電池に供給する燃料は特に限定されず、例えば、水素およびメタノールから選ばれる少なくとも1つであればよい。燃料電池に供給する酸化剤は特に限定されず、例えば、酸素を含む気体であればよい。
アノードに燃料を供給する方法及びカソードに酸化剤を供給する方法は、特に限定されず、従来公知の方法を採用することができる。
The fuel cell includes a membrane electrode assembly having an anode, a cathode, and an anode and an electrolyte membrane sandwiched between the anode and the cathode, and a metal separator arranged on at least one side outside the membrane electrode assembly. ,including.
The metal separator may be arranged on at least one side of the outside of the membrane electrode assembly, and may be arranged on both sides, and the membrane electrode assembly may be sandwiched by two metal separators.
The metal separator may be, for example, an iron separator, a stainless steel separator, or the like.
The fuel cell may be a fuel cell stack in which a plurality of single cells are stacked.
The anode and the cathode are not particularly limited, and conventionally known anodes can be used.
The electrolyte membrane is not particularly limited, and a perfluorocarbon sulfonic acid membrane (PFSA membrane) or the like can be used.
The anode may be composed of an anode catalyst layer, a diffusion layer, or the like, and the cathode may be composed of a cathode catalyst layer, a diffusion layer, or the like. Examples of the anode catalyst and the cathode catalyst include Pt (platinum) and Ru (ruthenium), and examples of the base material and the conductive material supporting the catalyst include carbon materials such as carbon. Examples of the ionic conductor include the above-mentioned perfluorocarbon sulfonic acid and the like.
The metal separator may have a gas flow path.
The fuel supplied to the fuel cell is not particularly limited, and may be at least one selected from, for example, hydrogen and methanol. The oxidizing agent supplied to the fuel cell is not particularly limited, and may be, for example, a gas containing oxygen.
The method of supplying fuel to the anode and the method of supplying the oxidizing agent to the cathode are not particularly limited, and conventionally known methods can be adopted.
(2)エージング工程
エージング工程は、前記発電を開始した前記燃料電池に、周期的に電圧を上下に変動させる電気的な負荷を印加することによって、前記燃料電池の出力特性を安定させる工程である。
発電を開始した燃料電池に、周期的に変動する電気的な負荷を印加する方法は特に限定されない。例えば、燃料電池に負荷を接続し、負荷の大きさを周期的に変動させればよい。より具体的には、例えば、燃料電池を固定抵抗や可変抵抗などの抵抗(あるいは、上記抵抗の集合体)に接続し、上記抵抗の大きさを周期的に変動させればよい。
電圧の制御方法は、特に限定されず、従来公知の方法を採用することができ、例えば、燃料及び酸化剤の供給量を調整すること等により電圧を制御してもよい。
エージング工程は、連続した少なくとも2つ以上の工程、すなわち、最初の第1のエージング工程と2番目以降のエージング工程を有し、最初の第1のエージング工程における上限電圧(V1)を、2番目以降のエージング工程における上限電圧(Vn)よりも低く(V1<Vn)する。
エージング工程により、金属製セパレータからのFe等の金属成分の溶出を抑制し、エージング時間を短縮することが出来る。
(2) Aging Step The aging step is a step of stabilizing the output characteristics of the fuel cell by applying an electric load that periodically fluctuates the voltage up and down to the fuel cell that has started power generation. ..
The method of applying a periodically fluctuating electrical load to the fuel cell that has started power generation is not particularly limited. For example, a load may be connected to the fuel cell and the magnitude of the load may be changed periodically. More specifically, for example, the fuel cell may be connected to a resistor such as a fixed resistor or a variable resistor (or an aggregate of the resistors), and the magnitude of the resistor may be changed periodically.
The voltage control method is not particularly limited, and a conventionally known method can be adopted. For example, the voltage may be controlled by adjusting the supply amounts of the fuel and the oxidizing agent.
The aging step has at least two consecutive steps, that is, a first first aging step and a second and subsequent aging steps, and the upper limit voltage (V1) in the first first aging step is set to the second. It is lower (V1 <Vn) than the upper limit voltage (Vn) in the subsequent aging step.
The aging step can suppress the elution of metal components such as Fe from the metal separator and shorten the aging time.
図2は、エージング時の電圧制御方法の一例を示す図である。
図2に示すエージング工程においては、上限電圧がV1<V2となるように、燃料電池の面内pHが低下する発電初期の上限電圧(V1)を下げる最初の第1のエージング工程(第1工程)と、上限電圧(V2)を上昇させる第2のエージング工程(第2工程)とを有する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a voltage control method during aging.
In the aging step shown in FIG. 2, the first first aging step (first step) of lowering the upper limit voltage (V1) at the initial stage of power generation in which the in-plane pH of the fuel cell is lowered so that the upper limit voltage is V1 <V2. ) And a second aging step (second step) for raising the upper limit voltage (V2).
図3は、エージング時の電圧制御方法の別の一例を示す図である。
図3に示すエージング工程においては、上限電圧V1の第1のエージング工程(第1工程)、上限電圧V2の第2のエージング工程(第2工程)の2つだけではなく、V1<V2<V3となるような上限電圧V3の第3のエージング工程(第3工程)を有する。
この場合、後述する実施例1中の第1工程を更に分割するように第1工程及び第2工程を備えることにより、好適なエージング方法となる。その場合金属製セパレータ中のFe等の金属成分の溶出量は微増するが、エージング完了時間を実施例1よりも短縮することが可能である。
また、V1<V3<V2となるような上限電圧V3の第3のエージング工程(第3工程)を有していてもよい。
FIG. 3 is a diagram showing another example of the voltage control method during aging.
In the aging step shown in FIG. 3, not only the first aging step of the upper limit voltage V1 (first step) and the second aging step of the upper limit voltage V2 (second step), but also V1 <V2 <V3. It has a third aging step (third step) of the upper limit voltage V3 such that
In this case, a suitable aging method is obtained by providing the first step and the second step so as to further divide the first step in the first embodiment described later. In that case, the elution amount of the metal component such as Fe in the metal separator is slightly increased, but the aging completion time can be shortened as compared with Example 1.
Further, it may have a third aging step (third step) of the upper limit voltage V3 such that V1 <V3 <V2.
1つの工程内の上限電圧は、一定であってもよく、一定でなくてもよく、例えば、上限電圧V1、V2及びV3の値は、V1<V2、且つ、V1<V3が満たされる限りは、それぞれの値は一定でなくてもよい。
最初の第1のエージング工程、及び、2番目以降のエージング工程の各工程の実施時間は、特に限定されず、予め実験等で、燃料電池の発電時間とセル面内のpHとの関係を示すデータ群を用意して、当該データ群から、各工程の実施時間を決定してもよい。
The upper limit voltage in one process may or may not be constant. For example, the values of the upper limit voltages V1, V2 and V3 are as long as V1 <V2 and V1 <V3 are satisfied. , Each value does not have to be constant.
The execution time of each step of the first first aging step and the second and subsequent aging steps is not particularly limited, and the relationship between the power generation time of the fuel cell and the pH in the cell plane is shown in advance by experiments or the like. A data group may be prepared, and the execution time of each step may be determined from the data group.
(実施例1)
アノードと、カソードと、前記アノードおよび前記カソードに狭持される電解質膜とを有する膜電極接合体と、当該膜電極接合体を挟持する2つのステンレス製セパレータと、を含む、燃料電池を準備した。
そして、燃料電池のアノードに燃料を供給し、かつ、カソードに酸化剤を供給することによって、燃料電池の発電を開始した(発電開始工程)。
その後エージング工程を以下の条件で実施した。
V1=0.7V、V2=OCV(開回路電圧)、V1<V2とし、第1のエージング工程では0V⇔0.7Vのサイクルにて5分間、所定の周期で、エージングを実施し、第2のエージング工程では0V⇔OCVのサイクルにて、所定の周期で、燃料電池の所望の出力特性が得られるまで、エージングを実施した。エージング終了後、ステンレス製セパレータ中のFe溶出量を測定した。エージング完了時間とステンレス製セパレータ中に含まれるFeの溶出量の結果を図4に示す。
(Example 1)
A fuel cell including an anode, a cathode, a membrane electrode assembly having the anode and an electrolyte membrane sandwiched between the cathodes, and two stainless steel separators sandwiching the membrane electrode assembly was prepared. ..
Then, the fuel was supplied to the anode of the fuel cell and the oxidizing agent was supplied to the cathode to start the power generation of the fuel cell (power generation start process).
After that, the aging step was carried out under the following conditions.
V1 = 0.7V, V2 = OCV (open circuit voltage), V1 <V2, and in the first aging step, aging was performed in a cycle of 0V⇔0.7V for 5 minutes at a predetermined cycle, and then the second aging step was performed. In the aging step of No. 1, aging was carried out in a cycle of 0V⇔OCV in a predetermined cycle until the desired output characteristics of the fuel cell were obtained. After the aging was completed, the amount of Fe eluted in the stainless steel separator was measured. The results of the aging completion time and the elution amount of Fe contained in the stainless steel separator are shown in FIG.
(比較例1)
エージング工程において以下の条件でエージングを実施したこと以外は実施例1と同様の方法でエージングを実施した。
V1=V2=OCVとし、0V⇔OCVのサイクルにて、所定の周期で、燃料電池の所望の出力特性が得られるまで、エージングを実施した。エージング完了時間とステンレス製セパレータ中に含まれるFeの溶出量の結果を図4に示す。
(Comparative Example 1)
Aging was carried out in the same manner as in Example 1 except that aging was carried out under the following conditions in the aging step.
With V1 = V2 = OCV, aging was carried out in a cycle of 0V⇔OCV in a predetermined cycle until the desired output characteristics of the fuel cell were obtained. The results of the aging completion time and the elution amount of Fe contained in the stainless steel separator are shown in FIG.
(比較例2)
エージング工程において以下の条件でエージングを実施したこと以外は実施例1と同様の方法でエージングを実施した。
V1=V2=0.7Vとし、0V⇔0.7Vのサイクルにて、所定の周期で、燃料電池の所望の出力特性が得られるまで、エージングを実施した。エージング完了時間とステンレス製セパレータ中に含まれるFeの溶出量の結果を図4に示す。
(Comparative Example 2)
Aging was carried out in the same manner as in Example 1 except that aging was carried out under the following conditions in the aging step.
With V1 = V2 = 0.7V, aging was carried out in a cycle of 0V⇔0.7V at a predetermined cycle until the desired output characteristics of the fuel cell were obtained. The results of the aging completion time and the elution amount of Fe contained in the stainless steel separator are shown in FIG.
図4は、エージング完了時間とステンレス製セパレータ中に含まれるFeの溶出量の結果を示す図である。
エージング完了時間が早く、ステンレス製セパレータ中に含まれるFeの溶出量が少ないエージング方法がステンレス製セパレータを採用した燃料電池のエージング方法として好適である。
図4に示すように、比較例1は、エージング完了時間(ここでは最大出力の95%到達時間をエージング完了時間と呼称)が最も早いがステンレス製セパレータからのFe溶出量が最も多い。また、比較例2は、ステンレス製セパレータ中に含まれるFeの溶出量は最も少ないが、エージング完了時間が最も遅い。
一方、実施例1は、エージング完了時間は比較例1と同等でありながら、Fe溶出量を8割以上軽減することが出来たため、好適な実施例である。
FIG. 4 is a diagram showing the results of the aging completion time and the elution amount of Fe contained in the stainless steel separator.
An aging method in which the aging completion time is short and the amount of Fe contained in the stainless steel separator is small is suitable as an aging method for a fuel cell using a stainless steel separator.
As shown in FIG. 4, in Comparative Example 1, the aging completion time (here, the time when 95% of the maximum output is reached is referred to as the aging completion time) is the fastest, but the amount of Fe eluted from the stainless steel separator is the largest. Further, in Comparative Example 2, the elution amount of Fe contained in the stainless steel separator is the smallest, but the aging completion time is the slowest.
On the other hand, Example 1 is a preferable example because the aging completion time is the same as that of Comparative Example 1 and the Fe elution amount can be reduced by 80% or more.
Claims (1)
前記アノードに燃料を供給し、かつ、前記カソードに酸化剤を供給することによって、前記燃料電池の発電を開始する発電開始工程と、
前記発電を開始した前記燃料電池に、周期的に電圧を上下に変動させる電気的な負荷を印加することによって、前記燃料電池の出力特性を安定させるエージング工程と、を有し、
前記エージング工程は、連続した少なくとも2つ以上の工程を有し、最初の第1のエージング工程における上限電圧を、2番目以降のエージング工程における上限電圧よりも低くすることを特徴とする、燃料電池のエージング方法。 Includes an anode, a cathode, and a membrane electrode assembly having the anode and an electrolyte membrane sandwiched between the cathodes and a metal separator located on at least one outer side of the membrane electrode assembly. It ’s a fuel cell aging method.
A power generation start step of starting power generation of the fuel cell by supplying fuel to the anode and supplying an oxidizing agent to the cathode.
It has an aging step of stabilizing the output characteristics of the fuel cell by applying an electric load that periodically fluctuates the voltage up and down to the fuel cell that has started power generation.
The fuel cell has at least two consecutive steps, and the upper limit voltage in the first first aging step is lower than the upper limit voltage in the second and subsequent aging steps. Aging method.
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