JP2621435B2 - 燃料電池の運転停止方法 - Google Patents
燃料電池の運転停止方法Info
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Description
剤ガス例えば空気などを原料として電気化学的に発電を
行う燃料電池の運転停止方法に関する。
持するマトリックスを燃料電極および酸化剤電極で挟持
した単セル多数枚を層間にガス不透過性のセパレータを
介在させて積層したものからなり、燃料電極および酸化
剤電極にそれぞれ水素リッチな改質ガスおよび酸化剤ガ
スとしての例えば空気を供給するとともに、各単セルの
温度を電気化学反応に好適な作動温度例えば190℃に保
持することにより、各単セル電圧Eを定格電流において
例えば0.7V程度に保持して発電運転が行われる。
チャートであり、外部負荷に電流Iを供給していた燃料
電池の発電を停止する指令が時刻t1で出されると、負荷
電流Iを遮断し、燃料ガスおよび酸化剤ガス流量Qを零
に絞り、代わりに置換用不活性ガスとしての窒素を流量
qで供給する置換操作が時間t1からt2にかけて行われる
とともに、燃料電池の電極触媒層に吸蔵されている反応
ガスを消費させて停止時間を短縮するために、吸蔵反応
ガスの電気化学的エネルギー量の消費に見合う容量の放
電抵抗Rを燃料電池の出力側にタイマースイッチのオン
・オフ制御により接続し、吸着ガスを短時間で消費かつ
除去する方法が知られており、単セル電圧Eが時刻t3で
零になるとともに、燃料電池温度Tは時刻t4で保管に好
適な温度である50℃程度に低下する。
置換する場合、置換の遅れ時間が単セルまたは一つの単
セルでもその面積中の場所によって異なるために、置換
遅れの少ない単セルまたはその部分では単セル電圧が速
やかに低下するのに対し、置換遅れの大きいセルまたは
部分では吸蔵反応ガスによる電気化学的エネルギーが放
電抵抗により消費されるのに時間がかかり、この間単セ
ルは高い発電電圧(図では1.0V)にさらされる。ことに
従来の停止方法においては、作動温度190℃で運転中の
燃料電池の電流を遮断すると同時にガス置換を開始する
ので、置換遅れの大きい単セルの電極触媒層は作動温度
に近い高温と高電位にさらされることになる。電極触媒
が高温かつ高電位にさらされると、貴金属粒子が溶出あ
るいは粗大化するいわゆるシンタリング現象が発生する
ことが知られており、電極触媒の有効反応面積が運転停
止のたびに徐々に減少するために電極触媒の老化が促進
され、発電運転時の出力特性である電圧−電流特性の低
下が促進され、燃料電池の寿命に悪影響を及ぼすという
事態が発生する。また、放電特性Rは積層燃料電池をマ
クロに見てその抵抗値および熱容量が決められるので、
局部的に発電する単セル電圧の上昇を抑制するに至らな
い場合が多い。
度および単セル電圧の低下とともに起こりにくくなるこ
とを利用して燃料電池の出力特性の低下を防止すること
にある。
電解質を保持するマトリックスを燃料電極と酸化剤電極
で挟持した単セルを多数枚積層してなる積層燃料電池
と、低減電流レベルのダミー負荷と、放電抵抗と、前記
単セルの電圧および温度を検出する手段と、不活性ガス
置換手段とを有する燃料電池の運転停止方法において、
作動温度で発電運転中の燃料電池に停止指令が出された
とき前記ダミー負荷に切換えて前記単セルの電圧を所定
電圧に保持して発電を継続して前記単セルの温度を所定
温度まで低下せしめ、該所定温度に低下した時点で不活
性ガスによる置換を開始すると同時に前記ダミー抵抗を
前記放電抵抗に切換えて燃料電池の発生電力を消費した
後、運転を停止する手順を含み、前記所定電圧は定格電
圧より高い電圧でありまた前記所定温度は前記作動温度
より低い温度であり、さらに前記所定温度の上限および
前記所定温度の上限は触媒の粒子のシンタリングによる
電池寿命への影響が実用上問題とならない電圧および温
度に選定されることとする。
負荷に切換えて単セル電圧を定格電圧より高い所定電圧
例えば0.8Vを保持するよう出力電流を絞って運転を継続
し、燃料電池の温度が作動温度より低い所定温度例えば
130℃に低下した時点でガス置換を開始すると同時にダ
ミー負荷を放電抵抗に切換えて運転を停止するように構
成したことにより、ガス置換の遅れの大きい単セルに残
存する吸蔵反応ガスにより高い発生電圧を生じても、燃
料電池温度が低いので電極触媒の貴金属粒子の溶出ある
いは粒子の粗大化が生じにくく、したがって電極触媒の
有効面積の減少と、これに起因する出力特性の低下が回
避される。
ムチャートである。図において、外部負荷に電流I(定
格出力電流)を供給する発電運転中の燃料電池に、時刻
t11で停止指令が出されたと仮定する。このとき、停止
指令に基づいて外部負荷電流Iが遮断されるとともに、
燃料電池の出力側はダミー負荷に切換えられ、反応ガス
流量もQ1からの2に絞られることにより、ダミー負荷に
は定格出力電流の25%ないし50%に絞られたダミー負荷
電流iが継続して供給される。ダミー負荷電流が上述の
ように絞られることにより、燃料電池の電圧−電流特性
に基づいて各単セル電圧は定格負荷時の出力電圧例えば
0.7Vより上昇し0.8V以下に保持される。なお、ダミー負
荷としては例えば起動用の蓄電池あるいは冷却ポンプの
電源などが好適であり、ダミー負荷運転期間中の発電電
力を有効に利用することができる。
に保持されることにより、電極触媒が高温,高電圧にさ
らされることが回避され、かつ燃料電池温度が徐々に低
下する。各単セル温度がすべて130℃以下に低下したこ
とを温度センサによって確認した時点t12でダミー負荷
電流iは遮断され、反応ガス流量Q1を零に絞るととも
に、置換用の不活性ガスとしての例えば窒素を時刻t13
にかけて流量q1で供給してガス置換を開始するととも
に、放電抵抗を燃料電池の出力側に接続する。このと
き、置換遅れの差に基づいて単セル電圧が無負荷電圧1V
程度に高まる単セルが現れるが、すべての単セル温度が
130℃以下に低下した状態にあるのでシンタリング現象
は抑制され、これに基づく出力特性の低下などの悪影響
は排除され、電極の吸蔵ガスの電気化学的エネルギーが
放電抵抗で消費されるにしたがい単セル電圧は低下し、
時刻t14で零になる。不活性ガスは置換がほぼ終了する
時刻t13で流量がq2に絞られ、時刻t15で保管温度50℃程
度に降温する。
極と酸化剤電極で挟持した単セルを多数枚積層してなる
積層燃料電池と、低減電流レベルのダミー負荷と、放電
抵抗と、前記単セルの電圧および温度を検出する手段
と、不活性ガス置換手段とを有する燃料電池の運転停止
方法であって、作動温度で発電運転中の燃料電池に停止
指令が出されたとき前記ダミー負荷に切換えて前記単セ
ルの電圧を所定電圧に保持して発電を継続して前記単セ
ルの温度を所定温度まで低下せしめ、該所定温度に低下
した時点で不活性ガスによる置換を開始すると同時に前
記ダミー抵抗を前記放電抵抗に切換えて燃料電池の発生
電力を消費した後、運転を停止する手順を含み、前記所
定電圧は定格電圧より高い電圧でありまた前記所定温度
は前記作動温度より低い温度であり、さらに前記所定電
圧の上限および前記所定温度の上限は触媒の粒子のシン
タリンクによる電池寿命への影響が実用上問題とならな
い電圧および温度に選定されてなることとした。その結
果、ガス置換を開始する時点では単セル温度がすべてシ
ンタリングを回避するに十分な所定温度例えば130℃に
降温しているので、燃料電池の作動温度例えば190℃で
ガス置換を開始する従来方法で問題となったシンタリン
グ現象を抑制することが可能となり、シンタリング現象
による電極触媒の有効反応面積の減少と、これに基づく
燃料電池の出力特性の低下が排除され、したがって燃料
電池の起動停止の繰返しに基づく寿命低下の少ない燃料
電池の運転停止方法を提供することができる。
チャート、第2図は従来方法を説明するためのタイムチ
ャートである。
Claims (1)
- 【請求項1】電解質を保持するマトリックスを燃料電極
と酸化剤電極で挟持した単セルを多数枚積層してなる積
層燃料電池と、低減電流レベルのダミー負荷と、放電抵
抗と、前記単セルの電圧および温度を検出する手段と、
不活性ガス置換手段とを有する燃料電池の運転停止方法
であって、作動温度で発電運転中の燃料電池に停止指令
が出されたとき前記ダミー負荷に切換えて前記単セルの
電圧を所定電圧に保持して発電を継続して前記単セルの
温度を所定温度まで低下せしめ、該所定温度に低下した
時点で不活性ガスによる置換を開始すると同時に前記ダ
ミー抵抗を前記放電抵抗に切換えて燃料電池の発生電力
を消費した後、運転を停止する手順を含み、前記所定電
圧は定格電圧より高い電圧でありまた前記所定温度は前
記作動温度より低い温度であり、さらに前記所定電圧の
上限および前記所定温度の上限は触媒の粒子のシンタリ
ングによる電池寿命への影響が実用上問題とならない電
圧および温度に選定されてなることを特徴とする燃料電
池の運転停止方法。
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JP63278957A JP2621435B2 (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 燃料電池の運転停止方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63278957A JP2621435B2 (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 燃料電池の運転停止方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02126565A JPH02126565A (ja) | 1990-05-15 |
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Family
ID=17604421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63278957A Expired - Lifetime JP2621435B2 (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 燃料電池の運転停止方法 |
Country Status (1)
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-
1988
- 1988-11-04 JP JP63278957A patent/JP2621435B2/ja not_active Expired - Lifetime
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