JP2835181B2 - 燃料電池不活性化のための空気エゼクタ装置 - Google Patents
燃料電池不活性化のための空気エゼクタ装置Info
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- 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
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- 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
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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
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Description
【発明の詳細な説明】 従来の技術 この発明は、燃料電池に関するもので、特に、燃料電
池を不活性化するために燃料電池の非動作モードにおけ
る燃料電池スタックのカソード電位を調整するためにカ
ソード流注の希釈酸素の使用に関するものである。本発
明は、さらの通常発電プラントにおいて使用されている
ような複雑な制御または支持装置を使用せずに、電池を
不活性化させるために、例えば窒素（N2）ガス等の反応
ガス中に酸素（O2）を添加する空気エゼクタ装置に関す
るものである。
池を不活性化するために燃料電池の非動作モードにおけ
る燃料電池スタックのカソード電位を調整するためにカ
ソード流注の希釈酸素の使用に関するものである。本発
明は、さらの通常発電プラントにおいて使用されている
ような複雑な制御または支持装置を使用せずに、電池を
不活性化させるために、例えば窒素（N2）ガス等の反応
ガス中に酸素（O2）を添加する空気エゼクタ装置に関す
るものである。
背景技術 例えば、リン酸燃料電池において、電位が所定限界を
こえると電極が破損する場合がある。例えば、燃料電位
のカソードは、触媒溶解、触媒担体の溶解、触媒層の浸
水等を起こす。また、電位がアノード電位に近づくと、
触媒の再酸化、再結晶が生じて活性が損なわれる。アノ
ードがカソード電位に近づくことが出来れば［例えば、
8/10（0.8）の電圧］アノード電極は浸水して電解を生
じる。
こえると電極が破損する場合がある。例えば、燃料電位
のカソードは、触媒溶解、触媒担体の溶解、触媒層の浸
水等を起こす。また、電位がアノード電位に近づくと、
触媒の再酸化、再結晶が生じて活性が損なわれる。アノ
ードがカソード電位に近づくことが出来れば［例えば、
8/10（0.8）の電圧］アノード電極は浸水して電解を生
じる。
電位の制御は、燃料電池にとって、例えば発電プラン
ト休止中、起動時及び待機中等の非出力状態または非動
作モード状態において最も必要なものとなる。
ト休止中、起動時及び待機中等の非出力状態または非動
作モード状態において最も必要なものとなる。
本発明は、特に逆電位状態における燃料電池を電位制
御をより優れたものとすることを意図とするもので、特
に反応ガス中の成分の一つを他方に添加する手段を提供
しようとするものである。
御をより優れたものとすることを意図とするもので、特
に反応ガス中の成分の一つを他方に添加する手段を提供
しようとするものである。
発明の説明 本発明は、有効な反応ガス成分の使用、特に例示的な
実施例においては、カソード部において混合された窒素
／酸素ガス（N2/O2）の使用を含み、好ましくは酸素の
比較的小さなパーセンテージを使用し、こうした逆電位
状態におけるアノードの窒素ガス（N2）と空気エゼクタ
装置を使用して、通常の発電プラントにおいて使用され
ている複雑な制御または支持装置を使用せずに、混合す
るものである。こうした逆電位状態は、上記したように
例えば発電プラント休止中、起動時及び待機中等の非出
力状態、非動作モード状態を含んでいる。
実施例においては、カソード部において混合された窒素
／酸素ガス（N2/O2）の使用を含み、好ましくは酸素の
比較的小さなパーセンテージを使用し、こうした逆電位
状態におけるアノードの窒素ガス（N2）と空気エゼクタ
装置を使用して、通常の発電プラントにおいて使用され
ている複雑な制御または支持装置を使用せずに、混合す
るものである。こうした逆電位状態は、上記したように
例えば発電プラント休止中、起動時及び待機中等の非出
力状態、非動作モード状態を含んでいる。
本発明は、燃料電池の不活性化装置における小さく、
固定されたエゼクタを使用することが好ましく、 − 高圧窒素ガスを絞られたオリフィスまたはベンチ
ュリによって計量供給し、 − オリフィスまたはベンチュリからのガスのエネル
ギを使用してカソード部に導入される以前の窒素流の希
釈酸素の供給源としての大気を吸引する。
固定されたエゼクタを使用することが好ましく、 − 高圧窒素ガスを絞られたオリフィスまたはベンチ
ュリによって計量供給し、 − オリフィスまたはベンチュリからのガスのエネル
ギを使用してカソード部に導入される以前の窒素流の希
釈酸素の供給源としての大気を吸引する。
フィルタ及びオリフィスまたは計量バルブをエゼクタ
の入口に負荷して希釈酸素の供給源として清浄な空気の
制御された添加を確実とすることが出来る。市販のエゼ
クタまたはエダクタを本発明に使用することにより、開
発及び製造コストを節約することも可能である。
の入口に負荷して希釈酸素の供給源として清浄な空気の
制御された添加を確実とすることが出来る。市販のエゼ
クタまたはエダクタを本発明に使用することにより、開
発及び製造コストを節約することも可能である。
以下の説明的な一連の動作は、例えばプラントの停止
時に起こる。カソード部は、適当な例えば窒素ガス及び
酸素ガスの混合ガスによってパージされる。この混合ガ
スは、一次ガスとして窒素ガスを使用して吸引するエゼ
クタから供給され、燃料ガスが窒素ガスによってパージ
され、燃料処理等の触媒ニッケル（Ni）カルボニルの形
成を防止する。このパージは、形成の可能性が無い場合
または、他の方法によりニッケル（Ni）カルボニルの形
成が防止されまたは回避されている場合には、不要とな
る。
時に起こる。カソード部は、適当な例えば窒素ガス及び
酸素ガスの混合ガスによってパージされる。この混合ガ
スは、一次ガスとして窒素ガスを使用して吸引するエゼ
クタから供給され、燃料ガスが窒素ガスによってパージ
され、燃料処理等の触媒ニッケル（Ni）カルボニルの形
成を防止する。このパージは、形成の可能性が無い場合
または、他の方法によりニッケル（Ni）カルボニルの形
成が防止されまたは回避されている場合には、不要とな
る。
カソードの電位を急激に低下させる為に、パージ状態
においてダミー負荷を使用することが可能である。一旦
電位が低下すると、ダミー負荷は、一般に必要とされる
ことはない。
においてダミー負荷を使用することが可能である。一旦
電位が低下すると、ダミー負荷は、一般に必要とされる
ことはない。
従って、本発明の主要な目的は、空気エゼクタを燃料
電池に関連付けて混合ガス成分を発生させて、電池の電
位を制御して、主に非出力状態または非動作モードにお
いて、燃料電池の電位が所定の限界値を越えることによ
る電極の損傷を防止することにある。
電池に関連付けて混合ガス成分を発生させて、電池の電
位を制御して、主に非出力状態または非動作モードにお
いて、燃料電池の電位が所定の限界値を越えることによ
る電極の損傷を防止することにある。
本発明のもう一つの目的は、通常の発電プラントにお
いて使用されているような複雑な制御または支持装置の
使用を必要としないで、上記の目的を達成することにあ
る。
いて使用されているような複雑な制御または支持装置の
使用を必要としないで、上記の目的を達成することにあ
る。
本発明の、さらにもう一つの目的は、好ましくは市販
のエゼクタ装置を使用することによって、上記の目的を
コスト的に有利に達成することにある。
のエゼクタ装置を使用することによって、上記の目的を
コスト的に有利に達成することにある。
本発明の他の要素及び以下の説明及び関連する図面よ
りより明確となろう。
りより明確となろう。
図面の簡単な説明 第１図は、例示的な燃料電池との関係における本発明
の例示的な方法及び構造を簡略化して示す図式的な図で
あり、所望の燃料電池の不活性化を達成するため燃料電
池のカソード部に所望の反応ガスを供給するために使用
される好ましい空気エゼクタ装置を示している。
の例示的な方法及び構造を簡略化して示す図式的な図で
あり、所望の燃料電池の不活性化を達成するため燃料電
池のカソード部に所望の反応ガスを供給するために使用
される好ましい空気エゼクタ装置を示している。
第２図は、第１図の装置に使用する好適な空気エゼク
タ装置の一般的な構成を示す側面図である。
タ装置の一般的な構成を示す側面図である。
発明を実施するための好適な態様 第１図は、本発明を使用することが出来る例示的な燃
料電池10の簡略化した構成を示しており、この電池は、
例えば200kwの発電プラントに使用される。
料電池10の簡略化した構成を示しており、この電池は、
例えば200kwの発電プラントに使用される。
周知のように（1987年７月７日にレヴィー及びリップ
マンに付与されたアメイカ特許第4,780,187号参照：こ
の特許の開示は、本明細書の開示の一部として援用す
る。）燃料電池10は電気化学電池であり、燃料及びオキ
シダントを連続的に消費して電気的なエネルギを発生す
る。燃料は、アノード部11で消費され、オキシダントは
カソード部12で消費される。アノード及びカソード部1
1,12は適当な電解質中で電気化学的に連通状態となって
いる。
マンに付与されたアメイカ特許第4,780,187号参照：こ
の特許の開示は、本明細書の開示の一部として援用す
る。）燃料電池10は電気化学電池であり、燃料及びオキ
シダントを連続的に消費して電気的なエネルギを発生す
る。燃料は、アノード部11で消費され、オキシダントは
カソード部12で消費される。アノード及びカソード部1
1,12は適当な電解質中で電気化学的に連通状態となって
いる。
代表的な燃料電池発電プラントは、一乃至複数の燃料
電池スタックで形成され、各スタックの電池は電気的に
直列に接続されスタックの電圧を昇圧する。スタックは
他のスタックの並列に接続して、発電プラントの電流発
生能力を増大させることが出来る。所望の発電プラント
の大きさに応じて、燃料電池スタックは1/2ダースまた
はそれ以下の電池で構成したり、数百の多数の電池で構
成したりすることが出来る。空気及び燃料は、通常スタ
ック毎に設ける一乃至複数のマニフォールドを介して供
給される。
電池スタックで形成され、各スタックの電池は電気的に
直列に接続されスタックの電圧を昇圧する。スタックは
他のスタックの並列に接続して、発電プラントの電流発
生能力を増大させることが出来る。所望の発電プラント
の大きさに応じて、燃料電池スタックは1/2ダースまた
はそれ以下の電池で構成したり、数百の多数の電池で構
成したりすることが出来る。空気及び燃料は、通常スタ
ック毎に設ける一乃至複数のマニフォールドを介して供
給される。
第１図に示すように、冷却部多び電気ヒータ部15は燃
料電池10とともに使用することが出来る。
料電池10とともに使用することが出来る。
代表的な燃料電池は、燐酸電解質を使用している。燐
酸燃料電池は、オシシダントとして酸素（O2）をカソー
ド部12に供給するために空気を使用し、水素（H2）をア
ノード部11に燃料として供給するために水素濃度の高い
流れが使用される。電池10を通過した後、使用された空
気及び燃料流は連続的に系外に排出される。
酸燃料電池は、オシシダントとして酸素（O2）をカソー
ド部12に供給するために空気を使用し、水素（H2）をア
ノード部11に燃料として供給するために水素濃度の高い
流れが使用される。電池10を通過した後、使用された空
気及び燃料流は連続的に系外に排出される。
上記したように、こうした燃料電池の電極は、電気的
な電位が所定の限界値を越えると損傷を生じる。
な電位が所定の限界値を越えると損傷を生じる。
これを防止するために、第１図の例示的な燃料電池に
おいては窒素ガス（N2）がアノード部11で使用され、窒
素／酸素（N2/O2）の混合気体がカソード部12で使用さ
れて、特に非出力状態または非走査モードにおいて生じ
る逆電位状態においてカソードの電位を特許電位、即
ち、例えば8/10（0.8）ボルト、に維持している。上述
したように、こうした非出力状態または非動作状態は、
例えば発電プラント休止時、起動時及び待機状態で生じ
る。
おいては窒素ガス（N2）がアノード部11で使用され、窒
素／酸素（N2/O2）の混合気体がカソード部12で使用さ
れて、特に非出力状態または非走査モードにおいて生じ
る逆電位状態においてカソードの電位を特許電位、即
ち、例えば8/10（0.8）ボルト、に維持している。上述
したように、こうした非出力状態または非動作状態は、
例えば発電プラント休止時、起動時及び待機状態で生じ
る。
発電プラントの休止中において、カソード部12は、一
次ガスとしての窒素（N2）を使用して空気を吸引するエ
ゼクタ21より供給される例えば0.5容量％の酸素99.5容
量％の窒素がガス状混合物によってパージされる。燃料
ガスは、燃料処理等の触媒からニッケル（Ni）カルボニ
ルが形成されないように、窒素（N2）でパージされる。
次ガスとしての窒素（N2）を使用して空気を吸引するエ
ゼクタ21より供給される例えば0.5容量％の酸素99.5容
量％の窒素がガス状混合物によってパージされる。燃料
ガスは、燃料処理等の触媒からニッケル（Ni）カルボニ
ルが形成されないように、窒素（N2）でパージされる。
第１図に示すように、窒素ガス成分は、相互結合され
た一連の貯蔵タンク20A−Ｄから得られる。十分な数の
タンク20が、所要の量のガスを供給するために設けられ
る。タンク20の出口ラインは、調整器25Aを通るインタ
ーフェース25からインクジェクタライン27、アノードパ
ージライン29への供給される。圧力調整器25Bは、窒素
のソースライン中に設けられる。
た一連の貯蔵タンク20A−Ｄから得られる。十分な数の
タンク20が、所要の量のガスを供給するために設けられ
る。タンク20の出口ラインは、調整器25Aを通るインタ
ーフェース25からインクジェクタライン27、アノードパ
ージライン29への供給される。圧力調整器25Bは、窒素
のソースライン中に設けられる。
従って、第１図に示すように“T"字ライン分岐“T"が
比較的高圧の窒素ガス源20と燃料電池10の間に設けられ
る。一方のＴ字分岐のブランチ27はエゼクタ21に接続さ
れ、必要に応じてカソード部12に接続され、他方のブラ
ンチ29は燃料処理装置31を介してアノード部11に接続さ
れてパージガス源を接続する。例えばバルブ等の適当な
制御手段が設けられ、最初に窒素ガス源20のライン27へ
の供給を制御し（バルブ27A）、次いでアノードパージ
ライン29への供給を制御する（後者は図示していないが
27Aと同等のもの）。
比較的高圧の窒素ガス源20と燃料電池10の間に設けられ
る。一方のＴ字分岐のブランチ27はエゼクタ21に接続さ
れ、必要に応じてカソード部12に接続され、他方のブラ
ンチ29は燃料処理装置31を介してアノード部11に接続さ
れてパージガス源を接続する。例えばバルブ等の適当な
制御手段が設けられ、最初に窒素ガス源20のライン27へ
の供給を制御し（バルブ27A）、次いでアノードパージ
ライン29への供給を制御する（後者は図示していないが
27Aと同等のもの）。
エゼクタに向かうブランチにおいて、窒素ガスはエゼ
クタ21中の大気24と、大気フィルタ22により濾過された
後に混合され、射出される空気の量はトリムバルブ23に
よって適切に制御される。フィルタ22及びオリフィスま
たは計量バルブ23Aが、エゼクタ21の空気ライン28に付
加されて窒素ガスに対する清浄空気の制御された添加を
確実にしている。
クタ21中の大気24と、大気フィルタ22により濾過された
後に混合され、射出される空気の量はトリムバルブ23に
よって適切に制御される。フィルタ22及びオリフィスま
たは計量バルブ23Aが、エゼクタ21の空気ライン28に付
加されて窒素ガスに対する清浄空気の制御された添加を
確実にしている。
エゼクタ21は、商業的に入手可能なもので、例えば、
第２図に示す、ニュージャージー州、イースト ハノー
バに所在するフォックス バルブ ディベロップメント
カンパニーの「フォクス−ミニーエゼクタ（Fox−Min
i−Eductor）」（P/N 611210−060）である。このエゼ
クタは、1/4インチのライン寸法の吐出部26を有し、1/8
インチの寸法の流体インレット（27）及び吸入インレッ
ト（28）を有している。周知のように、ベンチュリ部21
aを通過する流動性流体の流れ（例えば高圧窒素ガス）
は、吸入される流体（例えば空気）のエゼクタ21への吸
引を生じさせ、流動流体と混合して共通に吐出ライン26
に供給する。
第２図に示す、ニュージャージー州、イースト ハノー
バに所在するフォックス バルブ ディベロップメント
カンパニーの「フォクス−ミニーエゼクタ（Fox−Min
i−Eductor）」（P/N 611210−060）である。このエゼ
クタは、1/4インチのライン寸法の吐出部26を有し、1/8
インチの寸法の流体インレット（27）及び吸入インレッ
ト（28）を有している。周知のように、ベンチュリ部21
aを通過する流動性流体の流れ（例えば高圧窒素ガス）
は、吸入される流体（例えば空気）のエゼクタ21への吸
引を生じさせ、流動流体と混合して共通に吐出ライン26
に供給する。
エゼクタ21は、従って、好ましくは小さく固定した面
積のエゼクタであり、さらに好ましくは高圧窒素ガス
を、空気を遮断したオリフィスまたはベンチュリによっ
て調整し、オリフィスまたはベンチュリからのガスのエ
ネルギを利用して窒素ガス流中に酸素源としてほ大気
を、混合ガス吐出ライン26からカソード部12内に入る以
前に、吸引する。
積のエゼクタであり、さらに好ましくは高圧窒素ガス
を、空気を遮断したオリフィスまたはベンチュリによっ
て調整し、オリフィスまたはベンチュリからのガスのエ
ネルギを利用して窒素ガス流中に酸素源としてほ大気
を、混合ガス吐出ライン26からカソード部12内に入る以
前に、吸引する。
混合ガスの一次または主成分となるとともにアノード
部11のパージガス源となる窒素の例示的な高圧は、約50
乃至150psigまたはそれ以上の範囲である。なお、法律
的な規制により、圧力の最大値は、例えば140psigの低
い値となる。比較的高圧の窒素ガスは、好ましくは、大
気25との関係において、エゼクタ21に導入されるときに
少なくとも100psigよりも高い圧力とする事が好まし
い。
部11のパージガス源となる窒素の例示的な高圧は、約50
乃至150psigまたはそれ以上の範囲である。なお、法律
的な規制により、圧力の最大値は、例えば140psigの低
い値となる。比較的高圧の窒素ガスは、好ましくは、大
気25との関係において、エゼクタ21に導入されるときに
少なくとも100psigよりも高い圧力とする事が好まし
い。
窒素／酸素混合ガスは、電池スタックのカソード部12
に、混合ガス出口ライン26を経て導入される。
に、混合ガス出口ライン26を経て導入される。
例えば、混合ガス中の酸素の割合は、約0.01容量％乃
至1.00容量％の範囲とすることが出来るが、より厳密な
酸素の割合は、約0.02容量％乃至0.50容量％である。
至1.00容量％の範囲とすることが出来るが、より厳密な
酸素の割合は、約0.02容量％乃至0.50容量％である。
正確なカソード電池を達成するために十分な酸素が使
用されなければならないが、過剰な酸素は触媒の担体の
腐食を発生される。酸素成分の適当な量は、電圧や燃料
電池系内の温度等の種々の因子に応じて変化する。
用されなければならないが、過剰な酸素は触媒の担体の
腐食を発生される。酸素成分の適当な量は、電圧や燃料
電池系内の温度等の種々の因子に応じて変化する。
電気化学論理においては、ある割合の酸素（例えば0.
04％）で十分であるとされているが、現実的な状態にお
ける実験によれば、標準的な計算値により使用される量
よりも多い量（例えば0.50％）が必要であることが判明
した。これは初期に吸引された酸素が残留水素（H2）ガ
スとアノード11において水を形成して消費される為と考
えられる。
04％）で十分であるとされているが、現実的な状態にお
ける実験によれば、標準的な計算値により使用される量
よりも多い量（例えば0.50％）が必要であることが判明
した。これは初期に吸引された酸素が残留水素（H2）ガ
スとアノード11において水を形成して消費される為と考
えられる。
例えばプラントの休止に付随して以下の一連の例示的
な減少が生じる。カソード部12は適当な窒素ガス及び酸
素ガスの混合ガスでパージされる。この混合ガスは、一
次ガスとしての窒素ガス及び希釈酸素源としての空気を
使用する、空気の吸引を行うエゼクタ21より供給され
る。
な減少が生じる。カソード部12は適当な窒素ガス及び酸
素ガスの混合ガスでパージされる。この混合ガスは、一
次ガスとしての窒素ガス及び希釈酸素源としての空気を
使用する、空気の吸引を行うエゼクタ21より供給され
る。
燃料ガスは、アノードパージライン29を通る窒素ガス
によってパージされて、例えば燃料処理等の触媒により
ニッケル（Ni）カルボニルの生成を防止する。このアノ
ードのパージは、アノードのパージとともに、燃料処理
装置31のパージを含んでいる。一般的に第１図に示され
た燃料処理装置31は、主に予備酸化器（pre−oxidize
r）、流体式脱硫器（hydrodesulfurizer）、再生器（re
former）、熱交換器及び低温置換コンバータを含んでお
り、燃料ラインによりアノード（出力発生部）に接続さ
れる。
によってパージされて、例えば燃料処理等の触媒により
ニッケル（Ni）カルボニルの生成を防止する。このアノ
ードのパージは、アノードのパージとともに、燃料処理
装置31のパージを含んでいる。一般的に第１図に示され
た燃料処理装置31は、主に予備酸化器（pre−oxidize
r）、流体式脱硫器（hydrodesulfurizer）、再生器（re
former）、熱交換器及び低温置換コンバータを含んでお
り、燃料ラインによりアノード（出力発生部）に接続さ
れる。
その後に、カソード部12が、単純で自動的な混合ガス
源として機能するエゼクタ21からライン26を経て供給さ
れる窒素／酸素混合ガスによって再度パージされる。追
加的なパージが、所定の比較的長い時間に亙り適当な混
合ガスを保持するために必要となる場合がある。
源として機能するエゼクタ21からライン26を経て供給さ
れる窒素／酸素混合ガスによって再度パージされる。追
加的なパージが、所定の比較的長い時間に亙り適当な混
合ガスを保持するために必要となる場合がある。
ダミー負荷30のスイッチングは、パージの開始時にカ
ソード電位を急速に低下させる為に使用することが好ま
しい。好適な0.50％/99.5％の混合比のO2/N2混合ガス
は、カソード電位を、例えば、0.3乃至0.7ボルトの許容
範囲内に維持し、この酸素ガス（O2）の濃度は、回路の
回路状態において例示的に電解質を充填した２ミルの厚
さのマトリックス13に水素（H2）が分散されている場合
にはカソード電位を0.3ボルトに維持し、分散されてい
ない場合には、0.8ボルトの電圧を維持するのに十分な
ものである。
ソード電位を急速に低下させる為に使用することが好ま
しい。好適な0.50％/99.5％の混合比のO2/N2混合ガス
は、カソード電位を、例えば、0.3乃至0.7ボルトの許容
範囲内に維持し、この酸素ガス（O2）の濃度は、回路の
回路状態において例示的に電解質を充填した２ミルの厚
さのマトリックス13に水素（H2）が分散されている場合
にはカソード電位を0.3ボルトに維持し、分散されてい
ない場合には、0.8ボルトの電圧を維持するのに十分な
ものである。
本発明は例示的な実施例に関して詳細に説明したが、
本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、当業者にお
いて形状、詳細、方法及び容量に関して種々の変更が可
能である。
本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、当業者にお
いて形状、詳細、方法及び容量に関して種々の変更が可
能である。
上記のように本発明のいて特許を受けようとする新規
な事項は、例示的な実施例より明かである。
な事項は、例示的な実施例より明かである。
Claims (12)
- 【請求項１】アノード部と、 最大許容電圧限界値を有するカソード部と、 前記アノード部とカソード部を電気化学的に連通する電
解質と、 少なくとも所定の非出力状態において前記所定の最大許
容電圧限界値よりも低いカソード電位を発生させる酸素
と窒素の混合ガスによりカソード部をパージするととも
に、混合ガスの希釈成分を構成する酸素を約0.01〜1.00
容量％の範囲、特に約0.02〜0.50容量％の割合になるよ
うに混合ガスの主成分を構成する窒素ガス中に射出す
る、噴出口の面積が小さく固定されたエゼクタを有する
混合ガス源 とによって構成したことを特徴とする電池電位を所定の
許容電圧限界値に制御する燃料電池装置。 - 【請求項２】前記エゼクタは主成分を構成する窒素ガス
を計量供給する絞られたオリフィスまたはベンチュリを
有し、前記オリフィスまたはベンチュリからのガスが、
カソード部に導入される以前に酸素源としての空気を窒
素流中に吸引し、前記空気が前記混合ガスの希釈酸素供
給源となる請求項第１項の燃料電池装置。 - 【請求項３】希釈酸素を供給する大気源と、 前記大気源と前記エゼクタ間に介挿され前記エゼクタに
清浄な空気を供給するフィルタを含んでいる請求項第２
項の燃料電池装置。 - 【請求項４】前記ガスの供給源が、主成分である相対的
に高圧ガスの流れ中に希釈成分としての希釈酸素供給源
としての空気を吸引するエゼクタである請求項第１項の
燃料電池装置。 - 【請求項５】前記混合ガス源を構成するエゼクタに導入
する時点において前記相対的に高圧のガスは、100psig
を越える圧力であり、前記空気はほぼ体気圧である請求
項第４項の燃料電池装置。 - 【請求項６】大気供給源とエゼクタ間に清浄空気をエゼ
クタに供給するフィルタを設けた請求項第５項の燃料電
池装置。 - 【請求項７】大気供給源とエゼクタ間に前記エゼクタに
接続されたトリムバルブ及び流量計を設けた請求項第６
項の燃料電池装置。 - 【請求項８】前記混合ガス供給源は、酸素（O2）と窒素
（N2）の混合ガスの供給源であり、前記混合ガスの希釈
成分を構成する酸素は比較的少量であり、 前記エゼクタは主成分を構成する窒素ガスを計量供給す
るオリフィスまたはベンチュリを有し、前記オリフィス
またはベンチュリからのガスが、カソード部に導入され
る以前に酸素源としての空気を窒素流中に吸引し、前記
空気が前記混合ガスの希釈酸素供給源となる請求項第５
項の燃料電池装置。 - 【請求項９】主成分の供給源と燃料電池の間にＴ字状の
分岐部を設け、Ｔ字状分岐部の一方はエゼクタに接続さ
れて前記主成分を供給するとともに必要に応じて前記カ
ソード部に接続され、前記Ｔ字状分岐部の他方はアノー
ド部に接続されてパージガス源を供給する請求項第１項
の燃料電池装置。 - 【請求項１０】アノード部と、 最大許容電圧限界値を有するカソード部と、 前記アノード部とカソード部を電気化学的に連通する電
解質とを含む燃料電池において、 （ａ）少なくとも所定の非出力状態において前記所定の
最大許容電圧限界値よりも低いカソード電位を発生させ
る酸素と窒素の混合ガスによりカソード部をパージする
とともに、 （ｂ）小さく固定された面積の噴出口を有するエゼクタ
を使用して混合ガスの希釈成分を構成する酸素を約0.01
〜1.00容量％の範囲、特に約0.02〜0.50容量％の割合に
なるように、混合ガスの主成分を構成する窒素の流れ中
に放出することを特徴とする燃料電池における電池電位
を所定の許容電圧限界値に制御する方法。 - 【請求項１１】前記混合ガスの供給源とて一次及び主成
分として高圧窒素ガス中に酸素供給源としての空気を吸
引するエゼクタを使用する請求項第10項の方法。 - 【請求項１２】前記エゼクタをオリフィスまたはベンチ
ュリにより高圧窒素ガスの計量供給に使用し、窒素流が
カソード部に導入される以前にオリフィスまたはベンチ
ュリからのガスのエネルギを使用して空気を吸引する請
求項第11項の方法。
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