JP3357218B2 - 燃料セルを動作する方法 - Google Patents
燃料セルを動作する方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料セルを動作する方
法に係ると共に、燃料セルと組み合わせたときにこの方
法を実施するための装置にも係る。
法に係ると共に、燃料セルと組み合わせたときにこの方
法を実施するための装置にも係る。
【０００２】
【従来の技術】ここに取り上げる燃料セルは、アノード
及びカソードを備え、その各々が白金より成る触媒手段
を備えているような形式（以下、上記形式と称する）の
ものである。
及びカソードを備え、その各々が白金より成る触媒手段
を備えているような形式（以下、上記形式と称する）の
ものである。
【０００３】アノードに水素ガス燃料をそしてカソード
に酸素ガスオキシダントを供給する上記形式の燃料セル
が知られている。水素は、触媒手段を害する物質を含ん
ではならない。例えば、メタンや天然ガスのような炭化
水素を改質することによって生成された水素を供給する
ことが知られている。しかしながら、それにより生じる
水素は、一酸化炭素も含み、これは、白金より成るアノ
ード触媒手段の表面に優先的に吸着されてアノードの触
媒手段に毒作用を及ぼし、セルの有効内部抵抗を増加さ
せると共に、外部電流を低いレベル又はおそらくはゼロ
レベルまで減少させる。従って、アノードが次第に毒作
用を受けるにつれて、セルの性能が低下する。触媒手段
の毒作用を回避するために、触媒又は他の手段を用い
て、水素がセルに供給される前に、水素燃料ガス中の一
酸化炭素を二酸化炭素（又は触媒手段に毒作用を及ぼさ
ない他の物質、例えば、メタン）に変換することが知ら
れている。
に酸素ガスオキシダントを供給する上記形式の燃料セル
が知られている。水素は、触媒手段を害する物質を含ん
ではならない。例えば、メタンや天然ガスのような炭化
水素を改質することによって生成された水素を供給する
ことが知られている。しかしながら、それにより生じる
水素は、一酸化炭素も含み、これは、白金より成るアノ
ード触媒手段の表面に優先的に吸着されてアノードの触
媒手段に毒作用を及ぼし、セルの有効内部抵抗を増加さ
せると共に、外部電流を低いレベル又はおそらくはゼロ
レベルまで減少させる。従って、アノードが次第に毒作
用を受けるにつれて、セルの性能が低下する。触媒手段
の毒作用を回避するために、触媒又は他の手段を用い
て、水素がセルに供給される前に、水素燃料ガス中の一
酸化炭素を二酸化炭素（又は触媒手段に毒作用を及ぼさ
ない他の物質、例えば、メタン）に変換することが知ら
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような触媒又は他
の手段を設けて燃料セルの外部で一酸化炭素を二酸化炭
素（又は触媒手段に毒作用を及ぼさない上記他の物質）
に変換することは、余計なプロセスを追加しコストを高
めるだけでなく、一酸化炭素が水素と共にセルへ運び込
まれた場合に、アノードの触媒手段を解毒するという問
題を克服するものではない。
の手段を設けて燃料セルの外部で一酸化炭素を二酸化炭
素（又は触媒手段に毒作用を及ぼさない上記他の物質）
に変換することは、余計なプロセスを追加しコストを高
めるだけでなく、一酸化炭素が水素と共にセルへ運び込
まれた場合に、アノードの触媒手段を解毒するという問
題を克服するものではない。
【０００５】そこで、本発明の目的は、上記形式の燃料
セルを動作する方法であって、一酸化炭素によって毒作
用を受けることのあるアノードの触媒手段を比較的簡単
且つ安価な仕方で解毒（又はセルを活発化）することの
できる方法を提供することである。
セルを動作する方法であって、一酸化炭素によって毒作
用を受けることのあるアノードの触媒手段を比較的簡単
且つ安価な仕方で解毒（又はセルを活発化）することの
できる方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴によ
れば、アノードとカソードを備え、その各々が白金より
成る触媒手段を構成するような形式の燃料セルを動作す
る方法であって、水素及び／又は気体状アルコールを含
む気体状燃料を上記アノードに供給すると共に酸素を含
む気体状オキシダントを上記カソードに供給し；実質的
に２５０℃を越えない温度で燃料セルを動作し；上記セ
ルの外部に遮断可能な第１回路を設け、カソードがアノ
ードに対して正の電位になることによりセルから導出さ
れた電流がカソードからアノードへとこの外部回路に流
れるようにし；セルの外部に第２回路を設け、この第２
回路は、上記アノード及びカソードに逆のＤＣ電位を選
択的に供給してアノードをカソードに対して正の電位に
するための電気エネルギー供給手段を備え；上記第１回
路を交互に遮断及び完成すると共に上記第２回路を動作
して、上記第１回路が遮断されたときには上記逆のＤＣ
電位が上記第２回路によって同時に印加されるように
し、そして上記第１回路が完成されたときには上記逆電
位の印加が停止し、上記第１回路は第１の時間周期中に
完成されそして上記逆のＤＣ電位は第２の時間周期中に
印加され、上記第１の時間周期は、上記第２の時間周期
よりも少なくとも１０倍は大きく、そして上記第２の時
間周期は実質的に０．２５秒以下であるような方法が提
供される。
れば、アノードとカソードを備え、その各々が白金より
成る触媒手段を構成するような形式の燃料セルを動作す
る方法であって、水素及び／又は気体状アルコールを含
む気体状燃料を上記アノードに供給すると共に酸素を含
む気体状オキシダントを上記カソードに供給し；実質的
に２５０℃を越えない温度で燃料セルを動作し；上記セ
ルの外部に遮断可能な第１回路を設け、カソードがアノ
ードに対して正の電位になることによりセルから導出さ
れた電流がカソードからアノードへとこの外部回路に流
れるようにし；セルの外部に第２回路を設け、この第２
回路は、上記アノード及びカソードに逆のＤＣ電位を選
択的に供給してアノードをカソードに対して正の電位に
するための電気エネルギー供給手段を備え；上記第１回
路を交互に遮断及び完成すると共に上記第２回路を動作
して、上記第１回路が遮断されたときには上記逆のＤＣ
電位が上記第２回路によって同時に印加されるように
し、そして上記第１回路が完成されたときには上記逆電
位の印加が停止し、上記第１回路は第１の時間周期中に
完成されそして上記逆のＤＣ電位は第２の時間周期中に
印加され、上記第１の時間周期は、上記第２の時間周期
よりも少なくとも１０倍は大きく、そして上記第２の時
間周期は実質的に０．２５秒以下であるような方法が提
供される。
【０００７】本発明の第２の特徴によれば、燃料セル或
いはそのスタック又はバッテリと組み合わせて使用され
る装置であって、上記又は各々の燃料セルが上記温度条
件において動作されそして上記気体状燃料が供給される
とすれば、上記装置が上記組合せにおいて使用されると
きに上記又は各々の燃料セルが本発明の上記第１の特徴
により定められた方法に基づいて動作される装置が提供
される。
いはそのスタック又はバッテリと組み合わせて使用され
る装置であって、上記又は各々の燃料セルが上記温度条
件において動作されそして上記気体状燃料が供給される
とすれば、上記装置が上記組合せにおいて使用されると
きに上記又は各々の燃料セルが本発明の上記第１の特徴
により定められた方法に基づいて動作される装置が提供
される。
【０００８】ある既知の電解質を燃料セルに使用する場
合は、動作温度が実質的に１００℃を越える必要がな
く、そしておそらくは、実質的に８０℃を越える必要が
ない。このような電解質の一例は固体ポリマー電解質で
ある。燃料セルがアルカリ燃料セルであって電解質が液
体アルカリ電解液である場合には、動作温度が実質的に
６５℃である。液体である幾つかの他の既知の電解液を
使用する場合には、動作温度が実質的に２５０℃を越え
る必要がなく、そしておそらくは、実質的に２００℃を
越える必要がない。このような電解液の一例は、燐酸電
解液である。
合は、動作温度が実質的に１００℃を越える必要がな
く、そしておそらくは、実質的に８０℃を越える必要が
ない。このような電解質の一例は固体ポリマー電解質で
ある。燃料セルがアルカリ燃料セルであって電解質が液
体アルカリ電解液である場合には、動作温度が実質的に
６５℃である。液体である幾つかの他の既知の電解液を
使用する場合には、動作温度が実質的に２５０℃を越え
る必要がなく、そしておそらくは、実質的に２００℃を
越える必要がない。このような電解液の一例は、燐酸電
解液である。
【０００９】
【実施例】以下、添付図面を参照し、本発明の各特徴を
一例として詳細に説明する。添付図面において、同じ又
は対応する部分は、同じ参照番号で示されている。
一例として詳細に説明する。添付図面において、同じ又
は対応する部分は、同じ参照番号で示されている。
【００１０】図１において、燃料セル２はカソード４及
びアノード６を有している。カソード及びアノードの各
々は、少なくとも白金をある形態で含む触媒を備えてい
る。燃料セル２は電解質８を備えている。水素及び／又
は気体状アルコールのような燃料ガスが既知のやり方で
導入コンジット１０を経てアノード６へ供給される。酸
素又は少なくとも酸素を含む気体状オキシダントが既知
のやり方で導入コンジット１２に沿ってカソード４へ送
られる。
びアノード６を有している。カソード及びアノードの各
々は、少なくとも白金をある形態で含む触媒を備えてい
る。燃料セル２は電解質８を備えている。水素及び／又
は気体状アルコールのような燃料ガスが既知のやり方で
導入コンジット１０を経てアノード６へ供給される。酸
素又は少なくとも酸素を含む気体状オキシダントが既知
のやり方で導入コンジット１２に沿ってカソード４へ送
られる。
【００１１】燃料セル２は、実質的に２５０℃を越えな
い温度で動作される。
い温度で動作される。
【００１２】電解質８は何らかの適当な既知の電解質で
よく、カソード４及びアノード６の触媒は、適当な既知
のやり方又は形態で設けられた白金でよい。
よく、カソード４及びアノード６の触媒は、適当な既知
のやり方又は形態で設けられた白金でよい。
【００１３】電解質８は、固体電解質、例えば、既知の
固体ポリマ電解質でよく、燃料セル２は、実質的に１０
０℃を越えない温度で動作され、そして好ましくは、実
質的に８０℃を越えない温度で動作される。
固体ポリマ電解質でよく、燃料セル２は、実質的に１０
０℃を越えない温度で動作され、そして好ましくは、実
質的に８０℃を越えない温度で動作される。
【００１４】或いは又、電解質８は液体電解質でもよ
い。１つの例において、燃料セル２は液体アルカリ電解
質をもつアルカリ燃料セルであり、この燃料セルは実質
的に６５℃の温度で動作され、そして触媒は、適当な既
知のやり方又は形態で設けられたニッケル及び白金を含
んでもよい。別の例において、液体電解質８は既知の燐
酸電解液でよく、燃料セル２は、実質的に２５０℃を越
えない温度で動作され、そして好ましくは、実質的に２
００℃を越えない温度で動作される。
い。１つの例において、燃料セル２は液体アルカリ電解
質をもつアルカリ燃料セルであり、この燃料セルは実質
的に６５℃の温度で動作され、そして触媒は、適当な既
知のやり方又は形態で設けられたニッケル及び白金を含
んでもよい。別の例において、液体電解質８は既知の燐
酸電解液でよく、燃料セル２は、実質的に２５０℃を越
えない温度で動作され、そして好ましくは、実質的に２
００℃を越えない温度で動作される。
【００１５】カソード４及びアノード６には電気リード
１４及び１６が各々接続される。これらリード１４及び
１６は、燃料セルによって付勢されるべき負荷１８と直
列にスイッチＳ１を備えた第１回路に接続される。又、
リード１４及び１６は、電気セル又はバッテリ２０と直
列にスイッチＳ２を備えた第２回路にも接続され、セル
又はバッテリ２０の正の端子はアノード６に接続され
（スイッチＳ２が閉じたときに）、そしてその負の端子
はカソード４に接続されている。スイッチＳ１及びＳ２
は、タイミング手段を構成する制御器２２によって制御
される。従って、制御器２２は、スイッチＳ１を閉じて
燃料セル２が負荷１８に電力を供給するときにはスイッ
チＳ２を同時に遮断するが、スイッチＳ１を遮断すると
きにはスイッチＳ２を同時に閉じ、負荷１８への電力を
遮断すると共にバッテリ２０による逆のＤＣ電位のパル
スがアノード６とカソード４との間に印加されるように
し、これにより、アノードをカソードに対して正の電位
にするように動作する。
１４及び１６が各々接続される。これらリード１４及び
１６は、燃料セルによって付勢されるべき負荷１８と直
列にスイッチＳ１を備えた第１回路に接続される。又、
リード１４及び１６は、電気セル又はバッテリ２０と直
列にスイッチＳ２を備えた第２回路にも接続され、セル
又はバッテリ２０の正の端子はアノード６に接続され
（スイッチＳ２が閉じたときに）、そしてその負の端子
はカソード４に接続されている。スイッチＳ１及びＳ２
は、タイミング手段を構成する制御器２２によって制御
される。従って、制御器２２は、スイッチＳ１を閉じて
燃料セル２が負荷１８に電力を供給するときにはスイッ
チＳ２を同時に遮断するが、スイッチＳ１を遮断すると
きにはスイッチＳ２を同時に閉じ、負荷１８への電力を
遮断すると共にバッテリ２０による逆のＤＣ電位のパル
スがアノード６とカソード４との間に印加されるように
し、これにより、アノードをカソードに対して正の電位
にするように動作する。
【００１６】制御器２２は、実質的に同じ時間周期Ｔ１
にわたってスイッチＳ１が閉じ且つスイッチＳ２が開
き、そして実質的に同じ時間周期Ｔ２にわたってスイッ
チＳ１が開き且つスイッチＳ２が閉じるようにスイッチ
Ｓ１及びＳ２を動作する。従って、スイッチ動作のサイ
クルは、時間Ｔ１にわたってスイッチＳ１が閉じ且つス
イッチＳ２が開いた直後の時間周期Ｔ２にわたってスイ
ッチＳ１が開き且つスイッチＳ２が閉じるようにされ
る。このサイクルは連続的に繰り返される。時間周期Ｔ
１は時間周期Ｔ２よりも少なくとも実質的に１０倍は大
きく、そして時間周期Ｔ２は実質的に０．２５秒を越え
ない。従って、時間周期Ｔ２が実質的に０．２５秒であ
るときには、時間周期Ｔ１は少なくとも実質的に２．５
秒となる。時間周期Ｔ２（アノードとカソードとの間に
逆のＤＣ電位が印加されるとき）を実質的に０．２５秒
よりも短くすることが好ましいと考えられる。例えば、
時間周期Ｔ２が実質的に０．１秒であるときには、時間
周期Ｔ１は少なくとも実質的に１．０秒であり、そして
時間周期Ｔ２が実質的に０．０５秒であるときには、時
間周期Ｔ１は少なくとも実質的に０．５秒である。
にわたってスイッチＳ１が閉じ且つスイッチＳ２が開
き、そして実質的に同じ時間周期Ｔ２にわたってスイッ
チＳ１が開き且つスイッチＳ２が閉じるようにスイッチ
Ｓ１及びＳ２を動作する。従って、スイッチ動作のサイ
クルは、時間Ｔ１にわたってスイッチＳ１が閉じ且つス
イッチＳ２が開いた直後の時間周期Ｔ２にわたってスイ
ッチＳ１が開き且つスイッチＳ２が閉じるようにされ
る。このサイクルは連続的に繰り返される。時間周期Ｔ
１は時間周期Ｔ２よりも少なくとも実質的に１０倍は大
きく、そして時間周期Ｔ２は実質的に０．２５秒を越え
ない。従って、時間周期Ｔ２が実質的に０．２５秒であ
るときには、時間周期Ｔ１は少なくとも実質的に２．５
秒となる。時間周期Ｔ２（アノードとカソードとの間に
逆のＤＣ電位が印加されるとき）を実質的に０．２５秒
よりも短くすることが好ましいと考えられる。例えば、
時間周期Ｔ２が実質的に０．１秒であるときには、時間
周期Ｔ１は少なくとも実質的に１．０秒であり、そして
時間周期Ｔ２が実質的に０．０５秒であるときには、時
間周期Ｔ１は少なくとも実質的に０．５秒である。
【００１７】アノード６とカソード４との間に逆のＤＣ
電位が印加される間には、アノード触媒に毒作用を及ぼ
すことのある一酸化炭素が酸化されて、アノード触媒は
解毒され、燃料セル２は活発化される。
電位が印加される間には、アノード触媒に毒作用を及ぼ
すことのある一酸化炭素が酸化されて、アノード触媒は
解毒され、燃料セル２は活発化される。
【００１８】逆のＤＣ電位は、燃料セル２の開路電位に
対し０．８ボルトに実質的に等しいか又はそれより大き
い。
対し０．８ボルトに実質的に等しいか又はそれより大き
い。
【００１９】図２及び３を参照すれば、リード１４及び
１６に接続された第２の回路は、図１のものとは異な
り、即ち図２及び３の第２の回路は、スイッチＳ３、Ｓ
４、Ｓ５及びＳ６と、キャパシタ２４とを備えたネット
ワークである。スイッチＳ３とＳ６は、それらの間にあ
るキャパシタ２４と直列である。スイッチＳ４は、スイ
ッチＳ３及びキャパシタ２４と並列であり、一方、スイ
ッチＳ５は、キャパシタ及びスイッチＳ６と並列であ
る。スイッチＳ１とＳ３ないしＳ６の動作は、制御器２
２によって行われる。燃料セル２が負荷１８に電力を供
給すべきときには、スイッチＳ１が図２に示すようにス
イッチＳ３及びＳ６と同様に閉じ、従って、セルはキャ
パシタ２４を充電し、このときスイッチＳ４及びＳ５は
開けられる。キャパシタ２４を用いて燃料セル２に逆の
ＤＣ電位を印加するために、スイッチＳ４及びＳ５が図
３に示すように閉じられ（従って、キャパシタの正に荷
電されたプレートが閉じたスイッチＳ５を経てアノード
６に接続される）そしてスイッチＳ１、Ｓ３及びＳ６は
開けられる。従って、動作サイクル中に、制御器２２は
スイッチＳ１、Ｓ３及びＳ６を上記時間Ｔ１にわたって
閉じる一方、スイッチＳ４及びＳ５を同時に開き、次い
で、スイッチＳ４及びＳ５を時間周期Ｔ２にわたって閉
じる一方、スイッチＳ１、Ｓ３及びＳ６を同時に開く。
１６に接続された第２の回路は、図１のものとは異な
り、即ち図２及び３の第２の回路は、スイッチＳ３、Ｓ
４、Ｓ５及びＳ６と、キャパシタ２４とを備えたネット
ワークである。スイッチＳ３とＳ６は、それらの間にあ
るキャパシタ２４と直列である。スイッチＳ４は、スイ
ッチＳ３及びキャパシタ２４と並列であり、一方、スイ
ッチＳ５は、キャパシタ及びスイッチＳ６と並列であ
る。スイッチＳ１とＳ３ないしＳ６の動作は、制御器２
２によって行われる。燃料セル２が負荷１８に電力を供
給すべきときには、スイッチＳ１が図２に示すようにス
イッチＳ３及びＳ６と同様に閉じ、従って、セルはキャ
パシタ２４を充電し、このときスイッチＳ４及びＳ５は
開けられる。キャパシタ２４を用いて燃料セル２に逆の
ＤＣ電位を印加するために、スイッチＳ４及びＳ５が図
３に示すように閉じられ（従って、キャパシタの正に荷
電されたプレートが閉じたスイッチＳ５を経てアノード
６に接続される）そしてスイッチＳ１、Ｓ３及びＳ６は
開けられる。従って、動作サイクル中に、制御器２２は
スイッチＳ１、Ｓ３及びＳ６を上記時間Ｔ１にわたって
閉じる一方、スイッチＳ４及びＳ５を同時に開き、次い
で、スイッチＳ４及びＳ５を時間周期Ｔ２にわたって閉
じる一方、スイッチＳ１、Ｓ３及びＳ６を同時に開く。
【００２０】図３においてスイッチＳ１が開いているの
で、燃料セル２による負荷１８への電力の供給は遮断さ
れる。負荷１８が連続的に付勢されるよう確保するため
に、例えばガルバーニセルのような可逆又は再充電可能
なセル又はバッテリ２６（図２）や、キャパシタ２８
（図３）を負荷に並列に設けることができる。スイッチ
Ｓ１が開いたときには、このセル２６が負荷１８に電力
を供給するか又はキャパシタの放電によって負荷に給電
する。スイッチＳ１が閉じたときには、例えば、鉛−酸
セルのようなセル２６、又はキャパシタ２８が燃料セル
２によって再充電される。キャパシタ２４は、図４にお
いては、再充電可能なセル又はバッテリ３０に置き換え
られており、これが必要に応じて逆のＤＣ電位を供給す
る。
で、燃料セル２による負荷１８への電力の供給は遮断さ
れる。負荷１８が連続的に付勢されるよう確保するため
に、例えばガルバーニセルのような可逆又は再充電可能
なセル又はバッテリ２６（図２）や、キャパシタ２８
（図３）を負荷に並列に設けることができる。スイッチ
Ｓ１が開いたときには、このセル２６が負荷１８に電力
を供給するか又はキャパシタの放電によって負荷に給電
する。スイッチＳ１が閉じたときには、例えば、鉛−酸
セルのようなセル２６、又はキャパシタ２８が燃料セル
２によって再充電される。キャパシタ２４は、図４にお
いては、再充電可能なセル又はバッテリ３０に置き換え
られており、これが必要に応じて逆のＤＣ電位を供給す
る。
【００２１】スイッチＳ１ないしＳ６は、そのいずれか
又は全部が、例えばリレーのような機械的なスイッチで
あってもよいし、或いは例えばサイリスタのような電子
的なソリッドステートスイッチング構成体であってもよ
い。
又は全部が、例えばリレーのような機械的なスイッチで
あってもよいし、或いは例えばサイリスタのような電子
的なソリッドステートスイッチング構成体であってもよ
い。
【００２２】図５には、複数の上記燃料セル２（個々に
参照番号２Ａ、２Ｂ又は２Ｃで示された）がスタック又
はバッテリ３２において互いに直列に電気的接続されて
示されており、燃料セル２Ａのカソード４には電気リー
ド１４が接続されそして燃料セル２Ｃのアノード６には
電気リード１６が接続される。ｎ個の燃料セルが直列に
スタック又はバッテリを形成する場合には（ｎはいかな
る全数でもよい）、そのスタック又はバッテリに印加さ
れる逆のＤＣ電位は、スタック又はバッテリの開路電位
に対しｎｘ０．８ボルトに実質的に等しいか又はそれよ
り大きなものとなる。
参照番号２Ａ、２Ｂ又は２Ｃで示された）がスタック又
はバッテリ３２において互いに直列に電気的接続されて
示されており、燃料セル２Ａのカソード４には電気リー
ド１４が接続されそして燃料セル２Ｃのアノード６には
電気リード１６が接続される。ｎ個の燃料セルが直列に
スタック又はバッテリを形成する場合には（ｎはいかな
る全数でもよい）、そのスタック又はバッテリに印加さ
れる逆のＤＣ電位は、スタック又はバッテリの開路電位
に対しｎｘ０．８ボルトに実質的に等しいか又はそれよ
り大きなものとなる。
【図１】本発明の第１の特徴による方法を実施するため
の本発明の第２の特徴による燃料セルと組み合わせた装
置の一実施例を示す概略図である。
の本発明の第２の特徴による燃料セルと組み合わせた装
置の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の特徴による方法を実施するため
の本発明の第２の特徴による燃料セルと組み合わせた装
置の別の実施例を示す概略図である。
の本発明の第２の特徴による燃料セルと組み合わせた装
置の別の実施例を示す概略図である。
【図３】燃料セルに逆のＤＣ電位を印加するように動作
する図２の組合せを示す概略図である。
する図２の組合せを示す概略図である。
【図４】図２に示す組合せの変型を示す概略図である。
【図５】図１、又は図２及び３、又は図４の装置を接続
することのできる燃料セルのスタック又はバッテリを示
す概略図であって、スタック又はバッテリの各燃料セル
が本発明の第１の特徴に基づいて動作する状態を示した
図である。
することのできる燃料セルのスタック又はバッテリを示
す概略図であって、スタック又はバッテリの各燃料セル
が本発明の第１の特徴に基づいて動作する状態を示した
図である。
２ 燃料セル ４ カソード ６ アノード ８ 電解質 １０、１２ コンジット １４、１６ リード ２０ 電気セル又はバッテリ ２２ 制御器 Ｓ１、Ｓ２ スイッチ
フロントページの続き (72)発明者 アンドリュー レスリー ディックス イギリス レスターシャー エルイー65 ２エヌユー アッシュビー デ ラ ズーシュ ウッドサイド 97 (56)参考文献 特開 平４−249866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−216172（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−107792（ＪＰ，Ａ) 米国特許3544380（ＵＳ，Ａ) 米国特許3300345（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24
Claims (23)
- 【請求項１】 アノードとカソードを備え、その各々が
白金を含む触媒手段を備えているような形式の燃料セル
を動作する方法において、水素及び／又は気体状アルコ
ールを含む気体状燃料を上記アノードに供給すると共に
酸素を含む気体状オキシダントを上記カソードに供給
し；実質的に２５０℃を越えない温度で燃料セルを動作
し；上記セルの外部に遮断可能な第１回路を設け、カソ
ードがアノードに対して正の電位になることによりセル
から導出された電流がカソードからアノードへとこの外
部回路に流れるようにし；セルの外部に第２回路を設
け、この第２回路は、上記アノード及びカソードに逆の
ＤＣ電位を選択的に供給してアノードをカソードに対し
て正の電位にするための電気エネルギー供給手段を備
え；上記第１回路を交互に遮断及び完成すると共に上記
第２回路を動作して、上記第１回路が遮断されたときに
は上記逆のＤＣ電位が上記第２回路によって同時に印加
されるようにし、そして上記第１回路が完成されたとき
には上記逆電位の印加が停止し、上記第１回路は第１の
時間周期中に完成されそして上記逆のＤＣ電位は第２の
時間周期中に印加され、上記第１の時間周期は、上記第
２の時間周期よりも少なくとも実質的に１０倍は大き
く、そして上記第２の時間周期は実質的に０．２５秒以
下であることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 上記触媒手段は、白金である請求項１に
記載の方法。 - 【請求項３】 燃料セルの動作温度は、実質的に１００
°を越えない請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項４】 燃料セルの動作温度は、実質的に８０°
を越えない請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項５】 燃料セルは、固体ポリマ電解質を含む請
求項３又は４に記載の方法。 - 【請求項６】 動作温度は、実質的に２００°を越えな
い請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項７】 燃料セルは、液体電解質を含む請求項
１、２又は６に記載の方法。 - 【請求項８】 燃料セルは、燐酸電解質を含む請求項７
に記載の方法。 - 【請求項９】 燃料セルは、液体アルカリ電解質を含む
請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 上記電気エネルギー供給手段は、電気
セル又はバッテリ手段を含む請求項１ないし９のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項１１】 上記電気エネルギー供給手段は、再充
電可能な電気セル又はバッテリ手段を含む請求項１ない
し９のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１２】 上記電気エネルギー供給手段は、キャ
パシタ手段を含む請求項１ないし９のいずれかに記載の
方法。 - 【請求項１３】 上記第１回路は、上記燃料セルにより
付勢される電気負荷を備え、そして上記第１回路が遮断
されたときに上記負荷を付勢するために第２の電気エネ
ルギー供給手段が設けられる請求項１ないし１２のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項１４】 上記第２の電気エネルギー供給手段
は、電気セル又はバッテリ手段を含む請求項１３に記載
の方法。 - 【請求項１５】 上記第２の電気エネルギー供給手段
は、再充電可能な電気セル又はバッテリ手段を含む請求
項１３に記載の方法。 - 【請求項１６】 上記第２の電気エネルギー供給手段
は、キャパシタ手段を含む請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１７】 上記第１及び第２回路手段のスイッチ
手段を動作する制御手段の作動により、上記第１回路手
段が遮断及び完成されそして第２回路手段が動作される
請求項１ないし１６のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１８】 上記スイッチ手段は、ソリッドステー
トスイッチング手段によって形成される請求項１７に記
載の方法。 - 【請求項１９】 上記第１の時間周期は実質的に２．５
０秒でありそして第２の時間周期は実質的に０．２５秒
であるか、又は上記第１の時間周期は実質的に１．０秒
でありそして第２の時間周期は実質的に０．１秒である
か、或いは上記第１の時間周期は実質的に０．５秒であ
りそして第２の時間周期は実質的に０．０５秒である請
求項１ないし１８のいずれかに記載の方法。 - 【請求項２０】 上記方法は、複数の上記燃料セルを備
えたスタック又はバッテリの動作に適用される請求項１
ないし１９のいずれかに記載の方法。 - 【請求項２１】 上記逆のＤＣ電位は、燃料セルの開路
電位に対し、０．８ボルトより大きいか又は少なくとも
実質的にそれに等しい請求項１ないし２０のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項２２】 直列の上記燃料セルのスタック又はバ
ッテリに印加される上記逆のＤＣ電位は、上記スタック
又はバッテリにおける燃料セルの数をｎとすれば、スタ
ック又はバッテリの開路電圧に対し、ｎｘ０．８ボルト
より大きいか又は少なくとも実質的にそれに等しい請求
項２０に記載の方法。 - 【請求項２３】 燃料セル或いはそのスタック又はバッ
テリと組み合わせて使用される装置であって、上記又は
各々の燃料セルが上記温度条件において動作されそして
上記気体状燃料が供給されるとすれば、上記装置が上記
組合せにおいて使用されるときに上記又は各々の燃料セ
ルが請求項１ないし２２のいずれかに記載の方法に基づ
いて動作されることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9412073:0 | 1994-06-16 | ||
| GB9412073A GB9412073D0 (en) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | Method of operating a fuel cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH087905A JPH087905A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3357218B2 true JP3357218B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=10756829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14590495A Expired - Fee Related JP3357218B2 (ja) | 1994-06-16 | 1995-06-13 | 燃料セルを動作する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5601936A (ja) |
| EP (1) | EP0701294A1 (ja) |
| JP (1) | JP3357218B2 (ja) |
| CA (1) | CA2150082C (ja) |
| GB (2) | GB9412073D0 (ja) |
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