JP5043679B2 - 燃料電池発電装置のための汚染物質除去方法 - Google Patents
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Claims (13)
- 燃料電池発電装置(10)のための汚染物質除去方法であって、該装置(10)は、水素含有還元流体燃料ストリームと酸素含有酸化剤反応物ストリームとから電力を生成するための少なくとも1つの燃料電池(12)と、該燃料電池(12)からの電力を主要電気負荷(82)へ送るための電力回路(80)と、を備え、該燃料電池(12)は、電解質(48)の両面に、燃料極電極(24)と、空気極電極(42)と、該水素燃料が該燃料電池(12)を通って隣接する燃料極電極(24)を流れるよう案内するための、該燃料極電極(24)と流体的に連通する燃料極流れ場(22)と、前記酸素含有酸化剤反応物ストリームが該燃料電池(12)を通って隣接する空気極電極(42)を流れるよう案内するための、該空気極電極(42)と流体的に連通する空気極流れ場(40)と、を備え、該汚染物質除去方法は、
a.該主要な電気負荷(82)を燃料電池(12)に接続し、該酸化剤の流れを空気極流れ場(40)を通るよう案内し、かつ、該水素燃料の流れを該燃料極流れ場(22)を通るよう案内することにより、運転期間の間電力を生成するよう該燃料電池発電装置(10)を作動させるステップと、
b.次いで、燃料電池(12)の最適な電力生成が所定量減少する場合にはいつでも、燃料電池(12)から電気負荷(82)への接続を切ることによって、汚染物質除去期間の間装置(10)の燃料電池(12)の運転を終了させるステップと、
c.次いで、運転期間中に燃料極電極(24)と空気極電極(42)の少なくとも一方に吸着された汚染物質を酸化するために、該汚染物質除去期間の間、燃料極流れ場(22)を通る水素燃料の流れを停止して、電極(24,42)の電位が、標準的な水素基準電極と比較して、約1.0〜1.25V上昇するよう、該酸素含有酸化剤の流れを、該燃料極流れ場(22)を通るよう案内することによって燃料電池(12)の汚染物質を除去するステップと、
を含んでなることを特徴とする汚染物質除去方法。 - 前記燃料電池(12)の汚染物質を除去するステップ中であって、燃料極流れ場(22)を通るよう酸素含有酸化剤ストリームの流れを案内するステップ後に、前記燃料電池(12)が最適な電力生成に戻るまで、前記酸素含有酸化剤ストリームと前記水素含有還元流体燃料ストリームの間で、燃料極流れ場(22)を通る流れを交互させることにより、前記電極(24,42)の電位をサイクルさせるステップをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の汚染物質除去方法。
- 前記酸化剤ストリームと水素反応物ストリームとの間で燃料極流れ場(22)をサイクルするステップを少なくとも2サイクルさらに含むことを特徴とする、請求項2記載の汚染物質除去方法。
- 前記燃料電池(12)の汚染物質を除去するステップ中に、前記酸素含有酸化剤を加熱し、その後、加熱された酸素含有酸化剤が燃料電池(12)の前記燃料極流れ場(22)と空気極流れ場(40)とを通るよう案内されるステップをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の汚染物質除去方法。
- 前記燃料電池(12)の汚染物質を除去するステップ中に、前記酸素含有酸化剤を、前記燃料電池(12)の前記燃料電池流れ場(22)と前記空気極流れ場(40)とを通るよう案内するステップの間、前記燃料電池(12)を加熱するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の汚染物質除去方法。
- 前記燃料電池発電装置(10)を作動させるステップ後に、燃料電池(12)の最適電力生成が、前記燃料極電極(24)と前記空気極電極(42)の少なくとも一方の汚染によって少なくとも5%減少するときはいつでも、汚染物質除去期間の間、前記燃料電池(12)から前記電気負荷(82)への接続を切ることにより、前記装置(10)の前記燃料電池(12)の運転を停止するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の汚染物質除去方法。
- 燃料電池発電装置(10)のための汚染物質除去方法であって、該装置(10)は、水素含有還元流体燃料ストリームと酸素含有酸化剤反応物ストリームとから電力を生成するための少なくとも1つの燃料電池(12)と、該燃料電池(12)からの電力を主要電気負荷(82)へ送るための電力回路(80)と、を備え、該燃料電池(12)は、電解質(48)の両面に、燃料極電極(24)と、空気極電極(42)と、該水素燃料が該燃料電池(12)を通って隣接する燃料極電極(24)を流れるよう案内するための、該燃料極電極(24)と流体的に連通する燃料極流れ場(22)と、該酸化剤ストリームが該燃料電池(12)を通って隣接する空気極電極(42)を流れるよう案内するための、該空気極電極(42)と流体的に連通する空気極流れ場(40)と、を備え、該汚染物質除去方法は、
a.該主要な電気負荷(82)を燃料電池(12)に接続し、該酸化剤の流れを空気極流れ場(40)を通るよう案内し、かつ、該水素燃料の流れを該燃料極流れ場(22)を通るよう案内することにより、運転期間の間電力を生成するよう該燃料電池発電装置(10)を作動させるステップと、
b.次いで、燃料電池(12)の最適な電力生成が所定量減少する場合にはいつでも、燃料電池(12)から電気負荷(82)への接続を切ることによって、汚染物質除去期間の間装置(10)の燃料電池(12)の運転を終端させるステップと、
c.次いで、運転期間中に空気極電極(42)に吸着された汚染物質を酸化するために、該汚染物質除去期間の間、直流電圧源(90)を前記燃料極と空気極の電極(24,42)に接続し、前記空気極電極(42)の電位を、標準的な水素基準電極と比較して、0.9Vと約1.6Vの間で前記燃料極電極(24)より増大させるために該直流電圧を適用することにより、前記燃料電池(12)の汚染物質を除去するステップと、
を含んでなることを特徴とする汚染物質除去方法。 - 前記燃料電池(12)の汚染物質を除去するステップの間、前記燃料極電極(24)に対して、標準的な水素参照電極と比較して、前記空気極電極(42)の電位を約0.9Vと約1.6Vの間で変化させるために、前記直流電圧のオンとオフを5回〜20回繰り返すために直流コントローラ(94)を用いるステップをさらに含むことを特徴とする請求項7記載の汚染物質除去方法。
- 前記燃料電池発電装置(10)を作動させるステップ後に、前記燃料電池(12)の最適電力生成が、前記空気極電極(42)の汚染によって少なくとも5%減少するときはいつでも、前記電気負荷(82)を前記燃料電池(12)から切り離すことにより、汚染物質除去期間の間、前記装置(10)の前記燃料電池(12)の運転を終了させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項7記載の汚染物質除去方法。
- 燃料電池発電装置(10)のための汚染物質除去方法であって、該装置(10)は、水素含有還元流体燃料ストリームと酸素含有酸化剤反応物ストリームとから電力を生成するための少なくとも1つの燃料電池(12)と、該燃料電池(12)からの電力を主要電気負荷(82)へ送るための電力回路(80)と、を備え、該燃料電池(12)は、電解質(48)の両面に、燃料極電極(24)と、空気極電極(42)と、該水素燃料が該燃料電池(12)を通って隣接する燃料極電極(24)を流れるよう案内するための、該燃料極電極(24)と流体的に連通する燃料極流れ場(22)と、該酸化剤ストリームが該燃料電池(12)を通って隣接する空気極電極(42)を流れるよう案内するための、該空気極電極(42)と流体的に連通する空気極流れ場(40)とを備え、該汚染物質除去方法は、
a.該主要な電気負荷(82)を燃料電池(12)に接続し、該酸化剤の流れを空気極流れ場(40)を通るよう案内し、かつ、該水素燃料の流れを該燃料極流れ場(22)を通るよう案内することにより、運転期間の間電力を生成するよう該燃料電池発電装置(10)を作動させるステップと、
b.次いで、燃料電池(12)の最適な電力生成が所定量減少する場合にはいつでも、燃料電池(12)から電気負荷(82)への接続を切ることによって、汚染物質除去期間の間装置(10)の燃料電池(12)の運転を終端させるステップと、
c.次いで、前記燃料極流れ場(22)を通る前記水素燃料の流れを停止して、前記燃料極流れ場(22)を通るよう酸素含有酸化剤ストリームの流れを案内することにより、汚染物質除去期間中に前記燃料電池(12)の汚染物質を除去するステップと、
d.次いで、前記燃料と前記空気極の電極(24,42)に直流電圧(90)源を接続して、前記電極間における電圧差が約0.5Vに制限されるよう制御し、かつ、該電圧差が約0.5Vに増加するときはいつでも、前記直流源(90)から前記燃料極と空気極の電極(24,42)への電流方向を逆転するよう、前記直流電圧の印加を制御するステップと、
e.前記直流電圧の前記電極(24,42)への適用を制御するステップの間、前記燃料極流れ場(22)と空気極流れ場(40)とを通るよう、酸素含有酸化剤ストリームの最小限の流れを案内するステップと、
を含んでなることを特徴とする汚染物質除去方法。 - 前記燃料電池(12)の汚染物質を除去するステップ中、前記酸素含有酸化剤を加熱し、その後加熱された酸素含有酸化剤を、燃料電池(12)の前記燃料極流れ場(22)と空気極流れ場(40)とを通るよう案内するステップをさらに含むことを特徴とする請求項10記載の汚染物質除去方法。
- 前記燃料電池(12)の汚染物質を除去するステップ中に、前記酸素含有酸化剤を、前記燃料電池(12)の前記燃料電池流れ場(22)と前記空気極流れ場(40)とを通るよう案内するステップの間、前記燃料電池(12)を加熱するステップをさらに含むことを特徴とする請求項10記載の汚染物質除去方法。
- 前記燃料電池発電装置(10)を作動させるステップ後に、燃料電池(12)の最適電力生成が、前記燃料極電極(24)と前記空気極電極(42)の少なくとも一方の汚染によって少なくとも5%減少するときはいつでも、汚染物質除去期間の間、前記燃料電池(12)から前記電気負荷(82)への接続を切ることにより、前記装置(10)の前記燃料電池(12)の運転を停止するステップをさらに含むことを特徴とする請求項10記載の汚染物質除去方法。
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