JP5167007B2 - Aging method for polymer electrolyte fuel cell - Google Patents
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Description
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極が配設される電解質膜・電極構造体とセパレータとを有する固体高分子型燃料電池をエージングするための固体高分子型燃料電池のエージング方法に関する。 The present invention relates to an aging method for a polymer electrolyte fuel cell for aging a polymer electrolyte fuel cell having an electrolyte membrane / electrode structure in which a pair of electrodes are disposed on both sides of an electrolyte membrane and a separator.
燃料電池は、燃料ガス(主に水素を含有するガス)及び酸化剤ガス(主に酸素を含有するガス)をアノード側電極及びカソード側電極に供給して電気化学的に反応させることにより、直流の電気エネルギを得るシステムである。 A fuel cell supplies a fuel gas (mainly hydrogen-containing gas) and an oxidant gas (mainly oxygen-containing gas) to the anode-side electrode and the cathode-side electrode and causes them to react electrochemically. It is a system that obtains electrical energy.
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を設けた電解質膜・電極構造体(MEA)を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の発電セルは、通常、電解質膜・電極構造体とセパレータとを所定数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして、例えば、自動車等の車両に搭載して使用されている。 For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) provided with an anode electrode and a cathode electrode on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is sandwiched by separators. Has a cell. This type of power generation cell is normally used as a fuel cell stack mounted on a vehicle such as an automobile, for example, by laminating a predetermined number of electrolyte membrane / electrode structures and separators.
この種の固体高分子型燃料電池では、組み立て直後の電解質膜の含水量が十分でないため、初期発電性能が低くなっている。従って、通常、燃料電池の組み立て後に所望の発電性能を引き出すため、前記燃料電池のエージング運転が行われている。 In this type of polymer electrolyte fuel cell, the initial power generation performance is low because the water content of the electrolyte membrane immediately after assembly is not sufficient. Therefore, usually, the aging operation of the fuel cell is performed in order to obtain a desired power generation performance after the assembly of the fuel cell.
例えば、特許文献1に開示されている燃料電池の運転方法では、燃料電池の予備運転(エージング運転)時に、前記燃料電池のセル内にフラッディングが発生するように、消費されるガスの利用率を向上させることを特徴としている。
For example, in the method of operating a fuel cell disclosed in
しかしながら、上記の運転方法では、急激なフラッディングを伴うために、電池性能の劣化を抑制させるための制御が煩雑化するとともに、特に、MEAを構成する電解質膜の性能に悪影響を与えるおそれがある。 However, in the above operating method, since rapid flooding is involved, the control for suppressing the deterioration of the battery performance becomes complicated, and in particular, the performance of the electrolyte membrane constituting the MEA may be adversely affected.
さらに、MEAを構成する電解質膜として、フッ素系材料に代えて、例えば、炭化水素系材料が用いられる場合、前記フッ素系材料に比べて疎水性が高く、前記電解質膜内に十分に水を浸透させるまでに時間がかかるという問題がある。 Further, when a hydrocarbon material, for example, is used as the electrolyte membrane constituting the MEA instead of the fluorine-based material, the hydrophobicity is higher than that of the fluorine-based material, and water sufficiently penetrates into the electrolyte membrane. There is a problem that it takes time to make it happen.
そこで、特許文献2に開示されている固体高分子型燃料電池のエージング装置では、予備運転時に固体高分子型燃料電池からの負荷電流を消費させる負荷器と、前記固体高分子型燃料電池と前記負荷器との間に接続され、前記負荷電流の大きさを時間の経過と共に周期的に変動させる制御手段とを備えている。
Therefore, in the solid polymer fuel cell aging device disclosed in
これにより、負荷電流の大きさを、時間の経過と共に周期的に変動させるため、MEAへの水の浸透促進効果が増し、エージング運転に要する時間の短縮化を図ることができる、としている。 Thereby, since the magnitude | size of load current is fluctuate | varied periodically with progress of time, the penetration | invasion promotion effect of the water to MEA increases, and it is supposed that the time required for an aging driving | operation can be shortened.
上記の特許文献2では、カソードにカソードガスを供給するとともに、アノードにアノードガスを供給し、燃料電池スタック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ことにより、エージング運転を開始している。
In the above-mentioned
しかしながら、組立後に始めて使用されるMEAでは、高電流密度による発電を行うことができない。このため、低電流密度から徐々に電流印加量を増やしたり、負荷印加中の保持時間を短くしてOCV(開回路電圧)に戻す操作が必要となっている。 However, the MEA that is used for the first time after assembly cannot generate power with a high current density. For this reason, it is necessary to gradually increase the amount of applied current from a low current density or shorten the holding time during load application to return to OCV (open circuit voltage).
これにより、燃料電池の発電性能が飽和するまでに相当な時間を要してしまい、エージング運転に時間がかかるという問題がある。しかも、エージング運転中には、カソードガス及びアノードガスが消費されており、特に、水素使用量が過大となって極めて不経済であるという問題がある。 As a result, a considerable time is required until the power generation performance of the fuel cell is saturated, and there is a problem that it takes time for the aging operation. Moreover, during the aging operation, the cathode gas and the anode gas are consumed, and there is a problem that the amount of hydrogen used is excessive and extremely uneconomical.
本発明はこの種の問題を解決するものであり、電解質膜中に水を効率的に導入するとともに、電解質膜・電極構造体中の不純物を除去することができ、エージング処理の効率化を図ることが可能な固体高分子型燃料電池のエージング方法を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and can efficiently introduce water into the electrolyte membrane and remove impurities in the electrolyte membrane / electrode structure, thereby improving the efficiency of the aging treatment. It is an object of the present invention to provide a aging method for a polymer electrolyte fuel cell.
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極が配設される電解質膜・電極構造体とセパレータとを有する固体高分子型燃料電池をエージングするための固体高分子型燃料電池のエージング方法に関するものである。 The present invention relates to an aging method for a polymer electrolyte fuel cell for aging a polymer electrolyte fuel cell having an electrolyte membrane / electrode structure in which a pair of electrodes are disposed on both sides of the electrolyte membrane and a separator. It is.
このエージング方法は、電解質膜・電極構造体の少なくとも一方の電極側に温水を流通させる第1の工程と、前記第1の工程の後に行われ、固体高分子型燃料電池に酸化剤ガス及び燃料ガスを供給するとともに、前記固体高分子型燃料電池に接続された負荷に負荷電流を流すことにより、発電エージングを行う第2の工程とを有している。 The aging process includes a first step of circulating hot water through the at least one electrode side of the membrane electrode assembly is carried out after the first step, a polymer electrolyte fuel cell in the oxidant gas and fuel And a second step of performing power generation aging by supplying a gas and flowing a load current to a load connected to the polymer electrolyte fuel cell .
また、このエージング方法は、負荷電流を固体高分子型燃料電池の最大電流密度の30%以上に設定して発電エージングを行うことが好ましい。 In this aging method, it is preferable to perform power generation aging by setting the load current to 30% or more of the maximum current density of the polymer electrolyte fuel cell.
さらに、このエージング方法は、負荷電流を固体高分子型燃料電池の最大電流密度以上に設定して発電エージングを行うことが好ましい。 Furthermore, in this aging method, it is preferable to perform power generation aging by setting the load current to be equal to or higher than the maximum current density of the polymer electrolyte fuel cell.
さらにまた、このエージング方法は、固体高分子型燃料電池に設けられた冷却媒体流路に、加温された冷却媒体を流通させることにより、少なくとも一方の電極側に流通される純水を加温して温水を得る工程を有することが好ましい。 Furthermore, in this aging method, pure water circulated to at least one electrode side is heated by circulating a heated cooling medium through a cooling medium flow path provided in the polymer electrolyte fuel cell. It is preferable to have a step of obtaining warm water.
また、このエージング方法は、固体高分子型燃料電池に設けられた冷却媒体流路に、加温された冷却媒体を流通させるとともに、加温された前記冷却媒体を、温水として少なくとも一方の電極側に流通させる工程を有することが好ましい。 Further, the aging method distributes the heated cooling medium through the cooling medium flow path provided in the polymer electrolyte fuel cell, and uses the heated cooling medium as hot water as at least one electrode side. It is preferable to have a step of circulating the product.
さらに、このエージング方法は、温水が、30℃〜55℃の純水であることが好ましい。 Furthermore, in this aging method, it is preferable that the warm water is pure water of 30 ° C to 55 ° C.
本発明では、電解質膜・電極構造体の少なくとも一方の電極側に温水が流通されるため、例えば、常温水や水蒸気等を使用する場合に比べ、前記電解質膜中に水を効率的に導入することができる。これにより、抵抗過電圧、濃度過電圧及び活性過電圧の各過電圧が有効に低減可能になる。従って、発電エージングの初期から高負荷運転が可能になり、エージング時間が良好に短縮されるとともに、エージング時の水素使用量が削減され、経済的である。 In the present invention, since warm water is circulated to at least one electrode side of the electrolyte membrane / electrode structure, for example, water is efficiently introduced into the electrolyte membrane as compared with the case of using room temperature water or water vapor. be able to. Thereby, each overvoltage of resistance overvoltage, density | concentration overvoltage, and active overvoltage can be reduced effectively. Therefore, high-load operation is possible from the beginning of power generation aging, the aging time is shortened well, and the amount of hydrogen used during aging is reduced, which is economical.
しかも、電解質膜・電極構造体中の残留溶媒や接着材成分等の不純物が除去され、清浄機能を有することが可能になる。さらに、電解質膜が膨潤することにより、触媒表面の反応領域が有効に拡大する。 In addition, impurities such as residual solvents and adhesive components in the electrolyte membrane / electrode structure are removed, and a cleaning function can be provided. Furthermore, when the electrolyte membrane swells, the reaction area on the catalyst surface is effectively expanded.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体高分子型燃料電池10のエージング方法を実施するための温水処理装置12の概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a hot
燃料電池10は、例えば、炭化水素系の固体高分子電解質膜14をアノード側電極16とカソード側電極18とで挟持した電解質膜・電極構造体20を備え、前記電解質膜・電極構造体20がアノード側セパレータ22aとカソード側セパレータ22bとにより挟持されて単位セル23が構成される。
The
単位セル23は、所定数だけ矢印A方向に積層されるとともに、積層方向両端には、図示しないターミナルプレート及び絶縁プレートを介装してエンドプレート25a、25bが配設される。エンドプレート25a、25bは、図示しないタイロッドを介して複数の単位セル23を積層方向(矢印A方向)に締め付け保持し、あるいは、箱状ケーシングの端板を構成して前記単位セル23を前記積層方向に締め付け保持する。
A predetermined number of
アノード側セパレータ22a及びカソード側セパレータ22bは、カーボンプレート又は金属プレートにより構成され、図示しないシール部材を設けている。なお、固体高分子電解質膜14は、例えば、パーフルオロカーボン等のフッ素系の膜を使用してもよい。
The
電解質膜・電極構造体20とアノード側セパレータ22aとの間には、燃料ガス流路24が形成されるとともに、前記電解質膜・電極構造体20とカソード側セパレータ22bとの間には、酸化剤ガス流路26が形成される。アノード側セパレータ22aとカソード側セパレータ22bとの間には、冷却媒体流路28が形成される。
A fuel
燃料電池10は、一端部側に水素含有ガス等の燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔30aと、空気(酸素含有ガス)等の酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔32aと、前記燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔30bと、前記酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔32bとが形成される。燃料電池10の他端部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔34aと、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔34bとが形成される。
The
温水処理装置12は、電解質膜・電極構造体20の少なくとも一方の電極側に、第1の実施形態では、両方の電極側であるアノード側電極16側及びカソード側電極18側に、温水を流通させるための温水循環系36と、冷却媒体流路28に加温された冷却媒体を循環流通させるための冷却媒体循環系40とを備える。
The hot
温水循環系36は、純水42が貯留されるタンク44を備え、このタンク44内には、導電率計46が前記純水42内に浸漬されて配置される。タンク44内には、温水供給配管48の一端部と温水排出配管50の一端部とが配置される。温水供給配管48には、ポンプ52が配置されるとともに、前記温水供給配管48の他端部側は、第1供給配管48a及び第2供給配管48bに分岐する。第1供給配管48aは、燃料電池10の燃料ガス入口連通孔30aに連結される一方、第2供給配管48bは、前記燃料電池10の酸化剤ガス入口連通孔32aに連結される。
The hot
温水排出配管50の他端部側は、第1排出配管50a及び第2排出配管50bに分岐する。第1排出配管50aは、燃料電池10の燃料ガス出口連通孔30bに連結される一方、第2排出配管50bは、前記燃料電池10の酸化剤ガス出口連通孔32bに連結される。
The other end side of the hot
冷却媒体循環系40は、冷媒循環用ポンプ62を備え、このポンプ62が冷媒循環配管64に配設される。冷媒循環配管64の両端部は、燃料電池10の冷却媒体入口連通孔34aと冷却媒体出口連通孔34bとに連結されるとともに、ポンプ62の下流側にヒータ66が配設される。燃料電池10は、コントローラ68を介して制御される。
The cooling
図2は、燃料電池10の温水処理後に、前記燃料電池10に対して発電エージング工程を行うための発電エージング装置70の概略構成図である。なお、発電エージング装置70は、発電エージングのために用いられる専用機として構成されていてもよく、又は車載用として燃料電池10を組み込む燃料電池システムにより、発電エージングを行うように構成してもよい。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a power
発電エージング装置70は、燃料電池10に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給系72と、前記燃料電池10に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給系74と、前記燃料電池10に接続される電子負荷76とを備える。
The power
燃料ガス供給系72は、水素タンク78を備え、この水素タンク78から水素供給管80を介して燃料ガス入口連通孔30aに水素ガスが供給されるとともに、この水素供給管80には、可変バルブ82aが配設される。
The fuel
燃料ガス供給系72は、燃料ガス出口連通孔30bに連通する水素排出管84を有し、この水素排出管84と水素供給管80とにバイパスライン86が接続される。水素排出管84及びバイパスライン86には、開閉弁88a、88bが配設される。
The fuel
酸化剤ガス供給系74は、エアポンプ(エアコンプレッサ)90を備え、このエアポンプ90に接続される空気供給管92は、酸化剤ガス入口連通孔32aに接続される。この空気供給管92には、可変バルブ82bが配設される。
The oxidant
酸化剤ガス供給系74は、酸化剤ガス出口連通孔32bに接続される空気排出管94を備え、この空気排出管94と空気供給管92とにバイパスライン96が接続される。空気排出管94及びバイパスライン96には、開閉弁88c、88dが配設される。
The oxidant
電子負荷76は、可変抵抗機能を有しており、燃料電池10の出力電流が零から使用時の最大電流密度以上になるように抵抗値が設定可能である。最大電流密度とは、発熱により固体高分子電解質膜14に劣化が発生しない程度の電流密度であり、設定する出力電流は、最大電流密度の200%、好ましくは、150%以下、より好ましくは、125%以下である。さらに、電流密度が極度に大きくなると、面内の発電分布が大きくなり、好ましくない。
The
このように構成される温水処理装置12及び発電エージング装置70による運転方法について、図3に示すフローチャートに沿って以下に説明する。
The operation method by the hot
先ず、燃料電池10は、所定数の単位セル23が、図1中、矢印A方向に積層されるとともに、積層方向両端には、図示しないが、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレート25a、25bが配置される。エンドプレート25a、25b間は、図示しないタイロッドにより締め付け保持され、あるいは、ボックス状ケーシングにより積層方向に締め付け保持されて、スタックが組み付けられる(ステップS1)。
First, in the
上記のスタック化された燃料電池10は、温水処理装置12に取り付けられる。具体的には、温水循環系36では、温水供給配管48から分岐する第1供給配管48aは、燃料電池10の燃料ガス入口連通孔30aに連結される一方、前記温水供給配管48から分岐する第2供給配管48bは、前記燃料電池10の酸化剤ガス入口連通孔32aに連結される。
The stacked
さらに、温水排出配管50から分岐する第1排出配管50aは、燃料電池10の燃料ガス出口連通孔30bに連結される一方、前記温水排出配管50から分岐する第2排出配管50bは、前記燃料電池10の酸化剤ガス出口連通孔32bに連結される。
Further, the
また、冷却媒体循環系40では、冷媒循環配管64の両端部は、燃料電池10の冷却媒体入口連通孔34aと冷却媒体出口連通孔34bとに連結される。
In the cooling
次いで、ステップS2に進んで、温水処理装置12が駆動されて、温水エージングが開始される。この温水エージングでは、冷却媒体循環系40を構成するポンプ62の作用下に、冷媒循環配管64内を冷却媒体が循環するとともに、この冷却媒体は、ヒータ66を介して後述する温水を所定の温度に加温するために必要な温度に加温される。
Subsequently, it progresses to step S2, the warm
この加温された冷却媒体は、冷却媒体入口連通孔34aから燃料電池10内の冷却媒体流路28内に供給された後、冷却媒体出口連通孔34bから冷媒循環配管64に戻される。このため、燃料電池10内では、各冷却媒体流路28に所定の温度に加温された冷却媒体が循環している。
The heated cooling medium is supplied from the cooling medium
一方、温水循環系36を構成するポンプ52の駆動作用下に、タンク44に貯留されている純水(タンク44内では、常温水)42が、温水供給配管48に送られる。純水42は、温水供給配管48から分岐する第1及び第2供給配管48a、48bを介して、燃料電池10の燃料ガス入口連通孔30a及び酸化剤ガス入口連通孔32aに導入される。
On the other hand, pure water (room temperature water in the tank 44) 42 stored in the
これにより、純水42は、燃料電池10内の各燃料ガス流路24及び各酸化剤ガス流路26に流通された後、燃料ガス出口連通孔30b及び酸化剤ガス出口連通孔32bから第1及び第2排出配管50a、50bに排出される。従って、純水42は、温水排出配管50を介してタンク44に戻されるため、温水循環系36では、タンク44内の前記純水42が循環供給されている。
Thus, after the
その際、燃料ガス流路24及び酸化剤ガス流路26に供給される純水42は、冷却媒体流路28に循環供給される冷却媒体により加温されている。このため、純水42は、例えば、50℃に加温され、温水として燃料ガス流路24及び酸化剤ガス流路26に供給されている。従って、各電解質膜・電極構造体20には、温水が直接供給されるため、固体高分子電解質膜14中に、純水42を効率的且つ迅速に導入することができる。
At that time, the
なお、温水の温度は、例えば、30℃〜55℃の範囲内に設定される。温水温度が30℃未満になると、温水の効果が得られず、固体高分子電解質膜14に水を迅速且つ効率的に導入することができないとともに、前記温水の洗浄効果が十分に得られず、固体高分子電解質膜14の洗浄作業の効率化が図られない。一方、温水温度が55℃を超えると、単位セル23の膨張によって、燃料電池10の締め付け荷重が許容荷重を超えるからである。
In addition, the temperature of warm water is set in the range of 30 degreeC-55 degreeC, for example. When the warm water temperature is less than 30 ° C., the effect of warm water cannot be obtained, water cannot be quickly and efficiently introduced into the solid
そこで、上記の温水エージング処理が、例えば、所定の時間だけ行われると、エージング運転が完了する(ステップS3中、YES)。なお、上記の温水エージング中に、導電率計46により検出された温水の導電率が、所定値以上である場合には、タンク44内の温水の入れ替えが行われる。
Therefore, when the hot water aging process is performed for a predetermined time, for example, the aging operation is completed (YES in step S3). If the conductivity of the hot water detected by the
エージング完了後、ステップS4に進んで、空気パージが行われる。先ず、温水循環系36を構成するポンプ52の駆動が停止されるとともに、冷却媒体循環系40を構成するポンプ62の駆動が停止される。これにより、燃料電池10内への温水及び冷却媒体の循環が停止される。
After completion of aging, the process proceeds to step S4, where air purge is performed. First, the drive of the
次いで、図示しない空気供給系を介して、燃料ガス流路24及び酸化剤ガス流路26に、順次、又は、同時に、空気が供給される。これにより、燃料ガス流路24及び前記酸化剤ガス流路26が空気パージされる。上記の空気パージ処理が終了すると、又は、空気パージ処理の前に、燃料電池10が温水処理装置12から取り外される。
Next, air is supplied to the
温水エージング工程が終了した燃料電池10は、図2に示すように、発電エージング装置70に取り付けられる。燃料ガス供給系72では、水素供給管80が燃料ガス入口連通孔30aに接続されるとともに、水素排出管84が燃料ガス出口連通孔30bに接続される。酸化剤ガス供給系74では、空気供給管92が酸化剤ガス入口連通孔32aに接続されるとともに、空気排出管94が酸化剤ガス出口連通孔32bに接続される。また、燃料電池10には、電子負荷76が電気的に接続される。
The
そして、燃料ガス供給系72を構成する水素タンク78は、水素供給管80を介して燃料ガス入口連通孔30aに燃料ガスを供給する。一方、酸化剤ガス供給系74を構成するエアポンプ90を介して、空気供給管92から酸化剤ガス入口連通孔32aに空気が供給される。
The
このため、燃料ガス流路24に水素ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス流路26に空気が供給され、電解質膜・電極構造体20により電気化学反応が発生する。従って、燃料電池10による発電が開始され、電子負荷76を介してこの燃料電池10から出力される電流は、図4に示すように、段階的に増加制御される。
For this reason, hydrogen gas is supplied to the
電子負荷76では、燃料電池10の出力電流が使用時の最大電流密度の30%以上〜前記最大電流密度以上に設定される。これにより、発電エージングが行われ、例えば、所定時間が経過することにより(ステップS6中、YES)、燃料電池10のエージング運転が終了する。
In the
この場合、第1の実施形態では、発電エージング工程の前に、温水処理装置12を介して燃料電池10を構成する電解質膜・電極構造体20に温水を直接供給する工程が行われている。このため、例えば、常温水や水蒸気等を使用する場合に比べ、固体高分子電解質膜14中に水を迅速且つ効率的に導入することができる。
In this case, in the first embodiment, a step of supplying hot water directly to the electrolyte membrane /
従って、抵抗過電圧、濃度過電圧及び活性過電圧の各過電圧が有効に低減可能になり、発電エージング処理時に、短時間で大電流を印加することが可能になる。すなわち、最大電流密度の30%以上、場合によっては、前記最大電流密度以上に設定することができ、発電エージングに要する時間が良好に短縮され、しかも発電エージング時の水素使用量が削減されて経済的であるという効果が得られる。 Therefore, each of the resistance overvoltage, concentration overvoltage, and active overvoltage can be effectively reduced, and a large current can be applied in a short time during the power generation aging process. That is, it can be set to 30% or more of the maximum current density, and in some cases, to the above-mentioned maximum current density, the time required for power generation aging can be reduced well, and the amount of hydrogen used during power generation aging can be reduced. The effect that it is the target is acquired.
さらに、電解質膜・電極構造体20中の残留溶媒や接着材成分等の不純物が除去され、清浄機能を有することができる。その上、固体高分子電解質膜14が膨潤することにより、触媒表面の反応領域が有効に拡大するという利点がある。
Furthermore, impurities such as residual solvent and adhesive component in the electrolyte membrane /
また、燃料電池10内では、燃料ガス流路24及び酸化剤ガス流路26に温水が供給される一方、冷却媒体流路28には、加温された冷却媒体が供給されるため、前記燃料電池10内での圧力バランスを良好に維持することができる。
Further, in the
なお、第1の実施形態では、燃料ガス流路24及び酸化剤ガス流路26に温水を供給することにより温水エージングを行っているが、これに限定されるものではない。例えば、燃料ガス流路24のみ、又は酸化剤ガス流路26のみに温水を供給して温水エージングを行ってもよい。
In the first embodiment, hot water aging is performed by supplying hot water to the
図5は、本発明の第2の実施形態に係る固体高分子型燃料電池のエージング方法を実施するための温水処理装置100の概略説明図である。なお、第1の実施形態に係る温水処理装置12と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of a hot
温水処理装置100は、温水循環系36と冷却媒体循環系40とを駆動するためのポンプとして、単一のポンプ62のみが用いられる。第1及び第2供給配管48a、48bと冷媒循環配管64とは、温水供給バイパス配管102により連通するとともに、第1及び第2排出配管50a、50bと前記冷媒循環配管64とは、温水排出バイパス配管104を介して連通する。冷媒循環配管64には、タンク44が配設される。
In the hot
このように構成される温水処理装置100による温水エージング工程では、ポンプ62が駆動されることにより、冷媒循環配管64を介して冷却媒体流路28に加温された冷却媒体が循環されるとともに、温水供給バイパス配管102から第1及び第2供給配管48a、48bに温水(冷却媒体)が供給される。
In the hot water aging process by the hot
この温水は、燃料ガス流路24及び酸化剤ガス流路26に供給されて、各電解質膜・電極構造体20の両面に直接供給された後、第1及び第2排出配管50a、50bから温水排出バイパス配管104を通って、タンク44に戻される。このため、温水の循環供給が遂行される。
This hot water is supplied to the fuel
その際、第2の実施形態では、単一のポンプ62を介して温水循環系36及び冷却媒体循環系40にそれぞれ温水及び冷却媒体を供給している。従って、温水処理装置100全体の構成の簡素化が図られるという効果が得られる。
At that time, in the second embodiment, the hot water and the cooling medium are respectively supplied to the hot
10…燃料電池 12、100…温水処理装置
14…固体高分子電解質膜 16…アノード側電極
18…カソード側電極 20…電解質膜・電極構造体
23…単位セル 24…燃料ガス流路
26…酸化剤ガス流路 28…冷却媒体流路
30a…燃料ガス入口連通孔 30b…燃料ガス出口連通孔
32a…酸化剤ガス入口連通孔 32b…酸化剤ガス出口連通孔
34a…冷却媒体入口連通孔 34b…冷却媒体出口連通孔
36…温水循環系 40…冷却媒体循環系
42…純水 44…タンク
46…導電率計 48…温水供給配管
48a、48b…供給配管 50…温水排出配管
50a、50b…排出配管 52、62…ポンプ
70…発電エージング装置 72…燃料ガス供給系
74…酸化剤ガス供給系 76…電子負荷
78…水素タンク 90…エアポンプ
102…温水供給バイパス配管 104…温水排出バイパス配管
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電解質膜・電極構造体の少なくとも一方の電極側に温水を流通させる第1の工程と、
前記第1の工程の後に行われ、前記固体高分子型燃料電池に酸化剤ガス及び燃料ガスを供給するとともに、前記固体高分子型燃料電池に接続された負荷に負荷電流を流すことにより、発電エージングを行う第2の工程と、
を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池のエージング方法。 A solid polymer fuel cell aging method for aging a polymer electrolyte fuel cell having an electrolyte membrane / electrode structure in which a pair of electrodes are disposed on both sides of the electrolyte membrane and a separator,
A first step of circulating hot water to at least one electrode side of the electrolyte membrane / electrode structure;
Power generation is performed by supplying an oxidant gas and a fuel gas to the polymer electrolyte fuel cell and flowing a load current to a load connected to the polymer electrolyte fuel cell. A second step of aging;
A method for aging a polymer electrolyte fuel cell, comprising:
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