JP5419255B2 - 可逆セルの運転切り替え方法 - Google Patents
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Description
(燃料電池運転時)
弁33a、43a、51a、61aは開放され、弁34a、44a、45a、47a、52a、62aは、閉鎖される。そして流路33へ燃料(水素ガス)を導入し、タンク32において加湿を行った後に流路31、流通口12aを通じて可逆セル1に導入する。また流路43へ酸化剤(酸素ガスまたは空気)を導入し、タンク42において加湿を行った後に流通口14aを通じて可逆セル1に導入する。これによって可逆セル1のセル内部基材では、発電反応が起こり、電極部4aから電源設備72を通じて電極部4bへと電子が流れ、電流が発生する。なお発電反応においては外部の負荷に応じた量のガスが消費され、余剰の燃料(水素ガス)は、流通口12b、流路61を介して排出され、余剰の酸化剤(酸素ガスまたは空気)は、流通口14b、流路51を介して排出される。図1における太矢印は、その場合の反応ガスの流れを示している。
弁33a、43a、51a、45a、47a、61aは閉鎖され、弁34a、44a、52a、62aは開放される。そしてタンク32に貯蔵した純水がポンプ63で吸込まれ、流路61、流通口12bを通じて可逆セル1内部に導入され、タンク42に貯蔵した純水がポンプ53で吸込まれ、流路51、流通口14bを通じて可逆セル1内部に導入される。一方、電源設備72からは、集電体5、6に与える電流が供給され(電子は集電体6→電源設備72→集電体5に流れる)、図1に示した流路14内の水は、電気分解され、供給された電流に応じた量の酸素と水素が発生する。
2、3 給・集電板
4 MEA
4a、4b 電極部
4c イオン交換膜
5、6 集電体
7 セパレータ
11,13 冷却水流路
12,14 流路(可逆セル内)
12a,12b,14a,14b 流通口
31、41、51、61 流路(可逆セル外)
32、42 タンク
33a、34a、43a、44a、45a、47a、51a、52a、61a、62a 弁
53、63 ポンプ
71 制御装置
72 電源設備
Claims (10)
- 固体高分子形の水電解装置と燃料電池とを一体化して、水電解装置運転と燃料電池運転との運転モードの切り替え可能な可逆セルを、水電解装置運転から燃料電池運転へと運転モードを切り替える方法において、
水電解装置運転の終了後、燃料電池運転を行う前に、可逆セル内部の反応ガス流路に気体を供給して、流路内に残留した電解水をセル内部から排出し、
その後、燃料電池運転をする際の燃料極となる側の反応ガス流路には何も供給せず、燃料電池運転をする際の酸化剤極となる側の反応ガス流路にのみ空気を供給し、セル内部基材を乾燥させることを特徴とする、可逆セルの運転切り替え方法。 - 空気を供給し、セル内部基材を乾燥させるにあたっては、乾燥途中で反応ガス流路に供給する空気の供給方向を逆転することを特徴とする、請求項1に記載の可逆セルの運転切り替え方法。
- 供給された空気に伝達されるセル内部基材からの水蒸気移動量を、セル内の集電体の表面部と空気間の物質伝達率を用いて、予め計算によって求め、その結果に基づいてセル内部基材の残留水分量が所定の値に達するまで前記空気の供給を行なうことを特徴とする、請求項1または2に記載の可逆セルの運転切り替え方法。
- 供給された空気に伝達されるセル内部基材からの水蒸気移動量を、セル内の集電体の表面部と空気間の物質伝達率を用いて、予め計算によって求め、その結果に基づいてセル内部基材の残留水分量が所定の値に達する時点より前の段階で、燃料極側の反応ガス流路には燃料ガスを供給して、定格よりも低い低負荷燃料電池運転を行なう事を特徴とする、請求項1または2に記載の可逆セルの運転切り替え方法。
- 可逆セルの開回路電圧を測定し、その結果が所定値に達するまで前記空気の供給を行なうことを特徴とする、請求項1または2に記載の可逆セルの運転切り替え方法。
- 酸化剤極となる側の反応ガス流路に供給した空気を、可逆セルから排出された後、減湿して、酸化剤極となる側の反応ガス流路に供給する空気として用いることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の可逆セルの運転切り替え方法。
- 可逆セル中の集電体には親水処理が行なわれていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の可逆セルの運転切り替え方法。
- 可逆セル中の反応ガス流路を形成するセパレータの表面は、親水処理が行なわれていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の可逆セルの運転切り替え方法。
- セル内部基材における集電体が多孔質体によって構成され、その空隙率が、75%以上であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の可逆セルの運転切り替え方法。
- セル内部基材における集電体が多孔板によって構成され、その開口率が、50%以上であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の可逆セルの運転切り替え方法。
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