JP5957209B2 - 燃料電池スタックの活性化装置及び方法 - Google Patents
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Description
以下、添付した図面を参照して本発明の燃料電池スタックの活性化方法を詳細に説明する。
本発明による燃料電池スタックの活性化方法は、従来の燃料電池スタックの活性化に必ず適用した高電流密度運転区間をなくす一方、無出力状態で真空を用いて高分子電解質膜のイオン伝導性を向上させている。その結果、本発明による燃料電池スタックの活性化方法では、水素を殆ど消耗せずに短時間内に燃料電池スタックの活性化工程を完了することができる。
このような本発明による燃料電池スタックの活性化方法では、高電流出力区間がある従来の活性化方法とは異なり、基本的に無出力状態で行われ、高電流出力区間がないことを特徴としている。
この燃料電池スタックの活性化方法では、上述した高加湿開放電圧運転段階と真空湿潤段階を一定周期で繰り返して燃料電池スタックの活性化が行われる例を示している。これら各段階を繰り返す周期は、各段階に要す時間に応じて決定されるが、それぞれ2〜5分間隔であるのが好ましい。
図2の実施形態では、加湿器の温度を75℃に設定し、冷却水の温度を30℃に設定して高加湿運転を行ったが、このような設定温度による運転条件は相対湿度800%に該当する。従って、この高加湿開放電圧運転段階では、開放電圧状態で水素と空気を供給して燃料電池スタックを運転する。
本発明による燃料電池スタックの活性化方法によれば、このような活性化に対する加速化効果により、従来に比して短時間内に活性化を達成することができる。
具体的に、上記のように2つの段階を繰り返す活性化工程を行った後、さらに燃料電池スタックを密封して長時間保管する密封保管段階を行うことにより、さらなるスタックの活性化を達成することができる。
図3は、密封保管期間の経過による電流密度と電圧の関係を示しており、活性化直後を起点として密封保管期間が経過するにつれて、スタックの追加活性化工程により電流密度に対するスタックの電圧が増加することを確認することができる。
110;試験マニフォールド
200;スタックドッキングユニット
300;スタック運搬ユニット
400;燃料電池スタック
Claims (9)
- 燃料電池スタックの活性化方法であって、
燃料電池スタックを加湿させ、開放電圧(OCV)状態で燃料電池スタックを運転する高加湿開放電圧運転段階と、
水素と空気の供給を遮断し、電流を印加してスタック内部の酸素ガスを消耗させることで、高分子電解質膜を膨張させ、高分子電解質膜の気孔内に水が吸収されるようにして、高分子電解質膜の気孔内を湿潤にする湿潤段階と、を有し、
前記高加湿開放電圧運転段階と前記湿潤段階を交互に繰り返すことを特徴とする燃料電池スタックの活性化方法。
- 前記高加湿開放電圧運転段階と前記湿潤段階は、一定周期で繰り返すことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタックの活性化方法。
- 前記高加湿開放電圧運転段階は、2〜5分間の時間間隔で繰り返すことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池スタックの活性化方法。
- 前記湿潤段階は、2〜5分間の時間間隔で繰り返すことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池スタックの活性化方法。
- 前記高加湿開放電圧運転段階は、100%以上の相対湿度で加湿することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタックの活性化方法。
- 前記高加湿開放電圧運転段階と前記湿潤段階を繰り返した後、さらに燃料電池スタックの密封保管段階を行うことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタックの活性化方法。
- 燃料電池スタックの活性化装置であって、
燃料電池スタックに水素を供給する水素供給装置と、燃料電池スタックに空気を供給す空気供給装置と、燃料電池スタックを加湿する加湿器を有する活性化本体と、前記活性化本体を制御する制御器と、を有してなり、
前記制御器は、燃料電池スタックを加湿させ、開放電圧(OCV)状態で燃料電池スタックを運転する高加湿開放電圧運転段階と、水素と空気の供給を遮断し、電流を印加してスタック内部の酸素ガスを消耗させることで、高分子電解質膜を膨張させ、高分子電解質膜の気孔内に水が吸収されるようにして、高分子電解質膜の気孔内を湿潤にする湿潤段階と、を交互に繰り返して運転制御を行うことを特徴とする燃料電池スタックの活性化装置。
- 前記活性化本体には、燃料電池スタックに水素と空気が流動するように連結可能な試験マニフォールドが形成され、前記試験マニフォールドには燃料電池スタックを前記活性化本体に装着させるためのスタックドッキングユニットが設けられることを特徴とする請求項7に記載の燃料電池スタックの活性化装置。
- 活性化しようとする燃料電池スタックを運ぶためのスタック運搬ユニットをさらに有することを特徴とする請求項8に記載の燃料電池スタックの活性化装置。
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