JP6922836B2

JP6922836B2 - How to activate the fuel cell

Info

Publication number: JP6922836B2
Application number: JP2018091942A
Authority: JP
Inventors: 仙光竹内; 諭安藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2038-05-11
Also published as: JP2019197690A

Description

本発明は、燃料電池の活性化方法に関する。 The present invention relates to a method for activating a fuel cell.

固体高分子形の燃料電池は、プロトン伝導性を有する高分子膜である電解質膜をアノード電極とカソード電極で挟持して製造される。製造直後においては電極触媒の活性度が低いことから、燃料電池の活性化が行われている。例えば、燃料電池のアノード電極とカソード電極を短絡させ、燃料電池に反応ガスを供給して活性化を開始した後、反応ガスの供給量を調整する燃料電池の活性化方法が知られている（例えば、特許文献１）。 A polymer electrolyte fuel cell is manufactured by sandwiching an electrolyte membrane, which is a polymer membrane having proton conductivity, between an anode electrode and a cathode electrode. Immediately after production, the activity of the electrode catalyst is low, so that the fuel cell is activated. For example, there is known a method of activating a fuel cell in which the anode electrode and the cathode electrode of the fuel cell are short-circuited, a reaction gas is supplied to the fuel cell to start activation, and then the supply amount of the reaction gas is adjusted. For example, Patent Document 1).

特開２００９−０１６３３１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-016331

しかしながら、特許文献１に記載の活性化方法では、アノード電極とカソード電極を短絡させる時間が長く、アノード電極とカソード電極間に電流が長時間流れることとなる。このため、活性化に要する時間が長くなるとともに、燃料電池の温度が上昇して燃料電池に損傷を与えることがある。 However, in the activation method described in Patent Document 1, the time for short-circuiting the anode electrode and the cathode electrode is long, and a current flows between the anode electrode and the cathode electrode for a long time. Therefore, the time required for activation becomes long, and the temperature of the fuel cell rises, which may damage the fuel cell.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、アノード電極とカソード電極間の通電時間を短くしつつ活性化を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize activation while shortening the energization time between the anode electrode and the cathode electrode.

本発明は、プロトン伝導性を有する高分子膜である電解質膜をアノード電極とカソード電極で挟持した燃料電池の活性化方法であって、前記アノード電極と前記カソード電極との間を電気的に非接続とした状態で、前記アノード電極に燃料ガスを供給し且つ前記カソード電極に酸化剤ガスを供給して、前記燃料電池に開回路電圧を発生させる工程と、前記燃料電池の発電反応において前記酸化剤ガスが不足するように前記カソード電極への前記酸化剤ガスの供給を停止する工程と、前記酸化剤ガスの供給を停止した後、前記アノード電極と前記カソード電極を短絡させて前記燃料電池に電流密度が２Ａ／ｃｍ^２以上の電流を１秒以下の時間で流す工程と、を備える燃料電池の活性化方法である。 The present invention is a method for activating a fuel cell in which an electrolyte membrane, which is a polymer film having proton conductivity, is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, and is electrically non-electrically between the anode electrode and the cathode electrode. In the connected state, the fuel gas is supplied to the anode electrode and the oxidizing agent gas is supplied to the cathode electrode to generate an open circuit voltage in the fuel cell, and the oxidation occurs in the power generation reaction of the fuel cell. The step of stopping the supply of the oxidizing agent gas to the cathode electrode so that the agent gas becomes insufficient, and after stopping the supply of the oxidizing agent gas, the anode electrode and the cathode electrode are short-circuited to form the fuel cell. A method for activating a fuel cell, which comprises a step of passing a current having a current density of 2 A / cm ^{2 or more in a time of 1 second or less.}

本発明によれば、アノード電極とカソード電極間の通電時間を短くしつつ活性化を実現することができる。 According to the present invention, activation can be realized while shortening the energization time between the anode electrode and the cathode electrode.

図１は、実施例１に係る燃料電池活性化装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell activation device according to the first embodiment. 図２は、燃料電池を構成する単セルの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a single cell constituting the fuel cell. 図３は、実施例１における活性化処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an example of the activation process in the first embodiment. 図４は、図３のステップＳ１０からステップＳ２０におけるセル電圧、電流密度、ガス流量、及び温度の変化の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of changes in cell voltage, current density, gas flow rate, and temperature in steps S10 to S20 of FIG. 図５は、図４の時間間隔Ａの部分を拡大した図である。FIG. 5 is an enlarged view of the time interval A portion of FIG. 図６は、燃料電池に反応ガスを供給したときのセル電圧の立ち上がりの一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the rise of the cell voltage when the reaction gas is supplied to the fuel cell. 図７は、図３のステップＳ１０からＳ２０の処理を複数回繰り返して行ったときの、短絡回数とセル電圧及びＱ値との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the number of short circuits, the cell voltage, and the Q value when the processes of steps S10 to S20 of FIG. 3 are repeated a plurality of times. 図８は、短絡電流の大きさを変えた場合に活性化完了までに要した短絡回数を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the number of short circuits required to complete activation when the magnitude of the short circuit current is changed. 図９は、燃料電池が燃料電池車両に搭載された燃料電池システムの構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system in which a fuel cell is mounted on a fuel cell vehicle. 図１０は、実施例２における活性化処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing an example of the activation process in the second embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、実施例１に係る燃料電池活性化装置の構成を示す図である。図１のように、実施例１の燃料電池活性化装置１００は、酸化剤ガス配管系３０、燃料ガス配管系４０、冷媒配管系６０、短絡装置７０、及び制御ユニット８０を備える。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell activation device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell activation device 100 of the first embodiment includes an oxidant gas piping system 30, a fuel gas piping system 40, a refrigerant piping system 60, a short circuit device 70, and a control unit 80.

酸化剤ガス配管系３０は、酸化剤ガス（例えば空気）を燃料電池１０に供給する。燃料ガス配管系４０は、燃料ガス（例えば水素ガス）を燃料電池１０に供給する。冷媒配管系６０は、燃料電池１０を冷却する冷媒を燃料電池１０に循環させる。短絡装置７０は、燃料電池１０のアノード電極とカソード電極の間を短絡させる。制御ユニット８０は、燃料電池活性化装置１００全体を統括制御する。燃料電池１０には、電圧センサ２が取り付けられている。電圧センサ２は、燃料電池１０の各単セル間に接続され、燃料電池１０の電圧を計測し、制御ユニット８０に送信する。 The oxidant gas piping system 30 supplies the oxidant gas (for example, air) to the fuel cell 10. The fuel gas piping system 40 supplies fuel gas (for example, hydrogen gas) to the fuel cell 10. The refrigerant piping system 60 circulates the refrigerant that cools the fuel cell 10 in the fuel cell 10. The short-circuit device 70 short-circuits between the anode electrode and the cathode electrode of the fuel cell 10. The control unit 80 controls the entire fuel cell activation device 100 in an integrated manner. A voltage sensor 2 is attached to the fuel cell 10. The voltage sensor 2 is connected between each single cell of the fuel cell 10, measures the voltage of the fuel cell 10, and transmits it to the control unit 80.

燃料電池１０は、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池１０は、複数の単セルが積層されたスタック構造を有する。燃料電池１０は、通常運転において２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度での運転が可能となるように設計されている。すなわち、２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度での運転が可能となるような電解質膜及び触媒層が用いられている。 The fuel cell 10 is a polymer electrolyte fuel cell that generates electricity by receiving the supply of fuel gas and oxidant gas. The fuel cell 10 has a stack structure in which a plurality of single cells are stacked. The fuel cell 10 is designed so that it can be operated at a current density of ^{2 A / cm 2 or more in normal operation.} That is, an electrolyte membrane and a catalyst layer that enable operation at a current density of ^{2 A / cm 2 or more are used.}

図２は、燃料電池を構成する単セルの断面図である。図２のように、単セル１１は、膜電極ガス拡散層接合体（以下、ＭＥＧＡ（Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly）と称す）１６と、ＭＥＧＡ１６を挟持するアノードセパレータ１７ａ及びカソードセパレータ１７ｃと、を含む。ＭＥＧＡ１６は、アノードガス拡散層１５ａ及びカソードガス拡散層１５ｃと、膜電極接合体（以下、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）と称す）１４と、を含む。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a single cell constituting the fuel cell. As shown in FIG. 2, the single cell 11 includes a membrane electrode gas diffusion layer assembly (hereinafter referred to as MEGA (Membrane Electrode Gas diffusion layer assembly)) 16 and an anode separator 17a and a cathode separator 17c that sandwich the MEGA 16. include. The MEGA 16 includes an anode gas diffusion layer 15a, a cathode gas diffusion layer 15c, and a membrane electrode assembly (hereinafter referred to as MEA (Membrane Electrode Assembly)) 14.

ＭＥＡ１４は、電解質膜１２と、電解質膜１２を挟持するアノード触媒層１３ａ及びカソード触媒層１３ｃと、を含む。電解質膜１２は、例えばスルホン酸基を有するフッ素系樹脂材料又は炭化水素系樹脂材料で形成された固体高分子膜であり、湿潤状態において良好なプロトン伝導性を有する。アノード触媒層１３ａ及びカソード触媒層１３ｃは、例えば電気化学反応を進行する触媒（白金又は白金−コバルト合金など）を担持したカーボン担体（カーボンブラックなど）と、スルホン酸基を有する固体高分子であって湿潤状態で良好なプロトン伝導性を有するアイオノマーと、を含む。アノード触媒層１３ａ及びカソード触媒層１３ｃはそれぞれ、アノードとカソードの正負の電極として機能する。 The MEA 14 includes an electrolyte membrane 12, an anode catalyst layer 13a sandwiching the electrolyte membrane 12, and a cathode catalyst layer 13c. The electrolyte membrane 12 is, for example, a solid polymer membrane formed of a fluorine-based resin material or a hydrocarbon-based resin material having a sulfonic acid group, and has good proton conductivity in a wet state. The anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c are, for example, a carbon carrier (carbon black or the like) carrying a catalyst (platinum or platinum-cobalt alloy or the like) for advancing an electrochemical reaction, and a solid polymer having a sulfonic acid group. Includes ionomers, which have good proton conductivity in wet conditions. The anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c function as positive and negative electrodes for the anode and the cathode, respectively.

アノードガス拡散層１５ａ及びカソードガス拡散層１５ｃは、ガス透過性及び電子伝導性を有する部材によって形成され、例えば炭素繊維又は黒鉛繊維などの多孔質の繊維部材によって形成されている。 The anode gas diffusion layer 15a and the cathode gas diffusion layer 15c are formed of a member having gas permeability and electron conductivity, and are formed of a porous fiber member such as carbon fiber or graphite fiber.

アノードセパレータ１７ａ及びカソードセパレータ１７ｃは、ガス遮断性及び電子伝導性を有する部材によって形成されている。例えば、アノードセパレータ１７ａ及びカソードセパレータ１７ｃは、プレス成型による曲げ加工によって凹凸形状が形成されたステンレス鋼、アルミニウム、又はチタンなどの金属部材、或いは、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密性カーボンなどのカーボン部材、によって形成されている。アノードセパレータ１７ａは、アノードガス拡散層１５ａと接する面にアノードガス拡散層１５ａ及びアノード触媒層１３ａに供給される燃料ガスが流れるアノードガス流路１８ａが形成されている。カソードセパレータ１７ｃは、カソードガス拡散層１５ｃと接する面にカソードガス拡散層１５ｃ及びカソード触媒層１３ｃに供給される酸化剤ガスが流れるカソードガス流路１８ｃが形成されている。また、カソードセパレータ１７ｃの隣接する単セル１１のアノードセパレータ１７ａと接する側の面には、冷媒が流れる冷媒流路１９が形成されている。 The anode separator 17a and the cathode separator 17c are formed of members having gas blocking property and electron conductivity. For example, the anode separator 17a and the cathode separator 17c are metal members such as stainless steel, aluminum, or titanium whose uneven shape is formed by bending by press molding, or dense carbon obtained by compressing carbon to make it gas impermeable. It is formed by carbon members such as. In the anode separator 17a, an anode gas flow path 18a through which the fuel gas supplied to the anode gas diffusion layer 15a and the anode catalyst layer 13a flows is formed on the surface in contact with the anode gas diffusion layer 15a. In the cathode separator 17c, a cathode gas flow path 18c through which the oxidant gas supplied to the cathode gas diffusion layer 15c and the cathode catalyst layer 13c flows is formed on the surface in contact with the cathode gas diffusion layer 15c. Further, a refrigerant flow path 19 through which the refrigerant flows is formed on the surface of the cathode separator 17c on the side of the adjacent single cell 11 in contact with the anode separator 17a.

図１のように、酸化剤ガス配管系３０は、空気供給器３１、空気供給配管３２、開閉弁３３、空気排出配管３４、及び開閉弁３５を備える。空気供給配管３２は、燃料電池１０のカソードガス供給マニホールドの入口に接続される。空気排出配管３４は、燃料電池１０のカソードガス排出マニホールドの出口に接続される。空気供給器３１は、空気供給配管３２を介して燃料電池１０と接続され、制御ユニット８０の指令に基づき、燃料電池１０に空気を供給する。これにより、燃料電池１０のカソード触媒層１３ｃに、カソードガス流路１８ｃ及びカソードガス拡散層１５ｃを介して空気が導入される。開閉弁３３は、空気供給配管３２に設けられ、制御ユニット８０の指令に基づき、空気供給配管３２の開閉を行う。空気供給器３１によって燃料電池１０に供給された空気は、空気排出配管３４に設けられた開閉弁３５の開弁により、大気に放出される。開閉弁３５は、制御ユニット８０の指令に基づき、空気排出配管３４の開閉を行う。 As shown in FIG. 1, the oxidant gas piping system 30 includes an air supply device 31, an air supply piping 32, an on-off valve 33, an air discharge piping 34, and an on-off valve 35. The air supply pipe 32 is connected to the inlet of the cathode gas supply manifold of the fuel cell 10. The air discharge pipe 34 is connected to the outlet of the cathode gas discharge manifold of the fuel cell 10. The air supply device 31 is connected to the fuel cell 10 via the air supply pipe 32, and supplies air to the fuel cell 10 based on the command of the control unit 80. As a result, air is introduced into the cathode catalyst layer 13c of the fuel cell 10 via the cathode gas flow path 18c and the cathode gas diffusion layer 15c. The on-off valve 33 is provided in the air supply pipe 32, and opens and closes the air supply pipe 32 based on the command of the control unit 80. The air supplied to the fuel cell 10 by the air supply device 31 is released to the atmosphere by opening the on-off valve 35 provided in the air discharge pipe 34. The on-off valve 35 opens and closes the air discharge pipe 34 based on the command of the control unit 80.

燃料ガス配管系４０は、水素ガス供給器４１、水素ガス供給配管４２、開閉弁４３、水素ガス排出配管４４、及び開閉弁４５を備える。水素ガス供給配管４２は、燃料電池１０のアノードガス供給マニホールドの入口に接続される。水素ガス排出配管４４は、燃料電池１０のアノードガス排出マニホールドの出口に接続される。水素ガス供給器４１は、水素ガス供給配管４２を介して燃料電池１０と接続され、制御ユニット８０の指令に基づき、燃料電池１０に水素ガスを供給する。これにより、燃料電池１０のアノード触媒層１３ａに、アノードガス流路１８ａ及びアノードガス拡散層１５ａを介して水素ガスが導入される。開閉弁４３は、制御ユニット８０の指令に基づき、水素ガス供給配管４２の開閉を行う。水素ガス供給器４１によって燃料電池１０に供給された水素ガスは、水素ガス排出配管４４に設けられた開閉弁４５の開弁により、燃料電池活性化装置１００の図示しない回収機に回収される。なお、燃料電池１０から排出された水素ガスは、空気排出配管３４から放出される空気により希釈されつつ大気に排出されてもよい。 The fuel gas piping system 40 includes a hydrogen gas supply device 41, a hydrogen gas supply pipe 42, an on-off valve 43, a hydrogen gas discharge pipe 44, and an on-off valve 45. The hydrogen gas supply pipe 42 is connected to the inlet of the anode gas supply manifold of the fuel cell 10. The hydrogen gas discharge pipe 44 is connected to the outlet of the anode gas discharge manifold of the fuel cell 10. The hydrogen gas supply device 41 is connected to the fuel cell 10 via the hydrogen gas supply pipe 42, and supplies hydrogen gas to the fuel cell 10 based on the command of the control unit 80. As a result, hydrogen gas is introduced into the anode catalyst layer 13a of the fuel cell 10 via the anode gas flow path 18a and the anode gas diffusion layer 15a. The on-off valve 43 opens and closes the hydrogen gas supply pipe 42 based on the command of the control unit 80. The hydrogen gas supplied to the fuel cell 10 by the hydrogen gas supply device 41 is recovered by a recovery machine (not shown) of the fuel cell activation device 100 by opening the on-off valve 45 provided in the hydrogen gas discharge pipe 44. The hydrogen gas discharged from the fuel cell 10 may be discharged to the atmosphere while being diluted with the air discharged from the air discharge pipe 34.

冷媒配管系６０は、冷却器６１、冷媒供給配管６２、冷媒排出配管６３、循環ポンプ６４、及び温度センサ３を備える。冷却器６１は、例えばチラー又は熱交換器であり、冷却器６１を流れる冷媒を冷却する。冷媒供給配管６２は、燃料電池１０の冷媒供給マニホールドの入口と冷却器６１の出口とを接続する。冷媒排出配管６３は、燃料電池１０の冷媒排出マニホールドの出口と冷却器６１の入口とを接続する。循環ポンプ６４は、例えば冷媒供給配管６２に設けられ、制御ユニット８０の指令に基づき駆動する。循環ポンプ６４が駆動することで、燃料電池１０を冷却する冷媒が、冷却器６１、冷媒供給配管６２、燃料電池１０の冷媒流路１９、及び冷媒排出配管６３の間を循環する。温度センサ３は、冷媒排出配管６３に設けられ、冷媒の温度を計測し、計測値を制御ユニット８０に送信する。制御ユニット８０は、温度センサ３の計測値から燃料電池１０の温度を検出し、検出した温度に基づき、循環ポンプ６４の回転数を制御して燃料電池１０の温度を調整する。 The refrigerant piping system 60 includes a cooler 61, a refrigerant supply piping 62, a refrigerant discharge piping 63, a circulation pump 64, and a temperature sensor 3. The cooler 61 is, for example, a chiller or a heat exchanger, and cools the refrigerant flowing through the cooler 61. The refrigerant supply pipe 62 connects the inlet of the refrigerant supply manifold of the fuel cell 10 and the outlet of the cooler 61. The refrigerant discharge pipe 63 connects the outlet of the refrigerant discharge manifold of the fuel cell 10 and the inlet of the cooler 61. The circulation pump 64 is provided in, for example, the refrigerant supply pipe 62, and is driven based on the command of the control unit 80. By driving the circulation pump 64, the refrigerant that cools the fuel cell 10 circulates between the cooler 61, the refrigerant supply pipe 62, the refrigerant flow path 19 of the fuel cell 10, and the refrigerant discharge pipe 63. The temperature sensor 3 is provided in the refrigerant discharge pipe 63, measures the temperature of the refrigerant, and transmits the measured value to the control unit 80. The control unit 80 detects the temperature of the fuel cell 10 from the measured value of the temperature sensor 3, and controls the rotation speed of the circulation pump 64 based on the detected temperature to adjust the temperature of the fuel cell 10.

短絡装置７０は、燃料電池１０のアノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃとを短絡可能に接続されている。短絡装置７０は、例えば燃料電池１０の１対のターミナルプレート間に接続されている。短絡装置７０は、例えばリレー又はサイリスタなどを含む装置である。短絡装置７０は、制御ユニット８０の指令に基づき、燃料電池１０のアノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃとの間を短絡させる。 The short-circuit device 70 is connected so that the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c of the fuel cell 10 can be short-circuited. The short circuit device 70 is connected between, for example, a pair of terminal plates of the fuel cell 10. The short-circuit device 70 is a device including, for example, a relay or a thyristor. The short-circuit device 70 short-circuits between the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c of the fuel cell 10 based on the command of the control unit 80.

制御ユニット８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びメモリなどを備えるマイクロコンピュータを含んで構成されている。メモリは、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はフラッシュメモリなどの不揮発性メモリである。制御ユニット８０は、入力されるセンサ信号などに基づき、燃料電池活性化装置１００の各部を統合的に制御する。メモリには、燃料電池活性化装置１００の運転プログラム、並びに、燃料電池活性化装置１００の制御に用いられる各種マップ及び各種閾値などが記憶されている。制御ユニット８０は、ＣＰＵなどのハードウエアとメモリに記憶されたソフトウエアとの協働によって、後述する燃料電池１０の活性化処理を行う。 The control unit 80 includes a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and a memory. The memory is, for example, a non-volatile memory such as an HDD (Hard Disk Drive) or a flash memory. The control unit 80 integrally controls each part of the fuel cell activation device 100 based on an input sensor signal or the like. In the memory, the operation program of the fuel cell activating device 100, various maps used for controlling the fuel cell activating device 100, various thresholds, and the like are stored. The control unit 80 performs an activation process of the fuel cell 10, which will be described later, in cooperation with hardware such as a CPU and software stored in a memory.

図３は、実施例１における活性化処理の一例を示すフローチャートである。図３のフローチャートは、例えば燃料電池１０が製造され、燃料電池車両などに搭載される前に行われる。図４は、図３のステップＳ１０からステップＳ２０におけるセル電圧、電流密度、ガス流量、及び温度の変化の一例を示す図である。図５は、図４の時間間隔Ａの部分を拡大した図である。図４及び図５の横軸は、経過時間である。左縦軸は、セル電圧、電流密度、水素ガス流量である。右縦軸は、空気流量、燃料電池の温度である。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of the activation process in the first embodiment. The flowchart of FIG. 3 is performed before, for example, the fuel cell 10 is manufactured and mounted on a fuel cell vehicle or the like. FIG. 4 is a diagram showing an example of changes in cell voltage, current density, gas flow rate, and temperature in steps S10 to S20 of FIG. FIG. 5 is an enlarged view of the time interval A portion of FIG. The horizontal axis of FIGS. 4 and 5 is the elapsed time. The left vertical axis is the cell voltage, current density, and hydrogen gas flow rate. The right vertical axis is the air flow rate and the temperature of the fuel cell.

図３のように、制御ユニット８０は、短絡装置７０を制御して燃料電池１０のアノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃが短絡していない状態とし、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを電気的に非接続の状態にする（ステップＳ１０）。 As shown in FIG. 3, the control unit 80 controls the short-circuit device 70 so that the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c of the fuel cell 10 are not short-circuited, and the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c are electrically operated. (Step S10).

次いで、制御ユニット８０は、燃料電池１０のアノード触媒層１３ａに水素ガスを供給し、カソード触媒層１３ｃに空気を供給して、燃料電池１０に開回路電圧を発生させる（ステップＳ１２）。具体的には、制御ユニット８０は、酸化剤ガス配管系３０の開閉弁３３及び３５を開弁し、空気供給器３１を制御してカソード触媒層１３ｃに空気を供給する。また、制御ユニット８０は、燃料ガス配管系４０の開閉弁４３及び４５を開弁し、水素ガス供給器４１を制御してアノード触媒層１３ａに水素ガスを供給する。なお、開閉弁３５及び４５を閉弁した状態で、酸化剤ガス及び燃料ガスを供給してもよい。 Next, the control unit 80 supplies hydrogen gas to the anode catalyst layer 13a of the fuel cell 10 and supplies air to the cathode catalyst layer 13c to generate an open circuit voltage in the fuel cell 10 (step S12). Specifically, the control unit 80 opens the on-off valves 33 and 35 of the oxidant gas piping system 30 and controls the air supply device 31 to supply air to the cathode catalyst layer 13c. Further, the control unit 80 opens the on-off valves 43 and 45 of the fuel gas piping system 40, controls the hydrogen gas supply device 41, and supplies hydrogen gas to the anode catalyst layer 13a. The oxidant gas and the fuel gas may be supplied with the on-off valves 35 and 45 closed.

図４のように、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを電気的に非接続の状態にしてアノード触媒層１３ａに水素ガス、カソード触媒層１３ｃに空気を供給することで、燃料電池１０にセル電圧（開回路電圧）が発生する（図４のＩの部分）。 As shown in FIG. 4, the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c are electrically disconnected from each other, and hydrogen gas is supplied to the anode catalyst layer 13a and air is supplied to the cathode catalyst layer 13c to supply cells to the fuel cell 10. A voltage (open circuit voltage) is generated (part I in FIG. 4).

図６は、燃料電池に反応ガスを供給したときのセル電圧の立ち上がりの一例を示す図である。図６の横軸は経過時間、左縦軸はセル電圧、空気流量、水素ガス流量、右縦軸は燃料電池の温度である。図６のように、燃料電池１０に発生するセル電圧（開回路電圧）は、アノード触媒層１３ａに水素ガスが供給され且つカソード触媒層１３ｃに空気が供給され始めてから４秒程度で最大値となる。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the rise of the cell voltage when the reaction gas is supplied to the fuel cell. The horizontal axis of FIG. 6 is the elapsed time, the left vertical axis is the cell voltage, the air flow rate, and the hydrogen gas flow rate, and the right vertical axis is the fuel cell temperature. As shown in FIG. 6, the cell voltage (open circuit voltage) generated in the fuel cell 10 reaches the maximum value in about 4 seconds after hydrogen gas is supplied to the anode catalyst layer 13a and air is supplied to the cathode catalyst layer 13c. Become.

図３のように、制御ユニット８０は、セル電圧（開回路電圧）が所定の電圧値以上か否かを判断する（ステップＳ１４）。例えば、制御ユニット８０は、電圧センサ２で計測された燃料電池１０のセル電圧が所定の電圧値以上であるか否かを判断する。所定の電圧値は、例えば後述するアノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃの短絡において、燃料電池１０に２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度の電流が流れることが可能となる電圧値とすることができる。開回路電圧が所定の電圧値未満である場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻る。 As shown in FIG. 3, the control unit 80 determines whether or not the cell voltage (open circuit voltage) is equal to or higher than a predetermined voltage value (step S14). For example, the control unit 80 determines whether or not the cell voltage of the fuel cell 10 measured by the voltage sensor 2 is equal to or higher than a predetermined voltage value. The predetermined voltage value can be a voltage value that enables a current having a current density of ^{2 A} / cm 2 or more to flow through the fuel cell 10, for example, when the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c, which will be described later, are short-circuited. .. When the open circuit voltage is less than a predetermined voltage value (step S14: No), the process returns to step S12.

開回路電圧が所定の電圧値以上となった場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、制御ユニット８０は、燃料電池１０の発電反応において空気が不足するようにカソード触媒層１３ｃへの空気の供給を停止する（ステップＳ１６）。具体的には、制御ユニット８０は、酸化剤ガス配管系３０の空気供給器３１を制御してカソード触媒層１３ｃへの空気の供給を停止し、開閉弁３３及び３５を閉弁して封止する。燃料電池１０の発電反応において水素ガスが不足すると燃料電池１０が劣化することがあるが、燃料電池１０の発電反応において空気が不足するように空気の供給を停止することで、燃料電池１０の劣化を抑制することができる。 When the open circuit voltage becomes equal to or higher than a predetermined voltage value (step S14: Yes), the control unit 80 stops the supply of air to the cathode catalyst layer 13c so that the air is insufficient in the power generation reaction of the fuel cell 10. (Step S16). Specifically, the control unit 80 controls the air supply unit 31 of the oxidant gas piping system 30 to stop the supply of air to the cathode catalyst layer 13c, and closes and seals the on-off valves 33 and 35. do. When the hydrogen gas is insufficient in the power generation reaction of the fuel cell 10, the fuel cell 10 may be deteriorated. However, by stopping the supply of air so that the air is insufficient in the power generation reaction of the fuel cell 10, the fuel cell 10 is deteriorated. Can be suppressed.

図４のＩＩ部分が、カソード触媒層１３ｃへの空気の供給を停止したときを示している。カソード触媒層１３ｃへの空気の供給を停止した後でも、燃料電池１０に発生したセル電圧（開回路電圧）には大きな変化は生じない。 Part II of FIG. 4 shows the case where the supply of air to the cathode catalyst layer 13c is stopped. Even after the supply of air to the cathode catalyst layer 13c is stopped, the cell voltage (open circuit voltage) generated in the fuel cell 10 does not change significantly.

なお、カソード触媒層１３ｃへの空気の供給を停止する際、アノード触媒層１３ａへの水素ガスの供給は継続し続けてもよいし、停止してもよい。水素ガスの供給を停止する場合、水素ガス不足による燃料電池１０の損傷を抑える点から、燃料電池１０のアノード側を含む開閉弁４３と開閉弁４５の間のアノード空間の体積は、燃料電池１０のカソード側を含む開閉弁３３と開閉弁３５の間のカソード空間の体積の０．４２倍以上であることが好ましい。これは、燃料電池１０の発電反応は水素と酸素がモル比で２：１の割合で反応し、空気中に含まれる酸素のモル比は０．２１であることによるものである。また、水素ガスの供給を停止する際、水素ガスの圧力を上げた後に停止してもよい。この場合、制御ユニット８０は、燃料ガス配管系４０の開閉弁４５を閉弁して燃料電池１０内の水素ガスの圧力を上げた後、水素ガス供給器４１を制御してアノード触媒層１３ａへの水素ガスの供給を停止し、開閉弁４３を閉弁して封止する。アノード触媒層１３ａへの水素ガスの供給を停止する場合、燃料電池１０の損傷を抑える点から、燃料電池１０の開閉弁３３と開閉弁３５とで封止されたカソード空間の酸素が全て消費されるように、燃料電池１０の開閉弁４３と開閉弁４５とで封止されたアノード空間にカソード空間の酸素の物質量の２倍以上の水素が存在するようにすることが好ましい。 When the supply of air to the cathode catalyst layer 13c is stopped, the supply of hydrogen gas to the anode catalyst layer 13a may be continued or may be stopped. When the supply of hydrogen gas is stopped, the volume of the anode space between the on-off valve 43 and the on-off valve 45 including the anode side of the fuel cell 10 is the volume of the fuel cell 10 from the viewpoint of suppressing damage to the fuel cell 10 due to lack of hydrogen gas. It is preferably 0.42 times or more the volume of the cathode space between the on-off valve 33 and the on-off valve 35 including the cathode side of the fuel cell. This is because the power generation reaction of the fuel cell 10 is that hydrogen and oxygen react at a molar ratio of 2: 1 and the molar ratio of oxygen contained in the air is 0.21. Further, when stopping the supply of hydrogen gas, it may be stopped after increasing the pressure of hydrogen gas. In this case, the control unit 80 closes the on-off valve 45 of the fuel gas piping system 40 to increase the pressure of the hydrogen gas in the fuel cell 10, and then controls the hydrogen gas supply 41 to the anode catalyst layer 13a. The supply of hydrogen gas is stopped, and the on-off valve 43 is closed and sealed. When the supply of hydrogen gas to the anode catalyst layer 13a is stopped, all the oxygen in the cathode space sealed by the on-off valve 33 and the on-off valve 35 of the fuel cell 10 is consumed from the viewpoint of suppressing damage to the fuel cell 10. As described above, it is preferable that the anode space sealed by the on-off valve 43 and the on-off valve 45 of the fuel cell 10 contains more than twice as much hydrogen as the amount of oxygen in the cathode space.

なお、図１では、酸化剤ガス配管系３０は開閉弁３３及び３５を備え、空気の供給を停止するときは開閉弁３３及び３５を閉弁して封止する場合を例に示したが、開閉弁３３及び３５を備えずに封止しない場合でもよい。 Note that FIG. 1 shows an example in which the oxidant gas piping system 30 includes on-off valves 33 and 35, and when the air supply is stopped, the on-off valves 33 and 35 are closed and sealed. It may not be sealed without the on-off valves 33 and 35.

次いで、制御ユニット８０は、短絡装置７０に指令を与えて、燃料電池１０のアノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させる（ステップＳ１８）。ここで、ステップＳ１４において、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させたときに燃料電池１０に２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度の電流が流れるような開回路電圧が燃料電池１０に発生している（例えば単セルの平均開回路電圧が０．９Ｖ以上）。また、ステップＳ１６において、カソード触媒層１３ｃへの空気の供給を停止している。このため、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させることで、燃料電池１０に２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度の電流が１秒以下の時間のみ流れるようになる。アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させるとき、燃料電池１０の温度が上昇し過ぎないように、制御ユニット８０は、冷媒配管系６０によって燃料電池１０に冷媒を循環させることが好ましい。なお、燃料電池１０の開閉弁３３と開閉弁３５の間の空気が存在するカソード空間の体積は、通常の燃料電池１０では、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃの短絡において２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度の電流が流れる時間が１秒以下となるような空気量が残存する大きさとなっている。 Next, the control unit 80 gives a command to the short-circuit device 70 to short-circuit the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c of the fuel cell 10 (step S18). Here, in step S14, an open circuit voltage is generated in the fuel cell 10 so that a current having a current density of ^{2 A} / cm 2 or more flows through the fuel cell 10 when the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c are short-circuited. (For example, the average open circuit voltage of a single cell is 0.9V or more). Further, in step S16, the supply of air to the cathode catalyst layer 13c is stopped. Therefore, by short-circuiting the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c, ^{a current having a current density of 2 A} / cm 2 or more flows through the fuel cell 10 only for a time of 1 second or less. When the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c are short-circuited, it is preferable that the control unit 80 circulates the refrigerant in the fuel cell 10 by the refrigerant piping system 60 so that the temperature of the fuel cell 10 does not rise too much. The volume of the cathode space in which air exists between the on-off valve 33 and the on-off valve 35 of the fuel cell 10 is 2 A / cm ² or more in a short circuit between the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c in the normal fuel cell 10. The amount of air remaining is such that the time for the current of the current density to flow is 1 second or less.

図４及び図５のように、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させることで、燃料電池１０に２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度の短絡電流が１秒以下の短時間だけ流れる（図４及び図５のＩＩＩの部分）。例えば、図５では、２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度の短絡電流が０．１秒程度流れている。燃料電池１０に短絡電流が流れることで、燃料電池１０のセル電圧は０Ｖ付近の値となる。図６のように、アノード触媒層１３ａに水素ガスを供給し且つカソード触媒層１３ｃに空気を供給し始めてから、カソード触媒層１３ｃへの空気の供給を停止し、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させて短絡電流を流してセル電圧が０Ｖ付近になるまでの所要時間は３０秒程度とすることができる。 By short-circuiting the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c as shown in FIGS. 4 and 5, a short-circuit current having a current density of ^{2 A / cm 2 or more flows through the fuel cell 10 for a short time of 1 second or less (FIG. 4 and 5).} 4 and part III of FIG. 5). For example, in FIG. 5, a short-circuit current having a current density of ^{2 A / cm 2 or more flows for about 0.1 seconds.} When a short-circuit current flows through the fuel cell 10, the cell voltage of the fuel cell 10 becomes a value near 0V. As shown in FIG. 6, after supplying hydrogen gas to the anode catalyst layer 13a and starting to supply air to the cathode catalyst layer 13c, the supply of air to the cathode catalyst layer 13c is stopped, and the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer are stopped. The time required for the 13c to be short-circuited and the short-circuit current to flow so that the cell voltage becomes close to 0 V can be about 30 seconds.

図３のように、制御ユニット８０は、燃料電池１０のセル電圧が０Ｖ付近となったことを確認した後、短絡装置７０に指令を与えて、燃料電池１０のアノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃとの短絡を解除してアノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを電気的に非接続の状態にする（ステップＳ２０）。 As shown in FIG. 3, the control unit 80 gives a command to the short-circuit device 70 after confirming that the cell voltage of the fuel cell 10 is in the vicinity of 0 V, and gives a command to the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer of the fuel cell 10. The short circuit with 13c is released to electrically disconnect the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c (step S20).

次いで、制御ユニット８０は、活性化処理が完了したか否かを判断する（ステップＳ２２）。活性化処理の完了の判断は、例えばアノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させた回数（短絡回数）が所定回数以上か、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させたきの短絡電流の最大値が所定値以上か、燃料電池１０に発生させる開回路電圧が所定値以上となるか、燃料電池１０のＩ−Ｖ測定における所定電流密度でのセル電圧が所定値以上か、燃料電池１０のＩ−Ｖ測定における所定セル電圧での電流密度が所定値以上か、及び燃料電池１０のＩ−Ｖ測定でのセル電圧又は電流密度の前回の短絡をさせる前後での上昇幅が所定値以下か、の少なくとも１つを用いて行うことができる。 Next, the control unit 80 determines whether or not the activation process is completed (step S22). The completion of the activation treatment is determined by, for example, whether the number of times the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c are short-circuited (the number of short circuits) is a predetermined number or more, or the short-circuit current when the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c are short-circuited. Whether the maximum value is equal to or higher than the predetermined value, the open circuit voltage generated in the fuel cell 10 is equal to or higher than the predetermined value, the cell voltage at the predetermined current density in the IV measurement of the fuel cell 10 is equal to or higher than the predetermined value, or the fuel cell 10 is used. The current density at the predetermined cell voltage in the IV measurement is equal to or higher than the predetermined value, and the increase in the cell voltage or current density in the IV measurement of the fuel cell 10 before and after the previous short circuit is equal to or lower than the predetermined value. This can be done using at least one of the above.

活性化処理が完了していないと判断した場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、制御ユニット８０は、ステップＳ１２に戻る。一方、活性化処理が完了したと判断した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、制御ユニット８０は図３のフローを終了する。 When it is determined that the activation process is not completed (step S22: No), the control unit 80 returns to step S12. On the other hand, when it is determined that the activation process is completed (step S22: Yes), the control unit 80 ends the flow of FIG.

図７は、図３のステップＳ１０からＳ２０の処理を複数回繰り返して行ったときの、短絡回数とセル電圧及びＱ値との関係を示す図である。図７及び後述する図８は、表１に示す材料で形成された単セル１１を用いて行った実験結果である。

表１のように、電解質膜１２には、厚さが１０μｍのフッ素系固体高分子電解質膜を用いた。アノード触媒層１３ａは、白金を担持したカーボンと、フッ素系固体高分子電解質であるアイオノマーと、を含む構成とした。カソード触媒層１３ｃは、白金合金を担持したカーボンと、フッ素系固体高分子電解質であるアイオノマーと、を含む構成とした。アノードガス拡散層１５ａ及びカソードガス拡散層１５ｃには、カーボンペーパーを用いた。アノードセパレータ１７ａにはサーペンタイン型のアノードガス流路１８ａが形成され、カソードセパレータ１７ｃには３Ｄファインメッシュによりカソードガス流路１８ｃが形成されているとした。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the number of short circuits, the cell voltage, and the Q value when the processes of steps S10 to S20 of FIG. 3 are repeated a plurality of times. FIG. 7 and FIG. 8 described later are the results of experiments performed using the single cell 11 formed of the materials shown in Table 1.

As shown in Table 1, a fluorine-based solid polymer electrolyte membrane having a thickness of 10 μm was used as the electrolyte membrane 12. The anode catalyst layer 13a has a structure containing carbon supporting platinum and an ionomer which is a fluorine-based solid polymer electrolyte. The cathode catalyst layer 13c has a structure including carbon supporting a platinum alloy and ionomer which is a fluorine-based solid polymer electrolyte. Carbon paper was used for the anode gas diffusion layer 15a and the cathode gas diffusion layer 15c. It is assumed that the anode separator 17a is formed with a serpentine-type anode gas flow path 18a, and the cathode separator 17c is formed with a cathode gas flow path 18c by a 3D fine mesh.

図７の横軸は、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃの間の短絡回数である。左縦軸は、電流密度が２Ａ／ｃｍ^２のときのセル電圧である。右縦軸は、Ｑ値である。セル電圧は燃料電池１０へのＩ−Ｖ測定から求められ、Ｑ値は燃料電池１０へのＥＣＳＡ（Electrochemical surface area）測定から求められる。図７のように、燃料電池１０の製造直後の状態である短絡回数が０回のときに比べて、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させて２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度の短絡電流を１秒以下の短時間だけ流す活性化処理を行うことで、セル電圧及びＱ値が改善することが分かる。また、短絡回数がある回数まではセル電圧及びＱ値は向上するが、それ以上では改善効果が得られなくなることが分かる。 The horizontal axis of FIG. 7 is the number of short circuits between the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c. The left vertical axis is the cell voltage when the current density is 2 A / cm ^2. The right vertical axis is the Q value. The cell voltage is obtained from the IV measurement on the fuel cell 10, and the Q value is obtained from the ECSA (Electrochemical surface area) measurement on the fuel cell 10. As shown in FIG. 7, the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c are short-circuited to achieve a short circuit with a current density of ^{2 A / cm 2 or more, as compared with the case where the number of short circuits immediately after the production of the fuel cell 10 is 0.} It can be seen that the cell voltage and the Q value are improved by performing the activation process in which the current is passed for a short time of 1 second or less. Further, it can be seen that the cell voltage and the Q value are improved up to a certain number of short circuits, but the improvement effect cannot be obtained after that.

図８は、短絡電流の大きさを変えた場合に活性化完了までに要した短絡回数を示す図である。図８の横軸は、短絡電流の電流密度である。縦軸は、活性化完了までに要した短絡回数である。なお、活性化完了の判断は、図７におけるセル電圧が所定の電圧値以上となったときを活性化完了と判断した。図８のように、短絡電流の電流密度が２Ａ／ｃｍ^２以上となることで、活性化完了までに要する短絡回数を減らせることが分かる。 FIG. 8 is a diagram showing the number of short circuits required to complete activation when the magnitude of the short circuit current is changed. The horizontal axis of FIG. 8 is the current density of the short-circuit current. The vertical axis is the number of short circuits required to complete activation. The activation completion was determined when the cell voltage in FIG. 7 became equal to or higher than a predetermined voltage value. As shown in FIG. 8, it can be seen that the number of short circuits required to complete the activation can be reduced by setting the current density of the short circuit current to 2 A / cm ^{2 or more.}

以上のように、実施例１によれば、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃとの間を電気的に非接続とした状態で、アノード触媒層１３ａに水素ガス（燃料ガス）を供給し且つカソード触媒層１３ｃに空気（酸化剤ガス）を供給して、燃料電池１０に開回路電圧を発生させる（図３のステップＳ１２）。そして、燃料電池１０の発電反応において空気が不足するようにカソード触媒層１３ｃへの空気の供給を停止する（ステップＳ１６）。空気の供給を停止した後、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させて燃料電池１０に電流密度が２Ａ／ｃｍ^２以上の電流を１秒以下の時間で流す（ステップＳ１８）。燃料電池１０に２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度の短絡電流を流すことで、図８のように、活性化完了までに要する短絡回数を減らせることができる。２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度の短絡電流の流れる時間が１秒以下であっても、図７のように、燃料電池１０の活性化が実現できる。短絡電流の流れる時間が１秒以下で且つ短絡回数が減少するため、燃料電池１０の温度上昇が抑えられる。したがって、実施例１によれば、燃料電池１０のアノード電極とカソード電極の間の通電時間を短くしつつ活性化を実現することができ、燃料電池１０の損傷を抑えることができる。 As described above, according to the first embodiment, hydrogen gas (fuel gas) is supplied to the anode catalyst layer 13a in a state where the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c are electrically disconnected from each other. Air (oxidizing agent gas) is supplied to the cathode catalyst layer 13c to generate an open circuit voltage in the fuel cell 10 (step S12 in FIG. 3). Then, the supply of air to the cathode catalyst layer 13c is stopped so that the air is insufficient in the power generation reaction of the fuel cell 10 (step S16). After stopping the supply of air, the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c are short-circuited, and a current having a current density of 2 A / cm ² or more is passed through the fuel cell 10 in a time of 1 second or less (step S18). ^{By passing a short-circuit current having a current density of 2 A} / cm 2 or more through the fuel cell 10, the number of short-circuits required to complete activation can be reduced as shown in FIG. As shown in FIG. 7, activation of the fuel cell 10 can be realized even when a short-circuit current having a current density of ^{2 A} / cm 2 or more flows for 1 second or less. Since the short-circuit current flows for less than 1 second and the number of short-circuits is reduced, the temperature rise of the fuel cell 10 can be suppressed. Therefore, according to the first embodiment, activation can be realized while shortening the energization time between the anode electrode and the cathode electrode of the fuel cell 10, and damage to the fuel cell 10 can be suppressed.

燃料電池１０の損傷を抑制する点から、２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度の短絡電流が流れる時間は０．８秒以下の場合が好ましく、０．６秒以下の場合が好ましく、０．４秒以下の場合がより好ましい。また、短絡電流の電流密度は、３Ａ／ｃｍ^２以上の場合でもよいし、４Ａ／ｃｍ^２以上の場合でもよいし、５Ａ／ｃｍ^２以上の場合でもよい。短絡電流の電流密度は、燃料電池１０の設計上の最大電流密度以上の場合でもよい。短絡電流の電流密度が大きくなると燃料電池１０の温度が上昇し易くなることから、短絡電流の電流密度は、８Ａ／ｃｍ^２以下の場合が好ましく、６Ａ／ｃｍ^２以下の場合がより好ましく、４Ａ／ｃｍ^２以下の場合が更に好ましい。 From the viewpoint of suppressing damage to the fuel cell 10, the ^{time for the short-circuit current having a current density of 2 A} / cm 2 or more to flow is preferably 0.8 seconds or less, preferably 0.6 seconds or less, and 0.4 seconds. The following cases are more preferable. The current density of the short-circuit current, may be the case 3A / cm ² or more, may be the case of 4A / cm ² or more, may be the case of 5A / cm ² or more. The current density of the short-circuit current may be equal to or higher than the design maximum current density of the fuel cell 10. Since the temperature of the fuel cell 10 when the current density of the short-circuit current increases is liable to rise, the current density of the short-circuit current, preferably the case of 8A / cm ² or less, more preferably the case of 6A / cm ² or less, 4A The case of / cm ² or less is more preferable.

実施例１では、図３の活性化処理を制御ユニット８０が行う場合を例に示したが、作業者が行ってもよい。また、実施例１では、燃料電池１０を燃料電池車両などに搭載する前に燃料電池活性化装置１００に搭載して活性化処理を行う場合を例に示したが、燃料電池車両などに搭載した後に活性化処理を行ってもよい。 In the first embodiment, the case where the control unit 80 performs the activation process of FIG. 3 is shown as an example, but an operator may perform the activation process. Further, in the first embodiment, a case where the fuel cell 10 is mounted on the fuel cell activating device 100 to perform the activation process before being mounted on the fuel cell vehicle or the like is shown as an example, but the fuel cell 10 is mounted on the fuel cell vehicle or the like. The activation treatment may be performed later.

図９は、燃料電池が燃料電池車両に搭載された燃料電池システムの構成を示す図である。燃料電池システムは、運転者からの要求に応じて、駆動力として用いられる電力を出力する。図９のように、燃料電池システム２００は、燃料電池１０、酸化剤ガス配管系３０ａ、燃料ガス配管系４０ａ、冷媒配管系６０ａ、電力系９０、及び制御ユニット８０ａを備える。 FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system in which a fuel cell is mounted on a fuel cell vehicle. The fuel cell system outputs electric power used as a driving force in response to a request from the driver. As shown in FIG. 9, the fuel cell system 200 includes a fuel cell 10, an oxidant gas piping system 30a, a fuel gas piping system 40a, a refrigerant piping system 60a, an electric power system 90, and a control unit 80a.

酸化剤ガス配管系３０ａは、酸化剤ガスを燃料電池１０に供給し、燃料電池１０で消費されなかった酸化剤排ガスを排出する。燃料ガス配管系４０ａは、燃料ガスを燃料電池１０に供給し、燃料電池１０で消費されなかった燃料排ガスを排出する。冷媒配管系６０ａは、燃料電池１０を冷却する冷媒を燃料電池１０に循環させる。電力系９０は、システムの電力を充放電する。制御ユニット８０ａは、システム全体を統括制御する。燃料電池１０には、電流センサ１及び電圧センサ２が取り付けられている。電流センサ１は、燃料電池１０と直流配線で接続されていて、燃料電池１０の出力する電流値を計測し、制御ユニット８０ａに送信する。電圧センサ２は、燃料電池１０の各単セル間に接続されていて、燃料電池１０の電圧を計測し、制御ユニット８０ａに送信する。 The oxidant gas piping system 30a supplies the oxidant gas to the fuel cell 10 and discharges the oxidant exhaust gas that was not consumed by the fuel cell 10. The fuel gas piping system 40a supplies fuel gas to the fuel cell 10 and discharges fuel exhaust gas that has not been consumed by the fuel cell 10. The refrigerant piping system 60a circulates the refrigerant that cools the fuel cell 10 in the fuel cell 10. The power system 90 charges and discharges the power of the system. The control unit 80a controls the entire system in an integrated manner. A current sensor 1 and a voltage sensor 2 are attached to the fuel cell 10. The current sensor 1 is connected to the fuel cell 10 by a DC wiring, measures the current value output by the fuel cell 10, and transmits it to the control unit 80a. The voltage sensor 2 is connected between each single cell of the fuel cell 10, measures the voltage of the fuel cell 10, and transmits the voltage to the control unit 80a.

酸化剤ガス配管系３０ａは、空気供給配管３２ａ、開閉弁３３ａ、エアコンプレッサ３６、エアフロメータ３７、空気排出配管３４ａ、調圧弁３８、及び圧力センサ４を備える。エアコンプレッサ３６は、空気供給配管３２ａを介して燃料電池１０のカソードガス供給マニホールドに接続され、外気を取り込んで圧縮した空気を燃料電池１０に供給する。開閉弁３３ａは、エアコンプレッサ３６と燃料電池１０との間に設けられている。エアフロメータ３７は、エアコンプレッサ３６よりも上流側で空気供給配管３２ａに取り付けられ、エアコンプレッサ３６が取り込む空気の量を計測し、制御ユニット８０ａに送信する。制御ユニット８０ａは、エアフロメータ３７の計測値に基づいてエアコンプレッサ３６の駆動を制御することにより、燃料電池１０への空気の供給量を制御する。 The oxidant gas piping system 30a includes an air supply piping 32a, an on-off valve 33a, an air compressor 36, an air flow meter 37, an air discharge piping 34a, a pressure regulating valve 38, and a pressure sensor 4. The air compressor 36 is connected to the cathode gas supply manifold of the fuel cell 10 via the air supply pipe 32a, and takes in outside air and supplies compressed air to the fuel cell 10. The on-off valve 33a is provided between the air compressor 36 and the fuel cell 10. The air flow meter 37 is attached to the air supply pipe 32a on the upstream side of the air compressor 36, measures the amount of air taken in by the air compressor 36, and transmits it to the control unit 80a. The control unit 80a controls the amount of air supplied to the fuel cell 10 by controlling the drive of the air compressor 36 based on the measured value of the air flow meter 37.

空気排出配管３４ａは、酸化剤排ガスを燃料電池システム２００の外部へと排出する。調圧弁３８は、空気排出配管３４ａにおける酸化剤排ガスの圧力を調整する。圧力センサ４は、調圧弁３８よりも上流側で空気排出配管３４ａに取り付けられ、酸化剤排ガスの圧力を計測し、制御ユニット８０ａに送信する。制御ユニット８０ａは、圧力センサ４の計測値に基づいて調圧弁３８の開度を調整する。 The air discharge pipe 34a discharges the oxidant exhaust gas to the outside of the fuel cell system 200. The pressure regulating valve 38 adjusts the pressure of the oxidant exhaust gas in the air discharge pipe 34a. The pressure sensor 4 is attached to the air discharge pipe 34a on the upstream side of the pressure regulating valve 38, measures the pressure of the oxidant exhaust gas, and transmits the pressure to the control unit 80a. The control unit 80a adjusts the opening degree of the pressure regulating valve 38 based on the measured value of the pressure sensor 4.

燃料ガス配管系４０ａは、水素ガス供給配管４２ａ、水素タンク４６、開閉弁４３ａ、レギュレータ４７、インジェクタ４８、圧力センサ５、水素ガス排出配管４４ａ、気液分離器４９、水素ガス循環配管５０、循環ポンプ５１、排水配管５２、及び排水弁５３を備える。水素タンク４６は、水素ガス供給配管４２ａを介して燃料電池１０のアノードガス供給マニホールドに接続されている。開閉弁４３ａ、レギュレータ４７、インジェクタ４８、及び圧力センサ５は、水素ガス供給配管４２ａにこの順序で上流側から設けられている。開閉弁４３ａは、制御ユニット８０ａからの指令により開閉し、水素タンク４６からインジェクタ４８の上流側への水素ガスの流入を制御する。レギュレータ４７は、インジェクタ４８の上流側における水素ガスの圧力を調整する減圧弁であり、その開度が制御ユニット８０ａによって制御される。インジェクタ４８は、水素タンク４６からの水素ガスを燃料電池１０に供給する。圧力センサ５は、インジェクタ４８の下流側の水素ガスの圧力を計測し、制御ユニット８０ａに送信する。制御ユニット８０ａは、圧力センサ５の計測値に基づいてインジェクタ４８を制御することで燃料電池１０への水素ガスの供給量を制御する。 The fuel gas piping system 40a includes a hydrogen gas supply pipe 42a, a hydrogen tank 46, an on-off valve 43a, a regulator 47, an injector 48, a pressure sensor 5, a hydrogen gas discharge pipe 44a, a gas-liquid separator 49, a hydrogen gas circulation pipe 50, and circulation. A pump 51, a drain pipe 52, and a drain valve 53 are provided. The hydrogen tank 46 is connected to the anode gas supply manifold of the fuel cell 10 via the hydrogen gas supply pipe 42a. The on-off valve 43a, the regulator 47, the injector 48, and the pressure sensor 5 are provided in the hydrogen gas supply pipe 42a in this order from the upstream side. The on-off valve 43a opens and closes according to a command from the control unit 80a to control the inflow of hydrogen gas from the hydrogen tank 46 to the upstream side of the injector 48. The regulator 47 is a pressure reducing valve that adjusts the pressure of hydrogen gas on the upstream side of the injector 48, and its opening degree is controlled by the control unit 80a. The injector 48 supplies hydrogen gas from the hydrogen tank 46 to the fuel cell 10. The pressure sensor 5 measures the pressure of hydrogen gas on the downstream side of the injector 48 and transmits it to the control unit 80a. The control unit 80a controls the amount of hydrogen gas supplied to the fuel cell 10 by controlling the injector 48 based on the measured value of the pressure sensor 5.

水素ガス排出配管４４ａは、燃料電池１０のアノードガス排出マニホールドの出口と気液分離器４９とを接続する配管であり、発電反応に用いられることのなかった未反応ガスを含む燃料排ガスを気液分離器４９へと誘導する。気液分離器４９は、水素ガス循環配管５０と排水配管５２とに接続されている。気液分離器４９は、燃料排ガスに含まれる気体成分と水分とを分離し、気体成分については水素ガス循環配管５０へと誘導し、水分については排水配管５２へと誘導する。水素ガス循環配管５０は、水素ガス供給配管４２ａのインジェクタ４８よりも下流側に接続されている。水素ガス循環配管５０には循環ポンプ５１が設けられている。気液分離器４９において分離された気体成分に含まれる水素は、循環ポンプ５１によって、水素ガス供給配管４２ａへと送り出される。排水配管５２は、気液分離器４９において分離された水分を燃料電池システム２００の外部へと排出する配管である。排水弁５３は、排水配管５２に設けられていて、制御ユニット８０ａからの指令に応じて開閉する。 The hydrogen gas discharge pipe 44a is a pipe that connects the outlet of the anode gas discharge manifold of the fuel cell 10 and the gas-liquid separator 49, and gas-liquid fuel exhaust gas containing unreacted gas that has not been used in the power generation reaction. Guide to separator 49. The gas-liquid separator 49 is connected to the hydrogen gas circulation pipe 50 and the drainage pipe 52. The gas-liquid separator 49 separates the gas component and the water content contained in the fuel exhaust gas, guides the gas component to the hydrogen gas circulation pipe 50, and guides the water content to the drainage pipe 52. The hydrogen gas circulation pipe 50 is connected to the downstream side of the injector 48 of the hydrogen gas supply pipe 42a. A circulation pump 51 is provided in the hydrogen gas circulation pipe 50. Hydrogen contained in the gas component separated in the gas-liquid separator 49 is sent out to the hydrogen gas supply pipe 42a by the circulation pump 51. The drainage pipe 52 is a pipe that discharges the water separated by the gas-liquid separator 49 to the outside of the fuel cell system 200. The drain valve 53 is provided in the drain pipe 52 and opens and closes in response to a command from the control unit 80a.

冷媒配管系６０ａは、冷却器６１ａ、冷媒供給配管６２ａ、冷媒排出配管６３ａ、循環ポンプ６４ａ、三方弁６５、バイパス配管６６、及び温度センサ３を備える。バイパス配管６６は、一端が三方弁６５を介して冷媒排出配管６３ａに接続され、他端が冷媒供給配管６２ａに接続されている。制御ユニット８０ａは、三方弁６５の開閉を制御することにより、バイパス配管６６への冷媒の流入量を調整して、冷却器６１ａへの冷媒の流入量を制御する。冷却器６１ａは、例えばラジエータである。循環ポンプ６４ａは、冷媒供給配管６２ａにおいてバイパス配管６６の接続箇所よりも下流側に設けられていて、制御ユニット８０ａの指令に基づき駆動する。制御ユニット８０ａは、温度センサ３の計測値から燃料電池１０の温度を検出し、検出した燃料電池１０の温度に基づき、三方弁６５の開閉及び循環ポンプ６４ａの回転数を制御して、燃料電池１０の温度を調整する。 The refrigerant piping system 60a includes a cooler 61a, a refrigerant supply piping 62a, a refrigerant discharge piping 63a, a circulation pump 64a, a three-way valve 65, a bypass piping 66, and a temperature sensor 3. One end of the bypass pipe 66 is connected to the refrigerant discharge pipe 63a via the three-way valve 65, and the other end is connected to the refrigerant supply pipe 62a. The control unit 80a adjusts the inflow amount of the refrigerant into the bypass pipe 66 by controlling the opening and closing of the three-way valve 65, and controls the inflow amount of the refrigerant into the cooler 61a. The cooler 61a is, for example, a radiator. The circulation pump 64a is provided in the refrigerant supply pipe 62a on the downstream side of the connection point of the bypass pipe 66, and is driven based on the command of the control unit 80a. The control unit 80a detects the temperature of the fuel cell 10 from the measured value of the temperature sensor 3, controls the opening / closing of the three-way valve 65 and the rotation speed of the circulation pump 64a based on the detected temperature of the fuel cell 10, and controls the fuel cell. Adjust the temperature of 10.

電力系９０は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１、バッテリ９２、トラクションインバータ９３、補機インバータ９４、短絡装置７０ａ、トラクションモータＭ３、及び補機モータＭ４を備える。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１は、バッテリ９２からの直流電圧を調整してトラクションインバータ９３側に出力でき、燃料電池１０からの直流電圧又はトラクションインバータ９３により直流に変換されたトラクションモータＭ３からの電圧を調整してバッテリ９２に出力可能となっている。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１により、燃料電池１０の出力電圧が制御される。 The power system 90 includes a high-pressure DC / DC converter 91, a battery 92, a traction inverter 93, an auxiliary inverter 94, a short-circuit device 70a, a traction motor M3, and an auxiliary motor M4. The high-voltage DC / DC converter 91 can adjust the DC voltage from the battery 92 and output it to the traction inverter 93 side, and can output the DC voltage from the fuel cell 10 or the voltage from the traction motor M3 converted to DC by the traction inverter 93. It can be adjusted and output to the battery 92. The output voltage of the fuel cell 10 is controlled by the high-voltage DC / DC converter 91.

バッテリ９２は、充放電可能な二次電池であり、余剰電力の充電及び補助的な電力供給が可能である。燃料電池１０で発電された直流電力の一部は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１により昇降圧され、バッテリ９２に充電される。トラクションインバータ９３及び補機インバータ９４は、燃料電池１０又はバッテリ９２から出力される直流電力を三相交流電力に変換してトラクションモータＭ３及び補機モータＭ４へと供給する。トラクションモータＭ３は、車輪を駆動する。補機モータＭ４は、各種補機類を駆動するためのモータである。 The battery 92 is a rechargeable and dischargeable secondary battery, and can charge surplus power and supply auxiliary power. A part of the DC power generated by the fuel cell 10 is stepped up and down by the high-pressure DC / DC converter 91 to charge the battery 92. The traction inverter 93 and the auxiliary inverter 94 convert the DC power output from the fuel cell 10 or the battery 92 into three-phase AC power and supply the DC power to the traction motor M3 and the auxiliary motor M4. The traction motor M3 drives the wheels. The auxiliary machine motor M4 is a motor for driving various auxiliary machines.

短絡装置７０ａは、燃料電池１０のアノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを電気的に非接続状態にすること、及び、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させること、が可能に接続されている。制御ユニット８０ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び不揮発性のメモリなどを備えたマイクロコンピュータであり、ＣＰＵなどのハードウエアとメモリに記憶されたソフトウエアとの協働によって、図３の活性化処理を含む燃料電池システム２００の運転を制御する。 The short-circuit device 70a is capable of electrically disconnecting the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c of the fuel cell 10 and short-circuiting the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c. ing. The control unit 80a is a microcomputer provided with a CPU, ROM, RAM, a non-volatile memory, and the like, and the activation process of FIG. 3 is performed in cooperation with hardware such as the CPU and software stored in the memory. Controls the operation of the fuel cell system 200 including.

実施例２では、図９のように燃料電池１０が燃料電池車両に搭載された燃料電池システム２００によって行われる活性化処理の一例を示す。図１０は、実施例２における活性化処理の一例を示すフローチャートである。図１０のように、制御ユニット８０ａは、イグニッションオフ信号を検出するまで待機する（ステップＳ３０：Ｎｏ）。制御ユニット８０ａは、イグニッションオフ信号を検出した後（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、燃料電池１０の活性化が完了しているか否かを判断する（ステップＳ３２）。例えば、制御ユニット８０ａは、メモリに活性化が完了したことを示す情報が記憶されているか否かにより、燃料電池１０の活性化が完了しているか否かを判断する。 In the second embodiment, as shown in FIG. 9, an example of the activation process performed by the fuel cell system 200 in which the fuel cell 10 is mounted on the fuel cell vehicle is shown. FIG. 10 is a flowchart showing an example of the activation process in the second embodiment. As shown in FIG. 10, the control unit 80a waits until the ignition off signal is detected (step S30: No). After detecting the ignition off signal (step S30: Yes), the control unit 80a determines whether or not the activation of the fuel cell 10 is completed (step S32). For example, the control unit 80a determines whether or not the activation of the fuel cell 10 is completed based on whether or not the memory stores information indicating that the activation is completed.

制御ユニット８０ａは、活性化が完了していると判断した場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、図１０のフローを終了する。一方、制御ユニット８０ａは、活性化が完了していないと判断した場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、活性化処理を実施する（ステップＳ３４）。活性化処理は、図３で説明した方法によって行われる。 When the control unit 80a determines that the activation is completed (step S32: Yes), the control unit 80a ends the flow of FIG. On the other hand, when the control unit 80a determines that the activation is not completed (step S32: No), the control unit 80a executes the activation process (step S34). The activation treatment is performed by the method described in FIG.

すなわち、制御ユニット８０ａは、短絡装置７０ａを制御してアノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを電気的に非接続状態とした後、アノード触媒層１３ａに水素ガス、カソード触媒層１３ｃに空気を供給して、燃料電池１０に開回路電圧を発生させる。具体的には、制御ユニット８０ａは、エアコンプレッサ３６及び開閉弁３３ａを制御して、カソード触媒層１３ｃに空気を供給する。制御ユニット８０ａは、開閉弁４３ａ、レギュレータ４７、及びインジェクタ４８を制御して、アノード触媒層１３ａに水素ガスを供給する。その後、制御ユニット８０ａは、電圧センサ２を用いて、開回路電圧が所定の電圧値以上か否かを判断する。所定の電圧値以上となっている場合、制御ユニット８０ａは、燃料電池１０の発電反応において空気が不足するようにカソード触媒層１３ｃへの空気の供給を停止する。具体的には、制御ユニット８０ａは、エアコンプレッサ３６を停止し、開閉弁３３ａ及び調圧弁３８を閉弁して、カソード触媒層１３ｃへの空気の供給を停止する。次いで、制御ユニット８０ａは、冷媒配管系６０ａによって冷媒を循環させつつ、短絡装置７０ａを制御してアノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを短絡させ、燃料電池１０に２Ａ／ｃｍ^２以上の電流密度の電流を１秒以下の時間流す。次いで、制御ユニット８０ａは、アノード触媒層１３ａとカソード触媒層１３ｃを電気的に非接続の状態にした後、活性化が完了したか否かを判断し、完了するまで繰り返し行う。 That is, the control unit 80a controls the short-circuit device 70a to electrically disconnect the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c, and then supplies hydrogen gas to the anode catalyst layer 13a and air to the cathode catalyst layer 13c. Then, an open circuit voltage is generated in the fuel cell 10. Specifically, the control unit 80a controls the air compressor 36 and the on-off valve 33a to supply air to the cathode catalyst layer 13c. The control unit 80a controls the on-off valve 43a, the regulator 47, and the injector 48 to supply hydrogen gas to the anode catalyst layer 13a. After that, the control unit 80a uses the voltage sensor 2 to determine whether or not the open circuit voltage is equal to or higher than a predetermined voltage value. When the voltage value is equal to or higher than a predetermined voltage value, the control unit 80a stops the supply of air to the cathode catalyst layer 13c so that the air is insufficient in the power generation reaction of the fuel cell 10. Specifically, the control unit 80a stops the air compressor 36, closes the on-off valve 33a and the pressure regulating valve 38, and stops the supply of air to the cathode catalyst layer 13c. Next, the control unit 80a controls the short-circuit device 70a to short-circuit the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c while circulating the refrigerant by the refrigerant piping system 60a, and causes the fuel cell 10 to have a current density of ^{2 A / cm 2 or more.} Current is passed for a time of 1 second or less. Next, the control unit 80a determines whether or not the activation is completed after electrically disconnecting the anode catalyst layer 13a and the cathode catalyst layer 13c, and repeats the process until the activation is completed.

図１０のように、制御ユニット８０ａは、ステップＳ３４における活性化処理が完了した後、燃料電池１０の活性化が完了したことをメモリに記録し（ステップＳ３６）、図１０のフローを終了する。 As shown in FIG. 10, after the activation process in step S34 is completed, the control unit 80a records in the memory that the activation of the fuel cell 10 is completed (step S36), and ends the flow of FIG.

実施例２のように、制御ユニット８０ａは、活性化が完了しているか否かを判断し、活性化が完了していない場合に、活性化処理を実施するようにしてもよい。また、制御ユニット８０ａは、活性化処理を実施して活性化が完了した情報をメモリに記憶し、メモリに記憶された情報を基に、活性化が完了しているか否かを判断するようにしてもよい。 As in the second embodiment, the control unit 80a may determine whether or not the activation is completed, and if the activation is not completed, the activation process may be performed. Further, the control unit 80a executes the activation process and stores the information that the activation is completed in the memory, and determines whether or not the activation is completed based on the information stored in the memory. You may.

また、実施例２のように、制御ユニット８０ａは、イグニッションオフ信号を検出した後に活性化処理を行うようにしてもよい。燃料電池１０を燃料電池車両などに搭載してから燃料電池車両をユーザに納車するまでの間にイグニッションオフ信号を検出するタイミングは幾度かあるため、燃料電池車両をユーザに納車する前に燃料電池１０の活性化を完了させることができる。 Further, as in the second embodiment, the control unit 80a may perform the activation process after detecting the ignition off signal. Since there are several timings for detecting the ignition off signal between the time when the fuel cell 10 is mounted on the fuel cell vehicle and the time when the fuel cell vehicle is delivered to the user, the fuel cell before the fuel cell vehicle is delivered to the user. The activation of 10 can be completed.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific examples, and various modifications and modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

１０燃料電池
１１単セル
１２電解質膜
１３ａアノード触媒層
１３ｃカソード触媒層
３０、３０ａ酸化剤ガス配管系
３１空気供給器
３２、３２ａ空気供給配管
３３、３３ａ開閉弁
３４、３４ａ空気排出配管
３５開閉弁
３６エアコンプレッサ
３７エアフロメータ
３８調圧弁
４０、４０ａ燃料ガス配管系
４１水素ガス供給器
４２、４２ａ水素ガス供給配管
４３、４３ａ開閉弁
４４、４４ａ水素ガス排出配管
４５開閉弁
４６水素タンク
４７レギュレータ
４８インジェクタ
４９気液分離器
５０水素ガス循環配管
５１循環ポンプ
５２排水配管
５３排水弁
６０、６０ａ冷媒配管系
６１、６１ａ冷却器
６２、６２ａ冷媒供給配管
６３、６３ａ冷媒排出配管
６４、６４ａ循環ポンプ
６５三方弁
６６バイパス配管
７０、７０ａ短絡装置
８０、８０ａ制御ユニット
９０電力系
９１高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ
９２バッテリ
９３トラクションインバータ
９４補機インバータ
１００燃料電池活性化装置
２００燃料電池システム 10 Fuel cell 11 Single cell 12 Electrolyte membrane 13a Anodic catalyst layer 13c Cathode catalyst layer 30, 30a Oxidizing agent gas piping system 31 Air supply pipe 32, 32a Air supply piping 33, 33a On-off valve 34, 34a Air discharge piping 35 On-off valve 36 Air compressor 37 Air flow meter 38 Pressure regulating valve 40, 40a Fuel gas piping system 41 Hydrogen gas supply pipe 42, 42a Hydrogen gas supply piping 43, 43a On-off valve 44, 44a Hydrogen gas discharge piping 45 On-off valve 46 Hydrogen tank 47 Regulator 48 Injector 49 Gas-liquid separator 50 Hydrogen gas circulation pipe 51 Circulation pump 52 Drainage pipe 53 Drain valve 60, 60a Refrigerator piping system 61, 61a Cooler 62, 62a Refrigerator supply pipe 63, 63a Refrigerator discharge pipe 64, 64a Circulation pump 65 Three-way valve 66 Bypass piping 70, 70a Short-circuit device 80, 80a Control unit 90 Power system 91 High-pressure DC / DC converter 92 Battery 93 Traction inverter 94 Auxiliary inverter 100 Fuel cell activator 200 Fuel cell system

Claims

A method for activating a fuel cell in which an electrolyte membrane, which is a polymer membrane having proton conductivity, is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode.
With the anode electrode and the cathode electrode electrically disconnected, fuel gas is supplied to the anode electrode and an oxidizing agent gas is supplied to the cathode electrode to supply the fuel cell with an open circuit voltage. And the process of generating
A step of stopping the supply of the oxidant gas to the cathode electrode so that the oxidant gas becomes insufficient in the power generation reaction of the fuel cell.
A fuel comprising a step of short-circuiting the anode electrode and the cathode electrode after stopping the supply of the oxidant gas to allow a current having a current density of 2 A / cm ² or more to flow through the fuel cell in a time of 1 second or less. How to activate the battery.