JP6932745B2 - 燃料電池の活性化方法及び活性化装置 - Google Patents
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Description
MEA18の発電有効面積が100cm2である発電セル12を10個積層することでスタック14を組み立てた。このスタック14を活性化装置10にセットして、通電工程を行った。通電工程では、温度調整部44によりスタック14の温度を40℃にした。また、第1供給部40aにより、アノード電極26にアノード側ガスとして75℃の露点の水素ガスを5NL/分の流量で供給し、第2供給部40bにより、カソード電極28にカソード側ガスとして80℃の露点の窒素ガスを20NL/分の流量で供給した。
組み立て直後のスタック14を比較例1とした。すなわち、比較例1のスタック14は、通電工程を行っておらず、通電時間が0.0時間である。
両電極間の通電電流を上記のサイクル電流に代え、3Aで一定の固定電流とした以外は、実施例1と同様にして実施例2のスタック14を作製した。すなわち、図3に示すように、固定電流の通電時間を異ならせて、実施例2−1〜2−4のスタック14を得た。これらのスタック14のそれぞれについて、実施例1と同様にして電圧比を算出した結果を図3に併せて示す。
両電極間に通電する固定電流の大きさ(通電電流値)を図4に示すように異ならせた以外は、実施例2と同様にして実施例3−1〜3−10のスタック14を作製した。これらの実施例3−1〜3−10を総称して実施例3とする。なお、実施例3−6のスタック14は、実施例2−1のスタック14と実質的に同様の条件で作製したものである。
比較のため、組み立て後のスタック14の両電極間を通電することなく、実施例1〜3と同様の条件でアノード側ガス及びカソード側ガスを供給し、この状態を0.50時間維持して比較例2のスタック14とした。
スタック14の温度と、アノード側ガスの露点と、カソード側ガスの露点とを図5に示す条件で変化させた以外、実施例2と同様にして実施例4−1〜4−7のスタック14を作製した。これらの実施例4−1〜4−7を総称して実施例4とする。なお、実施例4−4のスタック14は、実施例2−1のスタック14と実質的に同様の条件で作製したものである。
アノード側ガス及びカソード側ガスの各々の流量を変更した以外は、実施例2と同様にして実施例5のスタック14を作製した。具体的には、図6に示す条件で、実施例5−1〜5−3のスタック14を得た。これらの実施例5−1〜5−3を総称して実施例5とする。なお、実施例5−1のスタック14は、実施例2−1のスタック14と実質的に同様の条件で作製したものである。これらのスタック14のそれぞれについて、実施例1と同様にして電圧比を算出した結果を図6に併せて示す。
実施例1と同様にして組み立てた直後のスタック14を活性化装置10にセットして、電圧印加工程を行った。電圧印加工程では、温度調整部44によりスタック14の温度を80℃にした。また、第1供給部40aにより、アノード電極26にアノード側ガスとして75℃の露点の水素ガスを5NL/分の流量で供給し、第2供給部40bにより、カソード電極28にカソード側ガスとして80℃の露点の窒素ガスを20NL/分の流量で供給した。
電圧印加工程においてスタック14に電圧を印加した電圧印加時間と、通電工程において両電極間を通電した通電時間とを変更した以外は、実施例6と同様にして実施例7のスタック14を作製した。具体的には、電圧印加時間と通電時間を図8に示す条件として、実施例7−1〜7−3のスタック14を得た。なお、実施例7−2のスタック14は、実施例6−2のスタック14と実質的に同様の条件で作製したものである。また、実施例7では、電圧印加時間と通電時間との合計が1.00時間となるように設定し、その時間配分を変更した。
通電工程の際の通電電流を上記のサイクル電流に代え、3Aで一定の固定電流とした以外は、実施例6と同様にして実施例8のスタック14を作製した。すなわち、実施例6と同様に電圧印加工程を行った後、図9に示すように、固定電流の通電時間を異ならせて、実施例8−1〜8−8のスタック14を得た。これらのスタック14のそれぞれについて、実施例1と同様にして電圧比を算出した結果を図9に併せて示す。
電圧印加工程においてスタック14に電圧を印加した電圧印加時間と、通電工程において両電極間を通電した通電時間とを変更した以外は、実施例8と同様にして実施例9のスタック14を作製した。具体的には、電圧印加時間と通電時間を図10に示す条件として、実施例9−1〜9−3のスタック14を得た。なお、実施例9−2のスタック14は、実施例8−2のスタック14と実質的に同様の条件で作製したものである。また、実施例9では、電圧印加時間と通電時間との合計が1.00時間となるように設定し、その時間配分を変更した。
通電電流値を図11に示すように異ならせた以外は、実施例8と同様にして実施例10−1〜10−10のスタック14を作製した。これらの実施例10−1〜10−10を総称して実施例10とする。なお、実施例10−6のスタック14は、実施例8−2のスタック14と実質的に同様の条件で作製したものである。
実施例8の電圧印加工程のうち、アノード側ガスの流量を10NL/分とし、カソード側ガスの流量を40NL/分とするとともに、スタック14の温度と、アノード側ガスの露点とを図12に示す条件で変化させた。また、実施例8の通電工程のうち、スタック14の温度と、アノード側ガスの露点と、カソード側ガスの露点とを図12に示す条件で変化させた。それ以外、実施例8と同様にして実施例11−1〜11−9のスタック14を作製した。これらの実施例11−1〜11−9を総称して実施例11とする。なお、実施例11−6のスタック14は、実施例8−2のスタック14と実質的に同様の条件で作製したものである。
アノード側ガス及びカソード側ガスの各々の流量を変更した以外は、実施例8と同様にして実施例12のスタック14を作製した。具体的には、図13に示す条件で、実施例12−1〜12−3のスタック14を得た。これらの実施例12−1〜12−3を総称して実施例12とする。なお、実施例12−1のスタック14は、実施例8−2のスタック14と実質的に同様の条件で作製したものである。これらのスタック14のそれぞれについて、実施例1と同様にして電圧比を算出した結果を図13に併せて示す。
14…スタック 16…燃料電池
24…電解質膜 26…アノード電極
28…カソード電極 40…ガス供給部
41…通電部 42…電圧印加部
44…温度調整部
Claims (8)
- 固体高分子からなる電解質膜の一方の面にアノード電極が設けられ、前記電解質膜の他方の面にカソード電極が設けられた燃料電池の活性化方法であって、
前記アノード電極にアノード側ガスとして水素ガスを供給するとともに、前記カソード電極にカソード側ガスとして不活性ガスを供給することにより、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電位差を生じさせた状態で水素濃淡電池を構成し、前記水素濃淡電池の電位差により前記アノード電極で生じた電子を外部負荷を介して前記カソード電極に送る通電工程を有し、
水素ガスと酸化剤ガスの発電反応を生じさせることなく前記燃料電池を活性化することを特徴とする燃料電池の活性化方法。 - 請求項1記載の燃料電池の活性化方法において、
前記通電工程では、前記カソード電極から前記アノード電極に流れる電流の大きさを所定の範囲で繰り返し上昇及び下降させることを特徴とする燃料電池の活性化方法。 - 請求項1記載の燃料電池の活性化方法において、
前記通電工程では、前記カソード電極から前記アノード電極に流れる電流の大きさを一定にすることを特徴とする燃料電池の活性化方法。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載の燃料電池の活性化方法において、
前記通電工程では、前記燃料電池の温度に比して、前記アノード側ガス及び前記カソード側ガスの少なくとも何れか一方の露点を高くすることを特徴とする燃料電池の活性化方法。 - 固体高分子からなる電解質膜の一方の面にアノード電極が設けられ、前記電解質膜の他方の面にカソード電極が設けられた燃料電池を活性化させる燃料電池の活性化装置であって、
前記アノード電極にアノード側ガスとして水素ガスを供給するとともに、前記カソード電極にカソード側ガスとして不活性ガスを供給することにより、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電位差を生じさせた状態で水素濃淡電池を構成するガス供給部と、
前記水素濃淡電池の電位差により前記アノード電極で生じた電子を外部負荷を介して前記カソード電極に送る通電部と、を備え、
水素ガスと酸化剤ガスの発電反応を生じさせることなく前記燃料電池を活性化することを特徴とする燃料電池の活性化装置。 - 請求項5記載の燃料電池の活性化装置において、
前記通電部は、前記カソード電極から前記アノード電極に流れる電流の大きさを所定の範囲で繰り返し上昇及び下降させることが可能であることを特徴とする燃料電池の活性化装置。 - 請求項5記載の燃料電池の活性化装置において、
前記通電部は、前記カソード電極から前記アノード電極に流れる電流の大きさを一定にすることが可能であることを特徴とする燃料電池の活性化装置。 - 請求項5〜7の何れか1項に記載の燃料電池の活性化装置において、
前記ガス供給部は、前記通電部により前記カソード電極から前記アノード電極に電流を流す間、前記燃料電池の温度に比して、前記アノード側ガス及び前記カソード側ガスの少なくとも何れか一方の露点を高くすることを特徴とする燃料電池の活性化装置。
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