JPH02126565A - 燃料電池の運転停止方法 - Google Patents
燃料電池の運転停止方法Info
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- JPH02126565A JPH02126565A JP63278957A JP27895788A JPH02126565A JP H02126565 A JPH02126565 A JP H02126565A JP 63278957 A JP63278957 A JP 63278957A JP 27895788 A JP27895788 A JP 27895788A JP H02126565 A JPH02126565 A JP H02126565A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明方法は化石燃料の改質ガスと酸素を含む酸化剤
ガス例えば空気などを原料として電気化学的に発電を行
う燃料電池の運転停止方法に関する。
ガス例えば空気などを原料として電気化学的に発電を行
う燃料電池の運転停止方法に関する。
積層燃料電池は電解質としての例えばりん酸液を保持す
るマトリックスを燃料電極および酸化剤電極で挟持した
単セル多数枚を層間にガス不透過性のセパレータを介在
させて積層したものがらなり、燃料電極および酸化剤電
極にそれぞれ水素リンチな改質ガスおよび酸化剤ガスと
しての例えば空気を供給するとともに、各車セルの温度
を電気化学反応に好適な作動温度例えば１９０℃に保持
することにより、各車セル電圧Ｅを定格電流において例
えば０．７ｖ程度に保持して発電運転が行われる。
るマトリックスを燃料電極および酸化剤電極で挟持した
単セル多数枚を層間にガス不透過性のセパレータを介在
させて積層したものがらなり、燃料電極および酸化剤電
極にそれぞれ水素リンチな改質ガスおよび酸化剤ガスと
しての例えば空気を供給するとともに、各車セルの温度
を電気化学反応に好適な作動温度例えば１９０℃に保持
することにより、各車セル電圧Ｅを定格電流において例
えば０．７ｖ程度に保持して発電運転が行われる。
第２図は燃料電池の従来の運転停止方法を示すタイムチ
ャートであり、外部負荷に電流■を供給していた燃料電
池の発電を停止する指令が時刻ｔ。
ャートであり、外部負荷に電流■を供給していた燃料電
池の発電を停止する指令が時刻ｔ。
で出されると、負荷電流Ｉを遮断し、燃料ガスおよび酸
化剤ガス流量Ｑを零に絞り、代わりに置換用不活性ガス
としての窒素を流１ｑで供給する置換操作が時刻１．か
らｔ！にかけて行われるとともに、燃料電池の電極触媒
層に吸蔵されている反応ガスを消費させて停止時間を短
縮するために、吸蔵反応ガスの電気化学的エネルギー量
の吸収に見合う容量の放電抵抗Ｒを燃料電池の出力側に
タイマースイッチのオン・オフ制御により接続し、吸着
ガスを短時間で消費かつ除去する方法が知られており、
単セル電圧Ｅが時刻【、で零になるとともに、燃料電池
温度Ｔは時刻ｔ＃で保管に好適な温度である５０℃程度
に低下する。
化剤ガス流量Ｑを零に絞り、代わりに置換用不活性ガス
としての窒素を流１ｑで供給する置換操作が時刻１．か
らｔ！にかけて行われるとともに、燃料電池の電極触媒
層に吸蔵されている反応ガスを消費させて停止時間を短
縮するために、吸蔵反応ガスの電気化学的エネルギー量
の吸収に見合う容量の放電抵抗Ｒを燃料電池の出力側に
タイマースイッチのオン・オフ制御により接続し、吸着
ガスを短時間で消費かつ除去する方法が知られており、
単セル電圧Ｅが時刻【、で零になるとともに、燃料電池
温度Ｔは時刻ｔ＃で保管に好適な温度である５０℃程度
に低下する。
積層燃料電池の反応ガスを不活性ガスを供給してガス置
換する場合、置換の遅れ時間が単セルまたは一つの単セ
ルでもその面積中の場所によって異なるために、置換遅
れの少ない単セルまたはその部分では単セル電圧が速や
かに低下するのに対し、置換遅れの大きいセルまたは部
分では吸蔵反応ガスによる電気化学的エネルギーが放電
抵抗に吸収消費されるのに時間がかかり、この間車セル
は高い発生電圧 （図では１．ＯＶ）にさらされる。
換する場合、置換の遅れ時間が単セルまたは一つの単セ
ルでもその面積中の場所によって異なるために、置換遅
れの少ない単セルまたはその部分では単セル電圧が速や
かに低下するのに対し、置換遅れの大きいセルまたは部
分では吸蔵反応ガスによる電気化学的エネルギーが放電
抵抗に吸収消費されるのに時間がかかり、この間車セル
は高い発生電圧 （図では１．ＯＶ）にさらされる。
ことに従来の停止方法においては、作動温度１９０℃で
運転中の燃料電池の電流を遮断すると同時にガス置換を
開始するので、置換遅れの大きい単セルの電極触媒層は
作動温度に近い高温と高電位にさらされることになる。
運転中の燃料電池の電流を遮断すると同時にガス置換を
開始するので、置換遅れの大きい単セルの電極触媒層は
作動温度に近い高温と高電位にさらされることになる。
電極触媒が高温かつ高電位にさらされると、貴金属粒子
が溶出あるいは粗大化するいわゆるシンタリング現象が
発生することが知られており、電極触媒の有効反応面積
が運転停止のたびに徐々に減少するために電極触媒の老
化が促進され、発電運転時の出力特性である電圧−電流
特性の低下が促進され、燃料電池の寿命に悪影響を及ぼ
すという事態が発生する。また、放電抵抗Ｒは積層燃料
電池をマクロに見てその抵抗値および熱容量が決められ
るので、局部的に発電する単セル電圧の上昇を抑制する
に至らない場合が多い。
が溶出あるいは粗大化するいわゆるシンタリング現象が
発生することが知られており、電極触媒の有効反応面積
が運転停止のたびに徐々に減少するために電極触媒の老
化が促進され、発電運転時の出力特性である電圧−電流
特性の低下が促進され、燃料電池の寿命に悪影響を及ぼ
すという事態が発生する。また、放電抵抗Ｒは積層燃料
電池をマクロに見てその抵抗値および熱容量が決められ
るので、局部的に発電する単セル電圧の上昇を抑制する
に至らない場合が多い。
この発明方法の目的は、シンタリング現象が単セル温度
および単セル電圧の低下とともに起こりにくくなること
を利用して燃料電池の出力特性の低下を防止することに
ある。
および単セル電圧の低下とともに起こりにくくなること
を利用して燃料電池の出力特性の低下を防止することに
ある。
上記課題を解決するために、この発明方法によれば、電
解質を保持するマトリフクスを燃料電極と酸化剤電極で
挟持した単セルを多数枚積層し、この単セル間にガス不
透過性の導電性セパレータを介装してなる積層燃料電池
の運転停止方法であって、作動温度で発電運転中の燃料
電池に停止指令が出されたとき低減電流レベルのダミー
負荷に切換えて前記単セルの電圧を定格電圧より高い所
定電圧以下の電圧を保持して発電を継続し、燃料電池の
温度が前記作動温度より低い所定温度まで低下した時点
で不活性ガスによる置換を開始し発電を停止することと
する。
解質を保持するマトリフクスを燃料電極と酸化剤電極で
挟持した単セルを多数枚積層し、この単セル間にガス不
透過性の導電性セパレータを介装してなる積層燃料電池
の運転停止方法であって、作動温度で発電運転中の燃料
電池に停止指令が出されたとき低減電流レベルのダミー
負荷に切換えて前記単セルの電圧を定格電圧より高い所
定電圧以下の電圧を保持して発電を継続し、燃料電池の
温度が前記作動温度より低い所定温度まで低下した時点
で不活性ガスによる置換を開始し発電を停止することと
する。
上記手段において、停止指令により外部負荷をダミー負
荷に切換えて単セル電圧を定格電圧より高い所定電圧例
えば０．８Ｖを保持するよう出力電流を絞って運転を継
続し、燃料電池の温度が作動温度より低い所定温度例え
ば１３０℃に低下した時点でガス置換を開始すると同時
にダミー負荷を放電抵抗に切換えて運転を停止するよう
構成したことにより、ガス置換の遅れの大きい単セルに
残存する吸蔵反応ガスにより高い発生電圧を生しても、
燃料電池温度が低いので電極触媒の貴金属粒子の溶出あ
るいは粒子の粗大化が生しにり＜、シたがって電極触媒
の有効面積の減少と、これに起因する出力特性の低下が
回避される。
荷に切換えて単セル電圧を定格電圧より高い所定電圧例
えば０．８Ｖを保持するよう出力電流を絞って運転を継
続し、燃料電池の温度が作動温度より低い所定温度例え
ば１３０℃に低下した時点でガス置換を開始すると同時
にダミー負荷を放電抵抗に切換えて運転を停止するよう
構成したことにより、ガス置換の遅れの大きい単セルに
残存する吸蔵反応ガスにより高い発生電圧を生しても、
燃料電池温度が低いので電極触媒の貴金属粒子の溶出あ
るいは粒子の粗大化が生しにり＜、シたがって電極触媒
の有効面積の減少と、これに起因する出力特性の低下が
回避される。
以下この発明を実施例方法に基づいて説明する。
第１図はこの発明の実施例方法を説明するためのタイム
チャートである。図において、外部負荷に電流Ｉ （定
格出力電流）を供給する発電運転中の燃料電池に、時刻
り、で停止指令が出されたと仮定する。このとき、停止
指令に基づいて外部負荷電流Ｉが遮断されるとともに、
燃料電池の出力側はダミー負荷に切換えられ、反応ガス
流量もＱ。
チャートである。図において、外部負荷に電流Ｉ （定
格出力電流）を供給する発電運転中の燃料電池に、時刻
り、で停止指令が出されたと仮定する。このとき、停止
指令に基づいて外部負荷電流Ｉが遮断されるとともに、
燃料電池の出力側はダミー負荷に切換えられ、反応ガス
流量もＱ。
からＱ２に絞られることにより、ダミー負荷には定格出
力電流の２５％ないし５０％に絞られたダミー負荷電流
ｌが継続して供給される。ダミー負荷電流が上述のよう
に絞られることにより、燃料電池の電圧−電流特性に基
づいて各車セル電圧は定格負荷時の出力電圧例えば０．
７Ｖより上昇し０．８■以下に保持される。なお、ダミ
ー負荷としては例えば起動用の蓄電池あるいは冷却ポン
プの電源などが好適であり、ダミー負荷運転期間中の発
電電力を有効に利用することができる。
力電流の２５％ないし５０％に絞られたダミー負荷電流
ｌが継続して供給される。ダミー負荷電流が上述のよう
に絞られることにより、燃料電池の電圧−電流特性に基
づいて各車セル電圧は定格負荷時の出力電圧例えば０．
７Ｖより上昇し０．８■以下に保持される。なお、ダミ
ー負荷としては例えば起動用の蓄電池あるいは冷却ポン
プの電源などが好適であり、ダミー負荷運転期間中の発
電電力を有効に利用することができる。
ダミー負荷運転中単セル電圧が０．８Ｖあるいはそれ以
下に保持されることにより、電極触媒が高温、高電位に
さらされることが回避され、かつ燃料電池温度が徐々に
低下する。各車セル温度がすべて１３０℃以下に低下し
たことを温度センサによって確認した時点ｔ１！でダミ
ー負荷電流ｉは遮断され、反応ガス流量Ｑｌを零に絞る
とともに、置換用の不活性ガスとしての例えば窒素を時
刻ｔ１３にかけて流量ｑ、で供給してガス置換を開始す
るとともに、放電抵抗を燃料電池の出力側に接続する。
下に保持されることにより、電極触媒が高温、高電位に
さらされることが回避され、かつ燃料電池温度が徐々に
低下する。各車セル温度がすべて１３０℃以下に低下し
たことを温度センサによって確認した時点ｔ１！でダミ
ー負荷電流ｉは遮断され、反応ガス流量Ｑｌを零に絞る
とともに、置換用の不活性ガスとしての例えば窒素を時
刻ｔ１３にかけて流量ｑ、で供給してガス置換を開始す
るとともに、放電抵抗を燃料電池の出力側に接続する。
このとき、置換遅れの差に基づいて単セル電圧が１Ｖ程
度に高まる単セルが現れるが、すべての単セル温度が１
３０℃以下に低下した状態にあるのでシンタリング現象
は抑制され、これに基づく出力特性の低下などの悪影響
は排除され、電極の吸蔵ガスの電気化学的エネルギーが
放電抵抗に吸収されるにしたがい単セル電圧は低下し、
時刻ｔ１４で零になる。不活性ガスは置換がほぼ終了す
る時刻ｔｌｆｆで流量が９２に絞られ、時刻ｔ’ｓで保
管温度５０℃程度に降温する。
度に高まる単セルが現れるが、すべての単セル温度が１
３０℃以下に低下した状態にあるのでシンタリング現象
は抑制され、これに基づく出力特性の低下などの悪影響
は排除され、電極の吸蔵ガスの電気化学的エネルギーが
放電抵抗に吸収されるにしたがい単セル電圧は低下し、
時刻ｔ１４で零になる。不活性ガスは置換がほぼ終了す
る時刻ｔｌｆｆで流量が９２に絞られ、時刻ｔ’ｓで保
管温度５０℃程度に降温する。
（発明の効果〕
この発明方法は前述のように、停止指令を受けてから燃
料電池温度が例えば１３０℃以下に低下するまでの所定
時間、単セル電圧を例えば０．８Ｖ以下に保持するダミ
ー負荷運転期間を設け、その後不活性ガス置換と、放電
抵抗による電極吸蔵ガスエネルギーの吸収とからなる運
転停止操作を行うよう構成した。その結果、ガス置換を
開始する時点では単セル温度がすべてシンタリングを回
避するに十分な所定温度例えば１３０℃に降温している
ので、燃料電池の作動温度例えば１９０℃でガス置換を
開始する従来方法で問題となったシンタリング現象を抑
制することが可能となり、シンタリング現象による電極
触媒の有効反応面積の減少と、これに基づく燃料電池の
出力特性の低下が排除され、したがって燃料電池の起動
停止の繰返しに基づく寿命低下の少ない燃料電池の運転
停止方法を提供することができる。
料電池温度が例えば１３０℃以下に低下するまでの所定
時間、単セル電圧を例えば０．８Ｖ以下に保持するダミ
ー負荷運転期間を設け、その後不活性ガス置換と、放電
抵抗による電極吸蔵ガスエネルギーの吸収とからなる運
転停止操作を行うよう構成した。その結果、ガス置換を
開始する時点では単セル温度がすべてシンタリングを回
避するに十分な所定温度例えば１３０℃に降温している
ので、燃料電池の作動温度例えば１９０℃でガス置換を
開始する従来方法で問題となったシンタリング現象を抑
制することが可能となり、シンタリング現象による電極
触媒の有効反応面積の減少と、これに基づく燃料電池の
出力特性の低下が排除され、したがって燃料電池の起動
停止の繰返しに基づく寿命低下の少ない燃料電池の運転
停止方法を提供することができる。
第１図はこの発明の実施例方法を説明するためのタイム
チャート、第２図は従来方法を説明するためのタイムチ
ャートである。 第１ 図
チャート、第２図は従来方法を説明するためのタイムチ
ャートである。 第１ 図
Claims (1)
- １）電解質を保持するマトリックスを燃料電極と酸化剤
電極で挟持した単セルを多数枚積層し、この単セル間に
ガス不透過性の導電性セパレータを介装してなる積層燃
料電池の運転停止方法であって、作動温度で発電運転中
の燃料電池に停止指令が出されたとき低減電流レベルの
ダミー負荷に切換えて前記単セルの電圧を定格電圧より
高い所定電圧以下の電圧を保持して発電を継続し、燃料
電池の温度が前記作動温度より低い所定温度まで低下し
た時点で不活性ガスによる置換を開始し発電を停止する
ことを特徴とする燃料電池の運転停止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63278957A JP2621435B2 (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 燃料電池の運転停止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63278957A JP2621435B2 (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 燃料電池の運転停止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02126565A true JPH02126565A (ja) | 1990-05-15 |
| JP2621435B2 JP2621435B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=17604421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63278957A Expired - Lifetime JP2621435B2 (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 燃料電池の運転停止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621435B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2006136934A1 (en) * | 2005-06-21 | 2006-12-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell apparatus, vehicle including the fuel cell apparatus, and power management method for a system equipped with fuel cell unit |
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Citations (1)
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-
1988
- 1988-11-04 JP JP63278957A patent/JP2621435B2/ja not_active Expired - Lifetime
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