JPH0381970A - 燃料電池の発電停止方法 - Google Patents
燃料電池の発電停止方法Info
- Publication number
- JPH0381970A JPH0381970A JP1282448A JP28244889A JPH0381970A JP H0381970 A JPH0381970 A JP H0381970A JP 1282448 A JP1282448 A JP 1282448A JP 28244889 A JP28244889 A JP 28244889A JP H0381970 A JPH0381970 A JP H0381970A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxidizer
- compartment
- fuel
- gas
- fuel gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims description 36
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 117
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 54
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 126
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 49
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 37
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 19
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 19
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 18
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 12
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 9
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 31
- 238000010926 purge Methods 0.000 abstract description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 abstract description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
- H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04228—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
間休止を含む発1!運転の停止方法、ことに反応ガスを
不活性ガスに置換する方法に関する。
スを一対の燃料電極と酸化剤電極で挾んだ単電池複数個
を積層面にガス不透過板を介装して積層したセルスタッ
クとし、燃料電極とガス不透過板との間に画成された燃
料ガス通路に水素リッチな燃料ガスを供給し、酸化剤電
極とガス不透過板との間に画成された酸化剤としての空
気會たは#!索を供給することによって発電を行うもの
である。また、燃料電池は発電反応によって酸化剤電極
側に生成水を生ずるので、電解液として吸湿性の高い砂
ん酸を用いる電池ではその運転温度を130℃から19
0℃、一般には190′c程度の高温に保つて生成水の
排出を容易化するとともに、電極触媒の活性を保持して
発電運転が行われる。
休止するために外部負荷回路に流れる電流を遮断すると
、各単電池には高い値の高温開回路電圧が発生し、電極
触媒粒子が粗大化して電極表面積が低下する劣化現象(
シンタリングと呼ぶ)が発生し、発電性能の低下や寿命
低下をまねくこと。また、電池温度の低下とともに反応
ガス中の水分を吸着してシん酸が希釈宮れ、体積膨張し
たシん酸液がマトリックスから電極側に過度にしみ出し
て反応ガスの供給障害を起こすこと。さらには、シん酸
液の漏出したマトリックスのガス区分la能が低下して
反応ガスとしての空気と燃料ガスが混触し、爆鳴気を発
生する危険性が高することなど種々の障害が発生する。
るために、外部負荷回路を遮断するとともに、燃料ガス
および酸化剤ガスの供給を停止し、燃料ガス通路および
その給排マニホールドからなる燃料ガス区画室および酸
化剤通路およびその給排マニホールドからなる酸化剤区
画室それぞれに乾燥した窒素などの不活性ガスを供給し
て残存反応ガス(燃料ガスまたは酸化剤ガス)をパージ
しながら燃料電池を降温する方法が知られている。
″開き、燃料ガズおよび空気を自然対流で供給しながら
、外部負荷回路と並列に設けられた放電抵抗を介して電
池を放電させ、酸化剤区画室内の空気中の酸素を消費し
、この区画室内に空気中の窒素を充満させて発電を停止
する方法。および酸化剤区画室で生成した窒素を燃料ガ
ス区画室に供給して水素をパージした後両ガス区画室を
封止し、放電抵抗を開放して発電を長期間休止する方法
が知られている(特開昭55−19713号公報参照)
。
スを供給することによって両区画室内のする障害、なら
びに反応ガスが混触する危険性を回避することができる
。すなわち、高温開回路電圧についてみると、酸化剤電
極、燃料電極ともに窒素でパージするため、画電極の例
えば標準水素電位に対する電位はほぼ等しくなシ、その
電位差で決筐る単電池の開回路電圧は見かけ上十分低く
なシ、シたがって高温開回路電圧によるシンタリング等
の悪影響を回避できるものと考えられてきた。しかしな
がら、酸化剤電極側には電極触媒粒子の表面に化学吸着
している残存吸着酸素が存在しておシ、窒素ガスによる
パージだけではこの残存吸着酸素を脱着できず、これが
原因で酸化剤電極は高い電位を保持していることが最近
の研究で明らかになシ、酸化剤電極が冷える1での高温
状態で高い電位にさらされることにより、触媒層に悪影
響が現われることを回避できない欠点があることが明ら
かになった。
ガスの供給を必要としないために装置を簡素化できるが
、反応ガスを自然拡散で供給しつつ小電流の放電で空気
中の酸素および燃料ガス中の水素をゆつくシ消費するの
で、前者に比べて電極が高温開回路電圧に近い状態にさ
らされる時間が長くなシ、この間電極触媒の劣化を回避
できない。また、酸化剤区画室内の酸素濃度が低下する
と同時に燃料ガス区画室内の水素濃度も低下するので、
酸化剤電極の残存吸着酸素の消費が十分行われないか、
あるいは消費に時間がかかることになシ、この間酸化剤
電極が高電位にさらされるという問題点が残る。
タイミングを両区画室間で所定時間ずらすことにより、
酸化剤電極の残留吸着酸素をほぼ完全に消費できる運転
停止方法を得ることにある。
を保持したマトリックスを挟持する酸化剤電極に酸化剤
区画室から酸化剤としての空気を供給し、燃料電極に燃
料ガス区画室から水素リッチな燃料ガスを供給して発電
を行う燃料電池の発電を停止する際に、前記燃料電池の
外部負荷回路を開き、前記空気を不活性ガスに切換えて
酸化剤区画室内をガス置換し、酸化剤電極触媒に吸着し
た残留吸着酸素を電極反応によって消費した後、前記燃
料ガスを不活性ガスに切う換えて前記燃料ガス区画室を
ガス置換することとし、残留吸着酸素の消費方法および
その検出方法は残留吸着酸素の消費を外部負荷回路と並
列に配された放電抵抗に放電電流電流す一対の電極の起
電反応によって行うこと、燃料ガスを不活性ガスに切換
える操作を放電電流の低下を検出して行うこと、または
残留吸着酸素とマトリックス中を拡散透過した水素分子
とt−酸化剤電極の触媒燃焼反応により燃焼させて残留
吸着酸素を消費することとし、さらにガス置換方法とし
て電解質を保持したマ)IJフックス挟持する酸化剤電
極に酸化剤区画室から酸化剤としての空気を供給し、燃
料電極に燃料ガス区画室から水素リッチな燃料ガスを供
給して発電を行う燃料電池の発電を停止する際に、前記
燃料電池の外部負荷回路を開き、前記空気を不活性ガス
に切換えて酸化剤区画室内をガス置換し、前記燃料ガス
区画室内に燃料ガスを封入し、前記酸化剤電極および燃
料電極に放電抵抗を接続し、一対の電極の起電反応によ
り前記酸化剤電極の残留吸着酸素および前記燃料ガス区
画室内の水素を消費すること、電解質を保持したマトリ
ックスを挟持する酸化剤電極に酸化剤区画室から酸化剤
としての空気を供給し、燃料電極に燃料ガス区画室から
水素リッチな燃料ガスを供給して発電を行う燃料電池の
発電を停止する際に、前記燃料電池の外部負荷回路を開
き、前記空気を不活性ガスに切換えて酸化剤区画室内を
ガス置換し、前記燃料ガス区画室内に燃料ガスを封入し
、しかる後前記燃料ガス区画室に不活性ガスを供給して
前記燃料ガス区画室内に封入された燃料ガスを前記酸化
剤区画室側に導入し、酸化剤電極の触媒燃焼反応により
残留吸着酸素を消費すること、釦よびtj4質を保持し
たマトリックスを挟持する酸化剤電極に酸化剤区画室か
ら酸化剤としての空気を供給し、燃料電極に燃料ガス区
画室から水素リッチな燃料ガスを供給して発電を行う燃
料電池の発電を停止する際に、前記燃料電池の外部負荷
回路を開き、前記空気を不活性ガス切り換えて酸化剤区
画室内をガス置換し、前記燃料ガス区画室内に燃料ガス
を封入し、前記酸化剤電極および燃料電極に放電抵抗を
接続し、一対の電極の起電反応により前記酸化剤電極の
残留吸着酸素を消費し、シかる後前記燃料ガス区画し、
前記燃料電極の触媒燃焼反応により前記残存燃料ガス中
の水素を燃焼させ、前記燃料ガス区画室内を不活性ガス
に置換することを含むこととする。
化剤区画室に不活性ガスを供給して酸化剤ガスをパージ
し、この状態で外部負荷回路に並列に配された放電抵抗
を投入して小1!L流の放電回路を形成するよう構成し
たことによυ、酸化剤電極には燃料電極の電極反応によ
って生じた水素イオンおよび電荷が電解液および短絡回
路を介して豊富に供給され、酸化剤電極に化学吸着した
残留吸着酸素との電極反応によって残留吸着酸素が消費
されるので、酸化剤電極の電位は大幅に低下する。
よって検知できるので、放電電流の低下を確認した後燃
料ガス区画室に不活性ガスを供給して燃料ガスをパージ
し、かつ放電回路を開くことにより、残留吸着酸素を含
む反応ガスはほぼ完全かつ速かにパージまたは消費され
、電極触媒の劣化やシん酸の吸湿、あるいは反応ガスの
混触をほぼ完全に回避する機能が得られる。
電極表面で残留吸着酸素と接触させ、触媒燃焼させるよ
う構成すれば、放電抵抗を用いずに残留吸着酸素を排除
し、酸化剤電極の電位を下げる機能が得られる。
燃焼させるガス置換方法としては、燃料ガス区画室内の
残存燃料ガスを酸化剤区画室側に導入することによって
も可能である。
構成図である。図にかいて、1は簡略化して示す燃料電
池としてのセルスタックであり、複数の単電池はそれぞ
れ電解液としての例えばシん酸を保持するマトリックス
2を挾んでマトリックス側に電極触媒層3Aおよび4A
t−それぞれ担持した酸化剤電極3および燃料電極4が
設けられ、反マトリククス側には酸化剤区画室5釦よび
燃料ガス区画室6がそれぞれ画成される。また、酸化剤
区画室5の入口側には三方弁11が酸化剤としての空気
10の供給系、シよび不活性ガスとしての窒素40の供
給系に切換可能に設けられ、かつその出口側には出口弁
12が設けられる。一方、燃料ガス区画室6の入口側に
は三方弁21が燃料ガス20の供給系、および不活性ガ
スとしての窒素4Qの供給系に切換可能に設けられ、か
つその出口側には出口弁22が設けられる。さらに、燃
料電池1の出力側には遮断器32を介して外部負荷31
が接続されるとともに、開閉器34.放電抵抗33.お
よびX流検出器35が直列接続された放電回路が外部負
荷回路30に並列接続される。
2および22を開き、三方弁11および21t−酸化剤
供給系釦よび燃料ガス供給系側にそれぞれ連通させた状
態とし、酸化剤区画室5に空気10を、燃料ガス区画室
乙に燃料ガス20を供給するとともに、外部負荷回路3
oのilF?器32を閉じて外部負荷31に電力を供給
することによって行われ、セルスタック1の各単電池の
温度は定格運転温度2例えば190℃に保持される。
では水素H2が水素イオンH+に分解され、電子eを放
出する電極反応(Hz→2H+2e)が、酸化剤電極3
の電極触媒層3Aでは電荷eの存在下で酸素と水素イオ
ンが反応して水を生fftルIEff1反応((1/2
) O,+ 2 H”+ 2e−*H,O)が起電反
応となり1全反応として水素と酸素から水を生成して発
電する起電反応が行われることになる。また、電極6で
生成した水素イオンH+はマ) IJフックス内の電解
質としてのシん酸中全通って酸化剤電極4に運ばれ2発
生電荷eは外部負荷回路30f、通って酸化剤電極4に
運ばへ電極触媒層4Aと空気10に含lれる酸素と反応
して水を生成する。
止しようとす名湯合、実施例方法ではまず遮断器32t
−開いて外部負荷31に流れる負荷電流を遮断し、三方
弁11を不活性ガス供給系側に切り換えて酸化剤区画室
5に不活性ガスとしての窒素40を送シ込み、区画室5
内の酸化剤10を出口弁12t″介してパージする。こ
の操作で酸化剤区画室5内の酸素分圧は速やかに低下す
るが、酸化剤電極3の電極触媒層3Aに化学成層された
酸素筐ではパージできずこれに伴なって酸化剤電極3の
電位が上昇する。そこで、燃料ガス区画室6には燃料ガ
ス20t−供給した状態で開閉器34を閉じ、放電抵抗
33の抵抗値によって決まる小さな放電電流1電流すよ
う操作する。この時、燃料電極4の電極触媒層4Aでは
燃料ガス20中の水素を分解して電荷eを発生する電極
反応(H。
触媒層3Aにはマトリックス2中のシん酸を通して水素
イオンHが供給され、かつ放電電流1によって電子eが
運ばれるので、電極触媒層3Aでは残留吸着酸素が還元
されて水を生成する電極反応((3A) Om + 2
H+ 28−+H,Q )が行われる。この電極反応
(起電反応)は酸化剤区画室5内の空気がパージされ酸
素の補給がないために、上式中の03としての残留吸着
酸素が消費されるに伴なって反応が弱筐シ、これにより
電極6の電位は大幅に低下する。この電極電位の低下は
放電電流1が零に近づくのを電流検出器35によって監
視することによって知ることができる。
素40の供給系側に切り換え、燃料ガス区画室6内の燃
料ガス20をパージするとともに、開閉器34を開き、
放電電流1t−遮断する。なお燃料ガス20がパージさ
れ、かつ両区画室内の生成水が排出された時点で出口弁
12および22t−閉じれば、両区画室には同じ圧力の
窒素ガス40が充満して外部からの湿気の侵入が阻止さ
れるとともに、窒素ガス40の漏れ量が三方弁11およ
゛び21を介して補給されるので、燃料電池1の温度が
低下した時点でも電解質としてのシん酸が吸湿すること
なく、かつ反応ガスの混触が完全に回避された状態で燃
料電池の発電運転を休止または停止させることができる
。
回路を設けた例について説明したが1放電回路を設けな
いでも残留吸着酸素を消費させることが可能である。す
なわち、外部負荷31が遮断されて発電反応による生成
熱が減り、かつ酸化剤区画室に供給される窒素ガスの冷
却作用によって各単電池温度が降温しはじめると、降温
とともに電解液の体積が減少してマトリックス2t−酸
化剤電極3に向けて拡散透過する水素H8の量が増加す
るので、電極触媒層3Aの触媒作用によって透過水素と
残留吸着酸素が直接接触して燃焼する触媒燃焼作用が発
生し、これによって残留吸着酸素を消費することができ
る。ただし、この触媒燃焼による残留吸着酸素の消費に
要する時間は、前述の起電反応による吸着酸素の消費に
要する時間に比べて遥かに長い時間を要することはいう
1でもないことである。
あシ、発電運転の停止または休止に際して、筐ず外部負
荷を遮断し、酸化剤区画室5内の酸化剤10を不燃性ガ
ス40に置換し、弁2122を閉じて燃料ガス区画室6
に燃料ガス20が封入された状態とする。この状態で放
電抵抗33を一対の電極3,4間に接続すると前述の実
施例におけると同様な起電反応が生じ、酸化剤を極3の
残留吸着酸素がこの起電反応によって消費され、酸化剤
電極3の電位は低下する。筐た、これに伴なって燃料ガ
ス区画室6内に封入された燃料ガス中の水素濃度も低下
する。そこで電流検出器35で電極電位が所定レベル以
下に低下したことを検知して放電抵抗スイッチ34を開
き、かつ弁12を閉じれば、発電運転を停止することが
できる。
1f:不活性ガス40側に切り換えて酸化剤区画室5を
不活性ガスに置換するとともに、三方弁21および出口
弁22を閉じて燃料ガス区画室6に燃料ガス20’に一
封入する。しかる後、三方弁21′fI:不活性ガス4
0側に切り換えると同時眠バイパス弁41を開き、燃料
ガス区画室6内の燃料ガス20を含むパージガスを酸化
剤区画室の入口側に導入する。このとき、酸化剤区画室
5は不活性ガス40によるガス置換を持続したま\でも
よく、また三方弁11を閉じて不活性ガス4Qの供給を
停止した状態としてもよい。酸化剤区画室5に導入され
たパージガスはこれにfiすれる水素が酸化剤電極2上
で残留吸着酸素と触媒燃焼し、残留吸着酸素が消費され
ることにより1酸化剤電極3の電位は低下する。lた、
酸化剤区画室5のオフガスは不活性ガス40によって希
釈され、爆鳴気を生ずることなく山口弁12を介して排
出される。そこで出口弁12f、閉じれば、両ガス区画
室5および6′t−不活性ガスで置換した状態で発電運
転を停止することができる。
化剤区画室に導入して触媒燃焼させるので、放電抵抗を
必要とせず、運転停止のための付帯装置を簡単化できる
とともに、触媒燃焼の速度をバイパス弁41の調整の仕
方によって自由に制御でき、したがって燃料電池を過度
の高温にさらすこともないので、発電運転を安全に停止
できる利点が得られる。
図であシ、発電運転を停止しようとする場合、まず外部
負荷を遮断し、三方弁11t−不活性ガス40側に切り
換えて酸化剤区画室5内の空気をパージし、同時に弁5
1釦よび22を閉じて燃料ガス区画室6内に燃料ガスを
封入する。この状態で放電抵抗スイッチ34t−閉じれ
ば一対の電極の起電反応によって酸化剤電極3の残留吸
着酸素は消費され、電極電位を低下させることができる
。電極電位の低下を電流検出器35で検知し、出口弁1
2f:、閉じれば酸化剤区画室5には不活性ガスが封入
される。この実施例では、燃料ガス区画室6に包蔵され
た燃料ガスを弁52を介して導入した空気50と燃料ガ
ス区画室6内で自然対流によって混合し、燃料電極4上
で水素と酸素を触媒燃焼させ、残った不活性のオフガス
(空気中の窒素および燃料ガス中の炭酸ガス)によって
燃料ガス区画室6を置換するよう構成した点が前述の各
実施例と異なっている。この実施例では燃料ガス゛区画
室6内で消費される水素と酸素の量に見合う空気50が
弁52を介して供給されるので、弁を調整することによ
って触媒燃焼反応の速度を制御でき、したがって燃料電
池を異常な高温にさらすことなく発電運転を停止できる
利点が得られる。
行う不活性ガスによる酸化剤区画室の酸化剤パージと、
燃料ガス区画室の燃料ガスパージとの開始時間に時間差
を設け、この時間差内は酸化剤区画室のみをパージし、
燃料ガス区画室には燃料ガスを供給した状態で放電回路
に小さな放電電流電流すよう構成した。その結果、酸化
剤区画室のガスパージだけでは取シ除けなかった酸化剤
電極側触媒層の残存吸着酸素が、一対の電極間の起電反
応によって消費されて酸化剤電極の電位上昇を防止でき
るので、一対のガス区画室を不活性ガスによってほぼ同
時にガスパージする従来技術で、残存吸着酸素を除去で
きないことによって生ずる酸化剤電極の電位上昇および
これに起因する酸化剤電極の劣化を回避できるとともに
、反応ガスを拡散供給して不活性ガスを生成供給する従
来方法において問題となった、高温開回路電圧シよび前
記電位上昇が長時間化して電極を劣化させる問題点をも
回避することが可能となシ、したがって燃料電池の発電
性能に悪影響を与えることなく発電運転を速みやかに停
止管たは休止できる発電停止方法を提供することができ
る。
入した状態で行うことも可能であシ、封入された燃料ガ
ス中の水素が起電反応によって消費されると、燃料ガス
区画室には炭酸ガスを主体とするオフガスが残るので、
燃料ガス区画室のガス置換操作を省略できる利点が得ら
れる。
には、燃料ガス区画室内に空気を導入して残存燃料ガス
と自然対流を利用して混合し、燃料電極上で触媒燃焼さ
せることによって水Rt消費することが可能であう、燃
料ガス区画室には燃料ガス中の炭酸ガスおよび空気中の
窒素が残るので、不活性ガスを供給することなく燃料ガ
ス区画室を不活性ガスにガス置換することができる。
する水素と酸化剤電極の残留吸着酸素とを酸化剤電極上
で触媒燃焼させ、電極電位を低減することも可能であシ
、このように構成した場合には放電抵抗が不要になυ、
装置の構成を簡素化できる利点が得られる。
区画室に不活性ガスを導入し、燃料ガス区画室内の燃料
ガスを酸化剤区画室に導入して酸化剤電極上で触媒燃焼
させるよう構成しても残留吸着酸素を消費して電極電位
を低下させることが可能であシ、この場合、燃料ガスを
酸化剤区画室に導入する速度を制御することにより、過
度の温度上昇による電池の損傷を回避でき、かつ酸化剤
区画室のガス置換を利用して残留吸着酸素の消費と両ガ
ス区画室のガス置換とを速やかに行える利点が得られる
。
法を示すガス70−図、第2図はこの発明の異なる実施
例を示すガス70−図、第3図はこの発明の他の実施例
を示すガス70−図、第4図はこの発明の異なる他の実
施例を示すガス7゜−図である。 1・・・燃料電池(セルスタック)、2°°°マトリツ
クス、3・・・酸化剤電極、4・・・燃料電極、5・・
・酸化剤区画室、6・・・燃料ガス区画室、11.21
・・・三方弁、12.22・・・出口弁、30・・・外
部負荷回路、33・・・放電抵抗、34・・・放電抵抗
スイッチ、35・・・電流検出器、41・・・バイパス
弁、51.52・・・弁、10・・・酸化剤(空気)、
20・・・燃料ガス、40・・・不活性ガス、50・・
・空気、1・・・放電電流。 窮1図 4
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)電解質を保持したマトリックスを挟持する酸化剤電
極に酸化剤区画室から酸化剤としての空気を供給し、燃
料電極に燃料ガス区画室から水素リッチな燃料ガスを供
給して発電を行う燃料電池の発電を停止する際に、前記
燃料電池の外部負荷回路を開き、前記空気を不活性ガス
に切換えて酸化剤区画室内をガス置換し、酸化剤電極触
媒に吸着した残留吸着酸素を電極反応によって消費した
後、前記燃料ガスを不活性ガスに切り換えて前記燃料ガ
ス区画室をガス置換することを特徴とする燃料電池の発
電停止方法。 2)残留吸着酸素の消費を外部負荷回路と並列に配され
た放電抵抗に放電電流を流す一対の電極の起電反応によ
って行うことを特徴とする請求項1記載の燃料電池の発
電停止方法。 3)燃料ガスを不活性ガスに切換える操作を放電電流の
低下を検出して行うことを特徴とする請求項1または2
記載の燃料電池の発電停止方法。 4)残留吸着酸素とマトリックス中を拡散透過した水素
分子とを酸化剤電極の触媒燃焼反応により燃焼させて残
留吸着酸素を消費することを特徴とする請求項1記載の
燃料電池の発電停止方法。 5)電解質を保持したマトリックスを挟持する酸化剤電
極に酸化剤区画室から酸化剤としての空気を供給し、燃
料電極に燃料ガス区画室から水素リッチな燃料ガスを供
給して発電を行う燃料電池の発電を停止する際に、前記
燃料電池の外部負荷回路を開き、前記空気を不活性ガス
に切換えて酸化剤区画室内をガス置換し、前記燃料ガス
区画室内に燃料ガスを封入し、前記酸化剤電極および燃
料電極に放電抵抗を接続し、一対の電極の起電反応によ
り前記酸化剤電極の残留吸着酸素および前記燃料ガス区
画室内の水素を消費することを特徴とする燃料電池の発
電停止方法。 6)電解質を保持したマトリックスを挟持する酸化剤電
極に酸化剤区画室から酸化剤としての空気を供給し、燃
料電極に燃料ガス区画室から水素リッチな燃料ガスを供
給して発電を行う燃料電池の発電を停止する際に、前記
燃料電池の外部負荷回路を開き、前記空気を不活性ガス
に切換えて酸化剤区画室内をガス置換し、前記燃料ガス
区画室内に燃料ガスを封入し、しかる後前記燃料ガス区
画室に不活性ガスを供給して前記燃料ガス区画室内に封
入された燃料ガスを前記酸化剤区画室側に導入し、酸化
剤電極の触媒燃焼反応により残留吸着酸素を消費するこ
とを特徴とする燃料電池の発電停止方法。 7)電解質を保持したマトリックスを挟持する酸化剤電
極に酸化剤区画室から酸化剤としての空気を供給し、燃
料電極に燃料ガス区画室から水素リッチな燃料ガスを供
給して発電を行う燃料電池の発電を停止する際に、前記
燃料電池の外部負荷回路を開き、前記空気を不活性ガス
に切り換えて酸化剤区画室内をガス置換し、前記燃料ガ
ス区画室内に燃料ガスを封入し、前記酸化剤電極および
燃料電極に放電抵抗を接続し、一対の電極の起電反応に
より前記酸化剤電極の残留吸着酸素を消費し、しかる後
前記燃料ガス区画室のガス供給側を空気中に開放して燃
料ガス区画室内の残存燃料ガスと空気とを自然対流によ
って混合し、前記燃料電極の触媒燃焼反応により前記残
存燃料ガス中の水素を燃焼させ、前記燃料ガス区画室内
を不活性ガスに置換することを特徴とする燃料電池の発
電停止方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1-126202 | 1989-05-19 | ||
JP12620289 | 1989-05-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0381970A true JPH0381970A (ja) | 1991-04-08 |
JP2924009B2 JP2924009B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=14929238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1282448A Expired - Lifetime JP2924009B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-10-30 | 燃料電池の発電停止方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2924009B2 (ja) |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997048143A1 (de) * | 1996-06-10 | 1997-12-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum betreiben einer pem-brennstoffzellenanlage |
WO2001035480A3 (de) * | 1999-11-08 | 2002-09-19 | Siemens Ag | Brennstoffzellenanlage |
EP1283557A1 (de) * | 2001-08-01 | 2003-02-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Lokalisieren eines Gaslecks innerhalb einer Brennstoffzellenanordnung |
JP2004172106A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システムの運転方法および燃料電池システム |
KR100471262B1 (ko) * | 2002-10-15 | 2005-03-10 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지 시스템 |
JP2006024546A (ja) * | 2004-06-08 | 2006-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の運転方法 |
JP2006073376A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Mitsubishi Electric Corp | 固体高分子形燃料電池システム |
JP2006134670A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2006228553A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の運転方法 |
JP2007506245A (ja) * | 2003-09-17 | 2007-03-15 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | カソード再利用ループを使用する燃料電池の停止及び始動 |
JP2007506243A (ja) * | 2003-09-17 | 2007-03-15 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | カソード再利用ループを使用する燃料電池の停止及び始動 |
WO2007046545A1 (ja) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム、アノードガス生成量推定装置及びアノードガス生成量の推定方法 |
JP2007115533A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Hitachi Ltd | 固体高分子形燃料電池システムの停止方法及び固体高分子形燃料電池システム |
JP2007149574A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2007273276A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
JP2008130402A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
US7482085B2 (en) | 1996-06-07 | 2009-01-27 | Bdf Ip Holdings Ltd. | Apparatus for improving the cold starting capability of an electrochemical fuel cell |
JP2010086939A (ja) * | 2008-09-04 | 2010-04-15 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 |
WO2011051338A1 (fr) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Societe De Technologie Michelin | Pile a combustible et procedure d'arrêt d'une pile a combustible |
WO2011114748A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | パナソニック株式会社 | 燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの運転停止方法 |
JP2011204361A (ja) * | 2010-03-24 | 2011-10-13 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムの制御方法 |
CN115000466A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-09-02 | 北京亿华通科技股份有限公司 | 一种燃料电池的久置存储方法 |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP1282448A patent/JP2924009B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7482085B2 (en) | 1996-06-07 | 2009-01-27 | Bdf Ip Holdings Ltd. | Apparatus for improving the cold starting capability of an electrochemical fuel cell |
WO1997048143A1 (de) * | 1996-06-10 | 1997-12-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum betreiben einer pem-brennstoffzellenanlage |
WO2001035480A3 (de) * | 1999-11-08 | 2002-09-19 | Siemens Ag | Brennstoffzellenanlage |
EP1283557A1 (de) * | 2001-08-01 | 2003-02-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Lokalisieren eines Gaslecks innerhalb einer Brennstoffzellenanordnung |
WO2003015201A3 (de) * | 2001-08-01 | 2004-05-06 | Siemens Ag | Verfahren zum lokalisieren eines gaslecks innerhalb einer brennstoffzellenanordnung |
KR100471262B1 (ko) * | 2002-10-15 | 2005-03-10 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지 시스템 |
JP2004172106A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システムの運転方法および燃料電池システム |
JP2007506245A (ja) * | 2003-09-17 | 2007-03-15 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | カソード再利用ループを使用する燃料電池の停止及び始動 |
JP2007506243A (ja) * | 2003-09-17 | 2007-03-15 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | カソード再利用ループを使用する燃料電池の停止及び始動 |
JP4943151B2 (ja) * | 2003-09-17 | 2012-05-30 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | カソード再利用ループを使用する燃料電池の停止及び始動 |
JP4926708B2 (ja) * | 2003-09-17 | 2012-05-09 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | カソード再利用ループを使用する燃料電池の停止及び始動 |
JP2006024546A (ja) * | 2004-06-08 | 2006-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の運転方法 |
JP4687039B2 (ja) * | 2004-09-02 | 2011-05-25 | 三菱電機株式会社 | 固体高分子形燃料電池システム |
JP2006073376A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Mitsubishi Electric Corp | 固体高分子形燃料電池システム |
JP2006134670A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP4630040B2 (ja) * | 2004-11-04 | 2011-02-09 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
JP2006228553A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の運転方法 |
JP2007115533A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Hitachi Ltd | 固体高分子形燃料電池システムの停止方法及び固体高分子形燃料電池システム |
WO2007046545A1 (ja) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム、アノードガス生成量推定装置及びアノードガス生成量の推定方法 |
US8597848B2 (en) | 2005-10-21 | 2013-12-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system, estimation device of amount of anode gas to be generated and estimation method of amount of anode gas to be generated |
US8110311B2 (en) | 2005-11-30 | 2012-02-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
JP2007149574A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2007273276A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
JP2008130402A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2010086939A (ja) * | 2008-09-04 | 2010-04-15 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 |
CN102714325A (zh) * | 2009-10-30 | 2012-10-03 | 米其林企业总公司 | 燃料电池和使燃料电池停止运转的方法 |
WO2011051338A1 (fr) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Societe De Technologie Michelin | Pile a combustible et procedure d'arrêt d'une pile a combustible |
US20120308906A1 (en) * | 2009-10-30 | 2012-12-06 | Michelin Recherche Et Technique S.A. | Fuel Cell and Method for Stopping a Fuel Cell |
US10153500B2 (en) | 2009-10-30 | 2018-12-11 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Fuel cell and method for stopping a fuel cell |
WO2011114748A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | パナソニック株式会社 | 燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの運転停止方法 |
US8771892B2 (en) | 2010-03-18 | 2014-07-08 | Panasonic Corporation | Fuel cell power generation system and operation stop method of the same |
JP5796227B2 (ja) * | 2010-03-18 | 2015-10-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの運転停止方法 |
JP2011204361A (ja) * | 2010-03-24 | 2011-10-13 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムの制御方法 |
CN115000466A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-09-02 | 北京亿华通科技股份有限公司 | 一种燃料电池的久置存储方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2924009B2 (ja) | 1999-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0381970A (ja) | 燃料電池の発電停止方法 | |
US6939633B2 (en) | Fuel cell shutdown and startup using a cathode recycle loop | |
US8039154B2 (en) | Fuel cell system, method of starting fuel cell system | |
JP4630064B2 (ja) | 運転停止した燃料電池発電設備内のガス組成を決定するシステムおよび作動方法 | |
JPH02226664A (ja) | 燃料電池運転装置及び方法 | |
JPH025366A (ja) | 燃料電池の運転停止時における燃料電極の不活性ガス転換方法 | |
CN103647092B (zh) | 延长燃料电池寿命的方法和装置 | |
JPH1126003A (ja) | 燃料電池発電システムの発電停止方法 | |
JPH1167254A (ja) | 燃料電池発電プラントおよびその起動・停止操作方法 | |
US8765314B2 (en) | Fuel cell system and method for stopping operation of fuel cell system | |
JP4772470B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2007123013A (ja) | 燃料電池システム | |
JPS61233977A (ja) | 燃料電池のガス置換方法 | |
EP1659653B1 (en) | Fuel cell system and method for starting operation of fuel cell system | |
JPH05251102A (ja) | リン酸型燃料電池発電プラント | |
JPH03105870A (ja) | りん酸形燃料電池の運転停止方法 | |
JPH01200567A (ja) | 燃料電池発電システム | |
JPH01128362A (ja) | 燃料電池の運転法 | |
JPH01304668A (ja) | リン酸型燃料電池発電プラント | |
JP3575650B2 (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池 | |
JPH09180747A (ja) | 電源装置 | |
JPH07249424A (ja) | リン酸型燃料電池発電プラント | |
JPH08190929A (ja) | 燃料電池発電プラント | |
JPS59149664A (ja) | 燃料電池装置 | |
JPH04115467A (ja) | リン酸型燃料電池発電プラント |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090507 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090507 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100507 Year of fee payment: 11 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100507 Year of fee payment: 11 |