JPH06260197A - 固体高分子電解質燃料電池システム - Google Patents
固体高分子電解質燃料電池システムInfo
- Publication number
- JPH06260197A JPH06260197A JP5046349A JP4634993A JPH06260197A JP H06260197 A JPH06260197 A JP H06260197A JP 5046349 A JP5046349 A JP 5046349A JP 4634993 A JP4634993 A JP 4634993A JP H06260197 A JPH06260197 A JP H06260197A
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- Japan
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- anode
- fuel cell
- solid polymer
- cell system
- fuel
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣＯ被毒した燃料電池本体を再生できる固体
高分子電解質燃料電池システムを提供する。 【構成】 固体高分子電解質（１）の両面にそれぞれア
ノード（２）およびカソード（３）を接合した電極接合
体を有し、電極接合体のアノード側に燃料を、カソード
側に酸化剤をそれぞれ供給して発電を行う固体高分子電
解質燃料電池システムにおいて、酸化剤供給ライン（１
６）から燃料供給ライン（１４）へ通じる、仕切弁（２
２）を備えたバイパスライン（２１）を設け、アノード
（２）がＣＯ被毒した場合に、バイパスライン（２１）
を通してアノード（２）に酸化剤を供給することにより
アノード（２）を再生する。
高分子電解質燃料電池システムを提供する。 【構成】 固体高分子電解質（１）の両面にそれぞれア
ノード（２）およびカソード（３）を接合した電極接合
体を有し、電極接合体のアノード側に燃料を、カソード
側に酸化剤をそれぞれ供給して発電を行う固体高分子電
解質燃料電池システムにおいて、酸化剤供給ライン（１
６）から燃料供給ライン（１４）へ通じる、仕切弁（２
２）を備えたバイパスライン（２１）を設け、アノード
（２）がＣＯ被毒した場合に、バイパスライン（２１）
を通してアノード（２）に酸化剤を供給することにより
アノード（２）を再生する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体高分子電解質燃料電
池システムに関し、特に一酸化炭素に被毒したアノード
を再生できるシステムに関する。
池システムに関し、特に一酸化炭素に被毒したアノード
を再生できるシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子電解質燃料電池の原理を図３
を参照して説明する。図３において、高分子イオン交換
膜例えばスルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交換膜
からなる電解質１の両面には、それぞれ例えば白金触媒
からなるアノード２およびカソード３が設けられ、さら
にこれらの両面には多孔質カーボン電極４，５が設けら
れ、電極接合体６が構成されている。多孔質カーボン電
極４，５は外部回路７に接続されている。
を参照して説明する。図３において、高分子イオン交換
膜例えばスルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交換膜
からなる電解質１の両面には、それぞれ例えば白金触媒
からなるアノード２およびカソード３が設けられ、さら
にこれらの両面には多孔質カーボン電極４，５が設けら
れ、電極接合体６が構成されている。多孔質カーボン電
極４，５は外部回路７に接続されている。
【０００３】アノード２には燃料として水素を含むガス
が加湿されて供給され、カソード３には酸化剤として例
えば酸素が加湿されて供給される。アノード２に供給さ
れた水素は、アノード上で水素イオン化される。水素イ
オンは電解質１中を水の介在のもとにＨ+ ・ｘＨ2 Ｏと
してカソード３側へ移動し、電子は外部回路７を通して
カソード３側へ移動する。移動した水素イオンは、カソ
ード３上で、酸化剤中の酸素および外部回路を通過した
電子と反応して水を生成する。生成した水は、カソード
３側から燃料電池外へ排出される。このとき、外部回路
７を通過する電子の流れを直流の電気エネルギーとして
利用できる。これらの反応は以下のようにまとめられ
る。 アノード Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- カソード １／２Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ 全反応 Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
が加湿されて供給され、カソード３には酸化剤として例
えば酸素が加湿されて供給される。アノード２に供給さ
れた水素は、アノード上で水素イオン化される。水素イ
オンは電解質１中を水の介在のもとにＨ+ ・ｘＨ2 Ｏと
してカソード３側へ移動し、電子は外部回路７を通して
カソード３側へ移動する。移動した水素イオンは、カソ
ード３上で、酸化剤中の酸素および外部回路を通過した
電子と反応して水を生成する。生成した水は、カソード
３側から燃料電池外へ排出される。このとき、外部回路
７を通過する電子の流れを直流の電気エネルギーとして
利用できる。これらの反応は以下のようにまとめられ
る。 アノード Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- カソード １／２Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ 全反応 Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
【０００４】燃料電池のアノードを構成する白金は、Ｃ
Ｏを含有する燃料が供給された場合に、ＣＯの吸着量が
多くなると、触媒としての機能を失い、電池反応が行わ
れなくなる。燃料中の一酸化炭素の許容濃度と運転作動
温度との関係を、図４に示す。この燃料電池は、通常、
常温から約１２０℃前後の低温で運転される。したがっ
て、燃料中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）濃度は約１０
ｐｐｍ以下に抑える必要がある。
Ｏを含有する燃料が供給された場合に、ＣＯの吸着量が
多くなると、触媒としての機能を失い、電池反応が行わ
れなくなる。燃料中の一酸化炭素の許容濃度と運転作動
温度との関係を、図４に示す。この燃料電池は、通常、
常温から約１２０℃前後の低温で運転される。したがっ
て、燃料中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）濃度は約１０
ｐｐｍ以下に抑える必要がある。
【０００５】従来の固体電解質燃料電池システムでは、
燃料電池に供給される燃料中のＣＯ濃度が許容値を越え
た場合、燃料の供給を遮断してアノードのＣＯ被毒を未
然に防止するようにしている。図２を参照して、このよ
うな従来の固体電解質燃料電池システムを説明する。図
２において、電解質１の両面にはそれぞれアノード２お
よびカソード３が設けられている。燃料は、燃料供給装
置１１から一酸化炭素検知機１２および遮断弁１３を取
り付けた燃料供給ライン１４を通してアノード２へ供給
される。酸化剤は、酸化剤供給装置１５から酸化剤供給
ライン１６を通してカソード３へ供給される。そして、
一酸化炭素検知機１２により許容値以上の一酸化炭素が
検出された場合には、その検出信号に応じて制御ユニッ
ト１７により遮断弁１３を遮断するようになっている。
燃料電池に供給される燃料中のＣＯ濃度が許容値を越え
た場合、燃料の供給を遮断してアノードのＣＯ被毒を未
然に防止するようにしている。図２を参照して、このよ
うな従来の固体電解質燃料電池システムを説明する。図
２において、電解質１の両面にはそれぞれアノード２お
よびカソード３が設けられている。燃料は、燃料供給装
置１１から一酸化炭素検知機１２および遮断弁１３を取
り付けた燃料供給ライン１４を通してアノード２へ供給
される。酸化剤は、酸化剤供給装置１５から酸化剤供給
ライン１６を通してカソード３へ供給される。そして、
一酸化炭素検知機１２により許容値以上の一酸化炭素が
検出された場合には、その検出信号に応じて制御ユニッ
ト１７により遮断弁１３を遮断するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図２に示した従来の固
体高分子電解質燃料電池システムでは、燃料供給を遮断
する手段は設けられていたが、電池を再生する手段は考
慮されていなかった。このため、一酸化炭素検知機１
２、遮断弁１３および制御ユニット１７には、高度な信
頼性が要求され、システム全体のコストアップにつなが
っていた。また、ＣＯ被毒した燃料電池本体は、システ
ムから取り外して交換する必要があった。本発明の目的
は、ＣＯ被毒した燃料本体を再生できる固体高分子電解
質燃料電池システムを提供することにある。
体高分子電解質燃料電池システムでは、燃料供給を遮断
する手段は設けられていたが、電池を再生する手段は考
慮されていなかった。このため、一酸化炭素検知機１
２、遮断弁１３および制御ユニット１７には、高度な信
頼性が要求され、システム全体のコストアップにつなが
っていた。また、ＣＯ被毒した燃料電池本体は、システ
ムから取り外して交換する必要があった。本発明の目的
は、ＣＯ被毒した燃料本体を再生できる固体高分子電解
質燃料電池システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の固体高分子電解
質燃料電池システムは、固体高分子電解質の両面にそれ
ぞれアノードおよびカソードを接合した電極接合体を有
し、電極接合体のアノード側に燃料を、カソード側に酸
化剤をそれぞれ供給して発電を行う固体高分子電解質燃
料電池システムにおいて、酸化剤供給ラインから燃料供
給ラインへ通じる、仕切弁を備えたバイパスラインを設
けたことを特徴とするものである。
質燃料電池システムは、固体高分子電解質の両面にそれ
ぞれアノードおよびカソードを接合した電極接合体を有
し、電極接合体のアノード側に燃料を、カソード側に酸
化剤をそれぞれ供給して発電を行う固体高分子電解質燃
料電池システムにおいて、酸化剤供給ラインから燃料供
給ラインへ通じる、仕切弁を備えたバイパスラインを設
けたことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】本発明の固体高分子電解質燃料電池システムで
は、アノードがＣＯ被毒した場合には、酸化剤供給ライ
ンから仕切弁を備えたバイパスラインおよび燃料供給ラ
インを通して、アノードへ酸化剤を供給することによ
り、アノードに吸着されたＣＯを酸化除去することがで
きる。この結果、システムから電池本体を取り外すこと
なく、アノードを構成する白金の本来の触媒活性を取り
戻して再生することができる。また、このようにアノー
ドを再生することができるので、一酸化炭素検知機、遮
断弁および制御ユニットの信頼性はそれほど高くなくて
もよく、システム全体のコストを低減できる。
は、アノードがＣＯ被毒した場合には、酸化剤供給ライ
ンから仕切弁を備えたバイパスラインおよび燃料供給ラ
インを通して、アノードへ酸化剤を供給することによ
り、アノードに吸着されたＣＯを酸化除去することがで
きる。この結果、システムから電池本体を取り外すこと
なく、アノードを構成する白金の本来の触媒活性を取り
戻して再生することができる。また、このようにアノー
ドを再生することができるので、一酸化炭素検知機、遮
断弁および制御ユニットの信頼性はそれほど高くなくて
もよく、システム全体のコストを低減できる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１０】図１は本発明の固体高分子電解質燃料電池
スタックを示す構成図である。図１において、電解質１
の両面にはそれぞれアノード２およびカソード３が設け
られている。
スタックを示す構成図である。図１において、電解質１
の両面にはそれぞれアノード２およびカソード３が設け
られている。
【００１１】燃料は、燃料供給装置１１から一酸化炭素
検知機１２および遮断弁１３を取り付けた燃料供給ライ
ン１４を通してアノード２へ供給される。酸化剤は、酸
化剤供給装置１５から酸化剤供給ライン１６を通してカ
ソード３へ供給される。そして、一酸化炭素検知機１２
により許容値以上の一酸化炭素が検出された場合には、
その検出信号に応じて制御ユニット１７により遮断弁１
３を遮断するようになっている。また、酸化剤供給ライ
ン１６と燃料供給ライン１４との間には、仕切弁２２を
備えたバイパスライン２１が設けられている。
検知機１２および遮断弁１３を取り付けた燃料供給ライ
ン１４を通してアノード２へ供給される。酸化剤は、酸
化剤供給装置１５から酸化剤供給ライン１６を通してカ
ソード３へ供給される。そして、一酸化炭素検知機１２
により許容値以上の一酸化炭素が検出された場合には、
その検出信号に応じて制御ユニット１７により遮断弁１
３を遮断するようになっている。また、酸化剤供給ライ
ン１６と燃料供給ライン１４との間には、仕切弁２２を
備えたバイパスライン２１が設けられている。
【００１２】この固体高分子電解質燃料電池システムで
は、アノード２のＣＯ被毒により性能が低下した場合、
仕切弁２２を開けて酸化剤供給ライン１６からバイパス
ライン２１および燃料供給ライン１４を通して、アノー
ド２へ酸化剤を供給することにより、アノードに吸着さ
れたＣＯを酸化除去することができる。この結果、シス
テムから電池本体を取り外すことなく、アノード２を構
成する白金の本来の触媒活性を取り戻して再生すること
ができ、メンテナンス性に優れている。また、このよう
にアノード２を再生することができるので、一酸化炭素
検知機１２、遮断弁１３および制御ユニット１７の信頼
性はそれほど高くなくてもよく、システム全体のコスト
を低減できる。
は、アノード２のＣＯ被毒により性能が低下した場合、
仕切弁２２を開けて酸化剤供給ライン１６からバイパス
ライン２１および燃料供給ライン１４を通して、アノー
ド２へ酸化剤を供給することにより、アノードに吸着さ
れたＣＯを酸化除去することができる。この結果、シス
テムから電池本体を取り外すことなく、アノード２を構
成する白金の本来の触媒活性を取り戻して再生すること
ができ、メンテナンス性に優れている。また、このよう
にアノード２を再生することができるので、一酸化炭素
検知機１２、遮断弁１３および制御ユニット１７の信頼
性はそれほど高くなくてもよく、システム全体のコスト
を低減できる。
【００１３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、Ｃ
Ｏ被毒した燃料電池本体を容易に再生できる固体高分子
電解質燃料電池システムを提供できる。
Ｏ被毒した燃料電池本体を容易に再生できる固体高分子
電解質燃料電池システムを提供できる。
【図１】本発明の実施例における固体高分子電解質燃料
電池システムの構成図。
電池システムの構成図。
【図２】従来の固体高分子電解質燃料電池システムの構
成図。
成図。
【図３】固体高分子電解質燃料電池の原理を示す図。
【図４】燃料中の一酸化炭素の許容濃度と運転作動温度
との関係を示す図。
との関係を示す図。
１…電解質、２…アノード、３…カソード、４，５…多
孔質カーボン電極、６…電極接合体、７…外部回路、１
１…燃料供給装置、１２…一酸化炭素検知機、１３…遮
断弁、１４…燃料供給ライン、１５…酸化剤供給装置、
１６…酸化剤供給ライン、１７…制御ユニット、２１…
バイパスライン、２２…仕切弁。
孔質カーボン電極、６…電極接合体、７…外部回路、１
１…燃料供給装置、１２…一酸化炭素検知機、１３…遮
断弁、１４…燃料供給ライン、１５…酸化剤供給装置、
１６…酸化剤供給ライン、１７…制御ユニット、２１…
バイパスライン、２２…仕切弁。
Claims (1)
- 【請求項１】 固体高分子電解質の両面にそれぞれアノ
ードおよびカソードを接合した電極接合体を有し、電極
接合体のアノード側に燃料を、カソード側に酸化剤をそ
れぞれ供給して発電を行う固体高分子電解質燃料電池シ
ステムにおいて、酸化剤供給ラインから燃料供給ライン
へ通じる、仕切弁を備えたバイパスラインを設けたこと
を特徴とする固体高分子電解質燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04634993A JP3422509B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 固体高分子電解質燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04634993A JP3422509B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 固体高分子電解質燃料電池システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260197A true JPH06260197A (ja) | 1994-09-16 |
| JP3422509B2 JP3422509B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=12744674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04634993A Expired - Lifetime JP3422509B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 固体高分子電解質燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422509B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001022517A1 (fr) * | 1999-09-17 | 2001-03-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Procede pour retablir les proprietes d'une pile a combustible a electrolyte polymerique |
| US6265092B1 (en) | 1997-10-24 | 2001-07-24 | General Motors Corporation | Method of controlling injection of oxygen into hydrogen-rich fuel cell feed stream |
| KR100717747B1 (ko) * | 2005-10-25 | 2007-05-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 직접 산화형 연료 전지용 스택의 회복 방법 |
| JP2008546130A (ja) * | 2004-12-27 | 2008-12-18 | ユーティーシー パワー コーポレイション | 燃料電池発電装置のための汚染物質除去方法 |
| US10312534B2 (en) | 2012-12-18 | 2019-06-04 | Hyundai Motor Company | System and method for recovering performance of fuel cell |
-
1993
- 1993-03-08 JP JP04634993A patent/JP3422509B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6265092B1 (en) | 1997-10-24 | 2001-07-24 | General Motors Corporation | Method of controlling injection of oxygen into hydrogen-rich fuel cell feed stream |
| WO2001022517A1 (fr) * | 1999-09-17 | 2001-03-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Procede pour retablir les proprietes d'une pile a combustible a electrolyte polymerique |
| US6881510B1 (en) | 1999-09-17 | 2005-04-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for resorting characteristics of polymer electrolyte fuel cell |
| JP2008546130A (ja) * | 2004-12-27 | 2008-12-18 | ユーティーシー パワー コーポレイション | 燃料電池発電装置のための汚染物質除去方法 |
| KR100717747B1 (ko) * | 2005-10-25 | 2007-05-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 직접 산화형 연료 전지용 스택의 회복 방법 |
| US10312534B2 (en) | 2012-12-18 | 2019-06-04 | Hyundai Motor Company | System and method for recovering performance of fuel cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3422509B2 (ja) | 2003-06-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020730 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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