JPH0828226B2 - 燃料電池の始動方法 - Google Patents
燃料電池の始動方法Info
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- JPH0828226B2 JPH0828226B2 JP59186875A JP18687584A JPH0828226B2 JP H0828226 B2 JPH0828226 B2 JP H0828226B2 JP 59186875 A JP59186875 A JP 59186875A JP 18687584 A JP18687584 A JP 18687584A JP H0828226 B2 JPH0828226 B2 JP H0828226B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は燃料電池の始動時における制御方法に関する
ものである。
ものである。
（ロ） 従来技術 電池スタック特に積重数の多いトールスタックでは各
単位セルに反応ガスが均一に分配されることが、電池特
性上必要であり、構造上からのアプローチを含め種々の
対策が講じられて来た。
単位セルに反応ガスが均一に分配されることが、電池特
性上必要であり、構造上からのアプローチを含め種々の
対策が講じられて来た。
前記反応ガスの分配性をチエックする方法の１つとし
て、電池の起動時反応ガスを供給して後各単位セルの開
路電圧を測定する方法が採用されている。
て、電池の起動時反応ガスを供給して後各単位セルの開
路電圧を測定する方法が採用されている。
しかしこの開路電圧は、0.90〜0.95V/Cellにも達し
（300セルスタックで270〜285V）測定期間中この高電位
を維持することは電極触媒を含め電池構成材の劣化を促
進させるという問題がある。尚閉路電圧の測定では個々
の電池特性も要因となって反応ガスの分配性のみをチエ
ックするには不適当である。
（300セルスタックで270〜285V）測定期間中この高電位
を維持することは電極触媒を含め電池構成材の劣化を促
進させるという問題がある。尚閉路電圧の測定では個々
の電池特性も要因となって反応ガスの分配性のみをチエ
ックするには不適当である。
（ハ） 発明が解決しようとする問題点 本発明は反応ガスの分配性をチエックするための開路
電圧が所定値を越えないよう制御して電極構成材の劣化
を防止することを目的とする。
電圧が所定値を越えないよう制御して電極構成材の劣化
を防止することを目的とする。
（ニ） 問題点を解決するための手段 本発明の燃料電池の始動方法は、電池スタックと、反
応ガス供給手段と、不活性ガス供給手段と、開路電圧測
定手段とを有する燃料電池の起動時、電池スタックの温
度が規定値に達して後反応熱による昇温を行うに先立
ち、前記電池スタックの単位セル若しくはユニットセル
の開路電圧を前記開路電圧測定手段により測定して反応
する反応ガスの分配状態をチエックするに際し、前記反
応ガス供給手段により供給された反応ガスに、前記不活
性ガス供給手段から不活性ガスを導入して反応ガスの分
圧を低下させ、前記開路電圧が所定値を越えないように
制御せしめることを特徴とするものである。
応ガス供給手段と、不活性ガス供給手段と、開路電圧測
定手段とを有する燃料電池の起動時、電池スタックの温
度が規定値に達して後反応熱による昇温を行うに先立
ち、前記電池スタックの単位セル若しくはユニットセル
の開路電圧を前記開路電圧測定手段により測定して反応
する反応ガスの分配状態をチエックするに際し、前記反
応ガス供給手段により供給された反応ガスに、前記不活
性ガス供給手段から不活性ガスを導入して反応ガスの分
圧を低下させ、前記開路電圧が所定値を越えないように
制御せしめることを特徴とするものである。
（ホ） 作用 従って開路電圧は分圧低下に応じて電極触媒を劣化さ
せることのない約0.7〜0.8V/Cell以下に抑制される。
せることのない約0.7〜0.8V/Cell以下に抑制される。
（ヘ） 実施例 電池スタック（１）は単位セルとガス分離板とを交互
に多数（約300セル）積重し、数単位セル毎に冷却板を
介在させて上下端板間で締付けられ、このスタック
（１）の各側面には相対向して空気供給用および空気排
出用のマニホルド（２）（２）′と、燃料ガス供給用お
よび排出用のマニホルド（３）（３）′とが取付けられ
ている。
に多数（約300セル）積重し、数単位セル毎に冷却板を
介在させて上下端板間で締付けられ、このスタック
（１）の各側面には相対向して空気供給用および空気排
出用のマニホルド（２）（２）′と、燃料ガス供給用お
よび排出用のマニホルド（３）（３）′とが取付けられ
ている。
又前記各ガス分離板及び冷却板よりマニホルドシール
部を介して多数の検出端子を導出し、これら端子はガス
分離板間の単位セル及び冷却板間のユニットセルの電圧
などを測定するために設けられる。
部を介して多数の検出端子を導出し、これら端子はガス
分離板間の単位セル及び冷却板間のユニットセルの電圧
などを測定するために設けられる。
電池始動に際し、保温状態（約90℃）にある電池スタ
ック（１）は、空気循環路のヒーターに通電しブロワ
（４）により加熱空気を循環して加熱される。この場合
空気吸込及び排出各バルブ（５）及び（６）は閉じられ
ている。スタック温度が約120〜130℃に上昇すると、ヒ
ーターの通電を停止し、電池反応熱による昇温（負荷昇
温）に入るが、それに先立ち前記検出端子（開路電圧測
定手段）を用いて開路電圧を測定し、スタック全体に亘
る反応ガスの分配状態をチエックする。
ック（１）は、空気循環路のヒーターに通電しブロワ
（４）により加熱空気を循環して加熱される。この場合
空気吸込及び排出各バルブ（５）及び（６）は閉じられ
ている。スタック温度が約120〜130℃に上昇すると、ヒ
ーターの通電を停止し、電池反応熱による昇温（負荷昇
温）に入るが、それに先立ち前記検出端子（開路電圧測
定手段）を用いて開路電圧を測定し、スタック全体に亘
る反応ガスの分配状態をチエックする。
即ち燃料供給バルブ（７）を開くと同時に窒素などの
不活性ガス導入バルブ（８）（９）を開いて、スタック
（１）に供給される燃料ガス及び空気に窒素ガスを加え
て燃料ガス中の水素分圧及び空気中の酸素分圧を低下さ
せる。尚、不活性ガス導入バルブ（８）（９）により、
不活性ガス供給手段が構成されている。また、空気吸込
バルブ（５）及び燃料供給バルブ（７）により、反応ガ
ス供給手段が構成されている。このようにして水素及び
酸素の分圧が減少すると下記ネルンスト式により各極特
性の減少（即ち電池電圧の低下）が生じ、開路電圧が制
御される。
不活性ガス導入バルブ（８）（９）を開いて、スタック
（１）に供給される燃料ガス及び空気に窒素ガスを加え
て燃料ガス中の水素分圧及び空気中の酸素分圧を低下さ
せる。尚、不活性ガス導入バルブ（８）（９）により、
不活性ガス供給手段が構成されている。また、空気吸込
バルブ（５）及び燃料供給バルブ（７）により、反応ガ
ス供給手段が構成されている。このようにして水素及び
酸素の分圧が減少すると下記ネルンスト式により各極特
性の減少（即ち電池電圧の低下）が生じ、開路電圧が制
御される。
こゝでＣ、Ｋは定数、PH2、P02はN2添加時の分圧、P
H2（ref）、P02（ref）は正常時の分圧である。
H2（ref）、P02（ref）は正常時の分圧である。
窒素添加量により分圧を適宜調節すれば開路電圧は0.
8V/Cellを起えない範囲におさえられる。
8V/Cellを起えない範囲におさえられる。
尚スタックへの供給空気が電池反応とスタック冷却を
兼ねる第１図系統図の場合、冷却分に比し反応はかなり
少なくしかも空気中に80％の窒素を含んでいるので、供
給空気に更に窒素を添加する必要なく、供給燃料ガスに
窒素を加えるだけで充分である。
兼ねる第１図系統図の場合、冷却分に比し反応はかなり
少なくしかも空気中に80％の窒素を含んでいるので、供
給空気に更に窒素を添加する必要なく、供給燃料ガスに
窒素を加えるだけで充分である。
一方第２図に示すよう冷却空気を分離供給する場合各
反応ガスの分圧を下げることが望ましい。尚反応空気用
マニホルドは（21）（▲２´ １▼）で冷却空気用マニホ
ルドは（22）（▲２´ ２▼）で示した。
反応ガスの分圧を下げることが望ましい。尚反応空気用
マニホルドは（21）（▲２´ １▼）で冷却空気用マニホ
ルドは（22）（▲２´ ２▼）で示した。
単位セル及びユニットセルの開路電圧のバラツキによ
り反応ガスのスタック全体に亘る分配性の不均一をチエ
ックするが、第３図に示すよう分配管（10）に介在する
バルブ（11）の開度を調節して開路電圧のバラツキを減
少させる。燃料ガスおよび／または反応空気がスタック
（１）にほゞ均一に分配される状態をたしかめて後、窒
素導入バルブ（８）（９）を閉じて電池を昇温用負荷に
接続し、通常の燃料ガス及び空気をスタック（１）に供
給して電池反応を行う。スタック（１）が反応熱により
昇温して運転温度（約180℃）になると正規の負荷に接
続して通常運転に入る。
り反応ガスのスタック全体に亘る分配性の不均一をチエ
ックするが、第３図に示すよう分配管（10）に介在する
バルブ（11）の開度を調節して開路電圧のバラツキを減
少させる。燃料ガスおよび／または反応空気がスタック
（１）にほゞ均一に分配される状態をたしかめて後、窒
素導入バルブ（８）（９）を閉じて電池を昇温用負荷に
接続し、通常の燃料ガス及び空気をスタック（１）に供
給して電池反応を行う。スタック（１）が反応熱により
昇温して運転温度（約180℃）になると正規の負荷に接
続して通常運転に入る。
第１図の場合電池の反応と冷却に必要な空気はブロワ
（４）によりスタック（１）に送られ、排出された空気
はダンパー（12）により一部はバルブ（６）を介して外
部へ排出され、残部は前記排出空気量に見合ってバルブ
（５）より吸込まれる新鮮空気と共にスタック（１）へ
供給される。
（４）によりスタック（１）に送られ、排出された空気
はダンパー（12）により一部はバルブ（６）を介して外
部へ排出され、残部は前記排出空気量に見合ってバルブ
（５）より吸込まれる新鮮空気と共にスタック（１）へ
供給される。
一方第２図の場合ブロア（４）でスタックに送られた
冷却空気はスタックから熱を奪い、高温となった空気は
熱交換器（13）で冷却されて後スタック（１）に送ら
れ、冷却空気の循環路を構成する。
冷却空気はスタックから熱を奪い、高温となった空気は
熱交換器（13）で冷却されて後スタック（１）に送ら
れ、冷却空気の循環路を構成する。
（ト） 効果 本発明によれば電池反応熱による昇温を行うに先立
ち、開路電圧を測定して反応ガスの分配性をチエックす
るに際し、供給反応ガスに不活性ガスを導入してその分
圧を低下させるので、開路電圧が従来のように急激に立
上るのを抑制して電極触媒などを劣化させることなく、
電池寿命が著しく改善されると共に、スタックを構成す
る単位セルもしくはユニットセルに対する反応ガスの分
配性をチエック、調節するに充分な期間開路電池を低く
保つことが可能であるため、スタック全体に亘る反応の
アンバランスを解消して電池特性の向上が達成される。
ち、開路電圧を測定して反応ガスの分配性をチエックす
るに際し、供給反応ガスに不活性ガスを導入してその分
圧を低下させるので、開路電圧が従来のように急激に立
上るのを抑制して電極触媒などを劣化させることなく、
電池寿命が著しく改善されると共に、スタックを構成す
る単位セルもしくはユニットセルに対する反応ガスの分
配性をチエック、調節するに充分な期間開路電池を低く
保つことが可能であるため、スタック全体に亘る反応の
アンバランスを解消して電池特性の向上が達成される。
第１図及び第２図はいづれも本発明による燃料電池の始
動方法を説明するための系統図、第３図に同上反応ガス
の分配調節法を説明するための要部側面図である。 1:電池スタック、２、２´：冷却及び反応空気のマニホ
ルド、21、▲２´ １▼：反応空気マニホルド、22、▲２
´ ２▼：冷却空気マニホルド、３、３′：燃料ガスマニ
ホルド、８、9:不活性ガス導入バルブ、10:分配管、11:
バルブ。
動方法を説明するための系統図、第３図に同上反応ガス
の分配調節法を説明するための要部側面図である。 1:電池スタック、２、２´：冷却及び反応空気のマニホ
ルド、21、▲２´ １▼：反応空気マニホルド、22、▲２
´ ２▼：冷却空気マニホルド、３、３′：燃料ガスマニ
ホルド、８、9:不活性ガス導入バルブ、10:分配管、11:
バルブ。
Claims (1)
- 【請求項１】電池スタックと反応ガス供給手段と、不活
性ガス供給手段と、開路電圧測定手段とを有する燃料電
池の起動時、電池スタックの温度が規定値に達して後反
応熱による昇温を行うに先立ち、 前記電池スタックの各単位セルもしくはユニットセルの
開路電圧を前記開路電圧測定手段により測定して反応ガ
スの分配状態をチェックするに際し、前記反応ガス供給
手段により供給された反応ガスに、前記不活性ガス供給
手段から不活性ガスを導入して反応ガスの分圧を低下さ
せ、前記開路電圧が所定値を越えないように制御せしめ
ることを特徴とする燃料電池の始動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59186875A JPH0828226B2 (ja) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | 燃料電池の始動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59186875A JPH0828226B2 (ja) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | 燃料電池の始動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6166374A JPS6166374A (ja) | 1986-04-05 |
| JPH0828226B2 true JPH0828226B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=16196205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59186875A Expired - Lifetime JPH0828226B2 (ja) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | 燃料電池の始動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828226B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4872181B2 (ja) * | 2003-09-10 | 2012-02-08 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システムとその運転方法 |
| JP7020055B2 (ja) * | 2017-10-23 | 2022-02-16 | 三菱自動車工業株式会社 | 電動車両の燃料電池装置 |
-
1984
- 1984-09-06 JP JP59186875A patent/JPH0828226B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6166374A (ja) | 1986-04-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |