JPS58164162A - 燃料電池の運転休止方法 - Google Patents
燃料電池の運転休止方法Info
- Publication number
- JPS58164162A JPS58164162A JP57047996A JP4799682A JPS58164162A JP S58164162 A JPS58164162 A JP S58164162A JP 57047996 A JP57047996 A JP 57047996A JP 4799682 A JP4799682 A JP 4799682A JP S58164162 A JPS58164162 A JP S58164162A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- fuel cell
- electrolyte
- phosphoric acid
- matrix
- 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
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- 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
-
- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電解質固定部燃料電池のマ） ＩＪラックス
電解液保持部材）、中の電解質の晶析（結晶の析出）を
防止させる方法に関するものである。
電解液保持部材）、中の電解質の晶析（結晶の析出）を
防止させる方法に関するものである。
燃料ガスとして水素ガスまたはメタン、エタン勢の天燃
ガスを改質した改質水素ガスを用い、・酸化剤ガスとし
て酸素ガスまたは空気を用いる電解液固定型燃料電池に
右いては、電池内部での反応ガスの混合（主に、電極触
媒面からマトリックスを通過し対極へ到達するガス洩れ
）を防止す、る役割をマトリックスに、もたせることが
望ましい。、このマトリックスはりん酸勢の電解液を保
持した状態で高いガスふきぬけ圧力（０，５〜２ｋｇ／
ｓｆ）を有しなければならない。 、 。
ガスを改質した改質水素ガスを用い、・酸化剤ガスとし
て酸素ガスまたは空気を用いる電解液固定型燃料電池に
右いては、電池内部での反応ガスの混合（主に、電極触
媒面からマトリックスを通過し対極へ到達するガス洩れ
）を防止す、る役割をマトリックスに、もたせることが
望ましい。、このマトリックスはりん酸勢の電解液を保
持した状態で高いガスふきぬけ圧力（０，５〜２ｋｇ／
ｓｆ）を有しなければならない。 、 。
電解液固定ｍｓ料電池は、一般に第１ｒＩＡに示す構成
を有する。すなわち燃料電Ｍｌは、耐熱性、耐蝕性およ
び電気絶縁性を有す、る多孔性薄膜部材ニｔ）ん駿など
の電解液を含浸させたマトリックス鵞と、飢記マトリッ
クスにより隔置されたガス拡散および電解筒浸透性を有
する多孔性の燃料電極（水素電ｆｉ）３右よび酸化剤電
極（ＩＩ嵩電極または空気電極）４と、これら電極のガ
ス儒基材に接触し集電の役割を果すとともに、それぞれ
の電極へ反応ガスを供給するためのガス区−１ｉ５．６
と電解液用のりザーパ９を形成するセパレータプレート
（バイポーラプレート）７．８とから成立っている。
を有する。すなわち燃料電Ｍｌは、耐熱性、耐蝕性およ
び電気絶縁性を有す、る多孔性薄膜部材ニｔ）ん駿など
の電解液を含浸させたマトリックス鵞と、飢記マトリッ
クスにより隔置されたガス拡散および電解筒浸透性を有
する多孔性の燃料電極（水素電ｆｉ）３右よび酸化剤電
極（ＩＩ嵩電極または空気電極）４と、これら電極のガ
ス儒基材に接触し集電の役割を果すとともに、それぞれ
の電極へ反応ガスを供給するためのガス区−１ｉ５．６
と電解液用のりザーパ９を形成するセパレータプレート
（バイポーラプレート）７．８とから成立っている。
電極は、ガスの拡散または透過を容重にするための多孔
性カーボン不織布基材３８．４８上にグラファイト粉末
をポリテトラフルオロエチレン（ＦＴＦＢ）で結合させ
た薄膜（撥水層） ３１．４１と電極反応を容品に行な
わせるための貴金属を担持したカーボン粉末触媒をＰＴ
Ｆｉｉｔで結合させた薄層（触媒層）３ｃ、４ｃより構
成されている。
性カーボン不織布基材３８．４８上にグラファイト粉末
をポリテトラフルオロエチレン（ＦＴＦＢ）で結合させ
た薄膜（撥水層） ３１．４１と電極反応を容品に行な
わせるための貴金属を担持したカーボン粉末触媒をＰＴ
Ｆｉｉｔで結合させた薄層（触媒層）３ｃ、４ｃより構
成されている。
マ） ＩＪラックスは耐熱Ｏ耐蝕性・非電導性を有する
徽扮末を少量のＦＴＦＢで結合させた薄膜である。前記
マトリックスには、■電解液に高橿飼性、◎大きな電解
液保持力θ高いガスふきぬけ圧力Ｏ機械的強度が大会い
事などの特性を有することが望まれる。
徽扮末を少量のＦＴＦＢで結合させた薄膜である。前記
マトリックスには、■電解液に高橿飼性、◎大きな電解
液保持力θ高いガスふきぬけ圧力Ｏ機械的強度が大会い
事などの特性を有することが望まれる。
かかる燃料電池において、電解液としてりん酸が使用さ
れる場合には、マトリックスに含浸させるりん酸は一般
に９ｓ〜１００ ｗｔ−の一度のものが使用され、通常
の運転条件下（温度１６０〜ｚｏｏ”ｃ）ではマトリッ
クス中に保持されているりん酸の一度は１００１００＝
１０５となる。ところて前記一度のりん駿は第ａｌｌも
示されたような氷晶１１度を有する。Ｉｌ軸は温廖、横
軸は一度である。すなわちりん酸濃度１００ｗｔ−で氷
晶１１度は約４２ ０，１０２Ｗｔ＊で約３５ ０，１
０５ｗｔ％で約３０’Ｃとなる。このような氷晶ｌｉｔ
を有するａｍのりん酸を保持したマトリックスからなる
燃料電池を休止状態（電池の温度が大気に等しい温ＩＩ
状慶で運転休止する）に放置した場合には、マトリック
スおよび電極触媒層反応界面に保持されたりん醗は氷晶
１１度以下であり、結晶析出が起る。りん酸に漏れやす
くしかもりん酸の保持力を＾めるために撥水性を有する
ＰＴＦｌｉ！結合剤資可能な隣り少ない量で作刺してい
るマトリックスに ゝおいて、このりん酸の結晶析
出が起ると、マトリックス膜に１袈および層関剥１ｌＩ
ｌ＆および構造破線などをもたらし、Φ電解液保持力の
低下＠絶縁抵抗の低下θマトリックス強度の低下゛＠電
池内部での反応ガスの漏洩および拠金などに伴う電池性
能低下の原因となる。 “ この発明は帥述の欠点を除去し・て、マトリックス膜の
秀れた電解液保持力および耐ガス圧性等の特性が損われ
ないような運転休止方法を提供することを目的とする。
れる場合には、マトリックスに含浸させるりん酸は一般
に９ｓ〜１００ ｗｔ−の一度のものが使用され、通常
の運転条件下（温度１６０〜ｚｏｏ”ｃ）ではマトリッ
クス中に保持されているりん酸の一度は１００１００＝
１０５となる。ところて前記一度のりん駿は第ａｌｌも
示されたような氷晶１１度を有する。Ｉｌ軸は温廖、横
軸は一度である。すなわちりん酸濃度１００ｗｔ−で氷
晶１１度は約４２ ０，１０２Ｗｔ＊で約３５ ０，１
０５ｗｔ％で約３０’Ｃとなる。このような氷晶ｌｉｔ
を有するａｍのりん酸を保持したマトリックスからなる
燃料電池を休止状態（電池の温度が大気に等しい温ＩＩ
状慶で運転休止する）に放置した場合には、マトリック
スおよび電極触媒層反応界面に保持されたりん醗は氷晶
１１度以下であり、結晶析出が起る。りん酸に漏れやす
くしかもりん酸の保持力を＾めるために撥水性を有する
ＰＴＦｌｉ！結合剤資可能な隣り少ない量で作刺してい
るマトリックスに ゝおいて、このりん酸の結晶析
出が起ると、マトリックス膜に１袈および層関剥１ｌＩ
ｌ＆および構造破線などをもたらし、Φ電解液保持力の
低下＠絶縁抵抗の低下θマトリックス強度の低下゛＠電
池内部での反応ガスの漏洩および拠金などに伴う電池性
能低下の原因となる。 “ この発明は帥述の欠点を除去し・て、マトリックス膜の
秀れた電解液保持力および耐ガス圧性等の特性が損われ
ないような運転休止方法を提供することを目的とする。
第２図はこの発明の実施例を示すもので、燃料電池１０
は燃料電極１３と酸化剤電極１４とこれら電極を隔離し
電解液区画室を形成するマトリックス１２およびそれぞ
れの電極へ反応ガスを供給するためのガス区画室Ｉｓお
よび１６より構成されている。このような構成を有する
燃料電池において、電池の運転時には、燃料ガスは燃料
供給バルブ１７および流量計１８を経由し、ガス区画室
１５へ供給され、燃料排出バルブ１９より排出される。
は燃料電極１３と酸化剤電極１４とこれら電極を隔離し
電解液区画室を形成するマトリックス１２およびそれぞ
れの電極へ反応ガスを供給するためのガス区画室Ｉｓお
よび１６より構成されている。このような構成を有する
燃料電池において、電池の運転時には、燃料ガスは燃料
供給バルブ１７および流量計１８を経由し、ガス区画室
１５へ供給され、燃料排出バルブ１９より排出される。
一方、酸化剤ガスは酸化剤供給バルブ２０および流量針
２１を経由し、ガス区−１１１６へ供給され、酸化剤排
出バルブ２意へ排出される。
２１を経由し、ガス区−１１１６へ供給され、酸化剤排
出バルブ２意へ排出される。
しかして、運転停止ｉｔ後には、燃料ガス系統および酸
化剤ガス系統および酸化剤ガス系統のそわそれの供給バ
ルブ１７．２０を閉じ％Ｎ”（窒素）ガス調湿器入ロ、
出ロバルブ２４，２５およびバルブ２６を開き、１ｌＩ
ｆＩｉ器２３により一定の濃度にコントロールされたＮ
！ガスを供給する。このＮ潤Ｎｍガスにより、りん酸に
水を散漫させ濃度を７５Ｗｔ慢 まで下げる。たとえば
５０ Ｃで湿庸２８−のガスを送ってやれば、運転ｆ
ｌ＆（１７０Ｃ〜１９０ Ｃ）で約ｔｏｓｗｔ−であ
ったりん酸は、５０Ｃで約７５ｖｖｔ％となる。その後
２０ Ｕまで温度を下けて７５±５・を−の一度を保
つためには２０°Ｃで４８〜２２−の１Ｍ度のカスを送
る必要がある。第３図より７５Ｗｔ−付近では、りん酸
の氷晶点は約−２０°Ｃであり、このａｍまで１かれば
、マトリックス膜および電極触媒増反シト−に保持され
たりん敵は結晶して析出することはない。また１００Ｗ
ｔ＊のりん飯を７５ｗｔ−にすれは、体積は１．３３倍
となり、この容積増加分は第１図のセパレータープレー
ト７に設けたリザーバ９に吸収される。このリザーバは
、再起動後のりん鎗の濃縮による容積減少にともない、
電解液をすみやかに、マ） ＩＪワックス膜よび電極触
媒反応界面に移動せしめる１！度の電解液保持力を有す
るものである。
化剤ガス系統および酸化剤ガス系統のそわそれの供給バ
ルブ１７．２０を閉じ％Ｎ”（窒素）ガス調湿器入ロ、
出ロバルブ２４，２５およびバルブ２６を開き、１ｌＩ
ｆＩｉ器２３により一定の濃度にコントロールされたＮ
！ガスを供給する。このＮ潤Ｎｍガスにより、りん酸に
水を散漫させ濃度を７５Ｗｔ慢 まで下げる。たとえば
５０ Ｃで湿庸２８−のガスを送ってやれば、運転ｆ
ｌ＆（１７０Ｃ〜１９０ Ｃ）で約ｔｏｓｗｔ−であ
ったりん酸は、５０Ｃで約７５ｖｖｔ％となる。その後
２０ Ｕまで温度を下けて７５±５・を−の一度を保
つためには２０°Ｃで４８〜２２−の１Ｍ度のカスを送
る必要がある。第３図より７５Ｗｔ−付近では、りん酸
の氷晶点は約−２０°Ｃであり、このａｍまで１かれば
、マトリックス膜および電極触媒増反シト−に保持され
たりん敵は結晶して析出することはない。また１００Ｗ
ｔ＊のりん飯を７５ｗｔ−にすれは、体積は１．３３倍
となり、この容積増加分は第１図のセパレータープレー
ト７に設けたリザーバ９に吸収される。このリザーバは
、再起動後のりん鎗の濃縮による容積減少にともない、
電解液をすみやかに、マ） ＩＪワックス膜よび電極触
媒反応界面に移動せしめる１！度の電解液保持力を有す
るものである。
なお、りん酸を十分に湿潤させたのちは、バルブ２４．
２５は閉じられ、バルブ２６，２７および２８ならびに
図示しないベント弁を開いて、燃料電池の各区画室をＮ
ｓガスでパージする。以上述べたように、この発明によ
れば、マトリックスタイプの電解質固定製燃料電池にお
いて、マトリックス膜および電極触媒反応界面に保持さ
れた電解液の濃度を、燥料ガス系統および酸化剤ガス系
統の少なくとも一方に送る湿濁したガスにより下げるよ
うにしたため、運転休止中の電解質の結晶析出を防止で
き、マ） ＩＪワックス膜亀裂層間剥離郷が生じなくな
り、電解液保持力の低下、絶縁抵抗の低下、マトリック
ス強直の低下ならびに電池内部での反応ガスの漏洩およ
び混合等に伴う電池性能低下原因を除去することができ
る。
２５は閉じられ、バルブ２６，２７および２８ならびに
図示しないベント弁を開いて、燃料電池の各区画室をＮ
ｓガスでパージする。以上述べたように、この発明によ
れば、マトリックスタイプの電解質固定製燃料電池にお
いて、マトリックス膜および電極触媒反応界面に保持さ
れた電解液の濃度を、燥料ガス系統および酸化剤ガス系
統の少なくとも一方に送る湿濁したガスにより下げるよ
うにしたため、運転休止中の電解質の結晶析出を防止で
き、マ） ＩＪワックス膜亀裂層間剥離郷が生じなくな
り、電解液保持力の低下、絶縁抵抗の低下、マトリック
ス強直の低下ならびに電池内部での反応ガスの漏洩およ
び混合等に伴う電池性能低下原因を除去することができ
る。
第１１Ｉｌは本発明の適用可能な燃料電池の要部断ｍａ
ａ、第２＠は本発−の実施例の流体囲路図、第３園はり
ん酸の氷晶温度を説明するための特性線間である。
ａ、第２＠は本発−の実施例の流体囲路図、第３園はり
ん酸の氷晶温度を説明するための特性線間である。
ｌＯ・・・燃料電池、ＩＩＩ、１・・・・ガス区画型、
２ｓ・・・１１素ガス調湿器。
２ｓ・・・１１素ガス調湿器。
７ ｌ 図
２ＥＪ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）電解質固定型の燃料電池において、燃料電池の運転
休止時に、酸化剤ガス系統側または燃料ガス系統側の少
なくとも一方から、燃料電池に硫−ガスを供給し、マト
リックス膜および［極Ｍ７５１反応界面に保持された電
解ｗＬ濃Ｉｆを低下させることにより、電解質の晶析を
防止することを特徴とする燃料電池の運転休止方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法においで、ｔＭ＠
ガスは調湿した情素ガスであることを特徴とする燃料電
池の運転休止方法。 ３）特許請求の範囲第１項記載の方法におい−Ｃ湿洞ガ
スは調湿した空気であることを％截とする燃料電池の運
転休止方法。 料禎、池の運転休止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047996A JPS58164162A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 燃料電池の運転休止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047996A JPS58164162A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 燃料電池の運転休止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58164162A true JPS58164162A (ja) | 1983-09-29 |
| JPH0315305B2 JPH0315305B2 (ja) | 1991-02-28 |
Family
ID=12790921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57047996A Granted JPS58164162A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 燃料電池の運転休止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58164162A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62283565A (ja) * | 1986-05-31 | 1987-12-09 | Toshiba Corp | 燃料電池の運転方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5174244A (en) * | 1974-11-18 | 1976-06-28 | Exxon Research Engineering Co | Nenryodenchi oyobi sonososahoho |
| JPS5519712A (en) * | 1978-07-28 | 1980-02-12 | Fuji Electric Co Ltd | Stopping method of fuel cell |
-
1982
- 1982-03-25 JP JP57047996A patent/JPS58164162A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5174244A (en) * | 1974-11-18 | 1976-06-28 | Exxon Research Engineering Co | Nenryodenchi oyobi sonososahoho |
| JPS5519712A (en) * | 1978-07-28 | 1980-02-12 | Fuji Electric Co Ltd | Stopping method of fuel cell |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62283565A (ja) * | 1986-05-31 | 1987-12-09 | Toshiba Corp | 燃料電池の運転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0315305B2 (ja) | 1991-02-28 |
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