JPS5832903B2 - 燃料電池の休止方法 - Google Patents

燃料電池の休止方法

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JPS5832903B2
JPS5832903B2 JP53091566A JP9156678A JPS5832903B2 JP S5832903 B2 JPS5832903 B2 JP S5832903B2 JP 53091566 A JP53091566 A JP 53091566A JP 9156678 A JP9156678 A JP 9156678A JP S5832903 B2 JPS5832903 B2 JP S5832903B2
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fuel cell
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正博 桜井
邦夫 水上
博之 田島
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Fuji Electric Co Ltd
Furukawa Battery Co Ltd
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Furukawa Battery Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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    • HELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電解液として吸湿性の大きい、例えば高濃度
のリン酸または水酸化カリウムを用い、酸化剤ガスとし
て空気を用いるタイプの燃料電池の休止方法に関する。
一般に、燃料電池、例えば吸湿比の大きい高濃度のリン
酸液を用いたマトリックス形水素・空気燃料電池におい
て、この電池の作動温度は約130℃ないし190℃程
度である。
従って、運転の際、反応ガス、例えば水素または空気に
含まれた水分および反応によ0生成された水分は、高い
作動温度によ0蒸発し、電解液に吸収されることなく、
すべて外部へ持ち出され、電解液の濃度はほとんど10
0%近くの高濃度を維持するから、反応ガスを特別に除
湿して供給する必要がない。
しかし、運転休止の際、電池の冷却にともない、吸湿比
の大きい電解液が反応ガス中の水分を吸収して希釈され
るという問題がある。
従来、この種の燃料電池の運転を休止する方法として、
電池の負荷をオフにし、空気および水素の供給を断ち、
電池の冷却を開始すると同時に、乾燥した窒素などの不
活性ガスを、水素が供給される燃料ガス区画室および空
気が供給される酸化剤区画室へ供給する方法がある。
この方法は空気および水素の供給系統の外に、窒素など
の不活比ガス供給系統を設ける必要があるため、装置が
複雑化し、かつ窒素などの不活性ガスを常備しなければ
ならないという欠点があった。
次に、他の方法として、電池の負荷をオフにし、電池の
冷却を開始し電池の温度が室温付近に低下するまで、燃
料ガス区画室および酸化剤区画室を、それぞれ水素およ
び空気で密閉状態に保つ方法がある。
この方法においては電池の温度の低下および電池の内部
放電による反応ガスの消費によ0、それぞれのガス区画
室に負圧が生じ、この負圧により、電解液がガス区画室
へ洩出して、電解液量が減少し電池の%性低下を生ずる
という欠点があった。
さらに他の方法として、電池の負荷をオフにして、電池
の冷却を開始し、電池温度が室温付近に低下するまで、
少量の水素および空気をそれぞれ燃料ガス区画室および
酸化剤区画室へ流し続けて、負圧が生ずるのを防ぐ方法
がある。
この方法では燃料ガス区画室へ供給される水素は乾燥ガ
スまたは多少の湿分を含むガスであるが、酸化剤区画室
へ供給される空気は町成りの量の湿分を含む。
例えば温度20℃、湿度50%ないし80%における空
気中の水蒸気圧は約9mmHgないし14mmH,9程
度であるのに対し、100%濃度のリン酸の水蒸気圧は
約0.37miHg程度である。
従って比較的多量に含まれる空気中の湿分が電極を介し
て電解液に吸収されると、電解液の濃度が低下する。
この結果、電解液の容積が増加し、希釈された電解液が
電極を介して、反応ガス区画室へ洩出し、運転中に保持
されていた電解液のバランスがくずれて、運転を再開し
た際、電解液の不足を生じ電池の特注低下の原因となる
という欠点があった。
本発明は、上述の点に鑑み、従来技術の欠点を除き運転
休止の際にも電解液の濃度が保持され、電池の安全性が
確保され、電池の特性が長期に亘0維持される燃料電池
の休止方法を提供することを目的とする。
このような目的は本発明によれば、酸化剤区画室へ空気
が供給され燃料ガス区画室へ燃料ガスが供給され発電を
行う燃料電池の休止の際に、前記電池の外部負荷回路を
開き、前記空気および燃料ガスを自然拡散によ0供給し
ながら、前記外部負荷回路と並列に設けられた外部短絡
回路を接続して、前記電池を放電させ、前記酸化剤区画
室内の空気中の酸素を消費して窒素で充満させることに
よって達成される。
また、本発明によれば、上述の酸化剤区画室内に充満さ
れた窒素を前記燃料ガス区画室内へ供給して前記燃料ガ
ス区画室内の燃料ガスを窒素で置換させることによって
長期間の休止に対処させることが可能となる。
次に、本発明の実症例を図面に基づき、詳細に説明する
第1図は本発明の一実施例の概略構成図を示す。
図において燃料電池1は、燃料ガス電極(水素電極)2
および酸化剤電極(空気電極)3と、両電極2,3の間
に設けられ95%程度のリン酸を含浸した多孔性マトリ
ックスからなる電解液区画室6と、水素電極2を介して
電解液区画室6に接する燃料ガス区画室4および空気電
極3を介して電解液区画室6に接する酸化剤区画室5と
からなる。
燃料ガス区画室4には、水素を供給する水素供給管7お
よび排出する水素排出管8が接続され、それぞれの管7
,8にはそれぞれバルブ9,10が設けられる。
酸化剤区画室5には、空気を供給する空気供給管11お
よび排出する空気排出管12が接続され、それぞれの管
11,12にはそれぞれバルブ13,14が設けられる
また、電池1には運転中に作動させる外部負荷回路17
および運転休止のとき使用される外部短絡回路18が並
列に設置されている。
この外部短絡回路18は抵抗値を十分大きく選定された
短絡抵抗18Aおよびこの短絡回路18の電流値を測定
する電流計19を有する。
電池1の運転中は燃料ガス供給バルブ9および排出バル
ブ10、さらに酸化剤供給バルブ13および排出バルブ
14が開放され、燃料ガス区画室4には水素、酸化剤区
画室5には空気が供給される。
上述の構成による本発明の詳細な説明する。
短期間例えば数日間以内の運転休止の際には、外部負荷
回路17をオフして、排出バルブ10,14を閉鎖し、
供給バルブ9,13を開放したままにすると、水素およ
び空気は供給管7,11を経て、自然拡散によ0燃料ガ
ス区画室4および酸化剤区画室5へ供給される。
この際、外部短絡回路18をオンすれば、電池1は短絡
抵抗、18Aにより所要の小電流に制限されながら放電
を開始し、燃料ガス区画室4内の水素および酸化剤区画
室5内の空気中の酸素が消費されて、酸化剤区画室5内
が空気中の窒素で充満されたところで放電が停止する。
この放電の停止は外部短絡回路18の電流計19の零指
示により確認される。
この確認ののち、供給バルブ9,13を閉鎖し外部短絡
回路18をオフして休止状態に入る。
この方法は酸化剤区画室4内で酸化剤電極3に吸着して
残存する酸素と、燃料ガス区画室5内に残存する水素と
の間で内部放電を生ずるので、短期間用として有効であ
る。
次に、第2図は本発明の他の実施例の概略構成図を示す
図において第1図と同一の機能を有する部分には、同一
の符号が付されている。
第1図と異なり、燃料ガス供給管7および酸化剤排出管
12に連結管15が連結され、この連結管15に連結バ
ルブ16が設けられている。
電池1人の運転中には、燃料ガス供給バルブ9および排
出バルブ10、さらに酸化剤供給バルブ13および排出
バルブ14が開放され、燃料ガス区画室4内には水素、
酸化剤区画室5A内には空気が供給される。
この際、連結管15のバルブ16は水素および空気の混
合を防止するために、閉鎖されている。
上述の構成による本発明の詳細な説明する。
長期間、例えば数日以上の運転休止の際に、第1図と同
様に、外部負荷回路17をオフして、排出バルブ10,
14を閉鎖し、供給バルブ9,13を開放したままにす
ると、水素および空気は供給管7.11を経て、自然拡
散により燃料ガス区画室4および酸化剤区画室5人へ供
給されながら、電池1人の湿度は室温近くまで冷却する
この際、外部短絡回路18をオンすれば、電池1人は放
電を開始し、燃料ガス区画室4内の水素および酸化剤区
画室5A内の空気中の酸素が消費されて、酸化剤区画室
5A内が空気中の窒素で充満されたところで放電が停止
する。
この放電の停止が電流計19の零指示によって確認され
る。
この確認ののち、燃料ガス供給バルブ9を閉鎖し、燃料
ガス排出バルブ10および連結バルブ16を開放し、空
気の供給圧力を極く僅かに上げることにより、酸化剤区
画室5入内の窒素リッチのガスを、燃料ガス区画室4内
へ供給し、燃料ガス区画室4内の水素を窒素にて置換す
る。
この際、酸化剤区画室5人の容積を燃料ガス区画室4の
容積の約2倍近くとしておけば、燃料ガス区画室4内を
十分に窒素で充満し得る。
なお、酸化剤区画室5A内のガスを燃料ガス区画室4へ
送0込む際に、水素との混合をできる限0さけるために
、燃料ガス区画室4の下部に設けられた供給管7からゆ
っくりと供給し、残存水素を上部に設けられた排出バル
ブ10から排出させるのが良い。
この場合、外部短絡回路18が作動状態にあるために、
燃料ガス電極2に吸着されて残存した水素が、酸化剤区
画室5Aに新たに供給された空気と反応して放電を再開
し、電流計19はこの放電電流を指示することがある。
しかし、残存水素が完全に消費されると、電流計19が
再び零指示をする。
この零指示を確認したのち、供給バルブ13、排出バル
ブ10および連結バルブ16を閉鎖し外部短絡回路18
をオフにすれば、燃料ガス区画室4は窒素で、酸化剤区
画室5Aは窒素に富む空気で封入された状態にて、電池
は長期間の休止状態に入ることができる。
以上に説明するように本発明によれば、燃料電池の休止
時に外部短絡回路によ0、酸化剤区画室内の空気中の酸
素を消費させて窒素で充満させることによって短期の休
止状態が得られ、さらに空気排出側と水素供給側とを連
結する連結バルブを設け、酸fヒ剤区画室内の窒素を燃
料ガス区画室内へ送0込み水素と置換させ、燃料ガス区
画室を窒素、酸化剤区画室を窒素に富む空気で充満させ
封入することによって長期の運転休止が得られ、その際
に運転時の電解液の濃度が保持され、電池の特注が長期
に亘O維持され、電池の安全性が確保され休止時におけ
る点検を要しないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略構成図、第2図は本発
明の他の実施例の概略構成図である。 1.1A・・・・・・燃料電池、2・・・・・・燃料ガ
ス電極、3・・・・・・酸化剤電極、4・・・・・・燃
料ガス区画室、5゜5A・・・・・・酸化剤区画室、6
・・・・・・電解液区画室、7・・・・・・燃料ガス供
給管、8・・・・・・燃料ガス排出管、9・・・・・・
燃料ガス供給バルブ、10・・・・・・燃料ガス排出バ
ルブ、11・・・・・・酸化剤供給管、12・・・・・
・酸化剤排出管、13・・・・・・酸化剤供給バルブ、
14・・・・・・酸化剤排出バルブ、15・・・・・・
連結管、16・・・・・・連結バルブ、17・・・・・
・外部負荷回路、18・・・・・・外部短絡回路、19
・・・・・・電流計。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 酸化剤区画室へ空気が供給され燃料ガス区画室へ燃
    料ガスが供給され発電を行う燃料電池の休止の際に、前
    記電池の外部負荷回路を開き、前気空気および燃料ガス
    を自然拡散によO供給しながら、前記外部負荷回路と並
    列に設けられた外部短絡回路を接続して前記電池を放電
    させ、前記酸化剤区画室内の空気中の酸素を消費して窒
    素で充満させることを特徴とする燃料電池の休止方法。 2、特許請求の範囲第1項に記載の燃料電池の休止方法
    において、酸化剤区画室内に充満された窒素を前記燃料
    ガス区画室内へ供給して前記燃料ガス区画室内の燃料ガ
    スを前記窒素を置換させることを特徴とする燃料電池の
    休止方法。 3 特許請求の範囲第2項に記載の燃料電池の休止方法
    において、酸化剤区画室は前記燃料ガス区画室の容積の
    ほぼ2倍に近い容積を有することを特徴とする燃料電池
    の休止方法。
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