JPS5975569A - 燃料電池の保管方法 - Google Patents

燃料電池の保管方法

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JPS5975569A
JPS5975569A JP57185106A JP18510682A JPS5975569A JP S5975569 A JPS5975569 A JP S5975569A JP 57185106 A JP57185106 A JP 57185106A JP 18510682 A JP18510682 A JP 18510682A JP S5975569 A JPS5975569 A JP S5975569A
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武 桑原
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は燃料電池の保管方法に関するものである。
〔発明の技術的背景〕
従来、燃料電池は燃料の有している化学的エネルギーを
、直接電気エネルギーに変換する装置である。この燃料
電池は、通常電解質を挾んで一対の多孔質電極を配置し
、一方の電極の背面に水素等の気体燃料を接触させると
共に、他方の電極の背面に酸素等の酸化剤を接触させ、
このときに起る電気化学的反応により発生する電気エネ
ルギーを、上記一対の電極から取出すようにしたもので
ある。この場合、電解質としては溶融塩、アルカリ溶液
、酸性溶液等があるが、ここでは燃料電池として代表的
なリン酸を電解質とする燃料電池を例としてその原理に
ついて説明する。
第1図は、この種の燃料電池の原理構成を示すものであ
る。図において、電解質層1は繊維質シートや鉱物質粉
末にリン酸を含浸したものでアル。また、2および3は
この電解質層1を挾んで配置されたアノードおよびカソ
ードの−対の多孔質(炭素質)電極で、電解質層1と接
する面には白金触媒を塗布している0さらに、4は水素
を含むガスの流れる部屋であり、5は酸X(通常は空気
)等の酸化剤気体の流れる部屋である。
かかる燃料電池において、部屋4に流入した水素はアノ
ード電極2の空所金拡散して触媒に達する。ここで、水
素ガスは触媒の作用により水素イオンと電子とに解離す
る0その反応式はn2−+z H+ 2 e    ・
・・・・41)となる。そして、水素イオンは電解質層
1に入り、起電圧による作用と濃度拡散によりカソード
電極3に向って泳動する〇一方、水素ガスの解離により
分離した電子はアノード電極2に流れ込)、電極2は負
に課電したことになる0またカソード電極3では、アノ
ード電極2側から泳動してきた水素イオンと、酸化剤と
して部屋5に供給されさらにカソード電極3の空所を拡
散してきた酸素と、アノード電極2から外部の電力負荷
を通って仕事を1.電池のカソード3に戻ってきた電子
の3渚が、触媒表面で次の反応を起こす。
4H++4e +02→2 H2O−・・(2)かくし
て、水素か改化されて水になる反応と、この時の化学的
エネルキーか電気エネルギーとな−って、外部の電気負
荷の中で電気エネルギーを力える電池としての全反応が
完成する0この場合、電気エネルギーの一部はtM質層
1の中で、電池の内部抵抗により消費されるOしたがっ
て、電池の効率を高めるために屹M質層1は他め゛〔薄
く設計され、水素イオンのη、動距離を短かくして抵抗
を小さくするように2’1つている0また、原料として
供#fJされる水系ガスおよび空気は、数気圧に加圧さ
れるのか普通である。これは、一般の化学反応と同様に
反応に関する物質の濃度を上けることが、反応速度を高
める有効な手段であるからである〇一方、燃料電池の運
転温度は上記の如く電気化学的反応生成物として水が発
生するので、その生成水を燃料電池系外に連続的に取り
去ってやる必要から、100℃以上の高温である。そし
て、この高温で燃料電池の運転全可能とするために、8
5eI)以上(通常95〜100%)の濃度のリン酸を
電解質として使用している。なお、電池の性能は高温に
なる程向上する。
〔背景技術の問題点〕
上述したように、通常の燃料電池は燃料および空気の流
通条件下で、高温・高圧にて運転される。しかし、運転
を行なわない時には温度が下げられ、ガス供給は停止さ
れる。この場合、ガス供給を停止してもアノード電極2
は水素電極電位に分極しており、カソード電極3は酸素
分極電位に保たれる。そして、各電極電位が高い条件で
保持されると、触媒である白金の微粒子の結晶成長が促
進され、第2図に示す如く燃料電池の性能低下の原因と
なる0すなわち、第2図において横軸は保持した電極電
位の値であり、縦軸は負荷全と一つだときの電池の出ブ
J電H二を示しており、一定の保持時間に対して祠られ
た関係である。保持した電極電位が高y1m電池の性能
低下が促進される。そして、電池の稼動率が約50%と
し、また目標寿命を5年とすると、2年半は保管状態に
あることになI)、保管時における電池の性能維持は非
常に重要なことである。
〔発明の目的〕
本発明は上記のような事情全考慮して成さAtだもので
、その目的は高い性能を長期にわたって保持し長寿命化
を図ることが可能な燃料電池を提供することにある○ 〔発明の概要〕 上記目的を達成するために本発明では、1上向時および
保管時の条件が燃料電池の寿命に大きく影響することに
着眼し、常温で保管する際に4%以下の水素を含有する
窒素ifスをアノード電極室およびカソード電極室に封
入することを特徴とする特 〔発明の実施例〕 以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。
本発明は、前述した第1図の構成の燃料電池を常温で保
管するに際し、アノード電極室とカソード電極室に所定
濃度(4%以下であればよい)の水素を含有する窒素ガ
スを封入、つまりアノード電極2およびカソード電極3
共に微量の水素を含有する窒素ガスでパージして水素雰
囲気とし、各電極2,3電位を水素電極電位に保持する
ようにしたものである。この場合、水素の濃度’t4%
以下とするのは、この値が水素の爆発下限値であるから
である。実際の保管に際しては0.1〜3%の水素濃度
範囲とすることが望ましい。
第3図は、本発明の方法による寿命効果を説明するため
の図である。図において、横軸は電池製作後の経過時間
、縦軸は電池性能を示す電圧を夫々表わしている。同図
のAは従来の空気による分極電位のまま保管した場合、
同じくBは上記本発明の保管方法により処理した時の電
池性能の低下状況を夫々かすものである○第3図から明
らかなように本発明の保管方法によれば、従来の保管条
件のとき(て比較し゛C,電池性能の経時変化を約半分
に抑えることが可能となる。
上述したように本保管方法とすれば、微量の水素を含有
する窒素ガスをアノード、カソードの各電極2,3に封
入するという簡単な操作で、燃料電池における性能の経
時的変化を抑えて高性能を長期にわたって維持し、電池
の長寿命化を図ることができるものである0 尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、その要旨を変更しない範囲で種々に変形して実施する
ことができるものである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、その保管に際して
4%以下の水素な含有[る窒素ifスをアノードおよび
カソードの名知、極に封入′するようにしたので、高い
性能を長期にわたって保持し長寿命化を図ることが可能
な燃料電池の保管方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は燃料電池の原理構成2示す図、第2図は電極の
分極電位が電池性能に影響する現象を説明するだめの図
、第3図は本発明の詳細な説明するための図であるO J・・・電M質層、2・・・アノード電極、3・・・カ
ソード電極、4,5・・・ガス流通室。 出願人代理人 弁理士  鈴 江 武 彦第1図 202

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  電解質を挾んでアノードおよびカソードの一
    対の多孔質電極を配置し、アノード電極の背面に水素等
    の気体燃料を接触させると共にカソード電極の背面に酸
    素等の酸化剤を接触させ、発生する電気エネルギーを前
    記電極がら取出す燃料電池において、前記燃料電池を常
    温で保管する際、4チ以下の水素を含有する窒素ガスを
    アノード電極室およびカソード電極室に封入するように
    したことを特徴とする燃料電池の保管方法。
  2. (2)窒素ガスは0.1〜0.3%の水素を含有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の燃料電
    池の保管方法。
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