JP2005100705A - Starting method of fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce open circuit voltage at a low temperature in good condition, and to enable start-up of a fuel cell while surely detecting presence of reactive gas leak. <P>SOLUTION: Using as a set temperature the temperature that the open circuit voltage becomes a predetermined value, when the temperature of a fuel cell stack 12 is not higher than the set temperature, bimetals 52 are closed. Therefore, in the state that current does not flow through an external load 17, the output voltage (open circuit voltage) of each generating cell 14 is reduced to the predetermined value. On that occasion, if a large degree of cross leak occurs in any generating cell 14, the output voltage of the generating cell 14 drops, and so the output voltage of the generating cell 14, which occurs the reactive gas leak, becomes relatively lower compared with the output voltage of a normal generating cell 14. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、固体高分子電解質膜を一対の電極間に配設した電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を始動するための燃料電池の始動方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell starting method for starting a fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure in which a solid polymer electrolyte membrane is disposed between a pair of electrodes and a separator are stacked.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜（陽イオン交換膜）からなる電解質膜の両側にそれぞれアノード側電極およびカソード側電極を配置した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持している。この種の燃料電池は、通常、電解質膜・電極構造体およびセパレータを所定数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。   For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode electrode and a cathode electrode are arranged on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane) is sandwiched between separators. doing. This type of fuel cell is usually used as a fuel cell stack by laminating a predetermined number of electrolyte membrane / electrode structures and separators.

燃料電池において、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、水素含有ガスは、電極触媒上で水素イオン化され、適度に加湿された電解質膜を介してカソード側電極へと移動し、その移動の間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、空気等の酸素含有ガスが供給されているために、このカソード側電極において、水素イオン、電子および酸素ガスが反応して水が生成される。   In a fuel cell, a fuel gas supplied to the anode side electrode, for example, a hydrogen-containing gas, is hydrogen-ionized on the electrode catalyst and moves to the cathode side electrode through an appropriately humidified electrolyte membrane. The electrons generated in the meantime are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy. Since an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas such as air, is supplied to the cathode side electrode, hydrogen ions, electrons, and oxygen gas react with each other to generate water at the cathode side electrode.

ところで、上記の固体高分子電解質膜では、発電条件によって微少量であるが水素分子の透過、いわゆる、クロスリークが惹起する場合がある。しかも、固体高分子電解質膜の薄肉化や劣化等によって、水素の透過量が増大すると、空気中の酸素と透過した水素とが反応して発熱するおそれがある。   By the way, in the above-mentioned solid polymer electrolyte membrane, permeation of hydrogen molecules, so-called cross-leakage, may occur although the amount is very small depending on power generation conditions. Moreover, when the amount of hydrogen permeation increases due to thinning or deterioration of the solid polymer electrolyte membrane, oxygen in the air and the permeated hydrogen may react to generate heat.

そこで、例えば、特許文献１に開示されているように、アノードに供給する燃料ガスの圧力をカソードに供給する酸化剤ガスの圧力よりも高く維持した状態で、活性化過電圧領域で出力電圧を測定し、前記出力電圧が所定の電圧値以下であった場合にガスが洩れていると判定する方法が知られている。   Therefore, for example, as disclosed in Patent Document 1, the output voltage is measured in the activated overvoltage region while maintaining the pressure of the fuel gas supplied to the anode higher than the pressure of the oxidant gas supplied to the cathode. A method of determining that gas is leaking when the output voltage is equal to or lower than a predetermined voltage value is known.

活性化過電圧領域は、電流を流さない状態で測定されるアノードとカソードとの間の電位差、いわゆる、開回路電圧（ＯＣＶ）を含む。この活性化過電圧領域では、水素分子の透過量の増大に対する電圧低下の割合が大きいため、高感度にガス漏れを検知することができる。   The activated overvoltage region includes the potential difference between the anode and the cathode, measured in the absence of current, so-called open circuit voltage (OCV). In this activated overvoltage region, the ratio of the voltage drop to the increase in the permeation amount of hydrogen molecules is large, so that gas leakage can be detected with high sensitivity.

ところが、氷点下等の低温で燃料電池を始動する際には、反応ガスを供給した直後に開回路電圧が非常に高い値になることが知られている。一般的な開回路電圧が１Ｖ近傍であるのに対し、例えば、−３０℃の始動時に１．３５Ｖの開回路電圧が発生する場合がある。従って、低温時の開回路電圧に対応して電装回路の耐電圧を高く設定する必要があり、燃料電池システム全体のコストが高騰してしまう。   However, when starting a fuel cell at a low temperature such as below freezing, it is known that the open circuit voltage becomes a very high value immediately after the reaction gas is supplied. For example, an open circuit voltage of 1.35 V may be generated when starting at −30 ° C., for example, while a general open circuit voltage is around 1 V. Therefore, it is necessary to set the withstand voltage of the electrical circuit high so as to correspond to the open circuit voltage at a low temperature, and the cost of the entire fuel cell system increases.

このため、例えば、特許文献２では、複数の単位燃料電池をセパレータを介して積層した燃料電池において、各単位燃料電池に微少電流を流すことができる外部抵抗が接続されている。これにより、各単位燃料電池に発生した開回路電圧を、それぞれの外部抵抗で低減することができ、単位燃料電池の損傷や腐食を防止することが可能になる。   For this reason, for example, in Patent Document 2, in a fuel cell in which a plurality of unit fuel cells are stacked via a separator, an external resistor capable of flowing a minute current is connected to each unit fuel cell. As a result, the open circuit voltage generated in each unit fuel cell can be reduced by the respective external resistance, and damage and corrosion of the unit fuel cell can be prevented.

特開２００３−４５４６６号公報（図３）Japanese Patent Laying-Open No. 2003-45466 (FIG. 3) 特開２００３−１１５３０５号公報（段落［００１１］、図１）JP 2003-115305 A (paragraph [0011], FIG. 1)

本発明は、この種の技術に関連してなされたものであり、低温時の開回路電圧を良好に低下させるとともに、反応ガスの洩れの有無を確実に検出しながら効率的な始動を行うことが可能な燃料電池の始動方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in connection with this kind of technology, and can effectively reduce the open circuit voltage at low temperatures and perform an efficient start while reliably detecting the presence or absence of leakage of the reaction gas. It is an object of the present invention to provide a fuel cell starting method capable of satisfying the requirements.

本発明の燃料電池の始動方法では、燃料電池の内部又は外部の温度が検出されると、この検出された温度に基づいて、前記燃料電池に接続される電気抵抗値が設定される。例えば、電気抵抗を電気的に接続、遮断又は可変することにより、電気抵抗値が設定される。次いで、燃料電池に反応ガスを供給するとともに、電流を流さない状態に維持して開回路電圧が測定される。さらに、測定された開回路電圧に基づいて、反応ガスの洩れ（クロスリークを含む）の有無が判定される。   In the fuel cell starting method of the present invention, when the temperature inside or outside the fuel cell is detected, an electric resistance value connected to the fuel cell is set based on the detected temperature. For example, the electrical resistance value is set by electrically connecting, blocking, or changing the electrical resistance. Next, the reactive gas is supplied to the fuel cell, and the open circuit voltage is measured while maintaining a state in which no current flows. Further, based on the measured open circuit voltage, the presence or absence of leakage of the reaction gas (including cross leakage) is determined.

また、本発明の始動方法では、検出された温度が設定温度以下である際に、燃料電池に電気抵抗を電気的に接続する一方、前記検出された温度が設定温度を超える際に、前記燃料電池から前記電気抵抗を電気的に遮断する。具体的には、温度によって自動的に切り換え操作されるスイッチ、例えば、バイメタルが使用される。   In the starting method of the present invention, when the detected temperature is equal to or lower than the set temperature, an electrical resistance is electrically connected to the fuel cell, and when the detected temperature exceeds the set temperature, the fuel is The electrical resistance is electrically disconnected from the battery. Specifically, a switch that is automatically switched according to temperature, for example, a bimetal is used.

本発明によれば、外気温度が低下して燃料電池が低温になると、前記燃料電池に電気抵抗が接続されるため、低温時における開回路電圧が低下する。従って、低温時の開回路電圧に対応して電装回路の耐電圧を高く設定する必要がなく、燃料電池全体を経済的に構成することができる。しかも、反応ガスの洩れの有無を確実に検出しながら、燃料電池の始動が効率的に遂行可能になる。   According to the present invention, when the outside air temperature decreases and the fuel cell becomes low temperature, an electric resistance is connected to the fuel cell, so that the open circuit voltage at low temperature decreases. Therefore, it is not necessary to set the withstand voltage of the electrical circuit high so as to correspond to the open circuit voltage at low temperatures, and the entire fuel cell can be configured economically. In addition, it is possible to efficiently start the fuel cell while reliably detecting the presence or absence of leakage of the reaction gas.

さらに、検出された温度に基づいて、燃料電池と電気抵抗とが電気的に接続及び遮断される。これにより、簡単な制御で、反応ガスの洩れの有無を検出しながら、燃料電池の始動が良好に行われる。その上、設定温度を超える温度では、燃料電池から電気抵抗が電気的に遮断されるため、開回路電圧を正確に検出するとともに、不要な電力消費を抑制することができ、効率的な発電が遂行可能になる。   Further, based on the detected temperature, the fuel cell and the electrical resistance are electrically connected and disconnected. As a result, the fuel cell can be started well with simple control while detecting the presence or absence of leakage of the reaction gas. In addition, since the electrical resistance is electrically disconnected from the fuel cell at a temperature exceeding the set temperature, the open circuit voltage can be accurately detected, unnecessary power consumption can be suppressed, and efficient power generation can be achieved. It becomes feasible.

図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池の始動方法が実施される燃料電池システム１０の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system 10 in which a fuel cell starting method according to an embodiment of the present invention is implemented.

燃料電池システム１０は、例えば、自動車等の車両に搭載されており、燃料電池スタック１２を備える。この燃料電池スタック１２は、複数の発電セル１４を矢印Ａ方向に積層するとともに、積層方向両端にターミナルプレート１５ａ、１５ｂを介装してエンドプレート１６ａ、１６ｂが配置される。エンドプレート１６ａ、１６ｂは、図示しない締め付けボルトにより積層方向に締め付けられる一方、ターミナルプレート１５ａ、１５ｂは、モータ等の外部負荷１７に電気的に接続される。   The fuel cell system 10 is mounted on a vehicle such as an automobile, and includes a fuel cell stack 12. In the fuel cell stack 12, a plurality of power generation cells 14 are stacked in the direction of arrow A, and end plates 16a and 16b are disposed at both ends in the stacking direction with terminal plates 15a and 15b interposed therebetween. The end plates 16a and 16b are fastened in the stacking direction by fastening bolts (not shown), while the terminal plates 15a and 15b are electrically connected to an external load 17 such as a motor.

発電セル１４は、例えば、各固体高分子電解質膜１８ａの両側にアノード側電極１８ｂとカソード側電極１８ｃとを配置した電解質膜・電極構造体１８と、前記電解質膜・電極構造体１８を挟持する一対のセパレータ２０、２２とを備える。アノード側電極１８ｂには、燃料ガスとして、例えば、水素ガスが供給される一方、カソード側電極１８ｃには、酸化剤ガスとして、例えば、酸素を含む空気が供給される。   The power generation cell 14 holds, for example, an electrolyte membrane / electrode structure 18 in which an anode side electrode 18b and a cathode side electrode 18c are arranged on both sides of each solid polymer electrolyte membrane 18a, and the electrolyte membrane / electrode structure 18. A pair of separators 20 and 22 are provided. The anode side electrode 18b is supplied with, for example, hydrogen gas as a fuel gas, while the cathode side electrode 18c is supplied with, for example, air containing oxygen as an oxidant gas.

エンドプレート１６ａには、各発電セル１４に水素ガスを供給するための水素供給口２４ａと、前記発電セル１４から排出される未使用の水素ガスを含む排ガスを燃料電池スタック１２から排出するための水素排出口２４ｂとが設けられる。エンドプレート１６ｂには、各発電セル１４に空気を供給するための空気供給口２６ａと、前記発電セル１４から排出される未使用の酸素を含む空気を燃料電池スタック１２から排出するための空気排出口２６ｂとが設けられる。   The end plate 16 a has a hydrogen supply port 24 a for supplying hydrogen gas to each power generation cell 14 and an exhaust gas containing unused hydrogen gas discharged from the power generation cell 14 for discharging from the fuel cell stack 12. A hydrogen discharge port 24b is provided. The end plate 16 b has an air supply port 26 a for supplying air to each power generation cell 14 and an air exhaust for discharging air containing unused oxygen discharged from the power generation cell 14 from the fuel cell stack 12. And an outlet 26b.

燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２に水素ガスを供給する水素供給部２８と、前記燃料電池スタック１２に空気を供給する空気供給部３０とを備える。水素供給部２８は、水素タンク３２から供給される水素ガス（燃料ガス）を燃料電池スタック１２に供給する水素供給流路３４と、前記燃料電池スタック１２から排出される未使用の水素ガスを含む排ガスを、前記水素供給流路３４の途上に戻して該燃料電池スタック１２に供給するための水素循環流路３６と備える。   The fuel cell system 10 includes a hydrogen supply unit 28 that supplies hydrogen gas to the fuel cell stack 12 and an air supply unit 30 that supplies air to the fuel cell stack 12. The hydrogen supply unit 28 includes a hydrogen supply channel 34 that supplies hydrogen gas (fuel gas) supplied from the hydrogen tank 32 to the fuel cell stack 12, and unused hydrogen gas that is discharged from the fuel cell stack 12. A hydrogen circulation passage 36 is provided for returning the exhaust gas to the fuel cell stack 12 by returning it to the middle of the hydrogen supply passage 34.

水素供給流路３４には、水素タンク３２から供給される水素ガスを燃料電池スタック１２に供給するとともに、水素循環流路３６から排ガスを吸引して前記燃料電池スタック１２に戻すためのエゼクタ３８が配設される。水素循環流路３６には、排ガスを水素供給流路３４に戻す経路とパージ流路（図示せず）に排出する経路とに選択的に送り出すための弁４０が配設される。   The hydrogen supply channel 34 has an ejector 38 for supplying the hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 32 to the fuel cell stack 12 and sucking the exhaust gas from the hydrogen circulation channel 36 and returning it to the fuel cell stack 12. Arranged. The hydrogen circulation flow path 36 is provided with a valve 40 for selectively sending exhaust gas to a path for returning the exhaust gas to the hydrogen supply flow path 34 and a path for discharging the exhaust gas to a purge flow path (not shown).

空気供給部３０は、燃料電池スタック１２に空気を供給する空気供給流路４２と、前記燃料電池スタック１２から排出される未使用の空気を含む排ガスを、外部に廃棄するための空気排出流路４４とを備える。空気供給流路４２には、空気を圧縮して供給するためにスーパーチャージャ（又はポンプ）４６が設けられる。   The air supply unit 30 includes an air supply passage 42 for supplying air to the fuel cell stack 12 and an air discharge passage for discarding exhaust gas containing unused air discharged from the fuel cell stack 12 to the outside. 44. The air supply flow path 42 is provided with a supercharger (or pump) 46 for supplying compressed air.

本実施形態では、燃料電池スタック１２を構成する各発電セル１４には、電圧計４８が取り付けられるとともに、前記電圧計４８と並列に電気抵抗５０が接続される。各電気抵抗５０には、温度によって自動的に切り換え操作されるスイッチ、例えば、バイメタル５２が直列に接続される。電気抵抗５０は、例えば、固定抵抗を発電セル１４中に設けて該発電セル１４を加熱するヒータを使用することができる。各バイメタル５２は、各発電セル１４の近傍、特に電解質膜・電極構造体１８の近傍に配設される。   In the present embodiment, a voltmeter 48 is attached to each power generation cell 14 constituting the fuel cell stack 12, and an electric resistance 50 is connected in parallel with the voltmeter 48. Each electrical resistor 50 is connected in series with a switch, for example, a bimetal 52, which is automatically switched according to temperature. For example, a heater that heats the power generation cell 14 by providing a fixed resistance in the power generation cell 14 can be used as the electric resistance 50. Each bimetal 52 is disposed in the vicinity of each power generation cell 14, particularly in the vicinity of the electrolyte membrane / electrode structure 18.

このように構成される燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell system 10 configured as described above will be described below.

先ず、燃料電池スタック１２の温度と開回路電圧（ＯＣＶ）とは、図２に示す関係を有している。そこで、開回路電圧が所定の値（閾値）Ｖ１となる温度を設定温度Ｔとし、燃料電池スタック１２の温度がこの設定温度Ｔ以下である際には、バイメタル５２が閉じられるように設定されている。   First, the temperature of the fuel cell stack 12 and the open circuit voltage (OCV) have the relationship shown in FIG. Therefore, the temperature at which the open circuit voltage becomes a predetermined value (threshold value) V1 is set as a set temperature T, and the bimetal 52 is set to be closed when the temperature of the fuel cell stack 12 is equal to or lower than the set temperature T. Yes.

次いで、燃料電池スタック１２を始動する際には、この燃料電池スタック１２が外部負荷１７から電気的に遮断された状態で、前記燃料電池スタック１２に反応ガスである水素ガス及び空気が供給される。具体的には、図１に示すように、水素タンク３２から水素供給流路３４に供給される水素ガスは、エゼクタ３８を通って燃料電池スタック１２の水素供給口２４ａに供給される。   Next, when the fuel cell stack 12 is started, hydrogen gas and air, which are reaction gases, are supplied to the fuel cell stack 12 with the fuel cell stack 12 electrically disconnected from the external load 17. . Specifically, as shown in FIG. 1, the hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 32 to the hydrogen supply channel 34 is supplied to the hydrogen supply port 24 a of the fuel cell stack 12 through the ejector 38.

水素供給口２４ａに供給された水素は、各発電セル１４を構成するアノード側電極１８ｂに沿って移動した後、未使用の水素を含む排ガスが、水素排出口２４ｂから水素循環流路３６に排出される。   After the hydrogen supplied to the hydrogen supply port 24a moves along the anode side electrode 18b constituting each power generation cell 14, exhaust gas containing unused hydrogen is discharged from the hydrogen discharge port 24b to the hydrogen circulation passage 36. Is done.

一方、スーパーチャージャ４６を介して空気供給流路４２に空気が供給される。この空気は、空気供給口２６ａから各発電セル１４のカソード側電極１８ｃに供給され、未使用の空気を含む排ガスが、空気排出口２６ｂから空気排出流路４４に排出される。これにより、各発電セル１４では、アノード側電極１８ｂに供給される水素と、カソード側電極１８ｃに供給される空気中の酸素とが反応して発電が行われる。   On the other hand, air is supplied to the air supply passage 42 via the supercharger 46. This air is supplied from the air supply port 26a to the cathode-side electrode 18c of each power generation cell 14, and exhaust gas containing unused air is discharged from the air discharge port 26b to the air discharge channel 44. Thus, in each power generation cell 14, hydrogen is supplied to the anode side electrode 18b and oxygen in the air supplied to the cathode side electrode 18c reacts to generate power.

この場合、本実施形態では、燃料電池スタック１２の温度が設定温度Ｔ以下である際に、各バイメタル５２が閉じられる。このため、各発電セル１４は、電気抵抗５０に電気的に接続されてそれぞれの抵抗値が増加する。従って、外部負荷１７に電流が流れない状態で、各発電セル１４の出力電圧（ＯＣＶ）が所定の値に低下する。   In this case, in this embodiment, each bimetal 52 is closed when the temperature of the fuel cell stack 12 is equal to or lower than the set temperature T. For this reason, each electric power generation cell 14 is electrically connected to the electrical resistance 50, and each resistance value increases. Therefore, the output voltage (OCV) of each power generation cell 14 decreases to a predetermined value in a state where no current flows through the external load 17.

各発電セル１４には、電圧計４８が接続されており、前記発電セル１４毎に開回路電圧が検出される。その際、いずれかの発電セル１４において、水素分子が固体高分子電解質膜１８ａを透過する、いわゆる、クロスリークが比較的多量に発生すると、前記発電セル１４の出力電圧が低下する。このため、各発電セル１４の出力電圧を比較すれば、反応ガスの洩れが多量に発生している発電セル１４は、正常な発電セル１４に比べて相対的に出力電圧値が低くなる。これにより、発電セル１４に反応ガスの洩れが発生しているか否かの判定が容易且つ確実に遂行される。   A voltmeter 48 is connected to each power generation cell 14, and an open circuit voltage is detected for each power generation cell 14. At that time, if a relatively large amount of so-called cross leak occurs in any one of the power generation cells 14, hydrogen molecules permeate the solid polymer electrolyte membrane 18a, the output voltage of the power generation cell 14 decreases. Therefore, if the output voltages of the power generation cells 14 are compared, the output voltage value of the power generation cell 14 in which a large amount of reaction gas leaks is relatively lower than that of the normal power generation cell 14. Thereby, it is easily and reliably determined whether or not the reaction gas leaks in the power generation cell 14.

従って、本実施形態では、燃料電池スタック１２が低温（設定温度Ｔ以下）になると、各発電セル１４に電気抵抗５０が接続されるため、低温時における開回路電圧が低下する。このため、低温時の高い開回路電圧に対応して電装回路の耐電圧を高く設定する必要がなく、燃料電池システム１０全体を経済的に構成することができる。しかも、反応ガスの洩れの有無を確実に検出しながら、燃料電池スタック１２の始動が効率的に遂行可能になる。   Accordingly, in the present embodiment, when the fuel cell stack 12 is at a low temperature (below the set temperature T), the electric resistance 50 is connected to each power generation cell 14, and thus the open circuit voltage at the low temperature decreases. For this reason, it is not necessary to set the withstand voltage of the electrical circuit high so as to correspond to a high open circuit voltage at a low temperature, and the entire fuel cell system 10 can be configured economically. Moreover, the fuel cell stack 12 can be efficiently started while reliably detecting the presence or absence of reaction gas leakage.

さらに、電気抵抗５０として、ヒータを使用すれば、特に低温始動時の燃料電池スタック１２は、前記ヒータの加熱作用下に迅速に昇温される。これにより、燃料電池スタック１２を通常運転に迅速に移行させることができる。   Further, if a heater is used as the electric resistance 50, the temperature of the fuel cell stack 12 particularly at the time of starting at a low temperature is rapidly raised under the heating action of the heater. Thereby, the fuel cell stack 12 can be promptly shifted to normal operation.

さらにまた、検出された温度に基づいて、各発電セル１４と電気抵抗５０とが接続及び遮断される。これにより、簡単な制御で、水素ガスの洩れの有無を検出しながら、燃料電池スタック１２の始動が良好に行われるという効果が得られる。その上、設定温度Ｔを超える温度では、発電セル１４から電気抵抗５０が電気的に遮断されるため、開回路電圧を正確に検出するとともに、不要な電力消費を抑制することができ、効率的な発電が遂行可能になる。   Furthermore, each power generation cell 14 and the electrical resistance 50 are connected and disconnected based on the detected temperature. As a result, it is possible to obtain an effect that the fuel cell stack 12 can be started well with simple control while detecting the presence or absence of hydrogen gas leakage. In addition, since the electric resistance 50 is electrically disconnected from the power generation cell 14 at a temperature exceeding the set temperature T, the open circuit voltage can be accurately detected, and unnecessary power consumption can be suppressed. Power generation can be performed.

なお、本実施形態では、各発電セル１４毎に電気抵抗５０及びバイメタル５２を設けているが、図３に示すように、燃料電池スタック１２全体として単一の電気抵抗５０及びバイメタル５２を設けてもよい。その際、電気抵抗５０及びバイメタル５２は、燃料電池スタック１２の近傍に配置されており、例えば、前記燃料電池スタック１２全体が箱状ケーシング内に収容される際には、この箱状ケーシング内に前記電気抵抗５０及びバイメタル５２を配置すればよい。   In this embodiment, the electric resistance 50 and the bimetal 52 are provided for each power generation cell 14. However, as shown in FIG. 3, a single electric resistance 50 and the bimetal 52 are provided as the entire fuel cell stack 12. Also good. At that time, the electric resistance 50 and the bimetal 52 are arranged in the vicinity of the fuel cell stack 12. For example, when the entire fuel cell stack 12 is accommodated in the box-shaped casing, The electrical resistance 50 and the bimetal 52 may be disposed.

また、本実施形態では、温度によって自動的に切り換え操作されるスイッチとして、バイメタル５２が使用されているが、これに限定されるものではない。例えば、図示していないが、温度センサと該温度センサの検出結果に基づいて開閉されるスイッチとを採用してもよい。   In the present embodiment, the bimetal 52 is used as a switch that is automatically switched according to temperature. However, the present invention is not limited to this. For example, although not shown, a temperature sensor and a switch that opens and closes based on the detection result of the temperature sensor may be employed.

本発明の実施形態に係る燃料電池の始動方法が実施される燃料電池システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel cell system with which the starting method of the fuel cell which concerns on embodiment of this invention is implemented. 前記燃料電池システムを構成する燃料電池スタックの温度と開回路電圧との関係説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a relationship between a temperature of a fuel cell stack constituting the fuel cell system and an open circuit voltage. 前記燃料電池システムとは異なる構成の燃料電池システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel cell system of a structure different from the said fuel cell system.

符号の説明Explanation of symbols

１０…燃料電池システム １２…燃料電池スタック
１４…発電セル １７…外部負荷
１８ａ…固体高分子電解質膜 １８ｂ…アノード側電極
１８ｃ…カソード側電極 ２８…水素供給部
３０…空気供給部 ４８…電圧計
５０…電気抵抗 ５２…バイメタル

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system 12 ... Fuel cell stack 14 ... Power generation cell 17 ... External load 18a ... Solid polymer electrolyte membrane 18b ... Anode side electrode 18c ... Cathode side electrode 28 ... Hydrogen supply part 30 ... Air supply part 48 ... Voltmeter 50 ... Electric resistance 52 ... Bimetal

Claims (2)

固体高分子電解質膜を一対の電極間に配設した電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を始動するための燃料電池の始動方法であって、
前記燃料電池の内部又は外部の温度を検出する工程と、
前記検出された温度に基づいて、前記燃料電池に接続される電気抵抗値を設定する工程と、
前記電気抵抗値が設定された後、前記燃料電池に反応ガスを供給して開回路電圧を測定する工程と、
前記測定された開回路電圧に基づいて、前記反応ガスの洩れの有無を判定する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池の始動方法。 A fuel cell starting method for starting a fuel cell in which a solid polymer electrolyte membrane is disposed between a pair of electrodes and an electrolyte membrane / electrode structure and a separator,
Detecting the temperature inside or outside the fuel cell;
Setting an electrical resistance value connected to the fuel cell based on the detected temperature;
After the electrical resistance value is set, supplying a reaction gas to the fuel cell and measuring an open circuit voltage; and
Determining the presence or absence of leakage of the reaction gas based on the measured open circuit voltage;
A method for starting a fuel cell, comprising: 請求項１記載の始動方法において、
前記検出された温度が設定温度以下である際に、前記燃料電池に電気抵抗を電気的に接続する一方、
前記検出された温度が設定温度を超える際に、前記燃料電池から前記電気抵抗を電気的に遮断することを特徴とする燃料電池の始動方法。

The starting method according to claim 1,
When the detected temperature is equal to or lower than a set temperature, an electrical resistance is electrically connected to the fuel cell,
When the detected temperature exceeds a preset temperature, the electric resistance is electrically cut off from the fuel cell.

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