JP2005259368A - Operation method of fuel cell - Google Patents
Operation method of fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005259368A JP2005259368A JP2004065551A JP2004065551A JP2005259368A JP 2005259368 A JP2005259368 A JP 2005259368A JP 2004065551 A JP2004065551 A JP 2004065551A JP 2004065551 A JP2004065551 A JP 2004065551A JP 2005259368 A JP2005259368 A JP 2005259368A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen electrode
- oxygen
- voltage
- electrode
- fuel cell
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、燃料電池、特に、電解質層の一方の面に酸素極を備え且つ他方の面に燃料極を備えた複数のセルが、電気的に直列接続される状態で設けられ、酸素含有ガスを前記酸素極に供給し、水素含有ガスを前記燃料極に供給して発電する燃料電池の運転方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell, in particular, an oxygen-containing gas provided with a plurality of cells each having an oxygen electrode on one side of an electrolyte layer and a fuel electrode on the other side, electrically connected in series. Is supplied to the oxygen electrode, and a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel electrode.
燃料電池は、通常、酸素極に供給される酸素含有ガスとして空気を用いる。空気中には、酸素極を構成する電極材に担持されている電極触媒に吸着されて、燃料電池の性能を劣化させる有機物や二酸化窒素等の不純物が含まれている場合がある。
このため、従来は、燃料電池の劣化の原因となる空気中の不純物を除去するガス処理装置を設けて、当該ガス処理装置により空気中から前記不純物を除去して酸素極に供給することで燃料電池の性能の劣化を防止していた。
しかし、このようなガス処理装置を設ける場合には、燃料電池の価格が上昇し、装置が大型になるという問題があった。
これに対し、燃料極への水素含有ガスの供給を継続しながら、酸素極への酸素含有ガスの供給を停止した状態で、酸素極に電圧を印加して、セルに発電状態と同じ向きの電流を流すことにより、酸素極で水素を発生させる劣化回復処理を行う燃料電池の運転方法がある(例えば、特許文献1参照)。この燃料電池の運転方法では、ガス処理装置を設けないので、低価格化並びに小型化を実現しながら燃料電池の劣化を防止することができる。
A fuel cell normally uses air as an oxygen-containing gas supplied to the oxygen electrode. The air may contain impurities such as organic matter and nitrogen dioxide that are adsorbed by the electrode catalyst supported on the electrode material constituting the oxygen electrode and deteriorate the performance of the fuel cell.
For this reason, conventionally, a gas processing device that removes impurities in the air that cause deterioration of the fuel cell is provided, and the impurities are removed from the air by the gas processing device and supplied to the oxygen electrode. The battery performance was prevented from deteriorating.
However, when such a gas processing apparatus is provided, there is a problem that the price of the fuel cell increases and the apparatus becomes large.
In contrast, while the supply of the hydrogen-containing gas to the fuel electrode is continued, the supply of the oxygen-containing gas to the oxygen electrode is stopped, the voltage is applied to the oxygen electrode, and the cell is in the same direction as the power generation state. There is a method of operating a fuel cell that performs deterioration recovery processing in which hydrogen is generated at an oxygen electrode by passing an electric current (see, for example, Patent Document 1). In this fuel cell operating method, since no gas treatment device is provided, deterioration of the fuel cell can be prevented while realizing a reduction in price and size.
しかしながら、特許文献1の方法は、酸素極に電圧を印加することで、ある程度劣化を回復することができるが、燃料電池を更に長寿命化させるために、良好に酸素極の劣化を回復できる技術が求められている。
However, although the method of
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化並びに低価格で、酸素極の劣化を良好に回復して燃料電池の長寿命化を図ることができる燃料電池の運転方法を提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the size and cost of the fuel cell, and to improve the life of the fuel cell by successfully recovering the deterioration of the oxygen electrode. The point is to provide a driving method.
この目的を達成するための本発明に係る燃料電池の運転方法は、電解質層の一方の面に酸素極を備え且つ他方の面に燃料極を備えた複数のセルが、電気的に直列接続される状態で設けられ、酸素含有ガスを前記酸素極に供給し、水素含有ガスを前記燃料極に供給して発電する燃料電池の運転方法であって、その第一特徴構成は、前記燃料極への水素含有ガスの供給を継続しながら、前記酸素極への酸素含有ガスの供給を停止した状態で、前記酸素極に所定の高電圧を印加した後に、前記酸素極に印加した前記高電圧を前記高電圧よりも低い低電圧に掃引し、次に、前記酸素極に印加した前記低電圧を前記高電圧に掃引する電圧上昇処理を行った後に前記酸素極に印加した前記高電圧を前記低電圧に掃引する電圧低下処理を行う酸素極電圧変動操作を実行する点にある。 In order to achieve this object, the fuel cell operating method according to the present invention is such that a plurality of cells each having an oxygen electrode on one surface of the electrolyte layer and a fuel electrode on the other surface are electrically connected in series. A fuel cell operating method for generating power by supplying an oxygen-containing gas to the oxygen electrode and supplying a hydrogen-containing gas to the fuel electrode, wherein the first characteristic configuration is to the fuel electrode The high voltage applied to the oxygen electrode is applied after a predetermined high voltage is applied to the oxygen electrode while the supply of the oxygen-containing gas to the oxygen electrode is stopped while continuing the supply of the hydrogen-containing gas. The high voltage applied to the oxygen electrode is swept to a low voltage lower than the high voltage, and then the voltage applied to the oxygen electrode after the voltage increasing process is performed to sweep the low voltage applied to the oxygen electrode to the high voltage. Oxygen electrode voltage fluctuation with voltage drop treatment sweeping to voltage Lies in the fact that to run the work.
即ち、本第一特徴構成によれば、電圧上昇処理及び電圧低下処理を行う酸素極電圧変動操作を実行することにより、電圧低下処理により酸素極を劣化させる劣化原因ガスを還元除去するのに加え、酸素極上でPt等の酸化反応を起こさせて、付着している有機物や金属等の不純物を酸化除去することができ、酸素極の劣化を効果的に回復させることができる。
従って、本第一特徴構成により、例えば、ガス処理装置を設けずに小型化並びに低価格化を実現しながら、良好に酸素極の劣化を回復できる燃料電池の運転方法を実現でき、当該燃料電池の運転方法を適切な時期に実行することで、燃料電池の長寿命化を図ることができる。
That is, according to the first characteristic configuration, in addition to reducing and removing the deterioration-causing gas that degrades the oxygen electrode by the voltage reduction process, the oxygen electrode voltage fluctuation operation for performing the voltage increase process and the voltage decrease process is executed. By causing an oxidation reaction of Pt or the like on the oxygen electrode, impurities such as attached organic substances and metals can be oxidized and removed, and deterioration of the oxygen electrode can be effectively recovered.
Therefore, according to the first characteristic configuration, for example, it is possible to realize a fuel cell operation method that can satisfactorily recover the deterioration of the oxygen electrode while realizing miniaturization and cost reduction without providing a gas treatment device. By executing the operation method at an appropriate time, it is possible to extend the life of the fuel cell.
この目的を達成するための本発明に係る燃料電池の運転方法は、電解質層の一方の面に酸素極を備え且つ他方の面に燃料極を備えた複数のセルが、電気的に直列接続される状態で設けられ、酸素含有ガスを前記酸素極に供給し、水素含有ガスを前記燃料極に供給して発電する燃料電池の運転方法であって、その第二特徴構成は、前記燃料極への水素含有ガスの供給を継続しながら、前記酸素極への酸素含有ガスの供給を停止した状態で、前記酸素極に所定の低電圧を印加した後に、前記酸素極に印加した前記低電圧を前記低電圧よりも高い高電圧に掃引し、次に、前記酸素極に印加した前記高電圧を前記低電圧に掃引する電圧低下処理を行った後に前記酸素極に印加した前記低電圧を前記高電圧に掃引する電圧上昇処理を行う酸素極電圧変動操作を実行する点にある。 In order to achieve this object, the fuel cell operating method according to the present invention is such that a plurality of cells each having an oxygen electrode on one surface of the electrolyte layer and a fuel electrode on the other surface are electrically connected in series. In which the oxygen-containing gas is supplied to the oxygen electrode and the hydrogen-containing gas is supplied to the fuel electrode to generate electric power. While the supply of the hydrogen-containing gas is continued, the supply of the oxygen-containing gas to the oxygen electrode is stopped, and after applying a predetermined low voltage to the oxygen electrode, the low voltage applied to the oxygen electrode is reduced. The high voltage applied to the oxygen electrode is swept to a high voltage higher than the low voltage, and then the low voltage applied to the oxygen electrode is applied to the high voltage after performing a voltage reduction process for sweeping the high voltage applied to the oxygen electrode to the low voltage. Oxygen electrode voltage fluctuation with voltage rise processing sweeping to voltage Lies in the fact that to run the work.
即ち、本第二特徴構成によれば、電圧低下処理及び電圧上昇処理を行う酸素極電圧変動操作を実行することにより、酸素極で水素を発生させて劣化原因ガスを還元除去するのに加え、上記第一特徴構成と同様に、酸素極上でPt等の酸化反応を起こさせて、付着している不純物を酸化除去することができ、酸素極の劣化を効果的に回復させることができる。
従って、本第二特徴構成により、小型化並びに低価格化を実現しながら、良好に酸素極の劣化を回復できる燃料電池の運転方法を実現でき、当該燃料電池の運転方法を適切な時期に実行することで、燃料電池の長寿命化を図ることができる。
That is, according to the second characteristic configuration, in addition to generating hydrogen at the oxygen electrode to reduce and remove the deterioration-causing gas by executing the oxygen electrode voltage fluctuation operation for performing the voltage reduction process and the voltage increase process, Similar to the first characteristic configuration, an oxidation reaction of Pt or the like can be caused on the oxygen electrode to oxidize and remove attached impurities, and the deterioration of the oxygen electrode can be effectively recovered.
Therefore, the second characteristic configuration can realize a fuel cell operation method that can satisfactorily recover the deterioration of the oxygen electrode while realizing downsizing and cost reduction, and the fuel cell operation method is executed at an appropriate time. By doing so, the life of the fuel cell can be extended.
本発明に係る燃料電池の運転方法の第三特徴構成は、前記酸素極電圧変動操作を複数回繰返して実行する点にある。
即ち、本第三特徴構成では、酸素極電圧変動操作を複数回繰返して実行するので、酸素極の電極表面全体からより均一に不純物を除去することができ、酸素極の劣化をより効果的に回復させることができる。
A third characteristic configuration of the fuel cell operating method according to the present invention is that the oxygen electrode voltage fluctuation operation is repeated a plurality of times.
That is, in the third characteristic configuration, the oxygen electrode voltage fluctuation operation is repeatedly performed a plurality of times, so that impurities can be more uniformly removed from the entire electrode surface of the oxygen electrode, and the deterioration of the oxygen electrode can be more effectively performed. Can be recovered.
本発明に係る燃料電池の運転方法の第四特徴構成は、前記酸素極電圧変動操作を5回以上100回以下で繰返して実行する点にある。
即ち、本第四特徴構成によれば、酸素極電圧変動操作の実施回数を5回以上に設定することで、良好に酸素極の劣化を回復させることができ、酸素極電圧変動操作の実施回数を100回以下とすることで、酸素極電圧変動操作を繰返すことにより、逆に酸素極が劣化して、電気量の減衰率が増大してしまうことを防止することができ、酸素極の劣化をより効果的に回復させることができる。
A fourth characteristic configuration of the fuel cell operation method according to the present invention is that the oxygen electrode voltage fluctuation operation is repeatedly executed at 5 times or more and 100 times or less.
That is, according to the fourth feature configuration, by setting the number of executions of the oxygen electrode voltage fluctuation operation to 5 or more, the deterioration of the oxygen electrode can be recovered well, and the number of times of the oxygen electrode voltage fluctuation operation is performed. By reducing the oxygen electrode voltage fluctuation operation to 100 times or less, it is possible to prevent the oxygen electrode from deteriorating and increasing the attenuation rate of the quantity of electricity. Can be recovered more effectively.
本発明に係る燃料電池の運転方法の第五特徴構成は、前記高電圧が、500mV以上950mV以下である点にある。
即ち、本第五特徴構成によれば、高電圧を500mV以上に設定することで、酸化還元反応を起こさせて、良好に酸素極の劣化を回復させることができ、高電圧を950mV以下とすることで、過度に高い高電圧を酸素極に印加することにより、逆に、酸素極が劣化して、電気量の減衰率が増大してしまうことを防止することができ、酸素極の劣化をより効果的に回復させることができる。
A fifth characteristic configuration of the method for operating a fuel cell according to the present invention is that the high voltage is 500 mV or more and 950 mV or less.
That is, according to the fifth characteristic configuration, by setting the high voltage to 500 mV or higher, the oxidation-reduction reaction can be caused to satisfactorily recover the deterioration of the oxygen electrode, and the high voltage is set to 950 mV or lower. By applying an excessively high voltage to the oxygen electrode, on the contrary, it is possible to prevent the oxygen electrode from deteriorating and the attenuation rate of the electric quantity from increasing, thereby preventing the oxygen electrode from deteriorating. It can be recovered more effectively.
以下、本発明に係る燃料電池の運転方法(以下、適宜「本発明方法」と略称する)の第一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a first embodiment of a fuel cell operation method according to the present invention (hereinafter, abbreviated as “method of the present invention” as appropriate) will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明方法を適用する燃料電池の概略を示したものである。この燃料電池は、電解質層1の一方の面に酸素極2を備え且つ他方の面に燃料極3を備えたセル6が設けられ、酸素含有ガスが酸素極2に供給され、水素含有ガスが燃料極3に供給されて発電するように構成してある。
FIG. 1 shows an outline of a fuel cell to which the method of the present invention is applied. In this fuel cell, a
酸素極2及び燃料極3は、本実施形態では、Pt(白金)等の電極触媒を担持したカーボンから成る多孔状の導電材から形成してある。セル6は、電解質層1の一方の面に酸素極2及び集電板4を配置し、他方の面に燃料極3及び集電板4を配置した状態で一体化して構成してある。このセル6の複数を、互いにセパレータ5を介在させて電気的に直列接続される状態で積層し、その両端部に電力取り出し用の集電部7を設けて、セルスタック10を構成している。セルスタック10のセル6の積層方向の端部には3個の接続部8を備えた端板9を設けてある。一方の端板9の接続部8には、酸素含有ガスを各セル6に供給する空気供給源11、水素含有ガスを各セル6に供給する水素含有ガス供給源12、及び、冷却水を各セル6に供給するための冷却水ポンプ13が夫々接続されている。水素含有ガス供給源12と接続部8とを接続する水素含有ガス供給路には、水素含有ガスを加湿する加湿部14が設けられている。
In this embodiment, the oxygen electrode 2 and the
尚、前記水素含有ガス供給路には開閉弁Va1が設けられており、空気供給源11と接続部8とを接続する酸素含有ガス供給路には開閉弁Va2が設けられ、開閉弁Va1及び開閉弁Va2の開度を夫々調節して各セル6に水素含有ガス及び酸素含有ガスを供給することで、水素含有ガス中の水素と酸素含有ガス中の酸素との電気化学反応により、通常の発電が行われる。また、冷却水の通流により、各セル6の温度が所定の温度に維持される。
The hydrogen-containing gas supply path is provided with an on-off valve Va1, and the oxygen-containing gas supply path connecting the
更に、集電部7には外部電源15が接続路16を介して接続されている。この外部電源15は、例えば、二次電池にて構成することができる。接続路16には、スイッチ17が接続されている。
Further, an
本発明に係る燃料電池の運転方法について、図2乃至図4に基づいて説明する。図2は、本発明方法の操作手順を示すフローチャートであり、図3は、本発明方法を実施したときの酸素極2(カソード)及び燃料極3(アノード)の概略を示しており、図4は、本発明方法の各ステップを実行したときの電流値(mA)と、酸素極2の燃料極3に対する電位差(mV)との関係を示している。ここでは、高電圧V1は950mVに設定し、低電圧V2は70mVに設定している。また、セル6の温度は70℃、アノード、カソードの露点は80℃に設定しており、アノードには水素を、カソードには窒素を供給している。尚、本発明に係る燃料電池の運転方法は、本実施形態では、ソフトウェア的に構築され、コンピュータ等からなる制御装置(図示せず)により実行されるように構成されている。
A fuel cell operating method according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the method of the present invention, and FIG. 3 shows an outline of the oxygen electrode 2 (cathode) and the fuel electrode 3 (anode) when the method of the present invention is carried out. These show the relationship between the current value (mA) when each step of the method of the present invention is executed and the potential difference (mV) of the oxygen electrode 2 with respect to the
先ず、本発明方法において、水素含有ガス用開閉弁Va1を開いて、燃料極3への水素含有ガスの供給を継続しながら、酸素含有ガス用開閉弁Va2を閉じて、酸素極2への酸素含有ガスの供給を停止させる(ステップ#100)。尚、本実施形態では、酸素極2への酸素含有ガスの供給を停止させた後、酸素極2に窒素等の不活性ガスを供給するように構成してある。次に、スイッチ17を閉じて外部電源15を調節し、酸素極2に高電圧V1を印加する(ステップ#101)。その後、酸素極2に印加した高電圧V1を一定の掃引速度、本実施形態では50mV/sで、低電圧V2まで引下げる形態で掃引する(ステップ#102)。このとき、図3(a)及び図3(b)に示すように、燃料極3から酸素極2へH+が移動することにより電流が流れ、酸素極2上に水素原子が蓄積され、飽和した水素原子はH2となる。このH2により酸素極2に存在する劣化原因ガスが還元除去される。
First, in the method of the present invention, the hydrogen-containing gas on-off valve Va1 is opened and the oxygen-containing gas on-off valve Va2 is closed while the supply of the hydrogen-containing gas to the
次に、ステップ#102において酸素極2への印加電圧が低電圧V2なった直後に、同じ掃引速度で、酸素極2への印加電圧を低電圧V2から高電圧V1へ引上げる形態で掃引する電圧上昇処理を行う(ステップ#103)。この時、図3(c)に示すように、酸素極2から燃料極3へH+が移動することにより電流が流れる。さらに、図3(d)に示すように、酸素極2への印加電圧の値がある値を越えるとPt等の酸化反応による電流が流れる。
Next, immediately after the voltage applied to the oxygen electrode 2 becomes the low voltage V2 in
そして、ステップ#103において酸素極2への印加電圧が高電圧V1になった直後に、同じ掃引速度で、酸素極2への印加電圧を高電圧V1から低電圧V2へ引下げる形態で掃引する電圧低下処理を行う(ステップ#104)。このとき、図3(e)に示すように、ステップ#103において酸化したPt等の還元反応による電流が流れ、その後、ステップ#102と同様に、酸素極2上で飽和したH+がH2となる反応が起こる。この結果、酸素極2の表面上でのPt等の酸化還元反応により、酸素極2の表面の不純物が除去され、劣化が回復される。
Then, immediately after the applied voltage to the oxygen electrode 2 becomes the high voltage V1 in
更に、本実施形態では、上述したステップ#103及びステップ#104からなる酸素極電圧変動操作(ステップ#105)を、複数回繰返して実行する(ステップ#106)。 Further, in the present embodiment, the oxygen electrode voltage fluctuation operation (step # 105) composed of the above-described steps # 103 and # 104 is repeatedly executed a plurality of times (step # 106).
次に、燃料電池の運転方法の別実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、酸素極に所定の高電圧を印加する(ステップ#101、#102)処理を行った後に、電圧上昇処理(ステップ#103)及び電圧低下処理(ステップ#104)を行う酸素極電圧変動操作を実行したが、本実施形態では、酸素極に所定の低電圧を与え、高電圧に掃引する処理を行った後に、電圧低下処理及び電圧上昇処理を行う酸素極電圧変動操作を実行するように構成する。
Next, another embodiment of the fuel cell operation method will be described.
In the first embodiment, after the process of applying a predetermined high voltage to the oxygen electrode (steps # 101 and # 102), the voltage increase process (step # 103) and the voltage decrease process (step # 104) are performed. Although the oxygen electrode voltage fluctuation operation has been executed, in this embodiment, the oxygen electrode voltage fluctuation operation in which a voltage lowering process and a voltage increasing process are performed after applying a predetermined low voltage to the oxygen electrode and performing a process of sweeping to a high voltage. Configure to run
詳細には、第一実施形態のステップ#100を実行した後、外部電源15を調節し、酸素極2に低電圧V2を印加する。その後、酸素極2に印加した低電圧V2を一定の掃引速度で高電圧V1まで引上げる形態で掃引する。次に、酸素極電圧変動操作を実行する。本実施形態の酸素極電圧変動操作は、電圧低下処理(ステップ#104)を行った後に電圧上昇処理(ステップ#103)を行うように構成する。これによって、第一実施形態と同様に、酸素極2の表面上でのPt等の還元反応及び酸化反応により、酸素極2の表面の不純物が除去され、劣化が回復される。尚、この場合においても、酸素極電圧変動操作を、複数回繰返して実行する構成とするのも好ましい実施態様である。
Specifically, after executing
ここで、図5は、酸素極電圧変動操作の繰返し回数が30回までの場合の繰返し回数と酸素極2の電気量(クーロン量mC)との関係を示し、図6は、繰返し回数が非常に多数の場合の繰返し回数と酸素極2の電気量との関係を示しており、酸素極2の電気量が少ない程、酸素極2が劣化し、燃料電池の性能が低下していると言える。セル6の温度は70℃、アノード、カソードの露点は60℃から80℃に設定されている。
Here, FIG. 5 shows the relationship between the number of repetitions of the oxygen electrode voltage fluctuation operation up to 30 times and the amount of electricity of the oxygen electrode 2 (coulomb amount mC), and FIG. The relationship between the number of repetitions in many cases and the amount of electricity of the oxygen electrode 2 is shown. It can be said that the smaller the amount of electricity of the oxygen electrode 2, the more the oxygen electrode 2 deteriorates and the performance of the fuel cell decreases. . The temperature of the
図5及び図6に示すように、酸素極電圧変動操作の繰返し回数が4回までの場合は、酸素極2の電気量が充分に増加してその劣化が充分に回復しているとは言えず、繰返し回数が100回を超えると、酸素極電圧変動操作を1回のみ実行する場合よりも酸素極2の電気量が少なくなり、その後さらに大きく減衰する。これは、酸素極電圧変動操作の繰返し回数を過度に多くするとPt等の酸化還元反応が過剰に起きて、酸素極2が劣化することを示している。従って、酸素極電圧変動操作の繰返し回数は5回以上100回以下に設定する。 As shown in FIG. 5 and FIG. 6, when the number of repetitions of the oxygen electrode voltage fluctuation operation is up to 4, it can be said that the amount of electricity of the oxygen electrode 2 is sufficiently increased and the deterioration is sufficiently recovered. If the number of repetitions exceeds 100, the amount of electricity in the oxygen electrode 2 becomes smaller than that in the case where the oxygen electrode voltage fluctuation operation is executed only once, and then it is further attenuated. This indicates that when the number of repetitions of the oxygen electrode voltage fluctuation operation is excessively increased, an oxidation-reduction reaction such as Pt occurs excessively and the oxygen electrode 2 deteriorates. Therefore, the number of repetitions of the oxygen electrode voltage fluctuation operation is set to 5 or more and 100 or less.
尚、図5に示されているように、酸素極電圧変動操作の繰返し回数がほぼ10回までは回数の増加に伴って酸素極2の電気量が多くなり、その後、酸素極電圧変動操作の繰返し回数が10回を超えると、回数の増加に伴って酸素極2の電気量は徐々に減衰する。従って、酸素極電圧変動操作の繰返し回数は、5回以上10回以下に設定することがより望ましいと言える。 As shown in FIG. 5, the amount of electricity in the oxygen electrode 2 increases with the increase in the number of repetitions of the oxygen electrode voltage fluctuation operation up to about 10, and then the oxygen electrode voltage fluctuation operation is performed. When the number of repetitions exceeds 10, the amount of electricity in the oxygen electrode 2 gradually attenuates as the number increases. Therefore, it can be said that the number of repetitions of the oxygen electrode voltage fluctuation operation is more preferably set to 5 times or more and 10 times or less.
図7は、高電圧V1の設定値(掃引範囲上限値)と酸素極2における電気量の減衰率との関係について示している。図7に示すように、高電圧V1を高く設定する程、酸素極2の電気量の減衰率が大きくなる。これは、酸素極電圧変動操作の繰返し回数を多くする場合と同様に、過度に高電圧V1を高くするとPtの酸化還元反応が過剰になり、余計に酸素極2を劣化させることを示している。従って、高電圧V1は、500mV以上950mV以下に設定する。尚、酸素極2の電気量の減衰率を低く抑えるために、例えば、減衰率を−0.1%程度までに抑えることができる650mV以下に高電圧V1を設定することがより望ましいと言える。
尚、低電圧V2は、0mVから自然電位に設定する。また、掃引速度に関しては、図示しないが、酸素極2の電気量への影響は特に見られなかった。
従って、図5乃至図7に示されているように、本発明に係る燃料電池の運転方法を実施することで、良好に不純物を除去して燃料電池の発電性能を回復させ、燃料電池の劣化を防止することができるのである。
FIG. 7 shows the relationship between the set value (sweep range upper limit value) of the high voltage V1 and the attenuation rate of the electric quantity at the oxygen electrode 2. As shown in FIG. 7, as the high voltage V1 is set higher, the attenuation rate of the amount of electricity of the oxygen electrode 2 becomes larger. This indicates that, as in the case where the number of repetitions of the oxygen electrode voltage fluctuation operation is increased, if the high voltage V1 is excessively increased, the redox reaction of Pt becomes excessive and the oxygen electrode 2 is excessively deteriorated. . Therefore, the high voltage V1 is set to 500 mV or more and 950 mV or less. In order to keep the attenuation rate of the electric quantity of the oxygen electrode 2 low, for example, it can be said that it is more desirable to set the high voltage V1 to 650 mV or less that can suppress the attenuation rate to about -0.1%.
The low voltage V2 is set from 0 mV to a natural potential. Further, the sweep rate is not shown, but no particular effect on the amount of electricity of the oxygen electrode 2 was observed.
Accordingly, as shown in FIG. 5 to FIG. 7, by implementing the method of operating a fuel cell according to the present invention, it is possible to satisfactorily remove impurities and restore the power generation performance of the fuel cell, thereby deteriorating the fuel cell. Can be prevented.
1 電解質層
2 酸素極
3 燃料極
4 集電板
5 セパレータ
6 セル
7 集電部
8 接続部
9 端板
10 セルスタック
11 空気供給源
12 水素含有ガス供給源
13 冷却水ポンプ
14 加湿部
15 外部電源
16 接続路
17 スイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記燃料極への水素含有ガスの供給を継続しながら、前記酸素極への酸素含有ガスの供給を停止した状態で、前記酸素極に所定の高電圧を印加した後に、前記酸素極に印加した前記高電圧を前記高電圧よりも低い低電圧に掃引し、
次に、前記酸素極に印加した前記低電圧を前記高電圧に掃引する電圧上昇処理を行った後に前記酸素極に印加した前記高電圧を前記低電圧に掃引する電圧低下処理を行う酸素極電圧変動操作を実行する燃料電池の運転方法。 A plurality of cells having an oxygen electrode on one surface of the electrolyte layer and a fuel electrode on the other surface are provided in a state of being electrically connected in series, supplying an oxygen-containing gas to the oxygen electrode, A method for operating a fuel cell that generates electricity by supplying a gas containing the fuel electrode,
While the supply of the hydrogen-containing gas to the fuel electrode was continued, the supply of the oxygen-containing gas to the oxygen electrode was stopped, and a predetermined high voltage was applied to the oxygen electrode, and then applied to the oxygen electrode Sweeping the high voltage to a lower voltage lower than the high voltage;
Next, after performing a voltage increase process for sweeping the low voltage applied to the oxygen electrode to the high voltage, an oxygen electrode voltage for performing a voltage decrease process for sweeping the high voltage applied to the oxygen electrode to the low voltage A method of operating a fuel cell that performs a fluctuating operation.
前記燃料極への水素含有ガスの供給を継続しながら、前記酸素極への酸素含有ガスの供給を停止した状態で、前記酸素極に所定の低電圧を印加した後に、前記酸素極に印加した前記低電圧を前記低電圧よりも高い高電圧に掃引し、
次に、前記酸素極に印加した前記高電圧を前記低電圧に掃引する電圧低下処理を行った後に前記酸素極に印加した前記低電圧を前記高電圧に掃引する電圧上昇処理を行う酸素極電圧変動操作を実行する燃料電池の運転方法。 A plurality of cells having an oxygen electrode on one surface of the electrolyte layer and a fuel electrode on the other surface are provided in a state of being electrically connected in series, supplying an oxygen-containing gas to the oxygen electrode, A method of operating a fuel cell that generates electricity by supplying a gas containing the fuel electrode,
While continuing the supply of the hydrogen-containing gas to the fuel electrode, with the supply of the oxygen-containing gas to the oxygen electrode stopped, a predetermined low voltage was applied to the oxygen electrode, and then applied to the oxygen electrode Sweeping the low voltage to a higher voltage than the low voltage;
Next, after performing a voltage reduction process for sweeping the high voltage applied to the oxygen electrode to the low voltage, an oxygen electrode voltage for performing a voltage increase process for sweeping the low voltage applied to the oxygen electrode to the high voltage A method of operating a fuel cell that performs a fluctuating operation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004065551A JP2005259368A (en) | 2004-03-09 | 2004-03-09 | Operation method of fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004065551A JP2005259368A (en) | 2004-03-09 | 2004-03-09 | Operation method of fuel cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005259368A true JP2005259368A (en) | 2005-09-22 |
Family
ID=35084905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004065551A Pending JP2005259368A (en) | 2004-03-09 | 2004-03-09 | Operation method of fuel cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005259368A (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006185750A (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Operation method of fuel cell power generation system and fuel cell power generation system |
JP2007207671A (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2007207669A (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2009048841A (en) * | 2007-08-17 | 2009-03-05 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Initialization method and initialization device of fuel cell stack |
WO2010023949A1 (en) | 2008-08-29 | 2010-03-04 | パナソニック株式会社 | Fuel battery power generation system |
JP2013038032A (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-21 | Honda Motor Co Ltd | Method for activating fuel cell |
JP2013054942A (en) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Honda Motor Co Ltd | Method of activating solid polymer fuel cell |
US8526653B2 (en) | 2008-05-27 | 2013-09-03 | Panasonic Corporation | Behind-the-ear hearing aid whose microphone is set in an entrance of ear canal |
RU2516224C2 (en) * | 2012-02-02 | 2014-05-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method to diagnose fuel element |
JP2020140812A (en) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system and control method of fuel cell system |
-
2004
- 2004-03-09 JP JP2004065551A patent/JP2005259368A/en active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006185750A (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Operation method of fuel cell power generation system and fuel cell power generation system |
JP2007207671A (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2007207669A (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
US9065100B2 (en) | 2006-02-03 | 2015-06-23 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system with regeneration of electrode activity during start or stop |
JP2009048841A (en) * | 2007-08-17 | 2009-03-05 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Initialization method and initialization device of fuel cell stack |
US8526653B2 (en) | 2008-05-27 | 2013-09-03 | Panasonic Corporation | Behind-the-ear hearing aid whose microphone is set in an entrance of ear canal |
WO2010023949A1 (en) | 2008-08-29 | 2010-03-04 | パナソニック株式会社 | Fuel battery power generation system |
JP4782241B2 (en) * | 2008-08-29 | 2011-09-28 | パナソニック株式会社 | Fuel cell power generation system |
JP2013038032A (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-21 | Honda Motor Co Ltd | Method for activating fuel cell |
JP2013054942A (en) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Honda Motor Co Ltd | Method of activating solid polymer fuel cell |
RU2516224C2 (en) * | 2012-02-02 | 2014-05-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method to diagnose fuel element |
JP2020140812A (en) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system and control method of fuel cell system |
JP7156085B2 (en) | 2019-02-27 | 2022-10-19 | トヨタ自動車株式会社 | FUEL CELL SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING FUEL CELL SYSTEM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5279072B2 (en) | Fuel cell activation method | |
JP6487632B2 (en) | Fuel cell performance recovery method using polar substitution | |
EP3096383B1 (en) | Method and apparatus for recovering performance of fuel cell stack | |
US11081713B2 (en) | Fuel cell activation method | |
JP2015079729A (en) | Performance recovery method of fuel cell stack | |
JP5713839B2 (en) | Fuel cell activation method | |
JP2005259368A (en) | Operation method of fuel cell | |
KR20150043181A (en) | Performance recovery method for fuel cell stack | |
JP5303419B2 (en) | Fuel cell power generation system and operation method thereof | |
WO2020138338A1 (en) | Fuel cell activation method and apparatus | |
JP5793031B2 (en) | Method for activating solid polymer fuel cell | |
JP2009199834A (en) | Method of aging fuel cell | |
JP2010027297A (en) | Fuel battery system, operation method of fuel battery, and fuel battery vehicle | |
JP2007179749A (en) | Control method of fuel cell and its control device | |
JP2007128790A (en) | Control method of fuel cell, and its controller | |
JP4605343B2 (en) | Fuel cell regeneration control device | |
JP2007103114A (en) | Operation method of fuel cell system | |
US20180083299A1 (en) | Fuel cell driving method, fuel cell system, and vehicle | |
JP2011181383A (en) | Fuel cell system | |
JP2019175815A (en) | Fuel cell activation method | |
JP2008077884A (en) | Fuel cell system and its operation control method | |
KR101394686B1 (en) | Method for recovery fuel cell performance | |
JP2005327584A (en) | Regenerating control method of fuel cell | |
JP2004265692A (en) | Fuel cell system | |
JP6087079B2 (en) | Fuel cell power generation system and control method thereof |