JP2012533147A - プロトン交換膜燃料電池の耐用年数を延ばすための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
・電池の初期性能を測定する。
・電池性能を経時的に監視する。
・使用中に、性能の所定の閾値に達したとき、各々アノードおよびカソードに対応する電極を反転する。
・さらに、炭素担体の腐食とPt粒子のサイズの増加に起因する、新しいアノード活性層の開口および多孔性の増加は、アノードに存在する酸素が水素と容易に反応するようにし、かつ新しいアノードにおける水素の枯渇現象を低減することを可能にする。「プロトンポンプ」効果は抑制される。
・電池性能の落ち込みが所定の閾値、有利には電池の初期性能の20%の低下(または損失)に達するとき。
・その代わりに、電池の所定の機能時間の終わりに、有利には動作時間の数百時間後に、有利には500時間程度の動作の後に。
燃料電池1の初期動作プログラムが図2に示される。カソード活性層4は劣化されない。炭素粒子は損傷を受けておらず、触媒粒子は均一に分布される(図2)。機能レベルにおいて、結果は良好な接触抵抗および大きな活性表面を示す。
(2−1)バルブを備える装置
そのような装置は図5に記載される。各々の電極が、二重ガス供給システム11のバルブ12を備える入口および出口の双方に接続されることが分かる。
この例では、電池の性能が例えば20%下がったときに電池が反転される(図6)。その結果、構成Aによる働きから構成Bによる働きに変化する。電池電位の劣化の速度は減少する。
構成Aから構成Bへの変化は、そのカソードの劣化からもたらされる電池電位の破壊のときに実行される(図9)。電池電位は向上し、その劣化速度は遅くなる。
構成Aから構成Bの変更が繰り返し実行される。電池電位の劣化速度はますます遅くなる(図8)。この動作モードにおいて、電池は周期的に反転される。反転は、性能閾値(2−1−1参照)にも、電位の急落(2−1−2参照)にも関係しない。燃料電池の耐久性は、反転が実施されない一連の構成での場合と比較して少なくとも2倍増加する。
図9に説明されるこの実施形態によれば、電池はガスの反転された供給のためのロータリープラットフォーム13に支持される。この場合、ガス経路11は変わらぬ位置にある。移動するのは電池であり、例示のプラットフォームに固定される。
2 高分子膜
3 触媒層、アノード
4 触媒層、カソード
5 アノード室
6 カソード室
7 拡散層
8 拡散層
9 チャンネル
10 チャンネル
13 プラットフォーム
Claims (12)
- ポリマー膜および膜の両側に存在する電極からなるPEMFC型の燃料電池の使用方法であって、
・電池の初期性能を測定する段階、
・電池性能を経時的に監視する段階、
・使用中に、性能の所定の閾値に達したとき、各々アノードおよびカソードに対応する電極を反転する段階、を含む方法。 - 使用中に電極の反転が少なくとも2度繰り返されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 電極の反転が、電極を物理的に交換することからなることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 電極の反転が、電極に対するガス供給を交換することからなることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 所定の性能閾値が電池の初期性能の20%の減少に相当することを特徴とする、請求項1から4の何れか一項に記載の方法。
- 経時的な電池性能が継続的にまたは所定の時間間隔で監視されることを特徴とする、請求項1から5の何れか一項に記載の方法。
- 電極が反転される前に、ガス供給システムが、有利には中性ガスを通過させることによって、清浄化されることを特徴とする、請求項4から6の何れか一項に記載の方法。
- 各々の電極に酸化剤および燃料を供給するシステムを含むことを特徴とする、請求項1から7の何れか一項に記載の方法を実行するのに適する燃料電池。
- 供給システムがバルブを備えることを特徴とする、請求項8に記載の燃料電池。
- ロータリープラットフォームに配置されることを特徴とする、請求項1から7の何れか一項に記載の方法を実行するのに適する燃料電池。
- 電池が簡易結合器によってガス供給システムに接続されることを特徴とする、請求項10に記載の燃料電池。
- 電池電位を測定するシステムに接続されることを特徴とする、請求項8から11の何れか一項に記載の燃料電池。
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