JPH069143B2 - 燃料電池の保管方法 - Google Patents
燃料電池の保管方法Info
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- JPH069143B2 JPH069143B2 JP57185106A JP18510682A JPH069143B2 JP H069143 B2 JPH069143 B2 JP H069143B2 JP 57185106 A JP57185106 A JP 57185106A JP 18510682 A JP18510682 A JP 18510682A JP H069143 B2 JPH069143 B2 JP H069143B2
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04228—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
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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。
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。
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ある。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
ードの一対の多孔質（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。さらに、４は水素
を含むガスの流れる部屋であり、５は酸素（通常は空
気）等の酸化剤気体の流れる部屋である。
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ある。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
ードの一対の多孔質（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。さらに、４は水素
を含むガスの流れる部屋であり、５は酸素（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の空所を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。その反応式は Ｈ２→２Ｈ+＋２ｅ ……(1) 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に向つて
泳動する。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に流れ込み、電極２は負に課電したこと
になる。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つて仕事を
し電池のカソード３に戻つてきた電子の３者が、触媒表
面で次の反応を起こす。
ード電極２の空所を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。その反応式は Ｈ２→２Ｈ+＋２ｅ ……(1) 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に向つて
泳動する。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に流れ込み、電極２は負に課電したこと
になる。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つて仕事を
し電池のカソード３に戻つてきた電子の３者が、触媒表
面で次の反応を起こす。
４Ｈ4＋４ｅ＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ ……(2) かくして、水素が酸化されて水になる反応と、この時の
化学的エネルギーが電気エネルギーとなつて、外部の電
気負荷の中で電気エネルギーを与える電池としての全反
応が完成する。この場合、電気エネルギーの一部は電解
質層１の中で、電池の内部抵抗により消費される。した
がつて、電池の効率を高めるために電解質層１は極めて
薄く設計され、水素イオンの泳動距離を短かくして抵抗
を小さくするようになつている。また、原料として供給
される水素ガスおよび空気は、数気圧に加圧されるのが
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げることが、反応速度を高める有効
な手段であるからである。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つてや
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を可能とするために、８５％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。
化学的エネルギーが電気エネルギーとなつて、外部の電
気負荷の中で電気エネルギーを与える電池としての全反
応が完成する。この場合、電気エネルギーの一部は電解
質層１の中で、電池の内部抵抗により消費される。した
がつて、電池の効率を高めるために電解質層１は極めて
薄く設計され、水素イオンの泳動距離を短かくして抵抗
を小さくするようになつている。また、原料として供給
される水素ガスおよび空気は、数気圧に加圧されるのが
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げることが、反応速度を高める有効
な手段であるからである。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つてや
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を可能とするために、８５％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。
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。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、縦軸は負荷をとつたときの電池の出力電
圧を示しており、一定の保持時間に対して得られた関係
である。保持した電極電位が高い程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
になり、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。
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。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、縦軸は負荷をとつたときの電池の出力電
圧を示しており、一定の保持時間に対して得られた関係
である。保持した電極電位が高い程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
になり、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。
本発明は上記のような事情を考慮して成されたもので、
その目的は高い性能を長期にわたつ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。
その目的は高い性能を長期にわたつ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。
上記の目的を達成するために本発明では、電解質を挟ん
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、このときの電気化学的反応により発生する電気エネ
ルギーを一対の電極から取出す燃料電池の保管方法にお
いて、燃料電池をその運転停止中に常温で保管する際
に、４％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ている。
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、このときの電気化学的反応により発生する電気エネ
ルギーを一対の電極から取出す燃料電池の保管方法にお
いて、燃料電池をその運転停止中に常温で保管する際
に、４％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ている。
ここで、特に上記窒素ガスとしては、０．１〜３％の水
素を含有するようにしている。
素を含有するようにしている。
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、水素の濃度を４％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。
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、水素の濃度を４％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示すものである。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
管条件のときに比較して、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。
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示すものである。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
管条件のときに比較して、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つて維持し、電池
の長寿命化を図ることができるものである。すなわち４
％以下の水素を含有する窒素ガスをアノード電極室４お
よびカソード電極室５に封入するため、アノード電極２
には常に水素が存在しており、アノード電極２電位が確
保できている。従って、アノード電極２電位として比較
水準が確保された状態で、電池電圧が所定値以下に維持
されるので、アノード電極２の腐食が生じない電位に制
御・保護することができる。
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つて維持し、電池
の長寿命化を図ることができるものである。すなわち４
％以下の水素を含有する窒素ガスをアノード電極室４お
よびカソード電極室５に封入するため、アノード電極２
には常に水素が存在しており、アノード電極２電位が確
保できている。従って、アノード電極２電位として比較
水準が確保された状態で、電池電圧が所定値以下に維持
されるので、アノード電極２の腐食が生じない電位に制
御・保護することができる。
さらに、４％以下の水素の含有であり、燃料電池の起動
時にカソード電極３に酸化剤を供給しても、燃料電池の
安定性が確保されている。すなわち、燃料電池は何時で
も起動できる状態に維持されている。
時にカソード電極３に酸化剤を供給しても、燃料電池の
安定性が確保されている。すなわち、燃料電池は何時で
も起動できる状態に維持されている。
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。
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。
以上説明したように本発明によれば、燃料電池をその運
転停止中に常温で保管する際に、４％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ので、高い性能を長期にわたつて保
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。
転停止中に常温で保管する際に、４％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ので、高い性能を長期にわたつて保
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。
第１図は燃料電池の原理構成を示す図、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ための
図、第３図は本発明の効果を説明するための図である。 １…電解質層、２…アノード電極、３…カソード電極、
４，５…ガス流通室。
分極電位が電池性能に影響する現象を説明するための
図、第３図は本発明の効果を説明するための図である。 １…電解質層、２…アノード電極、３…カソード電極、
４，５…ガス流通室。
Claims (2)
- 【請求項１】電解質を挟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、このときの電気化学的反応
により発生する電気エネルギーを前記一対の電極から取
出す燃料電池の保管方法において、 前記燃料電池をその運転停止中に常温で保管する際に、
４％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。 - 【請求項２】前記窒素ガスとしては、０．１〜３％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項に
記載の燃料電池の保管方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57185106A JPH069143B2 (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 燃料電池の保管方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57185106A JPH069143B2 (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 燃料電池の保管方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5975569A JPS5975569A (ja) | 1984-04-28 |
| JPH069143B2 true JPH069143B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=16164957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57185106A Expired - Lifetime JPH069143B2 (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 燃料電池の保管方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069143B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0622156B2 (ja) * | 1985-03-01 | 1994-03-23 | 三菱電機株式会社 | 燃料電池装置 |
| JPS62150665A (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-04 | Hitachi Ltd | 燃料電池の運転停止方法 |
| JP4613482B2 (ja) * | 2003-08-28 | 2011-01-19 | パナソニック株式会社 | 燃料電池発電装置とその運転方法 |
| JP2005093115A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置とその運転方法 |
| JP2006024546A (ja) * | 2004-06-08 | 2006-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の運転方法 |
| WO2006040999A1 (ja) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池発電装置 |
| JP4772473B2 (ja) * | 2005-11-24 | 2011-09-14 | 三菱電機株式会社 | 燃料電池発電システム |
| JP4732407B2 (ja) * | 2007-08-30 | 2011-07-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システムの発電停止方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832903B2 (ja) * | 1978-07-28 | 1983-07-15 | 富士電機株式会社 | 燃料電池の休止方法 |
| US4202933A (en) * | 1978-10-13 | 1980-05-13 | United Technologies Corporation | Method for reducing fuel cell output voltage to permit low power operation |
-
1982
- 1982-10-21 JP JP57185106A patent/JPH069143B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5975569A (ja) | 1984-04-28 |
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