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JPS60189871A - 燃料電池の運転方法 - Google Patents

燃料電池の運転方法

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Publication number
JPS60189871A
JPS60189871A JP59043903A JP4390384A JPS60189871A JP S60189871 A JPS60189871 A JP S60189871A JP 59043903 A JP59043903 A JP 59043903A JP 4390384 A JP4390384 A JP 4390384A JP S60189871 A JPS60189871 A JP S60189871A
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JP
Japan
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fuel
gas
chamber
cell
fuel cell
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JP59043903A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiki Kahara
俊樹 加原
Toshikatsu Mori
利克 森
Jinichi Imahashi
甚一 今橋
Akio Honchi
章夫 本地
Koki Tamura
弘毅 田村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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】 〔范明の利用分野〕 本究明は議＋＋１４ｉ、池の運転方法に係り、特に燃料
Ｌ［池の発１区υ１ｊ始時および発電停止時に卑位電池
疏圧を制御して電極触媒として用いられる白金等の貝金
ｈ４の凝集を抑制し、触媒活性の劣化を防止する燃料１
ｄ池のＪ−１ｊ転方法に関する。
〔発明の背景〕
従来Ｘ燃料電池の運転開始にのたっては、まず慈科電池
を１９０〜２００ｃ付近の温度にし、次いで燃料と酸化
剤を燃料電池に供給し、開路状態で一気化学的反応全充
分に進行させたのち、負荷を接続して発電がなされてい
た。また、燃料電池の運転停止にあたっては、まず最初
に負荷を切断し、［６池を開路状態にしたのち、不活性
ガスを電池に供給して燃料及び酸化剤を電池内から取り
除くという順序で一般に停止が行なわれていた。
こｖ、Ｌうな燃料１匡池の運転開始及び運転停止方法に
よると、・燃料Ｌｔ池は開路状態、すなわち負荷が筐っ
たくかからず理論電池−圧に近い値である０、９Ｖ以上
を有する状態になる。この状態において、問題となるの
は、′区名触媒として用いられる白金などの貴金属が高
い電位下でシンタリング（凝集）シ、触媒７占性が小さ
くなることである。
この現象は電位が責になる電極、すなわち空気極でとく
に１説祭される。
また、発電停止時に電解質でりるリン酸が空気や燃料中
に含まれる水分および一気化学的反応によって生成され
る水によって宿駅されるのを防止する目的で、電池から
の空気及び燃料の排出パルプを閉にし、自然拡散によっ
てこｎらのガスを供給しながら外部短絡回路を接続して
空気中の酸素を消費し、窒素に富んだガスを充満させる
という発電停止方法も従業されている。（特開昭５５−
１９７１３号公報） しかし、この運転方法では空気の供給パルプを１７１に
していないので、空気中の酸素が完全に消費されにくい
。したがって微量の残存酸素によって＆＜ｔＡ電位が貝
になり、白金のシンタリングが生じるという問題がある
。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、燃料′電池の運転開始時、又は燃料電
池の運転開始時および運転停止時における白金などの負
金属触媒のシンタリングを防止し、長期間優れた触媒粘
性を有する燃料′電池の運転方法を提供することにのる
。
〔発明の概少〕
木尾明は１１１巻科′Ｌ１池の運転開始時あるいは停止
時に完全なり一路状態を作らず、単位電池電圧を０．８
５Ｖ以下に制御する運転方法を採用することである。具
体的には、燃料電池と電力全消費する通常負ｆ＋ｆｒの
他に外部補助負荷回路を設け、通常負荷の切断時にはこ
の回路に電流を流し、燃料電池が開路状態になって理論
に池或圧に近い高電圧になるのを防止するものである。
すなわち、べ池の運転開始時には、まず不活性ガスで電
池内をパージし、外部補助負荷回路を電池に接続してか
ら昇温し、次いで不活性ガスで燃料と順化剤に切り侠え
て発電を開始する。電池の発心を停止するときには、外
部主負荷回路を切断する前に外部イ１ｉ助負荷回路を接
続し、燃料及びポ化剤を不活性ガスに切り換えるととも
に電池を冷却し、外部主負荷回路を切断する。
このような運転方法では、電池の運転開始時又は運転停
止時に該電池の単位電池磁圧を０．８５Ｖ以下に制御で
き、白金などの貴金属のシンタリングが防止できる。
第１表は２００Ｃ付近に加熱したリンばを電解液とし、
多孔性のカーボン基板上にカーボンに白金を担持した電
極触媒を塗布した電極を用いて、０．７．０．８．０．
８５．０．９Ｖ（ＶＳ　ＲＨＥ　）の電位印加時の白金
粒子径変化について調べた結果を示すものである。電位
印加時間は１ｏｏｈである。
第　１　表 なお、α位印加のないものでは、白金粒子径は、６５人
でめった。したがって第１表の粕釆から、白金は、α位
が置くなるとシンタリング紫おこし、粒子径が大になる
といえる。このシンタリング機１１・ｖは明確でぐよな
いが、白金が尚電位下で溶解し、再析出するときに１，
１μ体上に担持されている白金上に選択的に析出するも
のと思われる。
この結果から、白金を触媒活性成分とする燃料電池にお
いて、単位「ｄ池離圧’ｉｏ、８５Ｖ以下、特に０．８
■以下に制御すると白金の粒子径が大きくならず、初期
の表面積を維持し、電池性能の低下を防止できることが
わかる。
第１図および第２図は本発明の運転方法を実施するため
の装置のｇ　Ｗｌｒ図であって、第１図および第２図に
おいて、燃料極１と空気極３との間に電解質２が介在し
、燃料室４にはライン５から燃料ガスが区給され、鹸化
ハリ室６にはライン７からに化剤ガスが誠給きれゐよう
になっている。ライン８およびライン９はそれぞれ不活
性ガス供給ラインであり、１０〜１３は各々切１Ａ弁で
ある。第１図において、外部主負荷回路１４に対して並
列的に外部負荷補助画−１５が設けられ、第２図におい
ては、外部負荷ＬＬ！ｌＩ４１４に対して直列的に外部
負荷補助回路１５が設けられている。
第１図に示す燃料−池として、水バを燃料とし空気を収
化剤とする出力１．２ｋＷ（１２Ｖ、１００人）のリン
ｕｉｔ型燃料電池を作った。１ず外部補助回路を接続後
、電池の空気供給系及び水素供給系を窒素でパージしな
から電池を２００Ｃ付近に加熱した。その後電池に水素
と望気を区給して発電を開始した。補助負荷は可変にし
、最大電池出力の２０％貝１′ａｊになるよりにした。
補助負荷の抵抗値をかえて、単位電池電圧が０．８Ｖ、
０．８５Ｖ。
０．９■にｉよるように各々設定した実績を行った。
すなわち、０．８，０．８５のるいは０．９■に単位型
ｏｕ：４圧を１０分：ｒＸｌ保ち、ついで１ｋＷの負荷
で５０時間発電したのち、丹び抵抗回路で単位電池電圧
を０．８，０．８５６るいは０．９ｖに保つという操作
を２６回くりかえした。七の後電池を分解し、空気極の
臼戴粒子径會透過ｍ、電子繍倣挑でしらべた。
その精米、０．８Ｖに制御し１こものは初期の白金粒子
径約６５人に比較し、６８人で必り、はとんど変化しな
かったが、０．８５Ｖで市ＩＪｍｌしたものは１０５人
に、また０、９■で制御したものは１７０人に成反して
いた。４池の性能で比較すると、０．８■で１ｌＩｌｌ
ｌＩＩ４Ｉシたものは初期の゛電池性能とはとんど同じ
でのったが、０．８５Ｖで制御したものは約１０％性能
が低下し、０．９Ｖで制御したものは約３０％も性能が
低下した。また、比較のために、１０分間電池を開路状
態で発電し、次いで１ｋＷで５０時間運転後、再び開路
状態にする操作を２０回くりかえしたところ、白金粒子
径は約２００人に成長し、電池の性能は約３５％低下し
た。
以上の結果から、燃料電池の運転開始時および運転１苧
止時においては、単位４池屯圧を向くすることは適さず
、少くとも０．８５Ｖ以下、とくにＯ，Ｓ　Ｖ以下にす
ることが有効である。したがって、実際の・燃料電池連
転にあたっては、単位電池−圧が開玲成圧になる運転ｍ
ｌ始時のるいは運転停止時に補助只イＩ７１を設け、−
路電圧になるのを制御し、また１賃化剤室および燃料室
は不活性ガスで充満された状態であるので、単位電池電
圧を所定値以下に維持することが容易である。
上記のような燃料、電池の運転開始時および運転停止時
の運転方法とともに外部負荷が変動して外部負荷が小さ
くなりすぎる場合、外部負荷補助回路を接続し、単位−
池１区圧の上昇を抑制させ、０．８５Ｖ以下、望ましく
０．８０Ｖ以下に制御することもできる。この場合、運
転開始時、定常運転中および運転停止時のすべてにおい
て、単位電池′電圧を制御できるので白金等の貴金属、
シンタリングによる電池性能の低下を防止できるつ〔発
明の効果〕 以上のように本発明によれば、燃料Ｌ４Ｌ池の運転開始
時、又は運転開始時および運転停止時における単位ｄ池
屯圧を制御して白金等の貴金属のシンタリングを回避し
て１毬池性能の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は各々本発明の運転方法を実施する
ための装置直の概略的説明図である。 １・・・燃料極、２・・・電解質、３・・・空′Ａ極、
４・・・燃料室、１４・・・外部主負肯回路、１５・・
・外部負荷補助回路。 代理人　升埋士　高橋明夫 第１図 ズ然料　／Ｆ５６・１僅ガス １２図 二六　千〇己片刃゛ス 第１頁の続き ０発　明　者　１）村　弘　毅　日立市幸町３ゴ所内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、線化ノｉｌＪガスが・Ａ給される酸化剤室と、還元
    剤としての燃料ガスが供給される）？！！、科室とを備
    えた燃料１１池の連鴨方ぬにおいて、燃料電池の運転開
    始時、前記酸化剤室および前記燃料室をそれぞれ不活上
    ガスでパージするとともに該４池の外部負荷補助回路を
    接続したのち昇温し、次いで前記は化剤室および前記燃
    料室内の不活性ガスをそれぞれ酸化剤ガスおよび燃料ガ
    スに切り換えて単位電池ＬＬｂ圧を０．８５Ｖ以下に制
    御して発電を開始することを特徴とする燃料電池の運転
    方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記酸化剤ガスが
    望気であり、ノ然科ガスが水素又は水素に富むガスでり
    ることを特徴とする燃料電池の運転方法。 ３、特許請求の・ｔｉｅ囲第１項において、単位電池電
    圧をｏ、ｓｏｖ以下に制ｉｎｉ　Ｌ、て発電を開始する
    こと慣 を特許とする燃料゛電池の運転方法。 ４、酸化剤ガスが・供給される酸化剤室と、・厳元剤と
    しての燃料ガスが供給される燃料室とを俯えた愁科″籠
    池の運転方法において、燃料電池の運転開始時、前記酸
    化剤室および前記燃料室をそれぞれ不活性ガスでパージ
    するとともに該電池の外部負荷補助回路を接続したのち
    昇温し、次いで前記酸化剤室および前記燃料室内の不活
    性ガスをそれぞれ酸化剤ガスおよび燃料ガスに切り換え
    て単位゛電池ｄ圧を０．８５Ｖ以下に制御して発電を開
    始し、燃料′電池の発電停止時、外部主負荷回路を切断
    する前に外部補助負荷回路を接続し、次いで燃料電池を
    冷却すめとともに外部主負荷回路を切断し、前ｉ己酸化
    剤室と燃料室内の酸化剤ガスと燃料ガスとをそれぞれ不
    活性ガスに切シ換え、該電池の単位電池電圧を０．８５
    Ｖ以下に制御することを特徴とする燃料電池の運転方法
    。 ５、特許請求の範囲第４項に２いて、前記酸化剤ガスが
    を気でめり、燃料ガスが水素又は水素に富むガスである
    ことを特徴とする燃料ａ池の運転方法。 ６、付許請求の範囲第４唄において、燃料電池の発Ｉ玩
    停止時の該′電池の単位４池ｉ４を圧を０．８０　Ｖ以
    下にｌｌ＋’ｌ　１ｔｌｌすゐことを特数とする燃料電
    池の運転方法。
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