JP2000260454A - 燃料電池の運転方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス処理装置の設置を不要にして燃料電池を
低価格化並びに小型化するために、劣化原因ガスによる
劣化を回復することができる燃料電池の運転方法を提供
する。 【解決手段】 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、酸素含有ガスを酸素極に供
給し、水素含有ガスを燃料極に供給して発電する燃料電
池の運転方法において、酸素極に水素を存在させて劣化
を回復する劣化回復処理を行う。
低価格化並びに小型化するために、劣化原因ガスによる
劣化を回復することができる燃料電池の運転方法を提供
する。 【解決手段】 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、酸素含有ガスを酸素極に供
給し、水素含有ガスを燃料極に供給して発電する燃料電
池の運転方法において、酸素極に水素を存在させて劣化
を回復する劣化回復処理を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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に関する。
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。
【０００２】
【従来の技術】かかる燃料電池では、酸素極に供給する
酸素含有ガスとしては、通常、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劣化原因ガ
ス（例えば、二酸化窒素ガス）が含まれている。そこ
で、従来では、空気中の劣化原因ガスを除去するガス処
理装置を設けて、そのガス処理装置により劣化原因ガス
を除去した空気を酸素極に供給することにより、性能劣
化を防止していた。
酸素含有ガスとしては、通常、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劣化原因ガ
ス（例えば、二酸化窒素ガス）が含まれている。そこ
で、従来では、空気中の劣化原因ガスを除去するガス処
理装置を設けて、そのガス処理装置により劣化原因ガス
を除去した空気を酸素極に供給することにより、性能劣
化を防止していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
運転方法では、ガス処理装置を設置する必要があること
から、燃料電池の価格が高くなるとともに、燃料電池が
大型になるという問題があった。
運転方法では、ガス処理装置を設置する必要があること
から、燃料電池の価格が高くなるとともに、燃料電池が
大型になるという問題があった。
【０００４】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、ガス処理装置の設置を不要にし
て燃料電池を低価格化並びに小型化するために、劣化原
因ガスによる劣化を回復することができる燃料電池の運
転方法を提供することにある。
のであり、その目的は、ガス処理装置の設置を不要にし
て燃料電池を低価格化並びに小型化するために、劣化原
因ガスによる劣化を回復することができる燃料電池の運
転方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕 〔構成〕 請求項１に記載の発明の特徴構成は、前記酸
素極に水素を存在させて劣化を回復する劣化回復処理を
行うことにある。 〔作用〕 請求項１に記載の特徴構成によれば、劣化回
復処理を行うと、酸素極に水素が存在して、その水素の
還元作用により、酸素極の電極触媒に吸着されている劣
化原因ガスが還元されて、電極触媒から離脱するので、
劣化が回復する。例えば、劣化原因ガスが二酸化窒素の
場合、電極触媒に吸着されている二酸化窒素は、電極触
媒に対する吸着力が弱い一酸化窒素又は窒素に還元され
て、電極触媒から離脱する。 〔効果〕 従って、劣化原因ガスによる劣化を回復する
ことができる燃料電池の運転方法を提供することができ
るようになったので、ガス処理装置を設けずに、劣化原
因ガスが含まれたままの空気を酸素極に供給して燃料電
池を運転しても、劣化原因ガスにより性能が劣化する
と、適宜に劣化回復処理を実行して、劣化を回復するこ
とができる。その結果、ガス処理装置の設置が不要とな
り、燃料電池を低価格化並びに小型化することができる
ようになった。
素極に水素を存在させて劣化を回復する劣化回復処理を
行うことにある。 〔作用〕 請求項１に記載の特徴構成によれば、劣化回
復処理を行うと、酸素極に水素が存在して、その水素の
還元作用により、酸素極の電極触媒に吸着されている劣
化原因ガスが還元されて、電極触媒から離脱するので、
劣化が回復する。例えば、劣化原因ガスが二酸化窒素の
場合、電極触媒に吸着されている二酸化窒素は、電極触
媒に対する吸着力が弱い一酸化窒素又は窒素に還元され
て、電極触媒から離脱する。 〔効果〕 従って、劣化原因ガスによる劣化を回復する
ことができる燃料電池の運転方法を提供することができ
るようになったので、ガス処理装置を設けずに、劣化原
因ガスが含まれたままの空気を酸素極に供給して燃料電
池を運転しても、劣化原因ガスにより性能が劣化する
と、適宜に劣化回復処理を実行して、劣化を回復するこ
とができる。その結果、ガス処理装置の設置が不要とな
り、燃料電池を低価格化並びに小型化することができる
ようになった。
【０００６】〔請求項２記載の発明〕 〔構成〕 請求項２に記載の発明の特徴構成は、前記劣
化回復処理を、前記燃料極に水素含有ガスを供給し、前
記酸素極に対する酸素含有ガスの供給を停止し、且つ、
前記セルに発電状態と同じ向きの電流を流すことによ
り、前記酸素極で水素を発生させることにより行うこと
にある。 〔作用〕 請求項２に記載の特徴構成によれば、燃料極
に水素含有ガスを供給し、酸素極に対する酸素含有ガス
の供給を停止し、且つ、セルに発電状態と同じ向きの電
流を流す状態にすると、セルの電圧は発電状態における
電圧とは逆極性になり、燃料極に供給された水素含有ガ
ス中の水素はイオン化して、電解質層を酸素極へ移動し
て、酸素極で水素が発生する。そして、そのように酸素
極に発生した水素により、劣化回復処理が行われる。 〔効果〕 従って、酸素極で発生した水素は還元力が強
いので、短時間で劣化を回復することができ、劣化回復
処理に要する処理時間を短縮することができるようにな
った。
化回復処理を、前記燃料極に水素含有ガスを供給し、前
記酸素極に対する酸素含有ガスの供給を停止し、且つ、
前記セルに発電状態と同じ向きの電流を流すことによ
り、前記酸素極で水素を発生させることにより行うこと
にある。 〔作用〕 請求項２に記載の特徴構成によれば、燃料極
に水素含有ガスを供給し、酸素極に対する酸素含有ガス
の供給を停止し、且つ、セルに発電状態と同じ向きの電
流を流す状態にすると、セルの電圧は発電状態における
電圧とは逆極性になり、燃料極に供給された水素含有ガ
ス中の水素はイオン化して、電解質層を酸素極へ移動し
て、酸素極で水素が発生する。そして、そのように酸素
極に発生した水素により、劣化回復処理が行われる。 〔効果〕 従って、酸素極で発生した水素は還元力が強
いので、短時間で劣化を回復することができ、劣化回復
処理に要する処理時間を短縮することができるようにな
った。
【０００７】〔請求項３記載の発明〕 請求項３に記載
の発明の特徴構成は、前記複数のセルが複数のブロック
に区分され、各ブロック毎に、ブロックに属する前記セ
ルに対する酸素含有ガスの供給及び停止が可能なように
構成され、前記複数のブロックのうち、一部のブロック
は、酸素含有ガスの供給を継続して発電状態に維持した
状態で、残部のブロックに対して、酸素含有ガスの供給
を停止して前記劣化回復処理を施すことにある。 〔作用〕 請求項３に記載の特徴構成によれば、複数の
ブロックのうち、一部のブロックは、酸素含有ガスの供
給を継続して発電状態に維持した状態で、残部のブロッ
クに対して、酸素含有ガスの供給を停止する。すると、
発電状態のブロックで発電されて流れる電流は、酸素含
有ガスの供給が停止されているブロックに流れ、その酸
素含有ガスの供給が停止されているブロックに属するセ
ルの電圧は発電状態における電圧とは逆極性になって、
そのブロックに属するセルにおいては、酸素極に水素が
発生して、劣化回復処理が行われる。 〔効果〕 従って、燃料電池の運転中においても、適
宜、所定のブロックに対する酸素含有ガスに供給を停止
することにより、そのブロックに対して劣化回復処理を
施すことができるので、劣化回復処理を行うために燃料
電池の運転を停止させることが不要となり、使い勝手を
向上することができ、又、セルの電圧を逆極性にするた
めに必要となる外部電流電源が不要になる。
の発明の特徴構成は、前記複数のセルが複数のブロック
に区分され、各ブロック毎に、ブロックに属する前記セ
ルに対する酸素含有ガスの供給及び停止が可能なように
構成され、前記複数のブロックのうち、一部のブロック
は、酸素含有ガスの供給を継続して発電状態に維持した
状態で、残部のブロックに対して、酸素含有ガスの供給
を停止して前記劣化回復処理を施すことにある。 〔作用〕 請求項３に記載の特徴構成によれば、複数の
ブロックのうち、一部のブロックは、酸素含有ガスの供
給を継続して発電状態に維持した状態で、残部のブロッ
クに対して、酸素含有ガスの供給を停止する。すると、
発電状態のブロックで発電されて流れる電流は、酸素含
有ガスの供給が停止されているブロックに流れ、その酸
素含有ガスの供給が停止されているブロックに属するセ
ルの電圧は発電状態における電圧とは逆極性になって、
そのブロックに属するセルにおいては、酸素極に水素が
発生して、劣化回復処理が行われる。 〔効果〕 従って、燃料電池の運転中においても、適
宜、所定のブロックに対する酸素含有ガスに供給を停止
することにより、そのブロックに対して劣化回復処理を
施すことができるので、劣化回復処理を行うために燃料
電池の運転を停止させることが不要となり、使い勝手を
向上することができ、又、セルの電圧を逆極性にするた
めに必要となる外部電流電源が不要になる。
【０００８】〔請求項４記載の発明〕 〔構成〕 請求項４に記載の発明の特徴構成は、前記劣
化回復処理を、セルに電流が流れない状態とし、前記燃
料極に水素含有ガスを供給し、且つ、前記酸素極に対す
る酸素含有ガスの供給を停止して、前記燃料極側から前
記酸素極側へ透過する水素により行うことにある。 〔作用〕 請求項４に記載の特徴構成によれば、セルに
電流が流れない状態とし、燃料極に水素含有ガスを供給
し、且つ、酸素極に対する酸素含有ガスの供給を停止す
ると、燃料極に供給された水素含有ガスは、電解質層を
酸素極側へ透過して、酸素極に水素が存在することにな
る。そして、そのようにして酸素極に存在する水素によ
り、劣化回復処理が行われる。 〔効果〕 従って、単に、セルに電流が流れない状態と
して、燃料極に対する水素含有ガスの供給を継続する状
態で、酸素極に対する酸素含有ガスの供給を停止するだ
けで、劣化回復処理が行えるようになり、劣化回復処理
のための装置を特に設置する必要がないので、劣化回復
処理コストを低減することができるようになった。
化回復処理を、セルに電流が流れない状態とし、前記燃
料極に水素含有ガスを供給し、且つ、前記酸素極に対す
る酸素含有ガスの供給を停止して、前記燃料極側から前
記酸素極側へ透過する水素により行うことにある。 〔作用〕 請求項４に記載の特徴構成によれば、セルに
電流が流れない状態とし、燃料極に水素含有ガスを供給
し、且つ、酸素極に対する酸素含有ガスの供給を停止す
ると、燃料極に供給された水素含有ガスは、電解質層を
酸素極側へ透過して、酸素極に水素が存在することにな
る。そして、そのようにして酸素極に存在する水素によ
り、劣化回復処理が行われる。 〔効果〕 従って、単に、セルに電流が流れない状態と
して、燃料極に対する水素含有ガスの供給を継続する状
態で、酸素極に対する酸素含有ガスの供給を停止するだ
けで、劣化回復処理が行えるようになり、劣化回復処理
のための装置を特に設置する必要がないので、劣化回復
処理コストを低減することができるようになった。
【０００９】〔請求項５記載の発明〕 〔構成〕 請求項５に記載の発明の特徴構成は、前記劣
化回復処理を、セルに電流が流れない状態とし、前記酸
素極に水素含有ガスを供給することにより行うことにあ
る。 〔作用〕 請求項５に記載の特徴構成によれば、セルに
電流が流れない状態として、酸素極に水素含有ガスを供
給すると、酸素極において、水素含有ガス中の水素によ
り、劣化回復処理が行われる。 〔効果〕 従って、単に、セルに電流が流れない状態に
して、酸素極に水素含有ガスを供給するだけで、劣化回
復処理が行えるようになり、酸素極に水素含有ガスを供
給する構成としては、燃料極に水素含有ガスを供給する
ために本来設けてある構成を用いることができるので、
劣化回復処理コストを低減することができるようになっ
た。
化回復処理を、セルに電流が流れない状態とし、前記酸
素極に水素含有ガスを供給することにより行うことにあ
る。 〔作用〕 請求項５に記載の特徴構成によれば、セルに
電流が流れない状態として、酸素極に水素含有ガスを供
給すると、酸素極において、水素含有ガス中の水素によ
り、劣化回復処理が行われる。 〔効果〕 従って、単に、セルに電流が流れない状態に
して、酸素極に水素含有ガスを供給するだけで、劣化回
復処理が行えるようになり、酸素極に水素含有ガスを供
給する構成としては、燃料極に水素含有ガスを供給する
ために本来設けてある構成を用いることができるので、
劣化回復処理コストを低減することができるようになっ
た。
【００１０】〔請求項６記載の発明〕 〔構成〕 請求項６に記載の発明の特徴構成は、電解質
層として高分子膜を備えたセルが設けられていることに
ある。 〔作用〕 請求項６に記載の特徴構成によれば、電解質
層として高分子膜を備えたセルが設けられている、所
謂、高分子型燃料電池において、ガス処理装置を設けず
に、劣化原因ガスが含まれたままの空気を酸素極に供給
して燃料電池を運転し、劣化原因ガスにより性能が劣化
すると、適宜に本発明による劣化回復処理を実行して、
劣化を回復させる。 〔効果〕 つまり、高分子型燃料電池は、動作温度が例
えば１２０°Ｃ以下と低いため、特に、劣化原因ガスの
吸着による劣化を起こし易いため、従来では、ガス処理
装置を設置するにしても特に高度に劣化原因ガスを除去
できるものを設置する必要があったので、価格が高くな
るという問題が特に顕著となっていた。そこで、高分子
型燃料電池において、本発明による燃料電池の運転方法
を実施して劣化を回復するようにして、ガス処理装置を
設置しないようにすることにより、低価格化の面での効
果を特に顕著なものとすることができるようになった。
層として高分子膜を備えたセルが設けられていることに
ある。 〔作用〕 請求項６に記載の特徴構成によれば、電解質
層として高分子膜を備えたセルが設けられている、所
謂、高分子型燃料電池において、ガス処理装置を設けず
に、劣化原因ガスが含まれたままの空気を酸素極に供給
して燃料電池を運転し、劣化原因ガスにより性能が劣化
すると、適宜に本発明による劣化回復処理を実行して、
劣化を回復させる。 〔効果〕 つまり、高分子型燃料電池は、動作温度が例
えば１２０°Ｃ以下と低いため、特に、劣化原因ガスの
吸着による劣化を起こし易いため、従来では、ガス処理
装置を設置するにしても特に高度に劣化原因ガスを除去
できるものを設置する必要があったので、価格が高くな
るという問題が特に顕著となっていた。そこで、高分子
型燃料電池において、本発明による燃料電池の運転方法
を実施して劣化を回復するようにして、ガス処理装置を
設置しないようにすることにより、低価格化の面での効
果を特に顕著なものとすることができるようになった。
【００１１】
【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕以下、図１ない
し図６に基づいて、本発明の第１の実施の形態を説明す
る。先ず、本発明の運転方法を実施する燃料電池につい
て説明する。燃料電池は、図１ないし図５に示すよう
に、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を備えた複数のセルＣを、電気的に直列接
続する状態で設け、酸素含有ガスを酸素極２に供給し、
水素含有ガスを燃料極３に供給して発電するように構成
してある。セルＣについて説明を加えると、セルＣ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、且つ、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。そして、そのようなセ
ルＣの複数を、互いの間に酸素極側セパレータ５及び燃
料極側セパレータ６を位置させた状態で積層状態に並置
し、並びに、積層方向の両端部夫々に電力取り出し用の
集電部７を設けて、セルスタックＮＣを構成してある。
酸素極側セパレータ５は、酸素極２側の面に、酸素含有
ガスを通流させる酸素含有ガス通流溝５ｓを形成し、反
対側の面に、冷却水を通流させる冷却水通流溝５ｗを形
成してある。燃料極側セパレータ６は、燃料極３側の面
に水素含有ガスを通流させる水素含有ガス通流溝６ｆを
形成し、反対側の面に、酸素極側セパレータ５の冷却水
通流溝５ｗと面対称となる冷却水通流溝６ｗを形成して
ある。
し図６に基づいて、本発明の第１の実施の形態を説明す
る。先ず、本発明の運転方法を実施する燃料電池につい
て説明する。燃料電池は、図１ないし図５に示すよう
に、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を備えた複数のセルＣを、電気的に直列接
続する状態で設け、酸素含有ガスを酸素極２に供給し、
水素含有ガスを燃料極３に供給して発電するように構成
してある。セルＣについて説明を加えると、セルＣ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、且つ、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。そして、そのようなセ
ルＣの複数を、互いの間に酸素極側セパレータ５及び燃
料極側セパレータ６を位置させた状態で積層状態に並置
し、並びに、積層方向の両端部夫々に電力取り出し用の
集電部７を設けて、セルスタックＮＣを構成してある。
酸素極側セパレータ５は、酸素極２側の面に、酸素含有
ガスを通流させる酸素含有ガス通流溝５ｓを形成し、反
対側の面に、冷却水を通流させる冷却水通流溝５ｗを形
成してある。燃料極側セパレータ６は、燃料極３側の面
に水素含有ガスを通流させる水素含有ガス通流溝６ｆを
形成し、反対側の面に、酸素極側セパレータ５の冷却水
通流溝５ｗと面対称となる冷却水通流溝６ｗを形成して
ある。
【００１２】更に、電解質層１、酸素極側セパレータ５
及び燃料極側セパレータ６の夫々には、それらを重ねた
ときに夫々が積層方向に連なる状態で、厚さ方向に貫通
する６個の孔１ｈ，５ｈ，６ｈを形成してある。積層方
向視において、電解質層１、酸素極側セパレータ５及び
燃料極側セパレータ６の夫々に形成する６個の孔１ｈ，
５ｈ，６ｈのうち、２個は酸素含有ガス通流溝５ｓの通
流経路の両端部に各別に重なり、別の２個は水素含有ガ
ス通流溝６ｆの通流経路の両端部に各別に重なり、残り
の２個は冷却水通流溝５ｗ，６ｗの通流経路の両端部に
各別に重なる。
及び燃料極側セパレータ６の夫々には、それらを重ねた
ときに夫々が積層方向に連なる状態で、厚さ方向に貫通
する６個の孔１ｈ，５ｈ，６ｈを形成してある。積層方
向視において、電解質層１、酸素極側セパレータ５及び
燃料極側セパレータ６の夫々に形成する６個の孔１ｈ，
５ｈ，６ｈのうち、２個は酸素含有ガス通流溝５ｓの通
流経路の両端部に各別に重なり、別の２個は水素含有ガ
ス通流溝６ｆの通流経路の両端部に各別に重なり、残り
の２個は冷却水通流溝５ｗ，６ｗの通流経路の両端部に
各別に重なる。
【００１３】従って、セルスタックＮＣには、電解質層
１、酸素極側セパレータ５及び燃料極側セパレータ６夫
々の孔１ｈ，５ｈ，６ｈが積層方向に連なって形成され
る通路が６本形成されるが、それらのうちの２本は、各
酸素含有ガス通流溝５ｓの両端部に各別に連通し、別の
２本は、各水素含有ガス通流溝６ｓの両端部に各別に連
通し、残りの２本は、各冷却水通流溝５ｗ，６ｗの両端
部に各別に連通している。
１、酸素極側セパレータ５及び燃料極側セパレータ６夫
々の孔１ｈ，５ｈ，６ｈが積層方向に連なって形成され
る通路が６本形成されるが、それらのうちの２本は、各
酸素含有ガス通流溝５ｓの両端部に各別に連通し、別の
２本は、各水素含有ガス通流溝６ｓの両端部に各別に連
通し、残りの２本は、各冷却水通流溝５ｗ，６ｗの両端
部に各別に連通している。
【００１４】更に、図５に示すように、セルスタックＮ
Ｃの積層方向の一端部には、各酸素含有ガス通流溝５ｓ
の端部に連通する２本の前記通路のうちの１本、各水素
含有ガス通流溝６ｓの端部に連通する２本の前記通路の
うちの１本、及び、各冷却水通流溝５ｗ，６ｗの端部に
連通する２本の前記通路のうちの１本に各別に連通する
３個の筒状の接続部８を備えた端板９を設け、セルスタ
ックＮＣの積層方向の他端部には、各酸素含有ガス通流
溝５ｓの端部に連通する２本の前記通路のうちの他の１
本、各水素含有ガス通流溝６ｓの端部に連通する２本の
前記通路のうちの他の１本、及び、各冷却水通流溝５
ｗ，６ｗの端部に連通する２本の前記通路のうちの他の
１本に各別に連通する３個の筒状の接続部８を備えた端
板９を設けてある。尚、端版９に設けた３個の接続部８
は、酸素含有ガス用、水素含有ガス用及び冷却水用夫々
を区別するために、酸素含有ガス用のものにｓを、水素
含有ガス用のものにｆを、並びに、冷却水用のものにｗ
を夫々付す。
Ｃの積層方向の一端部には、各酸素含有ガス通流溝５ｓ
の端部に連通する２本の前記通路のうちの１本、各水素
含有ガス通流溝６ｓの端部に連通する２本の前記通路の
うちの１本、及び、各冷却水通流溝５ｗ，６ｗの端部に
連通する２本の前記通路のうちの１本に各別に連通する
３個の筒状の接続部８を備えた端板９を設け、セルスタ
ックＮＣの積層方向の他端部には、各酸素含有ガス通流
溝５ｓの端部に連通する２本の前記通路のうちの他の１
本、各水素含有ガス通流溝６ｓの端部に連通する２本の
前記通路のうちの他の１本、及び、各冷却水通流溝５
ｗ，６ｗの端部に連通する２本の前記通路のうちの他の
１本に各別に連通する３個の筒状の接続部８を備えた端
板９を設けてある。尚、端版９に設けた３個の接続部８
は、酸素含有ガス用、水素含有ガス用及び冷却水用夫々
を区別するために、酸素含有ガス用のものにｓを、水素
含有ガス用のものにｆを、並びに、冷却水用のものにｗ
を夫々付す。
【００１５】一方の端板９の酸素含有ガス供給用の接続
部８ｓに酸素含有ガス供給路１０を、水素含有ガス供給
用の接続部８ｆに水素含有ガス供給路１１を、冷却水供
給用の接続部８ｗに冷却水供給路１２を夫々接続し、一
対の集電部７に発電電力を消費する外部負荷Ｒを接続す
る。そして、酸素含有ガス供給路１０を通じて酸素含有
ガスを、水素含有ガス供給路１１を通じて水素含有ガス
と水蒸気との混合ガスを、並びに、冷却水供給路１２を
通じて冷却水を夫々供給すると、各セルＣに対応する酸
素含有ガス通流溝５ｓを酸素含有ガスが通流し、各セル
Ｃに対応する水素含有ガス通流溝６ｆを水素含有ガスと
水蒸気との混合ガスが通流し、各セルＣに対応する冷却
水通流溝５ｗ，６ｗを冷却水が通流する。そして、各セ
ルＣにおいて、水素含有ガス通流溝６ｆを通流する水蒸
気により高分子膜１が湿らされる状態で、酸素含有ガス
中の酸素と水素含有ガス中の水素の電気化学反応により
発電される。又、冷却水の通流により、各セルＣの温度
が所定の温度に維持される。
部８ｓに酸素含有ガス供給路１０を、水素含有ガス供給
用の接続部８ｆに水素含有ガス供給路１１を、冷却水供
給用の接続部８ｗに冷却水供給路１２を夫々接続し、一
対の集電部７に発電電力を消費する外部負荷Ｒを接続す
る。そして、酸素含有ガス供給路１０を通じて酸素含有
ガスを、水素含有ガス供給路１１を通じて水素含有ガス
と水蒸気との混合ガスを、並びに、冷却水供給路１２を
通じて冷却水を夫々供給すると、各セルＣに対応する酸
素含有ガス通流溝５ｓを酸素含有ガスが通流し、各セル
Ｃに対応する水素含有ガス通流溝６ｆを水素含有ガスと
水蒸気との混合ガスが通流し、各セルＣに対応する冷却
水通流溝５ｗ，６ｗを冷却水が通流する。そして、各セ
ルＣにおいて、水素含有ガス通流溝６ｆを通流する水蒸
気により高分子膜１が湿らされる状態で、酸素含有ガス
中の酸素と水素含有ガス中の水素の電気化学反応により
発電される。又、冷却水の通流により、各セルＣの温度
が所定の温度に維持される。
【００１６】電解質層１は、フッ素樹脂系のイオン交換
膜（ナフィオン等）から形成し、酸素極２及び燃料極３
は、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、酸素極側セパレータ５及び燃料
極側セパレータ６は、カーボン等から成る気密性の導電
材により形成してある。
膜（ナフィオン等）から形成し、酸素極２及び燃料極３
は、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、酸素極側セパレータ５及び燃料
極側セパレータ６は、カーボン等から成る気密性の導電
材により形成してある。
【００１７】次に、図６に基づいて、上記の如き構成の
燃料電池において、酸素極２に水素を存在させて劣化を
回復する劣化回復処理を行う運転装置（以下、単に運転
装置と称する場合がある）について説明を加える。運転
装置は、端板９における水素含有ガス供給用の接続部８
ｆに接続する水素含有ガス供給部Ｓｆと、一対の集電部
７に接続した導電路１３と、その導電路１３に介装した
スイッチ１４及び直流電力供給用の外部電源１５を備え
て構成してある。
燃料電池において、酸素極２に水素を存在させて劣化を
回復する劣化回復処理を行う運転装置（以下、単に運転
装置と称する場合がある）について説明を加える。運転
装置は、端板９における水素含有ガス供給用の接続部８
ｆに接続する水素含有ガス供給部Ｓｆと、一対の集電部
７に接続した導電路１３と、その導電路１３に介装した
スイッチ１４及び直流電力供給用の外部電源１５を備え
て構成してある。
【００１８】水素含有ガス供給部Ｓｆは、水素含有ガス
供給路１１、その水素含有ガス供給路１１に水素含有ガ
スを供給する水素含有ガス供給源１６、水素含有ガス供
給路１１を通流する水素含有ガスに水蒸気を混合する加
湿部１7 、及び、水素含有ガス供給路１１に介装した水
素含有ガス用開閉弁Ｖａ１及び水素含有ガス用比例弁Ｖ
ｐ１を備えて構成してある。
供給路１１、その水素含有ガス供給路１１に水素含有ガ
スを供給する水素含有ガス供給源１６、水素含有ガス供
給路１１を通流する水素含有ガスに水蒸気を混合する加
湿部１7 、及び、水素含有ガス供給路１１に介装した水
素含有ガス用開閉弁Ｖａ１及び水素含有ガス用比例弁Ｖ
ｐ１を備えて構成してある。
【００１９】加湿部１７は、気密状のケーシング１７ｃ
内に、気相部分が形成される状態で水を貯留して構成
し、その加湿部１７を、水素含有ガス供給路１１の上流
側の開口端が液相部分に位置し、下流側の開口端が気相
部分に位置する状態で、水素含有ガス供給路１１の途中
に介装してある。つまり、水素含有ガス供給路１１の上
流側の開口端から水素含有ガスを水中に噴出し、気相部
分に存在している水蒸気を含んだ水素含有ガスを、水素
含有ガス供給路１１の下流側の開口端に流入させること
により、水素含有ガス供給路１１を通流する水素含有ガ
スに水蒸気を混合するように構成してある。外部電源１
５は、例えば二次電池にて構成することができる。
内に、気相部分が形成される状態で水を貯留して構成
し、その加湿部１７を、水素含有ガス供給路１１の上流
側の開口端が液相部分に位置し、下流側の開口端が気相
部分に位置する状態で、水素含有ガス供給路１１の途中
に介装してある。つまり、水素含有ガス供給路１１の上
流側の開口端から水素含有ガスを水中に噴出し、気相部
分に存在している水蒸気を含んだ水素含有ガスを、水素
含有ガス供給路１１の下流側の開口端に流入させること
により、水素含有ガス供給路１１を通流する水素含有ガ
スに水蒸気を混合するように構成してある。外部電源１
５は、例えば二次電池にて構成することができる。
【００２０】尚、図６中のＳｓは、通常の運転用として
元々設けてある酸素含有ガス供給部であり、同じく、Ｓ
ｗは、通常の運転用として元々設けてある冷却水供給部
である。酸素含有ガス供給部Ｓｓは、端板９における酸
素含有ガス供給用の接続部８ｓに接続する酸素含有ガス
供給路１０と、その酸素含有ガス供給路１０に酸素含有
ガスとして空気を供給する送風機１９と、酸素含有ガス
供給路１０に介装した酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２及び
酸素含有ガス用比例弁Ｖｐ２等を備えて構成してある。
冷却水供給部Ｓｗは、冷却水供給用の接続部８ｗに接続
する冷却水供給路１２と、その冷却水供給路１２に冷却
水を供給する冷却水用ポンプ１８等を備えて構成してあ
る。尚、水素含有ガス供給部Ｓｆは、通常の運転用とし
て元々設けているものを兼用している。
元々設けてある酸素含有ガス供給部であり、同じく、Ｓ
ｗは、通常の運転用として元々設けてある冷却水供給部
である。酸素含有ガス供給部Ｓｓは、端板９における酸
素含有ガス供給用の接続部８ｓに接続する酸素含有ガス
供給路１０と、その酸素含有ガス供給路１０に酸素含有
ガスとして空気を供給する送風機１９と、酸素含有ガス
供給路１０に介装した酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２及び
酸素含有ガス用比例弁Ｖｐ２等を備えて構成してある。
冷却水供給部Ｓｗは、冷却水供給用の接続部８ｗに接続
する冷却水供給路１２と、その冷却水供給路１２に冷却
水を供給する冷却水用ポンプ１８等を備えて構成してあ
る。尚、水素含有ガス供給部Ｓｆは、通常の運転用とし
て元々設けているものを兼用している。
【００２１】次に、上記のように構成した運転装置を用
いて劣化回復処理を行う運転方法について説明する。酸
素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じて、各セルＣに対する
酸素含有ガスの供給を遮断する。そして、水素含有ガス
用開閉弁Ｖａ１を開くとともに、水素利用率が７０％程
度になるように比例弁Ｖｐ１により水素含有ガス供給量
を調節し、並びに、スイッチ１４を閉じて、各セルＣを
通常の運転時と同一方向で同一値の電流が流れるよう
に、外部電源１５を調節する。従って、各セルＣの燃料
極３に水素含有ガスを供給し、各セルＣの酸素極２に対
する酸素含有ガスの供給を停止し、且つ、各セルＣに発
電状態と同じ向きの電流を流す状態となり、各セルＣの
酸素極２で水素が発生して、劣化回復処理が行われる。
いて劣化回復処理を行う運転方法について説明する。酸
素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じて、各セルＣに対する
酸素含有ガスの供給を遮断する。そして、水素含有ガス
用開閉弁Ｖａ１を開くとともに、水素利用率が７０％程
度になるように比例弁Ｖｐ１により水素含有ガス供給量
を調節し、並びに、スイッチ１４を閉じて、各セルＣを
通常の運転時と同一方向で同一値の電流が流れるよう
に、外部電源１５を調節する。従って、各セルＣの燃料
極３に水素含有ガスを供給し、各セルＣの酸素極２に対
する酸素含有ガスの供給を停止し、且つ、各セルＣに発
電状態と同じ向きの電流を流す状態となり、各セルＣの
酸素極２で水素が発生して、劣化回復処理が行われる。
【００２２】次に、図１２に基づいて、劣化回復処理を
行うことにより劣化が回復される状態を評価するための
評価用の運転装置について説明する。尚、この評価用の
運転装置は，本第１実施形態における劣化回復処理だけ
でなく、後述する第３及び第４実施形態における劣化回
復処理も行えるように構成してある。運転装置は、評価
対象のセルスタックＮＣの端板９における水素含有ガス
供給用の接続部８ｆに接続する水素含有ガス供給部Ｓｆ
と、酸素含有ガス供給用の接続部８ｓに接続する酸素含
有ガス供給部Ｓｓと、冷却水供給用の接続部８ｗに接続
する冷却水供給部Ｓｗと、一対の集電部７に接続した導
電路１３と、その導電路１３に介装したスイッチ１４等
を備えて構成してある。評価対象のセルスタックＮＣ
は、評価対象の１個のセルＣを用いて、上述と同様の構
成にて形成してある。水素含有ガス供給部Ｓｆ、酸素含
有ガス供給部Ｓｓ及び冷却水供給部Ｓｗ夫々は、上述と
同様に構成してある。尚、水素含有ガス供給源１６は、
水素ガスを充填したボンベにて構成し、水素含有ガスと
して純水素ガスを供給するように構成してある。
行うことにより劣化が回復される状態を評価するための
評価用の運転装置について説明する。尚、この評価用の
運転装置は，本第１実施形態における劣化回復処理だけ
でなく、後述する第３及び第４実施形態における劣化回
復処理も行えるように構成してある。運転装置は、評価
対象のセルスタックＮＣの端板９における水素含有ガス
供給用の接続部８ｆに接続する水素含有ガス供給部Ｓｆ
と、酸素含有ガス供給用の接続部８ｓに接続する酸素含
有ガス供給部Ｓｓと、冷却水供給用の接続部８ｗに接続
する冷却水供給部Ｓｗと、一対の集電部７に接続した導
電路１３と、その導電路１３に介装したスイッチ１４等
を備えて構成してある。評価対象のセルスタックＮＣ
は、評価対象の１個のセルＣを用いて、上述と同様の構
成にて形成してある。水素含有ガス供給部Ｓｆ、酸素含
有ガス供給部Ｓｓ及び冷却水供給部Ｓｗ夫々は、上述と
同様に構成してある。尚、水素含有ガス供給源１６は、
水素ガスを充填したボンベにて構成し、水素含有ガスと
して純水素ガスを供給するように構成してある。
【００２３】更に、水素含有ガス供給路１１から分岐さ
せた分岐路１１ｂを酸素含有ガス供給用の接続部８ｓに
接続するとともに、その分岐路１１ｂに分岐路用開閉弁
Ｖａ４を介装してあり、その分岐路用開閉弁Ｖａ４を開
くことにより、セルＣの酸素極２に水素含有ガスを供給
することができるようにしてある。
せた分岐路１１ｂを酸素含有ガス供給用の接続部８ｓに
接続するとともに、その分岐路１１ｂに分岐路用開閉弁
Ｖａ４を介装してあり、その分岐路用開閉弁Ｖａ４を開
くことにより、セルＣの酸素極２に水素含有ガスを供給
することができるようにしてある。
【００２４】又、酸素含有ガス供給路１０にバイパス路
１０ｂを接続し、そのバイパス路１０ｂに、加湿器１７
を、水素含有ガス供給路１１に介装するのと同様の構成
で介装し、並びに、バイパス路１０ｂにバイパス路用開
閉弁Ｖａ５を、酸素含有ガス供給路１０においてバイパ
ス路１０ｂにて迂回される部分に本路用開閉弁Ｖａ６を
夫々介装して、バイパス路用開閉弁Ｖａ５及び本路用開
閉弁Ｖａ６の開閉操作により、酸素極２に供給する空気
に水蒸気を混合させるか否かを切り換え自在にしてあ
る。
１０ｂを接続し、そのバイパス路１０ｂに、加湿器１７
を、水素含有ガス供給路１１に介装するのと同様の構成
で介装し、並びに、バイパス路１０ｂにバイパス路用開
閉弁Ｖａ５を、酸素含有ガス供給路１０においてバイパ
ス路１０ｂにて迂回される部分に本路用開閉弁Ｖａ６を
夫々介装して、バイパス路用開閉弁Ｖａ５及び本路用開
閉弁Ｖａ６の開閉操作により、酸素極２に供給する空気
に水蒸気を混合させるか否かを切り換え自在にしてあ
る。
【００２５】又、酸素含有ガス供給路１０において、加
湿器１７よりも下流側に、二酸化窒素供給部Ｓｎを接続
して、セルＣの酸素極２に供給する空気に二酸化窒素ガ
スを混合させることができるように構成してある。二酸
化窒素供給部Ｓｎは、酸素含有ガス供給路１０に接続し
た二酸化窒素ガス供給路２０と、その二酸化窒素ガス供
給路２０に二酸化窒素ガスを供給する二酸化窒素ガス供
給源２１と、二酸化窒素ガス供給路２０に介装した二酸
化窒素用開閉弁Ｖａ３及び二酸化窒素用比例弁Ｖｐ３を
備えて構成してある。二酸化窒素ガス供給源２１には、
所定の濃度に二酸化窒素ガスを混合した空気を充填して
ある。又、導電路１３には、セルＣの発電を停止した状
態でセルＣに外部から電流を流すための外部電源１５、
又は、発電状態において、セルＣを流れる電流を調節す
る負荷調節装置２２のいずれかを適宜接続する。
湿器１７よりも下流側に、二酸化窒素供給部Ｓｎを接続
して、セルＣの酸素極２に供給する空気に二酸化窒素ガ
スを混合させることができるように構成してある。二酸
化窒素供給部Ｓｎは、酸素含有ガス供給路１０に接続し
た二酸化窒素ガス供給路２０と、その二酸化窒素ガス供
給路２０に二酸化窒素ガスを供給する二酸化窒素ガス供
給源２１と、二酸化窒素ガス供給路２０に介装した二酸
化窒素用開閉弁Ｖａ３及び二酸化窒素用比例弁Ｖｐ３を
備えて構成してある。二酸化窒素ガス供給源２１には、
所定の濃度に二酸化窒素ガスを混合した空気を充填して
ある。又、導電路１３には、セルＣの発電を停止した状
態でセルＣに外部から電流を流すための外部電源１５、
又は、発電状態において、セルＣを流れる電流を調節す
る負荷調節装置２２のいずれかを適宜接続する。
【００２６】次に、上述の評価用の運転装置を用いた運
転方法について説明する。先ず、導電路１３に負荷調節
装置２２を接続して、スイッチ１４を閉じ、並びに、水
素含有ガス用開閉弁Ｖａ１、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ
２及びバイパス路用開閉弁Ｖａ５を開状態とし、本路用
開閉弁Ｖａ６、二酸化窒素ガス用開閉弁Ｖａ３及び分岐
路用開閉弁Ｖａ４を閉状態にする。従って、セルＣの酸
素極２に空気と水蒸気との混合ガスが供給され、燃料極
３に水素ガスと水蒸気との混合ガスが供給されて、セル
Ｃが発電状態となる。この場合、酸素含有ガス用比例弁
Ｖｐ２を空気利用率が３０％になるように調節し、水素
含有ガス用比例弁Ｖｐ１を水素利用率が７０％になるよ
うに調節し、負荷調節装置２２をセルＣの電流密度が３
００ｍＡ／ｃｍ2 になるように調節し、セルＣの温度が
７０°Ｃ程度になるように冷却水用ポンプ１８を調節す
る。この時のセルＣの発電電圧は、６２８ｍＶであっ
た。
転方法について説明する。先ず、導電路１３に負荷調節
装置２２を接続して、スイッチ１４を閉じ、並びに、水
素含有ガス用開閉弁Ｖａ１、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ
２及びバイパス路用開閉弁Ｖａ５を開状態とし、本路用
開閉弁Ｖａ６、二酸化窒素ガス用開閉弁Ｖａ３及び分岐
路用開閉弁Ｖａ４を閉状態にする。従って、セルＣの酸
素極２に空気と水蒸気との混合ガスが供給され、燃料極
３に水素ガスと水蒸気との混合ガスが供給されて、セル
Ｃが発電状態となる。この場合、酸素含有ガス用比例弁
Ｖｐ２を空気利用率が３０％になるように調節し、水素
含有ガス用比例弁Ｖｐ１を水素利用率が７０％になるよ
うに調節し、負荷調節装置２２をセルＣの電流密度が３
００ｍＡ／ｃｍ2 になるように調節し、セルＣの温度が
７０°Ｃ程度になるように冷却水用ポンプ１８を調節す
る。この時のセルＣの発電電圧は、６２８ｍＶであっ
た。
【００２７】続いて、下記のように運転状態を切り換え
るが、以下の説明では、各開閉弁の調節については、開
閉状態を切り換えるもののみについて説明する。
るが、以下の説明では、各開閉弁の調節については、開
閉状態を切り換えるもののみについて説明する。
【００２８】続いて、二酸化窒素用開閉弁Ｖａ３を開状
態に切り換えて、酸素極２に供給する空気に劣化原因ガ
スとして二酸化窒素ガスを強制的に含有させて、セルＣ
を発電させ、セルＣを強制的に劣化させる。この場合、
二酸化窒素ガスの濃度が１ｐｐｍになるように二酸化窒
素用比例弁Ｖｐ３を調節する。上記の状態を約２４時間
継続すると、セルＣの電圧は５６４ｍＶにまで低下し
た。
態に切り換えて、酸素極２に供給する空気に劣化原因ガ
スとして二酸化窒素ガスを強制的に含有させて、セルＣ
を発電させ、セルＣを強制的に劣化させる。この場合、
二酸化窒素ガスの濃度が１ｐｐｍになるように二酸化窒
素用比例弁Ｖｐ３を調節する。上記の状態を約２４時間
継続すると、セルＣの電圧は５６４ｍＶにまで低下し
た。
【００２９】続いて、二酸化窒素用開閉弁Ｖａ３を閉状
態に切り換えて、通常の発電状態を１００時間程度継続
しても、セルＣの電圧は５５５ｍＶであり、劣化が回復
しないことが分かる。続いて、導電路１３に外部電源１
５を接続するとともに、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を
閉状態に切り換えて酸素極２への空気の供給を遮断し、
セルＣを上記の発電状態と同一方向で同一値の電流が流
れるように、外部電源１５を調節する。この時のセルＣ
の電圧は、−３４ｍＶになった。この状態を所定の時間
（例えば、１０分間程度）維持する。
態に切り換えて、通常の発電状態を１００時間程度継続
しても、セルＣの電圧は５５５ｍＶであり、劣化が回復
しないことが分かる。続いて、導電路１３に外部電源１
５を接続するとともに、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を
閉状態に切り換えて酸素極２への空気の供給を遮断し、
セルＣを上記の発電状態と同一方向で同一値の電流が流
れるように、外部電源１５を調節する。この時のセルＣ
の電圧は、−３４ｍＶになった。この状態を所定の時間
（例えば、１０分間程度）維持する。
【００３０】続いて、導電路１３に負荷調節装置２２を
接続するとともに、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を開状
態に切り換えて、通常の発電状態とし、負荷調節装置２
２をセルＣの電流密度が３００ｍＡ／ｃｍ2 になるよう
に調節する。この状態にした直後のセルＣの電圧は６２
３ｍＶであり、劣化が回復したことが分かる。この状態
を１００時間継続しても、セルＣの電圧は６２０ｍＶで
あり、劣化回復状態が維持されていることが分かる。
接続するとともに、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を開状
態に切り換えて、通常の発電状態とし、負荷調節装置２
２をセルＣの電流密度が３００ｍＡ／ｃｍ2 になるよう
に調節する。この状態にした直後のセルＣの電圧は６２
３ｍＶであり、劣化が回復したことが分かる。この状態
を１００時間継続しても、セルＣの電圧は６２０ｍＶで
あり、劣化回復状態が維持されていることが分かる。
【００３１】〔第２実施形態〕以下、図７ないし図９に
基づいて、本発明の第２の実施の形態を説明する。第２
実施形態においては、セルスタックＮＣは、複数のブロ
ックＢに区分し、各ブロックＢ毎に、ブロックＢに属す
るセルＣの酸素極２に対する酸素含有ガスの供給及び停
止が可能なように構成してある。具体的には、ブロック
Ｂ間において、酸素極側セパレータ５と燃料極側セパレ
ータ６との間に位置させて、一方側のブロックＢに対し
て酸素含有ガスを供給し、他方側のブロックＢから酸素
含有ガスを排出させるように構成した区画部材２３を設
けて、複数のブロックＢに区分してある。
基づいて、本発明の第２の実施の形態を説明する。第２
実施形態においては、セルスタックＮＣは、複数のブロ
ックＢに区分し、各ブロックＢ毎に、ブロックＢに属す
るセルＣの酸素極２に対する酸素含有ガスの供給及び停
止が可能なように構成してある。具体的には、ブロック
Ｂ間において、酸素極側セパレータ５と燃料極側セパレ
ータ６との間に位置させて、一方側のブロックＢに対し
て酸素含有ガスを供給し、他方側のブロックＢから酸素
含有ガスを排出させるように構成した区画部材２３を設
けて、複数のブロックＢに区分してある。
【００３２】図７及び図８に示すように、区画部材２３
には、一方側のブロックＢにおける酸素含有ガス通流溝
５ｓの一方の端部に連通する通路に連通する孔２３ｍ
と、他方側のブロックＢにおける酸素含有ガス通流溝５
ｓの他方の端部に連通する通路に連通する孔２３ｎを形
成してある。一方の孔２３ｍは、区画部材２３の一方の
面に開口し、且つ、端面に開口するように屈曲状に形成
し、他方の孔２３ｎは、区画部材２３の他方の面に開口
し、且つ、端面に開口するように屈曲状に形成してあ
る。各区画部材２３の一方の孔２３ｍには筒状の供給用
の接続部２４を連通接続し、他方の孔２３ｎには筒状の
排出用の接続部２５を連通接続してある。
には、一方側のブロックＢにおける酸素含有ガス通流溝
５ｓの一方の端部に連通する通路に連通する孔２３ｍ
と、他方側のブロックＢにおける酸素含有ガス通流溝５
ｓの他方の端部に連通する通路に連通する孔２３ｎを形
成してある。一方の孔２３ｍは、区画部材２３の一方の
面に開口し、且つ、端面に開口するように屈曲状に形成
し、他方の孔２３ｎは、区画部材２３の他方の面に開口
し、且つ、端面に開口するように屈曲状に形成してあ
る。各区画部材２３の一方の孔２３ｍには筒状の供給用
の接続部２４を連通接続し、他方の孔２３ｎには筒状の
排出用の接続部２５を連通接続してある。
【００３３】そして、酸素含有ガス供給路１０を、一方
の端板９の酸素含有ガス供給用の接続部８ｓ、各区画部
材２３の供給用の接続部２４の夫々に並列接続するとと
もに、各酸素含有ガス供給路１０に酸素含有ガス用開閉
弁Ｖａ２を介装して、各酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２の
開閉操作により、ブロックＢ毎に酸素含有ガスの供給及
び停止が可能なように構成してある。
の端板９の酸素含有ガス供給用の接続部８ｓ、各区画部
材２３の供給用の接続部２４の夫々に並列接続するとと
もに、各酸素含有ガス供給路１０に酸素含有ガス用開閉
弁Ｖａ２を介装して、各酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２の
開閉操作により、ブロックＢ毎に酸素含有ガスの供給及
び停止が可能なように構成してある。
【００３４】次に、図９に基づいて、上記の如き構成の
燃料電池において、酸素極２に水素を存在させて劣化を
回復する劣化回復処理を行う運転装置について説明を加
える。運転装置は、酸素含有ガス供給路１０を、一方の
端板９の酸素含有ガス供給用の接続部８ｓ、各区画部材
２３の供給用の接続部２４の夫々に並列接続するととも
に、各酸素含有ガス供給路１０に酸素含有ガス用開閉弁
Ｖａ２を介装した点、及び、導電路１３に負荷調節装置
２２を接続した点以外は、上記の第１実施形態と同様に
構成してある。
燃料電池において、酸素極２に水素を存在させて劣化を
回復する劣化回復処理を行う運転装置について説明を加
える。運転装置は、酸素含有ガス供給路１０を、一方の
端板９の酸素含有ガス供給用の接続部８ｓ、各区画部材
２３の供給用の接続部２４の夫々に並列接続するととも
に、各酸素含有ガス供給路１０に酸素含有ガス用開閉弁
Ｖａ２を介装した点、及び、導電路１３に負荷調節装置
２２を接続した点以外は、上記の第１実施形態と同様に
構成してある。
【００３５】次に、上記のように構成した運転装置を用
いて劣化回復処理を行う運転方法について説明する。複
数のブロックＢのうち、一部のブロックＢの酸素含有ガ
ス用開閉弁Ｖａ２を開き、残りのブロックＢの酸素含有
ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じ、並びに、水素含有ガス用開
閉弁Ｖａ１を開く。従って、セルスタックＮＣを構成す
る複数のブロックＢのうち、一部のブロックＢは、酸素
含有ガスを供給して発電状態に維持した状態で、残部の
ブロックＢは、酸素含有ガスの供給を停止することにな
る。この場合、通常の発電状態と同様に電流が流れるよ
うに、負荷調節装置２２を調節する。すると、発電状態
のブロックＢで発電されて流れる電流は、酸素含有ガス
の供給が停止されているブロックＢにも流れるので、そ
のブロックＢに属するセルＣにおいては、酸素極２に水
素が発生して、劣化回復処理が行われる。
いて劣化回復処理を行う運転方法について説明する。複
数のブロックＢのうち、一部のブロックＢの酸素含有ガ
ス用開閉弁Ｖａ２を開き、残りのブロックＢの酸素含有
ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じ、並びに、水素含有ガス用開
閉弁Ｖａ１を開く。従って、セルスタックＮＣを構成す
る複数のブロックＢのうち、一部のブロックＢは、酸素
含有ガスを供給して発電状態に維持した状態で、残部の
ブロックＢは、酸素含有ガスの供給を停止することにな
る。この場合、通常の発電状態と同様に電流が流れるよ
うに、負荷調節装置２２を調節する。すると、発電状態
のブロックＢで発電されて流れる電流は、酸素含有ガス
の供給が停止されているブロックＢにも流れるので、そ
のブロックＢに属するセルＣにおいては、酸素極２に水
素が発生して、劣化回復処理が行われる。
【００３６】〔第３実施形態〕以下、図１０に基づい
て、本発明の第３の実施の形態を説明する。セルスタッ
クＮＣは第１実施形態と同様に構成してある。運転装置
は、第１実施形態と同様の水素含有ガス供給部Ｓｆを備
えて構成してある。尚、図１０中のＳｓは、通常の運転
用として元々設けてある酸素含有ガス供給部であり、同
じく、Ｓｗは、通常の運転用として元々設けてある冷却
水供給部であり、第１実施形態と同様の構成である。
又、水素含有ガス供給部Ｓｆは、通常の運転用として元
々設けているものを兼用している。
て、本発明の第３の実施の形態を説明する。セルスタッ
クＮＣは第１実施形態と同様に構成してある。運転装置
は、第１実施形態と同様の水素含有ガス供給部Ｓｆを備
えて構成してある。尚、図１０中のＳｓは、通常の運転
用として元々設けてある酸素含有ガス供給部であり、同
じく、Ｓｗは、通常の運転用として元々設けてある冷却
水供給部であり、第１実施形態と同様の構成である。
又、水素含有ガス供給部Ｓｆは、通常の運転用として元
々設けているものを兼用している。
【００３７】次に、上記のように構成した運転装置を用
いて劣化回復処理を行う運転方法について説明する。一
対の集電部７を開放状態として、各セルＣに電流が流れ
ない状態にし、水素含有ガス用開閉弁Ｖａ１を開いて、
各セルＣの燃料極３に水素含有ガスを供給するととも
に、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じて、各セルＣの
酸素極に対する酸素含有ガスの供給を遮断する。従っ
て、燃料極３に供給された水素含有ガスは、電解質層１
を酸素極２側へ透過して、酸素極で水素が存在すること
になり、劣化回復処理が行われる。
いて劣化回復処理を行う運転方法について説明する。一
対の集電部７を開放状態として、各セルＣに電流が流れ
ない状態にし、水素含有ガス用開閉弁Ｖａ１を開いて、
各セルＣの燃料極３に水素含有ガスを供給するととも
に、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じて、各セルＣの
酸素極に対する酸素含有ガスの供給を遮断する。従っ
て、燃料極３に供給された水素含有ガスは、電解質層１
を酸素極２側へ透過して、酸素極で水素が存在すること
になり、劣化回復処理が行われる。
【００３８】次に、図１２に示す評価用の運転装置を用
いて劣化回復処理を行うための運転方法について説明す
る。先ず、第１実施形態と同様に、セルＣを発電状態と
し、続いて、第１実施形態と同様に、酸素極２に供給す
る空気に劣化原因ガスとして二酸化窒素ガスを強制的に
含有させて、セルＣを発電させて、セルＣを強制的に劣
化させる。続いて、第１実施形態と同様に、通常の発電
状態を１００時間程度継続して、劣化が回復しないこと
確認した。そのときのセルＣの電圧は５５３ｍＶであっ
た。
いて劣化回復処理を行うための運転方法について説明す
る。先ず、第１実施形態と同様に、セルＣを発電状態と
し、続いて、第１実施形態と同様に、酸素極２に供給す
る空気に劣化原因ガスとして二酸化窒素ガスを強制的に
含有させて、セルＣを発電させて、セルＣを強制的に劣
化させる。続いて、第１実施形態と同様に、通常の発電
状態を１００時間程度継続して、劣化が回復しないこと
確認した。そのときのセルＣの電圧は５５３ｍＶであっ
た。
【００３９】続いて、スイッチ１４を開いて、セルＣに
電流が流れない状態にし、水素含有ガス用開閉弁Ｖａ１
を開いて、セルＣの燃料極３に水素含有ガスを供給する
とともに、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じて、セル
Ｃの酸素極２に対する酸素含有ガスの供給を遮断する。
この状態を所定の時間（例えば、３０分間）維持する。
そして、通常の運転状態にすると、セルＣの電圧は５９
３ｍｖにまで増加し、劣化が回復した。
電流が流れない状態にし、水素含有ガス用開閉弁Ｖａ１
を開いて、セルＣの燃料極３に水素含有ガスを供給する
とともに、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じて、セル
Ｃの酸素極２に対する酸素含有ガスの供給を遮断する。
この状態を所定の時間（例えば、３０分間）維持する。
そして、通常の運転状態にすると、セルＣの電圧は５９
３ｍｖにまで増加し、劣化が回復した。
【００４０】〔第４実施形態〕以下、図１１に基づい
て、本発明の第４の実施の形態を説明する。セルスタッ
クＮＣは第１実施形態と同様に構成してある。運転装置
は、水素含有ガス供給路１１から分岐させた分岐路１１
ｂを酸素含有ガス供給用の接続部８ｓに接続し、その分
岐路１１ｂに分岐路用開閉弁Ｖａ４を介装した点以外
は、上記の第３実施形態と同様に構成してある。つま
り、分岐路用開閉弁Ｖａ４を開くことにより、セルＣの
酸素極２に水素含有ガスを供給することができるように
構成してある。
て、本発明の第４の実施の形態を説明する。セルスタッ
クＮＣは第１実施形態と同様に構成してある。運転装置
は、水素含有ガス供給路１１から分岐させた分岐路１１
ｂを酸素含有ガス供給用の接続部８ｓに接続し、その分
岐路１１ｂに分岐路用開閉弁Ｖａ４を介装した点以外
は、上記の第３実施形態と同様に構成してある。つま
り、分岐路用開閉弁Ｖａ４を開くことにより、セルＣの
酸素極２に水素含有ガスを供給することができるように
構成してある。
【００４１】次に、上記のように構成した運転装置を用
いて劣化回復処理を行う運転方法について説明する。一
対の集電部７を開放状態にして、各セルＣに電流が流れ
ない状態にし、水素含有ガス用開閉弁Ｖａ１を開いて、
各セルＣの燃料極３に水素含有ガスを供給するととも
に、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じ、並びに、分岐
路用開閉弁Ｖａ４を開いて、各セルＣの酸素極２に、酸
素含有ガスに代えて水素含有ガスを供給する。従って、
各セルＣの酸素極２に供給された水素含有ガス中の水素
により、劣化回復処理が行われる。
いて劣化回復処理を行う運転方法について説明する。一
対の集電部７を開放状態にして、各セルＣに電流が流れ
ない状態にし、水素含有ガス用開閉弁Ｖａ１を開いて、
各セルＣの燃料極３に水素含有ガスを供給するととも
に、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じ、並びに、分岐
路用開閉弁Ｖａ４を開いて、各セルＣの酸素極２に、酸
素含有ガスに代えて水素含有ガスを供給する。従って、
各セルＣの酸素極２に供給された水素含有ガス中の水素
により、劣化回復処理が行われる。
【００４２】次に、図１２に示す評価用の運転装置を用
いて劣化回復処理を行うための運転方法について説明す
る。先ず、第１実施形態と同様に、セルＣを発電状態と
し、続いて、第１実施形態と同様に、酸素極２に供給す
る空気に劣化原因ガスとして二酸化窒素ガスを強制的に
含有させて、セルＣを発電させて、セルＣを強制的に劣
化させる。続いて、第１実施形態と同様に、通常の発電
状態を１００時間程度継続して、劣化が回復しないこと
確認した。そのときのセルＣの電圧は５５７ｍＶであっ
た。
いて劣化回復処理を行うための運転方法について説明す
る。先ず、第１実施形態と同様に、セルＣを発電状態と
し、続いて、第１実施形態と同様に、酸素極２に供給す
る空気に劣化原因ガスとして二酸化窒素ガスを強制的に
含有させて、セルＣを発電させて、セルＣを強制的に劣
化させる。続いて、第１実施形態と同様に、通常の発電
状態を１００時間程度継続して、劣化が回復しないこと
確認した。そのときのセルＣの電圧は５５７ｍＶであっ
た。
【００４３】続いて、スイッチ１４を開いて、セルＣに
電流が流れない状態にし、水素含有ガス用開閉弁Ｖａ１
を開いて、セルＣの燃料極３に水素含有ガスを供給する
とともに、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じ、並び
に、分岐路用開閉弁Ｖａ４を開いて、セルＣの酸素極２
に酸素含有ガスに代えて水素含有ガスを供給する。この
ときのセルＣの電圧は、略０Ｖであった。この状態を所
定の時間（例えば、１０分間）維持する。そして、通常
の運転状態にすると、セルＣの電圧は６０９ｍｖにまで
増加し、劣化が回復した。
電流が流れない状態にし、水素含有ガス用開閉弁Ｖａ１
を開いて、セルＣの燃料極３に水素含有ガスを供給する
とともに、酸素含有ガス用開閉弁Ｖａ２を閉じ、並び
に、分岐路用開閉弁Ｖａ４を開いて、セルＣの酸素極２
に酸素含有ガスに代えて水素含有ガスを供給する。この
ときのセルＣの電圧は、略０Ｖであった。この状態を所
定の時間（例えば、１０分間）維持する。そして、通常
の運転状態にすると、セルＣの電圧は６０９ｍｖにまで
増加し、劣化が回復した。
【００４４】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 （イ） 上記の第１の実施形態における劣化回復処理に
おいて、外部電源１５によりセルＣに流す電流は、通常
の運転時と同一方向であれば、電流値は適宜変更可能で
ある。又、第２実施形態における劣化回復処理において
も、負荷調節装置２２により調節する電流値は適宜変更
可能である。
る。 （イ） 上記の第１の実施形態における劣化回復処理に
おいて、外部電源１５によりセルＣに流す電流は、通常
の運転時と同一方向であれば、電流値は適宜変更可能で
ある。又、第２実施形態における劣化回復処理において
も、負荷調節装置２２により調節する電流値は適宜変更
可能である。
【００４５】（ロ） 上記の第４実施形態においては、
劣化回復処理において、セルＣの酸素極２に、酸素含有
ガスに代えて水素含有ガスを供給する場合について例示
したが、水素含有ガスを混合した酸素含有ガスを供給し
ても良い。
劣化回復処理において、セルＣの酸素極２に、酸素含有
ガスに代えて水素含有ガスを供給する場合について例示
したが、水素含有ガスを混合した酸素含有ガスを供給し
ても良い。
【００４６】（ハ） 上記の各実施形態において、水素
含有ガスとは、水素ガスを主成分とするガスであり、純
水素ガスに限定されるものではなく、例えば、炭化水素
系のガスを水蒸気を用いて改質した改質ガスでも良い。
水素含有ガスには、酸素ガスは含まれていないが、セル
Ｃにおける発電反応に影響を与えない程度の微量の酸素
ガスを含んでいても良い。
含有ガスとは、水素ガスを主成分とするガスであり、純
水素ガスに限定されるものではなく、例えば、炭化水素
系のガスを水蒸気を用いて改質した改質ガスでも良い。
水素含有ガスには、酸素ガスは含まれていないが、セル
Ｃにおける発電反応に影響を与えない程度の微量の酸素
ガスを含んでいても良い。
【００４７】（ニ） 上記の各実施形態において、劣化
回復処理を行うときのセルＣの温度は、適宜変更可能で
ある。 （ホ） 燃料極３に水素含有ガスを供給し、酸素極２に
対する酸素含有ガスの供給を停止し、且つ、セルＣに発
電状態と同じ向きの電流を流すことにより行う劣化回復
処理、セルＣに電流が流れない状態とし、燃料極３に水
素含有ガスを供給し、且つ、酸素極２に対する酸素含有
ガスの供給を停止することにより行う劣化回復処理、及
び、セルＣに電流が流れない状態とし、酸素極２に水素
含有ガスを供給することにより行う劣化回復処理のうち
のいずれか二つ、又は、全てを併用して行っても良い。 （ヘ） 上記の第２実施形態における燃料電池におい
て、第３実施形態における劣化回復処理、又は、第４実
施形態における劣化回復処理を、所定のブロックＢを選
択して行っても良い。
回復処理を行うときのセルＣの温度は、適宜変更可能で
ある。 （ホ） 燃料極３に水素含有ガスを供給し、酸素極２に
対する酸素含有ガスの供給を停止し、且つ、セルＣに発
電状態と同じ向きの電流を流すことにより行う劣化回復
処理、セルＣに電流が流れない状態とし、燃料極３に水
素含有ガスを供給し、且つ、酸素極２に対する酸素含有
ガスの供給を停止することにより行う劣化回復処理、及
び、セルＣに電流が流れない状態とし、酸素極２に水素
含有ガスを供給することにより行う劣化回復処理のうち
のいずれか二つ、又は、全てを併用して行っても良い。 （ヘ） 上記の第２実施形態における燃料電池におい
て、第３実施形態における劣化回復処理、又は、第４実
施形態における劣化回復処理を、所定のブロックＢを選
択して行っても良い。
【００４８】（ト） 本発明を適用することができる高
分子型燃料電池の構成は、上記の各実施形態において例
示した構成に限定されるものではない。例えば、上記の
実施形態では、１個のセルＣ置きに冷却水を通流させる
冷却水流路を備えさせる場合について例示したが、これ
に代えて、複数のセルＣ置きにに冷却水流路を備えさせ
たり、冷却水流路を備えさせずに、酸素極２に供給する
酸素含有ガスにてセルＣを冷却する空冷式に構成しても
良い。これらの場合、セルスタックＮＣの構成として
は、複数のセルＣを、互いの間に、一方の面に酸素含有
ガス通流溝を且つ他方の面に水素含有ガス通流溝を備え
たセパレータを位置させた状態で積層状態に並置する構
成とする。尚、複数のセルＣ置きに冷却水流路を備えさ
せる場合は、複数のセルＣ置きに、上記の実施形態の如
き酸素極側セパレータ５及び燃料極側セパレータ６を設
ける。
分子型燃料電池の構成は、上記の各実施形態において例
示した構成に限定されるものではない。例えば、上記の
実施形態では、１個のセルＣ置きに冷却水を通流させる
冷却水流路を備えさせる場合について例示したが、これ
に代えて、複数のセルＣ置きにに冷却水流路を備えさせ
たり、冷却水流路を備えさせずに、酸素極２に供給する
酸素含有ガスにてセルＣを冷却する空冷式に構成しても
良い。これらの場合、セルスタックＮＣの構成として
は、複数のセルＣを、互いの間に、一方の面に酸素含有
ガス通流溝を且つ他方の面に水素含有ガス通流溝を備え
たセパレータを位置させた状態で積層状態に並置する構
成とする。尚、複数のセルＣ置きに冷却水流路を備えさ
せる場合は、複数のセルＣ置きに、上記の実施形態の如
き酸素極側セパレータ５及び燃料極側セパレータ６を設
ける。
【００４９】あるいは、上記の実施形態の構成におい
て、燃料極側セパレータ６を多孔状の導電材にて形成
し、冷却水通流溝５ｗ，６ｗを通流する冷却水の圧力
が、水素含有ガス通流溝６ｓを通流する水素含有ガスの
圧力よりも高くなるようにして、冷却水の一部を燃料極
３側に燃料極側セパレータ６を透過させて、高分子膜１
を湿らせる、所謂、内部加湿型に構成しても良い。
て、燃料極側セパレータ６を多孔状の導電材にて形成
し、冷却水通流溝５ｗ，６ｗを通流する冷却水の圧力
が、水素含有ガス通流溝６ｓを通流する水素含有ガスの
圧力よりも高くなるようにして、冷却水の一部を燃料極
３側に燃料極側セパレータ６を透過させて、高分子膜１
を湿らせる、所謂、内部加湿型に構成しても良い。
【００５０】（チ） 本発明は、電解質層１として高分
子膜を備えた高分子型燃料電池以外に、電解質層１とし
てリン酸を備えたリン酸型燃料電池にも適用することが
できる。
子膜を備えた高分子型燃料電池以外に、電解質層１とし
てリン酸を備えたリン酸型燃料電池にも適用することが
できる。
【図１】第１実施形態にかかるセルスタックの要部の分
解斜視図
解斜視図
【図２】第１実施形態にかかるセルスタックの要部の分
解斜視図
解斜視図
【図３】第１実施形態にかかるセルスタックの要部の分
解斜視図
解斜視図
【図４】第１実施形態にかかるセルスタックの要部の分
解斜視図
解斜視図
【図５】第１実施形態にかかる燃料電池の概略構成を示
すブロック図
すブロック図
【図６】第１実施形態にかかる劣化回復処理を行う運転
装置のブロック図
装置のブロック図
【図７】第２実施形態にかかるセルスタックの要部の分
解斜視図
解斜視図
【図８】第２実施形態にかかる燃料電池の概略構成を示
すブロック図
すブロック図
【図９】第２実施形態にかかる劣化回復処理を行う運転
装置のブロック図
装置のブロック図
【図１０】第３実施形態にかかる劣化回復処理を行う運
転装置のブロック図
転装置のブロック図
【図１１】第４実施形態にかかる劣化回復処理を行う運
転装置のブロック図
転装置のブロック図
【図１２】本発明にかかる劣化回復処理を行う評価用の
運転装置のブロック図
運転装置のブロック図
１ 電解質層 ２ 酸素極 ３ 燃料極 Ｂ ブロック Ｃ セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 修 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 岡田 治 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB00 CC03 CC08 CX05 EE18 5H027 AA06 BC20 CC06 MM04 MM09 MM26
Claims (6)
- 【請求項１】 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、 前記酸素極に水素を存在させて劣化を回復する劣化回復
処理を行う燃料電池の運転方法。 - 【請求項２】 前記劣化回復処理を、前記燃料極に水素
含有ガスを供給し、前記酸素極に対する酸素含有ガスの
供給を停止し、且つ、前記セルに発電状態と同じ向きの
電流を流すことにより、前記酸素極で水素を発生させる
ことにより行う請求項１記載の燃料電池の運転方法。 - 【請求項３】 前記複数のセルが複数のブロックに区分
され、 各ブロック毎に、ブロックに属する前記セルに対する酸
素含有ガスの供給及び停止が可能なように構成され、 前記複数のブロックのうち、一部のブロックは、酸素含
有ガスの供給を継続して発電状態に維持した状態で、残
部のブロックに対して、酸素含有ガスの供給を停止して
前記劣化回復処理を施す請求項２記載の燃料電池の運転
方法。 - 【請求項４】 前記劣化回復処理を、セルに電流が流れ
ない状態とし、前記燃料極に水素含有ガスを供給し、且
つ、前記酸素極に対する酸素含有ガスの供給を停止し
て、前記燃料極側から前記酸素極側へ透過する水素によ
り行う請求項１記載の燃料電池の運転方法。 - 【請求項５】 前記劣化回復処理を、セルに電流が流れ
ない状態とし、前記酸素極に水素含有ガスを供給するこ
とにより行う請求項１記載の燃料電池の運転方法。 - 【請求項６】 前記電解質層として高分子膜を備えたセ
ルが設けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載
の燃料電池の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05687299A JP4283928B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 燃料電池の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05687299A JP4283928B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 燃料電池の運転方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008234912A Division JP5065207B2 (ja) | 2008-09-12 | 2008-09-12 | 燃料電池の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000260454A true JP2000260454A (ja) | 2000-09-22 |
| JP4283928B2 JP4283928B2 (ja) | 2009-06-24 |
Family
ID=13039526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05687299A Expired - Fee Related JP4283928B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 燃料電池の運転方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP4283928B2 (ja) |
Cited By (25)
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