專利名稱：高分子電解質(zhì)型燃料電池的特性復(fù)原方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作為生活用共發(fā)電系統(tǒng)(co-generation system)以及移動(dòng)體用的發(fā)電器非常有用的燃料電池、特別是使用高分子電解質(zhì)的高分子電解質(zhì)型燃料電池的特性復(fù)原方法。
背景技術(shù)：
燃料電池是使氫氣等燃料氣與空氣等氧化劑氣體在氣體擴(kuò)散電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)供給電和熱的電池。這種燃料電池根據(jù)所使用的電解質(zhì)的種類，分為幾種類型。此處使用的高分子電解質(zhì)一般是主鏈骨架由-CF2-構(gòu)成，并在側(cè)鏈末端引入磺酸。
高分子電解質(zhì)型燃料電池可以按照如下的方法制作。首先，在該高分子電解質(zhì)膜的兩面上，涂布一種在上述高分子電解質(zhì)的分散體中混合入擔(dān)持著鉑系金屬催化劑的碳粉而形成的催化劑層用膏料，使其干燥，形成構(gòu)成電極(作為空氣極的陰極和作為燃料極的陽(yáng)極)的催化劑層。為了使空氣和燃料氣擴(kuò)散，在催化劑層的外側(cè)配置碳素紙等導(dǎo)電性多孔質(zhì)體基材，將其作為構(gòu)成電極的氣體擴(kuò)散層。即，上述催化劑層與氣體擴(kuò)散層構(gòu)成電極。此時(shí)，也可以在構(gòu)成上述氣體擴(kuò)散層的碳素紙上涂布催化劑層用膏料，在其上粘合高分子電解質(zhì)膜。這樣就獲得了由高分子電解質(zhì)膜、催化劑層和氣體擴(kuò)散層構(gòu)成的電解質(zhì)膜-電極粘合體(MEA)。
在該MEA的外側(cè)配置導(dǎo)電性隔板，用于機(jī)械地固定MEA，同時(shí)將相鄰的MEA相互電路串聯(lián)地連接起來(lái)。將MEA與隔板層合起來(lái)獲得單電池。在隔板上形成氣體通道，用于向電極供給反應(yīng)氣體(氧化劑氣體或燃料氣)，并且輸送氫與氧的反應(yīng)中生成的水和剩余的氣體。隔板往往使用兼有導(dǎo)電性、氣體氣密性以及耐腐蝕性的碳質(zhì)材料。但從成型加工性和低成本性優(yōu)良、易將隔板薄型化的觀點(diǎn)考慮，也在探討使用不銹鋼等金屬材料的隔板。另外，在氣體通道和電極的周圍配置墊圈或密封劑等密封構(gòu)件，從而防止反應(yīng)氣體直接混合或泄漏到外部。
將上述單電池用作發(fā)電裝置時(shí)，為了提高輸出電壓，一般是將多個(gè)上述單電池層合在一起。分別通過(guò)歧管由外部向各隔板的氣體通道供給氫等燃料氣和空氣等氧化劑氣體，將它們供給電極的氣體擴(kuò)散層。這些氣體在催化劑層中發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的電流在電極上聚集，經(jīng)隔板輸出到外部。
此處，由于上述的高分子電解質(zhì)在含水的狀態(tài)下可發(fā)揮氫離子的傳導(dǎo)性，因此一般是將供給燃料電池的燃料氣加濕。另外，由于在陰極上的電池反應(yīng)生成水，因此水經(jīng)常存在于電池的內(nèi)部。其結(jié)果，一旦電池長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，則作為電池構(gòu)成材料的碳材料、密封材料、樹脂材料以及金屬材料中含有的離子性雜質(zhì)、無(wú)機(jī)雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)就有可能溶出。
另外，供給燃料電池的空氣中含有例如微量的氮氧化物和硫氧化物等大氣污染物，而且，燃料氣中有時(shí)也混入微量的氫發(fā)生器中所含有的金屬氧化物。
于是，這些雜質(zhì)聚集在高分子電解質(zhì)膜和電極的催化劑層等中，造成高分子電解質(zhì)的導(dǎo)電性降低和催化劑活性降低。其結(jié)果，就存在著在燃料電池的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中電池特性緩慢降低的問(wèn)題。另外，隔板使用金屬的場(chǎng)合下，從隔板中溶出的金屬離子使高分子電解質(zhì)膜和催化劑層的損壞變得更顯著。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種在高分子電解質(zhì)型燃料電池的電池特性由于上述雜質(zhì)的聚集而降低的場(chǎng)合下可以效率良好地使該電池特性復(fù)原的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種高分子電解質(zhì)型燃料電池的特性復(fù)原方法，所說(shuō)高分子電解質(zhì)型燃料電池具備由單電池層疊而成的電池主體、向電池主體供給和排出氧化劑氣體和燃料氣的裝置、控制電池主體中產(chǎn)生的電力輸出的裝置的高分子電解質(zhì)型燃料電池的特性復(fù)原方法，所說(shuō)的單電池是在夾持氫離子傳導(dǎo)性高分子電解質(zhì)膜的位置上配置陰極和陽(yáng)極，將其用一對(duì)導(dǎo)電性隔板夾持而構(gòu)成，該隔板上形成氣體通道，用于分別向上述陰極和陽(yáng)極供給和排出上述燃料氣和氧化劑氣體。
本發(fā)明的電池特性復(fù)原方法主要有4個(gè)方案。
第1個(gè)方案為這樣一種高分子電解質(zhì)型燃料電池的特性復(fù)原方法，其中，使上述高分子電解質(zhì)型燃料電池在不同于通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)荷電流模式下運(yùn)轉(zhuǎn)所規(guī)定時(shí)間，由此使上述燃料電池的電池特性復(fù)原。
該場(chǎng)合下，上述不同于通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)荷電流模式，有效的是在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的1.5倍以上的電流下的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，或者是在每個(gè)單電池的輸出電壓在0.2V以下的電流下的運(yùn)轉(zhuǎn)模式。
第2個(gè)方案為這樣一種高分子電解質(zhì)型燃料電池的特性復(fù)原方法，其中，與向上述陽(yáng)極供給燃料氣而向上述陰極供給氧化劑氣體的通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式相反，分別向上述陽(yáng)極和上述陰極供給氧化劑氣體和燃料氣，使極性相反地從上述電池主體輸出電流，由此使上述燃料電池的電池特性復(fù)原。
第3個(gè)方案為這樣一種高分子電解質(zhì)型燃料電池的特性復(fù)原方法，其中，向上述陰極供給氧、或者向上述陰極和上述陽(yáng)極的至少一極供給比通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高1.5倍以上的加壓氣體，由此使上述燃料電池的電池特性復(fù)原。
第4個(gè)方案為這樣一種高分子電解質(zhì)型燃料電池的特性復(fù)原方法，其中，經(jīng)過(guò)上述氣體通道向上述陰極和上述陽(yáng)極注入洗滌液，由此使上述燃料電池的電池特性復(fù)原。
該場(chǎng)合下，上述洗滌液為pH值不足7的酸性溶液時(shí)是有效的。
應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明的高分子電解質(zhì)型燃料電池中，上述隔板也可以含有金屬材料。
根據(jù)本發(fā)明的電池特性復(fù)原方法，可以將上述電池主體中聚集的污染離子等雜質(zhì)排出到上述電池主體以外。


圖1為示出本發(fā)明實(shí)施例1中燃料電池的電池特性復(fù)原情況的圖。
圖2為示出本發(fā)明實(shí)施例3中燃料電池的電池特性復(fù)原情況的圖。
具體實(shí)施例方式
上述那樣的高分子電解質(zhì)型燃料電池中使用的電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性由處于聚合物側(cè)鏈末端的磺基的氫離子實(shí)現(xiàn)。但是，一旦存在作為污染離子(雜質(zhì))的鐵和鈉等金屬離子，則這些雜質(zhì)與氫離子置換，從而使電解質(zhì)膜的離子導(dǎo)電性降低。而且，由于浸入電解質(zhì)中的金屬離子具有與氫離子不同的水合狀態(tài)，因此，電解質(zhì)的含水率降低，由此也使電解質(zhì)膜的離子導(dǎo)電性降低。
這種離子導(dǎo)電性的降低和含水率的降低，不僅使電池的直流電阻成分增大，而且使電極中催化劑層的反應(yīng)面積降低，因此，電池特性進(jìn)一步降低。另外，上述金屬離子接觸到催化劑表面，形成氧化物，從而將催化劑密封，由此使電池特性降低。進(jìn)一步地，作為陰離子性雜質(zhì)的硫氧化物造成催化劑中毒，從而使電池特性降低，而且作為酸性物質(zhì)的氮氧化物離子和羧酸離子將構(gòu)成燃料電池的構(gòu)件腐蝕而使其變質(zhì)。
在通常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，這種污染離子高濃度地存在于電池內(nèi)的特定部位。例如，上述金屬離子以高濃度分布于電解質(zhì)膜與電極的界面和混入到電極內(nèi)部的高分子電解質(zhì)部分中。由陰離子性雜質(zhì)而來(lái)的酸性物質(zhì)不斷地聚集到構(gòu)成氣體擴(kuò)散層的電極基材和隔板表面上。由于這些金屬離子、陽(yáng)離子陰離子性雜質(zhì)以及陰離子性雜質(zhì)，在通常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下不會(huì)被排出到電池外，因此就成為使電池特性緩慢降低的原因。
電池內(nèi)存在的離子性雜質(zhì)根據(jù)該離子的種類而分為易移動(dòng)的和難移動(dòng)的。但無(wú)論如何，與電池內(nèi)流動(dòng)的電流一起以一定比例移動(dòng)。利用這一點(diǎn)，如果使電池的電流密度較通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(例如定格運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí))以1.5倍以上地輸出負(fù)荷，則積聚的雜質(zhì)離子的分布發(fā)生改變，從電解質(zhì)中被驅(qū)逐出來(lái)，混入電極反應(yīng)產(chǎn)生的水中，從而可以排出電池外。
另外，如果改變?nèi)剂蠘O和空氣極的氣體供給，使電流方向逆轉(zhuǎn)，則可以使雜質(zhì)離子朝著與浸入相反的方向移動(dòng)而被排出。
另外，將作為反應(yīng)氣體的燃料氣和氧化劑氣體加壓，或是作為氧化劑氣體使用氧，可以促進(jìn)雜質(zhì)離子的移動(dòng)和排出。
另外，由于電解質(zhì)內(nèi)的雜質(zhì)離子以與氫離子置換的形式被排出到外部，因此，用酸性液體洗滌電解質(zhì)和電極，就可以被排出到外部。
以下，用實(shí)施例具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限定。
實(shí)施例1和2將平均粒徑約30□的鉑粒子以25重量％的量負(fù)載到乙炔黑系碳粉末上，將其用作電極的催化劑。將該催化劑粉末在異丙醇中分散的分散液與全氟碳磺酸粉末在乙醇中分散的分散液混合，獲得催化劑層用膏料。
另一方面，將300μm厚的碳素紙浸漬到聚四氟乙烯(PTFE)的水性分散液中，干燥后，獲得具有疏水性的氣體擴(kuò)散層(多孔質(zhì)電極基材)。在該氣體擴(kuò)散層的一面上涂布上述催化劑層用膏料，干燥后，獲得由催化劑層和氣體擴(kuò)散層構(gòu)成的電極。
其次，用一對(duì)上述電極，將催化劑層作為內(nèi)側(cè)，夾住高分子電解質(zhì)膜，在110℃的溫度下熱壓30秒，由此制作MEA。此處，作為高分子電解質(zhì)膜，使用由全氟碳磺酸構(gòu)成的50μm厚的高分子電解質(zhì)膜(美國(guó)DuPont公司制的ナフィオン)。
應(yīng)予說(shuō)明，作為構(gòu)成氣體擴(kuò)散層的導(dǎo)電性多孔質(zhì)基材，除了上述的碳素紙以外，還可以使用將作為具有撓性的原材料的碳纖維編織而獲得的碳纖維布、以及將碳纖維、碳粉以及有機(jī)粘合劑的混合物成型而獲得的碳?xì)值取?br> 其次，將碳粉材料冷壓成型獲得碳板，使該碳板浸漬酚醛樹脂，加熱使其固化，由此提高氣密性。采用切削加工的方法在該碳板上形成氣體通道，獲得本發(fā)明的隔板。在氣體通道的周圍設(shè)置用于供給和排出氣體的歧管孔、以及為了控制燃料電池內(nèi)部的溫度而用于供給和排出冷卻水流的歧管孔。另外，除了上述碳制隔板以外，也準(zhǔn)備一塊在不銹鋼(SUS304)制的金屬板上形成氣體通道和歧管孔的金屬制隔板。
在電極面積為25cm2的MEA的周圍配置作為氣密材料的硅橡膠制墊圈，用2張?zhí)贾聘舭寤?張SUS304制隔板夾住MEA，以20kgf/cm2的壓力由兩端加壓，將其箍緊，獲得2種單電池A和B。
實(shí)用上的燃料電池中一般插入一種其上形成冷卻水用通道的隔板，將多個(gè)單電池層疊起來(lái)使用。但是，考慮到上述污染離子很少在不同的單電池之間移動(dòng)，本實(shí)施例中，將單電池用作燃料電池來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
在上述那樣制作的單電池中，安裝上用于向陰極和陽(yáng)極供給加濕了的反應(yīng)氣體的氣體供給裝置、設(shè)定和調(diào)節(jié)單電池輸出的負(fù)荷電流的電氣輸出裝置、以及調(diào)整電池溫度的熱調(diào)整裝置，制成本實(shí)施例的高分子電解質(zhì)型燃料電池A和B。該熱調(diào)整裝置中帶有使冷卻水沿著單電池的面方向流動(dòng)的結(jié)構(gòu)。應(yīng)予說(shuō)明，燃料電池中，也可以有效地利用該熱調(diào)整裝置來(lái)散熱。
對(duì)于采用以上的方法制作的燃料電池A和B，將以下的運(yùn)轉(zhuǎn)條件作為通常的模式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其結(jié)果，針對(duì)電池特性比初期降低的燃料電池評(píng)價(jià)本發(fā)明的特性復(fù)原方法的有效性。
首先，使輸出的電流密度為0.6A/cm2。其次，對(duì)于供給的燃料氣和氧化劑氣體而言，使作為表示任何比例的氣體實(shí)際上是否發(fā)生電極反應(yīng)的指標(biāo)的氣體利用率，在陽(yáng)極側(cè)為70％，在陰極側(cè)為30％。另外，調(diào)整冷卻水以使電池溫度為75℃。然后，作為所供給的反應(yīng)氣體，使用純氫和空氣，使氣體通道入口供給的空氣壓力為0.2kgf/cm2，氫氣壓力為0.05kgf/cm2，并使氣體通道的出口通大氣。
在該條件下驅(qū)動(dòng)燃料電池，其結(jié)果，上述燃料電池A和B的特性皆經(jīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)500小時(shí)后降低。因此，將電流密度增加至0.8A/cm2，在該條件下運(yùn)轉(zhuǎn)20小時(shí)。然后使電流再次為0.6A/cm2，使燃料電池A和B運(yùn)轉(zhuǎn)，但幾乎未見(jiàn)到特性的改善。因此，再次將電流增加至1.0A/cm2，在該條件下運(yùn)轉(zhuǎn)20小時(shí)，試著通過(guò)除去和排出污染離子來(lái)進(jìn)行電池特性復(fù)原處理。進(jìn)一步地，使電流密度為1.5和2.0A/cm2，同樣地試著除去和排出污染離子。這些電池連續(xù)試驗(yàn)的結(jié)果示于圖1中。圖1為利用實(shí)施例1和2中的燃料電池A和B的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間與電池電壓的關(guān)系表示電池特性復(fù)原情況的圖。
圖1中，進(jìn)行將電流密度增加至1.0A/cm2的處理后，使用碳制隔板的燃料電池A的電池電壓從570mV復(fù)原到590mV，使用SUS304制隔板的燃料電池B的電池電壓從530mV復(fù)原到580mV。另外，使電流密度為1.5A/cm2和2.0A/cm2的場(chǎng)合下，電池電壓也分別同樣地得到改善。
在象以上那樣提高輸出電流時(shí)，對(duì)燃料電池排出的水進(jìn)行分析，在使用SUS304制隔板的燃料電池B中檢出鐵離子，而在使用碳制隔板的燃料電池A中檢出苯酚成分。該結(jié)果證實(shí)了經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期驅(qū)動(dòng)的電池內(nèi)部所聚集的污染離子可以采用本發(fā)明的方法除去和排出，由此可以使電池特性復(fù)原。
實(shí)施例3和4上述實(shí)施例1和2中已確認(rèn)，可以通過(guò)改變電流密度來(lái)實(shí)現(xiàn)使由于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而發(fā)生劣化的燃料電池的特性復(fù)原的本發(fā)明目的。
因此，本實(shí)施例中，作為使電池特性復(fù)原的方法，進(jìn)行這樣一種操作增大電流負(fù)荷，使與實(shí)施例1和2同樣制作的單電池A和B的輸出電壓在0.2V以下，在此狀態(tài)下保持一定時(shí)間后，返回通常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
其結(jié)果，即使采用這種方法，也可以與上述同樣地使輸出電壓復(fù)原。
實(shí)施例5和6本實(shí)施例中，采用這樣一種方法使與實(shí)施例1和2同樣制作的單電池A和B連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)500小時(shí)，電壓降低后，通過(guò)使電流輸出方向逆轉(zhuǎn)來(lái)使電池特性復(fù)原。
即，向通常運(yùn)轉(zhuǎn)(輸出電流＝0.6A/cm2)時(shí)通入氫氣的陽(yáng)極側(cè)送入空氣，向供給空氣的陰極側(cè)供給氫氣，在這種狀態(tài)下，使電流輸出方向相反，在0.6A/cm2下運(yùn)轉(zhuǎn)20小時(shí)。然后，返回原先的通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式。進(jìn)行這種操作后，使用碳制隔板的燃料電池A的電壓從570mV復(fù)原到585mV，使用SUS304制隔板的燃料電池B的電壓從530mV復(fù)原到565mV。
如上所述，如果采用改變負(fù)荷電流的大小和方向的方法以及將供給氣體通道的反應(yīng)氣體的種類互換且使輸出電流的方向逆轉(zhuǎn)的方法，則電池內(nèi)部聚集的污染物質(zhì)可以混入排出氣體和排出水而被排除，其結(jié)果，可以使電池特性復(fù)原。
另外，采用改變反應(yīng)氣體供給方向的方法、即從通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的反應(yīng)氣體排出口供給氣體的方法，也可以使電池特性復(fù)原。進(jìn)一步地，該電池特性的復(fù)原效果還可通過(guò)導(dǎo)入純氧代替空氣的方法以及供給加壓的反應(yīng)氣體的方法得到促進(jìn)。
實(shí)施例7和8以下，采用這樣一種方法使用與實(shí)施例1和2同樣制作的單電池A和B，通過(guò)強(qiáng)制洗滌燃料電池來(lái)降低特性劣化的燃料電池中存在的污染離子的濃度，從而使電池特性復(fù)原。
首先，使與實(shí)施例1和2同樣制作的單電池A和B在通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)500小時(shí)，當(dāng)電池電壓比初期電壓降低時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。其次，將該燃料電池A和B在純水中煮沸1小時(shí)，使沸騰過(guò)的純水通過(guò)供給反應(yīng)氣體的氣體通道在電池內(nèi)部循環(huán)。
該操作后，再次以通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式運(yùn)轉(zhuǎn)，其結(jié)果，使用碳制隔板的燃料電池A的電池電壓從570mV復(fù)原到580mV，使用SUS304制隔板的燃料電池B的電池電壓從530mV復(fù)原到555mV。
實(shí)施例9和10實(shí)施例7和8中，在燃料電池的洗滌中使用沸騰的水，而本實(shí)施例中，使用pH2和pH1的稀硫酸。使與實(shí)施例1和2同樣制作的單電池A和B在與實(shí)施例1同樣的通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式下運(yùn)轉(zhuǎn)后，停止運(yùn)轉(zhuǎn)。然后，對(duì)于該燃料電池A和B，經(jīng)過(guò)導(dǎo)管向陰極側(cè)和陽(yáng)極側(cè)的反應(yīng)氣體供給口(氣體通道入口)導(dǎo)入稀硫酸，從排出口排出。用稀硫酸洗滌2小時(shí)后，導(dǎo)入純水充分洗滌，直到由排出口排出的洗滌水達(dá)到pH5為止。
該操作后，再次以通常的運(yùn)轉(zhuǎn)模式運(yùn)轉(zhuǎn)，其結(jié)果，使用碳制隔板的燃料電池A的電池電壓從580mV復(fù)原到588mV，使用SUS304制隔板的燃料電池B的電池電壓從555mV復(fù)原到572mV。
以上的實(shí)施例中，作為洗滌液使用弱酸性的稀硫酸，而如果使用弱堿性即pH9左右的洗滌液，雖然可以確認(rèn)具有一定的洗滌效果，但不認(rèn)為復(fù)原效果大。以上的結(jié)果示于圖2中。
如上所述，通過(guò)用洗滌液洗滌電池內(nèi)部，可以使電池特性復(fù)原。此時(shí)，還可以確認(rèn)在較高的溫度下洗滌的復(fù)原效果高。
另外，如果將實(shí)施例1中進(jìn)行的通過(guò)高電流密度運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)使電池特性復(fù)原的方法與通過(guò)使用弱酸性洗滌水洗滌來(lái)使特性復(fù)原的方法合并使用，就可以進(jìn)一步促進(jìn)電池電壓的復(fù)原。進(jìn)一步地，作為弱酸性洗滌液，即使使用稀醋酸或硫酸銨，也確認(rèn)具有同等的效果。
考慮到作為電池主體構(gòu)成要素的隔板的構(gòu)成材料不同，在此歸納一下上述實(shí)施例1～10中示出的本發(fā)明的效果。使用金屬制隔板的燃料電池B的電池特性，由于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中從隔板中溶出的金屬離子的存在而降低，但采用高電流運(yùn)轉(zhuǎn)和/或通過(guò)用弱酸性洗滌水進(jìn)行洗滌，將電池內(nèi)部聚集的金屬離子除去，由此可以使電池特性復(fù)原。
另一方面，使用碳制隔板的燃料電池A中，金屬離子和各種陽(yáng)離子的溶出量不象使用金屬制隔板的場(chǎng)合那樣多，根據(jù)灰化分析可知，微量的鐵和鈣被包含在隔板中。因此，即使電池長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，也不象使用金屬制隔板的燃料電池那樣，所含有的金屬離子使電池特性有一定的降低。另外還認(rèn)為，從為了提高碳制隔板的氣體氣密性而混合的樹脂中溶出的有機(jī)物、以及空氣中含有的微量的硫化合物和氮氧化物，在500小時(shí)的連續(xù)試驗(yàn)后，使電池特性降低30mV左右。對(duì)于這種使用碳制隔板的燃料電池A，本發(fā)明的電池特性復(fù)原方法也是有效的。
能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的電池特性復(fù)原方法的高分子電解質(zhì)型燃料電池，必須具有調(diào)整電輸出系統(tǒng)的負(fù)荷電流和輸出電壓的手段，或者必須具有向氣體供給系統(tǒng)中的氣體通道導(dǎo)入洗滌液從而能夠直接洗滌電池內(nèi)部的手段。另外，在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后、一定期間運(yùn)轉(zhuǎn)后或者電池特性劣化后，必須能夠調(diào)整負(fù)荷電流和/或輸出電壓或者能夠洗滌電池內(nèi)部。
作為這種高分子電解質(zhì)型燃料電池中裝載的機(jī)器，除了上述的電池主體、氣體供給裝置、熱調(diào)整裝置、以及電池輸出裝置以外，還可以舉出燃料改質(zhì)裝置、控制裝置和充電器等。這種燃料電池可以用于例如裝載燃料電池的電動(dòng)汽車、共發(fā)電系統(tǒng)以及可移動(dòng)電源系統(tǒng)等。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明，可以有效地使高分子電解質(zhì)型燃料電池經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后降低的特性復(fù)原，其結(jié)果，可以提供具有優(yōu)良耐久性的高分子電解質(zhì)型燃料電池。
權(quán)利要求
1.一種高分子電解質(zhì)型燃料電池的特性復(fù)原方法，它是具備由單電池層疊而成的電池主體、向前述電池主體供給和排出氧化劑氣體和燃料氣的裝置、控制前述電池主體中產(chǎn)生的電力輸出的裝置的高分子電解質(zhì)型燃料電池的特性復(fù)原方法，所說(shuō)的單電池是在夾持氫離子傳導(dǎo)性高分子電解質(zhì)膜的位置上配置陰極和陽(yáng)極，將其用一對(duì)導(dǎo)電性隔板夾持而構(gòu)成，該隔板上形成氣體通道，用于分別向上述陰極和陽(yáng)極供給和排出氧化劑氣體和燃料氣，其中，分別向上述陽(yáng)極和上述陰極供給氧化劑氣體和燃料氣，使極性相反地從上述電池主體輸出電流，由此使上述燃料電池的電池特性復(fù)原。
全文摘要
本發(fā)明提供高分子電解質(zhì)型燃料電池的特性復(fù)原方法，該方法是通過(guò)使其在不同于通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)荷電流模式下運(yùn)轉(zhuǎn)所規(guī)定時(shí)間；分別向陽(yáng)極和陰極供給氧化劑氣體和燃料氣，使極性相反地從上述電池主體輸出電流；向陰極供給氧；向陰極和陽(yáng)極的至少一極供給為通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)1.5倍以上的加壓氣體；或者從氣體通道向陰極和陽(yáng)極注入洗滌液，由此使燃料電池的電池特性復(fù)原。根據(jù)本發(fā)明，可以有效地使高分子電解質(zhì)型燃料電池經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后降低的特性復(fù)原。
文檔編號(hào)H01M8/24GK1577938SQ20041006424
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2000年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月17日
發(fā)明者行天久朗, 神原輝壽, 內(nèi)田誠(chéng), 羽藤一仁, 酒井修 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社