燃料电池发电系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池发电系统，其包含燃料电池（１）和向所述燃料电池供给氢的燃料流路（６），该燃料电池（１）包含第１膜电极接合体，该第１膜电极接合体包含对氧进行还原的正极、对氢进行氧化的负极、和配置在所述正极和所述负极之间的固体电解质膜。在当前的所述发电系统中，即使停止运转，通过燃料电池内残留的氢，也发生正极以及负极的触媒颗粒的成长、和承载触媒颗粒的碳粉的氧化等，因此存在正极以及负极劣化的问题。在本发明专利技术中，通过在所述发电系统中的所述燃料流路（６）上连接可以除去在该系统内存在的至少一部分氢的除氢装置（３），能够减少在所述发电系统的运转停止后从氢供给源流入所述燃料电池（１）内的剩余氢，解决了上述问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及长寿命的燃料电池发电系统。
技术介绍
近年来，随着个人计算机、便携电话等无绳设备的普及，越发希望对作为 其电源的电池进行小型化、高容量化。现在，锂离子二次电池作为能量密度高、 能够实现小型轻量化的电池已得到了实用，作为便携式电源的需要正在增大。 扭是，该锂离子二次电池对于一部分无绳设备来说，存在无法保证足够的连续 使用时间的问题。为解决上述问题，例如固体高分子型燃料电池(PEFC)等燃料电池的开 发取得了进展。燃料电池，若进行燃料以及氧的供给则可以连续使用。并且， 具备由正极、负极、和作为电解质的固体高分子电解质构成的膜电极接合体 (MEA),在正极活性物质中使用了空气中的氧、在负极活性物质中使用了氢 的PEFC，作为能量密度比锂离子二次电池高的电池而受到关注。但是，在现有的燃料电池中，即使停止运转，通过在燃料电池内残留的氢， 也发生正极以及负^l的触^ 某颗粒的成长、和承载触d!某颗粒的碳粉的氧化等。由 此，产生正极以及负极由于长时间使用而劣化的问题，因此电极的长寿命化成 为研究课题。上述正极以及负极的劣化的机制不明确，但推测也许是由于电池 内残留的氢，各MEA的开路电压达到IV附近，因此在正极引起触媒的颗粒 成长和碳粉的氧化，另一方面，在负极发生氢和漏入的氧的燃烧反应等，与正 极同样地？ 1起触媒颗粒的成长和碳粉的氧化。防止如上述那样由燃料电池内残留的氬引起的正极以及负极的劣化的方 法也正在被研究。例如在专利文献1以及专利文献2中"l是出了以下方法在以 氢为燃料的燃料电池发电系统中，为了在系统停止后消耗残留氢，在燃料电池 具有的各MEA上连接外部电阻，进行基于残留氢的放电。而且，在专利文献3中提出了以下方法在输出用燃料电池之外，在气体排出口配置用于消耗从输出用燃料电池向外部排出的残留氢的处理用燃料电 池。但是，专利文献1 ~专利文献3中公开的技术不防止剩余的氢流入燃料电 池内。因此，例如像专利文献4中记载的那样，在利用氢发生物质和水的化学 反应来供给氢的情况下，在燃料电池的工作停止、即停止从燃料电池向外部负 荷供给电力的同时，难以完全停止来自氢供给源的氢供给，因此为了消耗剩余 氲，需要使MEA长时间工作。在这种情况下，持续发电导致的电极的劣化慢 慢发展。另外，在燃料电池中，位于氢气流的上游侧的MEA、即更接近氢气 供给源的MEA，与位于氬气的下游侧或者更接近氢气排出口的MEA相比， 暴露在更多的氢气中，因此易于发生劣化。特别是在使用专利文献4中记载的 氢供给源的情况下，存在大量的剩余氢流入燃料电池的可能性，为了防止在各 MEA间产生特性的偏差，要提高抑制剩余氢流入燃料电池的必要性。专利文献1特开平11-26003号公报专利文献2特开2003-115305号公报专利文献3特开2007-80721号公报专利文献4WO2006/073113号小册子
技术实现思路
本专利技术提供一种燃料电池发电系统，其包含燃料电池和向所述燃料电池供 给氢的燃料流路，所述燃料电池包含第l膜电极接合体，该第l膜电极结合体 包含对氧进行还原的正极、对氢进行氧化的负极、和配置在所述正极和所述负 极之间的固体电解质膜，所述燃料电池发电系统的特征在于，所述燃料电池含 有多个所述第1膜电极接合体，在所述燃料流路上连接了可以除去在所述系统 内部存在的至少 一部分氢的除氢装置。根据本专利技术，可以减小燃料电池的工作停止后从氢供给源流入燃料电池内 的剩余氢。由此可以抑制由剩余氢导致的燃料电池的劣化，实现燃料电池的长 寿命化。 附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1的燃料电池发电系统的结构例的概略图。 图2是表示本专利技术的实施方式1的燃料电池发电系统的另一结构例的概略图。图3是表示本专利技术的燃料电池发电系统的燃料电池的 一例的示意截面图。图4是表示本专利技术的燃料电池发电系统的氬供给源的 一例的示意图。图5是表示本专利技术的燃料电池发电系统的除氬装置的 一例的示意截面图。图6是表示本专利技术的实施方式2的燃料电池发电系统的结构例的概略图。 图7是表示本专利技术的实施方式2的燃料电池发电系统的另 一结构例的概略图。图8是表示本专利技术的实施方式2的燃料电池发电系统的又一结构例的概略图。图9是表示本专利技术的实施方式2的燃料电池发电系统的又一结构例的概略图。图IO是表示本专利技术的实施方式2的燃料电池发电系统的又一结构例的概 略图。图11是表示本专利技术的实施方式3的燃料电池发电系统的结构例的概略图。 图12是表示本专利技术的实施方式3的燃料电池发电系统的另一结构例的概 略图。图13是表示本专利技术的实施方式3的燃料电池发电系统的又一结构例的概 略图。图14A是在实施例1的燃料电池发电系统中构成燃料电池的膜电极接合 体的平面图。图14B是图14A的截面图。图15是在实施例1的燃料电池发电系统中构成燃料电池的正极面板的平 面图。图16是在实施例1的燃料电池发电系统中构成燃料电池的正极端部集电 板的平面图。图17是在实施例1的燃料电池发电系统中构成燃料电池的正极集电板的 平面图。图18A是在实施例1的燃料电池发电系统中构成燃料电池的正极绝缘板 的平面图。图18B是图18A的I-I线截面图。图19A是在实施例1的燃料电池发电系统中构成燃料电池的燃料罐部的 平面图。图19B是图19A的II-II线截面图。图19c是图19A的m-ni线截面图。图20是在实施例1的燃料电池发电系统中构成燃料电池的密封材料的平 面图。图21A是在实施例1的燃料电池发电系统中构成除氢装置的膜电极接合 体的平面图。图21B是图21A的截面图。图22是在实施例1的燃料电池发电系统中构成除氢装置的正极集电板的 平面图。图23A是在实施例1的燃料电池发电系统中构成除氢装置的罐部的平面图。图23B是图23A的IV-IV线截面图。 图23C是图23A的V-V线截面图。图24是在实施例1的燃料电池发电系统中构成除氢装置的密封材料的平 面图。图25是表示实施例1的燃料电池发电系统的结构的概略图。 图26是表示实施例5的燃料电池发电系统的结构的概略图。 图27是表示在实施例5的燃料电池发电系统的发电试验中，进出燃料电池的气体流速的时间变化的曲线图。图28是表示在实施例5的燃料电池发电系统的发电试验中，膜电极接合体的电压值的时间变化的曲线图。图29是表示在除了不设置有逆流防止部以外与实施例5的燃料电池发电系统同样地构成的系统的发电试验中，出入燃料电池的气体流速的时间变化的曲线图。具体实施例方式以下，根据附图说明本专利技术的实施方式和实施例。在图1~图26中，原200880005342.5则上对相同部分或具有相同功能的部分赋予相同符号，有时省略重复的说明。 (实施方式1 )图1是表示本专利技术的燃料电池发电系统的一例的概略图。l是燃料电池，具有电气串联连接的多个第l膜电极接合体(MEA) 100，与应用本专利技术的燃 料电池发电系统的电子设备等外部负荷4相连。2是作为用于向燃料电池1供 给作为燃料的氢的氢供给源的氢制造装置。在燃料电池1和氢制造装置2之间 形成了燃料流路6,在燃料流路6的途中配置有除氬装置3。 7是断流阀(stop valve),通过与燃料电池1的停止工作一致地进行关闭，可以切断从氢制造装 置2向燃料电池1的氢供给，通过与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池发电系统，其包含燃料电池和向所述燃料电池供给氢的燃料流路，所述燃料电池包含第１膜电极接合体，该第１膜电极接合体包含对氧进行还原的正极、对氢进行氧化的负极、和配置在所述正极和所述负极之间的固体电解质膜，所述燃料电池发电系统的特征在于，　所述燃料电池含有多个所述第１膜电极接合体，　在所述燃料流路上连接了除氢装置，其能够除去在所述系统内部存在的至少一部分氢。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏野博志，吉本规寿，鹈川公平，西原昭二，
申请(专利权)人：日立麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]