JP2009277637A - 燃料電池の活性化方法 - Google Patents

燃料電池の活性化方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2009277637A
JP2009277637A JP2008180367A JP2008180367A JP2009277637A JP 2009277637 A JP2009277637 A JP 2009277637A JP 2008180367 A JP2008180367 A JP 2008180367A JP 2008180367 A JP2008180367 A JP 2008180367A JP 2009277637 A JP2009277637 A JP 2009277637A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
stage
air
fuel cell
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008180367A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5279072B2 (ja
Inventor
Seung Chan Oh
承 燦 呉
Jae Jun Ko
載 準 高
Young Min Kim
永 敏 金
Ik Jae Son
翼 齊 孫
Jong Jin Yoon
鍾 震 尹
Jong Hyun Lee
鍾 賢 李
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyundai Motor Co
Kia Corp
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co, Kia Motors Corp filed Critical Hyundai Motor Co
Publication of JP2009277637A publication Critical patent/JP2009277637A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5279072B2 publication Critical patent/JP5279072B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04865—Voltage
    • H01M8/0488—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04895—Current
    • H01M8/0491—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

【課題】活性化時間を大幅に短縮して水素量を減少させることができ、しかも追加装置の必要がない燃料電池の活性化方法を提供する。
【解決手段】１）燃料電池の燃料極に水素を、空気極に空気を供給しながらセル電圧を一定水準の開回路電圧（ＯＣＶ）（またはＯＣＶより低い一定水準）に維持する第１段階と、２）燃料極への水素供給をそのまま維持しつつ、空気極への空気供給を遮断する第２段階と、３）セル電圧をＯＣＶから最低入力電圧まで下げる第３段階と、４）空気極に空気を再び供給しながら、セル電圧を一定水準のＯＣＶ（またはＯＣＶより低い一定水準）まで上げる第４段階と、５）燃料極に水素を、空気極に空気を十分に供給しながら、燃料電池を定電流または定電圧運転モードで運転する第５段階と、６）第１〜第５段階を複数回繰り返す第６段階を順次行うことから構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池の活性化方法に関し、更に詳しくは、燃料電池の活性化時間を短縮させると共に、水素の使用量を少くする燃料電池の活性化方法に関する。
一般的に、燃料電池は、燃料極（負極）、固体高分子膜（電解質）、空気極（正極）が一体化された膜／電極接合体 （Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ，ＭＥＡ）の構成で、燃料極に水素（Ｈ２）、空気極に酸素（Ｏ２）をそれぞれ送って電気エネルギーを生成する装置である。すなわち、図６に示すように、膜／電極接合体は、水素イオン（Ｈ＋）が透過できる電解質膜１０を間に置き、一側に水素（Ｈ２）が供給される燃料極１２と、他側に空気が供給される空気極１４が配列され、触媒層を含む燃料極１２及び触媒層を含む空気極１４の外側にはガス拡散層１６が配置される構造で、このような膜／電極接合体と分離板が順に積層されたものを燃料電池スタックといっている。
燃料電池スタックの電気発生原理を図６を参照にして見てみると、燃料極１２には燃料である水素が供給され、空気極１４には酸化剤である空気が供給される。燃料極１２に供給された水素は、触媒層の作用で水素イオンと電子に分かれ、水素イオンは高分子電解質膜１０を透過して空気極１４に移行し、電子は外部回路を通して空気極１４に向かう。空気極１４では、供給された酸素が電子と出会い、触媒層の作用で酸素イオンを生成し、この酸素イオンが燃料極１２から移行した水素イオンと結合して水を生成する。このようにして、燃料極１２から外部回路を通して空気極１４に電子が流れることで電気を発生している。
このように構成された燃料電池スタックにおいて、燃料電池スタックが組み立てられた直後では、触媒の活性度が未だ低いなど、燃料電池として正常に機能する状況になく、通常、活性化という初期性能を上げる段階を行っている。
燃料電池の活性化は、前処理（Ｐｒｅ−ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）または慣らし運転（ｂｒｅａｋ−ｉｎ）と呼ばれ、膜／電極接合体及びスタック製造過程で入った不純物を除去する、触媒金属を活性化させる、反応物の触媒までの移動通路を確保する、電解質膜及び電極内にある電解質内部の気孔に水分子を送り込んで水素イオンの移動を円滑に行える通路を確保して水素イオンの伝導度を向上させる、などを目的にしている。
このうちの触媒の活性化は、触媒金属表面の酸化膜除去にあり、例えば白金触媒では表面の酸化白金を還元して白金にすること（ＰｔｘＯｙ→Ｐｔ金属）であり、電圧走査法を利用した還元方法と、触媒を水素ガスに露出させて還元させる方法がある。
燃料電池を活性化するために、定電圧運転段階と休止段階を交互にサイクル運転する方法が一般的に行われるが、この方法は活性化時間が長く、水素使用量が多く、活性化のための装備が複雑であるという短所がある。このような従来の活性化方法を改善すべく多くの提案がなされている。例えば、（１）反応ガスを制御して流しつつ電圧印加する方法〔例えば、特許文献１参照〕があり、空気に代えて窒素を流して電圧印加しているが、プロセスの複雑さに加え、窒素ガスを供給するための追加装置が必要という不利がある。（２）定電流モードの運転による活性化方法〔例えば、特許文献２参照〕では、やはり追加的な窒素ガス供給装置／配管が必要であるという不利がある。
（３）空気極側の触媒を水素ガスと接触させて還元させる活性化方法〔例えば、特許文献３参照〕では、空気極側に水素ガスが完全に除去されていない状況で空気を供給すると、触媒に損傷を与える危険があり、残存水素ガスを完全になくすために窒素など不活性ガスを流さなければならないという不利がある。
（４）バッテリーを利用した電圧印加活性化方法〔例えば、特許文献４参照〕では、別途のバッテリーと共に、ガルバニ電池およびキャパシタを装備しなければならないなどシステムが複雑になるという不利がある。
（５）膜水和を利用した活性化方法〔例えば、特許文献５参照〕では、空気の代りに窒素など不活性ガスを使用しなければならないという点と、水和過程が終了した後、更に別途の活性化過程を経なければならず、従って、システムが複雑であることと共に、活性化時間が長いという問題点がある。
米国特許第７，０７８，１１８号明細書 特開２００４−３４９０５０号公報 米国特許第６，８９６，９８２号明細書 米国特許第５，６０１，９３６号明細書 米国特許第６，５７６，３５６号明細書
燃料電池の活性化に関して、本発明は従来技術にみられる問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、活性化時間を大幅に短縮させることができ、活性化時間の短縮により使用する水素量を減少させることができ、しかも追加装置の必要がなく、燃料電池を活性化する方法を提供することにある。
上記目的を達成すべく、本発明は燃料電池の活性化方法であり、１）燃料電池の燃料極に水素を、空気極に空気を供給しながらセル電圧を一定水準の開回路電圧（ＯＣＶ）〔以下、「ＯＣＶ」と記す。〕に維持する第１段階と、２）燃料極への水素供給をそのまま維持しつつ、空気極への空気供給を遮断する第２段階と、３）セル電圧をＯＣＶから最低入力電圧まで下げる第３段階と、４）空気極に空気を再び供給しながら、セル電圧を一定水準のＯＣＶまで上げる第４段階と、５）燃料極に水素を、空気極に空気を十分に供給しながら、燃料電池を定電流または定電圧運転モードで運転する第５段階と、６）前記した第１〜第５段階を複数回繰り返す第６段階を順次行うことから構成されている。
第１段階及び第４段階における一定水準のＯＣＶが、０．９５〜１．２Ｖであり、第１段階ではセル電圧をＯＣＶにして１０〜２０秒間維持し、第３段階における最低入力電圧が、０．２Ｖとするのが好ましい。また、第５段階における定電流または定電圧運転モードの運転電圧は、燃料電池のセル当り０．１〜０．８Ｖが好ましく、０．１〜０．６Ｖであるのがより好ましい。
第６段階においては、第１段階及び第５段階を、５５〜６０分間に５０〜６０回繰り返して行い、セル電圧に変化がなくなるまで行うのがよい。
上記目的を達成する本発明の別の実施形態では、１）燃料電池の燃料極に水素を、空気極に空気を供給しながら、電流負荷を印加して燃料電池のセル電圧をＯＣＶより低い一定水準に維持する第１段階と、２）燃料極への水素供給をそのまま維持しつつ、空気極への空気供給を遮断する第２段階と、３）セル電圧を最低入力電圧まで下げる第３段階と、４）空気極に空気を再び供給しながら、電流負荷を再び印加してセル電圧を開回路電圧（ＯＣＶ）より低い一定水準の電圧まで上げる第４段階と、５）燃料極に水素を、空気極に空気を十分に供給しながら、燃料電池を定電流または定電圧運転モードで運転する第５段階と、６）第１〜第５段階を複数回繰り返す第６段階と、を順次行うことから構成される。
第１段階及び第４段階におけるＯＣＶより低い一定水準が、０．８〜１．２３Ｖであり、第１段階では、セル電圧をＯＣＶより低い一定水準にして１０〜２０秒間維持し、また、第３段階における最低入力電圧が、０．２Ｖとするのが好ましい。第５段階における定電流または定電圧運転モードの運転電圧は、燃料電池のセル当り０．１〜０．８Ｖが好ましく、０．１〜０．６Ｖであるのがより好ましい。
そして、第６段階においては、第１段階及び第５段階を、５５〜６０分間に５０〜６０回繰り返して行い、セル電圧に変化がなくなるまで行うのがよい。
本発明による燃料電池の活性化方法によると、燃料極及び空気極に各々水素及び空気を提供するが、一定時点で空気極への空気のみ遮断するとともに、セル電圧を下げ、次いで再び空気極に空気を供給しながらセル電圧を本来の状態に上げるなどの電圧変化を与えた後、定電流または定電圧運転モードで燃料電池を運転することで、燃料電池の活性化時間を大きく短縮させることができる。さらに、活性化時間の短縮によって活性化のための水素の使用量を減少させることができる。
以下、添付図面を参照にし、本発明による燃料電池の活性化方法について説明する。図１は、本発明による燃料電池の活性化方法を説明する順序図であり、図２は、その活性化方法におけるＯＣＶの変化を説明するグラフである。本発明による燃料電池の活性化方法は、燃料電池に空気を供給または遮断しながらセル電圧に変化を与え、その後、定電流または定電圧運転モードで運転する方法である。
従来の定電圧および定電流運転による活性化方法を図３に、従来のサイクル運転による活性化方法を図４にそれぞれグラフで示している。
本発明の燃料電池の活性化方法は、約５５分間行われるが、従来の燃料電池に負荷を与えながらサイクル運転を行う方式（図４参照）による活性化では、約１２０〜２２０分要し、定電流または定電圧運転方式（図３参照）では約３時間要していた点を勘案すれば、本発明は、その活性化時間を大きく短縮させることができ、活性化時間の短縮によって水素使用量を減少させることができる。
本発明の方法と、従来の方法によって行われた活性化の結果を図５に示した。図５にみられるように、本発明の活性化方法は、活性化時間を短縮させているが、活性化された後の状態は従来の活性化方法によるのと同じである。
以下、本発明の好ましい実施例をより詳しく説明するが、下記実施例に限定されるものではない。
先ず、第１段階として、燃料電池の燃料極に水素を、空気極に空気を同時に供給しながらセル電圧を０．９５〜１．２Ｖ水準のＯＣＶに１０〜２０秒間維持させる。
次に、第２段階として、燃料極への水素供給をそのまま維持しつつ、空気極への空気供給のみを遮断し、第３段階として、空気極への空気供給を遮断した状態でセル電圧を０．９５〜１．２ＶのＯＣＶから０．２Ｖの最低入力電圧まで下げる。
第４段階として、空気極に空気を再び供給し、セル電圧を最低入力電圧の０．２Ｖまで落ちた状態から、０．９５〜１．２ＶのＯＣＶまで上昇させる。
次いで、第５段階として、燃料極に水素を、空気極に空気を十分に供給しつつ、燃料電池を定電流または定電圧運転モードで運転する。この時、定電流または定電圧運転モードの運転電圧は、燃料電池のセル当り０．１〜０．８Ｖである。ここで、０．８Ｖは最小限必要とする電流印加時の電圧であり、０．１Ｖは最大運転可能領域の電圧である。より好ましくは、定電流または定電圧運転モードの運転電圧を、燃料電池のセル当り０．１〜０．６Ｖにする。
次に、第６段階として、上記した第１段階〜第５段階を、セル電圧に変化がなくなるまで繰り返して行うが、これには５５〜６０分間に５０〜６０回行うことになる。
第１段階として、燃料電池の燃料極に水素を、空気極に空気を供給しながら、電流負荷を印加して燃料電池のセル電圧をＯＣＶより低い０．８〜１．２３Ｖ水準に維持させる。一般的なセルでは、１．２３Ｖは理論的な電圧で、ＯＣＶは０．９Ｖ付近であるので、電流を少し印加すれば電圧が０．８Ｖに維持することができる。
次いで、第２段階として、燃料極への水素供給をそのまま維持しつつ、空気極への空気供給のみを遮断し、第３段階として、空気極への空気供給を遮断したまま、セル電圧を最低入力電圧である０．２Ｖまで下げる。
第４段階として、空気極に空気を供給しながら、電流負荷を印加してセル電圧を０．８〜１．２３Ｖ水準まで上げる。
第５段階では、燃料極に水素を、空気極に空気を十分に供給しながら、燃料電池を定電圧または定電流運転モードで運転する。この時、定電流または定電圧運転モードの運転電圧は、燃料電池のセル当り０．１〜０．８Ｖに位置させる。ここで、０．８Ｖは最小限必要とする電流印加時の電圧であり、０．１Ｖは最大運転可能領域の電圧である。より好ましくは、定電流または定電圧運転モードの運転電圧を燃料電池のセル当り０．１〜０．６Ｖにする。
最後に、第６段階として、第１〜第５段階を、セル電圧に変化がなくなるまで繰り返して行うが、これには５５〜６０分間に５０〜６０回行うことになる。
このような本発明の実施例による活性化時間及び水素使用量を、従来の負荷サイクルを利用した活性化方法と比べた結果を、表１に示す。
Figure 2009277637
以上のように、本発明は、燃料極に水素、空気極に空気を供給するが、一定時点で空気極への空気のみ遮断してセル電圧を下げ、再び空気極に空気を供給してセル電圧を本来の状態に上げるなどの電圧変化を与えた後、定電流または定電圧運転モードで燃料電池を運転しており、従来の負荷サイクルによる活性化方法に比べて燃料電池の活性化時間を大きく短縮させることができ、その結果、水素使用量を減少させることができることが分かった。
本発明による燃料電池の活性化段階を説明する順序図である。 本発明による燃料電池の活性化方法におけるＯＣＶの変化を説明するグラフである。 従来の定電圧および定電流運転のみによる活性化方法を説明するグラフである。 従来のサイクル運転による活性化方法を説明するグラフである。 本発明の方法と、従来の方法によって行われた活性化による、電流密度と電圧の関係を示すグラフである。 燃料電池及びその動作原理を説明する模式図である。
符号の説明
１０； 電解質膜
１２； 燃料極
１４； 空気極
１６； ガス拡散層

Claims (6)

  1. 燃料電池の燃料極に水素を、空気極に空気を供給しながらセル電圧を一定水準の開回路電圧（ＯＣＶ）に維持する第１段階と、
    前記空気極への空気供給を遮断する第２段階と、
    セル電圧を前記開回路電圧（ＯＣＶ）から最低入力電圧まで下げる第３段階と、
    前記空気極に空気を再び供給しながら、セル電圧を前記一定水準の開回路電圧（ＯＣＶ）まで上昇させる第４段階と、
    前記燃料極に水素を、前記空気極に空気を十分に供給しながら、燃料電池を定電流または定電圧運転モードで運転する第５段階と、
    前記第１〜第５段階を複数回繰り返す第６段階と、を順次行うことを特徴とする燃料電池の活性化方法。
  2. 燃料電池の燃料極に水素を、空気極に空気を供給しながら、電流負荷を印加して燃料電池のセル電圧を開回路電圧（ＯＣＶ）より低い一定水準の電圧に維持する第１段階と、
    前記空気極への空気供給を遮断する第２段階と、
    セル電圧を最低入力電圧まで下げる第３段階と、
    前記空気極に空気を再び供給しながら、電流負荷を再び印加してセル電圧を前記開回路電圧（ＯＣＶ）より低い一定水準まで上昇させる第４段階と、
    前記燃料極に水素を、前記空気極に空気を十分に供給しながら、燃料電池を定電流または定電圧運転モードで運転する第５段階と、
    前記第１〜第５段階を複数回繰り返す第６段階と、を順次行うことを特徴とする燃料電池の活性化方法。
  3. 前記第１段階及び前記第４段階における前記一定水準の開回路電圧（ＯＣＶ）が、０．９５〜１．２Ｖであり、前記第１段階では、セル電圧を前記開回路電圧（ＯＣＶ）にして１０〜２０秒間維持することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の活性化方法。
  4. 前記第１段階及び前記第４段階における前記開回路電圧（ＯＣＶ）より低い一定水準の電圧が、０．８〜１．２３Ｖであり、前記第１段階では、セル電圧を開回路電圧（ＯＣＶ）より低い一定水準の電圧にして１０〜２０秒間維持することを特徴とする請求項２記載の燃料電池の活性化方法。
  5. 前記第３段階における前記最低入力電圧が、０．２Ｖであることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池の活性化方法。
  6. 前記第５段階における前記定電流または定電圧運転モードの運転電圧は、燃料電池のセル当り０．１〜０．８Ｖであることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池の活性化方法。
JP2008180367A 2008-05-15 2008-07-10 燃料電池の活性化方法 Expired - Fee Related JP5279072B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2008-0044894 2008-05-15
KR1020080044894A KR100941256B1 (ko) 2008-05-15 2008-05-15 연료전지 가속 활성화 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009277637A true JP2009277637A (ja) 2009-11-26
JP5279072B2 JP5279072B2 (ja) 2013-09-04

Family

ID=41316475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008180367A Expired - Fee Related JP5279072B2 (ja) 2008-05-15 2008-07-10 燃料電池の活性化方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090286112A1 (ja)
JP (1) JP5279072B2 (ja)
KR (1) KR100941256B1 (ja)
CN (1) CN101582513B (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013026209A (ja) * 2011-07-18 2013-02-04 Hyundai Motor Co Ltd 燃料電池スタックの活性化装置及び方法
JP2013105654A (ja) * 2011-11-15 2013-05-30 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及び燃料電池の触媒性能回復方法
JP2015079729A (ja) * 2013-10-14 2015-04-23 現代自動車株式会社 燃料電池スタックの性能回復方法
KR101637833B1 (ko) * 2015-05-18 2016-07-07 현대자동차주식회사 연료전지 스택 성능 회복 방법 및 장치
JP2017033922A (ja) * 2015-08-05 2017-02-09 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ 燃料電池スタック活性化工法
JP2020047560A (ja) * 2018-09-21 2020-03-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池のエージング方法
JP2023083716A (ja) * 2021-12-06 2023-06-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池活性化システムと燃料電池活性化システムの運転方法

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9099703B2 (en) 2012-03-28 2015-08-04 GM Global Technology Operations LLC Fast MEA break-in and voltage recovery
CN103840184B (zh) * 2012-11-23 2015-12-23 中国科学院大连化学物理研究所 一种直接硼氢化物燃料电池单电池活化方法
KR101575415B1 (ko) * 2013-10-14 2015-12-09 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 성능 회복 방법
KR101704224B1 (ko) * 2015-06-26 2017-02-07 현대자동차주식회사 연료전지 시스템 운전 제어 장치 및 방법
CN105552405B (zh) * 2016-01-28 2017-09-01 新源动力股份有限公司 一种提升燃料电池活化效率的方法
KR101745255B1 (ko) * 2016-04-01 2017-06-08 현대자동차주식회사 연료전지 퍼지 제어방법
TWI674207B (zh) * 2018-08-14 2019-10-11 國立高雄科技大學 燃料電池之防護方法
KR102123930B1 (ko) * 2018-10-17 2020-06-17 에스퓨얼셀(주) 막 전극 접합체 활성화 방법
CN110783589B (zh) * 2019-11-04 2021-04-20 北京化工大学 一种质子交换膜燃料电池膜电极的快速活化方法及其应用
CN110911716B (zh) * 2019-11-25 2023-01-13 浙江锋源氢能科技有限公司 一种燃料电池电堆的恒压活化方法
CN110943243B (zh) * 2019-12-13 2021-02-23 浙江锋源氢能科技有限公司 一种燃料电池电堆的活化方法
CN111740134B (zh) * 2020-05-19 2021-06-18 广东国鸿氢能科技有限公司 一种燃料电池的电堆活化方法
CN111916800B (zh) * 2020-07-28 2021-07-09 上海神力科技有限公司 一种燃料电池膜电极的活化方法及应用
CN113097539B (zh) * 2021-04-13 2022-04-15 金华氢途科技有限公司 一种燃料电池恢复方法
CN113285096A (zh) * 2021-05-12 2021-08-20 上海申风投资管理有限公司 一种阳极抗反极的燃料电池快速活化方法
CN114464846B (zh) * 2022-01-07 2024-06-11 摩氢科技有限公司 一种燃料电池的阴极还原方法及系统
DE102022200187A1 (de) 2022-01-11 2023-07-13 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Einlaufen einer Brennstoffzelle sowie ein System zum Einlaufen einer Brennstoffzelle
CN114883605B (zh) * 2022-07-12 2022-09-13 武汉氢能与燃料电池产业技术研究院有限公司 一种质子交换膜燃料电池单电池活化的方法
KR102934896B1 (ko) * 2022-11-21 2026-03-09 현대자동차주식회사 연료 전지 시스템의 운전 로직을 제공하기 위한 장치
CN118825325B (zh) * 2024-07-17 2025-05-30 中国机械总院集团北京机电研究所有限公司 一种质子交换膜燃料电池的活化方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003536232A (ja) * 2000-06-22 2003-12-02 ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー Ｐｅｍ型燃料電池の性能を再生する方法および装置
JP2005158734A (ja) * 2003-11-27 2005-06-16 Hyundai Motor Co Ltd 高分子電解質燃料電池の初期活性化方法
JP2005528765A (ja) * 2002-05-30 2005-09-22 ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー 酸化剤の周期的欠乏による燃料電池の性能の回復
JP2005340022A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池のエージング方法および燃料電池の製造方法
JP2006185750A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池発電システムの運転方法及び燃料電池発電システム
WO2006081009A2 (en) * 2005-01-24 2006-08-03 Gore Enterprise Holdings, Inc. Method and device to improve operation of a fuel cell
WO2007024390A1 (en) * 2005-08-23 2007-03-01 Bose Corporation Fuel cell regeneration
JP2009170131A (ja) * 2008-01-11 2009-07-30 Panasonic Corp 燃料電池発電システムおよびその運転方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329089B1 (en) * 1997-12-23 2001-12-11 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for increasing the temperature of a fuel cell
KR100389447B1 (ko) 1998-06-10 2003-10-10 현대중공업 주식회사 고분자전해질연료전지의가습과활성화운전을통한초기화운전방법
JP4038723B2 (ja) 2003-05-21 2008-01-30 アイシン精機株式会社 固体高分子型燃料電池の賦活方法
JP2005129434A (ja) 2003-10-27 2005-05-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池の活性化方法
KR100821768B1 (ko) * 2005-12-09 2008-04-11 현대자동차주식회사 차량용 연료전지의 활성화 방법
TWI291257B (en) 2006-05-04 2007-12-11 Syspotek Corp Method for activating fuel cell and device thereof

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003536232A (ja) * 2000-06-22 2003-12-02 ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー Ｐｅｍ型燃料電池の性能を再生する方法および装置
JP2005528765A (ja) * 2002-05-30 2005-09-22 ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー 酸化剤の周期的欠乏による燃料電池の性能の回復
JP2005158734A (ja) * 2003-11-27 2005-06-16 Hyundai Motor Co Ltd 高分子電解質燃料電池の初期活性化方法
JP2005340022A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池のエージング方法および燃料電池の製造方法
JP2006185750A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池発電システムの運転方法及び燃料電池発電システム
WO2006081009A2 (en) * 2005-01-24 2006-08-03 Gore Enterprise Holdings, Inc. Method and device to improve operation of a fuel cell
WO2007024390A1 (en) * 2005-08-23 2007-03-01 Bose Corporation Fuel cell regeneration
JP2009170131A (ja) * 2008-01-11 2009-07-30 Panasonic Corp 燃料電池発電システムおよびその運転方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013026209A (ja) * 2011-07-18 2013-02-04 Hyundai Motor Co Ltd 燃料電池スタックの活性化装置及び方法
US9508998B2 (en) 2011-07-18 2016-11-29 Hyundai Motor Company Apparatus and method for activating fuel cell stack
JP2013105654A (ja) * 2011-11-15 2013-05-30 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及び燃料電池の触媒性能回復方法
JP2015079729A (ja) * 2013-10-14 2015-04-23 現代自動車株式会社 燃料電池スタックの性能回復方法
US10056633B2 (en) 2013-10-14 2018-08-21 Hyundai Motor Company Performance recovery method for fuel cell stack
KR101637833B1 (ko) * 2015-05-18 2016-07-07 현대자동차주식회사 연료전지 스택 성능 회복 방법 및 장치
US9991534B2 (en) 2015-05-18 2018-06-05 Hyundai Motor Company Method and apparatus for recovering performance of fuel cell stack
JP2017033922A (ja) * 2015-08-05 2017-02-09 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ 燃料電池スタック活性化工法
JP2020047560A (ja) * 2018-09-21 2020-03-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池のエージング方法
JP7084268B2 (ja) 2018-09-21 2022-06-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池のエージング方法
JP2023083716A (ja) * 2021-12-06 2023-06-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池活性化システムと燃料電池活性化システムの運転方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101582513A (zh) 2009-11-18
CN101582513B (zh) 2014-07-16
JP5279072B2 (ja) 2013-09-04
KR100941256B1 (ko) 2010-02-11
US20090286112A1 (en) 2009-11-19
KR20090119066A (ko) 2009-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5279072B2 (ja) 燃料電池の活性化方法
EP3096383B1 (en) Method and apparatus for recovering performance of fuel cell stack
KR101601378B1 (ko) 연료 전지 관리 방법
JP2009146876A (ja) Ｃｖ活性化法を利用した高分子電解質燃料電池ｍｅａの活性化方法
CN106663825B (zh) 用于启动燃料电池的方法以及燃料电池系统
CN101022169A (zh) 燃料电池系统的操作方法
WO2020138338A1 (ja) 燃料電池の活性化方法及び活性化装置
JP2008258120A (ja) 燃料電池のエージング装置およびその方法
JP5737521B2 (ja) 電源システム
US20140072887A1 (en) Oxidation of fuel cell electrode contaminants
JP2009199834A (ja) 燃料電池のエージング方法
JP2013054942A (ja) 固体高分子型燃料電池の活性化方法
KR102123930B1 (ko) 막 전극 접합체 활성화 방법
JP2005259368A (ja) 燃料電池の運転方法
CN112018412A (zh) 燃料电池恢复控制系统和方法
JP6728006B2 (ja) 燃料電池の運転方法、燃料電池システム及び車両
JP2007053020A (ja) 燃料電池の制御方法およびその制御装置並びにその制御装置を搭載した車両
JP2020126796A (ja) 燃料電池システム及び燃料電池の運転方法
CN119174020A (zh) 用于运行燃料电池系统的方法，控制器
JP5073448B2 (ja) 固体高分子型燃料電池の運転方法
JP2007128790A (ja) 燃料電池の制御方法及びその制御装置
JP5073447B2 (ja) 固体高分子型燃料電池の運転方法
JP7843305B2 (ja) 燃料電池活性化装置
JP5265032B2 (ja) 燃料電池システム及びその発電停止方法
JP4969955B2 (ja) 燃料電池システム及びその発電停止方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110706

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110819

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130417

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130517

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5279072

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees