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公開番号2025115691
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2024010273
出願日2024-01-26
発明の名称燃料電池活性化装置
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/04858 20160101AFI20250731BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】従来の発電法よりも低いコストで、従来の非発電法よりも高い活性化効果を実現可能にする。
【解決手段】燃料電池活性化装置は、燃料電池セルを活性化させる。燃料電池セルは、一方側から順に、アノード層と電解質膜とカソード層とを備える。アノード層およびカソード層には、触媒としての白金が含まれている。燃料電池活性化装置は、アノード側ガス供給装置と、カソード側ガス供給装置と、電位走査回路を備える。燃料電池活性化装置は、アノード側ガス供給装置によって燃料ガスをアノード層に供給し、且つカソード側ガス供給装置によって低酸素ガスをカソード層に供給すると共に、電位走査回路によってカソード電位を制御することによって、燃料電池セルを活性化させる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
一方側から順に、アノード層と電解質膜とカソード層とを備え、前記アノード層および前記カソード層には、触媒としての白金が含まれている燃料電池セルを、活性化させる燃料電池活性化装置であって、
水素を含むガスとしての燃料ガスを前記アノード層に供給可能に構成されたアノード側ガス供給装置と、
空気よりも酸素濃度の低いガスとしての低酸素ガスを前記カソード層に供給可能に構成されたカソード側ガス供給装置と、
燃料電池セルの電位を制御可能に構成された電位走査回路と、を備え、
前記アノード側ガス供給装置によって前記燃料ガスを前記アノード層に供給し、且つ前記カソード側ガス供給装置によって前記低酸素ガスを前記カソード層に供給すると共に、前記電位走査回路によって前記カソード層の電位を制御することによって、前記燃料電池セルを活性化させる、
燃料電池活性化装置。
続きを表示（約 100 文字）【請求項２】
前記カソード側ガス供給装置は、空気と窒素とを前記カソード層に供給することによって、前記低酸素ガスを前記カソード層に供給する、
請求項１に記載の燃料電池活性化装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルを活性化させる装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池セルの中には、一方側から順に、アノード層と電解質膜とカソード層とを備えるものがある。アノード層とカソード層とには、触媒としての白金が含まれている。発電時には、アノード層に、水素を含むガスとしての燃料ガスが、加湿されて供給される。他方、カソード層には、酸素を含むガスとしての酸化ガスが、加湿されて供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－１６１１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような燃料電池セルにおいては、製造直後の性能が不十分であることが多い。その理由としては、アノード側触媒層や電解質膜やカソード側触媒層におけるアイオノマの湿潤が不十分であることや、白金に付着物が付着していることが挙げられる。それらのことから、燃料電池スタックの出荷前には、各燃料電池セルを活性化させる必要がある。その活性化のための手法としては、次に示す発電法と非発電法とがある。
【０００５】
発電法では、アノード層に、実際に燃料ガスを加湿して供給し、且つカソード層にも、実際に酸化ガスを加湿して供給すると共に、アノード層とカソード層とを負荷を介して電気的に接続することによって、実際に発電を行う。その発電に伴うイオン流れと生成水とによって、白金に付着している付着物を洗い流して、燃料電池セルを活性化させる。さらに、このとき、燃料ガス中および酸化ガス中の水分がアノード層と電解質膜とカソード層とに供給され燃料電池セルが湿潤することによっても、燃料電池セルが活性化する。しかしながら、このような発電法は、実際に発電を行うことから高出力である。そのことから、燃料電池活性装置本体や運用のコストが高い。
【０００６】
他方、非発電法では、アノード層に、実際に燃料ガスを加湿して供給する一方、カソード層には、酸素を含まない不活性ガスを加湿して供給し外部装置を用いて電位を制御する。すなわち、燃料ガスをアノード層に供給し電位走査回路でカソード電位を制御すると、当該燃料ガス中の水素分子から解離した水素イオンが、電解質膜を通過してカソード層に移動する現象としてのプロトンポンプが発生する。そのプロトンポンプによってカソード層に移動した水素イオンが、負荷回路を通りカソード層に移動した電子と結び付いて水素分子になる。以上の一連の流れによって、プロトンポンプが行われる。
【０００７】
この非発電法によれば、カソード層に酸化ガスを供給しないことから、発電法に比べて燃料電池セルの出力を抑えることができる。その一方、アノード層には燃料ガスを供給することから、プロトンポンプについては発生させることができる。そのことから、非発電法によれば、燃料電池セルの出力を抑えつつも、プロトンポンプによる水素イオンの移動に伴って水分が移動し燃料電池セルが湿潤する。そのため、発電法に比べて低出力で、燃料電池セルを活性化できる。しかしながら、燃料電池セルの活性化効果は、発電法に比べて低い。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来の発電法よりも低いコストで、従来の非発電法よりも高い活性化効果を実現可能にすることを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、プロトンポンプ時に低酸素ガスをカソード層に供給すれば、上記目的を達成できることを見出して、本発明に至った。本発明は、以下の（１）（２）の燃料電池活性化装置である。
【００１０】
（１）一方側から順に、アノード層と電解質膜とカソード層とを備え、前記アノード層および前記カソード層には、触媒としての白金が含まれている燃料電池セルを、活性化させる燃料電池活性化装置であって、
水素を含むガスとしての燃料ガスを前記アノード層に供給可能に構成されたアノード側ガス供給装置と、
空気よりも酸素濃度の低いガスとしての低酸素ガスを前記カソード層に供給可能に構成されたカソード側ガス供給装置と、
燃料電池セルの電位を制御可能に構成された電位走査回路と、を備え、
前記アノード側ガス供給装置によって前記燃料ガスを前記アノード層に供給し、且つ前記カソード側ガス供給装置によって前記低酸素ガスを前記カソード層に供給すると共に、前記電位走査回路によって前記カソード層の電位を制御することによって、前記燃料電池セルを活性化させる、
燃料電池活性化装置。
（【００１１】以降は省略されています）

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