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公開番号2025123772
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-25
出願番号2024019434
出願日2024-02-13
発明の名称燃料電池のエージング後処理装置およびエージング後処理方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/04746 20160101AFI20250818BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池スタックに接続される配管の構成によらず水分を効率的に除去する。
【解決手段】燃料電池のエージング後処理装置100は、燃料電池スタック1のアノード流路2にガスを供給する第1供給路2aと、アノード流路からガスを排出する第1排出路2bと、第1排出路に排出されたガスの一部を第1供給路に還流する循環路2cと、カソード流路3にガスを供給する第2供給路3aと、カソード流路からガスを排出する第2排出路3bと、アノード流路に燃料ガスが供給されるとともにカソード流路に酸化剤ガスが供給されて燃料電池スタックのエージングが行われた後、外部から燃料電池スタックに供給される掃気ガスの流れを制御するガス流れ制御手段と、を備える。ガス流れ制御手段は、アノード流路を流れる掃気ガスの流量よりもカソード流路を流れる掃気ガスの流量が多くなるように掃気ガスの流れを制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池スタックのアノード流路に第１ガスを供給する第１供給路と、
前記アノード流路から前記第１ガスを排出する第１排出路と、
前記第１排出路に排出された前記第１ガスの一部を前記第１供給路に還流する循環路と、
前記燃料電池スタックのカソード流路に第２ガスを供給する第２供給路と、
前記カソード流路から前記第２ガスを排出する第２排出路と、
前記アノード流路に燃料ガスが供給されるとともに前記カソード流路に酸化剤ガスが供給されて前記燃料電池スタックのエージングが行われた後、外部から前記燃料電池スタックに供給される掃気ガスの流れを制御するガス流れ制御手段と、を備え、
前記ガス流れ制御手段は、前記アノード流路を流れる前記掃気ガスの流量よりも前記カソード流路を流れる前記掃気ガスの流量が多くなるように前記掃気ガスの流れを制御することを特徴とする燃料電池のエージング後処理装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池のエージング後処理装置において、
前記第２排出路に排出された前記掃気ガスの湿度を検出する湿度検出部をさらに備え、
前記ガス流れ制御手段は、前記湿度検出部により検出された前記掃気ガスの湿度が所定湿度に低下するまで前記燃料電池スタックに前記掃気ガスが供給されるように前記掃気ガスの流れを制御することを特徴とする燃料電池のエージング後処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池のエージング後処理装置において、
前記ガス流れ制御手段は、前記湿度検出部により検出された前記掃気ガスの湿度が高いほど前記カソード流路を流れる前記掃気ガスの流量が多くなるように前記掃気ガスの流れを制御することを特徴とする燃料電池のエージング後処理装置。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング後処理装置において、
前記ガス流れ制御手段は、前記掃気ガスが供給された後、前記燃料電池スタックが封止されるように前記掃気ガスの流れを制御することを特徴とする燃料電池のエージング後処理装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の燃料電池のエージング後処理装置において、
前記掃気ガスの温度を制御するガス温度制御手段をさらに備え、
前記ガス温度制御手段は、前記掃気ガスの温度を、前記湿度検出部により検出された前記掃気ガスの湿度が高いほど高くなるように制御することを特徴とする燃料電池のエージング後処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池のエージング後処理装置において、
前記燃料電池スタックは、固体高分子電解質膜を有する発電セルを積層して構成され、
前記ガス温度制御手段は、前記掃気ガスの温度を、６０℃以上かつ９０℃以下となるように前記掃気ガスの温度を制御することを特徴とする燃料電池のエージング後処理装置。
【請求項７】
請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング後処理装置において、
前記ガス流れ制御手段は、前記カソード流路を流れる前記掃気ガスの流量が、前記燃料電池スタックで発電が行われるときに前記カソード流路を流れる前記酸化剤ガスの流量よりも多くなるように、前記掃気ガスの流れを制御することを特徴とする燃料電池のエージング後処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池のエージング後処理装置において、
前記ガス流れ制御手段は、前記カソード流路を流れる前記掃気ガスの流量が、５０００Ｌ／ｍｉｎ以上となるように、前記掃気ガスの流れを制御することを特徴とする燃料電池のエージング後処理装置。
【請求項９】
請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング後処理装置において、
前記ガス流れ制御手段は、前記カソード流路を流れる前記掃気ガスの流量が、所定期間が経過するまでは第１所定流量となるように、前記所定期間の経過後は前記第１所定流量より多い第２所定流量となるように、前記掃気ガスの流れを制御することを特徴とする燃料電池のエージング後処理装置。
【請求項１０】
請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング後処理装置において、
前記ガス流れ制御手段は、前記アノード流路および前記カソード流路に前記掃気ガスが流れるように前記掃気ガスの流れを制御することを特徴とする燃料電池のエージング後処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池のエージング後に後処理を行う燃料電池のエージング後処理装置およびエージング後処理方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
車両の駆動源等に燃料電池を用いることで、エネルギ効率の向上に貢献することができる。このような燃料電池に関する技術として、従来、燃料電池スタックの組み立て後に発電を伴うエージングを行うようにした方法が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の方法では、アノードに燃料、カソードに酸化剤を供給することで発電を開始した後、アノードへの燃料供給量を維持したままカソードへの酸化剤供給量を周期的に変動させることで、燃料電池スタックの出力電圧を周期的に変動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－３４００２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような発電を伴うエージングを行うと、燃料電池スタックの内部に水分が溜まるため、車両等の製品に燃料電池スタックを搭載する前に、水分を除去する必要がある。この点に関し、燃料電池スタックに外部から掃気ガスを流して水分を除去することが一般に行われている。しかしながら、燃料電池スタックに接続される配管の構成によっては、アノードとカソードのうち一方の流路（例えばアノードの流路）に外部から十分な掃気ガスを流すことができず、水分を除去することが難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様である燃料電池のエージング後処理装置は、燃料電池スタックのアノード流路に第１ガスを供給する第１供給路と、アノード流路から第１ガスを排出する第１排出路と、第１排出路に排出された第１ガスの一部を第１供給路に還流する循環路と、燃料電池スタックのカソード流路に第２ガスを供給する第２供給路と、カソード流路から第２ガスを排出する第２排出路と、アノード流路に燃料ガスが供給されるとともにカソード流路に酸化剤ガスが供給されて燃料電池スタックのエージングが行われた後、外部から燃料電池スタックに供給される掃気ガスの流れを制御するガス流れ制御手段と、を備える。ガス流れ制御手段は、アノード流路を流れる掃気ガスの流量よりもカソード流路を流れる掃気ガスの流量が多くなるように前記ガスの流れを制御する。
【０００６】
本発明の別の態様は、アノード流路に第１ガスを供給する第１供給路と、アノード流路から第１ガスを排出する第１排出路と、第１排出路に排出された第１ガスの一部を第１供給路に還流する循環路と、カソード流路に第２ガスを供給する第２供給路と、カソード流路から第２ガスを排出する第２排出路と、が接続された燃料電池スタックのエージング後処理を行う燃料電池のエージング後処理方法である。燃料電池のエージング後処理方法は、アノード流路に燃料ガスが供給されるとともにカソード流路に酸化剤ガスが供給されて燃料電池スタックのエージングが行われた後、外部から燃料電池スタックに供給される掃気ガスの流れを制御する掃気工程を含む。掃気工程では、アノード流路を流れる掃気ガスの流量よりもカソード流路を流れる掃気ガスの流量が多くなるように掃気ガスの流れを制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃料電池スタックに接続される配管の構成によらず水分を効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施形態に係る燃料電池のエージング後処理装置の全体構成の一例を概略的に示す図。
図１のコントローラにより実行される処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１～図２を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池のエージング後処理装置（以下、装置）１００の全体構成の一例を概略的に示す図である。装置１００は、燃料電池スタック１が組み立てられ、発電を伴うエージングが行われた後、車両等の製品に搭載される前に、掃気ガスを流して水分を除去するエージング後処理を行う装置である。燃料電池スタック１は、固体高分子電解質膜（以下、電解質膜）を有する発電セルを積層して構成される。
【００１０】
図１に示すように、燃料電池スタック１にはアノード流路２とカソード流路３とが設けられる。燃料電池スタック１の各発電セルのアノード電極にアノード流路２を介して水素を含む燃料ガスが供給され、カソード電極にカソード流路３を介して酸素を含む空気等の酸化剤ガスが供給されると、各発電セルの電極における電気化学反応（電極反応）が進行し、発電が行われる。
（【００１１】以降は省略されています）

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