[发明专利]燃料电池发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及长寿命的燃料电池发电系统。

背景技术

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。但是，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，也发生正极以及负极的触媒颗粒的成长、和承载触媒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1V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，与正极同样地引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氢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中提出了以下方法：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，因此为了消耗剩余氢，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，与位于氢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4】WO2006/073113号小册子

发明内容

本发明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1膜电极接合体，该第1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。

根据本发明，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是表示本发明的实施方式1的燃料电池发电系统的结构例的概略图。

图2是表示本发明的实施方式1的燃料电池发电系统的另一结构例的概略图。

图3是表示本发明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是表示本发明的燃料电池发电系统的氢供给源的一例的示意图。

图5是表示本发明的燃料电池发电系统的除氢装置的一例的示意截面图。

图6是表示本发明的实施方式2的燃料电池发电系统的结构例的概略图。

图7是表示本发明的实施方式2的燃料电池发电系统的另一结构例的概略图。

图8是表示本发明的实施方式2的燃料电池发电系统的又一结构例的概略图。

图9是表示本发明的实施方式2的燃料电池发电系统的又一结构例的概略图。