[發明專利]固體氧化物燃料電池

有效

• 申請號: 201410123272.0
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN104078688A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 松尾卓哉;赤木陽祐;島津惠美;小林千尋;鹽野光伸;表敷浩二;石黑明;柿沼保夫
• 申請（專利權）人: TOTO株式會社
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/04;H01M8/10
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營;栗濤

技術領域

本發明涉及一種固體氧化物（型）燃料電池，特別是指一種燃料電池單電池（cell）的燃料電極由含鎳的復合材料構成的固體氧化物燃料電池。

背景技術

固體氧化物燃料電池（Solid?Oxide?Fuel?Cell，下面也稱為SOFC）是在較高的溫度下進行工作的燃料電池，在固體氧化物燃料電池中，作為電解質使用的是氧化物離子導電性固體電解質，在其兩側安裝電極，對一側的電極提供（供給）燃料氣體，對另一側的電極提供氧化劑（空氣、氧等）。

在日本發明專利公開公報特開2012-3850號（專利文獻1）中記載有一種固體電解質型燃料電池。在該燃料電池中，在使于高溫條件下進行工作的燃料電池停止時，一邊繼續提供少量的燃料以及燃料重整用的水，一邊對燃料電池電堆的空氣電極一側提供空氣，由該空氣形成的冷卻效果使燃料電池模塊內的溫度降低。即，在該燃料電池中，在停止工序中，首先，使燃料電池模塊的電力輸出停止，之后，繼續向燃料電池中提供燃料，并同時輸送大量的冷卻用空氣，從而對燃料電池電堆進行冷卻。之后，在電堆的溫度降低到小于燃料電池單電池的氧化溫度時，停止提供燃料，之后，僅提供冷卻用空氣，直至溫度充分降低，從而，使燃料電池安全停止。

另外，現有技術中還有一種以如下的方式進行“關機停止（shutdown）”的燃料電池，即，在停止工序中，在較短的時間內使電力的輸出、燃料、燃料重整用的水以及發電用的空氣（向空氣電極輸送的空氣）的供給停止。

在日本發明專利公開公報特開2010-27579號（專利文獻2）中記載有一種燃料電池系統。在該燃料電池系統中，在緊急停止時，使對重整器提供燃料的燃料輸送泵、提供水蒸氣重整用的水的重整水泵以及對電堆的空氣電極輸送空氣的吹風機（blower）停止。之后，由“緊急停止時動作控制”使燃料輸送泵以及重整水泵再度工作，于是，即使在燃料供給源的燃料供給被切斷的狀態下，吸附在吸附器中的燃料氣體也被輸送至重整器，由來自于重整水泵的水對燃料氣體進行水蒸氣重整。從而，在燃料氣體的提供被切斷后，電堆的燃料電極在較長的期間中還是被供給重整燃料，從而能夠防止由于空氣的倒流造成燃料電極的氧化。

另外，在日本發明專利公開公報特開2012-138186（專利文獻3）號中記載有一種高溫工作型燃料電池系統。在該高溫工作型燃料電池系統中，在緊急停止時，使提供燃料氣體的原燃料泵停止運行，但是使對重整器提供水的重整水泵進行工作。重整水泵進行工作的話，所提供的水在重整器內產生蒸發，從而形成體積膨脹。因而，即使在燃料供給源的燃料供給被切斷的狀態下，在產生體積膨脹的水蒸氣的壓力下，在位于重整器下游側的燃料氣體供給管中殘留的燃料氣體被輸送到燃料電池（電堆）一側。從而，能夠防止由于空氣的倒流造成燃料電極的氧化。

現有技術文獻

專利文獻1：日本發明專利公開公報特開2012-3850號

專利文獻2：日本發明專利公開公報2010-27579號

專利文獻3：日本發明專利公開公報2012-138186號

在燃料電池的停止工序中，如果空氣接觸到高溫的燃料電池電堆的燃料電極，那么，燃料電極會產生氧化膨脹，從而造成燃料電池單電池單元的損傷，這是公知的。

在日本發明專利公開公報特開2012-3850號（專利文獻1）中記載的燃料電池中，如上所述，在停止工序中也提供燃料，直至燃料電池電堆的溫度降低到規定的溫度，從而防止提供到燃料電池單電池的空氣電極一側的冷卻用空氣向燃料電極一側流動即產生倒流，從而能夠防止燃料電池單電池的燃料電極的氧化。

另外，在日本發明專利公開公報2010-27579號（專利文獻2）中記載的燃料電池系統中，在燃料供給源的燃料供給被切斷之后，還是使燃料輸送泵工作，從而在一定的期間內使吸附在吸附器中的燃料被輸送到電堆中，從而能夠防止燃料電極的氧化。

另外，在日本發明專利公開公報2012-138186號（專利文獻3）中記載的高溫工作型燃料電池系統中，在原燃料泵剛剛停止后的較短期間內使重整水泵工作，由重整器內產生蒸發膨脹的水蒸氣將殘留燃料向電堆一側輸送，從而能夠防止燃料電極的氧化。并且，根據日本發明專利公開公報2012-138186號（專利文獻3）的記載可知，燃料電極被氧化的溫度通常在400℃以上。