JP2005044716A - Fuel cell inspection device and method - Google Patents

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彰継 瀬川
Yasuo Takebe
安男 武部
Masatoshi Teranishi
正俊 寺西
Takashi Nakagawa
貴嗣 中川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection device and method for curtailing work loss and material loss by inspecting an electrode sheet at a manufacturing process. <P>SOLUTION: The inspection device, provided with a cathode electrode supplied with an oxidant containing oxygen and an anode electrode supplied with fuel gas-containing hydrogen, for inspecting the electrode sheet arranged between the both electrodes, has a pair of pinching plates arranged in parallel at both outside faces of the cathode electrode and the anode electrode and is further provided with a gas supply means supplying air to the cathode electrode and the anode electrode, a voltage supply means applying voltage between the both electrodes, and a means for measuring electric signals by voltage application. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池を構成する電極シートを製造工程中で検査する燃料電池の検査装置および方法に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell inspection apparatus and method for inspecting an electrode sheet constituting a fuel cell during a manufacturing process.

固体高分子型燃料電池の構成は、固体電解質膜の両面に触媒層を塗布した電極シートを１枚単位に裁断し、その電極シートの両面からＧＤＬ（Ｇａｓ Ｄｉｆｕｓｉｏｎ ＬａｙｅＲ）と呼ばれるガス拡散材を貼り付けたＭＥＡ（ＭｅｍｂＲａｎｅ ＥｌｅＣｔＲｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）呼ばれる積層膜を、ガスを供給する為のセパレータにより挟み込んだセルを多数積層したスタックが基本となっている。   The structure of a polymer electrolyte fuel cell is that an electrode sheet having a catalyst layer applied on both sides of a solid electrolyte membrane is cut into one sheet, and a gas diffusion material called GDL (Gas Diffusion Layer®) is attached to both sides of the electrode sheet. The stack is basically a stack in which a stacked film called MEA (MembRane EleCt Rod Assembly) is stacked with a plurality of cells sandwiched by separators for supplying gas.

この中で、電極シートの品質は燃料電池の性能に影響することが知られている。   Among these, it is known that the quality of the electrode sheet affects the performance of the fuel cell.

従来の電極シートの検査方法としては、固体電解質型燃料電池で用いるセラミックシートを１枚毎に裁断した後に、直流電圧を印加し、電極間に流れる微小電柱を測定し、電流量の大小でピンホールを検査する方法があった（例えば、特許文献１参照）。   As a conventional method for inspecting an electrode sheet, a ceramic sheet used in a solid oxide fuel cell is cut for each sheet, and then a DC voltage is applied to measure a minute electric pole flowing between the electrodes. There was a method for inspecting holes (for example, see Patent Document 1).

この技術は、図６に示すように、燃料電池で使用するシート６０１に裁断した後にセラミックシートに直流高圧電源６０３からにより、電極板６０２ａ、６０２ｂから電圧を印加し放電電流検知器６０４により微小電流を測定することにより、セラミックシートの検査を実施している。
特開２００２−９０３４６号公報 In this technique, as shown in FIG. 6, after cutting into a sheet 601 used in a fuel cell, a voltage is applied to a ceramic sheet from a DC high-voltage power supply 603 from electrode plates 602a and 602b, and a discharge current detector 604 applies a small current. The ceramic sheet is inspected by measuring
JP 2002-90346 A

しかしながら、前記従来の構成では、固体高分子型燃料電池では前記電極シートを裁断した後、電極シートの段階での欠陥の有無にかかわらず樹脂粘着材などによりＧＤＬを貼り付けた後のＭＥＡとしての検査となる為、不良品へのＧＤＬ貼り付け作業によるロスや、ＧＤＬを貼り付けると再利用不可能な為、ＧＤＬそのものの材料ロスがあるという課題を有していた。また、電気的リークのみの検知となる為、屈曲した細孔によるガスリークを検知することが困難であるという課題も有していた。   However, in the conventional configuration, in the polymer electrolyte fuel cell, after the electrode sheet is cut, the MEA after the GDL is pasted with a resin adhesive material or the like regardless of the presence or absence of a defect at the stage of the electrode sheet For inspection, there was a problem that there was a loss due to GDL pasting work on a defective product, and there was a material loss of GDL itself because it could not be reused when GDL was pasted. In addition, since only electrical leaks are detected, there is a problem that it is difficult to detect gas leaks due to bent pores.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電極シート製造プロセス段階で、ＧＤＬを取り付けることなく、電気的リークおよびガスリークを検査することが可能な燃料電池の検査装置および方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a fuel cell inspection apparatus and method capable of inspecting electrical leaks and gas leaks without attaching a GDL at the electrode sheet manufacturing process stage. With the goal.

上記の目的を達成するために、本願第１の発明に係る燃料電池の検査装置は、酸素を含む酸化剤が供給されたカソード極と、水素を含む燃料ガスが供給されたアノード極を有し、この両極の間に配置された電極シートを検査する燃料電池の検査装置であって、前記カソード極と前記アノード極の外側両面に平行に配置された１対の挟み込み板を有し、前記カソード極と前記アノード極に気体を供給する気体供給手段と、この両電極間に電圧を印加する電圧供給手段とを有し、電圧印加による電気的信号を計測する手段を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a fuel cell inspection apparatus according to a first invention of the present application has a cathode electrode supplied with an oxidant containing oxygen and an anode electrode supplied with a fuel gas containing hydrogen. A fuel cell inspection apparatus for inspecting an electrode sheet disposed between the two electrodes, comprising a pair of sandwiching plates disposed in parallel on both outer surfaces of the cathode electrode and the anode electrode, A gas supply means for supplying a gas to the electrode and the anode electrode; and a voltage supply means for applying a voltage between the electrodes, and means for measuring an electrical signal generated by the voltage application. .

このとき、電圧供給手段により印加する電圧は正弦波状の増減であり、前記正弦波の周波数を逐次変化させる手段を備えると好適である。   At this time, the voltage applied by the voltage supply means is a sinusoidal increase / decrease, and it is preferable to provide means for sequentially changing the frequency of the sine wave.

また、アノード極側に供給する気体は水素であると好適である。   The gas supplied to the anode side is preferably hydrogen.

また、カソード極側に供給する気体は窒素であると好適である。   The gas supplied to the cathode electrode side is preferably nitrogen.

また、挟み込み板の電極シートと接触する表面は炭素で製造された多孔質材であると好適である。   The surface of the sandwiching plate that contacts the electrode sheet is preferably a porous material made of carbon.

また、挟み込み板により電極シートを挟みこむ圧力を測定し、前記圧力を所望の圧力に制御する制御装置を有すると好適である。   Further, it is preferable to have a control device that measures the pressure with which the electrode sheet is sandwiched by the sandwiching plate and controls the pressure to a desired pressure.

また、挟み込み板が電極シートを挟みこむ位置を、前記電極シートに付けられた印を画像認識することにより、前記挟み込み位置に一致するように前記挟み込み板の位置を制御する制御装置を有すると好適である。   Further, it is preferable to have a control device that controls the position of the sandwiching plate so that the position at which the sandwiching plate sandwiches the electrode sheet matches the sandwiching position by recognizing an image of a mark attached to the electrode sheet. It is.

また、挟み込み板は電極シートを挟みこむ位置を前記電極シートに付けられた印を画像認識することにより、電極シートの位置の少なくとも１つを制御する制御装置を有すると好適である。   Further, it is preferable that the sandwiching plate has a control device that controls at least one of the positions of the electrode sheet by recognizing an image of a mark attached to the electrode sheet at a position where the electrode sheet is sandwiched.

本願第２の発明に係る燃料電池の検査方法は、カソード極に酸素を含む酸化剤を供給する一方、アノード極には水素を含む燃料ガスを供給することで発電する燃料電池を検査する燃料電池の検査方法において、この両極の間に配置された電極シートを検査する際、前記カソード極と前記アノード極とを１対の挟み込み板によって挟み込み、前記挟み込み板から前記カソード極と前記アノード極に気体を供給した後、この両電極間に電圧を印加することで電圧印加による電気的信号を計測することを特徴とする。   A fuel cell inspection method according to a second aspect of the present invention is a fuel cell that inspects a fuel cell that generates power by supplying an oxidant containing oxygen to the cathode electrode and supplying a fuel gas containing hydrogen to the anode electrode. In the inspection method, when inspecting the electrode sheet disposed between the two electrodes, the cathode electrode and the anode electrode are sandwiched by a pair of sandwiching plates, and gas is passed from the sandwiching plate to the cathode electrode and the anode electrode. Then, an electrical signal due to voltage application is measured by applying a voltage between the electrodes.

このとき、電圧は正弦波状の増減であり、前記正弦波の周波数を逐次変化させると好適である。   At this time, the voltage is a sinusoidal increase / decrease, and it is preferable to sequentially change the frequency of the sine wave.

また、アノード極側に供給する気体は水素であると好適である。   The gas supplied to the anode side is preferably hydrogen.

また、カソード極側に供給する気体は窒素であると好適である。   The gas supplied to the cathode electrode side is preferably nitrogen.

また、挟み込み板は電極シートを挟み込む圧力を測定し、前記圧力を所望の圧力に制御すると好適である。   Further, it is preferable that the sandwiching plate measures the pressure sandwiching the electrode sheet and controls the pressure to a desired pressure.

また、挟み込み板は前記電極シートを挟みこむ位置を前記電極シートに付けられた印を画像認識することにより、前記挟み込み位置に一致するように、前記挟み込み板の位置を制御すると好適である。   Further, it is preferable that the position of the sandwiching plate is controlled so that the position where the electrode sheet is sandwiched is image-recognized by a mark attached to the electrode sheet so as to coincide with the sandwiching position.

また、挟み込み板は電極シートを挟みこむ位置を前記電極シートに付けられた印を画像認識することにより、前記電極シートの位置の少なくとも１つを制御すると好適である。   Further, it is preferable that the sandwiching plate controls at least one of the positions of the electrode sheet by recognizing an image of a mark attached to the electrode sheet at a position where the electrode sheet is sandwiched.

更に、電気的信号を正常時の電気的信号と比較することにより電極シートの欠陥を検出すると好適である。   Furthermore, it is preferable to detect a defect in the electrode sheet by comparing the electrical signal with a normal electrical signal.

以上のような構成及び方法によると、電極シート製造プロセス内においてインラインで前記電極シートの欠陥検査を実施すること可能となる。   According to the above configuration and method, it is possible to perform defect inspection of the electrode sheet in-line within the electrode sheet manufacturing process.

本発明の燃料電池検査装置および方法によれば、不要な組立工数、組立部材ロスの削減によりコストの削減をすることが可能となる。   According to the fuel cell inspection apparatus and method of the present invention, it is possible to reduce costs by reducing unnecessary assembly man-hours and assembly member loss.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における燃料電池検査装置の概略図である。 (Embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel cell inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

図１において、電極シート１０１に平行に配置された挟み込み板１０２ａ，１０２ｂにより製造プロセス中の電極シート１０１は挟みこまれる。挟み込まれた後、アノードガス供給ライン１０５ａより水素、カソードガス供給ライン１０６ａより窒素が供給され、交流電源１０３により交流電圧が印加される。このアノードガス供給ライン１０５ｂとカソードガス供給ライン１０６ｂはそれぞれアノードガス、カソードガスの排出ラインである。交流電源１０３は、低周波から高周波まで周波数を変化させることが可能なものを用いる。電圧印加により電流計測計１０４で電流値が計測される。この計測値より、良否判定判断装置１０９により電極シートの良否が決定される。   In FIG. 1, the electrode sheet 101 in the manufacturing process is sandwiched between the sandwiching plates 102a and 102b arranged in parallel to the electrode sheet 101. After being sandwiched, hydrogen is supplied from the anode gas supply line 105 a and nitrogen is supplied from the cathode gas supply line 106 a, and an AC voltage is applied from the AC power supply 103. The anode gas supply line 105b and the cathode gas supply line 106b are discharge lines for the anode gas and the cathode gas, respectively. As the AC power source 103, one that can change the frequency from a low frequency to a high frequency is used. The current value is measured by the current meter 104 by applying the voltage. From this measured value, the quality determination judgment device 109 determines the quality of the electrode sheet.

図２は、挟み込み板１０２ａの断面図である。電極シート１０１と接する部分は、炭素多孔質材２０１を用いている。この炭素多孔質膜は、ＧＤＬと同様の材質を用いればよい。この多孔質材２０１を通してガスを供給するために、導電性のガス供給路形成材２０２を配置し、ガスはガス供給路２０４を通り多孔質材２０１を拡散して電極シート１０１へ到達する。このガス供給路形成材２０２は、燃料電池で実際に用いるセパレータと同様の材質を用いればよい。また、供給されたガスがリークしないようにシール材２０３を配置している。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the sandwiching plate 102a. A portion in contact with the electrode sheet 101 uses a carbon porous material 201. The carbon porous film may be made of the same material as GDL. In order to supply gas through the porous material 201, a conductive gas supply path forming material 202 is disposed, and the gas passes through the gas supply path 204 and diffuses through the porous material 201 to reach the electrode sheet 101. The gas supply path forming material 202 may be made of the same material as the separator actually used in the fuel cell. Further, a sealing material 203 is arranged so that the supplied gas does not leak.

本実施形態において、挟み込み板１０２ａ，１０２ｂによる電極シート１０１を挟み込む圧力を圧力計１０７により計測し、挟み込み圧力を例えばサーボ制御器（図示せず）による挟み込み板間の距離により制御している。   In this embodiment, the pressure which clamps the electrode sheet 101 by the sandwiching plates 102a and 102b is measured by the pressure gauge 107, and the sandwiching pressure is controlled by the distance between the sandwiching plates by a servo controller (not shown), for example.

挟み込み板１０２ａ，１０２ｂにより、電極シート１０１を挟み込む位置は図３に図示するような電極３０１の形成の際に印３０２を付けておくことで、認識装置１０８により印３０２から認識し、認識した位置に合わせ、挟み込み板１０２ａ，１０２ｂの位置を制御する。   The position where the electrode sheet 101 is sandwiched by the sandwiching plates 102a and 102b is recognized from the mark 302 by the recognition device 108 by attaching the mark 302 when forming the electrode 301 as shown in FIG. Accordingly, the positions of the sandwiching plates 102a and 102b are controlled.

本実施形態では、印３０２を電極３０１間に丸で付けているが、挟み込む位置を認識できるものであればどのような印を電極シート１０１のどの場所に付けても良い。また、本実施形態では、挟み込み板１０２ａ，１０２ｂの位置を制御したが、電極シート１０１の位置を制御してもよい。   In the present embodiment, the mark 302 is circled between the electrodes 301, but any mark may be attached to any position on the electrode sheet 101 as long as the position to be sandwiched can be recognized. In this embodiment, the positions of the sandwiching plates 102a and 102b are controlled. However, the position of the electrode sheet 101 may be controlled.

交流電流計で計測された値による電極シート良否判定装置１０９での判定方法を、本実施形態では、インピーダンスを用いて良否判定を行っている。インピーダンスは、アノードのインピーダンスとカソードのインピーダンスとＭＥＡのインピーダンスおよび接触抵抗からなる。   In this embodiment, the determination method of the electrode sheet pass / fail determination device 109 based on the value measured by the AC ammeter is determined using impedance. The impedance includes an anode impedance, a cathode impedance, an MEA impedance, and a contact resistance.

図４に典型的な電極シートのインピーダンスの実数部に対する虚数部のプロットを示す。このインピーダンスの挙動は図５に示すような等価回路で表現できる。   FIG. 4 shows a plot of the imaginary part against the real part of the impedance of a typical electrode sheet. The behavior of this impedance can be expressed by an equivalent circuit as shown in FIG.

インピーダンス特性の測定方法の一実施例を以下に記述する。   An embodiment of a method for measuring impedance characteristics will be described below.

燃料電池に印加する電圧の交流成分およびセル電流の交流成分の振幅および位相からインピーダンスを演算する。具体的には、等価回路の複素インピーダンスをＺ、実数部ＺＲ、虚数部Ｚｉ、虚数ｊとすると
Ｚ＝ＺＲ＋ｊＺｉ
と記述される。 The impedance is calculated from the amplitude and phase of the AC component of the voltage applied to the fuel cell and the AC component of the cell current. Specifically, assuming that the complex impedance of the equivalent circuit is Z, the real part ZR, the imaginary part Zi, and the imaginary number j, Z = ZR + jZi
Is described.

また、測定時のセル電圧交流成分を複素数Ｅ、実数部ＥＲ、虚数部Ｅｉ、セル電流交流成分を複素数Ｉ、実数部ＩＲ、虚数部Ｉｉとすると
Ｚ＝Ｅ／Ｉ＝（ＥＲ＋ｊＥｉ）／（ＩＲ＋ｊＩｉ）
として、周波数ｆの交流電流取出し時に測定されたＥ、Ｉから複素インピーダンスが演算できる。更に、取り出す交流電流の周波数ｆを０．１Ｈｚ程度から１０００Ｈｚ程度まで掃引し、各周波数における複素インピーダンスを上記同様の演算で演算し、その実数部ＺＲを横軸に、虚数部Ｚｉにマイナス符号を付けた−Ｚｉを縦軸にした複素平面にプロットし、一般に用いられるコールコールプロットを作成する。 Further, when the cell voltage AC component at the time of measurement is a complex number E, a real part ER, an imaginary part Ei, and a cell current AC component is a complex number I, a real part IR, and an imaginary part Ii, Z = E / I = (ER + jEi) / (IR + jIi )
As described above, the complex impedance can be calculated from E and I measured at the time of taking out the alternating current of the frequency f. Further, the frequency f of the alternating current to be extracted is swept from about 0.1 Hz to about 1000 Hz, the complex impedance at each frequency is calculated by the same calculation as above, and the real part ZR is plotted on the horizontal axis, and the minus sign is added to the imaginary part Zi. The attached Zi is plotted on a complex plane with the vertical axis, and a commonly used Cole-Cole plot is created.

等価回路が一対の抵抗、コンデンサ並列回路の場合のコールコールプロットは横軸上に中心点をもつ一定の半径の半円形状となるが、図５のような３組の抵抗、コンデンサの等価回路の場合、３つの半円の重ね合わせた形状になる。描画された形状に合致するように低周波数側から順に一つずつ半円の半径、中心位置を決定して行き、１番目〜３番目の中心座標を順にＸ１，Ｘ２，Ｘ３、直径をＤ１，Ｄ２，Ｄ３、半円上で虚数部の最も大きい点の周波数をｆとすると、
Ｒｓ＝Ｘ１−Ｄ１／２
Ｒ１＝Ｄ１
Ｒ２＝Ｄ２
Ｒ３＝Ｄ３
Ｃ１＝１／（２πｆＲ１）
Ｃ２＝１／（２πｆＲ２）
Ｃ３＝１／（２πｆＲ３）
となり、測定値Ｅ、Ｉにフィットする等価回路のコンポーネント（Ｃ、Ｒ）＝（Ｃ１、Ｒ１）、（Ｃ２、Ｒ２）、（Ｃ３、Ｒ３）の値を算出できる。 When the equivalent circuit is a pair of resistors and a capacitor parallel circuit, the Cole-Cole plot has a semicircular shape with a fixed radius and a center point on the horizontal axis, but the equivalent circuit of three sets of resistors and capacitors as shown in FIG. In the case of (3), the shape is a combination of three semicircles. The radius and center position of the semicircle are determined one by one in order from the low frequency side so as to match the drawn shape, and the first to third center coordinates are sequentially set to X1, X2, X3, and the diameter is set to D1, D2, D3, where f is the frequency of the largest point of the imaginary part on the semicircle,
Rs = X1-D1 / 2
R1 = D1
R2 = D2
R3 = D3
C1 = 1 / (2πfR1)
C2 = 1 / (2πfR2)
C3 = 1 / (2πfR3)
Thus, the components (C, R) = (C1, R1), (C2, R2), (C3, R3) of the equivalent circuit that fit the measured values E, I can be calculated.

このことから、電極シート良否判定装置１０９においては、正常時のＣとＲの値から大きく外れた場合に、当該電極シート１０１が不良であると判定する。   From this, the electrode sheet pass / fail determination device 109 determines that the electrode sheet 101 is defective when it largely deviates from the normal C and R values.

以上のことから、電極シートが燃料電池で使用されるために裁断される以前の状態で両面から平行に配置された挟み込み板により挟み込み、前記挟み込み構造にはアノード極側とカソード極側に気体を供給できる機能および、両電極間に電圧を印加できる電気伝導機能とを有し、前期電気伝導機能での電圧印加による電気的信号を計測することにより、電極シートにＧＤＬを取り付けることなく製造プロセス内においてインラインで検査できるため、電極シート不良によるＧＤＬ貼り付け作業ロスおよび、ＧＤＬ材料ロスを削減することができる。   From the above, the electrode sheet is sandwiched by sandwiching plates arranged in parallel from both sides before being cut for use in a fuel cell, and gas is introduced into the sandwiching structure on the anode and cathode sides. It has a function that can be supplied and an electric conduction function that can apply a voltage between both electrodes. By measuring an electrical signal due to voltage application in the previous electric conduction function, it can be used in the manufacturing process without attaching a GDL to the electrode sheet. Therefore, it is possible to reduce GDL pasting work loss and GDL material loss due to defective electrode sheet.

本発明の燃料電池検査装置および方法は、電極シート製造プロセス内においてインラインで電極シートの欠陥を検査する手段を有し、同様のイオン分離膜検査等の製造プロセス内におけるインライン検査の用途にも適用できる。   The fuel cell inspection apparatus and method of the present invention have means for inspecting electrode sheet defects in-line in the electrode sheet manufacturing process, and are also applicable to in-line inspection applications in manufacturing processes such as ion separation membrane inspection. it can.

本発明の実施の形態における燃料電池検査装置の概略図Schematic of a fuel cell inspection device in an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における挟み込み板の断面図Sectional drawing of the clamping board in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における挟み込み位置の認識ポイントを示す図The figure which shows the recognition point of the pinching position in embodiment of this invention 周波数をスイープさせて測定したインピーダンスをプロットした図Plot of impedance measured by sweeping frequency 電極シートのインピーダンスを表す等価回路図Equivalent circuit diagram showing impedance of electrode sheet 従来の燃料電池検査装置の概略図Schematic diagram of conventional fuel cell inspection equipment

符号の説明Explanation of symbols

１０１ 製造プロセス内の電極シート
１０２ａ，１０２ｂ 挟み込み板
１０３ 交流電源
１０４ 交流電流計
１０５ａ アノードガス供給ライン
１０５ｂ アノードガス排出ライン
１０６ａ カソードガス供給ライン
１０６ｂ カソードガス排出ライン
１０７ 挟み込み圧力測定器
１０８ 挟み込み位置認識装置
１０９ 電極シート良否判定装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Electrode sheet | seat 102a, 102b in manufacturing process 103 AC power supply 104 AC ammeter 105a Anode gas supply line 105b Anode gas discharge line 106a Cathode gas supply line 106b Cathode gas discharge line 107 Pinch pressure measuring device 108 Pinch position recognition device 109 Electrode sheet pass / fail judgment device

Claims (16)

酸素を含む酸化剤が供給されたカソード極と、水素を含む燃料ガスが供給されたアノード極を有し、この両極の間に配置された電極シートを検査する燃料電池の検査装置であって、前記カソード極と前記アノード極の外側両面に平行に配置された１対の挟み込み板を有し、前記カソード極と前記アノード極に気体を供給する気体供給手段と、この両電極間に電圧を印加する電圧供給手段とを有し、電圧印加による電気的信号を計測する手段を備えたこと
を特徴とする燃料電池の検査装置。 An inspection apparatus for a fuel cell, which has a cathode electrode supplied with an oxidant containing oxygen and an anode electrode supplied with a fuel gas containing hydrogen, and inspects an electrode sheet disposed between the two electrodes, A gas supply means for supplying a gas to the cathode electrode and the anode electrode, and a voltage applied between the electrodes; And a means for measuring an electric signal generated by applying the voltage. 電圧供給手段により印加する電圧は正弦波状の増減であり、前記正弦波の周波数を逐次変化させる手段を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の検査装置。 2. The fuel cell inspection apparatus according to claim 1, further comprising means for sequentially changing the frequency of the sine wave, wherein the voltage applied by the voltage supply means is a sinusoidal increase / decrease. アノード極側に供給する気体は水素であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の検査装置。 2. The fuel cell inspection apparatus according to claim 1, wherein the gas supplied to the anode side is hydrogen. カソード極側に供給する気体は窒素であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の検査装置。 2. The fuel cell inspection apparatus according to claim 1, wherein the gas supplied to the cathode electrode side is nitrogen. 挟み込み板の電極シートと接触する表面は炭素で製造された多孔質材であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の検査装置。 2. A fuel cell inspection apparatus according to claim 1, wherein a surface of the sandwiching plate that contacts the electrode sheet is a porous material made of carbon. 挟み込み板により電極シートを挟みこむ圧力を測定し、前記圧力を所望の圧力に制御する制御装置を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池の検査装置。 2. The fuel cell inspection apparatus according to claim 1, further comprising a control device that measures a pressure by which the electrode sheet is sandwiched by the sandwiching plate and controls the pressure to a desired pressure. 挟み込み板が電極シートを挟みこむ位置を、前記電極シートに付けられた印を画像認識することにより、前記挟み込み位置に一致するように前記挟み込み板の位置を制御する制御装置を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池の検査装置。 It has a control device for controlling the position of the sandwiching plate so as to coincide with the sandwiching position by recognizing the position of the sandwiching plate sandwiching the electrode sheet by image recognition of the mark attached to the electrode sheet. The fuel cell inspection device according to claim 1. 挟み込み板は電極シートを挟みこむ位置を前記電極シートに付けられた印を画像認識することにより、電極シートの位置の少なくとも１つを制御する制御装置を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池の検査装置。 The sandwiching plate has a control device that controls at least one of the positions of the electrode sheet by recognizing an image of a mark attached to the electrode sheet at a position where the electrode sheet is sandwiched. Fuel cell inspection device. カソード極に酸素を含む酸化剤を供給する一方、アノード極には水素を含む燃料ガスを供給することで発電する燃料電池を検査する燃料電池の検査方法において、この両極の間に配置された電極シートを検査する際、前記カソード極と前記アノード極とを１対の挟み込み板によって挟み込み、前記挟み込み板から前記カソード極と前記アノード極に気体を供給した後、この両電極間に電圧を印加することで電圧印加による電気的信号を計測することを特徴とする燃料電池検査方法。 In a fuel cell inspection method for inspecting a fuel cell that generates power by supplying an oxidant containing oxygen to a cathode electrode and supplying a fuel gas containing hydrogen to an anode electrode, an electrode disposed between the electrodes When inspecting the sheet, the cathode electrode and the anode electrode are sandwiched by a pair of sandwiching plates, gas is supplied from the sandwiching plate to the cathode electrode and the anode electrode, and then a voltage is applied between the electrodes. A fuel cell inspection method characterized by measuring an electrical signal by voltage application. 電圧は正弦波状の増減であり、前記正弦波の周波数を逐次変化させることを特徴とする請求項９記載の燃料電池の検査方法。 10. The fuel cell inspection method according to claim 9, wherein the voltage is a sinusoidal increase / decrease, and the frequency of the sine wave is sequentially changed. アノード極側に供給する気体は水素であることを特徴とする請求項９記載の燃料電池の検査方法。 The method for inspecting a fuel cell according to claim 9, wherein the gas supplied to the anode electrode side is hydrogen. カソード極側に供給する気体は窒素であることを特徴とする請求項９記載の燃料電池の検査方法。 10. The fuel cell inspection method according to claim 9, wherein the gas supplied to the cathode electrode side is nitrogen. 挟み込み板は電極シートを挟み込む圧力を測定し、前記圧力を所望の圧力に制御することを特徴とする請求項９記載の燃料電池の検査方法。 10. The fuel cell inspection method according to claim 9, wherein the sandwiching plate measures a pressure sandwiching the electrode sheet, and controls the pressure to a desired pressure. 挟み込み板は前記電極シートを挟みこむ位置を前記電極シートに付けられた印を画像認識することにより、前記挟み込み位置に一致するように、前記挟み込み板の位置を制御することを特徴とする請求項９記載の燃料電池の検査方法。 The sandwiching plate controls the position of the sandwiching plate so as to coincide with the sandwiching position by recognizing a mark attached to the electrode sheet by recognizing an image of a position sandwiching the electrode sheet. 9. The fuel cell inspection method according to 9. 挟み込み板は電極シートを挟みこむ位置を前記電極シートに付けられた印を画像認識することにより、前記電極シートの位置の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項９記載の燃料電池の検査方法。 10. The fuel cell according to claim 9, wherein the sandwiching plate controls at least one of the positions of the electrode sheet by recognizing an image of a mark affixed to the electrode sheet at a position where the electrode sheet is sandwiched. Inspection method. 電気的信号を正常時の電気的信号と比較することにより電極シートの欠陥を検出することを特徴とする請求項９記載の燃料電池の検査方法。 10. The fuel cell inspection method according to claim 9, wherein a defect in the electrode sheet is detected by comparing the electrical signal with a normal electrical signal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008243404A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Toyota Motor Corp Power generation inspection system for fuel cell
JP2016193210A (en) * 2012-06-08 2016-11-17 メドトロニック・ミニメッド・インコーポレーテッド Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices and related methods
JP7382254B2 (en) 2020-02-26 2023-11-16 本田技研工業株式会社 Inspection method for incorrect assembly of fuel cell stack

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008243404A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Toyota Motor Corp Power generation inspection system for fuel cell
JP2016193210A (en) * 2012-06-08 2016-11-17 メドトロニック・ミニメッド・インコーポレーテッド Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices and related methods
JP2016195770A (en) * 2012-06-08 2016-11-24 メドトロニック・ミニメッド・インコーポレーテッド Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices and related methods
US9801576B2 (en) 2012-06-08 2017-10-31 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US9808191B2 (en) 2012-06-08 2017-11-07 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US9861746B2 (en) 2012-06-08 2018-01-09 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US9863911B2 (en) 2012-06-08 2018-01-09 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US9989490B2 (en) 2012-06-08 2018-06-05 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US9989491B2 (en) 2012-06-08 2018-06-05 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US10156543B2 (en) 2012-06-08 2018-12-18 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US10172544B2 (en) 2012-06-08 2019-01-08 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US10321865B2 (en) 2012-06-08 2019-06-18 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US10335076B2 (en) 2012-06-08 2019-07-02 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US10335077B2 (en) 2012-06-08 2019-07-02 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US10342468B2 (en) 2012-06-08 2019-07-09 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US10660555B2 (en) 2012-06-08 2020-05-26 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US10905365B2 (en) 2012-06-08 2021-02-02 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US11160477B2 (en) 2012-06-08 2021-11-02 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US11213231B2 (en) 2012-06-08 2022-01-04 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
US11234624B2 (en) 2012-06-08 2022-02-01 Medtronic Minimed, Inc. Application of electrochemical impedance spectroscopy in sensor systems, devices, and related methods
JP7382254B2 (en) 2020-02-26 2023-11-16 本田技研工業株式会社 Inspection method for incorrect assembly of fuel cell stack

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