CN100472868C - 燃料电池的寿命预测装置及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

一种燃料电池的寿命预测装置及燃料电池系统，所述燃料电池的寿命预测装置备有：供给燃料气体和含氧的氧化剂气体，测量通过电化学反应产生的电能的燃料电池(15)的排出物质中的氟化物离子量的测量机构(19、21)；和利用该测量的氟化物离子量预测所述燃料电池的寿命的寿命预测机构(20)。根据本发明，解决了现有的燃料电池的寿命预测方法中没有考虑高分子型燃料电池的情况下会发生的电解质的破损等而对突然发生的劣化不能充分预测的问题。

Description

燃料电池的寿命预测装置及燃料电池系统

技术领域

本发明涉及一种便携机器用的电源、便携式电源、电动汽车用的电源、家用热电联合系统使用的燃料电池，特别是涉及高分子电解质型燃料电池的寿命预测装置、及燃料电池系统。

背景技术

高分子电解质型燃料电池，是一种使氢等的燃料气体和空气等的氧化剂气体通过扩散电极发生电化学反应，从而发电的装置。图13为表示现有的高分子电解质燃料电池的一般结构的示意剖面图。

如图13所示，高分子电解质型燃料电池120，是由气体扩散层101、催化反应层102、高分子电解质膜103、隔板104、气体流路105、冷却水流路107、电极109、MEA110、气密材料113、及O形密封圈114等构成。

即，在将氢离子选择性地输送的高分子电解质膜103的两面上，紧贴配置有以担载铂系金属催化剂的碳粉末为主要成分的催化反应层102。另外，在催化反应层102的外侧表面上，还紧贴配置有兼具气体导通性和导电性的一对气体扩散层101。通过此气体扩散层101和催化反应层102构成电极109。

电极109的外侧上，由电极109和高分子电解质膜103形成的电极电解质接合体(以下，称MEA)110被机械地固定。并且，相邻的MEA110之间互相电串联连接。还配置有，在一个面上形成了用于向电极109中供给反应气体并将由反应产生的气体或剩余气体运送出去的气体流路105的导电性隔板104。

气体流路105，虽然也可不设置在隔板104上，但一般来说都采用在隔板104的表面上设置沟槽作为气体流路105的方式。隔板104的另一个面上，设有使用于保持恒定电池温度的冷却水进行循环的冷却水流路107。通过冷却水在冷却水流路107中进行循环，由于反应而产生的热能，可以以温水的形式被利用。

另外，在电极109的周围夹住高分子电解质膜103而配置气密材料113和O形密封圈114，以使氢或空气既不会泄漏到电池外也不会互相混合，还有冷却水也不会泄漏到电池外。

然而，众所周知，燃料电池若长时间运转会随时间而劣化。作为劣化部位，有电极催化剂、高分子电解质膜、气体扩散层等。

作为事先预测这类劣化的方法，有根据燃料电池的输出电压的随时间变化来预测未来的输出电压的降低，从而预测电池或电池组的更换时期的方法(例如，参照专利文献1)。通过此方法，根据稳定运转时的输出电压和提高氧化剂气体中的氧浓度使其比常规状态高的状态下的输出电压的输出电压差的随时间变化模式，来估计由于电极催化剂或电解质的过湿导致的输出电压下降的程度和未来输出电压的预测值，以此预测判定电池寿命。

另外，不同于上述电池寿命的预测方法的其他方法，有测量基本运转模式下运转的燃料电池的电压下降率，求取针对基本运转模式的电压下降率和运转时间的近似式，由此近似式预测燃料电池的方法(例如参照专利文献3)。通过此方法由基本运转模式下的电压下降率和运转时间的近似式，计算出燃料电池的稳定电压降低量，从而计算出燃料电池的寿命。

再者，有一种不预测燃料电池的寿命，而是作为延长寿命的方法，通过使MEA的电极反应部的一部分的电解质膜厚度厚于其他部分，来抑制由于紧固压力产生的局部的蠕变的方法(例如，参照专利文献2)。高分子电解质膜由于为了维持质子导电性而在含水状态下被使用，所以电解质膜膨润后变得容易变形。因此，通过特别使高加湿的电极反应部的一部分区域的电解质膜增厚，可以抑制由于压缩蠕变导致的局部的膜厚变薄，从而延长寿命。

【专利文献1】特开平1-122570号公报

【专利文献2】特开11-97049号公报

【专利文献3】特开2002-305008号公报

但是，在由燃料电池的输出电压的随时间变化预测未来的电压，从而预测电池或电池组的更换时期的方法中，由于由电池的输出电压的随时间变化进行预测，对于突然产生的劣化，很难做到充分预测。另外，由于由稳定运转时和提高氧化剂气体中的氧浓度后的状态时的输出电压差来进行判断，因此必须先将氧化剂气体的氧浓度提高。除了特殊的情况，由于一般使用空气作为氧化剂气体，所以为了提高氧浓度必须备有氧气瓶等。另外，此时，假设为是磷酸型燃料电池而没有考虑到高分子型燃料电池的场合会发生的电解质膜的破损等。

另外，在测量基本运转模式下运转的燃料电池的电压下降率，并求取对于基本运转模式的电压下降率和运转时间的近似式，由此近似式预测燃料电池的寿命的方法中，与由所述的由燃料电池的输出电压来预测未来的电压的方法同样，对高分子膜的破损等电压突然下降这种突然劣化行为，难以充分预测。

另外，通过使MEA的电极反应部的一部分的电解质膜厚度厚于其他部分，抑制由于紧固压力导致的局部的蠕变的方法，有可能缓和由于电解质膜的紧固导致的蠕变，并延长电池寿命。然而，通过增厚高分子电解质膜厚度，虽然具有延长燃料电池的寿命的效果，但不能将劣化全部消除。因此，仍然有必要用一种什么方法准确并且简便地对燃料电池的寿命进行准确地预测。而这种场合下，没有提及寿命预测。

即，以上述的专利文献1为首的由燃料电池的输出电压的随时间变化来预测未来的电压，并预测电池或电池组的更换时期的现有方法中，存在对于突然发生的燃料电池的劣化难以充分预测的课题。

另外，此现有方法中，存在必须备有氧气瓶的课题。

另外，此现有方法中，存在没有考虑到高分子型燃料电池会发生的电解质膜的破损等的课题。

发明内容

本发明，考虑了上述课题，其目的在于：提供一种适当判断电池性能的降低或电解质膜的劣化破损状况来预测燃料电池的寿命的燃料电池寿命预测装置、及燃料电池系统。

用于实现上述目的的本发明的燃料电池的寿命预测装置及燃料电池系统，着眼于燃料电池的高分子电解质膜中包含的特定的化学种类的量来构成。

根据上文所述，燃料电池发出的输出电压，一般来说，可以高精度地进行测量。而且，燃料电池的性能劣化后，燃料电池所发出的输出电压会降低。因此，以往，如背景技术所说明那样，通过对燃料电池发出的输出电压进行测定，来预测燃料电池的寿命。

然而，在电解质膜劣化破损等情况下，由于燃料电池的劣化破损是突然发生的，对这种燃料电池的劣化，用现有的方法不能充分地预测。

另外，近年来，从提高高分子电解质型燃料电池的耐久性的观点出发而进行的研究中指出了，燃料电池运转时产生的副产物过氧化氢通过芬顿反应等产生羟基自由基而使高分子电解质膜劣化的可能性(第10次燃料电池讨论会搞预备稿文集、P261—P264、2003年)。推测是由于羟基自由基攻击高分子电解质膜，切断了其分子链的缘故。

例如，磷酸型燃料电池中，劣化原因被认为是电极催化剂的颗粒半径增大、湿润性的变化。另外，在高分子电解质型燃料电池的情况下，由于电解质中使用的全氟化碳磺酸膜(例如，美国杜邦公司制造、商品名：Nafion膜)劣化，电池性能降低。因此，若高分子电解质膜受到致命的破坏，有电解质膜破损、电池不能运转的危险。

这些研究的主要目的为提高燃料电池的耐久性，而对燃料电池的寿命预测方面的应用的提示，则完全没有。

因为，毕竟燃料电池的电解质膜的分解生成物，是由各种各样的生成物组成。而且，若要对由各种各样的生成物组成的分解生成物进行全部分析的话，并不容易。因此，以往，燃料电池的寿命预测，局限在通过测量输出电压来进行的思维方式中，在各种各样的分解生成物上着手来预测燃料电池的电解质膜的裂化破损程度，更是完全没有人考虑。

对此，本申请中的发明者根据燃料电池的电解质膜劣化破损的情况下由电解质膜的分解反应生成的分解生成物析出在来自燃料电池的排出物中的这个事实，想到如果分析由燃料电池的分解反应生成的分解生成物的话，是否能获知燃料电池的电解质膜的劣化破损程度。于是，本申请的发明者，便着眼于对从燃料电池排出的排出物质中包含的特定化学种类(chemical species)的量进行测量。即，认为着眼电解质膜的特性劣化应该能更加正确地进行寿命预测。而且，本申请的发明者，没有对燃料电池的分解生成物的全部进行分析，而是构思出对分解生成物之中的例如氟化物离子等特定的化学种类的量进行测量，并利用测量的特定的化学种类的量来对燃料电池的寿命进行预测。然后，通过对特定的化学种类的量或者对应的导电率进行实际测量，确立了即使对突然发生的这种燃料电池的劣化破损也能十分正确地进行燃料电池的寿命预测的方法。本申请的发明根据的就是这种构思。

即，为了解决所述的课题，第1发明为，一种燃料电池的寿命预测装置，是对至少备有膜电极接合体的燃料电池的寿命进行预测，所述膜电极接合体具有阳极、阴极、以及在所述阳极和所述阴极之间配置的高分子电解质膜，其特征为：

对从发电中的所述燃料电池排出的排出物质中所包含的、由所述高分子电解质膜的分解反应生成的化学种类的量进行测量的测量部；以及，

利用由所述测量部测量到的所述化学种类的量对所述燃料电池的寿命进行预测的寿命预测部。

另外，第2发明为，根据第1发明所述的燃料电池的寿命预测装置，其特征为，所述测量部，是利用所述化学种类的量来测量所述高分子电解质膜的分解量。

另外，第3发明为，根据第1发明所述的燃料电池的寿命预测装置，其特征为，所述高分子电解质膜，作为构成材料含有含氟的高分子材料，

且由所述测量部测量到的所述化学种类为氟化物离子。

再者，本发明也可为以下的发明。该发明为，根据第3发明所述的燃料电池的寿命预测装置，其中，所述寿命预测部，是根据测量到的所述氟化物离子量来计算出氟化物离子析出速度，然后根据计算出的所述氟化物离子析出速度和构成所述燃料电池的高分子电解质膜中的氟量，来对所述燃料电池的寿命进行预测。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为，根据第3发明所述的燃料电池的寿命预测装置，其中，所述寿命预测部，是根据所述排出物质中的累计总氟化物离子量和构成所述燃料电池的高分子电解质膜中的氟量，对所述燃料电池的寿命进行预测。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为，根据上述发明所述的燃料电池的寿命预测装置，其中，所述寿命预测部，对所述排出物质中的累计总氟化物离子量和构成所述燃料电池的高分子电解质膜中的氟量进行比较，并将所述累计总氟化物离子量超过所述高分子电解质膜中的氟化物离子的规定比例的时刻判断为燃料电池的寿命结束的时刻。

另外，第4发明为，一种燃料电池的寿命预测装置，是对至少备有膜电极接合体的燃料电池的寿命进行预测，所述膜电极接合体具有阳极、阴极、以及在所述阳极和所述阴极之间配置的高分子电解质膜，其中备有：

对与从发电中的所述燃料电池排出的排出物质中所包含的、由所述高分子电解质膜的分解反应生成的化学种类的量所对应的导电率进行测量的测量部；以及，

利用由所述测量部测量到的所述导电率对所述燃料电池的寿命进行预测的寿命预测部。

另外，第5发明为，一种燃料电池系统，其中，备有第1～4发明的任一项所述的燃料电池的寿命预测装置和运转所述燃料电池的燃料电池运转部。

再者，本发明也可为以下的发明。该发明为，一种燃料电池系统，其中备有第3发明的燃料电池的寿命预测装置以及运转所述燃料电池的燃料电池运转部；

所述测量部，对所述排出物质中的氟化物离子量进行定期地采集、测量；

所述寿命预测部，根据测量到的氟化物离子量对所述燃料电池的所述寿命进行预测，并根据该预测结果对所述燃料电池的更换时期进行判断。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为，一种燃料电池系统，其中备有：第4发明的燃料电池的寿命预测装置；

运转所述燃料电池的燃料电池运转部；以及，

在由所述寿命预测部预测出的、所述燃料电池的寿命为规定时间以下时，输出警报的警报输出部。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为，一种燃料电池系统，其中备有：第5发明的燃料电池的寿命预测装置；

运转所述燃料电池的燃料电池运转部；以及，

在所述寿命预测部判断所述燃料电池的寿命已经结束时，输出警报的警报输出部。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为，一种燃料电池系统，其中备有上述发明的燃料电池的寿命预测装置以及运转所述燃料电池的燃料电池运转部。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为根据上述发明所述的燃料电池系统，其中备有：在所述寿命预测部预测出的、所述燃料电池的寿命为规定时间以下时，输出警报的警报输出部。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为根据上述发明所述的燃料电池系统，其中：所述测量部定期地采集所述燃料电池的排水，并测量其导电率；

所述寿命预测部，根据该测量到的导电率的值对所述燃料电池的所述寿命进行预测，并根据该预测结果判断所述燃料电池的更换时期。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为，一种程序，其中，使计算机实现作为第1发明的燃料电池的寿命预测装置的、利用通过所述测量部测量到的化学种类的量对所述燃料电池的寿命进行预测的寿命预测部的功能。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为，一种程序，其中，使计算机实现作为第4发明的燃料电池的寿命预测装置的、利用通过所述测量部测量到的所述导电率对所述燃料电池的寿命进行预测的寿命预测部的功能。

另外，本发明也可为以下的发明。该发明为，记录了上述发明的本发明程序的记录介质，是一种可通过计算机进行处理的记录介质。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为，一种燃料电池的寿命预测方法，是对至少备有膜电极接合体的燃料电池的寿命进行预测，所述膜电极接合体具有阳极、阴极、以及在所述阳极和所述阴极之间配置的高分子电解质膜，其中包括：

对从发电中的所述燃料电池排出的排出物质中所包含的、由所述高分子电解质膜的分解反应生成的化学种类的量进行测量的测量工序；以及，

利用由所述测量部测量到的所述化学种类的量对所述燃料电池的寿命进行预测的寿命预测工序。

此外，本发明也可为以下的发明。该发明为，根据上述发明的燃料电池的寿命预测方法，其中，所述测量工序是利用所述化学种类的量来测量所述高分子电解质膜的分解量。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为，根据上述发明的燃料电池的寿命预测方法，其中，所述高分子电解质膜，作为构成材料含有含氟的高分子材料，且

在所述测量工序测量到的所述化学种类为氟化物离子。

还有，本发明也可为以下的发明。该发明为，一种燃料电池的寿命预测装置，是对至少备有膜电极接合体的燃料电池的寿命进行预测的燃料电池的寿命预测装置，所述膜电极接合体具有阳极、阴极、以及在所述阳极和所述阴极之间配置的高分子电解质膜，其中具有：

对与从发电中的所述燃料电池排出的排出物质中包含的、由所述高分子电解质膜的分解反应生成的化学种类的量所对应的导电率进行测量的测量工序；以及

利用由所述测量工序测量到的所述导电率对所述燃料电池的寿命进行预测的寿命预测工序。

如上所述，认为：当受到羟基自由基的攻击等而高分子电解质膜劣化后，构成膜的主要成分的氟会析出到废气中的排水里。本申请发明，通过使用此氟化物离子量等特定的化学种类的量，对燃料电池寿命进行预测。

通过本发明，能够提供一种，对燃料电池运转时的废气中的氟化物离子量等的特定的化学种类的量或者导电率进行测量，并通过和高分子电解质膜中的氟量等的特定的化学种类进行比较检验，能够进行燃料电池寿命预测的燃料电池的寿命预测装置。

附图说明

图1为表示本发明的实施方式1中的燃料电池系统的结构的图。

图2为表示本发明的实施方式1及2中的高分子电解质型燃料电池的结构的示意剖面图。

图3为表示本发明的实施方式1及2中的燃料电池系统的部分结构的图。

图4为表示本发明的实施方式1中的燃料电池系统所使用的燃料电池的特性的一个示例的图表的图。

图5为表示本发明的实施方式1中的燃料电池系统所使用的燃料电池的特性的一个示例的图表的图。

图6为表示本发明的实施方式2中的燃料电池系统的结构的图。

图7为表示本发明的实施方式2中的燃料电池系统所使用的燃料电池的特性的一个示例的图表的图。

图8为表示本发明的实施方式2中的燃料电池系统所使用的燃料电池的特性的一个示例的图表的图。

图9为表示本发明的实施例中的燃料电池系统所使用的燃料电池的特性的一个示例的图表的图。

图10为表示本发明的实施例中的燃料电池系统所使用的燃料电池的特性的一个示例的图表的图。

图11为表示本发明的实施例中的燃料电池系统所使用的燃料电池的特性的一个示例的图表的图。

图12为表示本发明的实施例中的燃料电池系统所使用的燃料电池的特性的一个示例的图表的图。

图13为表示现有的高分子电解质型燃料电池的一般结构的示意剖面图。

图中：1～气体扩散层 2～催化反应层 3～高分子电解质膜 4～隔板5～气体流路 7～冷却水流路 9～电极 10～MEA 12～气体用岐管，13～气密材料 14～O形密封圈 15～燃料电池 16～阳极排水箱 17～阴极排水箱 18～泵 19～F离子计 20～控制部 21～电导仪

具体实施方式

(实施方式1)

首先，对实施方式1进行说明。

图1表示本发明的实施方式1中的燃料系统22的结构。

实施方式1的燃料电池系统22备有，燃料电池15、阳极排水箱16、阴极排水箱17、泵18、F离子计19、及控制部20。

另外，图2为表示本发明的实施方式1中的高分子电解质型燃料电池15的结构的示意剖面图。再者，对图2在后文进行说明。阳极排水箱16，是使从燃料电池15的阳极排出的阳极排气(包含液体的排出物质及气体的排出物质)中所包含的排出物质中的水及水蒸气析出的容器。阴极排水箱17，是使从燃料电池15的阴极排出的阴极排气(包含液体的排出物质及气体的排出物质)中所包含的排出物质中的水及水蒸气析出的水箱。泵18，是将阳极排水箱16中储存的排水供给到阴极排水箱17中的装置。F离子计19，是对阴极排水箱17的排水中的F离子量进行检测的装置。控制部20，是控制燃料电池15的运转的同时，对燃料电池15的寿命进行预测的机构。再者，对于控制部20之中预测燃料电池15的寿命的机构，可被固定在燃料电池系统22内，也可按照可装卸的方式被设置在燃料电池系统22内。

接下来，参照图2对燃料电池15进行说明。如图2所示，燃料电池15，由气体扩散层1、催化反应层2、高分子电解质膜3、隔板4、气体流路5、冷却水流路7、电极9、MEA10、气密材料13、及O形密封圈14等构成。

即，在将氢离子选择性地输出的高分子电解质膜3的两面上，紧贴配置有以担载铂系金属催化剂的碳粉末为主要成分的催化反应层2。并且在催化反应层2的外面，紧贴配置有兼具气体导通性和导电型的一对气体扩散层1。此气体扩散层1和催化反应层2构成电极9。

此电极9的一方，为供给燃料气体的电极，称为阳极。另外，电极9的另一方，为供给氧化剂气体的电极，称为阴极。

再者，本发明的阳极和阴极，不限于本实施方式的在催化反应层2的外面紧贴配置气体扩散层1的形式。本发明的阳极和阴极，只要均表示具有气体扩散性的气体扩散电极即可。更具体来说，阳极和阴极既可均由具有气体扩散性的催化剂层构成，也可为在气体扩散层1上形成有所述的催化反应层2的叠层体。另外，阳极和阴极也可为具有在气体扩散层和催化反应层之间还配置有1个以上其他层(例如，由具有气体扩散性、电子传导性、及疏水性的多孔体构成的层)的结构的叠层体。

在电极9的外侧，机械地固定有由电极9和高分子电解质膜3形成的电极电解质接合体(以下称MEA)10。并且，相邻的MEA10之间相互电串连连接。另外，还配置有在一个面上形成了用于供给反应气体并且运走由反应生成的气体或剩余气体的气体流路5的导电性隔板4。

气体流路5，虽然也可以不设置在隔板4上，但通常都采用在隔板4的表面上设置沟槽作为气体流路5的方式。隔板4的另一个表面上，设有使用于保持电池温度恒定的冷却水进行循环的冷却水流路7。通过使冷却水在冷却水流路7中进行循环，可以将反应中生成的热能，以温水等的形式加以利用。

另外，为了不让氢或空气泄漏到电池外、且不相混合，还有为了不让冷却水泄漏到电池外，在电极9的周围夹着高分子电解质膜3配置有气密材料13、O形密封圈14。

再者，本实施方式的F离子计19，为本发明的测量部的示例，本实施方式的控制部20为本发明的寿命预测部的示例，本实施方式的控制部20为本发明的燃料电池运转部的示例。

下面，对本实施方式的动作进行说明。

如图1所示，向燃料电池15中供给氧化剂气体和燃料气体。燃料电池系统22在运转中，燃料电池15通过使供给的氧化剂气体和燃料气体发生反应来发电。氧化剂气体和燃料气体发生反应时，由于会发热，所以在燃料电池15中，用于冷却燃料电池15的冷却水在循环。

另外，从燃料电池15的阳极(图2的电极9之中供给燃料气体一方的电极)，阳极排气(包含液体的排出物质及气体的排出物质)排出到阳极排水箱16。阳极排水箱16，将阳极排气中包含的排出物质(水及水蒸气)析出到储存在阳极排水箱16中的排水中。

另外，从燃料电池15的阴极(图2的电极9之中供给氧化剂气体一方的电极)，阴极排气(包含液体的排出物质及气体的排出物质)排出到阴极排水箱17。阴极排水箱17，将从燃料电池15的阴极所排出的阴极排气中包含的排出物质(水及水蒸气)析出到储存在阴极排水箱16中的排水中。

另一方面，泵18，将储存在阳极排水箱16中的排水供给到阴极排水箱17中。从而，阴极排水箱17中储存的排水中，同时析出来自阴极排气的排出物质和来自阳极排气的排出物质。

阴极排水箱17中，安装有用于测定阴极排水箱17的排水中包含的氟化物离子量的F离子计19。F离子计19，测定阴极排水箱17的排水中包含的氟化物离子量。

也就是说，将阳极及阴极排气分别用阳极排水箱16及阴极排水箱17采集，并将阳极排水用泵18送到阴极排水箱17中，F离子计19测定阴极排水箱17采集的总排水中的氟化物离子量随时间的变化。

接下来，控制部20，根据F离子计19检测出的氟化物离子量，预测燃料电池的剩余寿命。即，控制部20，根据氟离子计19测定的氟化物离子量和采集时间计算出氟化物离子析出速度。然后，在氟化物离子析出速度为恒定的条件下，控制部20用式(1)预测燃料电池15的寿命。

L＝(A×F/V)—Lt…(1)

L：燃料电池剩余寿命(h)

F：高分子电解质膜中的F重量(g)

V：氟化物离子析出速度(g/h)

A：系数

Lt：运转时间(h)

再者，对式1、及燃料电池15的寿命预测的细节，在后文进行说明。

控制部20，对燃料电池15的剩余寿命进行预测后，控制部20，将预测的剩余寿命显示在燃料电池控制部20上安装的剩余寿命计上。

再者，实施方式1中，虽然对控制部20将预测的剩余寿命显示在燃料电池控制部20上安装的剩余寿命计上的方式进行了说明，但并不限于此。也可在控制部20上安装报警蜂鸣器，当预测的剩余寿命降至一定时间时，控制部20发出报警音来提示更换燃料电池。另外，当预测的剩余寿命降至一定时间时，控制部20能将警报灯点亮，或自动使燃料电池15的输出降低。再者，从安全性观点出发，优选燃料电池系统22自身停止运转。另外，当预测的寿命降至一定时间时，控制部20能利用互联网或电话线路等将警报自动通知给维护公司，使得维护公司能在适当的时候进行燃料电池系统22的维护。

再者，实施方式1中，虽然说明了使用F离子计19测定氟化物离子量，但并不限于此。虽然会使装置变大价格变高，但也可用离子色谱来代替F离子计19测量氟化物离子量。

还有，在燃料电池热电联合系统等情况下，能够将剩余寿命通过通信发送给规定的维护公司，从而进行适当的维护。没有安装F离子计19的情况下，每隔一定时间采集排水，通过对此进行分析，由多点测量进行推算也能判定适当的维护时期。

还有，当燃料电池15的剩余寿命降至一定时间时，将燃料电池组更换时期用电话线路等事先通知维护公司等，从燃料电池装置收到通知的维护公司，如果到了电池组更换时期可以进行燃料电池15的电池组的更换。

下面，对式1、及燃料电池15的寿命预测的细节，进行说明。

通常用于高分子型燃料电池中的高分子电解质膜的结构式表示为化1。

              (m≥1、n＝5～13.5、x＝1000)

化1为，杜邦公司制造的、Nafion膜的一般结构。根据不同的膜制造商结构式也有少许不同，据此结构式计算出的F(氟)量占膜整体的60～70％。使用图2所示的燃料电池15，在不同的运转条件(A～D)下进行电池运转。

图3为表示本发明的实施方式1中的燃料电池系统的一部分的结构的图。即，图3中表示了，实施方式1的燃料电池系统22之中，燃料电池15、阴极排水箱16、阳极排水箱17、及泵18的部分。

如图3所示阳极和阴极的排气分别用阳极排水箱16及阴极排水箱17采集，并将阳极排水用泵送到阴极排水箱17中，测定采集的总排水中的氟化物离子量随时间的变化。根据此氟化物离子量和采集的时间计算出氟化物离子析出速度。

此时的燃料电池的输出电压和氟化物离子析出量的关系如图4所示。即，图4表示本发明的实施方式1中的燃料电池系统使用的燃料电池的特性的一个示例的图表。在任何一个运转条件下从某一时间开始输出电压都显著降低导致电池不能运转。另外，由于运转条件的不同氟化物离子析出速度也不同，析出速度越高，输出电压下降的时间越早。条件D中氟化物离子析出速度不恒定而是呈现渐渐升高的倾向。

图5为，将图4中的氟化物离子析出速度置换成累计总氟化物离子量的图。即，图5表示本发明的实施方式1中的燃料电池系统使用的燃料电池的特性的一个示例的图表。根据图5，可以得知在任何一个运转条件下，输出电压下降时的累计总氟化物离子量基本都约为7.5g。根据图5可以得知，输出电压降低时的累计总氟化物离子量，为高分子电解质膜中包含的F量的约30％。

根据以上的实验结果，可以如以下这样对燃料电池的寿命进行预测。

即，氟化物离子析出速度恒定的A～C条件中，作为预测燃料电池的寿命的方法可导出上述(1)式。下面再次表示出(1)式。

L＝(A×F/V)-Lt…(1)

L：燃料电池剩余寿命(h)

F：高分子电解质膜中的F重量(g)

V：氟化物离子析出速度(g/h)

A：系数

Lt：运转时间(h)

在氟化物离子的析出速度恒定的A～C条件的情况下，由输出电压降低时累计氟化物离子析出量为高分子电解质膜中的F量的30％的事实，得出A为0.3。此系数，根据使用的高分子电解质膜的种类和厚度、大小、电极催化剂的种类、担载量等而变化。通过使用此预测式，可以进行燃料电池的寿命预测。本实施方式中虽然用阳极排气、阴极排气总计的F离子量进行计算，但在阳极和阴极的排出量为一定的情况下，也可只对任意一方的排气中的F离子进行测量。

D条件的情况下虽然不能使用(1)式，但可通过每隔一定时间算出累计总氟化物离子析出量，并与高分子电解质膜中的F量进行比较检验，来判断燃料电池寿命。例如，将累计总氟化物离子量和高分子电解质膜中的氟量进行比较，当累计总氟化物离子量超过高分子电解质膜中的氟的规定比例时，可判断出燃料电池的寿命结束了。

再者，所谓燃料电池15的寿命结束的时刻，并不指燃料电池15已经完全不能使用的时刻的意思，而可为任意设定的时刻，通常，设定为比燃料电池15完全不能使用时仅早一定时间的时刻。因为，必须留有更换燃料电池15的电池组等的进行维护的裕量。

图1的燃料电池系统22中，控制部20，虽然在氟化物离子的析出速度恒定的条件下用式(1)对燃料电池15的剩余寿命进行预测，但不限于此。在氟化物离子的析出速度不恒定的条件下，控制部20，能够通过氟化物离子的析出速度不恒定的条件下的、利用累计总氟离子量的方法来预测燃料电池的寿命。

即，此情况下，控制部20，每隔一定时间计算出累计总氟化物离子析出量，通过和高分子电解质膜中的F量进行比较检验判定燃料电池的寿命。例如，控制部20，将累计总氟化物离子量超过高分子电解质膜中的氟的规定比例的时刻判定为燃料电池的寿命结束的时刻。

另外，(1)式，虽然对于高分子电解质膜中的总氟量导出了预测式，但若使用的高分子膜材料相同，也可以变换为高分子电解质重量。此时，预测式变为，在(1)式中将高分子电解质膜中的氟量的比例作为另一个系数相乘的形式。

燃料电池的排出物质中的高分子电解质量的总累计量，成为燃料电池的构成材料的高分子电解质相同时，作为燃料电池失去功能。另外，即使在总累计量成为相同之前，如果高分子电解质量减少，介由高分子电解质膜作为原料气体的氢和空气相互掺混，电池电压大幅下降，也不能发挥期望的性能。由于根据燃料电池的使用形式和使用方法，燃料电池的寿命基准也不同，因此燃料电池的寿命是不能以一种定义来设计的项目。因此只能根据燃料电池种类和运转条件等，可以进行上述这种寿命预测。另外，燃料电池的寿命因使用的高分子电解质的种类和厚度等而不同，所以难以有统一的定义，但在使用氟系树脂作为高分子电解质膜时，能够根据排出物质中的累计氟化物离子量和高分子电解质膜中的氟量进行寿命预测。例如，对使用的高分子电解质膜，预先调查总累计氟化物离子量和电池电压之间的关系，可以将电池电压下降初始时的10％以上为止的总累计氟化物离子量相当于高分子电解质中的氟量的百分之多少，作为寿命进行预测。

再者，虽然在上文中对求取阳极排气和/或阴极排气的F离子量进行了说明，但所谓此阳极排气和/或阴极排气，是包含从燃料电池排出时以气体状态排出的排出物质和以液体状态排出的排出物质。

再者，本实施方式的阳极排气和/或阴极排气，是本发明的排出物质的示例。另外，通过本发明的高分子电解质膜的分解反应生成的化学种类，不限于本实施方式中的氟化物离子。通过本发明的高分子电解质膜的分解反应生成的化学种类，是通过高分子电解质膜的分解反应生成的分解生成物，只要包含该高分子电解质膜的构成元素的化学种类即可。而且，该状态，若可以定量，既可以是离子、也可以是自由基。

还有，通过本发明的高分子电解质膜的分解反应生成的化学种类，不限于本实施方式中的氟化物离子，可以是包含S的化学种类(例如SO₄ ^2-)，也可以是含碳的化学种类。总之，通过本发明的高分子电解质膜的分解反应生成的化学种类，只要是可以测量寿命的化学种类即可。

再者，本实施方式中，虽然对测量燃料电池的排出物质中的氟化物离子量进行了说明，但不限于此。燃料电池的高分子电解质膜由氟以外的材料构成时，能够代替氟化物离子而测量燃料电池的排出物质中的构成高分子电解质膜的高分子电解质的量或者构成其的元素量。另外，测量燃料电池的排出物质中的构成MEA的高分子电解质的量也能获得与本实施方式相同的效果。

(实施方式2)

下面，对实施方式2进行说明。

图6所示为本发明的实施方式2中的燃料电池系统23的构成。

实施方式2的燃料电池系统23，代替实施方式1的燃料电池系统22的F离子计19，备有电导仪21。

电导仪21，是测量阴极排水箱17的排水的导电率的装置。

实施方式2的燃料电池系统23，除上述以外与实施方式1的燃料电池系统22相同。

再者，本实施方式的电导仪21是本发明的测量部的示例；本实施方式的控制部20是本发明的寿命预测部的示例；本实施方式的控制部20是本发明的燃料电池运转部的示例。

接下来，以与实施方式1的不同点为中心说明本实施方式的动作。

燃料电池15，与实施方式1同样地运转。并且泵18将储存在阳极排水箱16中的排水供给到阴极排水箱17中。因此，和实施方式1相同，在阴极排水箱17中储存的排水中，同时析出来自阴极排气的排出物质和阳极排气的排出物质。

阴极排水箱17中，安装有用于测定阳极阴极排气中的排水的导电率的电导仪21。电导仪21对阳极阴极排气中的排水的导电率进行测量。控制部20，在导电率基本恒定的条件下，根据由电导仪21检测的导电率的累计值，用式(2)预测燃料电池的剩余寿命。

L＝(B×A×F/S)-Lt…(2)

L：燃料电池剩余寿命(h)

F：高分子电解质膜中的F重量(g)

S：导电率(S/cm/h)

A：系数

B：修正系数

Lt：运转时间(h)

再者，对式2、及燃料电池15的寿命预测的细节，在后文进行说明。

控制部20中安装有用于显示预测的剩余寿命的剩余寿命计，控制部20在此剩余寿命计上显示用式(2)预测的燃料电池15的剩余寿命。

实施方式2中，用电导仪21代替了F离子计19，由于电导仪21比较便宜，在成本上也比较有利。

再者，本实施方式2中，虽然对控制部20将预测的燃料电池15的剩余寿命在剩余寿命计上进行显示的方式进行了说明，但并不限于此。也可在控制部20安装报警蜂鸣器，当预测的剩余寿命降至一定时间时，控制部20发出报警音来提示更换燃料电池。另外，当预测的剩余寿命降至一定时间时，控制部20能将警报灯点亮，并自动使燃料电池的输出降低。再者，从安全性观点出发，优选燃料电池系统22自身停止运转。

另外，在燃料电池热电联合系统等情况下，能够将剩余寿命通过通信发送给规定的维护公司，从而进行适当的维护。没有安装电导仪21的情况下，每隔一定时间采集排水样，通过对此进行分析，用多点测量进行推算也能判定出适当的维护时期。

下面，对式2、及燃料电池15的寿命预测的细节，进行说明。

与实施方式1相同，使用图2所示的燃料电池，在不同的运转条件(A～D)下进行电池运转。

图3中表示了，实施方式1的燃料电池系统22之中，燃料电池15、阴极排水箱16、阳极排水箱17、及泵18的部分。

如图3所示测定在阴极排水箱17采集的排水的导电率随时间的变化。这样测定的导电率和燃料电池的输出电压对于运转时间的分析结果如图7所示。即，图7为表示本发明的实施方式2中的燃料电池系统中使用的燃料电池的特性的一个示例的图表。比起F离子析出速度，导电率的偏差稍稍大些。导电率表示了排水中包含的离子的总计，导电率越高的，其输出电压在越早的时间下降，并得出了对应F离子析出速度行为的结果。条件D中导电率呈现随时间升高的倾向，可认为是由于氟化物离子析出量升高的缘故。

图8为表示本发明实施方式2中的燃料电池系统中使用的燃料电池的特性的一个示例的图表。即，图8中，将图7中的导电率作为累计值表示。通过图8可以得知，在任何运转条件下，输出电压降低的时刻的导电率的累计值都相同。输出电压降低时的导电率的累计值，如实施方式1所示累计总氟化物离子量相当于高分子电解质膜中包含的F量的约80％。即，通过测量排水中的导电率可以对燃料电池的寿命进行预测。

根据以上说明，在导电率基本上恒定的A～C条件中，作为预测燃料电池的寿命的方法可导出(2)式。下面再次表示出(2)式。

L＝(B×A×F/S)—Lt…(2)

L：燃料电池剩余寿命(h)

F：高分子电解质膜中的F重量(g)

S：导电率(S/cm/h)

A：系数

B：修正系数

Lt：运转时间(h)

所述的情况中，B为导电率和氟化物离子析出量的系数，此处为20000。此修正系数，与之前的系数A一样，随使用的高分子电解质膜的种类和厚度、电极催化剂的种类、担载量等而变化。这样通过测量导电率可以进行燃料电池的寿命预测。本实施方式中用阳极排气、阴极排气总计的F离子量进行计算，但在阳极和阴极的排出量为恒定的情况下可只测量任意一方排气中的导电率。

D条件的情况下虽然不能使用(2)式，但可每隔一定时间计算出导电率的累计值，通过用高分子电解质膜中的F量和修正系数B进行比较检验来判定燃料电池寿命。

因此，在图6的燃料电池系统23中，虽然控制部20，在导电率基本恒定的条件下使用(2)式对燃料电池15的剩余寿命进行预测，但控制部20，在导电率不恒定的条件下也能通过上述方法对燃料电池的寿命进行预测。

即，此时，控制部20，每隔一定时间计算出导电率的累计值，并使用高分子电解质膜中的F量和修正系数B进行比较检验来判定燃料电池的寿命。例如，将控制部20计算出的导电率的累计值、和高分子电解质膜中的F量用修正系数B进行比较检验，并把累计总氟化物离子量超过高分子电解质膜中的氟的规定比例的时刻判定为燃料电池的寿命结束的时刻。

这样，本实施方式的高分子电解质型燃料电池的寿命预测方法及运转方法，可作为将高分子电解质型燃料电池作为携带机器用的电源或便携机器用的电源运转时的寿命预测方法、运转方法来使用。另外，也适用于运转燃料电池汽车或者家用燃料电池热电联合系统等的情况，特别适用于家用燃料电池热电联合系统。

再者，本发明的程序，是将所述的本发明的燃料电池的寿命预测装置的全部或一部分的功能通过计算机实现的程序，是协作计算机进行动作的程序。

另外，本发明的记录介质，是担载了用于将所述的本发明的燃料电池寿命预测装置的全部或者一部分的部的全部或者一部分功能通过计算机来实现的程序的记录介质，该记录介质可由计算机读取，并且读取的所述程序协作所述计算机实现所述功能。

再者，本发明的所述“一部分的部”是指，其多个部内的，一个或者几个部。

另外，本发明的程序的一个利用形态可为，记录在能用计算机读取的记录介质中，协作计算机进行动作的方式。

另外，本发明的程序的一个利用形态可为，在传输介质中传输，并用计算机读取，协作计算机进行动作的方式。

另外，作为记录介质，包含ROM等，作为传输介质，包含互联网等传输介质，包含光、电波、声波等。

另外，所述的本发明的计算机，不限于CPU等纯硬件，也可包含固件、OS、甚至周边机器。

再者，如以上的说明，本发明的构成既可以在软件上实现，也可以在硬件上实现。

(实施例)

下面对本发明的更具体的实施例进行说明。

(实施例1)

首先，制作图2所示的燃料电池15。

即，在高分子电解质膜3(杜邦制造，Nafion膜、厚度50μm)上安装备有气体扩散层1的带催化剂层的电极9来制作MEA10。

将此MEA10，从其两面用具有气密性的碳制隔板4和硅橡胶性的气密材料13夹住构成单电池。将以上的单电池层叠2节(cell)获得电池构成单位，形成图2所示结构的燃料电池叠层体。层叠的单电池一共10节(cell)，在两端部分按顺序配置由镀过金的铜制的集电板和电绝缘材料构成的绝缘板、以及端板，而构成层叠电池15。

在制作的燃料电池叠层体上，向燃料极中通入氢气、向空气极中通入空气、并将冷却水温调整为75℃、将燃料利用率调整为为80％、将空气利用率调整为40％，将气体加湿使氢气的露点为75℃、空气的露点为75℃，运转燃料电池。

此时，将阳极和阴极排气向图3所示的结构的排水箱16、17中通入并采集排水。氟化物离子浓度的测定，使用离子色谱(ICS-90、日本代奥奈克斯(ダイオネクス)公司生产)。根据此排水中的氟化物离子浓度计算出析出速度。此时输出电压和氟化物离子析出速度相对于运转时间的关系如图9所示。即，图9为，表示本发明的实施例中的燃料电池系统中使用的燃料电池的特性的一个示例的图表。由此可以得知氟化物离子析出速度为0.0003g/h，约在26000h时，电池电压急剧下降。到26000h为止累计总氟离子析出量约为8g，由此可知在高分子电解质膜中的F比例为65％时，相当于高分子电解质中总F量的约25％。

用相同的MEA，除使电池冷却水温度提高到95℃以外，在和上面相同的条件下运行。此时氟化物离子析出速度约为0.00045g/h，是电池温度为80℃时的1.5倍。于是，经过3000h后，对此燃料电池的剩余寿命应用(1)式进行预测。

L＝(A×F/V)-Lt…(1)

L＝(0.25×32.5/0.00045)—3000

＝15056(h)

结果，剩余寿命为15056h。于是使燃料电池这样继续运转的结果，如图10所示可以观测到在约18000h时电池电压急剧下降。即，图10为表示本发明的实施例中的燃料电池系统中使用的燃料电池的特性的一个示例的图表。由此得到在3000h预测的寿命基本一致的结果。

接下来，使用相同的MEA，使运转条件为：电池冷却水温度90℃、气体加湿为阳极和阴极同为50℃、向燃料极通入氢气、向空气极通入氧，而进行运转。此时的输出电压和氟化物离子析出速度的关系如图11所示。即，图11为表示本发明的实施例中的燃料电池系统使用的燃料电池的特性的一个实例的图表。此时可知氟化物离子析出速度随时间的增加变大。此时可知，到电池电压急剧下降的约8000h为止的氟化物离子量的累计值，相当于高分子电解质中的F量的约25％，通过测量累计氟化物离子量，可以进行燃料电池的寿命预测。

这里，虽然根据燃料电池的电池电压急剧下降为止的氟离子量来进行了寿命预测，但对寿命的设定并不限于此。即，也可将析出此氟化物离子量的一半的时刻为止作为寿命来进行本实施例的寿命预测。另外，在使用的MEA的厚度或种类改变的情况下，也能进行与之相应的寿命预测，并不限定于本实施例中记载的。

(实施例2)

下面，使用和实施例1相同的MEA构成图1所示的燃料电池系统22，进行燃料电池系统22的运转。F离子计19，使用Ti-5101(东兴化学研究所制造)。氟化物离子析出量的信号送到控制部20，根据刚才的计算式计算出剩余寿命并用剩余寿命计表示。这样可以在了解剩余寿命的同时进行燃料电池的运转。

另外在同样构成的另一个燃料电池系统中，设置警报灯。这时构成为：在燃料电池寿命剩500h时作出1次报警(黄色)、剩250h时作出2次报警(红色)。这样可以事先了解到燃料电池的寿命，可以提前作出更换燃料电池等的对策。

另外在同样构成的另一个燃料电池系统中，还设置警报蜂鸣器，这时构成为：在燃料电池寿命剩500h时发出1次警报声、剩250h时发出2次警报声。这样可以事先了解到燃料电池的寿命，可以提前作出更换燃料电池等的对策。

另外在同样构成的另一个燃料电池系统中，构成为：在燃料电池寿命剩500h时将电池输出减半，在电池剩余寿命为250h时，自动使燃料电池系统停止运转。这样可以事先了解到燃料电池的寿命，能够使燃料电池系统安全地停止运转。

下面在同样构成的燃料电池热电联合系统中，不安装F离子计19进行运转。此时每隔4000h采集排水后用实施例1中使用的离子色谱测量氟化物离子量，根据此时的析出速度预测剩余寿命。将此结果反馈到燃料电池运转中，可以在燃料电池寿命结束前安全地停止燃料电池。使用此方法的情况下，实际上可以在维护公司的每次定期维护时将排水采集，从而掌握燃料电池寿命，判断寿命结束的时间。此时，对于实际的燃料电池运转者，可以不用关心燃料电池的寿命，放心地一直运转燃料电池。

(实施例3)

下面，对实施例1采集的排水的导电率，用电导仪(B-173、堀场制作所制造)测量。首先运转条件为：向燃料极中通入氢气、向空气极中通入空气、使冷却水温度为75℃、燃料利用率为80％、空气利用率为40％、气体加湿到氢气露点75℃、氧气露点75℃，将在该条件下运转时的排水的导电率，与已测量的电池的输出电压一并在图12中表示。即，图12为表示本发明的实施例中的燃料电池系统使用的燃料电池的特性的一个示例的图表。虽然每次测量时导电率都稍微波动，但采集时间平均的导电率为大约为5.5μS/cm(cm·h)。到电池电压急剧下降的26000h为止的导电率累计值为145mS/cm。

于是接下来，对电池冷却水温度上升到95℃时的排水的导电率进行同样的分析。此时的导电率约为8.3μS/cm(cm·h)，为先前电池温度为80℃时的1.5倍。那么，根据3000h时刻下的测量值，对此燃料电池应用(2)式预测剩余寿命。(2)式的B，为实施例1的氟化物离子析出速度和本实施例的导电率系数，如以下进行计算。

B×0.25×32.5/5.5＝26000

B＝17600

L＝(B×A×F/S)—Lt…(2)

＝(17600×0.25×32.5/8.3)-3000

＝14229(h)

其结果，与在前观察到的图10所示的电池电压急剧下降的时间17500h基本一致。这样即使使用导电率，也可得到与在3000h预测的寿命基本一致的结果。

(实施例4)

下面，将和实施例2相同构成的燃料电池系统的F离子计改变为实施例3中使用的电导仪来运转燃料电池。在图6中表示出这种燃料电池系统。

用电导仪21测量的导电率的信号送到控制部20。然后，控制部20，根据所述的计算式(2)计算出剩余寿命并表示在剩余寿命计。这样可以在了解剩余寿命的同时进行燃料电池系统23的运转。

另外在同样构成的另一个燃料电池系统中，设置警报灯。这时构成为：在燃料电池寿命剩500h时作出1次报警(黄色)、剩250h时作出2次报警(红色)。这样可以事先了解到燃料电池的寿命，可以提前作出更换燃料电池等的对策。

另外在同样构成的另一个燃料电池系统中，还设置警报蜂鸣器。这时构成为：在燃料电池寿命剩500h时发出1次警报声、250h时发出2次警报声。这样可以事先了解到燃料电池的寿命，可以提前作出更换燃料电池等的对策。

另外在同样构成的燃料电池系统中，构成为：在燃料电池寿命剩500h时将电池输出减半，在电池剩余寿命为250h时，自动使燃料电池系统停止运转。这样可以事先了解到燃料电池的寿命，能够使燃料电池系统安全地停止运转。

接着在同样构成的燃料电池联合热电系统中，不安装电导仪21进行运转。此时每隔4000h采集排水后对其导电率进行测量，根据此时的析出速度预测剩余寿命。将此结果反馈到燃料电池运转中，可以在燃料电池寿命结束前安全地停止运转燃料电池。使用此方法的情况下，实际上可以是维护公司的每次定期维护时将排水采集，从而掌握燃料电池寿命，判断寿命结束的时间。此时，对于实际的燃料电池运转者，可以不用关心燃料电池的寿命，放心地一直运转燃料电池。

本发明中的燃料电池的寿命预测装置、及燃料电池系统，具有能够进行燃料电池寿命预测的效果，另外具有能使燃料电池最佳运转的效果，可作为携带机器用的电源、便携电源、电动汽车用的电源、家用热点联合系统等中使用的燃料电池，特别是作为高分子电解质型燃料电池的燃料电池的寿命预测装置、及燃料电池系统等使用。

Claims (3)

1.一种燃料电池的寿命预测装置，是对至少备有具有阳极、阴极、以及在所述阳极和所述阴极之间配置的高分子电解质膜的膜电极接合体的燃料电池的寿命进行预测的燃料电池的寿命预测装置，其中具有：

对从发电中的所述燃料电池排出的排出物质中包含的、由所述高分子电解质膜的分解反应生成的氟化物离子的量进行测量的测量部；以及

利用由所述测量部测量到的所述氟化物离子的所述量对所述燃料电池的寿命进行预测的寿命预测部，

所述测量部利用所述氟化物离子的所述量来测量所述高分子电解质膜的分解量，并且在氟化物离子析出速度为恒定的条件下，所述寿命预测部利用式(1)预测所述燃料电池的寿命：

L＝(A×F/V)—Lt          (1)

其中，

L：所述燃料电池的剩余寿命，单位为h

F：所述高分子电解质膜中的F的重量，单位为g

V：所述氟化物离子的析出速度，单位为g/h

A：系数，所述系数是基于氟化物离子的累计析出量和在所述高分子电解质膜中的氟的量而确定的，

Lt：所述燃料电池的运转时间，单位为h，并且

所述高分子电解质膜含有含氟的高分子材料。

2.一种燃料电池的寿命预测装置，是对至少备有具有阳极、阴极、以及在所述阳极和所述阴极之间配置的高分子电解质膜的膜电极接合体的燃料电池的寿命进行预测的燃料电池的寿命预测装置，其中具有：

对与从发电中的所述燃料电池排出的排出物质中包含的、由所述高分子电解质膜的分解反应生成的氟化物离子的量所对应的导电率进行测量的测量部；以及，

利用由所述测量部测量到的所述导电率对所述燃料电池的寿命进行预测的寿命预测部，

在导电率基本恒定的条件下，所述寿命预测部利用式(2)预测所述燃料电池的剩余寿命：

L＝(B×A×F/S)-Lt     (2)

其中，

L：所述燃料电池的剩余寿命，单位为h

F：所述高分子电解质膜中的F重量，单位为g

S：导电率，单位为μS/cm/h

A：系数，所述系数是基于氟化物离子的累计析出量和在所述高分子电解质膜中的氟的量而确定的，

B：修正系数，为导电率和氟化物离子析出量的系数，

Lt：所述燃料电池的运转时间，单位为h。

3.一种燃料电池系统，备有根据权利要求1或2所述的燃料电池的寿命预测装置和运转所述燃料电池的燃料电池运转部。

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