CN103733408A

CN103733408A - 燃料电池检查方法和检查装置

Info

Publication number: CN103733408A
Application number: CN201280040248.XA
Authority: CN
Inventors: 小田畅; 山本敦巳
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2014-04-16
Also published as: DE112012003688T5; US20140239962A1; WO2013034959A1; JP2013054925A

Abstract

一种燃料电池检查方法，包括：在第一时间段中，将第一电压值的DC电压施加到发电元件，该发电元件具有电解质膜、设置在电解质膜的一侧上的阳极侧催化剂层、以及设置在电解质膜的另一侧上的阴极侧催化剂层；并且在第一时间段之后的第二时间段中，将低于第一电压值的第二电压值的DC电压施加到发电元件；并且检测在发电元件中流动的电流的值。

Description

燃料电池检查方法和检查装置

技术领域

本发明涉及燃料电池检查方法和检查装置。

背景技术

作为通过将反应气体（燃料气体和氧化剂气体）供应到膜电极组件（下文也称为“MEA”）引起的电化学反应的结果，例如聚合物电解质燃料电池的燃料电池将物质中的化学能直接转化成电能，通过将电解质膜夹在一对电极（阳极和阴极）之间来生产膜电极组件。

例如，为了增强质子导电率，已经对实现更薄的MEA进行了研究。更薄的MEA引起关注，这些关注包括因为例如侵入到MEA与气体扩散电极的界面的杂质和在处理期间由于划痕等而导致发生对MEA所需的气体和电子屏蔽功能受损的较大可能性。转化成较差燃料电池性能的上述事件可以通过在对电泄漏和气体泄漏（下文也称为“泄漏”）的MEA检查来确定。在传统方法中（例如日本专利申请公开No.2006-86130（JP2006-86130A）），在将恒定DC电压施加到MEA时，基于从MEA检测的稳态电流值，可以检查在MEA中发生的泄漏。

虽然上述检查方法允许检查MEA中的泄漏，但是该方法仍然存在问题，因为对于在将DC电压施加到MEA时流动的电流到达稳态电流值需要时间。这导致燃料电池的更长检查时间。

发明内容

本发明缩短燃料电池的检查时间。

本发明的第一方面涉及燃料电池检查方法，该方法包括：在第一时间段，将第一电压值的DC电压施加到发电元件；在第一时间段之后的第二时间段，将低于第一电压值的第二电压值的DC电压施加到发电元件，并且检查在发电元件中流动的电流的值。发电元件具有电解质膜、设置在电解质膜的一侧上的阳极侧催化剂层、以及设置在电解质膜的另一侧上的阴极侧催化剂层。

该燃料电池检查方法涉及在第一时间段中，将第一电压值的DC电压施加到发电元件；在第一时间段之后的第二时间段中，将低于第一电压值的第二电压值的DC电压施加到发电元件，并且检测在发电元件中流动的电流的值。结果，在检测电流值时，在发电元件中的双电层的形成完成。这允许在发电元件中检查是否发生泄漏。因此，燃料电池检查方法允许在短时间内检查发电元件。

该检查方法可以包括：将所检测的电流值与预定阈值比较。

在该燃料电池检查方法中，通过将所检测的电流值与预先设定的阈值比较，可以确定在发电元件中是否已经发生泄漏。因此，如果阈值被预先设定，则能够以更简单的方式确定发电元件中是否发生泄漏。

第一时间段的长度范围从0.5秒至2.5秒。

在该燃料电池检查方法中，可以在电流呈现稳态电流值时检测在将DC电压施加到发电元件时流动的电流，在发电元件中是否发生泄漏的检查时间可以被缩短，并且具有较少读数误差的高精度检查变成可能。

通过将第一时间段的长度乘以通过将第一电压值除以第二电压值所计算的系数而获得的值范围可以从0.4至4.0。

可以在从第二时间段的开始起已经经过预定时间时检测电流值。

该燃料电池检查方法避免了检测由于将施加到发电元件的DC电压从第一电压值转换成第二电压值而未完成双电层的形成的电流值。因此具有较少读数误差的高精度检查成为可能。

预定时间范围从1秒至5秒。

该燃料电池检查方法避免了检测由于将施加到发电元件的DC电压从第一电压值转换成第二电压值而未完成双电层的形成的电流值。如果从第二时间段的开始起5秒钟内执行电流值的检测，则可以在发电元件中的双电层的形成完成之后，快速检测电流值。因此，该燃料电池检查方法允许在短时间内并且高精度地检查发电元件。

第二电压值可以是0.5伏特或更小。

在该燃料电池检查方法中，被施加到发电元件的电压的值和所检测的电流值保持为基本成比例关系，并且因此，可以减少在发电元件的所有样品之间的变化性。

当第一时间段结束的同时，第二时间段开始。

在该燃料电池检查方法中，可以最大限度地缩短发电元件的检查时间，因为在第一时间段和第二时间段之间没有额外的过程。

本发明的第二方面涉及燃料电池检查装置，其具有电压施加单元，该电压施加单元在第一时间段中，将第一电压值的DC电压施加到发电元件，并且在第一时间段之后的第二时间段中，将比第一电压值低的第二电压值的DC电压施加到发电元件；以及检测单元，其在第二时间段中检测在发电元件中流动的电流的值。该发电元件具有电解质膜、设置在电解质膜的一侧上的阳极侧催化剂层、以及设置在电解质膜的另一侧上的阴极侧催化剂层。

本发明可以用各种方式、以各种形式实现，例如燃料电池和燃料电池检查方法和制造方法、燃料电池堆、燃料电池堆检查方法和制造方法、提供有燃料电池的移动体、以及提供有燃料电池的移动体的检查方法和制造方法。

附图说明

将在下文参考附图详细描述本发明的示例性实施例的特征、优势以及技术和工业意义，其中相同符号表示相同元件，并且其中：

图1是示意地示出本发明的示例中的燃料电池100的配置的说明图；

图2是本发明的示例中的MEA110的检查的流程的流程图；

图3是示意地示出在本发明的示例中检查MEA110的方式的说明图；

图4是示出在本发明的示例中在将DC电压施加到MEA110时所检测的电流值的示例的说明图；

图5是示出在比较示例中的检查方法中在不同时间的所检测的电流值之间的关系的说明图；

图6是示出在本发明的示例中的检查方法中，基于检测时间和从被施加电压的MEA110检测的电流值计算的偏差量的说明图；

图7A和图7B是示出在以本发明的示例中的检查方法中，基于检测时间和从被施加电压的MEA110检测的电流值计算的偏差量的说明图；以及

图8是示出在本发明的示例的检查方法中，被施加到MEA110的电压值和所检测的电流值的说明图。

具体实施方式

将以下列顺序，基于示例在下文解释本发明的实施例：

A.示例

A-1.燃料电池的配置

A-2.发电元件的检查过程

A-3.精度评估

B.变型例

A.示例:

A-1.燃料电池的配置

图1示意地示出本发明的示例中的燃料电池100的配置的说明图。示例的燃料电池100是具有良好发电效率的相对小的聚合物电解质燃料电池。燃料电池100具有堆叠结构，其中以多层形式堆叠分离器140、阴极侧气体流路层132、阴极侧扩散层122、MEA110、阳极侧扩散层124和阳极侧气体流路层134，并且将其固定。可以将MEA110认为是本发明的发电元件。

如图1中所示，MEA110由电解质膜112、设置在电解质膜112的一侧上的阳极116、以及设置在电解质膜112的另一侧上的阴极114构成。阳极116在与电解质膜112的相反侧上与阳极侧扩散层124接触。阴极114在与电解质膜112的相反侧上与阴极侧扩散层122接触。阳极侧气体流路层134设置在阳极侧扩散层124和分离器140之间，并且阴极侧气体流路层132设置在阴极侧扩散层122和分离器140之间。为了能够更容易地理解燃料电池100的配置，图1示出由一个MEA110构成的仅一个电池，其他电池已经被从附图中省略。

电解质膜112是由氟树脂材料或烃类树脂材料形成的离子交换膜，并且当处于湿润状态时具有良好质子导电率。阳极116和阴极114是提供促进电极反应的催化剂的层，并且由具有例如支持铂的电解质和碳的材料形成。阳极侧扩散层124和阴极侧扩散层122是在电极反应中使用的各种反应气体（燃料气体和氧化剂气体）在表面方向（基本垂直于燃料电池100的堆方向（图1）的方向）上扩散所通过的层。阳极侧扩散层124和阴极侧扩散层122例如由碳布或碳纸形成。在该示例中，扩散层经过使用PTFE树脂的疏水处理。

分离器140由紧凑和不透气的导电材料形成，例如压缩成型的紧密碳、金属或导电树脂。阳极侧气体流路层134和阴极侧气体流路层132是用作反应气体沿着燃料电池100的表面方向流动所通过的反应气体流路。阳极侧气体流路层134和阴极侧气体流路层132由例如金属多孔体、碳多孔体等的导电多孔材料形成。在该示例中，阳极侧气体流路层134和阴极侧气体流路层132的表面经过疏水处理。

虽然在图1中未示出，每个燃料电池100具有在堆叠方向上穿过燃料电池100的燃料气体供应歧管、燃料气体排放歧管、氧化剂气体供应歧管、以及氧化剂气体排放歧管。供应到燃料电池100的燃料气体经由燃料气体供应歧管，被分配到每个电池的阳极侧气体流路层134，扩散通过阳极侧扩散层124，并且被供应到MEA110的阳极侧，以在MEA110中的电化学反应中使用。未在该反应中使用的燃料气体经由燃料气体排放歧管被从燃料电池100排放出。供应到燃料电池100的氧化剂气体经由氧化剂气体供应歧管被分配到每个电池的阴极侧气体流路层132，扩散通过阴极侧扩散层122，并且被供应到MEA110的阴极侧，以在MEA110中的电化学反应中使用。在该反应中未被使用的氧化剂气体经由氧化剂气体排放歧管被从燃料电池100中排放出。例如，氢气被用作燃料气体并且空气被用作氧化剂气体。

A-2.发电元件的检查过程

图2是本发明的示例中的MEA110的检查流程的流程图。图3是示意性示出在本发明的示例中检查MEA110的方式的说明图。图4是本发明的示例中在将DC电压施加到MEA110时所检测的电流值的示例的说明图。在该示例中对MEA110的检查涉及将DC电压施加到MEA110，检测在电压施加时在MEA110中流动的电流，并且在所检测的电流值的基础上确定在MEA110中是否发生电子泄漏和气体泄漏（下文也称为“泄漏”）。

首先，DC电压施加到MEA110（图2中的步骤S210）。如图3中所示，MEA110夹在一对金属板160之间，并且被固定。这对金属板160被连接到DC电源170。安培计180被提供在DC电源170和该一对金属板160之间。因此可以检测在MEA110中流动的电流的值。

图4中的电流曲线表示用于本示例的检查方法的电流测量结果的示例。图4中的电流曲线C2表示在下文描述的比较示例中的检查方法中的电流测量结果的示例。横坐标代表时间并且纵坐标代表电流值。如图4中所示，在从开始将电压施加到MEA110直至时间t1所持续的第一时间段AT1中，第一电压值V1被施加到MEA110。在第一时间段AT1中施加DC电压时，双电层开始在MEA110中形成，并且因此在MEA110中流动的电流的值逐渐上升，如电流曲线C1所表示，并且随后该电流值在到达某一峰值之后降低。示例的检查方法中的第一电压值V1是0.2V（伏特）的恒定电压值，并且时间t1是1秒，即第一时间段AT1的长度是1秒。

随后，第二电压值V2被施加到MEA110（图2中的步骤S220）。如图4中所示，在从时间t1起，即在第一时间段AT1结束的同时开始的第二时间段AT2中，将低于第一电压值V1的第二电压值V2施加到MEA110。在从第一时间段AT1切换到第二时间段AT2时，被施加到MEA110的DC电压转变成低于第一电压值V1的第二电压值V2，并且因此在第一时间段AT1中已经开始在MEA110中形成的双电层的一部分被放电。结果，在被施加的电压转变的时间t1的电流值Ipl呈现负电流值。在放电结束之后一段时间，由于第二电压值V2而在MEA110中形成双电层完成，并且在MEA110中流动的电流变成恒定稳态电流。在示例的检查方法中，第二电压值V2是0.1V的恒定电压值。

随后，检测在MEA110中流动的电流的值（图2中的步骤S230）。如图4中所示，在时间t1之后一段时间，在时间t2检测电流值Ip2，为了确定在MEA110中是否发生泄漏而在该时间t2检测电流值。在示例的检查方法中，MEA110中形成双电层到时间t2为止已经完成。因此从时间t2起，在MEA110中流动的电流的值基本是恒定稳态电流值。如果时间t2小，即当从第二时间段AT2的开始时间t1没有经过多少时间时就检测在MEA110中流动的电流的值，则在某些情形下，因为在MEA110中的双电层的形成未完成，可能检测到不是稳态电流的电流值。因此，优选地，时间t2比第二时间段AT2的开始时间t1晚1秒或更多秒。为了检测在MEA110中流动的电流的值，只要完全地形成MEA110的双电层就足够了。因此，将时间t2优选地设定成从第二时间段AT2的开始时间t1起的5秒内，以便缩短MEA110的检查时间。在示例的检查方法中，将时间t2设定成4秒，并且当从第二时间段AT2的开始时间t1起已经经过3秒时检测来自MEA110的电流值Ip2。

接下来，将所检测的电流值Ip2和预定阈值Ith比较，以确定在MEA110中是否发生泄漏（图2中的步骤S240）。当在MEA110中发生泄漏时，产生泄漏电流。结果，稳态电流的所检测的电流值变得比当没有泄漏发生时在MEA110中的电流值高。因此，在实验值的基础上将阈值Ith设定成允许确定在MEA110中是否发生泄漏的值。如果电流值Ip2高于阈值Ith，则确定已经在MEA110中发生泄漏。另一方面，如果电流值Ip2低于阈值Ith，则确定在MEA110中没有发生泄漏。

如上所述，在示例的检查方法中，在第一时间段AT1中，将第一电压值V1的DC电压施加到MEA110，在继第一时间段AT1之后的第二时间段AT2期间，施加低于第一电压值V1的第二电压值V2的DC电压，并且在时间t2检测在MEA110中流动的电流值Ip2。结果，可以在短时间内检查MEA110，如下文所解释。

在根据比较示例的检查方法中，在第一时间段AT1和第二时间段AT2两者中，将第二电压值V2施加到MEA110。第二电压值V2与上述示例相同，即0.1V的电压。在比较示例的检查方法中，在DC电压的施加时，在MEA110中流动的电流的值逐渐上升，如图4中的电流曲线C2所表示。电流值随后在到达某一峰值之后逐渐下降，并且过一段时间之后呈现稳态电流值。因此，在时间t1在MEA110中流动的电流的值Ip1'不受由于所施加电压转换的放电的影响，并且因此并不变成负电流值。在比较示例的检查方法中，在第一时间段AT1中施加的电压低于该示例中的电压。因此，在MEA110中形成双电层需要比在该示例中更多的时间，并且电流值花费更多时间来呈现恒定的稳态电流值。结果，在比较示例的检查方法中，在时间t2在MEA110中流动的电流值Ip2'不是稳态电流值；反而，在从时间t2起经过更长时间的时间t3，在MEA110中流动的电流值Ip3'在此为稳态电流值。因此，电流值Ip2'是大于电流值Ip3'的电流值。如图4中的电流曲线C1所示，在示例中在时间t3的电流值Ip3是基本等于在该示例中在时间t2的电流值Ip2的稳态电流值。在比较示例的检查方法中的时间t3是60秒。

图5是示出在比较示例的检查方法中，在不同时间的所检测的电流值之间的关系的说明图。图5中的横坐标是在时间t3检测的电流值Ip3'，并且纵坐标是在时间t2检测的电流值Ip2'。图5示出在多个样品的MEA110中，在施加第二电压值V2的DC电压时，在时间t2检测的电流值Ip2'和在时间t3检测的电流值Ip3'之间的关系。图5示出根据电流值Ip2'和电流值Ip3'的多个数据计算的近似直线L2。在比较示例的检查方法中，与基于在电流值Ip2'和电流值Ip3'之间的电流值差计算的频率分布中的3σ相对应的值是8.7mA（毫安），其大于下文描述示例中的值。即，电流值Ip2'和电流值Ip3'之间的差大。结果，在比较示例的检查方法中，变得难以基于阈值Ith和在时间t2检测的电流值Ip2'之间的比较，来高精度地确定是否在MEA110中发生泄漏。

相比之下，在本示例的燃料电池100的检查方法中，到时间t2为止完成了在MEA110中的双电层的形成，并且因此检查是否在MEA110中发生泄漏成为可能。因此，示例的燃料电池100的检查方法允许在短时间内检查MEA110。

在本发明的燃料电池100的检查方法中，通过将预定的阈值Ith与在时间t2检测的电流值Ip2比较，来确定在MEA110中是否发生泄漏。因此，如果事先设定阈值Ith，则能以更简单的方式确定在MEA110中是否发生泄漏。结果，示例的燃料电池100的检查方法允许在短时间内并且以更简单的方式来检查MEA110。

在示例的燃料电池100的检查方法中，优选地，在从第二时间段AT2的开始时间t1起已经经过1秒或更多秒的时间点检测电流值Ip2，以便避免检测到未产生稳态电流值的电流值。优选地，在从第二时间段AT2的开始时间t1起5秒内检测电流值Ip2，以便缩短MEA110的检查时间。伴随着将施加到MEA110的DC电压从第一电压值V1转换到第二电压值V2，在从第二时间段AT2的开始时间t1起已经经过1秒或更多秒的时间点执行电流值Ip2的检测，避免了检测到双电层的形成未完成的电流值。结果，具有很少读数误差的高精度检查成为可能。当在从第二时间段AT2的开始时间t1起5秒内执行电流值Ip2的检测时，可以在MEA110中的双电层形成之后快速检测电流值，因此可以缩短MEA110的检查时间。因此，示例的燃料电池100的检查方法允许在更短时间内并且以更高精度检查MEA110。

在示例的燃料电池100的检查方法中，第二时间段AT2在第一时间段AT1结束的同时开始。因此，可以最大限度地缩短MEA110的检查时间，由于在第一时间段AT1和第二时间段AT2之间没有额外过程。因此，示例的燃料电池100的检查方法允许在更短时间内检查MEA110。

A-3.精度评估：

图6和图7A和图7B是示出以本发明的示例的检查方法基于检测时间和从被施加电压的MEA110检测的电流值计算的偏差量的说明图。图6示出对于将第一电压值V1施加到MEA110的第一时间段AT1的长度，以及将第一电压值V1除以第二电压值V2所得的系数Cv的条件，根据电流值Ip2和电流值Ip3所计算的偏差量。该偏差量是与根据通过从电流值Ip2减去电流值Ip3所获得的电流值差计算的频率分布中的3σ相对应的值。

如图6所示，在将第一电压值V1施加到MEA110的第一时间段AT1的过长或过短长度的情形下，取决于系数Cv的值，偏差量在某些情形下大。例如，当第一时间段AT1的长度是0.25秒，第一电压值V1是0.3V并且第二电压值V2是0.2V时（即，当系数Cv是1.5时），偏差量是3.81mA。当第一时间段AT1的长度是3秒，第一电压值V1是0.2V并且第二电压值V2是0.1V时（即，当系数Cv是2时），偏差量是4.74mA。因此，施加第一电压值V1的第一时间段AT1的长度优选地范围从0.5秒至2.5秒，如图6的粗线所包围。在上述示例中，当第一时间段AT1的长度为1秒，第一电压值V1是0.2V并且第二电压值V2是0.1V时（即，当系数Cv是2.0时），偏差量是0.43mA。

图7A中，偏差量与图6中的偏差量相同，但是粗线的部分和下文描述的虚线的部分不同。图7B示出通过将第一时间段AT1的长度乘以系数Cv所获得的数值和根据电流值Ip2和电流值Ip3所计算的偏差量之间的关系。图7A中虚线所包围的部分与图7B中虚线所包围的范围相同。图7B中的实线表示通过将第一时间段AT1的长度乘以系数Cv所获得的0.4和4的数值。如图7B所示，在通过将系数Cv乘以将第一电压值V1施加到MEA110的第一时间段AT1的长度获得的值为小值或大值的示例中，偏差量大。例如，当第一时间段AT1的长度是0.25秒，第一电压值V1是0.25V并且第二电压值V2是0.2V时（即当系数Cv是1.25时），通过将第一时间段AT1的长度乘以系数Cv获得的值是0.3125，并且偏差量是3.21mA。当第一时间段AT1的长度是3秒，第一电压值V1是0.3V并且第二电压值V2是0.1V时（即，当系数Cv是3时），通过将第一时间段AT1乘以系数Cv所获得的值是9，并且偏差量是4.11mA。因此，通过将第一时间段AT1的长度乘以系数Cv获得的值优选地范围从0.4至4.0，如图7B中的虚线所包围的。在上述示例中，通过将第一时间长度AT1乘以系数Cv获得的值是2.0。

图8是示出在本发明的示例的检查方法中的被施加到MEA110的电压值和所检测的电流值的说明图。图8示出被施加到MEA110的电压的值和在施加DC电压之后在时间t3检测的电流值Ip3之间的关系。横坐标代表电压值并且纵坐标代表电流值。图8中的直线是根据除了属于具有相对高电压值的范围D1的那些点之外的点计算的近似直线。

在施加到MEA110的电压的值小的情形下，如图8中所示，所检测的电流值基本保持为与所施加的电压的值成比例关系，与近似直线L1相似。取决于MEA110的特点，如果被施加到MEA110的电压的值大，则在某些情形下所检测的电流值未保持为与所施加的电压成比例关系，如在范围D1中。结果，如果被施加到MEA110的电压的值大，则在所有样品之间，在从MEA110检测的电流值中的可变性可能是显著的。因此，在第二时间段AT2期间被施加到MEA110的第二电压值V2优选地不过大，并且优选地为不大于0.5V。

在示例的燃料电池100的检查方法中，应该在电流呈现稳态电流值时检测在将DC电压施加到MEA110时流动的电流，如上文所解释。因此，优选地，施加第一电压值V1的第一时间段AT1的长度范围从0.5秒至2.5秒。在这种情形下，在电流值Ip2和电流值Ip3之间的偏差量小，是否在MEA110中存在泄漏的检查时间被缩短，并且进行具有很少读数误差的高精度检查成为可能。因此，示例的燃料电池100的检查方法允许在短时间内并且高精度地检查MEA110。

在本示例的燃料电池100的检查方法中，应该在电流呈现稳态电流值时检测在将DC电压施加到MEA110时流动的电流。因此，通过将具有第一电压值V1的DC电压被施加到MEA110的第一时间段AT1的长度乘以通过将第一电压值V1除以第二电压值V2获得的系数Cv而获得的值优选地范围从0.4至4.0。在这种情形下，在电流值Ip2和电流值Ip3之间的偏差量小，是否在MEA110中发生泄漏的检查时间被缩短，并且进行具有很少读数误差的高精度检查成为可能。因此，在本示例的燃料电池100的检查方法允许在短时间内并且以高精度检查MEA110。

在本示例的燃料电池100的检查方法中，在将DC电压施加到MEA110时检测的电流值在所有样本之间应当几乎没有显示出变化。因此，第二电压值V2优选地不大于0.5伏特。在这种情形下，被施加到MEA110的电压的值和所检测的电流值保持为基本成比例关系，并且因此可以减少在MEA110的样品之间的变化性。结果，示例的燃料电池100的检查方法允许在短时间内并且在样品之间减少变化地检查MEA110。

B.变型例:

本发明不限于上述示例和实施例，并且在未脱离本发明的范围的情形下，能以各种方式来实现。例如，本发明可以适合下列变型例。

B1.变型例1：

在上述示例的检查方法中，第一电压值V1和第二电压值V2的特定数值本质上是示例性的，并且第一电压值V1和第二电压值V2不限于这些数值。同样地，第一时间段AT1和第二时间段AT2的长度不限于上述示例中的这些数值。上述情况也适合于时间t1、时间t2和时间t3。

B2.变型例2：

示例的检查方法中的燃料100的配置本质上仅为示例性，并且可以适合各种修改。在上述示例的检查方法中，例如，MEA110用作将被检查的发电元件。然而，发电元件可以包括除了MEA110之外的阳极侧扩散层124和阴极侧扩散层122，或者由多个MEA110构成。发电元件可以缺少阳极侧气体流路层134和/或阴极侧气体流路层132。

在上述示例的检查方法中，将所检测的电解质膜112和阳极116和阴极114在表面方向上具有相同表面面积，但是各个表面面积可以不相似。例如，阳极116的表面面积可以大于电解质膜112的表面面积，并且阴极114的表面可以小于电解质膜112的表面面积。

在上述示例的检查方法中，确定在聚合物电解质燃料电池中是否发生泄漏，但是本发明也能用于涉及确定在其他类型的燃料电池（例如：直接甲醇燃料电池，或者磷酸燃料电池）中是否发生泄漏的检查。

B3.变型例：

在上述示例的燃料电池100的检查方法中，在第一时间段AT1中被施加到MEA110的第一电压值V1和在第二时间段AT2期间被施加的第二电压值V2是恒定电压值，但是不需要是该情形。例如，第一电压值V1可以是非恒定电压值，使得该电压值逐渐上升。关于第二电压值V2，只要所检测的电流值Ip2是稳态电流值就足够了。因此，第二电压值V2不限于在第二时间段AT2期间施加恒定DC电压。在第一电压值V1和第二电压值V2都不恒定的情形下，只要当在第二时间段AT2中检测电流值Ip2的时间t2施加的电压的值低于在第一电压值V1期间的最大电压值就足够了。

在上文示例中的检查方法中，在DC电压开始被施加到MEA110的同时开始第一时间段AT1，并且在第一时间段AT1结束的同时开始第二时间段AT2，但是不需要是该情形。例如，在第一时间段AT1开始之前，可以将不同于第一电压值的电压值施加到MEA110。同时，一些过程可以被包括在第一时间段AT1和第二时间段AT2之间，并且因此不需要在第一时间段AT1结束的同时开始第二时间段AT2。然而，优选地，在电压开始被施加到MEA110的同时开始第一时间段AT1，并且在第一时间段AT1结束的同时开始第二时间段AT2，因为在这种情形下可以缩短MEA110的检查时间。

B4.变型例4：

上文这些实施例、示例和变型例中的构成要素可以被适当地省略和/或彼此合并。

Claims

1.一种燃料电池检查方法，包括：

在第一时间段中，将第一电压值的DC电压施加到发电元件，所述发电元件包括电解质膜、设置在所述电解质膜的一侧上的阳极侧催化剂层、以及设置在所述电解质膜的另一侧上的阴极侧催化剂层；以及

在所述第一时间段之后的第二时间段中，将比所述第一电压值低的第二电压值的DC电压施加到所述发电元件，并且检测在所述发电元件中流动的电流的值。

2.根据权利要求1所述的检查方法，进一步包括：

将检测到的所述电流的值与预定阈值比较。

3.根据权利要求2所述的检查方法，其中，当检测到的所述电流的值高于所述预定阈值时，确定在所述发电元件中是否已经发生泄漏。

4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的检查方法，其中，所述第一时间段的长度的范围是从0.5秒至2.5秒。

5.根据权利要求1至3中的任何一项所述的检查方法，其中，

将所述第一时间段的长度乘以下述系数而获得的值的范围是从0.4至4.0，其中所述系数是通过将所述第一电压值除以所述第二电压值来计算的。

6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的检查方法，其中，在从所述第二时间段的开始起已经经过预定时间时，检测所述电流的值。

7.根据权利要求6所述的检查方法，其中，所述预定时间的范围是从1秒至5秒。

8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的检查方法，其中，所述第二电压值是0.5伏特或更小。

9.根据权利要求1至8中的任何一项所述的检查方法，其中，

在所述第一时间段结束的同时，所述第二时间段开始。

10.一种燃料电池检查装置，包括：

电压施加单元，所述电压施加单元在第一时间段中，将第一电压值的DC电压施加到发电元件，并且在所述第一时间段之后的第二时间段中，施加比所述第一电压值低的第二电压值的DC电压，所述发电元件包括电解质膜、设置在所述电解质膜的一侧上的阳极侧催化剂层、以及设置在所述电解质膜的另一侧上的阴极侧催化剂层；以及

检测单元，所述检测单元在所述第二时间段中检测在所述发电元件中流动的电流的值。