JP2001176532A - 燃料電池セルの特性評価用治具及び特性評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成を簡略化し得ると共に、燃料電池セルの
特性を適正に評価できる燃料電池セルの特性評価用治具
及び特性評価装置を提供する。 【解決手段】 電解質層ｐの一方の面に酸素極ｏを備え
且つ他方の面に燃料極ｈを備えた燃料電池セルの特性評
価用治具において、酸素極ｏ又は燃料極ｈに反応用ガス
を供給する反応用ガス供給用流路Ｒを備えるように導電
性の非金属材にて形成されて、酸素極ｏ又は燃料極ｈに
当て付けられる状態で配置される流路形成部１と、外部
から受け入れた反応用ガスを反応用ガス供給用流路Ｒに
流動させるための中継部を備えるように、非導電性の非
金属材にて形成されて、流路形成部１に装備される反応
用ガス受入部２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解質層の一方の
面に酸素極を備え且つ他方の面に燃料極を備えた燃料電
池セルの特性評価用治具、及び、特性評価装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】かかる燃料電池セルの特性評価用治具
は、外部から受け入れた酸素極側の反応用ガス （酸素
含有ガス）を酸素極に供給し、並びに、外部から受け入
れた燃料極側の反応用ガス（水素含有ガス）を燃料極に
供給して、燃料電池セルを発電動作させるものである。
又、特性評価装置は、特性評価用治具に対して反応用ガ
スを供給すると共に、特性評価用治具を用いて発電動作
させている燃料電池セルの出力電流や出力電圧等を測定
して、特性を評価するものである。そして、特性評価装
置を用いて、燃料電池セルを長時間にわたって継続して
発電動作させて、耐久性試験を行う場合もある。

【０００３】従来、特性評価用治具は、図７に示すよう
に、酸素極又は燃料極に反応用ガスを供給する反応用ガ
ス供給用流路Ｒを備えるように導電性の非金属材にて形
成されて、酸素極又は燃料極に当て付けられる状態で配
置される流路形成部３１と、その流路形成部３１におけ
る酸素極又は燃料極に当て付けられる面とは反対側の面
に、流路形成部３１と導電状態で接続される状態で付設
される金属製の集電板３２と、その集電板３２における
流路形成部３１側とは反対側の面に対して、電気的に絶
縁される状態で付設される金属製の支持ブロック３３
と、その支持ブロック３３に装備されて、外部から供給
される反応用ガスを受け入れる金属製の受入用継ぎ手３
４を備えて構成すると共に、受入用継ぎ手３４に受け入
れた反応用ガスを、流路形成部３１の反応用ガス供給用
流路Ｒに流動させる中継路を、流路形成部３１と受入用
継ぎ手３４とを電気的に絶縁すべく非導電性部分を部分
的に備える状態で、支持ブロック３３及び集電板３２に
わたって形成していた。尚、図７中の３１ａは、流路形
成部３１における酸素極又は燃料極に当て付けられる面
と酸素極又は燃料極との間に、反応用ガス供給用流路Ｒ
のうちの一部の流路部分を形成する溝であり、３５は、
反応用ガス供給用流路Ｒを流動した反応用ガスを外部に
排出するための金属製の排出用継ぎ手である。

【０００４】又、特性評価装置は、金属製のパイプや継
ぎ手を通して、反応用ガス供給源からの反応用ガスを、
特性評価用治具の受入用継ぎ手３４に供給するように構
成していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の特性評価用治具
では、金属製の受入用継ぎ手３４にて反応用ガスを受け
入れると共に、受入用継ぎ手３４にて受け入れた反応用
ガスを、金属にて形成される部分を含む中継路にて流路
形成部３１に流動させるため、酸素極又は燃料極に供給
される反応用ガスに対して、受入用継ぎ手３４や中継路
から金属イオンが溶出して、溶出金属イオンが反応用ガ
スと共に酸素極又は燃料極に供給され、電解質層や、電
極（酸素極、燃料極）との界面に蓄積されるという不具
合があった。電解質層や、電極との界面に金属イオンが
蓄積されると、電解質のイオン導電性低下などにより、
燃料電池セルの特性が低下するため、特性を適正に評価
できないという問題が生じる。特性評価装置では、金属
製のパイプや継ぎ手を通して、反応用ガスを特性評価用
治具の受入用継ぎ手３４に供給するため、金属製のパイ
プから反応用ガスに対して金属イオンが溶出し、燃料電
池セルの特性を適正に評価できないという問題があっ
た。更に、このような特性評価用治具及び特性評価装置
を用いて燃料電池セルの耐久性試験を行う場合は、電解
質層や、電極との界面への金属イオンの蓄積が促進され
るので、燃料電池セルの特性を適正に評価できないとい
う問題が顕著になる。

【０００６】又、従来の特性評価用治具では、受入用継
ぎ手３４にて受け入れた反応用ガスを、流路形成部３１
の反応用ガス供給用流路Ｒに流動させるため中継路を、
非導電性部分を部分的に備える状態で、支持ブロック３
３及び集電板３２にわたって形成する必要があるため、
構成が複雑になるという問題があった。

【０００７】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、構成を簡略化し得ると共に、燃
料電池セルの特性を適正に評価できる燃料電池セルの特
性評価用治具及び特性評価装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の燃料電池セルの特性評価用治具の特徴
構成は、前記酸素極又は前記燃料極に反応用ガスを供給
する反応用ガス供給用流路を備えるように導電性の非金
属材にて形成されて、前記酸素極又は前記燃料極に当て
付けられる状態で配置される流路形成部と、外部から受
け入れた反応用ガスを前記反応用ガス供給用流路に流動
させるための中継部を備えるように、非導電性の非金属
材にて形成されて、前記流路形成部に装備される反応用
ガス受入部とを備えることにある。請求項１に記載の燃
料電池セルの特性評価用治具によれば、非導電性の非金
属材にて形成された反応用ガス受入部に外部から供給さ
れた反応用ガスは、その反応用ガス受入部に備えられた
中継部を流動して、導電性の非金属材にて形成された流
路形成部に備えられた反応用ガス供給用流路に供給さ
れ、その反応用ガス供給用流路を流動する。つまり、特
性評価用治具において、反応用ガスを通流させる通流経
路のうち、少なくとも、酸素極又は燃料極に接触させて
通流させる部分、及び、その部分よりも上流側の部分
を、非金属材にて形成してあるので、燃料電池セルの電
解質層や、電極との界面への金属イオンの蓄積を防止す
ることができる。又、反応用ガス受入部を、外部から受
け入れた反応用ガスを反応用ガス供給用流路に流動させ
るための中継部を備えるように、非導電性の非金属材に
て形成して、その反応用ガス受入部を、直接、流路形成
部に装備する構成とすることにより、従来の如き中継路
を不要としてある。従って、構成を簡略化し得ると共
に、燃料電池セルの特性を適正に評価できる燃料電池セ
ルの特性評価用治具を提供することができるようになっ
た。

【０００９】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
燃料電池セルの特性評価用治具の特徴構成は、燃料電池
セルが、前記電解質層として高分子膜を備えて構成さ
れ、反応用ガスが加湿状態で前記反応用ガス受入部に受
け入れられることにある。つまり、電解質層として高分
子膜を備えて構成した固体高分子型の燃料電池セルにお
いては、高分子膜にイオン導電性を持たせるために、高
分子膜を湿らせる必要があり、このために、反応用ガス
を加湿状態で酸素極又は燃料極に供給して、反応用ガス
に含まれる水分により、高分子膜を湿らせている。従来
では、反応用ガスを加湿状態で供給する場合は、水分に
よる金属の腐食作用により、反応用ガスに対する金属イ
オンの溶出が促進されるので、電解質層や、電極との界
面に金属イオンが蓄積されるという不具合が一層顕著と
なっていた。請求項２に記載の燃料電池セルの特性評価
用治具によれば、反応用ガスを加湿状態で供給する必要
のある固体高分子型の燃料電池セルを特性評価の対象と
しているので、電解質のイオン導電性低下等を引き起こ
さないようにして、特性を適正に評価できるという効果
を顕著なものにすることができる。つまり、本発明によ
る特性評価用治具は、特に、固体高分子型の燃料電池セ
ルの特性評価用として好適である。

【００１０】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
燃料電池セルの特性評価用治具の特徴構成は、前記流路
形成部における前記酸素極又は前記燃料極に当て付けら
れる面に、前記反応用ガス供給用流路のうちの一部の流
路部分を、前記酸素極又は前記燃料極との間に形成する
溝を備えるように構成されていることにある。請求項３
に記載の燃料電池セルの特性評価用治具によれば、溝
を、流路形成部における酸素極又は燃料極に当て付けら
れる面の広い範囲にわたって形成することにより、反応
用ガスを、酸素極又は燃料極に対してその広い範囲にわ
たって万遍なく供給することができるので、燃料電池セ
ルの広い範囲にわたって均等に発電動作させることがで
きる。従って、燃料電池セルの広い範囲にわたって均等
に発電動作させて、特性を適正に評価できるようにする
上で、好ましい具体構成を提供することができる。

【００１１】〔請求項４記載の発明〕請求項４に記載の
燃料電池セルの特性評価装置の特徴構成は、請求項１〜
３のいずれか１項に記載の燃料電池セルの特性評価用治
具が、前記酸素極及び前記燃料極夫々に対して配置され
ると共に、前記酸素極側の反応用ガスを加湿して供給す
る酸素極側ガス供給手段からの反応用ガスが、非金属製
の酸素極側ガス供給路を通して、前記酸素極に対して配
置される前記流路形成部の反応用ガス受入部に供給さ
れ、前記燃料極側の反応用ガスを加湿して供給する燃料
極側ガス供給手段からの反応用ガスが、非金属製の燃料
極側ガス供給路を通して、前記燃料極に対して配置され
る前記流路形成部の反応用ガス受入部に供給されるよう
に構成されていることにある。請求項４に記載の燃料電
池セルの特性評価装置によれば、酸素極側の反応用ガス
を加湿状態で酸素極に供給すると共に、燃料極側の反応
用ガスを加湿状態で燃料極に供給するように構成するに
しても、加湿状態の反応用ガスを、非金属製の燃料極側
ガス供給路や非金属製の燃料極側ガス供給路を通して、
酸素極や燃料極に供給するので、燃料電池セルの電解質
層や、電極との界面への金属イオンの蓄積を防止するこ
とができる。従って、請求項１〜３にいずれか１項の特
性評価用治具を用いることによって構成を簡略化するこ
とができ、しかも、反応用ガスを加湿状態で供給する必
要がある高分子型燃料電池セルの特性を適正に評価する
ことができる燃料電池セルの特性評価装置を提供するこ
とができるようになった。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。図１ないし図４に基づいて、燃
料電池セルの特性評価用治具について説明する。図１及
び図２に示すように、燃料電池セルＣ（以下、単にセル
Ｃと記載する場合がある）は、高分子膜にて構成した電
解質層ｐの一方の面に酸素極ｏを備え、且つ、他方の面
に燃料極ｈを備えて構成してある。電解質層ｐを構成す
る高分子膜は、プロトン導電性のイオン交換膜にて形成
し、酸素極ｏ及び燃料極ｈは、カーボンから成る多孔状
の導電材にて形成し、その導電材と電解質層ｐの間に
は、カーボン粒子に白金や白金系合金の電極触媒を担持
した電極触媒層がある。

【００１３】図１及び図２に示すように、特性評価用治
具Ｇは、酸素極ｏ又は燃料極ｈに反応用ガスを供給する
反応用ガス供給用流路Ｒを備えるように導電性の非金属
材にて形成されて、酸素極ｏ又は燃料極ｈに当て付けら
れる状態で配置される流路形成部１と、外部から受け入
れた反応用ガスを反応用ガス供給用流路Ｒに流動させる
ための中継部を備えるように、非導電性の非金属材にて
形成されて、流路形成部１に装備される反応用ガス受入
部としての反応用ガス受入用継ぎ手２と、反応用ガス供
給用流路Ｒを流動した反応用ガスを外部に排出するため
の中継部を備えるように、非導電性の非金属材にて形成
されて、流路形成部１に装備される反応用ガス排出用継
ぎ手３と、流路形成部１における酸素極ｏ又は燃料極ｈ
に当て付けられる面とは反対側の面に、流路形成部１と
導電状態で接続される状態で付設される金属製の集電板
４と、その集電板４における流路形成部１側とは反対側
の面に対して、絶縁シート５を介して電気的に絶縁され
る状態で付設される金属製の支持板６と、その支持板６
における集電板４側とは反対側の面に付設されて、セル
Ｃを加熱する電気ヒータ７とを備えて構成してある。

【００１４】流路形成部１は、導電性の非金属材である
カーボンにて形成した偏平な直方体形状のブロック材を
用いて構成してある。尚、その偏平な直方体形状の流路
形成部１において、各面を特定できるように、便宜上、
面積が広い一対の対向する面を表面、裏面と称し、その
他の４つの面夫々を側面と称する。図３及び図４にも示
すように、流路形成部１には、反応用ガス流動用の溝１
ａを、反応用ガスが流路形成部１の表面の一角部付近を
始点としその角部に対向する角部付近を終点として、流
路形成部１の表面の略全面にわたって通流するように形
成し、孔１ｂを、溝１ａにおける反応用ガス流動経路の
一端部に対応する位置に連通し且つ一側面に開くように
曲がり状に形成し、更に、孔１ｃを、溝１ａにおける反
応用ガス流動経路の他端部に対応する位置に連通し且つ
孔１ｂが開く側面に対向する側面に開くように曲がり状
に形成し、それら一連に連なる孔１ｂ、溝１ａ、孔１ｃ
により、反応用ガス供給用流路Ｒを構成してある。即
ち、溝１ａは、反応用ガス供給用流路Ｒのうちの一部の
流路部分を、酸素極ｏ又は燃料極ｈとの間に形成するも
のである。

【００１５】尚、特性評価用治具Ｇは、通常は、セルＣ
の酸素極ｏ及び燃料極ｈ夫々に対して配置すべく、一対
備えるものであるが、その一対の特性評価用治具Ｇのう
ちの一方の特性評価用治具Ｇの流路形成部１に、セルＣ
の温度を検出するための温度センサ８を設けるべく、一
側面から、その側面とその側面に対向する側面との間の
略中央部に達する孔１ｄを形成して、その孔１ｄに温度
センサ８を挿入する。ちなみに、温度センサ８を挿入す
るための孔１ｄは、燃料極ｈに当て付ける方の流路形成
部１に形成してある。

【００１６】反応用ガス受入用継ぎ手２は、非導電性の
非金属材であり、耐熱性及び耐蝕性に優れたフッ素樹脂
（例えば、テフロン（登録商標））にて形成してあり、
その反応用ガス受入用継ぎ手２を、流路形成部１の側面
に開いた孔１ｂに挿入して設けて、反応用ガス受入用継
ぎ手２の内部通路を、外部から受け入れた反応用ガスを
反応用ガス供給用流路Ｒに流動させるための中継部とし
て機能させるように構成してある。同様に、反応用ガス
排出用継ぎ手３も、フッ素樹脂にて形成してあり、その
反応用ガス排出用継ぎ手３を、流路形成部１の側面に開
いた孔１ｃに挿入して設けて、反応用ガス排出用継ぎ手
２の内部通路を、反応用ガス供給用流路Ｒを流動した反
応用ガスを外部に排出するための中継部として機能させ
るように構成してある。

【００１７】集電板４は、その平面形状を、流路形成部
１の裏面と略同一の幅で且つ長さが長い矩形状に形成
し、その集電板４を、流路形成部１の裏面に、その一端
縁部から突出する状態に配置して、導電性接着剤にて、
流路形成部１と導電状態で接続される状態に付設してあ
る。集電板４における流路形成部１から突出する部分に
は、２個の孔４ａを形成すると共に、各孔４ａに、ボル
トとナットから成る端子接続部９を取り付けてあり、そ
れら端子接続部９を用いて、セルＣから電流及び電圧を
取り出すように構成してある。

【００１８】支持板６は、その平面形状を、流路形成部
１の裏面よりも大きい矩形状に形成し、その支持板６
を、流路形成部１の全周から突出する姿勢で、集電板４
における流路形成部１側とは反対側の面に対して、耐熱
性及び耐蝕性に優れたフッ素樹脂（例えば、テフロン）
製の絶縁シート５を介して、集電板４とは電気的に絶縁
される状態で接着剤にて付設してある。電気ヒータ７
を、支持板６における集電板４側とは反対側の面に付設
して、その電気ヒータ７により、支持板６及び集電板４
と共に、セルＣを加熱するように構成してある。

【００１９】上述のように構成した特性評価用治具Ｇ
を、その流路形成部１における溝１ａを形成した面を、
セルＣの酸素極ｏ又は燃料極ｈに当て付けた状態で配置
する。そして、このようにしてセルＣの酸素極ｏに対し
て配置したものと、燃料極ｈに対して配置したものとか
ら成る一対の特性評価用治具Ｇを、それらの間にセルＣ
を挟持した状態で、ボルト１０にて連結すべく、一方の
特性評価用治具Ｇの支持板６における流路形成部１から
の突出部に、８個のボルト挿通孔６ａを周方向に分散さ
せて形成し、他方の特性評価用治具Ｇの支持板６におけ
る流路形成部１からの突出部には、ボルト１０ねじ込み
用の８個のネジ孔６ｂを８個のボルト挿通孔６ａに対応
位置させた状態で形成してある。

【００２０】集電板４における流路形成部１から突出す
る部分には、支持板６のボルト挿通孔６ａ又はネジ孔６
ｂと重なる状態で、ボルト挿通孔６ａ又はネジ孔６ｂよ
りも大径の孔４ｂを形成して、それらの孔４ｂに、ボル
ト１０を非接触状態で挿通できるようにして、ボルト１
０を集電板４に対して電気的に絶縁するようにしてあ
る。

【００２１】上述のように構成した特性評価用治具Ｇで
あれば、反応用ガス受入用継ぎ手２から、反応用ガス供
給用流路Ｒを通流して反応用ガス排出用継ぎ手３に至
る、反応用ガスの通流経路の全長にわたって、反応用ガ
スの通流路を非金属材にて形成したことにより、セルＣ
の電解質層ｐや、電極（酸素極ｏ、燃料極ｈ）との界面
への金属イオンの蓄積を防止することができるので、セ
ルＣの特性を適正に評価することができるようになっ
た。

【００２２】次に、図５に基づいて、燃料電池セルの特
性評価装置について説明する。特性評価装置は、上述の
ように構成した特性評価用治具Ｇを、セルＣの酸素極ｏ
及び燃料極ｈ夫々に対して配置すると共に，酸素極側の
反応用ガスを加湿して供給する酸素極側ガス供給手段と
しての酸素極側ガス供給部Ｓｏからの反応用ガスを、非
金属製の酸素極側ガス供給路１１を通して、酸素極ｏに
対して配置される流路形成部１の反応用ガス受入用継ぎ
手２に供給し、燃料極側の反応用ガスを加湿して供給す
る燃料極側ガス供給手段としての燃料極側ガス供給部Ｓ
ｈからの反応用ガスを、非金属製の燃料極側ガス供給路
１２を通して、燃料極ｈに対して配置される流路形成部
１の反応用ガス受入用継ぎ手２に供給するように構成し
てある。

【００２３】酸素極側ガス供給路１１及び燃料極側ガス
供給路１２は、耐熱性及び耐蝕性に優れた非金属材、例
えばフッ素樹脂（例えば、テフロン）にて形成されたパ
イプにて構成してある。

【００２４】更に、一対の特性評価用治具Ｇ夫々の一方
の端子接続部９に対して接続して、セルＣの電流を一定
に維持するように負荷を制御する負荷制御部１３、一対
の特性評価用治具Ｇ夫々の他方の端子接続部９に対して
接続して、セルＣの出力電圧を測定する電圧測定部１
４、及び、温度センサ８の検出温度が設定セル温度にな
るように、一対の特性評価用治具Ｇ夫々の電気ヒータ７
を制御するヒータ制御部１５を設けてある。

【００２５】酸素極側ガス供給部Ｓｏは、送出する酸素
極側の反応用ガスとしての酸素含有ガスを、純酸素ガ
ス、空気等を含む複数種の酸素含有ガスから任意のもの
を選択できるように構成した酸素極側ガス供給源１６
と、その酸素極側ガス供給源１６から酸素極側ガス路１
７を通じて供給される酸素極側の反応用ガスを加湿する
酸素極側ガス加湿部１８を備えて構成してある。

【００２６】酸素極側ガス路１７には、酸素極ｏに対し
て配置される流路形成部１に対するガス供給を断続する
酸素極側開閉弁２２、及び、ガス供給量を調整する酸素
極側調整弁２３を設けてある。

【００２７】酸素極側ガス加湿部１８は、気密状のケー
シング１８ｃ内に、気相部分が形成される状態で水を貯
留するとともに、その貯留水を加熱する加熱部１８ｈを
備えて構成してある。そして、その酸素極側ガス加湿器
１８に対して、酸素極側ガス路１７を、ケーシング１８
ｃ内の貯留水中にガスを供給できるように接続し、酸素
極側ガス供給路１１を、ケーシング１８ｃ内の気相部分
の加湿ガスを受け入れるように接続してある。そして、
加熱部１８ｈにて貯留水を所定温度に加熱することによ
り、貯留水の温度における飽和量相当の水蒸気を混合さ
せた酸素極側の反応用ガスを、酸素極側ガス供給路１１
にて、酸素極ｏに対して配置される流路形成部１の反応
用ガス受入用継ぎ手２に供給することができる。加熱部
１８ｈは、例えば電気ヒータにて構成することができ
る。

【００２８】燃料極側ガス供給部Ｓｈは、送出する燃料
極側の反応用ガスとしての水素含有ガスを、純水素ガ
ス、水素と二酸化炭素との混合ガス、水素と二酸化炭素
と一酸化炭素との混合ガス等を含む複数種の水素含有ガ
スから任意のものを選択できるように構成した燃料極側
ガス供給源１９と、その燃料極側ガス供給源１９から燃
料極側ガス路２０を通じて供給される燃料極側ガスを加
湿する燃料極側ガス加湿部２１を備えて構成してある。

【００２９】燃料極側ガス路２０には、燃料極ｈに対し
て配置される流路形成部１に対するガス供給を断続する
燃料極側開閉弁２４、及び、ガス供給量を調整する燃料
極側調整弁２５を設けてある。

【００３０】燃料極側ガス加湿部２１は、酸素極側ガス
加湿部１８と同様の構成であり、気密状のケーシング２
１ｃ内に、気相部分が形成される状態で水を貯留すると
ともに、その貯留水を加熱する加熱部２１ｈを備えて構
成してあり、その燃料極側ガス加湿器２１に対して、ガ
ス路２０を、ケーシング２１ｃ内の貯留水中にガスを供
給できるように接続し、燃料極側ガス供給路１２を、ケ
ーシング２１ｃ内の気相部分の加湿ガスを受け入れるよ
うに接続してある。そして、加熱部２１ｈにて貯留水を
所定温度に加熱することにより、貯留水の温度における
飽和量相当の水蒸気を混合させた燃料極側の反応用ガス
を、燃料極側ガス供給路１２にて、燃料極ｈに対して配
置される流路形成部１の反応用ガス受入用継ぎ手２に供
給することができる。

【００３１】尚、図示は省略するが、酸素極側ガス供給
路１１や燃料極側ガス供給路１２には、リボンヒータを
巻き付けて、内部を通流する加湿状態の反応用ガスが結
露しないようにしている。

【００３２】従って、本発明の特性評価装置であれば、
上述の如きセルＣの電解質層ｐや、電極との界面への金
属イオンの蓄積を防止することができる特性評価用治具
Ｇを用いたこと、並びに、酸素極側の反応用ガスや燃料
極側の反応用ガスを加湿状態で特性評価用治具Ｇに供給
する酸素極側ガス供給路１１や燃料極側ガス供給路１２
を非金属製にて構成したことにより、セルＣの電解質層
ｐや、電極との界面への金属イオンの蓄積を防止するこ
とができるので、セルＣの特性を適正に評価することが
できるようになった。尚、酸素極側ガス加湿部１８及び
燃料極側ガス加湿部２１、並びに、酸素極側ガス加湿部
１８及び燃料極側ガス加湿部２１夫々よりも上流側の反
応用ガスの通流経路においては、金属材料を用いても、
反応用ガスに対する金属イオンの溶出はほとんど発生し
ないので、必ずしも非金属材料を用いる必要がない。但
し、酸素極側ガス加湿部１８及び燃料極側ガス加湿部２
１については、貯留水と接する内面は、テフロン等の耐
蝕性に優れた非金属材にてコーティングするのが好まし
い。

【００３３】次に、上述のように構成した特性評価装置
の性能を評価した結果を説明する。尚、本発明による特
性評価装置と性能を比較するための比較用として、図７
に示す如き従来の特性評価用治具、金属製パイプから成
る酸素極側ガス供給路１１、及び、金属製パイプから成
る燃料極側ガス供給路１２を用いて、比較用の特性評価
装置を製作した。そして、本発明による特性評価装置及
び比較用の特性評価装置夫々を用いて、定電流状態でセ
ルＣを動作させて、両者で、セルＣの出力電圧の経時変
化を測定した。測定結果を図６に示す。図６において、
実線は本発明の特性評価装置による結果、破線は比較用
の特性評価装置による結果を示す。図６に示されるよう
に、比較用の特性評価装置によるものでは、時間経過に
伴う出力電圧の低下が大きい。時間経過に伴う出力電圧
の低下の要因としては、セルＣの電解質層ｐや、電極と
の界面への金属イオンの蓄積が考えられるので、本発明
の特性評価装置によれば、電解質層ｐや、電極との界面
への金属イオンの蓄積を防止することができて、セルＣ
の特性を適正に評価できることが分かる。

【００３４】尚、セルＣの動作条件は以下の通りであ
る。酸素極側の反応用ガスとして空気を用いて、空気利
用率が４０％になるように、酸素極側調整弁２３により
空気供給量を調整し、並びに、燃料極側の反応用ガスと
して純水素ガスを用い、燃料利用率が６０％になるよう
に、燃料極側調整弁２５により水素ガス供給量を調整し
た。前記設定セル温度を７０°Ｃに設定して、ヒータ制
御部１５により、セルＣの温度を７０°Ｃに調節し、負
荷制御部１３により、電流密度を３０００Ａ／ｍ²に調
節した。

【００３５】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 （イ） 流路形成部１を形成するための導電性の非金属
材としては、上記の実施形態において例示したカーボン
に限定されるものではなく、耐熱性及び耐蝕性に優れ、
導電性を備えた樹脂やセラミック等、種々の材料を用い
ることができる。

【００３６】（ロ） 反応用ガス受入用継ぎ手２及び反
応用ガス排出用継ぎ手３を形成する非導電性の非金属材
としては、上記の実施形態において例示したフッ素樹脂
に限定されるものではなく、シリコン樹脂、セラミック
等、種々の材料を用いることができる。

【００３７】（ハ） 酸素極側ガス供給路１１及び燃料
極側ガス供給路１２を構成するパイプとしては、上記の
実施形態において例示したフッ素樹脂製に限定されるも
のではなく、シリコン樹脂製、セラミック製等、耐熱性
及び耐蝕性に優れた種々の非金属製のパイプを用いるこ
とができる。

【００３８】（ニ） 反応用ガス供給用流路Ｒのうち、
反応用ガスを酸素極ｏ又は燃料極ｈに接触させて通流さ
せる流路部分の具体構成は、上記の実施形態において例
示した溝１ａに限定されるものではない。例えば、酸素
極ｏ又は燃料極ｈとの間に一つのガス通流空間を形成す
るように、流路形成部１の表面に、その広い範囲にわた
る一つの凹部を形成しても良い。あるいは、流路形成部
１の表面に、反応用ガスの通流が可能な多孔状部分を備
えても良い。

【００３９】（ホ） 上記の実施形態においては、一対
の特性評価用治具Ｇのうちの一方の特性評価用治具Ｇの
流路形成部１に、温度センサ８を設けるための孔１ｄを
形成する場合について例示したが、両方の特性評価用治
具Ｇの流路形成部１に孔１ｄを形成して、両方の特性評
価用治具Ｇに温度センサ８を備えさせるようにしても良
い。又、流路形成部１には、温度センサ８設置用の孔１
ｄを形成せず、温度センサ８を特性評価用治具Ｇの外部
に設けるように構成しても良い。

【００４０】（ヘ） 上記の実施形態においては、一対
の特性評価用治具Ｇにて１個のセルＣを挟持して、その
特性を評価する場合について例示した。これに代えて、
複数個のセルＣを互いの間に導電性セパレータを介在さ
せた状態で直列接続するように重ねたものの両側を、一
対の特性評価用治具Ｇにて挟持して、複数個のセルＣの
特性を評価するようにしても良い。尚、導電性セパレー
タは、複数個のセルＣを積層して燃料電池を製作すると
きに用いるものであり、酸素極ｏに当て付けられる面及
び燃料極ｈに当て付けられる面夫々に、反応用ガスを流
動させるための溝を備えている。

【００４１】（ト） 上記の実施形態においては、電解
質層ｐを高分子膜にて構成した固体高分子型の燃料電池
セルＣを、特性評価対象とする場合について例示した
が、固体高分子型以外に、リン酸型、溶融炭酸塩型、固
体電解質型等、種々の燃料電池セルＣを特性評価対象と
することができる。固体高分子型以外の燃料電池セルＣ
を対象とする場合は、反応用ガスを加湿するための構成
を省略することができる。又、固体高分子型以外の燃料
電池セルＣを対象とする場合は、燃料電池セルＣの種類
によって、動作温度が異なるので、流路形成部１、反応
用ガス受入部２、酸素極側ガス供給路１１及び燃料極側
ガス供給路１２夫々を形成する材料は、本発明において
限定する条件（非金属、導電性、非導電性）を満足させ
ながら、燃料電池セルＣの動作温度に応じた耐熱温度を
有する材料を用いる必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る燃料電池セルの特性評価用治具
の斜視図

【図２】実施形態に係る燃料電池セルの特性評価用治具
の側面図

【図３】流路形成部の正面図

【図４】流路形成部の縦断側面図

【図５】実施形態に係る燃料電池セルの特性評価装置の
系統図

【図６】燃料電池セルの特性評価装置の性能評価結果を
示す図

【図７】従来の燃料電池セルの特性評価用治具を示す斜
視図

【符号の説明】

１ 流路形成部 １ａ 溝 ２ 反応用ガス受入部 １１ 酸素極側ガス供給路 １２ 燃料極側ガス供給路 ｈ 燃料極 ｏ 酸素極 ｐ 電解質層 Ｃ 燃料電池セル Ｇ 特性評価用治具 Ｒ 反応用ガス供給用流路 Ｓｈ 燃料極側ガス供給手段 Ｓｏ 酸素極側ガス供給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越後 満秋 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 CX05 EE05 5H027 AA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解質層の一方の面に酸素極を備え且つ
   他方の面に燃料極を備えた燃料電池セルの特性評価用治
   具であって、 前記酸素極又は前記燃料極に反応用ガスを供給する反応
   用ガス供給用流路を備えるように導電性の非金属材にて
   形成されて、前記酸素極又は前記燃料極に当て付けられ
   る状態で配置される流路形成部と、 外部から受け入れた反応用ガスを前記反応用ガス供給用
   流路に流動させるための中継部を備えるように、非導電
   性の非金属材にて形成されて、前記流路形成部に装備さ
   れる反応用ガス受入部とを備える燃料電池セルの特性評
   価用治具。
2. 【請求項２】 燃料電池セルが、前記電解質層として高
   分子膜を備えて構成され、 反応用ガスが加湿状態で前記反応用ガス受入部に受け入
   れられる請求項１記載の燃料電池セルの特性評価用治
   具。
3. 【請求項３】 前記流路形成部における前記酸素極又は
   前記燃料極に当て付けられる面に、前記反応用ガス供給
   用流路のうちの一部の流路部分を、前記酸素極又は前記
   燃料極との間に形成する溝を備えるように構成されてい
   る請求項１又は２記載の燃料電池セルの特性評価用治
   具。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃
   料電池セルの特性評価用治具が、前記酸素極及び前記燃
   料極夫々に対して配置されると共に、 前記酸素極側の反応用ガスを加湿して供給する酸素極側
   ガス供給手段からの反応用ガスが、非金属製の酸素極側
   ガス供給路を通して、前記酸素極に対して配置される前
   記流路形成部の反応用ガス受入部に供給され、前記燃料
   極側の反応用ガスを加湿して供給する燃料極側ガス供給
   手段からの反応用ガスが、非金属製の燃料極側ガス供給
   路を通して、前記燃料極に対して配置される前記流路形
   成部の反応用ガス受入部に供給されるように構成されて
   いる燃料電池セルの特性評価装置。