JP2004342419A

JP2004342419A - Cleaning method and cleaning device for fuel cell separator

Info

Publication number: JP2004342419A
Application number: JP2003136346A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fukushima; 哲夫福島; Yoshio Maruyama; 義雄丸山; Yuji Tsutsui; 裕二筒井; Tsutomu Kawashima; 川島　　勉; Keizo Mori; 啓蔵森
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-12-02

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning method of a fuel cell separator capable of minimizing the quantity of impurities eluted from the carbon separator when generating power. SOLUTION: The cleaning method for a fuel cell separator includes a step of putting the fuel cell separator into a cleaning tub, a step of supplying cleaning water and cleaning the fuel cell separator put into the cleaning tub for making the impurities eluted from the fuel cell separator, and a step of monitoring the state of the elution of the impurities eluted from the fuel cell separator for minimizing the time for cleaning the fuel cell separator. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に使用されるセパレータの洗浄方法および洗浄装置に関し、特にカーボン系セパレータの洗浄方法および洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池、例えば固体高分子型燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと空気などの酸素を含有する燃料ガスとを電気化学的に反応させることによって電力と熱とを同時に発生させるものである。この固体高分子型燃料電池においては、まず、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜の両面に、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒反応層を形成する。次に、この触媒反応層の外面に、燃料ガスの通気性と電子導電性とを併せ持つ拡散層を形成し、この拡散層と触媒反応層とを合わせて電極とする。
【０００３】
次に、供給する燃料ガスが外にリークしたり、二種類の燃料ガスが互いに混合しないように、電極の周囲には高分子電解質膜を挟んでガスシール材やガスケットを配置する。このシール材やガスケットは、電極及び高分子電解質膜と一体化してあらかじめ組み立て、これを、ＭＥＡ（電極電解質膜接合体）と呼ぶ。
【０００４】
このＭＥＡの外側には、ＭＥＡを機械的に固定するとともに、隣接したＭＥＡを互いに電気的に直列に接続するための導電性のセパレータを配置する。セパレータのＭＥＡと接触する部分には、電極面に反応ガスを供給し、生成ガスや余剰ガスを運び去るためのガス流路を形成する。このガス流路はセパレータと別に設けることもできるが、セパレータの表面に溝を設けてガス流路とする方式が一般的である。
【０００５】
このような固体高分子型の燃料電池は、セパレータは導電性が高く、かつ燃料ガスに対してガス気密性が高く、更に水素／酸素を酸化還元する際の反応に対して高い耐食性を持つ必要がある。
【０００６】
このような理由で、セパレータは、フェノール樹脂等の樹脂単独、あるいは炭素粉末との混練物を平板に成形した後、非酸化雰囲気中で炭化処理あるいは黒鉛化処理することにより、炭素質あるいは黒鉛質の平板を形成し、さらに切削加工等により表面にガス流路となる溝を形成することにより製造されている。しかしながら、このセパレータは、発電時にセパレータ表面からガス流路を流れる過湿ガス中への不純物の拡散がおこり、電池の性能が低下する原因になるという問題点を有している。
【０００７】
そこで、セパレータを作製する際に、電池性能に影響を及ぼす成分の分離が生じない加工工法の開発が進められている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１００４５３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した特許文献１に開示された加工工法によっても、現時点では充分な性能を有するまでには至っていない。
【００１０】
燃料電池の発電において、ＭＥＡとセパレータとを一体化し、燃料ガスなどを流して発電する際に、セパレータから溶出する不純物の量を極小化することによって高効率な発電を実現することが課題である。また、デバイスの低価格化を図るために、プロセスの低コスト化を図ることも課題である。
【００１１】
本発明の目的は、カーボンセパレータから溶出する不純物の量を極小化することができる燃料電池用セパレータの洗浄方法および洗浄装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る燃料電池用セパレータの洗浄方法は、燃料電池用セパレータを洗浄槽の中に投入する工程と、前記洗浄槽の中に投入された前記燃料電池用セパレータから不純物を溶出させるために前記燃料電池用セパレータへ洗浄水を供給して洗浄する工程と、前記燃料電池用セパレータの洗浄を最短時間で完了するために前記燃料電池用セパレータから溶出した前記不純物の溶出状態をモニタリングする工程とを包含することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る燃料電池用セパレータの洗浄装置は、洗浄槽の中に投入された燃料電池用セパレータから不純物を溶出させるために前記燃料電池用セパレータへ洗浄水を供給して洗浄する洗浄手段と、前記燃料電池用セパレータの洗浄を最短時間で完了するために前記燃料電池用セパレータから溶出した前記不純物の溶出状態をモニタリングするモニタリング手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本実施の形態に係る燃料電池用セパレータの洗浄方法においては、燃料電池用セパレータの洗浄を最短時間で完了するために燃料電池用セパレータから溶出した不純物の溶出状態をモニタリングする。このため、不純物の溶出状態のモニタリング結果に応じて燃料電池用セパレータの洗浄を終了することができる。その結果、燃料電池用セパレータの洗浄を最短時間で完了することができる。
【００１５】
この実施の形態では、前記モニタリングする工程は、前記洗浄水の電気伝導率をモニタリングすることが好ましい。
【００１６】
前記モニタリングする工程によってモニタリングされた前記洗浄水の電気伝導率が所定の値まで上昇したときに前記燃料電池用セパレータの洗浄を終了する工程をさらに包含することが好ましい。
【００１７】
前記モニタリングする工程によってモニタリングされた前記洗浄水の電気伝導率が所定の値まで上昇したときに前記洗浄水を交換する工程をさらに包含することが好ましい。
【００１８】
前記洗浄水は、加熱された純水であることが好ましい。
【００１９】
前記不純物は、金属イオン、有機物および無機物から選択される少なくとも１つであることが好ましい。
【００２０】
前記燃料電池用セパレータは、カーボンセパレータであることが好ましい。
【００２１】
前記モニタリングする工程は、前記洗浄水のｐＨをモニタリングすることが好ましい。
【００２２】
前記洗浄する工程は、前記洗浄水を加熱しながら前記燃料電池用セパレータを洗浄することが好ましい。
【００２３】
前記洗浄する工程は、前記洗浄水へ溶出した前記不純物の濃度を均一化するように前記洗浄水を攪拌しながら前記燃料電池用セパレータを洗浄することが好ましい。
【００２４】
前記洗浄する工程は、前記洗浄水へ溶出した前記不純物の濃度を均一化するように前記洗浄水へ超音波振動を加えながら前記燃料電池用セパレータを洗浄することが好ましい。
【００２５】
前記洗浄する工程は、前記燃料電池用セパレータに接触するプラス極と前記洗浄槽の中に配置されたマイナス極とを備えた電極に通電しながら前記燃料電池用セパレータを洗浄することが好ましい。
【００２６】
前記洗浄する工程は、前記洗浄水がイオン交換樹脂によって構成されたカラムを透過するように前記洗浄水を循環させながら洗浄することが好ましい。
【００２７】
前記モニタリングする工程は、前記洗浄水の電気伝導率をモニタリングし、前記モニタリングする工程によってモニタリングされた前記洗浄水の電気伝導率が所定の値まで上昇したときに前記イオン交換樹脂によって構成されたカラムを交換する工程をさらに包含することが好ましい。
【００２８】
前記洗浄水は、ｐＨ７以下の酸性水を含んでいることが好ましい。
【００２９】
本実施の形態に係る燃料電池用セパレータの洗浄装置においては、燃料電池用セパレータの洗浄を最短時間で完了するために燃料電池用セパレータから溶出した不純物の溶出状態をモニタリングするモニタリング手段が設けられている。このため、不純物の溶出状態のモニタリング結果に応じて燃料電池用セパレータの洗浄を終了することができる。その結果、燃料電池用セパレータの洗浄を最短時間で完了することができる。
【００３０】
この実施の形態では、前記モニタリング手段は、前記洗浄水の電気伝導率をモニタリングする手段を含んでいることが好ましい。
【００３１】
前記モニタリング手段によってモニタリングされた前記洗浄水の電気伝導率が所定の値まで上昇したときに前記燃料電池用セパレータの洗浄を終了する手段をさらに具備することが好ましい。
【００３２】
前記モニタリング手段によってモニタリングされた前記洗浄水の電気伝導率が所定の値まで上昇したときに前記洗浄水を交換する手段をさらに具備することが好ましい。
【００３３】
前記洗浄水は、加熱された純水であることが好ましい。
【００３４】
前記不純物は、金属イオン、有機物および無機物から選択される少なくとも１つであることが好ましい。
【００３５】
前記燃料電池用セパレータは、カーボンセパレータであることが好ましい。
【００３６】
前記モニタリング手段は、前記洗浄水のｐＨをモニタリングする手段を含んでいることが好ましい。
【００３７】
前記洗浄手段は、前記洗浄水を加熱しながら前記燃料電池用セパレータを洗浄することが好ましい。
【００３８】
前記洗浄手段は、前記洗浄水へ溶出した前記不純物の濃度を均一化するように前記洗浄水を攪拌しながら前記燃料電池用セパレータを洗浄することが好ましい。
【００３９】
前記洗浄手段は、前記洗浄水へ溶出した前記不純物の濃度を均一化するように前記洗浄水へ超音波振動を加えながら前記燃料電池用セパレータを洗浄することが好ましい。
【００４０】
前記洗浄手段は、前記燃料電池用セパレータに接触するプラス極と前記洗浄槽の中に配置されたマイナス極とを備えた電極に通電しながら前記燃料電池用セパレータを洗浄することが好ましい。
【００４１】
前記洗浄手段は、前記洗浄水がイオン交換樹脂によって構成されたカラムを透過するように前記洗浄水を循環させながら洗浄することが好ましい。
【００４２】
前記モニタリング手段は、前記洗浄水の電気伝導率をモニタリングし、前記モニタリング手段によってモニタリングされた前記洗浄水の電気伝導率が所定の値まで上昇したときに前記イオン交換樹脂によって構成されたカラムを交換する手段をさらに具備することが好ましい。
【００４３】
前記洗浄水は、ｐＨ７以下の酸性水を含んでいることが好ましい。
【００４４】
本発明者らは、特にカーボンセパレータ内の不純物を低減する手段として、カーボンセパレータを熱水中に浸漬して洗浄し、洗浄後の水の電導率が所定の範囲にあることを確認することによって、カーボンセパレータの洗浄状態を確認することができ、燃料電池の性能を確保することができることを見出した。また本発明者らは、、同様にカーボンセパレータを洗浄した後の水のｐＨが所定の範囲にあることを確認することによって、カーボンセパレータの洗浄状態を確認することができ、燃料電池の性能を確保することができることを見出した。
【００４５】
本実施の形態に係る燃料電池用セパレータの洗浄方法は、腐食性が低い金属材料（ＳＵＳ等）または低腐食性ガラスによって構成される洗浄槽に、複数枚の板状のセパレータを浸漬可能な治具に保持し、純水などの洗浄液を槽内に満たして洗浄を行なうものである。洗浄時に加熱、撹拌を行なうことによって洗浄効率は高まり、セパレータ内の不純物量を低減するための洗浄時間を低減することができる。
【００４６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置１００の構成を示す斜視図である。燃料電池用セパレータ洗浄装置１００は、上方に向かって開口する略中空直方体形状をした洗浄槽１を備えている。洗浄槽１の中には、板状をした複数の燃料電池用セパレータ２と、複数の燃料電池用セパレータ２を保持するためのセパレータ保持用治具４と、複数の燃料電池用セパレータ２を洗浄するための洗浄水３とが収容されている。
【００４８】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００には、洗浄槽１に収容される洗浄水３を循環させるための洗浄水循環用ポンプユニット５と、洗浄水３を循環させるために洗浄水循環用ポンプユニット５と洗浄槽１とにそれぞれ接続された円筒形状をした２本の洗浄水循環用ポンプ６とが設けられている。
【００４９】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００は、洗浄水循環用ポンプユニット５と２本の洗浄水循環用ポンプ６と洗浄槽１とを循環する洗浄水３の電気伝導率を計測するための電気伝導率計測ユニット７と、電気伝導率計測ユニット７によって計測された洗浄水３の電気伝導率を表示するための電気伝導率指示計８と、洗浄水３のｐＨを計測するためのｐＨ計測ユニット９と、ｐＨ計測ユニット９によって計測されたｐＨを表示するためのｐＨ指示計１０とを有している。
【００５０】
このように構成された燃料電池用セパレータ洗浄装置１００においては、まず、複数の燃料電池用セパレータ２を固定用治具４によって互いに固定し、洗浄槽１内に投入する。次に、洗浄水（加熱した純水など）を洗浄槽１内に投入し、燃料電池用セパレータ２から不純物を溶出させる。
【００５１】
溶出する不純物は燃料電池用セパレータ２を構成する材料に応じて異なっており、例えば金属イオン、有機物、無機物など様々である。この不純物のほとんどは、燃料電池に組み込んだ際に燃料電池の性能の低下をひきおこす。
【００５２】
この不純物の溶出量は、時間が経過するとともに増大していった後、一定時間を経過するとほとんど溶出は起こらなくなる。このように不純物が溶出する状態を、洗浄水循環用ポンプ５と電気伝導率計測ユニット７と電気伝導率指示計８とによって確認することができる。また、ｐＨ計測ユニット９とｐＨ指示計１０とによって確認してもよい
燃料電池用セパレータ２を構成する材料に応じて、不純物が溶出する挙動は異なるが、電気伝導率計測ユニット７によって計測された電気伝導率がある設定値に到達したときに燃料電池用セパレータ２の洗浄を終了することができる場合と、電気伝導率計測ユニット７によって計測された電気伝導率が飽和状態になった時点で燃料電池用セパレータ２を洗浄するための洗浄水を交換することによって燃料電池用セパレータ２からの不純物の溶出がさらに促進される場合とがある。
【００５３】
熱硬化性樹脂（フェノール系樹脂）によって構成された燃料電池用セパレータ２をこの燃料電池用セパレータ洗浄装置１００によって洗浄すると、洗浄のスタート時に０．１μＳ／ｃｍであった電気伝導率が９時間後に１５μＳ／ｃｍ程度になり、その後は電気伝導率がほとんど変化しなくなることが明らかになった。その燃料電池用セパレータ２によって構成された燃料電池の性能を確認すると良好な特性を確認することができた。すなわち、燃料電池用セパレータ２を洗浄する時の洗浄状態を管理するために洗浄水の電気伝導率をモニターすると、燃料電池用セパレータ２を効率的に短時間で洗浄することができる。
【００５４】
以上のように実施の形態１によれば、燃料電池用セパレータ２の洗浄を最短時間で完了するために燃料電池用セパレータ２から溶出した不純物の溶出状態をモニタリングする。このため、不純物の溶出状態のモニタリング結果に応じて燃料電池用セパレータ２の洗浄を終了することができる。その結果、燃料電池用セパレータの洗浄を最短時間で完了することができる。
【００５５】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ａの構成を示す斜視図である。図１を参照して前述した実施の形態１に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００５６】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ａは、加熱ヒータ１１を備えている。加熱ヒータ１１は、燃料電池用セパレータ２を洗浄するための洗浄水３を加熱するために設けられている。
【００５７】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ａには、プロペラ状の形状をした撹拌フィン１３と撹拌フィン１３に接続された撹拌機１２とが設けられている。撹拌フィン１３は、燃料電池用セパレータ２を洗浄するための洗浄水３へ溶出した不純物の濃度を均一化するように洗浄水３を攪拌するために設けられている。撹拌機１２は、洗浄水３を攪拌するために撹拌フィン１３を回転させる。
【００５８】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ａは、洗浄槽３の底部に設けられた超音波振動ユニット１４を備えている。超音波振動ユニット１４は、燃料電池用セパレータ２を洗浄するための洗浄水３へ溶出した不純物の濃度を均一化するように洗浄水３を超音波によって振動させるために設けられている。
【００５９】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ａには、加熱ヒータ１１と撹拌機１２とを制御するためのコントローラ１５が設けられている。
【００６０】
このように構成された燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ａは、前述した実施の形態１と同様に燃料電池用セパレータ２の洗浄を実施するが、このとき加熱ヒータ１１によって洗浄水３の温度が７０℃以上１００℃℃以下になるように洗浄水３を加熱し、燃料電池用セパレータ２から洗浄水３へ溶出した不純物の濃度を均一化するように撹拌フィン１３によって洗浄水３を攪拌するとともに、洗浄水３へ溶出した不純物の濃度を均一化するように超音波振動ユニット１４によって洗浄水３へ超音波振動を加えながら燃料電池用セパレータ２を洗浄する。このようにして洗浄すると、前述した実施の形態１に係る洗浄方法と比較して約１／２の短時間で燃料電池用セパレータ２を洗浄することができた。
【００６１】
（実施の形態３）
図３は、実施の形態３に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｂの構成を示す斜視図である。図２を参照して前述した実施の形態２に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ａの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００６２】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｂは、純水製造供給装置１６を備えている。純水製造供給装置１６は、燃料電池用セパレータ２を洗浄するための純水を製造して洗浄水循環用ポンプ５へ供給するために設けられている。
【００６３】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｂには、純水供給パイプ１７が設けられている。純水供給パイプ１７は、純水製造供給装置１６によって製造された純水を洗浄水循環用ポンプ５へ供給するように設けられている。
【００６４】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｂは、排水ドレン１９を備えている。排水ドレン１９は、燃料電池用セパレータ２を洗浄した純水を排出するために設けられている。
【００６５】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｂには、洗浄水排出パイプ１８が設けられている。洗浄水排出パイプ１８は、洗浄水循環用ポンプ５から排水ドレン１９へ洗浄水３を排出する。
【００６６】
このように構成された燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｂにおいては、燃料電池用セパレータ２を洗浄水３によって洗浄しながら電気伝導率計測ユニット７によって洗浄水３の電気伝導率を計測する。
【００６７】
電気伝導率計測ユニット７によって計測された洗浄水３の電気伝導率が所定の閾値に到達したときは、洗浄プロセスの終点とし、洗浄水循環用ポンプ５から洗浄水排出パイプ１８を通って排水ドレン１９により洗浄水３を燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｂの外部へ排出する。
【００６８】
あるいは不純物溶出量が多いセパレータの場合には、電気伝導率計測ユニット７によって計測された洗浄水３の電気伝導率が一定の電気伝導率になったときに、排水ドレン１９により一旦洗浄水３を全量排出し、純水製造供給装置１６によって純水を再投入して洗浄を再開することにより洗浄が早く終了するようにしてもよい。
【００６９】
（実施の形態４）
図４は、実施の形態４に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｃの構成を示す斜視図である。図１を参照して前述した実施の形態１に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００７０】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｃは、電極板２１を備えている。電極板２１は、燃料電池用セパレータ２に接触するプラス極（保持用治具４に接触させてもよい）と洗浄槽３の中に配置されたマイナス極とを有している。
【００７１】
このように構成された燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｃにおいては、電極板２１に通電しながら燃料電池用セパレータ２を洗浄すると、燃料電池用セパレータ２から分離・溶出したイオン性の不純物、特に金属イオンを短時間で電極板２１に捕捉することができる。この電極板２１は、銅板または真鍮板に金または白金メッキを施したものを使用することができる。また、金、白金の板を使用してもよい。
【００７２】
（実施の形態５）
図５は、実施の形態５に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｄの構成を示す斜視図である。図１を参照して前述した実施の形態１に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００７３】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｄは、イオン交換樹脂カラム３１を備えている。イオン交換樹脂カラム３１は、イオン交換樹脂によって構成されている。
【００７４】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｄには、導入管３２が設けられている。導入管３２は、洗浄水循環用ポンプユニット５からイオン交換樹脂カラム３１へ洗浄水３を導入するために設けられている。
【００７５】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｄは、排出管３３を備えている。排出管３３は、イオン交換樹脂カラム３１を透過した洗浄水３を洗浄水循環用ポンプユニット５へ排出するために設けられている。
【００７６】
このように構成された燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｄにおいては、洗浄水循環用ポンプユニット５から導入管３２を通ってイオン交換樹脂カラム３１へ洗浄水３が導入される。そして、イオン交換樹脂によって構成されたイオン交換樹脂カラム３１を洗浄水３が透過する。次に、イオン交換樹脂カラム３１から排出管３３を通って洗浄水循環用ポンプユニット５へ洗浄水３が排出される。その後、洗浄水循環用ポンプユニット５から洗浄水循環用ポンプ６の一方を通って洗浄槽１へ洗浄水３が供給される。
【００７７】
そして、洗浄槽１に収容された燃料電池用セパレータ２を洗浄水３は洗浄する。次に、洗浄槽１から洗浄水循環用ポンプ６の他方を通って洗浄水循環用ポンプユニット５へ洗浄水３排出される。その後、再び、洗浄水循環用ポンプユニット５から導入管３２を通ってイオン交換樹脂カラム３１へ洗浄水３が導入される。
【００７８】
このように、洗浄水（純水）３によって燃料電池用セパレータ２を洗浄する際に、洗浄水３はイオン交換樹脂カラム３１を常に通過する。このため、洗浄水３の純度を保持することができる。その結果、燃料電池用セパレータ２からの不純物の溶出を早めることができる。
【００７９】
このイオン交換樹脂カラム３１には、例えば東京科研製の純水製造器Ｇ−５Ｃなどを用いることができる。また、洗浄水３の純度を保持することができるので、洗浄水３の交換頻度を少なくすることができるため、洗浄水３を交換するための作業時間を低減することができる。その結果、燃料電池用セパレータ２を低コストで洗浄することができる。
【００８０】
電気伝導率計測ユニット７によって計測された洗浄水３の電気伝導率が予め設定された設定値以上になったときには、イオン交換樹脂カラム３１を交換する。
【００８１】
この構成により、３０枚ロットのカーボンセパレータによって構成された燃料電池用セパレータ２を洗浄する際に通常毎回各ロットごとにイオン交換樹脂カラム３１を交換する必要があったものを、１００回以上交換不要で使用することができた。また不純物溶出の時間に関しても、前述した実施の形態２と比較して１／２．５の短時間で燃料電池用セパレータ２の洗浄を終了することができた。
【００８２】
（実施の形態６）
図６は、実施の形態６に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｅの構成を示す斜視図である。図４および図５をそれぞれ参照して前述した燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｃの構成要素および燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｄの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００８３】
燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｅは、図４を参照して前述した燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｃと図５を参照して前述した燃料電池用セパレータ洗浄装置１００Ｄとを組み合わせて構成されている。
【００８４】
洗浄槽１内に電極板２１を配置し、＋極をセパレータ２に接触させ、（保持用治具４に接触させてもよい。）−極の極板を洗浄槽１内に配置して通電することにより、セパレータ２から分離・溶出したイオン性の不純物、特に金属イオンを短時間で捕捉し、電極板２１によって捕捉されないイオン性不純物については、交換樹脂カラム３１を通過させることにより洗浄水３の純度を保持し、セパレータ２からの不純物の溶出を早めることができる。また、洗浄水３の交換頻度を少なくすることができるため、作業時間を低減し、低コストで洗浄することができる。不純物溶出の時間に関しては前述した実施の形態２と比較して１／４の短時間で燃料電池用セパレータ２の洗浄を終了することができた。
【００８５】
なお、前述した実施の形態１ないし実施の形態６に係る燃料電池用セパレータの洗浄方法において、洗浄水として酸性液を利用する場合には、希硫酸などを使用することができる。また純水の加熱および超音波振動の付加は全ての実施の形態に追加することにより洗浄効果を高めることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、カーボンセパレータから溶出する不純物の量を極小化することができる燃料電池用セパレータの洗浄方法および洗浄装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置の構成を示す斜視図
【図２】実施の形態２に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置の構成を示す斜視図
【図３】実施の形態３に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置の構成を示す斜視図
【図４】実施の形態４に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置の構成を示す斜視図
【図５】実施の形態５に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置の構成を示す斜視図
【図６】実施の形態６に係る燃料電池用セパレータ洗浄装置の構成を示す斜視図
【符号の説明】
１洗浄槽
２燃料電池用セパレータ
３洗浄水
４セパレータ保持用治具、
５洗浄水循環用ポンプユニット
６洗浄水循環用ポンプ
７電気伝導率計測ユニット
８電気伝導率指示計
９ｐＨ計測ユニット
１０ｐＨ指示計
１１加熱ヒータ
１２撹拌機
１３撹拌フィン
１４超音波振動ユニット
１５温度コントローラ
１６純水製造・供給装置
１７純水供給パイプ
１８洗浄水排出パイプ
１９排水ドレン
２１電極板
３１イオン交換樹脂カラム
３２洗浄水のカラムへの導入管
３３洗浄水の排出管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for cleaning a separator used in a fuel cell, and more particularly to a method and an apparatus for cleaning a carbon-based separator.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A fuel cell, for example, a polymer electrolyte fuel cell, generates electric power and heat simultaneously by electrochemically reacting a fuel gas containing hydrogen with a fuel gas containing oxygen such as air. In this polymer electrolyte fuel cell, first, a catalyst reaction layer mainly composed of carbon powder carrying a platinum-based metal catalyst is formed on both surfaces of a polymer electrolyte membrane that selectively transports hydrogen ions. Next, a diffusion layer having both fuel gas permeability and electronic conductivity is formed on the outer surface of the catalyst reaction layer, and the diffusion layer and the catalyst reaction layer are combined to form an electrode.
[0003]
Next, a gas sealing material or a gasket is disposed around the electrodes with a polymer electrolyte membrane interposed therebetween so that the supplied fuel gas does not leak outside or the two types of fuel gases do not mix with each other. The sealing material and the gasket are integrated with the electrode and the polymer electrolyte membrane in advance and assembled, and this is called an MEA (electrode electrolyte membrane assembly).
[0004]
Outside the MEA, a conductive separator for mechanically fixing the MEA and electrically connecting adjacent MEAs in series with each other is arranged. In a portion of the separator that contacts the MEA, a gas flow path for supplying a reaction gas to the electrode surface and carrying away generated gas and surplus gas is formed. Although this gas flow path can be provided separately from the separator, a method in which a groove is provided on the surface of the separator to form a gas flow path is generally used.
[0005]
In such a polymer electrolyte fuel cell, the separator needs to have high conductivity, high gas tightness with respect to the fuel gas, and high corrosion resistance against the reaction when redoxing hydrogen / oxygen. There is.
[0006]
For this reason, the separator is made of a carbonaceous or graphitic material by forming a resin alone such as a phenolic resin, or a kneaded product with a carbon powder into a flat plate, and then carbonizing or graphitizing in a non-oxidizing atmosphere. And a groove serving as a gas flow path is formed on the surface by cutting or the like. However, this separator has a problem that impurities are diffused from the surface of the separator into the super-humid gas flowing through the gas flow path during power generation, which causes a reduction in battery performance.
[0007]
In view of the above, development of a processing method that does not cause separation of components that affect battery performance when producing a separator has been advanced (for example, see Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-100453 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, even with the processing method disclosed in Patent Document 1 described above, sufficient performance has not yet been achieved at present.
[0010]
In power generation of a fuel cell, it is an object to realize highly efficient power generation by integrating the MEA and the separator and minimizing the amount of impurities eluted from the separator when generating power by flowing a fuel gas or the like. . Another problem is to reduce the cost of the process in order to reduce the price of the device.
[0011]
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for cleaning a fuel cell separator, which can minimize the amount of impurities eluted from a carbon separator.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The method for cleaning a fuel cell separator according to the present invention includes a step of charging the fuel cell separator into a cleaning tank, and the step of eluting impurities from the fuel cell separator charged into the cleaning tank. Supplying washing water to the fuel cell separator for washing, and monitoring the elution state of the impurities eluted from the fuel cell separator in order to complete the washing of the fuel cell separator in the shortest time. It is characterized by including.
[0013]
The fuel cell separator cleaning device according to the present invention is a cleaning unit that supplies cleaning water to the fuel cell separator to wash impurities to elute impurities from the fuel cell separator charged in the cleaning tank, and a cleaning unit. In order to complete the washing of the fuel cell separator in the shortest time, the fuel cell separator is provided with a monitoring means for monitoring an elution state of the impurities eluted from the fuel cell separator.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the method for cleaning a fuel cell separator according to the present embodiment, the elution state of impurities eluted from the fuel cell separator is monitored in order to complete the cleaning of the fuel cell separator in the shortest time. Therefore, the cleaning of the fuel cell separator can be completed according to the monitoring result of the elution state of the impurities. As a result, cleaning of the fuel cell separator can be completed in the shortest time.
[0015]
In this embodiment, it is preferable that the monitoring step monitors the electrical conductivity of the cleaning water.
[0016]
It is preferable that the method further includes a step of terminating the cleaning of the fuel cell separator when the electric conductivity of the cleaning water monitored by the monitoring step increases to a predetermined value.
[0017]
It is preferable that the method further includes a step of replacing the washing water when the electric conductivity of the washing water monitored by the monitoring step rises to a predetermined value.
[0018]
Preferably, the washing water is heated pure water.
[0019]
The impurities are preferably at least one selected from metal ions, organic substances, and inorganic substances.
[0020]
Preferably, the fuel cell separator is a carbon separator.
[0021]
In the monitoring, it is preferable that the pH of the washing water is monitored.
[0022]
In the washing step, it is preferable to wash the fuel cell separator while heating the washing water.
[0023]
In the washing step, it is preferable to wash the fuel cell separator while stirring the wash water so as to make the concentration of the impurities eluted into the wash water uniform.
[0024]
In the washing step, it is preferable to wash the fuel cell separator while applying ultrasonic vibration to the wash water so as to equalize the concentration of the impurities eluted into the wash water.
[0025]
In the washing step, it is preferable that the fuel cell separator is washed while applying an electric current to an electrode having a positive electrode in contact with the fuel cell separator and a negative electrode arranged in the washing tank.
[0026]
In the washing step, the washing is preferably performed while circulating the washing water such that the washing water permeates a column formed of an ion exchange resin.
[0027]
The monitoring step monitors the electrical conductivity of the washing water, and a column formed of the ion exchange resin when the electrical conductivity of the washing water monitored by the monitoring step increases to a predetermined value. It is preferable to further include a step of exchanging
[0028]
It is preferable that the washing water contains acidic water having a pH of 7 or less.
[0029]
In the fuel cell separator cleaning apparatus according to the present embodiment, monitoring means for monitoring the elution state of impurities eluted from the fuel cell separator to complete the cleaning of the fuel cell separator in the shortest time is provided. I have. Therefore, the cleaning of the fuel cell separator can be completed according to the monitoring result of the elution state of the impurities. As a result, cleaning of the fuel cell separator can be completed in the shortest time.
[0030]
In this embodiment, it is preferable that the monitoring means includes means for monitoring the electric conductivity of the cleaning water.
[0031]
It is preferable that the fuel cell system further includes means for ending the washing of the fuel cell separator when the electric conductivity of the washing water monitored by the monitoring means rises to a predetermined value.
[0032]
Preferably, the apparatus further comprises means for replacing the washing water when the electric conductivity of the washing water monitored by the monitoring means rises to a predetermined value.
[0033]
Preferably, the washing water is heated pure water.
[0034]
The impurities are preferably at least one selected from metal ions, organic substances, and inorganic substances.
[0035]
Preferably, the fuel cell separator is a carbon separator.
[0036]
Preferably, the monitoring means includes means for monitoring the pH of the washing water.
[0037]
It is preferable that the cleaning unit cleans the fuel cell separator while heating the cleaning water.
[0038]
It is preferable that the cleaning unit cleans the fuel cell separator while stirring the cleaning water so as to make the concentration of the impurities eluted into the cleaning water uniform.
[0039]
It is preferable that the cleaning unit cleans the fuel cell separator while applying ultrasonic vibration to the cleaning water so as to equalize the concentration of the impurities eluted into the cleaning water.
[0040]
It is preferable that the cleaning unit cleans the fuel cell separator while energizing an electrode including a positive electrode in contact with the fuel cell separator and a negative electrode disposed in the cleaning tank.
[0041]
It is preferable that the washing unit performs washing while circulating the wash water such that the wash water permeates a column formed of an ion exchange resin.
[0042]
The monitoring unit monitors the electric conductivity of the washing water, and replaces the column formed by the ion exchange resin when the electric conductivity of the washing water monitored by the monitoring unit increases to a predetermined value. It is preferable to further include means for performing the above.
[0043]
It is preferable that the washing water contains acidic water having a pH of 7 or less.
[0044]
The present inventors, particularly as a means of reducing impurities in the carbon separator, by immersing the carbon separator in hot water for cleaning, by confirming that the conductivity of the water after cleaning is within a predetermined range. It has been found that the cleaning state of the carbon separator can be confirmed and the performance of the fuel cell can be ensured. In addition, the present inventors can also confirm the cleaning state of the carbon separator by confirming that the pH of water after washing the carbon separator is within a predetermined range, and improve the performance of the fuel cell. We found that we could secure.
[0045]
The cleaning method of the fuel cell separator according to the present embodiment is a treatment in which a plurality of plate-shaped separators can be immersed in a cleaning tank made of a low corrosive metal material (such as SUS) or low corrosive glass. The cleaning is performed by holding the cleaning tool in a tool and filling the tank with a cleaning liquid such as pure water. By performing heating and stirring at the time of cleaning, the cleaning efficiency is increased, and the cleaning time for reducing the amount of impurities in the separator can be reduced.
[0046]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0047]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus 100 according to Embodiment 1. The fuel cell separator cleaning apparatus 100 includes a cleaning tank 1 having a substantially hollow rectangular parallelepiped shape that opens upward. In the cleaning tank 1, a plurality of plate-shaped fuel cell separators 2, a separator holding jig 4 for holding the plurality of fuel cell separators 2, and a plurality of fuel cell separators 2 are cleaned. And washing water 3 for cleaning.
[0048]
The fuel cell separator cleaning apparatus 100 includes a cleaning water circulation pump unit 5 for circulating the cleaning water 3 contained in the cleaning tank 1, a cleaning water circulation pump unit 5 for circulating the cleaning water 3, and a cleaning tank. 1 and two washing water circulation pumps 6 each having a cylindrical shape and connected to the pump 1.
[0049]
The fuel cell separator cleaning apparatus 100 includes a cleaning water circulation pump unit 5, two cleaning water circulation pumps 6, and an electric conductivity measuring unit 7 for measuring the electric conductivity of the cleaning water 3 circulating through the cleaning tank 1. An electric conductivity indicator 8 for displaying the electric conductivity of the washing water 3 measured by the electric conductivity measuring unit 7; a pH measuring unit 9 for measuring the pH of the washing water 3; A pH indicator 10 for displaying the pH measured by the unit 9.
[0050]
In the fuel cell separator cleaning apparatus 100 configured as described above, first, the plurality of fuel cell separators 2 are fixed to each other by the fixing jig 4, and are put into the cleaning tank 1. Next, cleaning water (heated pure water or the like) is charged into the cleaning tank 1 to elute impurities from the fuel cell separator 2.
[0051]
The eluting impurities vary depending on the material constituting the fuel cell separator 2, and are various such as metal ions, organic substances, and inorganic substances. Most of these impurities cause deterioration of the performance of the fuel cell when incorporated into the fuel cell.
[0052]
The elution amount of the impurities increases with time, and then hardly elutes after a certain time. The state in which the impurities are eluted can be confirmed by the cleaning water circulation pump 5, the electric conductivity measuring unit 7, and the electric conductivity indicator 8. Further, it may be confirmed by the pH measuring unit 9 and the pH indicator 10.
The behavior of the elution of impurities differs depending on the material constituting the fuel cell separator 2, but when the electric conductivity measured by the electric conductivity measuring unit 7 reaches a certain set value, the fuel cell separator 2 When the washing can be completed, and when the electric conductivity measured by the electric conductivity measuring unit 7 becomes saturated, the washing water for washing the fuel cell separator 2 is changed to replace the fuel cell. Elution of impurities from the separator 2 may be further promoted in some cases.
[0053]
When the fuel cell separator 2 made of a thermosetting resin (phenolic resin) is cleaned by the fuel cell separator cleaning apparatus 100, the electric conductivity of 0.1 μS / cm at the start of cleaning is reduced after 9 hours. It became about 15 μS / cm, and it became clear that the electrical conductivity hardly changed thereafter. When the performance of the fuel cell constituted by the fuel cell separator 2 was confirmed, good characteristics could be confirmed. That is, if the electric conductivity of the washing water is monitored in order to control the washing state when the fuel cell separator 2 is washed, the fuel cell separator 2 can be efficiently washed in a short time.
[0054]
As described above, according to the first embodiment, the elution state of impurities eluted from the fuel cell separator 2 is monitored in order to complete the cleaning of the fuel cell separator 2 in the shortest time. Therefore, the cleaning of the fuel cell separator 2 can be completed according to the monitoring result of the elution state of the impurities. As a result, cleaning of the fuel cell separator can be completed in the shortest time.
[0055]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus 100A according to Embodiment 2. The same components as those of the fuel cell separator cleaning apparatus 100 according to Embodiment 1 described above with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of these components will be omitted.
[0056]
The fuel cell separator cleaning apparatus 100 A includes a heater 11. The heater 11 is provided for heating the cleaning water 3 for cleaning the fuel cell separator 2.
[0057]
The fuel cell separator cleaning apparatus 100A is provided with a stirring fin 13 having a propeller shape and a stirrer 12 connected to the stirring fin 13. The stirring fins 13 are provided for stirring the washing water 3 so as to equalize the concentration of impurities eluted into the washing water 3 for washing the fuel cell separator 2. The stirrer 12 rotates the stirring fin 13 to stir the washing water 3.
[0058]
The fuel cell separator cleaning apparatus 100 A includes an ultrasonic vibration unit 14 provided at the bottom of the cleaning tank 3. The ultrasonic vibration unit 14 is provided for ultrasonically vibrating the cleaning water 3 so as to equalize the concentration of impurities eluted into the cleaning water 3 for cleaning the fuel cell separator 2.
[0059]
The controller 15 for controlling the heater 11 and the stirrer 12 is provided in the fuel cell separator cleaning apparatus 100A.
[0060]
The fuel cell separator cleaning apparatus 100A configured as described above cleans the fuel cell separator 2 in the same manner as in Embodiment 1 described above. At this time, the temperature of the cleaning water 3 is set to 70 ° C. by the heater 11. The washing water 3 is heated to 100 ° C. or lower and stirred by the stirring fins 13 so as to equalize the concentration of impurities eluted from the fuel cell separator 2 into the washing water 3. The fuel cell separator 2 is cleaned while applying ultrasonic vibration to the cleaning water 3 by the ultrasonic vibration unit 14 so as to make the concentration of the impurities eluted into the water 3 uniform. By cleaning in this manner, the fuel cell separator 2 could be cleaned in about a half as short as the cleaning method according to the first embodiment described above.
[0061]
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus 100B according to the third embodiment. The same components as those of the fuel cell separator cleaning apparatus 100A according to Embodiment 2 described above with reference to FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of these components will be omitted.
[0062]
The fuel cell separator cleaning device 100B includes a pure water production and supply device 16. The pure water production and supply device 16 is provided for producing pure water for cleaning the fuel cell separator 2 and supplying it to the cleaning water circulation pump 5.
[0063]
A pure water supply pipe 17 is provided in the fuel cell separator cleaning apparatus 100B. The pure water supply pipe 17 is provided to supply the pure water produced by the pure water production / supply device 16 to the cleaning water circulation pump 5.
[0064]
The fuel cell separator cleaning device 100 B includes a drainage drain 19. The drainage drain 19 is provided for discharging pure water that has washed the fuel cell separator 2.
[0065]
A cleaning water discharge pipe 18 is provided in the fuel cell separator cleaning apparatus 100B. The washing water discharge pipe 18 discharges the washing water 3 from the washing water circulation pump 5 to the drainage 19.
[0066]
In the fuel cell separator cleaning apparatus 100B configured as described above, the electric conductivity of the cleaning water 3 is measured by the electric conductivity measuring unit 7 while cleaning the fuel cell separator 2 with the cleaning water 3.
[0067]
When the electric conductivity of the washing water 3 measured by the electric conductivity measuring unit 7 reaches a predetermined threshold value, the washing process is terminated, and the drainage drain 19 from the washing water circulation pump 5 through the washing water discharge pipe 18 As a result, the cleaning water 3 is discharged to the outside of the fuel cell separator cleaning apparatus 100B.
[0068]
Alternatively, in the case of a separator with a large amount of impurity elution, when the electric conductivity of the cleaning water 3 measured by the electric conductivity measuring unit 7 becomes a constant electric conductivity, the cleaning water 3 is temporarily removed by the drainage drain 19. The cleaning may be terminated early by discharging the whole amount, re-inputting pure water by the pure water production and supply device 16 and restarting the cleaning.
[0069]
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus 100C according to Embodiment 4. The same components as those of the fuel cell separator cleaning apparatus 100 according to Embodiment 1 described above with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of these components will be omitted.
[0070]
The fuel cell separator cleaning apparatus 100C includes an electrode plate 21. The electrode plate 21 has a positive electrode (which may be in contact with the holding jig 4) in contact with the fuel cell separator 2 and a negative electrode arranged in the cleaning tank 3.
[0071]
In the fuel cell separator cleaning apparatus 100C configured as described above, when the fuel cell separator 2 is cleaned while energizing the electrode plate 21, ionic impurities separated and eluted from the fuel cell separator 2, particularly metal ions Can be captured on the electrode plate 21 in a short time. The electrode plate 21 may be a copper plate or a brass plate plated with gold or platinum. Alternatively, a gold or platinum plate may be used.
[0072]
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus 100D according to Embodiment 5. The same components as those of the fuel cell separator cleaning apparatus 100 according to Embodiment 1 described above with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of these components will be omitted.
[0073]
The fuel cell separator cleaning apparatus 100D includes an ion exchange resin column 31. The ion exchange resin column 31 is made of an ion exchange resin.
[0074]
An introduction pipe 32 is provided in the fuel cell separator cleaning apparatus 100D. The introduction pipe 32 is provided for introducing the washing water 3 from the washing water circulation pump unit 5 to the ion exchange resin column 31.
[0075]
The fuel cell separator cleaning apparatus 100D includes a discharge pipe 33. The discharge pipe 33 is provided for discharging the washing water 3 that has passed through the ion exchange resin column 31 to the washing water circulation pump unit 5.
[0076]
In the fuel cell separator cleaning apparatus 100D configured as described above, the cleaning water 3 is introduced from the cleaning water circulation pump unit 5 into the ion exchange resin column 31 through the introduction pipe 32. Then, the washing water 3 permeates the ion exchange resin column 31 made of the ion exchange resin. Next, the washing water 3 is discharged from the ion exchange resin column 31 to the washing water circulation pump unit 5 through the discharge pipe 33. Thereafter, the washing water 3 is supplied from the washing water circulation pump unit 5 to the washing tank 1 through one of the washing water circulation pumps 6.
[0077]
Then, the cleaning water 3 cleans the fuel cell separator 2 housed in the cleaning tank 1. Next, the washing water 3 is discharged from the washing tank 1 to the washing water circulation pump unit 5 through the other of the washing water circulation pumps 6. Thereafter, the washing water 3 is again introduced from the washing water circulation pump unit 5 into the ion exchange resin column 31 through the introduction pipe 32.
[0078]
As described above, when the fuel cell separator 2 is washed with the washing water (pure water) 3, the washing water 3 always passes through the ion exchange resin column 31. Therefore, the purity of the washing water 3 can be maintained. As a result, elution of impurities from the fuel cell separator 2 can be accelerated.
[0079]
As the ion exchange resin column 31, for example, a purified water production device G-5C manufactured by Tokyo Kaken can be used. Further, since the purity of the cleaning water 3 can be maintained, the frequency of replacement of the cleaning water 3 can be reduced, so that the work time for replacing the cleaning water 3 can be reduced. As a result, the fuel cell separator 2 can be cleaned at low cost.
[0080]
When the electric conductivity of the washing water 3 measured by the electric conductivity measuring unit 7 becomes equal to or higher than a preset value, the ion exchange resin column 31 is replaced.
[0081]
With this configuration, when cleaning the fuel cell separator 2 composed of 30 lots of carbon separators, it is usually necessary to replace the ion-exchange resin column 31 for each lot every time. Could be used in. Further, with respect to the impurity elution time, cleaning of the fuel cell separator 2 could be completed in a short time of 1 / 2.5 compared to the second embodiment.
[0082]
(Embodiment 6)
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus 100E according to the sixth embodiment. The same components as those of the fuel cell separator cleaning apparatus 100C and the fuel cell separator cleaning apparatus 100D described above with reference to FIGS. 4 and 5, respectively, are denoted by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of these components will be omitted.
[0083]
The fuel cell separator cleaning device 100E is configured by combining the fuel cell separator cleaning device 100C described above with reference to FIG. 4 and the fuel cell separator cleaning device 100D described above with reference to FIG.
[0084]
The electrode plate 21 is disposed in the cleaning tank 1, the positive electrode is brought into contact with the separator 2, and the negative electrode may be brought into contact with the holding jig 4. As a result, ionic impurities separated and eluted from the separator 2, particularly metal ions, are captured in a short time, and ionic impurities not captured by the electrode plate 21 are passed through the exchange resin column 31 to remove the washing water 3. And the elution of impurities from the separator 2 can be accelerated. Further, since the frequency of replacing the cleaning water 3 can be reduced, the working time can be reduced and the cleaning can be performed at low cost. With respect to the impurity elution time, the cleaning of the fuel cell separator 2 could be completed in a short time which was １／ of that in the second embodiment.
[0085]
In the method for cleaning the fuel cell separator according to Embodiments 1 to 6 described above, when an acidic liquid is used as the cleaning water, dilute sulfuric acid or the like can be used. In addition, the heating effect of pure water and the addition of ultrasonic vibration can be added to all the embodiments to enhance the cleaning effect.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method and an apparatus for cleaning a fuel cell separator that can minimize the amount of impurities eluted from a carbon separator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus according to Embodiment 2.
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus according to Embodiment 3.
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus according to Embodiment 4.
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus according to a fifth embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell separator cleaning apparatus according to Embodiment 6.
[Explanation of symbols]
1 Cleaning tank
2 Fuel cell separator
3 washing water
4 Separator holding jig,
5 Cleaning water circulation pump unit
6 Cleaning water circulation pump
7 Electric conductivity measurement unit
8 Electric conductivity indicator
9 pH measurement unit
10 pH indicator
11 Heater
12 stirrer
13 Stirring fin
14 Ultrasonic vibration unit
15 Temperature controller
16 Pure water production and supply equipment
17 Pure water supply pipe
18 Cleaning water discharge pipe
19 drainage drain
21 Electrode plate
31 Ion exchange resin column
32 Pipe for introducing washing water to the column
33 Cleaning water discharge pipe

Claims

A step of charging the fuel cell separator into the cleaning tank,
Washing the fuel cell separator by supplying washing water to the fuel cell separator to elute impurities from the fuel cell separator charged into the washing tank,
Monitoring the elution state of the impurities eluted from the fuel cell separator in order to complete the cleaning of the fuel cell separator in the shortest time.

The method for cleaning a separator for a fuel cell according to claim 1, wherein the monitoring step monitors the electrical conductivity of the cleaning water.

The fuel cell separator according to claim 2, further comprising a step of terminating the cleaning of the fuel cell separator when the electric conductivity of the cleaning water monitored by the monitoring step rises to a predetermined value. Cleaning method.

The method for cleaning a fuel cell separator according to claim 2, further comprising the step of replacing the cleaning water when the electrical conductivity of the cleaning water monitored by the monitoring step has increased to a predetermined value.

The method for cleaning a fuel cell separator according to claim 1, wherein the cleaning water is heated pure water.

The method for cleaning a fuel cell separator according to claim 1, wherein the impurities are at least one selected from metal ions, organic substances, and inorganic substances.

The method for cleaning a fuel cell separator according to claim 1, wherein the fuel cell separator is a carbon separator.

The method for cleaning a fuel cell separator according to claim 1, wherein the monitoring step monitors the pH of the cleaning water.

The method for cleaning a fuel cell separator according to claim 1, wherein in the cleaning step, the fuel cell separator is cleaned while heating the cleaning water.

2. The method for cleaning a fuel cell separator according to claim 1, wherein, in the washing step, the fuel cell separator is washed while stirring the washing water so as to make the concentration of the impurities eluted into the washing water uniform. 3. .

2. The fuel cell separator according to claim 1, wherein in the washing step, the fuel cell separator is washed while applying ultrasonic vibration to the wash water so as to equalize the concentration of the impurities eluted into the wash water. 3. Cleaning method.

2. The fuel cell separator according to claim 1, wherein, in the washing step, the fuel cell separator is washed while energizing an electrode having a positive electrode in contact with the fuel cell separator and a negative electrode disposed in the washing tank. Method for cleaning a fuel cell separator.

2. The method for cleaning a fuel cell separator according to claim 1, wherein in the washing step, the washing water is washed while circulating the washing water such that the washing water passes through a column made of an ion exchange resin. 3.

The monitoring step monitors the electrical conductivity of the cleaning water,
14. The fuel cell according to claim 13, further comprising a step of replacing a column constituted by the ion exchange resin when the electric conductivity of the washing water monitored by the monitoring step rises to a predetermined value. How to clean the separator.

The method for cleaning a fuel cell separator according to claim 1, wherein the cleaning water includes acidic water having a pH of 7 or less.

Cleaning means for cleaning by supplying cleaning water to the fuel cell separator to elute impurities from the fuel cell separator charged into the cleaning tank,
Monitoring means for monitoring the state of elution of the impurities eluted from the fuel cell separator in order to complete the cleaning of the fuel cell separator in the shortest time.

17. The apparatus for cleaning a fuel cell separator according to claim 16, wherein the monitoring means includes means for monitoring the electric conductivity of the cleaning water.

The cleaning of the fuel cell separator according to claim 17, further comprising: means for terminating the cleaning of the fuel cell separator when the electric conductivity of the cleaning water monitored by the monitoring means rises to a predetermined value. apparatus.

18. The fuel cell separator cleaning apparatus according to claim 17, further comprising: means for replacing the cleaning water when the electric conductivity of the cleaning water monitored by the monitoring means rises to a predetermined value.

17. The fuel cell separator cleaning apparatus according to claim 16, wherein the cleaning water is heated pure water.

17. The fuel cell separator cleaning apparatus according to claim 16, wherein the impurities are at least one selected from metal ions, organic substances, and inorganic substances.

17. The cleaning device for a fuel cell separator according to claim 16, wherein the fuel cell separator is a carbon separator.

17. The apparatus for cleaning a fuel cell separator according to claim 16, wherein the monitoring means includes means for monitoring the pH of the cleaning water.

17. The fuel cell separator cleaning apparatus according to claim 16, wherein the cleaning unit cleans the fuel cell separator while heating the cleaning water.

17. The cleaning device for a fuel cell separator according to claim 16, wherein the cleaning unit cleans the fuel cell separator while stirring the cleaning water so as to equalize the concentration of the impurities eluted into the cleaning water.

17. The fuel cell separator according to claim 16, wherein the cleaning unit cleans the fuel cell separator while applying ultrasonic vibration to the cleaning water so as to equalize the concentration of the impurities eluted into the cleaning water. Cleaning equipment.

17. The fuel cell separator according to claim 16, wherein the cleaning means cleans the fuel cell separator while energizing an electrode including a positive electrode in contact with the fuel cell separator and a negative electrode disposed in the cleaning tank. Cleaning equipment for fuel cell separators.

17. The cleaning device for a fuel cell separator according to claim 16, wherein the cleaning means performs cleaning while circulating the cleaning water so that the cleaning water permeates a column formed of an ion exchange resin.

The monitoring means monitors the electrical conductivity of the washing water,
29. The fuel cell separator according to claim 28, further comprising: means for exchanging a column constituted by the ion exchange resin when the electric conductivity of the washing water monitored by the monitoring means rises to a predetermined value. Cleaning equipment.

17. The cleaning device for a fuel cell separator according to claim 16, wherein the cleaning water includes acidic water having a pH of 7 or less.