JP2005183296A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素と酸素との電気化学反応により電気エネルギーを発生する燃料電池に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell that generates electrical energy by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen.
従来、水素と酸素との電気化学反応により電気エネルギーを発生する燃料電池において、燃料電池運転中に燃料電池の局所電流を測定し、その検出結果に基づいて水素や酸素の供給不足を検出するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1には、燃料電池の局所電流を測定するセンサの具体的構成は示されておらず、現実には燃料電池の局所電流を検出することが困難であった。
However,
本発明は上記点に鑑みて、燃料電池の局所電流を検出可能にすることを目的とする。 An object of the present invention is to make it possible to detect a local current of a fuel cell in view of the above points.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、電解質膜の両側に一対の電極が配置されたMEA(10)と、水素または酸素が流れる流路が形成されるとともに、MEA(10)の外側に配置された導電性のセパレータ(11、12)とを備え、水素と酸素との電気化学反応により電気エネルギーを発生する燃料電池において、セパレータ(11、12)における電流貫通方向(X)の両側面(111)に配置された一対の電位測定電極(20)と、一対の電位測定電極(20)間の電位差を測定する電位差測定手段(22)とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an MEA (10) in which a pair of electrodes are arranged on both sides of the electrolyte membrane, a flow path through which hydrogen or oxygen flows, and an MEA (10 In a fuel cell that generates electrical energy by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, in the direction of current penetration in the separator (11, 12) (X ) On both side surfaces (111), and a potential difference measuring means (22) for measuring a potential difference between the pair of potential measuring electrodes (20).
ここで、セパレータの比抵抗をR(Ω・cm)、一対の電位測定電極間の距離をt(cm)、セパレータにおける一対の電位測定電極に挟まれた部位を流れる電流の密度をI(A/cm2)とすると、電位測定電極間の電位差V(v)は、V=I*R*t、で表される。そして、比抵抗Rおよび距離tは定数値であるので、電位測定電極間の電位差Vを測定すれば電流密度Iを求めることができる。したがって、請求項1に記載の発明によると、燃料電池の局所電流を検出することができる。 Here, the specific resistance of the separator is R (Ω · cm), the distance between the pair of potential measurement electrodes is t (cm), and the density of the current flowing through the portion of the separator sandwiched between the pair of potential measurement electrodes is I (A / Cm 2 ), the potential difference V (v) between the potential measurement electrodes is expressed by V = I * R * t. Since the specific resistance R and the distance t are constant values, the current density I can be obtained by measuring the potential difference V between the potential measuring electrodes. Therefore, according to the first aspect of the present invention, the local current of the fuel cell can be detected.
請求項2に記載の発明では、一対の電位測定電極(20)のうちの一方の電位測定電極は、対向するMEA(10)の面の一部に接触していることを特徴とする。これによると、MEAにおける電位測定電極と接触している部位を流れる局所電流が検出される。 The invention according to claim 2 is characterized in that one of the pair of potential measuring electrodes (20) is in contact with a part of the surface of the opposing MEA (10). According to this, a local current flowing through a part in contact with the potential measurement electrode in the MEA is detected.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
本発明の一実施形態に係る燃料電池について説明する。図1は一実施形態に係る燃料電池の斜視図、図2は図1の燃料電池におけるセパレータの斜視図、図3は図1の燃料電池におけるセパレータの側面図、図4は図3のA−A線に沿う断面図である。 A fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a perspective view of a fuel cell according to an embodiment, FIG. 2 is a perspective view of a separator in the fuel cell of FIG. 1, FIG. 3 is a side view of the separator in the fuel cell of FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing which follows A line.
燃料電池1は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生するものである。本実施形態では、燃料電池1として固体高分子電解質型燃料電池を用いており、基本単位となるセルが複数個積層され、且つ電気的に直列接続されている。燃料電池1では、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。
The
(負極側)H2→2H++2e−
(正極側)2H++1/2O2+2e−→H2O
図1に示すように、燃料電池1の単セルは、電解質膜の両側面に電極が配置されたMEA(Membrane Electrode Assembly)10と、このMEA10を挟持する空気側セパレータ11および水素側セパレータ12で構成されている。
(Negative electrode side) H 2 → 2H + + 2e −
(Positive electrode side) 2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O
As shown in FIG. 1, a single cell of the
空気側セパレータ11および水素側セパレータ12は、カーボン等の導電性部材よりなり、空気側セパレータ11におけるMEA10と対向する面には、空気(酸素)が流れる空気流路が形成され、水素側セパレータ12におけるMEA10と対向する面には、水素が流れる水素流路が形成されている。
The air-
図2〜図4に示すように、空気側セパレータ11における電流貫通方向Xの両側面111に、カーボン等の導電性部材よりなる一対の電位測定電極20が対向して配置されている。電位測定電極20は、空気側セパレータ11の側面111に埋設されており、1つの面201のみが空気側セパレータ11の側面111に露出している。この電位測定電極20の露出面201の面積は、空気側セパレータ11の側面111の面積よりも小さく設定されており、MEA10と対向する側の電位測定電極20の露出面201は、MEA10の正極側の面の一部に(すなわち、局所的に)接触し、水素側セパレータ12と対向する側の電位測定電極20の露出面201は、水素側セパレータ12と接触するようになっている。
As shown in FIGS. 2 to 4, a pair of
電位測定電極20において、一対の電位測定電極20同士が対向する側の面202、換言すると、空気側セパレータ11に埋設された面202は、空気側セパレータ11と電気的に導通している。また、電位測定電極20の外周側面203は、図示しない絶縁部材にて空気側セパレータ11と絶縁されている。
In the potential measuring
電位測定電極20には、絶縁被覆された導線21が接続されている。また、導線21の他端側には、一対の電位測定電極20間の電位差を測定する電圧センサ22が接続されている。なお、電圧センサ22は本発明の電位差測定手段に相当する。
A
上記構成において、燃料電池1への空気および水素の供給により、燃料電池1では電気化学反応により発電が起こり、発電した電力は図示しない負荷に供給される。
In the above configuration, by supplying air and hydrogen to the
その発電電流が空気側セパレータ11を通過する際、電流の一部は、一方の電位測定電極20→空気側セパレータ11における一対の電位測定電極20に挟まれた部位→他方の電位測定電極20、の経路を順に流れる。この経路を流れる電流は、MEA10における電位測定電極20と接触している部位を流れる局所電流に相当する。
When the generated current passes through the air-
ここで、空気側セパレータ11の比抵抗をR(Ω・cm)、一対の電位測定電極20間の距離をt(cm)、空気側セパレータ11における一対の電位測定電極20に挟まれた部位を流れる電流の密度をI(A/cm2)とすると、電位測定電極20間の電位差V(v)は、V=I*R*t、で表される。そして、比抵抗Rおよび距離tは定数値であるので、電圧センサ22により電位測定電極間の電位差Vを測定すれば、電流密度Iを求めることができ、ひいては、MEA10内の局所電流を検出することができる。
(他の実施形態)
上記実施形態では、空気側セパレータ11に電位測定電極20を配置したが、水素側セパレータ12に電位測定電極20を配置しても、MEA10内の局所電流を検出することができる。
Here, the specific resistance of the air-
(Other embodiments)
In the above embodiment, the
1…燃料電池、10…MEA、11、12…セパレータ、20…電位測定電極、22…電圧センサ(電位差測定手段)、X…電流貫通方向。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記セパレータ(11、12)における電流貫通方向(X)の両側面(111)に配置された一対の電位測定電極(20)と、
前記一対の電位測定電極(20)間の電位差を測定する電位差測定手段(22)とを備えることを特徴とする燃料電池。 An MEA (10) having a pair of electrodes disposed on both sides of the electrolyte membrane, and a flow path through which hydrogen or oxygen flows are formed, and a conductive separator (11, 12) disposed outside the MEA (10). And a fuel cell that generates electrical energy by an electrochemical reaction between the hydrogen and the oxygen,
A pair of potential measuring electrodes (20) disposed on both side surfaces (111) in the current penetration direction (X) of the separator (11, 12);
A fuel cell comprising: a potential difference measuring means (22) for measuring a potential difference between the pair of potential measuring electrodes (20).
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Cited By (6)
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JP2007280643A (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Denso Corp | Current measuring device |
JP2009193897A (en) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Denso Corp | Current measurement device |
JP2009193898A (en) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Denso Corp | Current measurement device, method of manufacturing fuel cell, and fuel cell system |
JP2015065063A (en) * | 2013-09-25 | 2015-04-09 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Current measurement device |
JP2016024945A (en) * | 2014-07-18 | 2016-02-08 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Current measuring device |
JP2016024946A (en) * | 2014-07-18 | 2016-02-08 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Current measuring device |
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JP2007280643A (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Denso Corp | Current measuring device |
JP2009193897A (en) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Denso Corp | Current measurement device |
JP2009193898A (en) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Denso Corp | Current measurement device, method of manufacturing fuel cell, and fuel cell system |
JP2015065063A (en) * | 2013-09-25 | 2015-04-09 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Current measurement device |
US9660283B2 (en) | 2013-09-25 | 2017-05-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Current measurement device |
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