JP2007066590A - Characteristic measuring method and device of fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a characteristic measuring method capable of executing effective design, evaluation, or control of performance by measuring electric characteristics in detail, and to provide a characteristic measuring device. <P>SOLUTION: A cathode electrode is divided into a cathode main electrode 2A and a cathode divided electrode 2B, and they are electrically separated. An anode electrode is divided into an anode main electrode 3A and an anode divided electrode 3B, and they are electrically separated. An electronic load 5 is connected to between the cathode main electrode 2A and the anode main electrode 3A, a prescribed load on which an AC component having a prescribed frequency is superimposed by controlling the electronic load 5 is applied across the cathode main electrode 2A and the anode main electrode 3A and impedance is measured. Response characteristics of voltage V2 and voltage V3 are obtained in all planned measuring conditions, fitting of parameters to an equipment circuit model of the fuel cell is conducted to make the relation between the overvoltage of the fuel cell and each element clear. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は燃料電池の電気的特性を測定する特性測定方法および特性測定装置に関する。   The present invention relates to a characteristic measuring method and a characteristic measuring apparatus for measuring electric characteristics of a fuel cell.

水素と酸素とを化学反応させて発電する燃料電池が知られている。燃料電池はエネルギー問題や環境問題に対する1つの解答を与え得るものとして期待されている。   Fuel cells that generate electricity by chemically reacting hydrogen and oxygen are known. Fuel cells are expected to provide a solution to energy and environmental problems.

特開平10−116622号公報JP-A-10-116622

燃料電池は、その発電原理上、あるいはその構造上の理由から種々の電圧損失を発生させる。しかし、燃料電池から取り出される出力電圧を測定するのみでは、個々の電圧損失の寄与がどの程度であるかを特定できず、製造後の検査や経時的な劣化の検査のための充分な情報が得られないという問題がある。例えば、出力電圧のみでは電圧損失がカソード側で発生したものなのか、アノード側で発生したものなのか区別できず、燃料電池の性能に対する評価や管理に限界を生じさせる。   A fuel cell generates various voltage losses due to its power generation principle or its structural reasons. However, simply measuring the output voltage taken from the fuel cell cannot identify how much each voltage loss contributes, and there is sufficient information for post-manufacturing inspection and inspection for deterioration over time. There is a problem that it cannot be obtained. For example, the output voltage alone cannot distinguish whether the voltage loss occurs on the cathode side or on the anode side, and limits the evaluation and management of the performance of the fuel cell.

本発明の目的は、電気的特性を詳細に測定することで、性能に対する効果的な評価や管理を実行できる燃料電池の特性測定方法および特性測定装置を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a fuel cell characteristic measuring method and characteristic measuring apparatus capable of performing effective evaluation and management on performance by measuring electric characteristics in detail.

本発明の燃料電池の特性測定方法は、カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する方法であって、前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続するステップと、前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記カソード分極電極と前記アノード分割電極の間の電圧を測定するステップと、を備えることを特徴とする。
この燃料電池の特性測定方法によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でカソード分極電極とアノード分割電極の間の電圧を測定するので、燃料電池の開回路電圧を測定することができる。
In the method for measuring characteristics of a fuel cell according to the present invention, a cathode electrode and an anode electrode are arranged to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode split electrode, and the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode split A method of measuring electrical characteristics of a fuel cell that is divided into electrodes, and in which the cathode split electrode and the anode split electrode are arranged to face each other in the same region, the method comprising: And a step of measuring a voltage between the cathode polarization electrode and the anode split electrode in a state where a load is connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. And
According to this method for measuring characteristics of a fuel cell, the voltage between the cathode polarization electrode and the anode split electrode is measured with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. Can be measured.

本発明の燃料電池の特性測定方法は、カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する方法であって、前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続するステップと、前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記カソード本電極と前記カソード分割電極の間の電圧を測定するステップと、を備えることを特徴とする。
この燃料電池の特性測定方法によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でカソード本電極とカソード分割電極の間の電圧を測定するので、カソード側の過電圧を独立して測定できる。
In the method for measuring characteristics of a fuel cell according to the present invention, a cathode electrode and an anode electrode are arranged to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode split electrode, and the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode split A method of measuring electrical characteristics of a fuel cell that is divided into electrodes, and in which the cathode split electrode and the anode split electrode are arranged to face each other in the same region, the method comprising: Connecting a load to the cathode, and measuring a voltage between the cathode main electrode and the cathode split electrode with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. And
According to this method for measuring the characteristics of a fuel cell, the voltage between the cathode main electrode and the cathode split electrode is measured with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. Can be measured.

本発明の燃料電池の特性測定方法は、カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する方法であって、前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続するステップと、前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記アノード本電極と前記アノード分割電極の間の電圧を測定するステップと、を備えることを特徴とする。
この燃料電池の特性測定方法によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でアノード本電極とアノード分割電極の間の電圧を測定するので、アノード側の過電圧を独立して測定できる。
In the method for measuring characteristics of a fuel cell according to the present invention, a cathode electrode and an anode electrode are arranged to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode split electrode, and the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode split A method of measuring electrical characteristics of a fuel cell that is divided into electrodes, and in which the cathode split electrode and the anode split electrode are arranged to face each other in the same region, the method comprising: Connecting a load to the cathode, and measuring a voltage between the anode main electrode and the anode split electrode with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. And
According to this method for measuring characteristics of a fuel cell, the voltage between the anode main electrode and the anode split electrode is measured with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. Can be measured.

前記負荷に流れる電流に交流成分を重畳させるステップを備え、前記電圧を測定するステップでは、前記交流成分に対する前記電圧の周波数応答を測定してもよい。   A step of superimposing an AC component on a current flowing through the load may be provided, and the step of measuring the voltage may measure a frequency response of the voltage with respect to the AC component.

測定された前記周波数応答に基づいて、燃料電池の等価回路モデルのパラメータをフィッティングするステップを備えてもよい。   Fitting parameters of an equivalent circuit model of the fuel cell based on the measured frequency response may be provided.

本発明の燃料電池の特性測定装置は、カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する測定装置であって、前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記カソード分割電極と前記アノード分割電極の間の電圧を測定する開回路電圧測定手段を備えることを特徴とする。
この燃料電池の特性測定装置によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でカソード分割電極とアノード分割電極の間の電圧を測定するので、燃料電池の開回路電圧を測定することができる。
In the fuel cell characteristic measuring apparatus according to the present invention, a cathode electrode and an anode electrode are arranged to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode split electrode, and the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode split A measuring device for measuring electrical characteristics of a fuel cell that is divided into electrodes, and in which the cathode divided electrode and the anode divided electrode are arranged to face each other in the same region, comprising: the cathode main electrode and the anode main electrode; An open circuit voltage measuring means is provided for measuring a voltage between the cathode divided electrode and the anode divided electrode with a load connected therebetween.
According to this fuel cell characteristic measuring apparatus, the voltage between the cathode split electrode and the anode split electrode is measured with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. Can be measured.

本発明の燃料電池の特性測定装置は、カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する測定装置であって、前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記カソード本電極と前記カソード分割電極の間の電圧を測定するカソード側過電圧測定手段を備えることを特徴とする。
この燃料電池の特性測定装置によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でカソード本電極とカソード分割電極の間の電圧を測定するので、カソード側の過電圧を独立して測定できる。
In the fuel cell characteristic measuring apparatus according to the present invention, a cathode electrode and an anode electrode are arranged to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode split electrode, and the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode split A measuring device for measuring electrical characteristics of a fuel cell that is divided into electrodes, and in which the cathode divided electrode and the anode divided electrode are arranged to face each other in the same region, comprising: the cathode main electrode and the anode main electrode; Cathode-side overvoltage measuring means for measuring a voltage between the cathode main electrode and the cathode split electrode with a load connected therebetween is provided.
According to this fuel cell characteristic measuring apparatus, since the voltage between the cathode main electrode and the cathode split electrode is measured with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode, the overvoltage on the cathode side is made independent. Can be measured.

本発明の燃料電池の特性測定装置は、カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する測定装置であって、前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記アノード本電極と前記アノード分割電極の間の電圧を測定するアノード側過電圧測定手段を備えることを特徴とする。
この燃料電池の特性測定装置によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でアノード本電極とアノード分割電極の間の電圧を測定するので、アノード側の過電圧を独立して測定できる。
In the fuel cell characteristic measuring apparatus according to the present invention, a cathode electrode and an anode electrode are arranged to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode split electrode, and the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode split A measuring device for measuring electrical characteristics of a fuel cell that is divided into electrodes, and in which the cathode divided electrode and the anode divided electrode are arranged to face each other in the same region, comprising: the cathode main electrode and the anode main electrode; An anode-side overvoltage measuring means for measuring a voltage between the anode main electrode and the anode divided electrode with a load connected therebetween is provided.
According to this fuel cell characteristic measuring apparatus, the voltage between the anode main electrode and the anode split electrode is measured in a state where a load is connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. Can be measured.

前記負荷に流れる電流に交流成分を重畳させ、前記カソード側過電圧測定手段は、前記交流成分に対する前記電圧の周波数応答を測定してもよい。   An alternating current component may be superimposed on the current flowing through the load, and the cathode-side overvoltage measuring unit may measure a frequency response of the voltage with respect to the alternating current component.

前記負荷に流れる電流に交流成分を重畳させ、前記アノード側過電圧測定手段は、前記交流成分に対する前記電圧の周波数応答を測定してもよい。   An alternating current component may be superimposed on the current flowing through the load, and the anode-side overvoltage measuring unit may measure a frequency response of the voltage with respect to the alternating current component.

測定された前記周波数応答に基づいて、燃料電池の等価回路モデルのパラメータをフィッティングするフィッティング手段を備えてもよい。   Fitting means for fitting parameters of an equivalent circuit model of the fuel cell based on the measured frequency response may be provided.

本発明の燃料電池の特性測定方法によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でカソード分極電極とアノード分割電極の間の電圧を測定するので、燃料電池の開回路電圧を測定することができる。   According to the fuel cell characteristic measuring method of the present invention, the voltage between the cathode polarization electrode and the anode split electrode is measured in a state where a load is connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. The voltage can be measured.

本発明の燃料電池の特性測定方法によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でカソード本電極とカソード分割電極の間の電圧を測定するので、カソード側の過電圧を独立して測定できる。   According to the method for measuring characteristics of a fuel cell of the present invention, the voltage between the cathode main electrode and the cathode split electrode is measured with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. Can be measured independently.

本発明の燃料電池の特性測定方法によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でアノード本電極とアノード分割電極の間の電圧を測定するので、アノード側の過電圧を独立して測定できる。   According to the fuel cell characteristic measurement method of the present invention, the voltage between the anode main electrode and the anode split electrode is measured with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. Can be measured independently.

本発明の燃料電池の特性測定装置によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でカソード分割電極とアノード分割電極の間の電圧を測定するので、燃料電池の開回路電圧を測定することができる。   According to the fuel cell characteristic measuring apparatus of the present invention, the voltage between the cathode split electrode and the anode split electrode is measured in a state where a load is connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. The voltage can be measured.

本発明の燃料電池の特性測定装置によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でカソード本電極とカソード分割電極の間の電圧を測定するので、カソード側の過電圧を独立して測定できる。   According to the fuel cell characteristic measuring apparatus of the present invention, the voltage between the cathode main electrode and the cathode split electrode is measured in a state where a load is connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. Can be measured independently.

本発明の燃料電池の特性測定装置によれば、カソード本電極とアノード本電極の間に負荷を接続した状態でアノード本電極とアノード分割電極の間の電圧を測定するので、アノード側の過電圧を独立して測定できる。   According to the fuel cell characteristic measuring apparatus of the present invention, the voltage between the anode main electrode and the anode split electrode is measured with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. Can be measured independently.

以下、図1〜図7を参照して、本発明による燃料電池の特性測定方法の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a method for measuring characteristics of a fuel cell according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1(a)は測定対象である燃料電池の構成を示す断面図、図1(b)は図1(a)の右方から見た平面図である。   FIG. 1A is a cross-sectional view showing a configuration of a fuel cell as a measurement target, and FIG. 1B is a plan view seen from the right side of FIG.

図1(a)に示すように、本実施形態の燃料電池100は、燃料電池100をカソード側とアノード側に区画する固体高分子膜1を備える固体高分子型燃料電池である。カソード側には、固体高分子膜1の側から左方に向けて、カソード触媒層21A及び21B、カソード拡散層22A及び22B、およびカソード電極が、順次積層されている。また、アノード側には、固体高分子膜1の側から右方に向けて、アノード触媒層31A及び31B、アノード拡散層32A及び32B、およびアノード電極が、順次積層されている。これらの層は、カソード電極およびアノード電極が形成された領域において実質的に均一に形成されており、カソード電極およびアノード電極は互いに対向して配置されている。   As shown in FIG. 1A, the fuel cell 100 of this embodiment is a solid polymer fuel cell including a solid polymer membrane 1 that partitions the fuel cell 100 into a cathode side and an anode side. On the cathode side, cathode catalyst layers 21A and 21B, cathode diffusion layers 22A and 22B, and a cathode electrode are sequentially laminated from the solid polymer membrane 1 side to the left. On the anode side, anode catalyst layers 31A and 31B, anode diffusion layers 32A and 32B, and an anode electrode are sequentially laminated from the solid polymer membrane 1 side to the right. These layers are formed substantially uniformly in a region where the cathode electrode and the anode electrode are formed, and the cathode electrode and the anode electrode are arranged to face each other.

また、カソード電極とケース4の間にはカソードガス流路26が、アノード電極とケース4の間にはカソードガス流路36が、それぞれ形成されている。カソード電極には酸化剤(空気、若しくは、酸素)、アノード電極には燃料ガスが与えられる。カソードガス流路26およびカソードガス流路36の形状は図示されていないが、これらの流路は燃料ガスと酸化剤の供給量(濃度)を制御するための形状に適宜形成される。   A cathode gas flow path 26 is formed between the cathode electrode and the case 4, and a cathode gas flow path 36 is formed between the anode electrode and the case 4. An oxidant (air or oxygen) is applied to the cathode electrode, and a fuel gas is applied to the anode electrode. The shapes of the cathode gas channel 26 and the cathode gas channel 36 are not shown, but these channels are appropriately formed in a shape for controlling the supply amount (concentration) of fuel gas and oxidant.

図1(a)および図1(b)に示すように、カソード電極はカソード本電極2Aと、カソード分割電極2Bとに分割され、両者は電気的に分離されている。また、アノード電極はアノード本電極3Aと、アノード分割電極3Bとに分割され、両者は電気的に分離されている。図1(a)および図1(b)に示すように、カソード分割電極2Bおよびアノード分割電極3Bは、カソード電極およびアノード電極の比較的小さな同一領域に設けられ、互いに対向して配置されている。   As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the cathode electrode is divided into a cathode main electrode 2A and a cathode split electrode 2B, which are electrically separated. The anode electrode is divided into an anode main electrode 3A and an anode split electrode 3B, and both are electrically separated. As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the cathode split electrode 2B and the anode split electrode 3B are provided in a relatively small same region of the cathode electrode and the anode electrode, and are arranged to face each other. .

図1(a)に示すように、カソード本電極2Aには端子24が、カソード分割電極2Bには端子25が、それぞれ接続され、ケース4の外部に引き出されている。また、アノード本電極3Aには端子34が、アノード分割電極3Bには端子35が、それぞれ接続され、ケース4の外部に引き出されている。   As shown in FIG. 1A, a terminal 24 is connected to the cathode main electrode 2A, and a terminal 25 is connected to the cathode split electrode 2B, respectively, and is drawn out of the case 4. A terminal 34 is connected to the anode main electrode 3 </ b> A, and a terminal 35 is connected to the anode divided electrode 3 </ b> B, and is drawn out of the case 4.

図2は燃料電池の電気的特性を測定する方法を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing a method for measuring the electrical characteristics of the fuel cell.

図2に示すように、端子24および端子34を介して、カソード本電極2Aおよびアノード本電極3Aの間に電子負荷5が接続される。また、端子24、端子25、端子34および端子35を介して、カソード本電極2A、カソード分割電極2B、アノード本電極3Aおよびアノード分割電極3Bの電位が測定される。   As shown in FIG. 2, the electronic load 5 is connected between the cathode main electrode 2A and the anode main electrode 3A via the terminal 24 and the terminal 34. Further, the potentials of the cathode main electrode 2A, the cathode divided electrode 2B, the anode main electrode 3A, and the anode divided electrode 3B are measured via the terminal 24, the terminal 25, the terminal 34, and the terminal 35.

図2に示すように、燃料電池100の発電時に、カソード本電極2Aとアノード本電極3A間のセル電圧V、カソード分割電極2Bとアノード分割電極3B間の電圧V1、アノード分割電極3Bとアノード本電極3A間の電圧V2、カソード分割電極2Bとカソード本電極2A間の電圧V3が、それぞれ測定される。   As shown in FIG. 2, during power generation of the fuel cell 100, the cell voltage V between the cathode main electrode 2A and the anode main electrode 3A, the voltage V1 between the cathode split electrode 2B and the anode split electrode 3B, the anode split electrode 3B and the anode main The voltage V2 between the electrodes 3A and the voltage V3 between the cathode split electrode 2B and the cathode main electrode 2A are measured.

図3は燃料電池の電圧特性を説明する図である。図3に示すように、セル電圧Vは理論開回路電圧Vocから、各種の過電圧あるいは損失電圧を減算したものとして示される。燃料電池100の性能の点で、これらの過電圧あるいは損失電圧を抑制することが望まれる。   FIG. 3 is a diagram for explaining the voltage characteristics of the fuel cell. As shown in FIG. 3, the cell voltage V is shown as a value obtained by subtracting various overvoltages or loss voltages from the theoretical open circuit voltage Voc. In view of the performance of the fuel cell 100, it is desirable to suppress these overvoltages or loss voltages.

一般に、カソード側の過電圧としては、カソード活性化過電圧Vca1と、カソード濃度過電圧Vca2とが存在すると考えられる。カソード活性化過電圧Vca1はカソード側での化学反応に要するエネルギーに、カソード濃度過電圧Vca2はカソード側のガス濃度に、それぞれ依存する過電圧である。また、アノード側の過電圧としては、アノード活性化過電圧Van1と、アノード濃度過電圧Van2とが存在すると考えられる。アノード活性化過電圧Van1はアノード側での化学反応に要するエネルギーに、アノード濃度過電圧Van2はアノード側のガス濃度に、それぞれ依存する過電圧である。なお、図3において、理論開回路電圧Vocは発電条件、すなわち、温度、供給ガス圧による補正がなされている。また、燃料電池100各部の膜抵抗を含む抵抗過電圧Vrをカソード側に集約して示している。   In general, it is considered that the cathode activation overvoltage Vca1 and the cathode concentration overvoltage Vca2 exist as the cathode overvoltage. The cathode activation overvoltage Vca1 is an overvoltage that depends on the energy required for the chemical reaction on the cathode side, and the cathode concentration overvoltage Vca2 is an overvoltage that depends on the gas concentration on the cathode side. Further, it is considered that an anode activation overvoltage Van1 and an anode concentration overvoltage Van2 exist as the overvoltage on the anode side. The anode activation overvoltage Van1 is an overvoltage that depends on the energy required for the chemical reaction on the anode side, and the anode concentration overvoltage Van2 is an overvoltage that depends on the gas concentration on the anode side. In FIG. 3, the theoretical open circuit voltage Voc is corrected by power generation conditions, that is, temperature and supply gas pressure. Further, the resistance overvoltage Vr including the membrane resistance of each part of the fuel cell 100 is shown collectively on the cathode side.

カソード分割電極2Bとアノード分割電極3B間の電圧V1と、理論開回路電圧Vocとの差は、固体高分子膜1を介しての燃料クロスオーバーに起因する損失電圧Vcoに対応すると考えられる。   The difference between the voltage V1 between the cathode split electrode 2B and the anode split electrode 3B and the theoretical open circuit voltage Voc is considered to correspond to the loss voltage Vco resulting from the fuel crossover through the solid polymer membrane 1.

本実施形態では、電圧V2がアノード側の過電圧に、電圧V3がカソード側の過電圧に、それぞれ対応しており、アノード側の過電圧とカソード側の過電圧とを分離して測定できる。したがって、性能の管理に必要な情報として、より詳細で有用な情報を得ることができる。   In this embodiment, the voltage V2 corresponds to the anode-side overvoltage and the voltage V3 corresponds to the cathode-side overvoltage, and the anode-side overvoltage and the cathode-side overvoltage can be measured separately. Therefore, more detailed and useful information can be obtained as information necessary for performance management.

これらの過電圧は、燃料電池100の製造後の検査や出荷時検査における評価対象として利用できる。また、過電圧を測定することで、燃料電池の経時変化を調べることもできる。例えば、長期的には、膜劣化などで固体高分子膜1を介する燃料ガスの透過率が高くなり、上記過電圧Vcoが増加する。このため、過電圧Vcoの値を、膜の劣化の程度を判断するための管理値として用いることができる。   These overvoltages can be used as evaluation targets in the inspection after manufacturing of the fuel cell 100 and the inspection at the time of shipment. In addition, by measuring the overvoltage, it is possible to examine the change with time of the fuel cell. For example, in the long term, the permeability of the fuel gas through the solid polymer membrane 1 becomes high due to membrane deterioration or the like, and the overvoltage Vco increases. For this reason, the value of the overvoltage Vco can be used as a management value for determining the degree of film degradation.

また、図3に示すように、「V1=V+V2+V3」の関係がある。このため、V,V1,V2,V3の電圧をすべて測定する場合には、測定値を用いた検算をすることができ、測定の信頼性を向上させることができる。   Further, as shown in FIG. 3, there is a relationship of “V1 = V + V2 + V3”. For this reason, when all the voltages V, V1, V2, and V3 are measured, it is possible to perform a verification using the measured values, and to improve the reliability of the measurement.

電気的インピーダンスの測定結果を等価回路モデルフィッティングすることで、アノード側の活性化過電圧、濃度過電圧、膜抵抗過電圧、カソード側の活性化過電圧、濃度過電圧の分離が可能になる。このモデル化により燃料電池の各要素(拡散層、触媒層、膜)と各過電圧を関係付けることができ、性能向上のための設計フィードバックが可能になる。また、出荷時の合否判断において理想(設計)モデルとの比較、差分管理が要素毎に可能となる。経時劣化評価においては初期等価回路定数の変化を指標とすることができる。   By fitting the measurement result of the electrical impedance to an equivalent circuit model, it becomes possible to separate the activation overvoltage, concentration overvoltage, membrane resistance overvoltage, activation overvoltage on the cathode side, and concentration overvoltage on the anode side. This modeling makes it possible to relate each overvoltage to each element (diffusion layer, catalyst layer, membrane) of the fuel cell, and to enable design feedback for improving performance. Further, comparison with an ideal (design) model and difference management are possible for each element in pass / fail judgment at the time of shipment. In the evaluation of deterioration over time, a change in the initial equivalent circuit constant can be used as an index.

図4は、燃料電池100の電気的特性を測定する測定装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a measuring device that measures the electrical characteristics of the fuel cell 100.

図4に示すように、測定装置70は、上記電圧V,V1,V2,V3、電子負荷によって取り出している電流値、アノードガス温度及びガス圧力、カソードガス温度及びガス圧力を取得する計測部71と、計測部71を介して得られた電圧値に基づく演算を実行する演算部72と、計測部71により取得した電圧値あるいは演算部72における演算結果を出力する出力部73と、計測部71、演算部72、出力部73および上記電子負荷5を制御する制御部74とを備える。   As shown in FIG. 4, the measuring device 70 acquires the voltages V, V1, V2, and V3, the current value taken out by the electronic load, the anode gas temperature and the gas pressure, the cathode gas temperature and the gas pressure. A calculation unit 72 that executes a calculation based on the voltage value obtained via the measurement unit 71, an output unit 73 that outputs a voltage value acquired by the measurement unit 71 or a calculation result in the calculation unit 72, and a measurement unit 71 A calculation unit 72, an output unit 73, and a control unit 74 for controlling the electronic load 5.

図5は測定装置70の動作手順を示すフローチャートである。この手順は制御部74の制御に基づいて実行される。   FIG. 5 is a flowchart showing an operation procedure of the measuring apparatus 70. This procedure is executed based on the control of the control unit 74.

図5のステップS1〜ステップS6は、燃料電池の過電圧の直流成分の分離の測定手順を示している。   Steps S <b> 1 to S <b> 6 in FIG. 5 show a measurement procedure for separating the DC component of the overvoltage of the fuel cell.

図5のステップS1では、電子負荷5を制御して既定の直流負荷をカソード本電極2Aとアノード本電極3A間に与え、直流成分を測定可能な状態に設定する。次に、ステップS2では計測部71により上記電圧V,V1,V2,V3を取得する。   In step S1 of FIG. 5, the electronic load 5 is controlled so that a predetermined DC load is applied between the cathode main electrode 2A and the anode main electrode 3A, and the DC component is set in a measurable state. Next, in step S2, the measuring unit 71 acquires the voltages V, V1, V2, and V3.

次に、ステップS3では、演算部72において、取得された電圧V,V1,V2,V3を用いて検算を行い、正常な測定が実行されているか否か判断する。ここでは、「V1=V+V2+V3」の関係が成り立つかどうか判断し、判断が肯定されればステップS4へ進み、判断が否定されればステップS2へ戻って電圧V,V1,V2,V3を再度取得する。   Next, in step S3, the calculation unit 72 performs verification using the acquired voltages V, V1, V2, and V3, and determines whether normal measurement is being performed. Here, it is determined whether the relationship of “V1 = V + V2 + V3” is established, and if the determination is affirmed, the process proceeds to step S4, and if the determination is negative, the process returns to step S2 to acquire the voltages V, V1, V2, and V3 again. To do.

ステップS4では、出力部73を介して、取得された電圧V,V1,V2,V3のデータを出力若しくは記憶する。出力もしくは記憶された電圧V1若しくはV+V2+V3を用いることで、図3で示した、燃料クロスオーバーに起因する損失電圧Vco(Vcoはアノードのガス温度、ガス圧力、カソードのガス温度、ガス圧力によって補正された理論VocからV1(或いは、V+V2+V3)を引くことで求められる)を算出することができる。   In step S4, the acquired data of the voltages V, V1, V2, and V3 are output or stored via the output unit 73. By using the output or stored voltage V1 or V + V2 + V3, the loss voltage Vco caused by the fuel crossover shown in FIG. 3 (Vco is corrected by the gas temperature of the anode, the gas pressure, the gas temperature of the cathode, and the gas pressure). V1 (or obtained by subtracting V + V2 + V3) from the calculated theory Voc can be calculated.

次に、ステップS5では、予定されたすべての測定条件について測定が終了したか否か判断し、判断が肯定されれば一連の処理を終了し、判断が否定されればステップS6で直流電流値を変更しステップS1へ戻る。この場合、ステップS1では、次の負荷条件に合わせて電子負荷5を制御し、上記の測定手順(ステップS2〜ステップS5)を繰り返す。   Next, in step S5, it is determined whether or not measurement has been completed for all scheduled measurement conditions. If the determination is affirmative, the series of processing ends, and if the determination is negative, the direct current value is determined in step S6. And return to step S1. In this case, in step S1, the electronic load 5 is controlled in accordance with the next load condition, and the above measurement procedure (steps S2 to S5) is repeated.

以上の手順により、測定条件を変更しつつ、燃料電池100の開回路電圧V1、クロスオーバー過電圧Vco、アノード過電圧V2、抵抗過電圧を含むカソード過電圧V3、セル電圧Vの直流成分が分離して測定される。   According to the above procedure, the open circuit voltage V1, the crossover overvoltage Vco, the anode overvoltage V2, the cathode overvoltage V3 including the resistance overvoltage, and the DC component of the cell voltage V are separately measured while changing the measurement conditions. The

図6のステップS11〜ステップS23は、交流成分の測定手順を示している。   Steps S11 to S23 in FIG. 6 show the AC component measurement procedure.

図6のステップS11では、電子負荷5を制御して所定の直流電流の負荷をカソード本電極2Aとアノード本電極3A間に与える。次に、ステップS12では計測部71により上記電圧V,V1,V2,V3、電流値Aを取得する。   In step S11 of FIG. 6, the electronic load 5 is controlled to give a load of a predetermined direct current between the cathode main electrode 2A and the anode main electrode 3A. Next, in step S12, the voltage V, V1, V2, V3, and the current value A are acquired by the measuring unit 71.

次に、ステップS13では、演算部72において、取得された電圧V,V1,V2,V3を用いて検算を行い、正常な測定が実行されているか(V1=V+V2+V3)否か判断する。判断が肯定されればステップS14へ進み、判断が否定されればステップS12へ戻って電圧V,V1,V2,V3を再度取得する。   Next, in step S13, the calculation unit 72 performs verification using the acquired voltages V, V1, V2, and V3, and determines whether normal measurement is being performed (V1 = V + V2 + V3). If the determination is affirmative, the process proceeds to step S14, and if the determination is negative, the process returns to step S12 to acquire the voltages V, V1, V2, and V3 again.

ステップS14では、出力部73を介して、取得された電圧V,V1,V2,V3、電流値Aのデータを出力若しくは記憶する。出力された電圧V1若しくはV+V2+V3を用いることで、図3で示した燃料クロスオーバーに起因する損失電圧Vco(Vcoはアノードのガス温度、ガス圧力、カソードのガス温度、ガス圧力によって補正された理論VocからV1(或いは、V+V2+V3)を引くことで求められる)を算出することができる。   In step S14, the acquired data of the voltages V, V1, V2, V3, and the current value A are output or stored via the output unit 73. By using the output voltage V1 or V + V2 + V3, the loss voltage Vco caused by the fuel crossover shown in FIG. 3 (Vco is the theoretical Voc corrected by the gas temperature of the anode, the gas pressure, the gas temperature of the cathode, and the gas pressure) V1 (or obtained by subtracting V + V2 + V3) can be calculated.

ステップS15では負荷に所望の振幅、周波数の交流電流を重畳し、ステップS16では上記電圧V,V1,V2,V3、電流値の波形を取得する。ステップS17ではインピーダンス演算を行う。   In step S15, an alternating current having a desired amplitude and frequency is superimposed on the load. In step S16, the waveforms of the voltages V, V1, V2, V3 and current values are acquired. In step S17, impedance calculation is performed.

次に、ステップS18では、予定されたすべての測定条件、例えば、すべての周波数について測定が終了したか否か判断し、判断が肯定されればステップS20に進み、判断が否定されればステップS19で重畳交流の周波数を変更しステップS15へ戻る   Next, in step S18, it is determined whether measurement has been completed for all scheduled measurement conditions, for example, all frequencies. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S20, and if the determination is negative, step S19 is performed. To change the frequency of the superimposed alternating current and return to step S15.

次に、ステップS20では、予定されたすべての測定条件が終了したか否か判断し、判断が肯定されれば一連の処理を終了し、判断が否定されればステップS21で直流電流値を変更しステップS11へ戻る。この場合、ステップS19では、次の測定条件に合わせて電子負荷5を制御し、上記の測定手順(ステップS12〜ステップS17)を繰り返す。   Next, in step S20, it is determined whether or not all scheduled measurement conditions have been completed. If the determination is affirmative, the series of processing ends, and if the determination is negative, the direct current value is changed in step S21. The process returns to step S11. In this case, in step S19, the electronic load 5 is controlled in accordance with the next measurement condition, and the above measurement procedure (steps S12 to S17) is repeated.

以上の手順により、カソード本電極2Aとアノード本電極3A間の負荷に加える交流成分の周波数を変化させたときの、電圧V2および電圧V3の応答特性を取得することができる。   With the above procedure, the response characteristics of the voltage V2 and the voltage V3 when the frequency of the AC component applied to the load between the cathode main electrode 2A and the anode main electrode 3A is changed can be acquired.

次に、ステップS22では、演算部72において、電圧V2,電圧V3のインピーダンスの周波数特性から、燃料電池の等価回路モデルのパラメータのフィッティングを行い、ステップS23で結果出力を行う。   Next, in step S22, the calculation unit 72 performs the fitting of the parameters of the equivalent circuit model of the fuel cell from the frequency characteristics of the impedances of the voltage V2 and the voltage V3, and outputs the result in step S23.

図7は燃料電池の等価回路モデルの一例を示す図である。図7において、並列接続されたコンデンサCca1および抵抗Rca1はカソードの反応インピーダンスに、並列接続されたコンデンサCca2および抵抗Rca2はカソードの拡散インピーダンスに、並列接続されたコンデンサCan1および抵抗Ran1はアノードの反応インピーダンスに、並列接続されたコンデンサCan2および抵抗Ran2はアノードの拡散インピーダンスに、それぞれ対応する。また、抵抗Rirは固体高分子膜1の抵抗値および各接触抵抗に対応する。   FIG. 7 is a diagram showing an example of an equivalent circuit model of a fuel cell. In FIG. 7, the capacitor Cca1 and the resistor Rca1 connected in parallel are the reaction impedance of the cathode, the capacitor Cca2 and the resistor Rca2 connected in parallel are the diffusion impedance of the cathode, and the capacitor Can1 and the resistor Ran1 connected in parallel are the reaction impedance of the anode. The capacitor Can2 and the resistor Ran2 connected in parallel correspond to the diffusion impedance of the anode, respectively. The resistance Rir corresponds to the resistance value of the solid polymer film 1 and each contact resistance.

図3に示したカソード活性化過電圧Vca1、カソード濃度過電圧Vca2、アノード活性化過電圧Van1、アノード濃度過電圧Van2および抵抗過電圧Vrは、ぞれぞれ、カソードの反応インピーダンス、カソードの拡散インピーダンス、アノードの反応インピーダンス、アノードの拡散インピーダンスおよび抵抗Rirに基づき発生する。   The cathode activation overvoltage Vca1, cathode concentration overvoltage Vca2, anode activation overvoltage Van1, anode concentration overvoltage Van2 and resistance overvoltage Vr shown in FIG. 3 are respectively the cathode reaction impedance, the cathode diffusion impedance, and the anode reaction. Generated based on impedance, anode diffusion impedance and resistance Rir.

ステップS22では、これらのコンデンサの容量および抵抗の抵抗値を負荷電流と電圧V2(或いは、電圧V3)の位相関係、ゲイン関係の周波数特性により図7のモデルでフィッティングする。本実施形態では、カソード側の過電圧を電圧V3として、アノード側の過電圧を電圧V2として、それぞれ取得することができる。このため、カソードの反応インピーダンスおよびカソードの拡散インピーダンスに対応する容量および抵抗値は電圧V3と電流の位相とゲインの負荷電流に対する周波数特性に基づき、アノードの反応インピーダンスおよびアノードの拡散インピーダンスに対応する容量および抵抗値は電圧V2と電流の位相とゲインの負荷電流に対する周波数特性に基づき、それぞれ独立して算出することが可能になる。従来のセル電圧Vと負荷電流の関係からのフィッティングでは、5つのインピーダンス(反応、拡散、抵抗)へのモデル化は可能であっても組み合わせは分からない。   In step S22, the capacitance values of these capacitors and the resistance values of the resistors are fitted to the model of FIG. 7 based on the phase relationship between the load current and the voltage V2 (or voltage V3) and the frequency characteristics of the gain relationship. In this embodiment, the cathode-side overvoltage can be acquired as the voltage V3, and the anode-side overvoltage can be acquired as the voltage V2. Therefore, the capacitance and resistance values corresponding to the reaction impedance of the cathode and the diffusion impedance of the cathode are based on the frequency characteristics with respect to the voltage V3, the phase of the current and the gain load current, and the capacitance corresponding to the anode reaction impedance and the anode diffusion impedance. The resistance value can be calculated independently based on the voltage V2, the phase of the current, and the frequency characteristics of the gain with respect to the load current. In the conventional fitting from the relationship between the cell voltage V and the load current, modeling to five impedances (reaction, diffusion, resistance) is possible, but the combination is not known.

次に、ステップS23では、フィッティングによる算出結果を、出力部74を介して出力若しくは記憶し、一連の手順を終了する。   Next, in step S23, the calculation result by fitting is output or memorize | stored via the output part 74, and a series of procedures are complete | finished.

以上のように、本実施形態では、互いに対向して配置されたカソード電極およびアノード電極の一部をカソード分割電極2Bおよびアノード分割電極3Bとしている。このため、カソード分割電極2Bおよびアノード分割電極3Bに、カソード本電極2Aおよびアノード本電極3Aと同一の位置関係やガス濃度等の条件を与えることができる。   As described above, in the present embodiment, a part of the cathode electrode and the anode electrode arranged to face each other is the cathode divided electrode 2B and the anode divided electrode 3B. For this reason, conditions such as the same positional relationship and gas concentration as the cathode main electrode 2A and the anode main electrode 3A can be given to the cathode divided electrode 2B and the anode divided electrode 3B.

発電中においても、開回路電圧V1を測定することができる。このため、発電中のアノード、カソードの各端子との電位差(V2、V3)、言い換えれば、アノードとカソードの過電圧を分離して測定することが可能になり、等価回路モデルへのフィッティングを精緻なものとすることができる。   Even during power generation, the open circuit voltage V1 can be measured. For this reason, it is possible to measure the potential difference (V2, V3) between the anode and cathode terminals during power generation, in other words, the overvoltage between the anode and the cathode separately, and the fitting to the equivalent circuit model is elaborated. Can be.

また、算出された燃料クロスオーバーに起因する損失電圧Vcoやカソード側の過電圧、あるいはアノード側の過電圧に基づいて、燃料電池の初期特性や経年的な変化を数値化して管理することができる。   In addition, based on the calculated loss voltage Vco resulting from the fuel crossover, cathode-side overvoltage, or anode-side overvoltage, the initial characteristics and changes over time of the fuel cell can be digitized and managed.

活性化過電圧は触媒の、濃度過電圧は拡散層およびガス流路の、抵抗過電圧は主に電解質膜のそれぞれの設計と密接な関係があるため、それぞれの要素の設計値へのフィードバック、設計許容値への反映が可能となる。   The activation overvoltage is closely related to the design of the catalyst, the concentration overvoltage is related to the diffusion layer and the gas flow path, and the resistance overvoltage is mainly related to the design of the electrolyte membrane. Can be reflected.

上記実施形態では、カソード分割電極2Bおよびアノード分割電極3Bの面積を、カソード本電極2Aおよびアノード本電極3Aに比較してそれぞれ小さく形成したが、面積の関係は制限されない。   In the above embodiment, the areas of the cathode divided electrode 2B and the anode divided electrode 3B are formed smaller than the cathode main electrode 2A and the anode main electrode 3A, respectively, but the area relationship is not limited.

図8(a)はカソード電極およびアノード電極を、それぞれ同等の大きさに2分した燃料電池の例を示す平面図である。   FIG. 8A is a plan view showing an example of a fuel cell in which the cathode electrode and the anode electrode are each divided into two equal parts.

図8(a)の例では、カソード電極およびアノード電極を、それぞれ同等の大きさのカソード電極102A,102Bと、アノード電極103A,103Bとに分離している。この場合、図8(b)に示すように、カソード電極102Aとアノード電極103Aの間に電子負荷5を接続し、カソード電極102Aを上記カソード本電極2Aに、カソード102Bを上記カソード分割電極2Bに、アノード電極103Aを上記アノード本電極3Aに、アノード電極103Bを上記アノード分割電極3Bに、それぞれ対応させて測定を行うことにより、上記実施形態と同様の測定値を得ることができる。   In the example of FIG. 8A, the cathode electrode and the anode electrode are separated into cathode electrodes 102A and 102B and anode electrodes 103A and 103B having the same size, respectively. In this case, as shown in FIG. 8B, an electronic load 5 is connected between the cathode electrode 102A and the anode electrode 103A, the cathode electrode 102A is connected to the cathode main electrode 2A, and the cathode 102B is connected to the cathode divided electrode 2B. The measurement values similar to those of the above embodiment can be obtained by performing measurement with the anode electrode 103A corresponding to the anode main electrode 3A and the anode electrode 103B corresponding to the anode split electrode 3B.

この場合、図8(c)に示すように、燃料電池の実使用時には、カソード電極102Aとカソード電極102B、およびアノード電極103Aとアノード電極103Bを、それぞれ合わせて実負荷6に接続し、すべての電極を用いて電流を取り出すことができる。したがって、電極の分離に起因する発電効率の低下を防止できる。   In this case, as shown in FIG. 8C, when the fuel cell is actually used, the cathode electrode 102A and the cathode electrode 102B, and the anode electrode 103A and the anode electrode 103B are connected to the actual load 6 together, An electric current can be taken out using an electrode. Therefore, it is possible to prevent a decrease in power generation efficiency due to electrode separation.

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、固体高分子型燃料電池に対する電気的特性の測定に限らず、すべての燃料電池に対する測定について広く適用することができる。   The scope of application of the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention is not limited to the measurement of electrical characteristics for a polymer electrolyte fuel cell, and can be widely applied to the measurement for all fuel cells.

本実施形態の燃料電池の構成を示す図であり、(a)は断面図、(b)は平面図。It is a figure which shows the structure of the fuel cell of this embodiment, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 燃料電池の電気的特性を測定する方法を示す図。The figure which shows the method of measuring the electrical property of a fuel cell. 燃料電池の電圧特性を説明する図。The figure explaining the voltage characteristic of a fuel cell. 燃料電池の電気的特性を測定する測定装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the measuring apparatus which measures the electrical property of a fuel cell. 測定装置の動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement procedure of a measuring apparatus. 測定装置の動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement procedure of a measuring apparatus. 燃料電池の等価回路モデルの一例を示す図。The figure which shows an example of the equivalent circuit model of a fuel cell. 燃料電池の別の電極構造を示す図であり、(a)は平面図、(b)は電気的特性を測定する方法を示す図、(c)は燃料電池の実使用時の接続状態を示す図。It is a figure which shows another electrode structure of a fuel cell, (a) is a top view, (b) is a figure which shows the method of measuring an electrical property, (c) shows the connection state at the time of actual use of a fuel cell. Figure.

符号の説明Explanation of symbols

1 固体高分子膜
2A カソード本電極
2B カソード分割電極
3A アノード本電極
3B アノード分割電極
5 電子負荷(負荷)
70 測定装置
71 計測部(開回路電圧測定手段、カソード側過電圧測定手段、アノード側過電圧測定手段)
72 演算部(フィッティング手段)
100 燃料電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid polymer film 2A Cathode main electrode 2B Cathode division | segmentation electrode 3A Anode main electrode 3B Anode division | segmentation electrode 5 Electronic load (load)
70 measuring device 71 measuring unit (open circuit voltage measuring means, cathode side overvoltage measuring means, anode side overvoltage measuring means)
72 Calculation unit (fitting means)
100 Fuel cell

Claims (11)

カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する方法であって、
前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続するステップと、
前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記カソード分割電極と前記アノード分割電極の間の電圧を測定するステップと、
を備えることを特徴とする燃料電池の特性測定方法。
A cathode electrode and an anode electrode are disposed to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode divided electrode, the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode divided electrode, and the cathode divided electrode and the cathode divided electrode A method for measuring the electrical characteristics of a fuel cell in which anode split electrodes are arranged opposite to each other in the same region,
Connecting a load between the cathode main electrode and the anode main electrode;
Measuring a voltage between the cathode split electrode and the anode split electrode with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode;
A method for measuring characteristics of a fuel cell, comprising:
カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する方法であって、
前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続するステップと、
前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記カソード本電極と前記カソード分割電極の間の電圧を測定するステップと、
を備えることを特徴とする燃料電池の特性測定方法。
A cathode electrode and an anode electrode are disposed to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode divided electrode, the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode divided electrode, and the cathode divided electrode and the cathode divided electrode A method for measuring the electrical characteristics of a fuel cell in which anode split electrodes are arranged opposite to each other in the same region,
Connecting a load between the cathode main electrode and the anode main electrode;
Measuring a voltage between the cathode main electrode and the cathode split electrode with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode;
A method for measuring characteristics of a fuel cell, comprising:
カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する方法であって、
前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続するステップと、
前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記アノード本電極と前記アノード分割電極の間の電圧を測定するステップと、
を備えることを特徴とする燃料電池の特性測定方法。
A cathode electrode and an anode electrode are disposed to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode divided electrode, the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode divided electrode, and the cathode divided electrode and the cathode divided electrode A method for measuring the electrical characteristics of a fuel cell in which anode split electrodes are arranged opposite to each other in the same region,
Connecting a load between the cathode main electrode and the anode main electrode;
Measuring a voltage between the anode main electrode and the anode split electrode with a load connected between the cathode main electrode and the anode main electrode;
A method for measuring characteristics of a fuel cell, comprising:
前記負荷に流れる電流に交流成分を重畳させるステップを備え、
前記電圧を測定するステップでは、前記交流成分に対する前記電圧の周波数応答を測定することを特徴とする請求項2または3に記載の燃料電池の特性測定方法。
Superimposing an alternating current component on the current flowing through the load,
The method for measuring characteristics of a fuel cell according to claim 2 or 3, wherein in the step of measuring the voltage, a frequency response of the voltage with respect to the AC component is measured.
測定された前記周波数応答に基づいて、燃料電池の等価回路モデルのパラメータをフィッティングするステップを備えることを特徴とする請求項4に記載の燃料電池の特性測定方法。 The method for measuring characteristics of a fuel cell according to claim 4, further comprising the step of fitting a parameter of an equivalent circuit model of the fuel cell based on the measured frequency response. カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する測定装置であって、
前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記カソード分割電極と前記アノード分割電極の間の電圧を測定する開回路電圧測定手段を備えることを特徴とする燃料電池の特性測定装置。
A cathode electrode and an anode electrode are disposed to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode divided electrode, the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode divided electrode, and the cathode divided electrode and the cathode divided electrode A measuring device for measuring electrical characteristics of a fuel cell in which anode divided electrodes are arranged to face each other in the same region,
A fuel cell characteristic comprising: an open circuit voltage measuring means for measuring a voltage between the cathode divided electrode and the anode divided electrode in a state where a load is connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. measuring device.
カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する測定装置であって、
前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記カソード本電極と前記カソード分割電極の間の電圧を測定するカソード側過電圧測定手段を備えることを特徴とする燃料電池の特性測定装置。
A cathode electrode and an anode electrode are disposed to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode divided electrode, the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode divided electrode, and the cathode divided electrode and the cathode divided electrode A measuring device for measuring electrical characteristics of a fuel cell in which anode divided electrodes are arranged to face each other in the same region,
A fuel cell characteristic comprising a cathode-side overvoltage measuring means for measuring a voltage between the cathode main electrode and the cathode split electrode in a state where a load is connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. measuring device.
カソード電極およびアノード電極が、互いに対向して配置され、前記カソード電極がカソード本電極およびカソード分割電極に分割され、前記アノード電極がアノード本電極およびアノード分割電極に分割され、前記カソード分割電極および前記アノード分割電極が同一領域で互いに対向して配置された燃料電池の電気的特性を測定する測定装置であって、
前記カソード本電極と前記アノード本電極の間に負荷を接続した状態で前記アノード本電極と前記アノード分割電極の間の電圧を測定するアノード側過電圧測定手段を備えることを特徴とする燃料電池の特性測定装置。
A cathode electrode and an anode electrode are disposed to face each other, the cathode electrode is divided into a cathode main electrode and a cathode divided electrode, the anode electrode is divided into an anode main electrode and an anode divided electrode, and the cathode divided electrode and the cathode divided electrode A measuring device for measuring electrical characteristics of a fuel cell in which anode divided electrodes are arranged to face each other in the same region,
A fuel cell characteristic comprising an anode-side overvoltage measuring means for measuring a voltage between the anode main electrode and the anode split electrode in a state where a load is connected between the cathode main electrode and the anode main electrode. measuring device.
前記負荷に流れる電流に交流成分を重畳させ、
前記カソード側過電圧測定手段は、前記交流成分に対する前記電圧の周波数応答を測定することを特徴とする請求項7に記載の燃料電池の特性測定装置。
An AC component is superimposed on the current flowing through the load,
8. The fuel cell characteristic measuring apparatus according to claim 7, wherein the cathode-side overvoltage measuring means measures a frequency response of the voltage with respect to the AC component.
前記負荷に流れる電流に交流成分を重畳させ、
前記アノード側過電圧測定手段は、前記交流成分に対する前記電圧の周波数応答を測定することを特徴とする請求項8に記載の燃料電池の特性測定装置。
An AC component is superimposed on the current flowing through the load,
9. The fuel cell characteristic measuring apparatus according to claim 8, wherein the anode-side overvoltage measuring means measures a frequency response of the voltage with respect to the AC component.
測定された前記周波数応答に基づいて、燃料電池の等価回路モデルのパラメータをフィッティングするフィッティング手段を備えることを特徴とする請求項9または10に記載の燃料電池の特性測定装置。
11. The fuel cell characteristic measuring apparatus according to claim 9, further comprising a fitting unit that fits a parameter of an equivalent circuit model of the fuel cell based on the measured frequency response.
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