JP2013008568A - 燃料電池状態診断装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】診断対象となる単位セル10における空気に含まれる酸素濃度が高く、かつ、水素濃度が低くなり易い第1の局所部位(例えば、水素出口部103b付近)におけるインピーダンスを算出する。また、診断対象となる単位セル10における水素濃度が高く、かつ、空気に含まれる酸素濃度が低くなり易い第2の局所部位(例えば、空気出口部104b付近)におけるインピーダンスを算出する。そして、第1の局所部位にて検出したインピーダンスに基づいて、水素欠乏を診断し、第2の局所部位にて検出したインピーダンスに基づいて、酸素欠乏を診断する。
【選択図】図2
Description
(正極側:カソード電極)2H++1/2O2+2e−→H2O
ここで、一般に、単位セル10は、図3の等価回路で示すことができる。なお、図3は、燃料電池1の単位セル10の等価回路を示す回路図である。図3の等価回路におけるRpemは、電解質膜100aの膜抵抗、Zanはアノード電極側の反応抵抗、Zcaはカソード電極側の反応抵抗、Ranはアノード側のセパレータ等の電気抵抗、Rcaはカソード側のセパレータ等の電気抵抗、Canはアノード側の電気二重層(コンデンサ成分)、Ccaはカソード側の電気二重層に相当している。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。
10 単位セル
103a 水素入口部(燃料ガス入口部)
103b 水素出口部(燃料ガス出口部)
104a 空気入口部(酸化剤ガス入口部)
104b 空気出口部(酸化剤ガス出口部)
4 局所電流検出部(局所電流検出手段)
51 交流印加部(交流電流印加手段)
52 電圧センサ(電圧検出手段)
53 演算処理部(インピーダンス算出手段)
62 診断手段
Claims (3)
- 酸素を主成分とする酸化剤ガスと水素を主成分とする燃料ガスとを電気化学反応させて電気エネルギを発生させる単位セル(10)が複数積層された燃料電池(1)の状態を診断する燃料電池状態診断装置であって、
前記燃料電池(1)に対して所定の波形を有する交流電流を印加する交流電流印加手段(51)と、
診断対象となる前記単位セル(10)のセル電圧を検出する電圧検出手段(52)と、
前記診断対象となる単位セル(10)における前記酸化剤ガスのガス濃度が高く、かつ、前記燃料ガスのガス濃度が低くなり易い第1の局所部位、および前記燃料ガスのガス濃度が高く、かつ、前記酸化剤ガスのガス濃度が低くなり易い第2の局所部位を流れる局所電流を検出する局所電流検出手段(4)と、
前記電圧検出手段(52)の検出値、および前記局所電流検出手段(4)の検出値に基づいて、前記診断対象となる単位セル(10)の前記第1の局所部位および前記第2の局所部位におけるインピーダンスを算出するインピーダンス算出手段(53)と、
前記インピーダンス算出手段(53)にて算出されたインピーダンスに基づいて前記燃料電池の状態を診断する診断手段(62)と、を備え、
前記診断手段(62)は、前記第1の局所部位におけるインピーダンスに基づいて前記燃料ガスが欠乏した状態であるか否かを判定し、前記第2の局所部位におけるインピーダンスに基づいて前記酸化剤ガスが欠乏した状態であるか否かを判定することを特徴とする燃料電池状態診断装置。 - 前記複数の単位セル(10)それぞれには、前記燃料ガスが流入する燃料ガス入口部(103a)、前記燃料ガスが流出する燃料ガス出口部(103b)、前記酸化剤ガスが流入する酸化剤ガス入口部(104a)、および前記酸化剤ガスが流出する酸化剤ガス出口部(104b)が形成され、
前記燃料ガス入口部(103a)と前記燃料ガス出口部(103b)との間には、前記燃料ガスが流れる燃料ガス流路が形成され、
前記酸化剤ガス入口部(104a)と前記酸化剤ガス出口部(104b)との間には、前記酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路が形成され、
前記燃料ガス流路における前記燃料ガス入口部(103a)よりも前記燃料ガス出口部(103b)に近い部位は、前記酸化剤ガス流路における前記酸化剤ガス出口部(104b)よりも前記酸化剤ガス入口部(104a)に近い部位に対応する位置に形成され、
前記酸化剤ガス流路における前記酸化剤ガス入口部(104a)よりも前記酸化剤ガス出口部(104b)に近い部位は、前記燃料ガス流路における前記燃料ガス出口部(103b)よりも前記燃料ガス入口部(103a)に近い部位に対応する位置に形成され、
前記第1の局所部位は、前記診断対象となる単位セル(10)における前記燃料ガス入口部(103a)よりも前記燃料ガス出口部(103b)側の部位であり、
前記第2の局所部位は、前記診断対象となる単位セル(10)における前記酸化剤ガス入口部(104a)よりも前記酸化剤ガス出口部(104b)側の部位であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池状態診断装置。 - 前記診断手段(62)は、
前記第1の局所部位におけるインピーダンスが予め定めた第1基準値を上回った場合に前記燃料ガスが欠乏した状態であると判定し、
前記第2の局所部位におけるインピーダンスが予め定めた第2基準値を上回った場合に前記酸化剤ガスが欠乏した状態であると判定することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池状態診断装置。
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