JP2013054925A - 燃料電池の検査方法および検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池の検査方法は、電解質膜と電解質膜の一方の側に配置されたアノード側触媒層と電解質膜の他方の側に配置されたカソード側触媒層とを含む発電体に第1の期間に第1の電圧値の直流電圧を印加する第1の工程と、発電体に第1の期間の後の第2の期間に第1の電圧値よりも低い第2の電圧値の直流電圧を印加すると共に、発電体に流れる電流値を検出する第2の工程と、を備える。
【選択図】図4
Description
電解質膜と前記電解質膜の一方の側に配置されたアノード側触媒層と、前記電解質膜の他方の側に配置されたカソード側触媒層と、を含む発電体に、第1の期間に、第1の電圧値の直流電圧を印加する第1の工程と、
前記発電体に、前記第1の期間の後の第2の期間に、前記第1の電圧値よりも低い第2の電圧値の直流電圧を印加すると共に、前記発電体に流れる電流値を検出する第2の工程と、を備える、燃料電池の検査方法。
前記検出した電流値と所定の閾値とを比較する判定工程を備える、燃料電池の検査方法。
前記第1の期間の長さは、0.5秒以上2.5秒以下である、燃料電池の検査方法。
前記第1の期間の長さと、前記第1の電圧値を前記第2の電圧値で除して算出した係数と、を乗じた値は、0.4以上4.0以下である、燃料電池の検査方法。
前記電流値の検出は、前記第2の期間の開始から所定の時間経過した時に行われる、燃料電池の検査方法。
前記所定の時間は、1秒以上5秒以下である、燃料電池の検査方法。
前記第2の電圧値は、0.5ボルト以下である、燃料電池の検査方法。
前記第2の期間は、前記第1の期間の終了と同時に始まる期間である、燃料電池の検査方法。
A.実施例:
A−1.燃料電池の構成
A−2.発電体の検査工程
A−3.精度評価:
B.変形例:
A−1.燃料電池の構成
図1は、本発明の実施例における燃料電池100の構成を概略的に示す説明図である。本実施例の燃料電池100は、比較的小型で発電効率に優れる固体高分子型燃料電池である。燃料電池100は、セパレータ140とカソード側ガス流路層132とカソード側拡散層122と膜電極接合体(以下「MEA(Membrane Electrode Assembly)」とも呼ぶ)110とアノード側拡散層124とアノード側ガス流路層134とが複数積層されて締結されたスタック構造を有している。なお、MEA110は、本発明における発電体に相当する。
図2は、本発明の実施例におけるMEA110の検査の流れを示すフローチャートである。図3は、本発明の実施例におけるMEA110の検査の様子を概略的に示す説明図である。図4は、本発明の実施例におけるMEA110に直流電圧を印加したときに検出された電流値の一例を示す説明図である。本実施例におけるMEA110の検査では、MEA110に直流電圧を印加して、電圧印加時のMEA110に流れる電流を検出し、検出した電流値に基づいてMEA110の電子リークおよびガスリーク(以下、「リーク」とも呼ぶ)の有無を判定する。
図6および図7は、本発明の実施例の検査方法における電圧を印加したMEA110から検出された電流値と検出時間とから算出したずれ量を示す説明図である。図6には、MEA110に第1の電圧値V1を印加する第1の期間AT1の長さと、第1の電圧値V1を第2の電圧値V2で除して算出した係数Cvと、の条件に対する電流値Ip2と電流値Ip3とから算出したずれ量を示している。このずれ量は、電流値Ip2から電流値Ip3を引いた電流値の差から算出された頻度分布における3σに対応する値である。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例の検査方法では、第1の電圧値V1および第2の電圧値V2の具体的な数値を例示したが、これは一例であり、これに限られない。同様に、第1の期間AT1および第2の期間AT2の長さも上記実施例の数値に限られず、時刻t1と時刻t2と時刻t3とについても同様である。
上記実施例の検査方法における燃料電池100の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施例の検査方法では、検査対象の発電体としてMEA110を使用しているが、発電体は、MEA110にアノード側拡散層124およびカソード側拡散層122を含んでもよいし、複数のMEA110で構成されてもよい。また、アノード側ガス流路層134やカソード側ガス流路層132がない発電体であってもよい。
上記実施例における燃料電池100の検査方法では、MEA110に第1の期間AT1に印加する第1の電圧値V1および第2の期間AT2に印加する第2の電圧値V2の電圧値を一定の電圧値としたが、そうでなくてもよい。例えば、第1の電圧値V1は徐々に電圧値を上昇させるような一定ではない電圧値であってもよい。また、第2の電圧値V2は、検出される電流値Ip2が定常電流値となっていればよいので、第2の期間AT2に一定の直流電圧を印加することに限られない。なお、第1の電圧値V1および第2の電圧値V2が一定でない場合、第2の期間AT2における電流値Ip2が検出される時刻t2のときに印加された電圧値が、第1の電圧値V1における最大電圧値よりも低ければよい。
上述した実施形態、実施例および変形例における構成要素のうち、独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略、または、組み合わせが可能である。
110…MEA
112…電解質膜
114…カソード
116…アノード
122…カソード側拡散層
124…アノード側拡散層
132…カソード側ガス流路層
134…アノード側ガス流路層
140…セパレータ
160…金属板
170…直流電源
180…電流計
V1…第1の電圧値
V2…第2の電圧値
C1…電流曲線
C2…電流曲線
Cv…係数
AT1…第1の期間
AT2…第2の期間
Ip1…電流値
Ip1’…電流値
Ip2…電流値
Ip2’…電流値
Ip3…電流値
Ip3’…電流値
Ith…閾値
Claims (9)
- 燃料電池の検査方法であって、
電解質膜と前記電解質膜の一方の側に配置されたアノード側触媒層と、前記電解質膜の他方の側に配置されたカソード側触媒層と、を含む発電体に、第1の期間に、第1の電圧値の直流電圧を印加する第1の工程と、
前記発電体に、前記第1の期間の後の第2の期間に、前記第1の電圧値よりも低い第2の電圧値の直流電圧を印加すると共に、前記発電体に流れる電流値を検出する第2の工程と、を備える、燃料電池の検査方法。 - 請求項1に記載の燃料電池の検査方法であって、さらに、
前記検出した電流値と所定の閾値とを比較する判定工程を備える、燃料電池の検査方法。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料電池の検査方法であって、
前記第1の期間の長さは、0.5秒以上2.5秒以下である、燃料電池の検査方法。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料電池の検査方法であって、
前記第1の期間の長さと、前記第1の電圧値を前記第2の電圧値で除して算出した係数と、を乗じた値は、0.4以上4.0以下である、燃料電池の検査方法。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の燃料電池の検査方法であって、
前記電流値の検出は、前記第2の期間の開始から所定の時間経過した時に行われる、燃料電池の検査方法。 - 請求項5に記載の燃料電池の検査方法であって、
前記所定の時間は、1秒以上5秒以下である、燃料電池の検査方法。 - 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の燃料電池の検査方法であって、
前記第2の電圧値は、0.5ボルト以下である、燃料電池の検査方法。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の燃料電池の検査方法であって、
前記第2の期間は、前記第1の期間の終了と同時に始まる期間である、燃料電池の検査方法。 - 燃料電池の検査装置であって、
電解質膜と前記電解質膜の一方の側に配置されたアノード側触媒層と、前記電解質膜の他方の側に配置されたカソード側触媒層と、を含む発電体に、第1の期間には、第1の電圧値の直流電圧を印加し、前記第1の期間の後の第2の期間には、前記第1の電圧値よりも低い第2の電圧値の直流電圧を印加する電圧印加部と、
前記第2の期間に、前記発電体に流れる電流値を検出する検出部と、を備える、燃料電池の検査装置。
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