【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池を構成する多孔質ガス拡散電極を検査する燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、特開昭５９−２０５１６４号公報に示された従来の端部にシールを形成した多孔質ガス拡散電極を含む単電池を示す斜視図である。
図７において、１は単電池、２は電解質を保持したマトリックス、３は燃料極、４は酸化剤極、５は多孔質ガス拡散電極、６は多孔質ガス拡散電極５に設けられたガス供給溝である。７はガスを分離するガス分離板であり、２〜７で単電池１を構成する。８は多孔質ガス拡散電極５の端部側面を形成するように多孔質ガス拡散電極５の多孔質部端部に熱圧着されたフッ素樹脂等の合成樹脂製シートである。
【０００３】
図８は、従来の燃料電池の多孔質ガス拡散電極端部側面を示す図である。
図８において、５〜８は図７におけるものと同一のものである。
燃料電池スタックは、かかる単電池１を複数枚積層して形成されている。各多孔質ガス拡散電極５に設けられるガス供給溝６は、その上方または下方に設けられる他の反応ガス供給溝とは互いにその方向が交差するように積層されている。従って、それぞれの反応ガスが互いに混合しないようそれぞれのガス供給溝６に平行な多孔質ガス拡散電極５の端部側面を、ガスが混合しないようシールし、かつ、電気的絶縁を維持するよう何らかの処置が施されている。例えば、図８のように、多孔質ガス拡散電極５の多孔質部端部にフッ素樹脂等の合成樹脂製シート８が熱圧着されて多孔質ガス拡散電極５の端部側面が形成され、この合成樹脂製シート８がガス不透過性及び電気絶縁シールの機能を有している。
【０００４】
次に動作について説明する。
多孔質ガス拡散電極５に互いに直交するよう形成されたガス供給用溝６よりそれぞれ供給される燃料ガス及び酸化剤ガスは、燃料極３と酸化剤極４の全面に供給され、電解質を含浸保持したマトリックス２を通して反応し、電気エネルギーを得る。燃料ガスと酸化剤ガスが混合すると、これらの反応物質は発電に関与しなくなり、電圧が低下するばかりでなく、燃料電池スタック内の温度が全体的もしくは局部的に高くなる。ひいては、燃料極３、酸化剤極４の触媒の劣化、ガス分離板７、多孔質ガス拡散電極５の腐食を促進し、燃料電池スタックの寿命を短くする。そのため、それぞれの反応ガスが互いに混合しないようそれぞれのガス供給溝６に平行な多孔質ガス拡散電極５の端部側面を、ガスが混合しないようシールし、かつ、電気的絶縁を維持するよう何らかの処置が施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ガスシールを正確に行えば、ガスリークを十分に防止できる。しかし、製造工程において数％の不良が発生する。これらの不良を製造工程中で発見することは非常に困難であるため、燃料電池スタックの製作が完了した時点でのガスリーク試験によって、ガスシールが不十分であることが発見されることがしばしばある。ガスリークが発見された場合、抜き取り、再度積層を行うなど作業時間を要するとともに信頼性を悪化させる問題があった。
また、特開平４−２９８９６６号公報に示すように、スタック側面に耐電解質性の樹脂フィルムからなるガスシールを形成する方法もある。しかし、不良が単電池のみに発生し、かつ微小な場合、スタック全体のガスリーク量は微小であり、ガスリークを発見することは極めて困難である。その場合でも、経時的には単電池の寿命が短くなり、ひいてはスタック全体の寿命が短くなるといった問題もある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、製造工程において感度良くガスシールの不良を発見し、燃料電池スタックのガスリークを確実に防止し、燃料電池の信頼性及び安全性向上を図るとともに、作業性の向上を図ることができる燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法においては、ガス供給溝が形成され燃料電池を構成する多孔質ガス拡散電極を検査する燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法において、多孔質ガス拡散電極の上下方向及び多孔質ガス拡散電極のガス供給溝に平行な端部を形成するガス不透過性部分を除く多孔質ガス拡散電極の水平方向の周囲をシールする第一の工程、多孔質ガス拡散電極にガスを供給する第二の工程、ガスの供給を停止する第三の工程、ガス不透過性部分からのガスの漏れを検出する第四の工程を含むものである。
また、ガス供給溝が形成され燃料電池を構成する多孔質ガス拡散電極を検査する燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法において、多孔質ガス拡散電極の上下方向及び多孔質ガス拡散電極のガス供給溝に平行な端部を形成するガス不透過性部分を除く多孔質ガス拡散電極の水平方向の周囲をシールする第一の工程、多孔質ガス拡散電極からガスを吸引する第二の工程、ガスの吸引を停止する第三の工程、多孔質ガス拡散電極のガス圧力の変化を計測する第四の工程を含むものである。
【０００８】
また、ガス供給溝が形成され燃料電池を構成する多孔質ガス拡散電極を検査する燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法において、燃料電池に組立てられる前の複数の多孔質ガス拡散電極を各多孔質ガス拡散電極のガス供給溝が平行になるように積層すると共に、複数積層された各多孔質ガス拡散電極の上下方向及び多孔質ガス拡散電極のガス供給溝に平行な端部を形成するガス不透過性部分を除く複数積層された多孔質ガス拡散電極の水平方向の周囲をシールする第一の工程、複数の多孔質ガス拡散電極にガスを供給する第二の工程、ガスの供給を停止する第三の工程、ガス不透過性部分からのガスの漏れを検出する第四の工程を含むものである。
さらに、第四の工程におけるガスの漏れの検出は、多孔質ガス拡散電極のガス圧力の変化を計測することによって行うものである。
【０００９】
また、第四の工程におけるガスの漏れの検出は、ガス検出器を用いて行うものである。
また、第一の工程における多孔質ガス拡散電極の上下方向のシールは、ガスを分離するよう構成されたガス分離板を用いて行うものである。
【００１０】
加えて、ガス供給溝が形成され燃料電池を構成する多孔質ガス拡散電極を検査する燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法において、多孔質ガス拡散電極のガス供給溝に平行な端部を形成するガス不透過性部分を液体に漬ける第一の工程、多孔質ガス拡散電極への液体の移動を検出する第二の工程を含むものである。
また、ガス供給溝が形成され燃料電池を構成する多孔質ガス拡散電極を検査する燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法において、多孔質ガス拡散電極のガス供給溝に平行な端部を形成するガス不透過性部分を除く多孔質ガス拡散電極の周囲をシールすると共に、多孔質ガス拡散電極に液体を充填する第一の工程、多孔質ガス拡散電極からの液体の移動を検出する第二の工程を含むものである。
【００１１】
さらにまた、第二の工程における液体の移動の検出は、多孔質ガス拡散電極の変色によって行うものである。
また、第二の工程における液体の移動の検出は、多孔質ガス拡散電極の重量変化を計測することによって行うものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による燃料電池の多孔質ガス拡散電極部を示す斜視図である。
図１において、５は多孔質ガス拡散電極、６は多孔質ガス拡散電極５に設けられたガス供給溝、７はガスを分離するガス分離板、８は多孔質ガス拡散電極５のガス供給溝６に平行な端部側面を形成するように多孔質ガス拡散電極５の多孔質部端部に熱圧着されたフッ素樹脂等の合成樹脂製シートで、ガス不透過性部分を形成し、この部分からのガスの洩れが検査される被検査部を形成している。ガス分離板７はこの合成樹脂製シート８を介して、多孔質ガス拡散電極５に圧着されている。９は多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分上面に配置されたパッキン、１０はガス分離板７の下面に配置されたパッキン、１１はパッキン９及びパッキン１０を上下から締め付ける締め付け板である。１２は不良となる孔である。１４ａは締め付け板１１に取り付けられ、ガスを供給するガス供給パイプ、１５はガス供給パイプ１４ａに取り付けられたバルブである。
【００１３】
図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
図２において、５、６、９、１１は図１におけるものと同一のものである。１４ｂは締め付け板１１に取り付けられたガス排出パイプ、１６はガス排出パイプ１４ｂに取り付けられた圧力計である。１７は多孔質ガス拡散電極５の周囲に設けられ、ガス供給溝６及び締め付け板１１からの漏れをシールするＯリング、１８はＯリング１７と共に漏れをシールするシール材で、凹凸を有する面もシールできるようグリース等の柔軟なものから成る。
【００１４】
次に動作について説明する。
多孔質ガス拡散電極５、パッキン９、パッキン１０は上下締め付け板１１によって面圧が印加される（第一の工程）。ガス供給パイプ１４ａから窒素等のガスが供給される（第二の工程）と、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分の上下面は、パッキン９及びガス分離板７、パッキン１０によってシールされる。ガス供給溝６からのガスは、シール材１８及びＯリング１７によってシールされる。ガス供給パイプ１４ａに取り付けられたバルブ１５を締め（第三の工程）れば、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分に不良がない場合は、圧力計１６の圧力は変わらない。多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分に、孔１２のような不良がある場合は、孔１２からガスが漏れ、圧力計１６の圧力が変わる（第四の工程）。
【００１５】
このように、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分に不良がある場合、ガス漏れを検知し、左右それぞれの不良を発見することができる。
加圧だけでなく、減圧した場合にも同様の効果が得られる。また、ガス分離板７に不良がある場合についても発見することができる。
このように製作工程で多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性及び電気絶縁シル部分の不良の有無を発見することができ、燃料電池の信頼性を向上させることができる。
【００１６】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図に基づいて説明する。
図３は、この発明の実施の形態２による燃料電池の多孔質ガス拡散電極部を示す断面図であり、図２と同様の断面についてのものである。
図３において、５、６、９、１１、１８は図２におけるものと同一のものである。１９はパッキンである。多孔質ガス拡散電極５の周囲には、ガス供給溝６及び締め付け板１１からの漏れをシールするため、パッキン１９及び凹凸な面もシールできるようグリース等の柔軟なシール材１８が設けられている。締め付け板１１の幅寸法は多孔質ガス拡散電極５の横幅と同じ寸法となっており、ガス不透過性及び電気絶縁シール部分側面が見えるような構造となっている。
なお、実施の形態２でも図１と同様の構成であるので、図１を援用して説明する。
【００１７】
次に動作について説明する。
ガス供給パイプ１４ａから窒素等のガスが供給されると、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分の上下面は、パッキン９及びガス分離板７、パッキン１０によってシールされる。ガス供給溝６からのガスは、シール材１８及びパッキン１９によってシールされる。多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分に孔１２のような不良がある場合は、孔１２からガスが漏れ、ガス検知器によって漏れを確認することができる。
【００１８】
このように、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分に不良がある場合、ガス検知器によって、不良を発見することができる。また、ガス検知器を近づけガス不透過性部分を移動させることで、不良位置を確認することができる。
このように製作工程で多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性及び電気絶縁シール部分の不良の有無を発見することができ、燃料電池の信頼性を向上させることができるとともに不良個所を確認することができ、不良部分のみを修正することができる。
【００１９】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図に基づいて説明する。
図４は、この発明の実施の形態３による燃料電池の多孔質ガス拡散電極部を示す斜視図である。
図４において、５、７、８、１５は図１におけるものと、１６は図２におけるものとそれぞれ同一のものである。２０は複数枚積層された多孔質ガス拡散電極５の間に配置されたパッキン、２１は多孔質ガス拡散電極５のガス供給溝６両側に取り付けられたマニホールド、２２はマニホールド２１をシールするシール材である。
なお、複数枚積層された多孔質ガス拡散電極５は、上下から締め付けられ面圧がかけられている（第一の工程）。
【００２０】
次に動作について説明する。
マニホールド２１に取り付けられたガス供給パイプからガスが供給される（第二の工程）と、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分の上下面は、パッキン２０及びガス分離板７によってシールされる。マニホールド部分は、シール材２２によってシールされる。ガスを供給し圧力を上げた後、バルブ１５を閉める（第三の工程）と、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分に不良がない場合は、圧力計１６の圧力は変わらない。
多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分に、図１の孔１２のような不良がある場合は、孔１２からガスが漏れ、圧力計１６の圧力が変わる（第四の工程）。
【００２１】
このように、多孔質ガス拡散電極５を複数枚積層することにより、複数枚の検査を行うことができる。また、ガス検知器を近づけガス不透過性部分を移動させることで不良位置を確認することもできる。
このように製作工程で、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性及び電気絶縁シール部分の不良の有無を発見することができ、燃料電池の信頼性を向上させることができるとともに、複数枚の検査を１度で行うことができ、不良個所を確認することができる。
【００２２】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を図に基づいて説明する。
図５は、この発明の実施の形態４による燃料電池の多孔質ガス拡散電極部を示す正面図である。
図５において、５は多孔質ガス拡散電極、２３は純水やエタノール等が入った桶で、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分のみを、桶２３に入れられた純水やエタノール等に漬ける（第一の工程）。
【００２３】
次に動作について説明する。
多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性部分に、図１の孔１２のような不良がある場合は、毛細管現象によって、純水やエタノールが移動し（第二の工程）、多孔質ガス拡散電極５のポーラス部分に吸収され、多孔質ガス拡散電極５が変色する。
【００２４】
このように、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性及び電気絶縁シール部分の不良の有無を、純水やエタノール等に漬けることで、マニホールドや締め付け板等の装置を仕様することなく、簡単に不良を発見することができる。
【００２５】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図に基づいて説明する。
図６は、この発明の実施の形態５による燃料電池の多孔質ガス拡散電極部を示す斜視図である。
図６において、５、６、７は図１におけるものと同一のものである。２４は多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性シール部分以外の周囲をシールするコーキング材である。多孔質ガス拡散電極５は、約５０％程度が気孔であり、その気孔部分には純水やエタノール等が１００％満たされた状態であり、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性シール部分以外の周囲を、純水やエタノール等の漏れが無いようコーキング材２４でシールしたものである。
【００２６】
次に動作について説明する。
多孔質ガス拡散電極５に、純水やエタノール等を１００％充填し（第一の工程）、多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性シール部分以外の周囲を、漏れが無いようコーキング材２４でシールした状態で重量を測定する。しばらく放置した後、再度重量を測定して、純水やエタノール等の移動を検出する（第二の工程）。多孔質ガス拡散電極５のガス不透過性シール部分に不良がある場合は、その部分から漏れ、重量が減少する。
【００２７】
このように、多孔質ガス拡散電極５に、純水やエタノールを１００％充填した状態で、重量変化を測定することで、マニホールドや締め付け板等の装置を仕様することなく、簡単に不良を発見することができる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
ガス供給溝が形成され燃料電池を構成する多孔質ガス拡散電極を検査する燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法において、多孔質ガス拡散電極の上下方向及び多孔質ガス拡散電極のガス供給溝に平行な端部を形成するガス不透過性部分を除く多孔質ガス拡散電極の水平方向の周囲をシールする第一の工程、多孔質ガス拡散電極にガスを供給する第二の工程、ガスの供給を停止する第三の工程、ガス不透過性部分からのガスの漏れを検出する第四の工程を含むので、製造工程において多孔質ガス拡散電極の不良を検出することができる。
また、ガス供給溝が形成され燃料電池を構成する多孔質ガス拡散電極を検査する燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法において、多孔質ガス拡散電極の上下方向及び多孔質ガス拡散電極のガス供給溝に平行な端部を形成するガス不透過性部分を除く多孔質ガス拡散電極の水平方向の周囲をシールする第一の工程、多孔質ガス拡散電極からガスを吸引する第二の工程、ガスの吸引を停止する第三の工程、多孔質ガス拡散電極のガス圧力の変化を計測する第四の工程を含むので、製造工程において多孔質ガス拡散電極の不良を検出することができる。
【００２９】
また、ガス供給溝が形成され燃料電池を構成する多孔質ガス拡散電極を検査する燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法において、燃料電池に組立てられる前の複数の多孔質ガス拡散電極を各多孔質ガス拡散電極のガス供給溝が平行になるように積層すると共に、複数積層された各多孔質ガス拡散電極の上下方向及び多孔質ガス拡散電極のガス供給溝に平行な端部を形成するガス不透過性部分を除く複数積層された多孔質ガス拡散電極の水平方向の周囲をシールする第一の工程、複数の多孔質ガス拡散電極にガスを供給する第二の工程、ガスの供給を停止する第三の工程、ガス不透過性部分からのガスの漏れを検出する第四の工程を含むので、製造工程において複数の多孔質ガス拡散電極の不良を一度に検出することができる。
さらに、第四の工程におけるガスの漏れの検出は、多孔質ガス拡散電極のガス圧力の変化を計測することによって行うので、ガス圧力の変化によってガスの漏れを検出することができる。
【００３０】
また、第四の工程におけるガスの漏れの検出は、ガス検出器を用いて行うので、ガス検出器によってガスの漏れを検出することができる。
また、第一の工程における多孔質ガス拡散電極の上下方向のシールは、ガスを分離するよう構成されたガス分離板を用いて行うので、ガス分離板の不良を検出することができる。
【００３１】
加えて、ガス供給溝が形成され燃料電池を構成する多孔質ガス拡散電極を検査する燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法において、多孔質ガス拡散電極のガス供給溝に平行な端部を形成するガス不透過性部分を液体に漬ける第一の工程、多孔質ガス拡散電極への液体の移動を検出する第二の工程を含むので、製造工程において簡単に多孔質ガス拡散電極の不良を検出することができる。
また、ガス供給溝が形成され燃料電池を構成する多孔質ガス拡散電極を検査する燃料電池の多孔質ガス拡散電極の検査方法において、多孔質ガス拡散電極のガス供給溝に平行な端部を形成するガス不透過性部分を除く多孔質ガス拡散電極の周囲をシールすると共に、多孔質ガス拡散電極に液体を充填する第一の工程、多孔質ガス拡散電極からの液体の移動を検出する第二の工程を含むので、製造工程において簡単に多孔質ガス拡散電極の不良を検出することができる。
【００３２】
さらにまた、第二の工程における液体の移動の検出は、多孔質ガス拡散電極の変色によって行うので、多孔質ガス拡散電極の不良の検出が容易である。
また、第二の工程における液体の移動の検出は、多孔質ガス拡散電極の重量変化を計測することによって行うので、簡単に多孔質ガス拡散電極の不良を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による燃料電池の多孔質ガス拡散電極部を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２による燃料電池の多孔質ガス拡散電極部を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態３による燃料電池の多孔質ガス拡散電極部を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態４による燃料電池の多孔質ガス拡散電極部を示す正面図である。
【図６】この発明の実施の形態５による燃料電池の多孔質ガス拡散電極部を示す斜視図である。
【図７】従来の多孔質ガス拡散電極を含む単電池を示す斜視図である。
【図８】従来の多孔質ガス拡散電極部側面を示す斜視図である。
【符号の説明】
５ 多孔質ガス拡散電極、 ６ ガス供給溝、 ７ ガス分離板、
８ 合成樹脂製シート、 ９，１０，１９，２０ パッキン、
１１ 締め付け板、 １２ 孔、 １４ａ ガス供給パイプ、
１４ｂ ガス排出パイプ、 １５ バルブ、 １６ 圧力計、
１７ Ｏリング、 １８，２２ シール材、 ２１ マニホールド、
２３ 桶、 ２４ コーキング材。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for inspecting a porous gas diffusion electrode of a fuel cell, which inspects a porous gas diffusion electrode constituting the fuel cell.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a perspective view showing a conventional unit cell including a porous gas diffusion electrode having a seal formed at an end portion disclosed in JP-A-59-205164.
7, reference numeral 1 denotes a unit cell, 2 denotes a matrix holding an electrolyte, 3 denotes a fuel electrode, 4 denotes an oxidant electrode, 5 denotes a porous gas diffusion electrode, and 6 denotes a gas supply provided in the porous gas diffusion electrode 5. It is a groove. Reference numeral 7 denotes a gas separating plate for separating gas, and the unit cell 1 is constituted by 2 to 7. 8 is a synthetic resin sheet such as a heat crimped fluororesin in the porous portion end of the porous gas diffusion electrode 5 so as to form an end side of the porous gas diffusion electrode 5.
[0003]
FIG. 8 is a diagram showing a side surface of an end portion of a porous gas diffusion electrode of a conventional fuel cell.
8, 5 to 8 are the same as those in FIG.
The fuel cell stack is formed by stacking a plurality of such unit cells 1. The gas supply groove 6 provided in each porous gas diffusion electrode 5 is laminated so that its direction intersects with another reaction gas supply groove provided above or below it. Therefore, the side surfaces of the end portions of the porous gas diffusion electrodes 5 parallel to the respective gas supply grooves 6 are sealed so that the respective reaction gases do not mix with each other so that the gases do not mix, and some kind of gas is maintained so as to maintain electrical insulation. Action has been taken. For example, as shown in FIG. 8, a sheet 8 made of a synthetic resin such as a fluororesin is thermocompression-bonded to the end of the porous portion of the porous gas diffusion electrode 5 to form the end side surface of the porous gas diffusion electrode 5. The synthetic resin sheet 8 has a function of gas impermeability and an electric insulating seal.
[0004]
Next, the operation will be described.
The fuel gas and the oxidizing gas supplied from the gas supply grooves 6 formed orthogonally to the porous gas diffusion electrode 5 are supplied to the entire surface of the fuel electrode 3 and the oxidizing electrode 4, and are impregnated with the electrolyte. And reacts through the matrix 2 to obtain electric energy. When the fuel gas and the oxidizing gas are mixed, these reactants no longer participate in power generation, and not only decrease the voltage, but also increase the temperature in the fuel cell stack as a whole or locally. As a result, the deterioration of the catalyst of the fuel electrode 3 and the oxidant electrode 4 and the corrosion of the gas separation plate 7 and the porous gas diffusion electrode 5 are promoted, and the life of the fuel cell stack is shortened. Therefore, the end side surface of the porous gas diffusion electrode 5 parallel to each gas supply groove 6 is sealed so as not to mix the gases so that the respective reaction gases do not mix with each other, and somehow is maintained so as to maintain electrical insulation. Action has been taken.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
If gas sealing is performed correctly, gas leakage can be sufficiently prevented. However, several percent of defects occur in the manufacturing process. Because these defects are very difficult to find during the manufacturing process, gas leak tests at the time the fuel cell stack fabrication is complete often find that the gas seal is inadequate. . If a gas leak is found, there is a problem in that work time is required and reliability is deteriorated, such as extracting and laminating again.
Also, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-298966, there is a method of forming a gas seal made of an electrolyte-resistant resin film on the side surface of the stack. However, when the failure occurs only in the unit cell and is minute, the gas leak amount of the entire stack is minute, and it is extremely difficult to find the gas leak. Even in such a case, there is a problem that the life of the unit cell is shortened over time, and thus the life of the entire stack is shortened.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has found a defect of a gas seal with high sensitivity in a manufacturing process, reliably prevented gas leak of a fuel cell stack, and improved reliability and reliability of a fuel cell. An object of the present invention is to provide a method for testing a porous gas diffusion electrode of a fuel cell, which can improve safety and workability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the method for inspecting a porous gas diffusion electrode of a fuel cell according to the present invention, the method for inspecting a porous gas diffusion electrode of a fuel cell in which a gas supply groove is formed and inspecting a porous gas diffusion electrode constituting a fuel cell, First step of sealing the horizontal periphery of the porous gas diffusion electrode except for the gas impermeable portion forming the end parallel to the vertical direction of the porous gas diffusion electrode and the gas supply groove of the porous gas diffusion electrode A second step of supplying gas to the porous gas diffusion electrode, a third step of stopping supply of gas, and a fourth step of detecting gas leakage from the gas impermeable portion .
Further, in the inspection method of a porous gas diffusion electrode of the fuel cell to test a porous gas diffusion electrode for a fuel cell gas supply groove is formed, the porous gas diffusion electrode in the vertical direction and a porous gas diffusion electrode gas A first step of sealing the horizontal periphery of the porous gas diffusion electrode except for a gas impermeable portion forming an end parallel to the supply groove, a second step of sucking gas from the porous gas diffusion electrode, The method includes a third step of stopping gas suction and a fourth step of measuring a change in gas pressure of the porous gas diffusion electrode.
[0008]
Further, in the inspection method of a porous gas diffusion electrode of the fuel cell to test a porous gas diffusion electrode for a fuel cell gas supply groove is formed, a plurality of porous gas diffusion electrodes before being assembled into a fuel cell each together with the gas supply grooves of the porous gas diffusion electrode is laminated so as to be parallel to form a parallel end portion to the gas supply grooves in the vertical direction and a porous gas diffusion electrode of the porous gas diffusion electrode formed by stacking a plurality A first step of sealing the horizontal periphery of a plurality of stacked porous gas diffusion electrodes excluding a gas impermeable portion , a second step of supplying gas to the plurality of porous gas diffusion electrodes, and a supply of gas. The method includes a third step of stopping, and a fourth step of detecting gas leakage from the gas impermeable portion .
Further, detection of gas leakage in the fourth step is performed by measuring a change in gas pressure of the porous gas diffusion electrode.
[0009]
The detection of gas leakage in the fourth step is performed using a gas detector.
The sealing of the porous gas diffusion electrode in the vertical direction in the first step is performed using a gas separation plate configured to separate the gas.
[0010]
In addition, in the inspection method of the porous gas diffusion electrode of the fuel cell in which the gas supply groove is formed and the porous gas diffusion electrode constituting the fuel cell is inspected, the end parallel to the gas supply groove of the porous gas diffusion electrode is removed. The method includes a first step of immersing a gas-impermeable portion to be formed in a liquid and a second step of detecting movement of the liquid to the porous gas diffusion electrode.
Further, in the method for inspecting a porous gas diffusion electrode of a fuel cell, in which a gas supply groove is formed and inspecting a porous gas diffusion electrode constituting a fuel cell , forming an end parallel to the gas supply groove of the porous gas diffusion electrode. A first step of sealing the periphery of the porous gas diffusion electrode except for the gas-impermeable portion to be filled and filling the porous gas diffusion electrode with a liquid, and a second step of detecting the movement of the liquid from the porous gas diffusion electrode The process is included.
[0011]
Furthermore, the detection of the movement of the liquid in the second step is performed by the color change of the porous gas diffusion electrode.
The detection of the movement of the liquid in the second step is performed by measuring a change in weight of the porous gas diffusion electrode.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a porous gas diffusion electrode part of a fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, 5 is a porous gas diffusion electrode, 6 is a gas supply groove provided in the porous gas diffusion electrode 5, 7 is a gas separation plate for separating gas, and 8 is a gas supply groove of the porous gas diffusion electrode 5. A gas-impermeable portion is formed of a synthetic resin sheet such as a fluororesin which is thermocompression-bonded to the end of the porous portion of the porous gas diffusion electrode 5 so as to form an end side surface parallel to 6. A portion to be inspected is inspected for gas leakage from the device. The gas separation plate 7 is pressed to the porous gas diffusion electrode 5 via the synthetic resin sheet 8. 9 is a packing disposed on the upper surface of the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5, 10 is a packing disposed on the lower surface of the gas separation plate 7, 11 is a packing plate for tightening the packing 9 and the packing 10 from above and below. . Reference numeral 12 denotes a hole that becomes defective. 14a is a gas supply pipe attached to the clamping plate 11 and supplies gas, and 15 is a valve attached to the gas supply pipe 14a.
[0013]
FIG. 2 is a sectional view showing an AA section of FIG.
2, 5, 6, 9, and 11 are the same as those in FIG. 14b is a gas discharge pipe attached to the fastening plate 11, and 16 is a pressure gauge attached to the gas discharge pipe 14b. Reference numeral 17 denotes an O-ring that is provided around the porous gas diffusion electrode 5 and seals leakage from the gas supply groove 6 and the tightening plate 11. Reference numeral 18 denotes a sealing material that seals leakage together with the O-ring 17. It is made of flexible material such as grease so that it can be sealed.
[0014]
Next, the operation will be described.
Surface pressure is applied to the porous gas diffusion electrode 5, the packing 9, and the packing 10 by the upper and lower clamping plates 11 (first step). When a gas such as nitrogen is supplied from the gas supply pipe 14a (second step), the upper and lower surfaces of the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5 are sealed by the packing 9, the gas separation plate 7, and the packing 10. Is done. The gas from the gas supply groove 6 is sealed by the sealing material 18 and the O-ring 17. When the valve 15 attached to the gas supply pipe 14a is closed (third step), if there is no defect in the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5, the pressure of the pressure gauge 16 does not change. When there is a defect such as the hole 12 in the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5, gas leaks from the hole 12 and the pressure of the pressure gauge 16 changes (fourth step).
[0015]
As described above, when there is a defect in the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5, a gas leak can be detected, and defects on the left and right sides can be found.
Similar effects can be obtained not only when the pressure is increased but also when the pressure is reduced. Further, a case where the gas separation plate 7 is defective can be found.
As described above, the gas impermeability of the porous gas diffusion electrode 5 and the presence or absence of a defect in the electrically insulating sill part can be found in the manufacturing process, and the reliability of the fuel cell can be improved.
[0016]
Embodiment 2 FIG.
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a porous gas diffusion electrode part of a fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention, and is about the same cross section as FIG.
3, 5, 6, 9, 11, and 18 are the same as those in FIG. 19 is a packing. Around the porous gas diffusion electrode 5, in order to seal leakage from the gas supply groove 6 and the clamping plate 11, a packing 19 and a flexible sealing material 18 such as grease are provided so as to also seal uneven surfaces. . The width of the clamping plate 11 is the same as the width of the porous gas diffusion electrode 5, and has a structure in which the gas impermeable and the side surface of the electrically insulating seal can be seen.
Note that the second embodiment also has the same configuration as that of FIG. 1 and thus will be described with reference to FIG.
[0017]
Next, the operation will be described.
When a gas such as nitrogen is supplied from the gas supply pipe 14a, the upper and lower surfaces of the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5 are sealed by the packing 9, the gas separation plate 7, and the packing 10. The gas from the gas supply groove 6 is sealed by the sealing material 18 and the packing 19. When there is a defect such as the hole 12 in the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5, gas leaks from the hole 12, and the leak can be confirmed by a gas detector.
[0018]
As described above, when the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5 has a defect, the defect can be found by the gas detector. By moving the gas impermeable portion closer to the gas detector, the defective position can be confirmed.
As described above, the gas impermeability of the porous gas diffusion electrode 5 and the presence / absence of a defect in the electrically insulating seal portion can be found in the manufacturing process, thereby improving the reliability of the fuel cell and confirming the defective portion. And only the defective part can be corrected.
[0019]
Embodiment 3 FIG.
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a perspective view showing a porous gas diffusion electrode part of a fuel cell according to Embodiment 3 of the present invention.
4, 5, 7, 8, and 15 are the same as those in FIG. 1, and 16 is the same as that in FIG. 20 is a packing disposed between a plurality of stacked porous gas diffusion electrodes 5, 21 is a manifold attached to both sides of the gas supply groove 6 of the porous gas diffusion electrode 5, 22 is a sealing material for sealing the manifold 21 It is.
The plurality of stacked porous gas diffusion electrodes 5 are tightened from above and below to apply a surface pressure (first step).
[0020]
Next, the operation will be described.
When the gas is supplied from the gas supply pipe attached to the manifold 21 (second step), the upper and lower surfaces of the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5 are sealed by the packing 20 and the gas separation plate 7. You. The manifold portion is sealed by a seal material 22. After supplying the gas and increasing the pressure, the valve 15 is closed (third step). If there is no defect in the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5, the pressure of the pressure gauge 16 does not change.
When there is a defect such as the hole 12 in FIG. 1 in the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5, gas leaks from the hole 12 and the pressure of the pressure gauge 16 changes (fourth step).
[0021]
Thus, by laminating a plurality of porous gas diffusion electrodes 5, a plurality of inspections can be performed. In addition, a defective position can be confirmed by moving the gas impermeable portion by bringing the gas detector closer.
As described above, in the manufacturing process, it is possible to discover the gas impermeability of the porous gas diffusion electrode 5 and the presence / absence of a defect in the electrically insulating seal portion, and to improve the reliability of the fuel cell, The inspection can be performed at one time, and a defective portion can be confirmed.
[0022]
Embodiment 4 FIG.
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a front view showing a porous gas diffusion electrode part of a fuel cell according to Embodiment 4 of the present invention.
In FIG. 5, 5 is a porous gas diffusion electrode, 23 is a tub containing pure water or ethanol, etc., and only the gas-impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5 is filled with pure water or ethanol. (First step).
[0023]
Next, the operation will be described.
When there is a defect such as the hole 12 in FIG. 1 in the gas impermeable portion of the porous gas diffusion electrode 5, pure water or ethanol moves by capillary action (second step), and the porous gas diffusion The porous gas diffusion electrode 5 is discolored by being absorbed by the porous portion of the electrode 5.
[0024]
As described above, the gas impermeability of the porous gas diffusion electrode 5 and the presence / absence of a defect in the electrically insulating seal portion are immersed in pure water, ethanol, or the like, so that a device such as a manifold or a clamping plate can be easily specified. You can find the defect.
[0025]
Embodiment 5 FIG.
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a perspective view showing a porous gas diffusion electrode part of a fuel cell according to Embodiment 5 of the present invention.
6, 5, 6, and 7 are the same as those in FIG. Reference numeral 24 denotes a caulking material that seals the periphery of the porous gas diffusion electrode 5 other than the gas impermeable sealing portion. About 50% of the porous gas diffusion electrode 5 has pores, and the pores are filled with 100% of pure water, ethanol, or the like, and the gas-impermeable seal portion of the porous gas diffusion electrode 5 is formed. The other area is sealed with a caulking material 24 so that there is no leakage of pure water or ethanol.
[0026]
Next, the operation will be described.
The porous gas diffusion electrode 5 is filled with 100% of pure water, ethanol or the like (first step), and the caulking material 24 around the porous gas diffusion electrode 5 other than the gas-impermeable seal portion is sealed so as not to leak. Measure the weight while sealing with. After being left for a while, the weight is measured again to detect the movement of pure water or ethanol (second step). If the gas-impermeable sealing portion of the porous gas diffusion electrode 5 is defective, it leaks from that portion and the weight is reduced.
[0027]
Thus, by measuring the weight change in the state where the porous gas diffusion electrode 5 is filled with 100% pure water or ethanol, a defect can be easily found without using a device such as a manifold or a clamping plate. can do.
[0028]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
In a method for inspecting a porous gas diffusion electrode of a fuel cell, wherein the gas supply groove is formed and inspecting a porous gas diffusion electrode constituting a fuel cell, the gas supply groove of the porous gas diffusion electrode and the vertical direction of the porous gas diffusion electrode are provided. A first step of sealing the horizontal periphery of the porous gas diffusion electrode except for a gas impermeable portion forming an end parallel to the second step, a second step of supplying gas to the porous gas diffusion electrode, Since the third step of stopping supply and the fourth step of detecting gas leakage from the gas impermeable portion are included, it is possible to detect a defect in the porous gas diffusion electrode in the manufacturing process.
Further, in the inspection method of a porous gas diffusion electrode of the fuel cell to test a porous gas diffusion electrode for a fuel cell gas supply groove is formed, the porous gas diffusion electrode in the vertical direction and a porous gas diffusion electrode gas A first step of sealing the horizontal periphery of the porous gas diffusion electrode except for a gas impermeable portion forming an end parallel to the supply groove, a second step of sucking gas from the porous gas diffusion electrode, Since the method includes the third step of stopping gas suction and the fourth step of measuring a change in gas pressure of the porous gas diffusion electrode, a defect of the porous gas diffusion electrode can be detected in the manufacturing process.
[0029]
Further, in the inspection method of a porous gas diffusion electrode of the fuel cell to test a porous gas diffusion electrode for a fuel cell gas supply groove is formed, a plurality of porous gas diffusion electrodes before being assembled into a fuel cell each together with the gas supply grooves of the porous gas diffusion electrode is laminated so as to be parallel to form a parallel end portion to the gas supply grooves in the vertical direction and a porous gas diffusion electrode of the porous gas diffusion electrode formed by stacking a plurality A first step of sealing the horizontal periphery of a plurality of stacked porous gas diffusion electrodes excluding a gas impermeable portion , a second step of supplying gas to the plurality of porous gas diffusion electrodes, and a supply of gas. Since the third step of stopping and the fourth step of detecting gas leakage from the gas impermeable portion are included, defects in a plurality of porous gas diffusion electrodes can be detected at once in the manufacturing process.
Further, the detection of gas leakage in the fourth step is performed by measuring a change in gas pressure of the porous gas diffusion electrode, so that gas leakage can be detected based on a change in gas pressure.
[0030]
Further, the detection of gas leakage in the fourth step is performed using a gas detector, so that gas leakage can be detected by the gas detector.
In addition, since the sealing in the vertical direction of the porous gas diffusion electrode in the first step is performed using a gas separation plate configured to separate gas, a defect of the gas separation plate can be detected.
[0031]
In addition, in the inspection method of the porous gas diffusion electrode of the fuel cell in which the gas supply groove is formed and the porous gas diffusion electrode constituting the fuel cell is inspected, the end parallel to the gas supply groove of the porous gas diffusion electrode is removed. Since the first step of immersing the gas-impermeable portion to be formed in the liquid and the second step of detecting the movement of the liquid to the porous gas diffusion electrode are included, the defect of the porous gas diffusion electrode can be easily determined in the manufacturing process. Can be detected.
Further, in the method for inspecting a porous gas diffusion electrode of a fuel cell, in which a gas supply groove is formed and inspecting a porous gas diffusion electrode constituting a fuel cell , forming an end parallel to the gas supply groove of the porous gas diffusion electrode. A first step of sealing the periphery of the porous gas diffusion electrode except for the gas-impermeable portion to be filled and filling the porous gas diffusion electrode with a liquid, and a second step of detecting the movement of the liquid from the porous gas diffusion electrode Therefore, the defect of the porous gas diffusion electrode can be easily detected in the manufacturing process.
[0032]
Furthermore, since the detection of the movement of the liquid in the second step is performed by the color change of the porous gas diffusion electrode, it is easy to detect the defect of the porous gas diffusion electrode.
Further, since the detection of the movement of the liquid in the second step is performed by measuring a change in weight of the porous gas diffusion electrode, a defect of the porous gas diffusion electrode can be easily detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a porous gas diffusion electrode part of a fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing an AA section of FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view showing a porous gas diffusion electrode part of a fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing a porous gas diffusion electrode part of a fuel cell according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a front view showing a porous gas diffusion electrode part of a fuel cell according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a porous gas diffusion electrode part of a fuel cell according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing a unit cell including a conventional porous gas diffusion electrode.
FIG. 8 is a perspective view showing a side surface of a conventional porous gas diffusion electrode portion.
[Explanation of symbols]
5 porous gas diffusion electrode, 6 gas supply groove, 7 gas separation plate,
8 sheet made of synthetic resin, 9, 10, 19, 20 packing,
11 clamping plate, 12 holes, 14a gas supply pipe,
14b gas discharge pipe, 15 valve, 16 pressure gauge,
17 O-ring, 18, 22 sealing material, 21 manifold,
23 tubs, 24 caulking materials.
