JP5261872B2 - Fuel cell evaluation system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池の評価に関し、特に燃料電池の発電性能を評価する技術に関する。   The present invention relates to evaluation of a fuel cell, and more particularly to a technique for evaluating power generation performance of a fuel cell.

水素を含有した燃料ガスと酸素を含有した酸化ガスとを反応させて得られる化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池が知られている。燃料電池は、例えば、車両などに搭載され、車両駆動用のモータの電力源などとして利用される。   There is known a fuel cell that converts chemical energy obtained by reacting a fuel gas containing hydrogen with an oxidizing gas containing oxygen into electric energy. The fuel cell is mounted on, for example, a vehicle and is used as a power source for a motor for driving the vehicle.

車両に搭載される場合に限らず、燃料電池は、その利用形態や利用環境に応じて、様々な状況下で発電を行う。したがって、様々な状況下で安定した発電を維持できる燃料電池を設計、製造することが望ましい。   The fuel cell is not limited to being mounted on a vehicle, and generates power under various conditions depending on its usage form and usage environment. Therefore, it is desirable to design and manufacture a fuel cell that can maintain stable power generation under various circumstances.

そのため、従来から、燃料電池の評価や検査に関する様々な技術が提案されている。例えば、特許文献1には、燃料電池の発電反応に伴う生成水の分布を外部から視認することができる技術が開示されている。   Therefore, conventionally, various techniques related to evaluation and inspection of fuel cells have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a technique that enables the distribution of generated water accompanying a power generation reaction of a fuel cell to be visually recognized from the outside.

また、特許文献2には、燃料電池の燃料極側を水素を添加した窒素雰囲気で検査運転する旨の技術が開示されている。ちなみに、特許文献2に記載の技術は、円筒型セルの固体電解質層のピンホールを検出するための技術である。   Patent Document 2 discloses a technique for inspecting and operating the fuel electrode side of a fuel cell in a nitrogen atmosphere to which hydrogen is added. Incidentally, the technique described in Patent Document 2 is a technique for detecting pinholes in a solid electrolyte layer of a cylindrical cell.

また、特許文献3,4には、アノード極側に水素を充填してカソード極側に窒素を充填し、電気的ショートやガスリークを検査する技術が開示されている。   Patent Documents 3 and 4 disclose techniques for inspecting electrical shorts and gas leaks by filling the anode side with hydrogen and filling the cathode side with nitrogen.

特開2005−79076号公報JP-A-2005-79076 特開2000−58095号公報JP 2000-58095 A 特開2005−44715号公報JP 2005-44715 A 特開2005−44716号公報JP 2005-44716 A

ところが、従来から知られている燃料電池の評価や検査に関する技術は、燃料電池の実際の利用環境、特に発電にとって不利な状況での評価や検査を行うものではなかった。   However, conventionally known techniques relating to the evaluation and inspection of fuel cells have not been evaluated or inspected in an actual use environment of the fuel cell, particularly in a disadvantageous situation for power generation.

そこで本発明は、発電に不利な状況下で燃料電池の評価を行う技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for evaluating a fuel cell under a disadvantageous condition for power generation.

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である燃料電池評価システムは、燃料電池を評価する燃料電池評価システムであって、燃料電池に供給する反応ガスの濃度を当該燃料電池の通常発電時における濃度よりも低くして当該燃料電池を発電させて発電性能を評価する、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a fuel cell evaluation system according to a preferred embodiment of the present invention is a fuel cell evaluation system for evaluating a fuel cell, wherein the concentration of a reaction gas supplied to the fuel cell is set to the normal value of the fuel cell. The power generation performance is evaluated by generating the fuel cell at a lower concentration than that during power generation.

例えば、車両駆動用モータの電力源として車両に搭載される燃料電池は、車両の様々な走行パターン、停止や駐車などの条件により、燃料電池のセル内に生成水が滞留し、あるいは、始動時に反応ガスの濃度が低くなるなど、発電に不利な状況が発生する場合がある。上記本発明の好適な態様では、例えば車両走行時などの通常発電時よりも反応ガスの濃度を低くすることにより、発電に不利な状況下で燃料電池の評価を行うことができる。また、燃料電池評価システムで評価を行うことができるため、例えば、評価のために燃料電池を車両に搭載して実際の運転状態を再現する手間などを省略することができる。   For example, in a fuel cell mounted on a vehicle as a power source for a vehicle drive motor, generated water stays in the cell of the fuel cell due to various traveling patterns of the vehicle, conditions such as stop and parking, or at the time of starting There may be situations that are disadvantageous for power generation, such as the concentration of the reaction gas being lowered. In a preferred aspect of the present invention, the fuel cell can be evaluated under a disadvantageous condition for power generation, for example, by lowering the concentration of the reaction gas than during normal power generation such as when the vehicle is running. Further, since the evaluation can be performed by the fuel cell evaluation system, for example, the trouble of mounting the fuel cell on the vehicle for the evaluation and reproducing the actual driving state can be omitted.

望ましい態様において、前記反応ガスに不活性ガスを含有させることにより反応ガスの濃度を低くすることを特徴とする。望ましい態様において、前記反応ガスは水素を含んだアノードガスであり、不活性ガスである窒素をアノードガスに含有させることにより、アノードガスに含まれる水素の濃度を段階的に変化させ、各濃度ごとにアノードガスのガス流量を変化させて発電性能を評価する、ことを特徴とする。望ましい態様において、前記燃料電池の発電性能の評価に先立って、当該燃料電池に供給する反応ガスのガス流量を当該燃料電池の通常発電時におけるガス流量よりも少なくして当該燃料電池を発電させることによって当該燃料電池内に水を滞留させる、ことを特徴とする。   In a desirable mode, the concentration of the reaction gas is lowered by adding an inert gas to the reaction gas. In a preferred embodiment, the reaction gas is an anode gas containing hydrogen, and by adding nitrogen, which is an inert gas, to the anode gas, the concentration of hydrogen contained in the anode gas is changed stepwise, and each concentration is increased. The power generation performance is evaluated by changing the gas flow rate of the anode gas. In a desirable mode, prior to evaluation of the power generation performance of the fuel cell, the fuel cell is caused to generate power by reducing the gas flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell to be lower than the gas flow rate during normal power generation of the fuel cell. The water is retained in the fuel cell.

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である燃料電池評価システムは、燃料電池を評価する燃料電池評価システムであって、燃料電池内に水を滞留させてから当該燃料電池の発電性能を評価することを特徴とする。望ましい態様において、燃料電池に供給する反応ガスのガス流量を当該燃料電池の通常発電時におけるガス流量よりも少なくして当該燃料電池を発電させることによって当該燃料電池内に水を滞留させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a fuel cell evaluation system according to a preferred embodiment of the present invention is a fuel cell evaluation system for evaluating a fuel cell, and the fuel cell is retained after water is retained in the fuel cell. It is characterized by evaluating the power generation performance. In a desirable mode, water is retained in the fuel cell by generating the fuel cell by making the gas flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell smaller than the gas flow rate during normal power generation of the fuel cell. And

上記本発明の好適な態様では、例えば車両走行時などの通常発電時よりも反応ガスのガス流量を少なくして燃料電池を発電させ、燃料電池内に生成水などの水分を滞留させることにより、発電に不利な状況下で燃料電池の評価を行うことができる。また、燃料電池評価システムで評価を行うことができるため、例えば、評価のために燃料電池を車両に搭載して実際の運転状態を再現する手間などを省略することができる。なお、燃料電池を発電させることなく、例えば、反応ガスに換えて水蒸気を供給するなどによって、燃料電池内に水分を滞留させてもよい。   In a preferred aspect of the present invention, for example, by generating a fuel cell by reducing the gas flow rate of the reaction gas compared to normal power generation such as when driving a vehicle, water such as generated water is retained in the fuel cell, The fuel cell can be evaluated under a disadvantageous condition for power generation. Further, since the evaluation can be performed by the fuel cell evaluation system, for example, the trouble of mounting the fuel cell on the vehicle for the evaluation and reproducing the actual driving state can be omitted. Note that moisture may be retained in the fuel cell, for example, by supplying water vapor instead of the reaction gas without generating power in the fuel cell.

望ましい態様において、燃料電池に供給する反応ガスのガス流量を通常発電時よりも少なくすることに加えて、当該燃料電池の温度を制御する冷却水の温度を通常発電時よりも低くし、当該燃料電池に供給する反応ガスに含まれる水蒸気の量を通常発電時よりも多くして、当該燃料電池を発電させることによって当該燃料電池内に水を滞留させる、ことを特徴とする。   In a desirable mode, in addition to making the gas flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell smaller than that during normal power generation, the temperature of the cooling water for controlling the temperature of the fuel cell is made lower than that during normal power generation, and the fuel The amount of water vapor contained in the reaction gas supplied to the battery is made larger than that during normal power generation, and water is retained in the fuel cell by generating the fuel cell.

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である燃料電池の評価方法は、燃料電池に供給する反応ガスの濃度を当該燃料電池の通常発電時における濃度よりも低くして当該燃料電池を発電させて発電性能を評価する、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a fuel cell evaluation method according to a preferred embodiment of the present invention includes a method in which the concentration of a reaction gas supplied to a fuel cell is set lower than that during normal power generation of the fuel cell. The fuel cell is caused to generate power and the power generation performance is evaluated.

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である燃料電池の評価方法は、燃料電池に供給する反応ガスのガス流量を当該燃料電池の通常発電時におけるガス流量よりも少なくして当該燃料電池を発電させることによって当該燃料電池内に水を滞留させてから、当該燃料電池の発電性能を評価する、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the fuel cell evaluation method according to a preferred aspect of the present invention is such that the gas flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell is less than the gas flow rate during normal power generation of the fuel cell. Then, the power generation performance of the fuel cell is evaluated after water is retained in the fuel cell by generating the fuel cell.

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である燃料電池の製造方法は、評価用の電池セルスタックに供給する反応ガスの濃度を通常発電時における濃度よりも低くして当該電池セルスタックを発電させて当該電池セルスタックに含まれる各電池セルの発電性能を評価し、これにより選定された発電性能の良好な複数の電池セルを組み合わせて燃料電池用の電池セルスタックを形成する、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a method of manufacturing a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention is such that the concentration of the reaction gas supplied to the battery cell stack for evaluation is lower than the concentration during normal power generation. A battery cell stack is generated to evaluate the power generation performance of each battery cell included in the battery cell stack, and a plurality of battery cells with good power generation performance selected thereby are combined to form a battery cell stack for a fuel cell It is characterized by.

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である燃料電池の製造方法は、評価用の電池セルスタックに供給する反応ガスのガス流量を通常発電時におけるガス流量よりも少なくして当該電池セルスタックを発電させることによって当該電池セルスタック内に水を滞留させてから、当該電池セルスタックに含まれる各電池セルの発電性能を評価し、これにより選定された発電性能の良好な複数の電池セルを組み合わせて燃料電池用の電池セルスタックを形成する、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a fuel cell manufacturing method according to a preferred aspect of the present invention is such that the gas flow rate of the reaction gas supplied to the battery cell stack for evaluation is less than the gas flow rate during normal power generation. Then, by causing the battery cell stack to generate electric power, water is retained in the battery cell stack, and then the power generation performance of each battery cell included in the battery cell stack is evaluated. A battery cell stack for a fuel cell is formed by combining a plurality of battery cells.

本発明の好適な態様により、例えば、通常発電時よりも反応ガスの濃度を低くして、発電に不利な状況下で燃料電池の評価を行うことができる。また、例えば、通常発電時よりも反応ガスのガス流量を少なくして燃料電池を発電させ、燃料電池内に生成水などの水分を滞留させることにより、発電に不利な状況下で燃料電池の評価を行うことができる。   According to the preferred embodiment of the present invention, for example, the concentration of the reaction gas can be made lower than that during normal power generation, and the fuel cell can be evaluated under a disadvantageous condition for power generation. Also, for example, by reducing the gas flow rate of the reaction gas compared to that during normal power generation, the fuel cell can generate power, and water such as generated water can be retained in the fuel cell, so that the evaluation of the fuel cell can be performed under circumstances that are disadvantageous for power generation. It can be performed.

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の好適な実施形態を説明するための図であり、図1には、本発明に係る燃料電池評価システムの全体構成を示すブロック図が示されている。図1の評価システムは、燃料電池10を評価するシステムであり、アノードガス供給部20、カソードガス供給部30、負荷40、セル電圧測定部50を備えている。   FIG. 1 is a diagram for explaining a preferred embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a fuel cell evaluation system according to the present invention. The evaluation system of FIG. 1 is a system for evaluating the fuel cell 10 and includes an anode gas supply unit 20, a cathode gas supply unit 30, a load 40, and a cell voltage measurement unit 50.

本評価システムにより評価される燃料電池10は、水素と酸素を利用して発電する電池セル12を複数積層させた電池セルスタック14を備えている。燃料電池10内には、水素を含有した燃料ガスや酸素を含有した空気を各電池セル12に供給するための図示しない供給路なども設けられている。そして、燃料電池10は、複数の電池セル12が発電することによって得られる電力を負荷40へ供給する。   The fuel cell 10 evaluated by this evaluation system includes a battery cell stack 14 in which a plurality of battery cells 12 that generate power using hydrogen and oxygen are stacked. In the fuel cell 10, a supply path (not shown) for supplying a fuel gas containing hydrogen or air containing oxygen to each battery cell 12 is also provided. The fuel cell 10 supplies the load 40 with electric power obtained by the plurality of battery cells 12 generating electric power.

ちなみに、燃料電池10が車両などに搭載されて車両駆動用モータの電力源として利用される場合には、燃料電池10は、車両駆動用モータを制御するインバータなどに電力を供給する。   Incidentally, when the fuel cell 10 is mounted on a vehicle or the like and used as a power source of a vehicle drive motor, the fuel cell 10 supplies power to an inverter or the like that controls the vehicle drive motor.

アノードガス供給部20は、水素を含有した燃料ガス(アノードガス)を燃料電池10に供給し、一方、カソードガス供給部30は、酸素を含有した空気(カソードガス)を燃料電池10に供給する。これにより、反応ガスとしてアノードガスとカソードガスを供給された燃料電池10が発電し、負荷40に対して電力が供給される。   The anode gas supply unit 20 supplies a hydrogen-containing fuel gas (anode gas) to the fuel cell 10, while the cathode gas supply unit 30 supplies oxygen-containing air (cathode gas) to the fuel cell 10. . As a result, the fuel cell 10 supplied with the anode gas and the cathode gas as the reaction gas generates power and supplies power to the load 40.

アノードガス供給部20は、燃料電池10に供給するアノードガスの温度、アノードガスに含まれる水蒸気の量、アノードガスのガス流量、アノードガスに含まれる水素濃度などを適宜変更することができる。アノードガスに含まれる水素濃度は、アノードガスに窒素を含有させてその窒素の量によって制御される。   The anode gas supply unit 20 can appropriately change the temperature of the anode gas supplied to the fuel cell 10, the amount of water vapor contained in the anode gas, the gas flow rate of the anode gas, the hydrogen concentration contained in the anode gas, and the like. The concentration of hydrogen contained in the anode gas is controlled by the amount of nitrogen contained in the anode gas.

一方、カソードガス供給部30は、燃料電池10に供給するカソードガスの温度、カソードガスに含まれる水蒸気の量、カソードガスのガス流量などを適宜変更することができる。なお、燃料電池10の背圧などが適宜制御され、燃料電池10の内部におけるアノードガスやカソードガスの圧力も適宜変更される。   On the other hand, the cathode gas supply unit 30 can appropriately change the temperature of the cathode gas supplied to the fuel cell 10, the amount of water vapor contained in the cathode gas, the gas flow rate of the cathode gas, and the like. Note that the back pressure of the fuel cell 10 is appropriately controlled, and the pressures of the anode gas and the cathode gas inside the fuel cell 10 are also appropriately changed.

セル電圧測定部50は、燃料電池10内の複数の電池セル12の各々のセル電圧を測定する。各電池セル12には、その電池セル12のセル電圧を計測するための図示しない機構(例えば、特開2002−352820号公報に示されるセル電圧モニタ用コネクタなど)が備え付けられており、セル電圧測定部50は、発電中の各電池セル12のセル電圧を測定する。   The cell voltage measurement unit 50 measures the cell voltage of each of the plurality of battery cells 12 in the fuel cell 10. Each battery cell 12 is provided with a mechanism (not shown) for measuring the cell voltage of the battery cell 12 (for example, a cell voltage monitoring connector disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-352820). The measuring unit 50 measures the cell voltage of each battery cell 12 during power generation.

本実施形態の評価システムは、検査に応じた動作条件で燃料電池10を動作させる。動作条件は、負荷量、反応ガス温度、反応ガスの水蒸気含有量、反応ガスの圧力、反応ガス流量、冷却水温度などによって決定される。   The evaluation system of the present embodiment operates the fuel cell 10 under operating conditions according to the inspection. The operating conditions are determined by the load amount, reaction gas temperature, water vapor content of the reaction gas, reaction gas pressure, reaction gas flow rate, cooling water temperature, and the like.

負荷量は、燃料電池10の負荷40の大きさであり、例えば、負荷40が必要とする電流量によって規定される。反応ガス温度は、燃料電池10に供給する反応ガス(アノードガスとカソードガス)の温度である。反応ガスの水蒸気含有量は、反応ガスに含まれる水蒸気の量である。反応ガス圧力は、燃料電池10内での反応ガスの圧力である。冷却水温度は、燃料電池10の温度を制御する冷却水の温度である。本実施形態においては、これらの動作条件が検査に応じて適宜変更される。   The load amount is the size of the load 40 of the fuel cell 10 and is defined by the amount of current required by the load 40, for example. The reaction gas temperature is the temperature of the reaction gas (anode gas and cathode gas) supplied to the fuel cell 10. The water vapor content of the reaction gas is the amount of water vapor contained in the reaction gas. The reaction gas pressure is the pressure of the reaction gas in the fuel cell 10. The cooling water temperature is the temperature of the cooling water that controls the temperature of the fuel cell 10. In the present embodiment, these operating conditions are appropriately changed according to the inspection.

次に、図1の燃料電池評価システムによる燃料電池の評価について説明する。なお、既に図1に示した部分については、以下の説明においても図1の符号を利用する。   Next, evaluation of the fuel cell by the fuel cell evaluation system of FIG. 1 will be described. For the portions already shown in FIG. 1, the reference numerals in FIG. 1 are also used in the following description.

図2は、本実施形態の評価システムによる燃料電池の評価方法を説明するためのフローチャートである。以下、図2のフローチャートの各ステップごとにその処理内容を説明する。   FIG. 2 is a flowchart for explaining a fuel cell evaluation method by the evaluation system of the present embodiment. Hereinafter, the processing content will be described for each step of the flowchart of FIG.

S201では、初期発電検査が実行される。つまり、燃料電池10を通常発電させることによって初期不良等があるかどうかを確認する。そのため、初期発電検査では、通常時の発電状態を想定した動作条件で燃料電池10を発電させる。通常時の動作条件とは、例えば、車両駆動用モータの電力源として車両に搭載される燃料電池10の場合には、車両の通常走行時(例えば、平坦な一般道路を時速数十キロメートルで走行)に想定される発電条件などである。なお、燃料電池10が車両に搭載されるものではない場合には、その用途に応じて、通常時の動作条件を定義すればよい。初期発電検査において初期不良がないと判断された燃料電池10は、以降の検査に進む。   In S201, an initial power generation inspection is executed. That is, it is confirmed whether or not there is an initial failure or the like by causing the fuel cell 10 to perform normal power generation. Therefore, in the initial power generation inspection, the fuel cell 10 is caused to generate power under operating conditions assuming a normal power generation state. For example, in the case of the fuel cell 10 mounted on the vehicle as a power source of the vehicle driving motor, the normal operation condition is the normal driving of the vehicle (for example, traveling on a flat general road at several tens of kilometers per hour) The power generation conditions assumed in (1). If the fuel cell 10 is not mounted on a vehicle, normal operating conditions may be defined according to the application. The fuel cell 10 determined to have no initial failure in the initial power generation inspection proceeds to the subsequent inspection.

S202では、燃料電池10に対してパージ処理が施される。つまり、燃料電池10の電池セルスタック14内に溜まっている水分、例えば反応ガス流路内に滞留している生成水などをスタック外にパージ(追放)する。パージ処理の際の動作条件は、通常時の動作条件と比較して、負荷量を小さくして反応ガスの水蒸気含有量も小さくする。例えば、負荷量と水蒸気含有量を共にゼロとする。また、必要に応じて、他の条件を通常時の動作条件から変更してもよい。例えば、反応ガス圧力を通常時の圧力の50%〜70%程度に変更するなどでもよい。パージ処理を実行することにより、複数の燃料電池10を評価する際に、複数の燃料電池10の含水条件を均一にすることができる。   In S202, the fuel cell 10 is purged. In other words, moisture accumulated in the battery cell stack 14 of the fuel cell 10, for example, generated water staying in the reaction gas flow path, is purged (displaced) out of the stack. The operating conditions for the purging process are such that the load amount is reduced and the water vapor content of the reaction gas is also reduced as compared to the normal operating conditions. For example, both the load amount and the water vapor content are set to zero. Moreover, you may change other conditions from the normal operation conditions as needed. For example, the reaction gas pressure may be changed to about 50% to 70% of the normal pressure. By performing the purge process, the water content conditions of the plurality of fuel cells 10 can be made uniform when evaluating the plurality of fuel cells 10.

S203では、燃料電池10に対して水滞留処理が実行される。つまり、燃料電池10の電池セルスタック14内に水分を保持させる。これにより、燃料電池10内に生成水などが滞留して発電に不利な状況が再現される。水滞留処理の際の動作条件は、通常時の動作条件と比較して、負荷量を小さくしてガス流量を少なくする。例えば、負荷量を通常時の負荷量の10%程度に下げてガス流量を少なくする。また、必要に応じて、他の条件を通常時の動作条件から変更してもよい。例えば、冷却水温度を下げて燃料電池10内に滞留した水が蒸発することを抑制してもよい。また、反応ガスの水蒸気含有量を増やしてもよいし、反応ガス圧力を高めても良い。   In S203, a water retention process is performed on the fuel cell 10. That is, moisture is held in the battery cell stack 14 of the fuel cell 10. As a result, the generated water or the like stays in the fuel cell 10 and a situation unfavorable for power generation is reproduced. The operating conditions during the water retention process are such that the load amount is reduced and the gas flow rate is reduced as compared with the normal operating conditions. For example, the gas flow rate is reduced by reducing the load amount to about 10% of the normal load amount. Moreover, you may change other conditions from the normal operation conditions as needed. For example, the cooling water temperature may be lowered to suppress evaporation of water staying in the fuel cell 10. Further, the water vapor content of the reaction gas may be increased, or the reaction gas pressure may be increased.

さらに、水滞留処理を数回繰り返してもよい。例えば、上述した水滞留処理の際の動作条件によって燃料電池10を数十分間動作させる。その間に冷却水温度を徐々に増加させてもよい。そして、水滞留処理を数十分間実行した後、燃料電池10の発電を停止させて数時間程度自然放置する。その後、さらに水滞留処理を数十分間実行してから数時間程度自然放置する。このように、水滞留処理と自然放置のセットを数回繰り返して、燃料電池10の含水量を高めるようにしてもよい。   Further, the water retention process may be repeated several times. For example, the fuel cell 10 is operated for several tens of minutes depending on the operating conditions during the water retention process described above. Meanwhile, the cooling water temperature may be gradually increased. Then, after the water retention process is performed for several tens of minutes, the power generation of the fuel cell 10 is stopped and left to stand for about several hours. Thereafter, the water retention treatment is further performed for several tens of minutes, and then left for about several hours. Thus, the water content of the fuel cell 10 may be increased by repeating the set of water retention treatment and natural standing several times.

S204では、燃料電池10に対して低水素濃度検査が実行される。つまり、燃料電池10に供給する水素濃度を通常時の水素濃度よりも低濃度にし、発電に不利な状況下で燃料電池10を発電させて検査を行う。低水素濃度検査の際の動作条件は、通常時の動作条件と比較して、アノードガスに含まれる水素濃度を小さくする。例えば、通常時の水素濃度の50%〜100%程度の範囲内で段階的に濃度を変化させる。アノードガスに含まれる水素濃度は、アノードガスに窒素を含有させてその窒素の量によって制御される。そして、段階的に変化させた各濃度ごとにアノードガスのガス流量を変化させて発電性能を評価する。なお、必要に応じて、他の条件を通常時の動作条件から変更してもよい。例えば、負荷量を小さくしてもよいし、冷却水温度や冷却水流量を下げてもよい。   In S204, a low hydrogen concentration test is performed on the fuel cell 10. In other words, the hydrogen concentration supplied to the fuel cell 10 is set to a lower concentration than the normal hydrogen concentration, and the fuel cell 10 is caused to generate power and inspected under a disadvantageous condition for power generation. The operating conditions for the low hydrogen concentration test are such that the hydrogen concentration contained in the anode gas is reduced as compared with the normal operating conditions. For example, the concentration is changed stepwise within a range of about 50% to 100% of the normal hydrogen concentration. The concentration of hydrogen contained in the anode gas is controlled by the amount of nitrogen contained in the anode gas. The power generation performance is evaluated by changing the gas flow rate of the anode gas for each concentration changed stepwise. If necessary, other conditions may be changed from the normal operating conditions. For example, the load amount may be reduced, or the cooling water temperature or the cooling water flow rate may be reduced.

そして、S205では、S204の低水素濃度検査において、燃料電池10に含まれる全ての電池セル12が良好かどうかを判断する。そこで、以下にS204やS205において実行される低水素濃度検査とその判定手法について説明する。   In S205, it is determined whether all the battery cells 12 included in the fuel cell 10 are good in the low hydrogen concentration test in S204. Therefore, the low hydrogen concentration test and its determination method executed in S204 and S205 will be described below.

図3は、低水素濃度検査を説明するための図であり、低水素濃度検査によって得られる検査結果のグラフが示されている。図3に示すグラフにおいて、横軸はアノードガスに含まれる水素濃度であり、縦軸はアノードガス供給比である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the low hydrogen concentration test, and shows a graph of the test result obtained by the low hydrogen concentration test. In the graph shown in FIG. 3, the horizontal axis represents the hydrogen concentration contained in the anode gas, and the vertical axis represents the anode gas supply ratio.

アノードガス供給比は、アノードガス全流量と最低限水素量との比である。アノードガス全流量は、燃料電池10に供給されるアノードガスに含まれる水素と窒素と水(水蒸気)の全流量である。一方、最低限水素量は、負荷量(電流値)に基づいて決定される必要最低限の水素量である。アノードガス供給比は、アノードガス全流量を最低限水素量で割った値であり、アノードガスのガス流量を示す指標値となる。つまり、アノードガス供給比が大きいとアノードガスのガス流量が大きく、アノードガス供給比が小さいとアノードガスのガス流量が小さくなる。   The anode gas supply ratio is a ratio between the total flow rate of the anode gas and the minimum amount of hydrogen. The total anode gas flow rate is the total flow rate of hydrogen, nitrogen, and water (steam) contained in the anode gas supplied to the fuel cell 10. On the other hand, the minimum hydrogen amount is a minimum hydrogen amount that is determined based on the load amount (current value). The anode gas supply ratio is a value obtained by dividing the total flow rate of the anode gas by the minimum hydrogen amount, and is an index value indicating the gas flow rate of the anode gas. That is, when the anode gas supply ratio is large, the gas flow rate of the anode gas is large, and when the anode gas supply ratio is small, the gas flow rate of the anode gas is small.

低水素濃度検査(図2のS204)では、アノードガスに含まれる水素の濃度を段階的に変化させ、各濃度ごとにアノードガスのガス流量を変化させて発電性能が評価される。つまり、例えば、水素濃度を60%に固定して、ガス流量(アノードガス供給比)を徐々に下げていき、燃料電池10が安定に発電できる最小のガス流量(アノードガス供給比)を測定する。   In the low hydrogen concentration test (S204 in FIG. 2), the power generation performance is evaluated by changing the concentration of hydrogen contained in the anode gas stepwise and changing the gas flow rate of the anode gas for each concentration. That is, for example, the hydrogen concentration is fixed at 60%, the gas flow rate (anode gas supply ratio) is gradually decreased, and the minimum gas flow rate (anode gas supply ratio) at which the fuel cell 10 can stably generate power is measured. .

燃料電池10が安定に発電できているか否かは、全ての電池セル12が良好に発電できているかどうかによって判断される(図2のS205)。全ての電池セル12が良好かどうかは、燃料電池10に含まれる複数の電池セル12のうち、出力電圧が最も低い電池セル12の電圧によって判断される。つまり、セル電圧測定部50によって測定される各電池セル12の電圧のうち、最も低い電圧(最低セル電圧)が閾値電圧以上になっているかどうかで判断する。なお、最低セル電圧が閾値電圧以上を所定分間維持することを判断条件としてもよい。   Whether or not the fuel cell 10 is able to generate power stably is determined based on whether or not all the battery cells 12 are generating power satisfactorily (S205 in FIG. 2). Whether or not all the battery cells 12 are good is determined by the voltage of the battery cell 12 having the lowest output voltage among the plurality of battery cells 12 included in the fuel cell 10. That is, it is determined whether or not the lowest voltage (lowest cell voltage) among the voltages of the battery cells 12 measured by the cell voltage measuring unit 50 is equal to or higher than the threshold voltage. The determination condition may be that the minimum cell voltage is maintained at a threshold voltage or higher for a predetermined time.

図3に示すグラフには、燃料電池Aと燃料電池Bの二つの燃料電池10に関する検査結果がプロットされている。つまり、水素濃度60%,80%,90%の各々における、安定に発電できる最小のガス流量(アノードガス供給比)の値がプロットされている。ガス流量が小さいほど発電に不利な状況となる。したがって、プロットされた検査結果が、縦軸(アノードガス供給比)方向の小さい方に存在するほど、発電に不利な状況でも発電できる良好な燃料電池10といえる。逆に、プロットされた検査結果が、縦軸方向の大きい方に存在するほど、不利な状況下で発電が困難な燃料電池10といえる。   In the graph shown in FIG. 3, the inspection results regarding the two fuel cells 10 of the fuel cell A and the fuel cell B are plotted. That is, the values of the minimum gas flow rate (anode gas supply ratio) that can generate power stably at the hydrogen concentrations of 60%, 80%, and 90% are plotted. The smaller the gas flow rate, the more disadvantageous the power generation. Therefore, it can be said that the better the fuel cell 10 can generate power even in a situation that is disadvantageous for power generation, as the plotted inspection result is present in the smaller direction of the vertical axis (anode gas supply ratio). Conversely, it can be said that the fuel cell 10 is more difficult to generate power under disadvantageous conditions as the plotted inspection result is larger in the vertical axis direction.

そこで、良好な燃料電池10を選別するために、図3のグラフ内に、低水素濃度検査の判断基準を示す判定値(破線)が設定されている。そして、図3に示すグラフにおいて、判定値よりも下方にプロットされた燃料電池10は良好と判断され、一方、判定値よりも上方にプロットされた燃料電池10は不良と判断される。   Therefore, in order to select a good fuel cell 10, a determination value (broken line) indicating a determination criterion for the low hydrogen concentration test is set in the graph of FIG. In the graph shown in FIG. 3, the fuel cell 10 plotted below the determination value is determined to be good, while the fuel cell 10 plotted above the determination value is determined to be defective.

本実施形態においては、各燃料電池A,Bごとに、水素濃度60%,80%,90%の各々について検査結果がプロットされている。そして、そのうちの一つでも判定値より上方にプロットされた燃料電池10は不良と判断される。つまり、図3に示すグラフにおいて、燃料電池Bは、水素濃度60%,80%,90%の全てにおいて判定値よりも下方にプロットされているため、判定値をクリアした良品と判断される。一方燃料電池Aは、水素濃度60%において判定値よりも上方にプロットされているため不良品と判断される。このように、判定値を基準として、良品と不良品の判断が行われる。   In the present embodiment, the test results are plotted for each of the hydrogen concentrations 60%, 80%, and 90% for each fuel cell A and B. Then, even one of the fuel cells 10 plotted above the determination value is determined to be defective. That is, in the graph shown in FIG. 3, since the fuel cell B is plotted below the determination value at all of the hydrogen concentrations of 60%, 80%, and 90%, it is determined that the fuel cell B is a non-defective product that has cleared the determination value. On the other hand, since the fuel cell A is plotted above the determination value at a hydrogen concentration of 60%, it is determined as a defective product. In this way, the non-defective product and the defective product are determined based on the determination value.

図2に戻り、S205で全ての電池セル12が良好に発電できていると判断された燃料電池10は、良品であるとみなされて検査を終了する。なお、良品と判断された燃料電池10は、S203の水滞留処理によって燃料電池10内に水が滞留されている。そのため、良品と判断された燃料電池10に対して、S202と同じ動作条件で動作させてパージ処理を実行することが望ましい。さらに、パージ処理の後にS201と同じ動作条件で初期発電検査を実行して、燃料電池10の発電動作を再確認してもよい。   Returning to FIG. 2, the fuel cell 10 for which all the battery cells 12 are determined to have been able to generate power satisfactorily in S205 is regarded as a non-defective product and the inspection is finished. Note that, in the fuel cell 10 determined to be non-defective, water is retained in the fuel cell 10 by the water retention process of S203. For this reason, it is desirable that the purge process is performed by operating the fuel cell 10 determined to be a non-defective product under the same operating conditions as in S202. Furthermore, the power generation operation of the fuel cell 10 may be reconfirmed by performing an initial power generation inspection under the same operating conditions as in S201 after the purge process.

一方、S205で良好と判断されなかった燃料電池10、つまり、最低セル電圧が閾値電圧以上になっていない燃料電池10については、S206へ進んで、不良と判断される電池セル12の交換が行われる。   On the other hand, for the fuel cell 10 that has not been determined to be good in S205, that is, the fuel cell 10 in which the minimum cell voltage is not equal to or higher than the threshold voltage, the process proceeds to S206 to replace the battery cell 12 that is determined to be defective. Is called.

S206では、最低セル電圧を計測した電池セル12が交換対象となる。また、S205の判断において、セル電圧測定部50によって各電池セル12の電圧が測定されているため、最低セル電圧となった電池セル12以外にも、閾値電圧以上(あるいは閾値電圧以上を所定分間維持)とならなかった電池セル12も不良と判断して、交換対象とする。   In S206, the battery cell 12 for which the minimum cell voltage has been measured is to be replaced. In the determination of S205, since the voltage of each battery cell 12 is measured by the cell voltage measuring unit 50, in addition to the battery cell 12 that has reached the lowest cell voltage, the threshold voltage or higher (or the threshold voltage or higher) for a predetermined time. The battery cell 12 that has not been maintained) is determined to be defective and is replaced.

そして、交換対象となった不良な電池セル12が、良好な電池セル12に交換され、再びS201以降の検査が実行される。交換対象の電池セル12が良好な電池セル12に交換されているため、再検査におけるS205では、ほぼ確実に全ての電池セル12が良好と判断される。なお、良好な電池セル12に交換した後のS201以降の再検査は省略してもよい。   And the defective battery cell 12 used as the exchange object is replaced | exchanged for the favorable battery cell 12, and the test after S201 is performed again. Since the battery cell 12 to be exchanged has been replaced with a good battery cell 12, in S205 in the re-inspection, it is almost certainly determined that all the battery cells 12 are good. In addition, you may abbreviate | omit the reexamination after S201 after exchanging for the favorable battery cell 12. FIG.

S206において交換される良好な電池セル12は、本実施形態の評価システムによって予め評価された良好な電池セル12である。つまり、交換用の良好な電池セル12を選定するための電池セルスタック14を有する燃料電池10に対して、図2のS201からS204までの各処理を実行する。そして、S204の低水素濃度検査によって、その電池セルスタック14に含まれる各電池セル12の電圧を測定し、閾値電圧以上(あるいは閾値電圧以上を所定分間維持)の電池セル12を良好な電池セル12として抽出する。   The good battery cell 12 exchanged in S206 is the good battery cell 12 evaluated in advance by the evaluation system of the present embodiment. That is, each process from S201 to S204 in FIG. 2 is performed on the fuel cell 10 having the battery cell stack 14 for selecting a good battery cell 12 for replacement. Then, the voltage of each battery cell 12 included in the battery cell stack 14 is measured by the low hydrogen concentration test in S204, and the battery cell 12 that is equal to or higher than the threshold voltage (or maintains the threshold voltage or higher for a predetermined time) is a good battery cell. 12 is extracted.

良好な電池セル12を抽出するための電池セルスタック14は、燃料電池10の完成品に利用される電池セルスタック14と同じ構造、例えば完成品と同じ枚数の電池セル12を積層した電池セルスタック14でもよい。しかし、良好な電池セル12を抽出することを目的としているため、その目的専用の電池セルスタック14、例えば完成品に比べて電池セル12の枚数を少なくした良品抽出用の電池セルスタック14を利用してもよい。   The battery cell stack 14 for extracting good battery cells 12 has the same structure as the battery cell stack 14 used for the finished product of the fuel cell 10, for example, a battery cell stack in which the same number of battery cells 12 as the finished product are stacked. 14 may be sufficient. However, since the purpose is to extract good battery cells 12, a battery cell stack 14 dedicated to that purpose, for example, a battery cell stack 14 for extracting good products in which the number of battery cells 12 is smaller than that of a finished product is used. May be.

また、S206において、交換対象となった不良な電池セル12を、同じ燃料電池10の電池セルスタック14内の良好な電池セル12と交換するようにしてもよい。例えば、燃料電池10は、端部に位置する電池セル12に水などが溜まりやすい。このため、端部において不良と判断された電池セル12と、端部以外で良好と判断された電池セル12を交換し、交換後の燃料電池10を再検査することによって、再検査時のS205で、全ての電池セル12が良好に発電できていると判断される場合もある。   In S206, the defective battery cell 12 to be replaced may be replaced with a good battery cell 12 in the battery cell stack 14 of the same fuel cell 10. For example, in the fuel cell 10, water or the like tends to accumulate in the battery cell 12 located at the end. For this reason, the battery cell 12 determined to be defective at the end portion is replaced with the battery cell 12 determined to be good at the end portion, and the fuel cell 10 after the replacement is re-inspected, whereby S205 at the time of the re-inspection. Thus, it may be determined that all the battery cells 12 are generating power satisfactorily.

こうして、再検査のS205で全ての電池セル12が良好に発電できていると判断された燃料電池10は、良品であるとみなされて検査を終了する。なお、再検査後においても、S203の水滞留処理によって燃料電池10内に水が滞留されているため、S202と同じ動作条件で動作させてパージ処理を実行することが望ましい。さらに、パージ処理の後にS201と同じ動作条件で初期発電検査を実行して、燃料電池10の発電動作を再確認してもよい。   Thus, the fuel cell 10 determined that all the battery cells 12 have been able to generate power satisfactorily in the re-inspection S205 is regarded as a non-defective product and the inspection is terminated. Even after the re-inspection, since the water is retained in the fuel cell 10 by the water retention process of S203, it is desirable to perform the purge process by operating under the same operating conditions as S202. Furthermore, the power generation operation of the fuel cell 10 may be reconfirmed by performing an initial power generation inspection under the same operating conditions as in S201 after the purge process.

一方、再検査のS205で良好と判断されなかった燃料電池10については、再びS206へ進んで、不良と判断される電池セル12の交換を実行してもよい。あるいは、燃料電池10の全体の構造を再検査するなどでもよい。   On the other hand, the fuel cell 10 that has not been determined to be good in the re-inspection S205 may proceed to S206 again and replace the battery cell 12 that is determined to be defective. Alternatively, the entire structure of the fuel cell 10 may be reinspected.

このように、本実施形態の燃料電池評価システムでは、S203の水滞留処理によって燃料電池10内に生成水などの水分を滞留させ、さらにS204の低水素濃度検査によって通常発電時よりも反応ガスの濃度を低くして、発電に不利な状況下で燃料電池10の評価を行うことができる。したがって、本実施形態の評価システムによって良好と判断された燃料電池10、あるいは、良好と判断された電池セル12によって構成された燃料電池10は、発電に不利な状況下でも発電を行うことができる。そのため、本実施形態の評価システムは、例えばアノード循環系の燃料電池10の評価や製造に有効である。   As described above, in the fuel cell evaluation system of this embodiment, water such as generated water is retained in the fuel cell 10 by the water retention process in S203, and further, the reaction gas of the reaction gas is more than in normal power generation by the low hydrogen concentration test in S204. The concentration of the fuel cell 10 can be evaluated under a disadvantageous condition for power generation by reducing the concentration. Therefore, the fuel cell 10 determined to be good by the evaluation system of the present embodiment or the fuel cell 10 constituted by the battery cell 12 determined to be good can generate power even under a disadvantageous condition for power generation. . Therefore, the evaluation system of this embodiment is effective for the evaluation and manufacture of the anode circulation system fuel cell 10, for example.

アノード循環系の燃料電池システムでは、燃料電池10から出力されたアノードガス(水素を含有した燃料ガス)が循環系を介して燃料電池10のアノード極側に循環されて、燃料となる水素ガスの利用効率の向上を図っている。ところが、アノード循環系の燃料電池システムでは、燃料電池10が長時間発電を停止した際に、停止後の時間経過に伴って水素の循環系に窒素などの不純物が混入する場合がある。そのため、長時間停止後に発電を開始する際、低水素濃度状態で発電する状況が考えられる。本実施形態の燃料電池評価システムでは、低水素濃度状態でも良好に運転可能な燃料電池10が選定され、あるいは、低水素濃度状態でも良好に運転可能な電池セル12を選定して燃料電池10を構成することができるため、例えばアノード循環系の燃料電池10の評価や製造に有効である。   In the anode circulation system fuel cell system, the anode gas (fuel gas containing hydrogen) output from the fuel cell 10 is circulated to the anode electrode side of the fuel cell 10 through the circulation system, and the hydrogen gas serving as the fuel The use efficiency is improved. However, in the anode circulation system fuel cell system, when the fuel cell 10 stops power generation for a long time, impurities such as nitrogen may be mixed into the hydrogen circulation system as time passes after the stop. Therefore, when power generation is started after a long stop, a situation where power generation is performed in a low hydrogen concentration state can be considered. In the fuel cell evaluation system of the present embodiment, the fuel cell 10 that can be operated satisfactorily even in a low hydrogen concentration state is selected, or the battery cell 12 that can be satisfactorily operated even in a low hydrogen concentration state is selected and the fuel cell 10 is used. For example, the fuel cell 10 of the anode circulation system is effective for evaluation and manufacturing.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、図2のS203において水滞留処理を実行してから、S204において低水素濃度検査を行っているが、これらの処理の一方を省略してもよい。例えば、水滞留処理のみを実行して燃料電池10に水が滞留した状態で通常の水素濃度で検査を実行してもよいし、あるいは、水滞留処理を省略して低水素濃度検査を行ってもよい。   For example, in the above-described embodiment, the water retention process is performed in S203 of FIG. 2 and then the low hydrogen concentration test is performed in S204. However, one of these processes may be omitted. For example, the inspection may be executed at a normal hydrogen concentration while only water retention processing is performed and water remains in the fuel cell 10, or the low hydrogen concentration inspection is performed by omitting the water retention processing. Also good.

また、上述した実施形態では、図2のS205の判定において、各電池セル12の電圧値を利用している。これに換えて、各電池セル12内の含水量によって電池セル12が良好か否かの判断を行ってもよい。   In the above-described embodiment, the voltage value of each battery cell 12 is used in the determination in S205 of FIG. Instead, it may be determined whether or not the battery cell 12 is good based on the water content in each battery cell 12.

本発明に係る燃料電池評価システムの全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an overall configuration of a fuel cell evaluation system according to the present invention. 本発明に係る燃料電池評価システムによる燃料電池の評価方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the evaluation method of the fuel cell by the fuel cell evaluation system which concerns on this invention. 低水素濃度検査によって得られる検査結果のグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph of the test result obtained by a low hydrogen concentration test | inspection.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池、12 電池セル、14 電池セルスタック、20 アノードガス供給部、30 カソードガス供給部、40 負荷、50 セル電圧測定部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell, 12 battery cell, 14 battery cell stack, 20 anode gas supply part, 30 cathode gas supply part, 40 load, 50 cell voltage measurement part.

Claims (9)

燃料電池を評価する燃料電池評価システムであって、
燃料電池の発電性能の評価に先立って、当該燃料電池に供給する反応ガスのガス流量を当該燃料電池の通常発電時におけるガス流量よりも少なくして当該燃料電池を発電させることによって当該燃料電池内に水を滞留させ、
燃料電池に供給する反応ガスの濃度を当該燃料電池の通常発電時における濃度よりも低くして当該燃料電池を発電させることにより、通常発電時よりも不利な状況下で当該燃料電池の発電性能を評価する、
ことを特徴とする燃料電池評価システム。
A fuel cell evaluation system for evaluating a fuel cell,
Prior to the evaluation of the power generation performance of the fuel cell, the fuel cell generates power by reducing the gas flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell to be lower than the gas flow rate during normal power generation of the fuel cell. Water in the
By generating the fuel cell with the concentration of the reaction gas supplied to the fuel cell being lower than the concentration at the time of normal power generation of the fuel cell, the power generation performance of the fuel cell can be reduced under a disadvantageous situation compared to the time of normal power generation. evaluate,
A fuel cell evaluation system.
請求項1に記載の燃料電池評価システムにおいて、
前記反応ガスに不活性ガスを含有させることにより反応ガスの濃度を低くする、
ことを特徴とする燃料電池評価システム。
The fuel cell evaluation system according to claim 1,
Reducing the concentration of the reaction gas by including an inert gas in the reaction gas;
A fuel cell evaluation system.
請求項2に記載の燃料電池評価システムにおいて、
前記反応ガスは水素を含んだアノードガスであり、不活性ガスである窒素をアノードガスに含有させることにより、アノードガスに含まれる水素の濃度を段階的に変化させ、各濃度ごとにアノードガスのガス流量を変化させて発電性能を評価する、
ことを特徴とする燃料電池評価システム。
In the fuel cell evaluation system according to claim 2,
The reaction gas is an anode gas containing hydrogen. By adding nitrogen, which is an inert gas, to the anode gas, the concentration of hydrogen contained in the anode gas is changed stepwise, and the anode gas is changed for each concentration. Evaluate power generation performance by changing the gas flow rate,
A fuel cell evaluation system.
燃料電池を評価する燃料電池評価システムであって、
燃料電池に供給する反応ガスのガス流量を当該燃料電池の通常発電時におけるガス流量よりも少なくして当該燃料電池を発電させることによって当該燃料電池内に水を滞留させて、当該燃料電池を通常発電時よりも不利な状況下とし、その不利な状況下で当該燃料電池の発電性能を評価する、
ことを特徴とする燃料電池評価システム。
A fuel cell evaluation system for evaluating a fuel cell,
Reducing the gas flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell to be lower than the gas flow rate during normal power generation of the fuel cell and causing the fuel cell to generate electricity, thereby retaining water in the fuel cell, Under a disadvantageous situation compared to the time of power generation, and evaluate the power generation performance of the fuel cell under the disadvantageous situation,
A fuel cell evaluation system.
請求項に記載の燃料電池評価システムにおいて、
燃料電池に供給する反応ガスのガス流量を通常発電時よりも少なくすることに加えて、当該燃料電池の温度を制御する冷却水の温度を通常発電時よりも低くし、当該燃料電池に供給する反応ガスに含まれる水蒸気の量を通常発電時よりも多くして、当該燃料電池を発電させることによって当該燃料電池内に水を滞留させる、
ことを特徴とする燃料電池評価システム。
In the fuel cell evaluation system according to claim 4 ,
In addition to lowering the gas flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell than during normal power generation, the temperature of the cooling water for controlling the temperature of the fuel cell is made lower than during normal power generation and supplied to the fuel cell. Increasing the amount of water vapor contained in the reaction gas than during normal power generation, causing water to stay in the fuel cell by generating the fuel cell,
A fuel cell evaluation system.
燃料電池の評価方法であって、
燃料電池の発電性能の評価に先立って、当該燃料電池に供給する反応ガスのガス流量を当該燃料電池の通常発電時におけるガス流量よりも少なくして当該燃料電池を発電させることによって当該燃料電池内に水を滞留させ、
燃料電池に供給する反応ガスの濃度を当該燃料電池の通常発電時における濃度よりも低くして当該燃料電池を発電させることにより、通常発電時よりも不利な状況下で当該燃料電池の発電性能を評価する、
ことを特徴とする燃料電池の評価方法。
A fuel cell evaluation method comprising:
Prior to the evaluation of the power generation performance of the fuel cell, the fuel cell generates power by reducing the gas flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell to be lower than the gas flow rate during normal power generation of the fuel cell. Water in the
By generating the fuel cell with the concentration of the reaction gas supplied to the fuel cell being lower than the concentration at the time of normal power generation of the fuel cell, the power generation performance of the fuel cell can be reduced under a disadvantageous situation compared to the time of normal power generation. evaluate,
A method for evaluating a fuel cell.
燃料電池の評価方法であって、
燃料電池に供給する反応ガスのガス流量を当該燃料電池の通常発電時におけるガス流量よりも少なくして当該燃料電池を発電させることによって当該燃料電池内に水を滞留させて当該燃料電池を通常発電時よりも不利な状況下とし、その不利な状況下で当該燃料電池の発電性能を評価する、
ことを特徴とする燃料電池の評価方法。
A fuel cell evaluation method comprising:
Reducing the gas flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell to be lower than the gas flow rate during normal power generation of the fuel cell to generate power, the water is retained in the fuel cell, and the fuel cell is normally generated. To evaluate the power generation performance of the fuel cell under the disadvantageous situation,
A method for evaluating a fuel cell.
燃料電池の製造方法であって、
評価用の電池セルスタックに含まれる各電池セルの発電性能の評価に先立って、当該電池セルスタックに供給する反応ガスのガス流量を通常発電時におけるガス流量よりも少なくして当該電池セルスタックを発電させることによって当該電池セルスタック内に水を滞留させ、
当該評価用の電池セルスタックに供給する反応ガスの濃度を通常発電時における濃度よりも低くして当該電池セルスタックを発電させることにより、通常発電時よりも不利な状況下で当該電池セルスタックに含まれる各電池セルの発電性能を評価し、これにより選定された発電性能の良好な複数の電池セルを組み合わせて燃料電池用の電池セルスタックを形成する、
ことを特徴とする燃料電池の製造方法。
A fuel cell manufacturing method comprising:
Prior to evaluating the power generation performance of each battery cell included in the battery cell stack for evaluation, the gas flow rate of the reaction gas supplied to the battery cell stack is made smaller than the gas flow rate during normal power generation to Water is retained in the battery cell stack by generating electricity,
By making the concentration of the reaction gas supplied to the battery cell stack for evaluation lower than the concentration at the time of normal power generation and generating the power at the battery cell stack, Evaluate the power generation performance of each battery cell included, and combine a plurality of battery cells with good power generation performance selected thereby to form a battery cell stack for fuel cells,
A method for manufacturing a fuel cell.
燃料電池の製造方法であって、
評価用の電池セルスタックに供給する反応ガスのガス流量を通常発電時におけるガス流量よりも少なくして当該電池セルスタックを発電させることによって当該電池セルスタック内に水を滞留させて当該電池セルスタックを通常発電時よりも不利な状況下とし、その不利な状況下で当該電池セルスタックに含まれる各電池セルの発電性能を評価し、これにより選定された発電性能の良好な複数の電池セルを組み合わせて燃料電池用の電池セルスタックを形成する、
ことを特徴とする燃料電池の製造方法。
A fuel cell manufacturing method comprising:
Reducing the gas flow rate of the reaction gas supplied to the battery cell stack for evaluation below the gas flow rate during normal power generation to generate power in the battery cell stack causes water to stay in the battery cell stack, and the battery cell stack. Under the disadvantageous situation compared with normal power generation, and under that disadvantageous situation, evaluate the power generation performance of each battery cell included in the battery cell stack, and select multiple battery cells with good power generation performance. Combine to form a battery cell stack for fuel cells,
A method for manufacturing a fuel cell.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6801594B2 (en) * 2017-06-21 2020-12-16 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell stack inspection method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3455392B2 (en) * 1997-04-25 2003-10-14 三菱電機株式会社 Fuel cell characteristic diagnosis method and fuel cell operation method
JP4384395B2 (en) * 2002-09-30 2009-12-16 本田技研工業株式会社 Fuel cell purge hydrogen dilution system
JP4791684B2 (en) * 2003-03-26 2011-10-12 株式会社堀場製作所 Fuel cell evaluation apparatus and fuel cell evaluation method
JP4354253B2 (en) * 2003-10-31 2009-10-28 エスペック株式会社 Fuel cell evaluation method and fuel cell evaluation apparatus
JP4397686B2 (en) * 2003-12-25 2010-01-13 本田技研工業株式会社 Fuel cell reactive gas supply device
JP2005276729A (en) * 2004-03-26 2005-10-06 Fuji Electric Holdings Co Ltd Performance test method of solid polymer fuel cell
JP2005285690A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Yuasa Corp Direct methanol type fuel cell system and its operation method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107132485A (en) * 2017-06-05 2017-09-05 北京建筑大学 A kind of vehicle fuel battery test device and its method of work

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