JP5502547B2

JP5502547B2 - 燃料電池用液絡検出装置

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Publication number: JP5502547B2
Application number: JP2010071661A
Authority: JP
Inventors: 宗藤原; 一嘉宮島; 貴嗣小山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: JP2011204519A

Description

本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、反応ガスを前記セパレータの積層方向に流通させる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔が形成される複数の発電セルを備え、前記発電セルの積層方向両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設される燃料電池に組み込まれ、前記燃料電池の液絡を検出するための燃料電池用液絡検出装置に関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜（電解質）の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持した単位セル（発電セル）を備えている。

この種の燃料電池は、通常、車載用として使用される際、所望の発電力を得るために、所定数（例えば、数十〜数百）の単位セルを積層した燃料電池スタックとして使用されている。その際、燃料電池スタックは、一般的に、セパレータの面内に発電面に沿って反応ガスを流す反応ガス流路と、前記反応ガス流路に連通し、単位セルの積層方向に貫通する反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔とを設ける、所謂、内部マニホールドを採用している。

この場合、内部マニホールド型燃料電池スタックでは、特に出口側マニホールド（反応ガス出口連通孔）近傍に、発電反応により生成された生成水が滞留するおそれがある。その際、燃料電池スタックには、外部機器（例えば、加湿器）が排出側配管を介して反応ガス出口連通孔に連通している。このため、燃料電池スタックと排出側配管との接続部位から凝縮水を介して微少電流が流れることがある（液絡）。

そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池システムは、燃料電池スタックからの地絡を検出する地絡検出手段と、前記地絡検出手段により地絡が検出された際に、反応ガス供給手段から供給される反応ガスの増量を行う反応ガス増量手段とを有している。

このため、燃料電池スタックが低負荷状態になり、発電量が低下して反応ガスの供給量が低下した場合であっても、増量した反応ガスによって燃料電池スタック内に滞留した生成水を除去することができる。これにより、燃料電池スタックの発電量の低下等に伴う該燃料電池スタック内での生成水の滞留を防ぎ、前記生成水による前記燃料電池スタックの地絡を阻止することが可能になる。

特開２０１０−３４４９号公報

上記の特許文献１では、地絡検出手段は、グランドと燃料電池との間の絶縁抵抗値をモニタリングしている。このため、燃料電池内部に発生した液絡を正確に検出することができないおそれがある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、燃料電池内部に発生した液絡を、正確に検出することが可能な燃料電池用液絡検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、反応ガスを前記セパレータの積層方向に流通させる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔が形成される複数の発電セルを備え、前記発電セルの積層方向両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設される燃料電池に組み込まれ、前記燃料電池の液絡を検出するための燃料電池用液絡検出装置に関するものである。

液絡検出装置は、反応ガス出口連通孔内の生成水に接触するように配設される検出用電極と、前記検出用電極とターミナルプレートとの間の電流又は電圧を検出する検出部とを備え、前記検出用電極は、絶縁プレートに配設されている。

さらに、絶縁プレートは、少なくとも検出用電極が収容される部位が分割されることが好ましい。

さらにまた、この燃料電池用液絡検出装置は、反応ガス出口連通孔には、樹脂製配管が接続されるとともに、検出用電極は、前記樹脂製配管に配置されている。

また、検出部は、発電セルの積層方向一端側に配設される検出用電極と、前記発電セルの積層方向他端側に配設されるターミナルプレートとに接続されることが好ましい。

本発明によれば、反応ガス出口連通孔内の生成水に接触するように配設される検出用電極と、ターミナルプレートとの間の電流又は電圧が検出されている。このため、発電面内から反応ガス出口連通孔間の液絡を確実に検出することができる。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、燃料電池内部に発生した液絡を、正確に検出することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池用液絡検出装置を組み込む燃料電池スタックが設けられる燃料電池システムの概略構成図である。前記燃料電池スタックを構成する発電セルの分解斜視説明図である。前記液絡検出装置を説明する前記燃料電池スタックの概略斜視説明図である。前記液絡検出装置の動作を説明するフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る燃料電池用液絡検出装置を組み込む燃料電池スタックの概略斜視説明図である。本発明の第３の実施形態に係る燃料電池用液絡検出装置を組み込む燃料電池スタックの概略斜視説明図である。前記液絡検出装置の動作を説明するフローチャートである。本発明の第４の実施形態に係る燃料電池用液絡検出装置を組み込む燃料電池スタックの概略斜視説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池用液絡検出装置（後述する）を組み込む燃料電池スタック（燃料電池）１０は、燃料電池システム１２に設けられる。燃料電池システム１２は、図示しない燃料電池車両に搭載される。

燃料電池システム１２は、燃料電池スタック１０と、前記燃料電池スタック１０に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給装置１６と、前記燃料電池スタック１０に酸化剤ガス（反応ガス）を供給するための酸化剤ガス供給装置１８と、前記燃料電池スタック１０に燃料ガス（反応ガス）を供給するための燃料ガス供給装置２０と、これらを制御する制御部２２とを備える。

冷却媒体供給装置１６は、ラジエータ２４を備える。このラジエータ２４には、冷媒用ポンプ２６を介して冷却媒体供給配管２８及び冷却媒体排出配管３０が接続される。

酸化剤ガス供給装置１８は、空気用ポンプ３２を備え、この空気用ポンプ３２に一端が接続される空気供給配管３４は、加湿器３６に他端が接続されるとともに、この加湿器３６には、加湿空気供給配管３８を介して燃料電池スタック１０が接続される。

加湿器３６には、使用済みの生成水を含んだ酸化剤ガス（以下、酸化剤オフガスという）を燃料電池スタック１０から加湿流体として供給するためのオフガス流入路４０が設けられる。加湿器３６では、オフガス流入路４０を介して供給された酸化剤オフガスの排出側に、背圧弁４２が配設される。

燃料ガス供給装置２０は、燃料ガスとして水素ガスが貯留される燃料ガスタンク（燃料タンク）４４を備える。この燃料ガスタンク４４には、燃料ガス供給配管４５の一端が接続され、前記燃料ガス供給配管４５には、遮断弁４６、レギュレータ４８及びエゼクタ５０が接続されるとともに、前記エゼクタ５０が燃料電池スタック１０に接続される。

燃料電池スタック１０には、使用済みの燃料ガスを排出するための排出燃料ガス配管５２が接続される。この排出燃料ガス配管５２は、気液分離器５３に接続されるとともに、前記気液分離器５３により分離された気体、すなわち、燃料ガスは、リターン配管５４を介してエゼクタ５０に戻される。気液分離器５３により分離された液体成分、すなわち、水は、ドレイン弁５５から希釈器５６に排出される。

希釈器５６には、リターン配管５４から分離するパージ流路５４ａがパージ弁５７を介して接続されるとともに、オフガス流入路４０から分岐する希釈流路４１を介して希釈用エア及び加湿器３６からの結露水が供給可能である。

燃料電池スタック１０は、図２に示すように、複数の発電セル５８が車長方向である水平方向（矢印Ａ方向）に積層されるとともに、積層方向の両端には、図１に示すように、ターミナルプレート５９ａ、５９ｂ及び絶縁プレート６０ａ、６０ｂを介して金属製エンドプレート６２ａ、６２ｂが配設される。

ターミナルプレート５９ａ、５９ｂは、絶縁プレート６０ａ、６０ｂの中央側に収容されるとともに、前記ターミナルプレート５９ａ、５９ｂから積層方向外方に電力取り出し端子６３ａ、６３ｂが突出する。電力取り出し端子６３ａ、６３ｂは、図示しない車両走行用モータや補機類に接続される。

図２に示すように、各発電セル５８は、電解質膜・電極構造体６６と、前記電解質膜・電極構造体６６を挟持する第１及び第２セパレータ６８、７０とを備えるとともに、縦長に構成される。なお、第１及び第２セパレータ６８、７０は、カーボンセパレータ又は金属セパレータで構成される。

発電セル５８の長辺方向（矢印Ｃ方向）の一端縁部（上端縁部）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔（反応ガス入口連通孔）７２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔（反応ガス入口連通孔）７６ａが設けられる。

発電セル５８の長辺方向の他端縁部（下端縁部）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔（反応ガス出口連通孔）７２ｂ、及び燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔（反応ガス出口連通孔）７６ｂが設けられる。

発電セル５８の短辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔７４ａが設けられるとともに、前記発電セル５８の短辺方向の他端縁部には、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔７４ｂが設けられる。冷却媒体入口連通孔７４ａ及び冷却媒体出口連通孔７４ｂは、縦長形状に設定される。

電解質膜・電極構造体６６は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜７８と、前記固体高分子電解質膜７８を挟持するアノード側電極８０及びカソード側電極８２とを備える。

第１セパレータ６８の電解質膜・電極構造体６６に向かう面６８ａには、燃料ガス入口連通孔７６ａと燃料ガス出口連通孔７６ｂとを連通する燃料ガス流路８４が形成される。この燃料ガス流路８４は、例えば、矢印Ｃ方向に延在する溝部により構成される。第１セパレータ６８の面６８ａとは反対の面６８ｂには、冷却媒体入口連通孔７４ａと冷却媒体出口連通孔７４ｂとを連通する冷却媒体流路８６の一部が形成される。

第２セパレータ７０の電解質膜・電極構造体６６に向かう面７０ａには、例えば、矢印Ｃ方向に延在する溝部からなる酸化剤ガス流路８８が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路８８は、酸化剤ガス入口連通孔７２ａと酸化剤ガス出口連通孔７２ｂとに連通する。第２セパレータ７０の面７０ａとは反対の面７０ｂには、第１セパレータ６８の面６８ｂと重なり合って冷却媒体流路８６が一体的に形成される。図示しないが、第１及び第２セパレータ６８、７０には、シール部材が一体又は個別に設けられる。

図３に示すように、燃料電池スタック１０には、第１の実施形態に係る液絡検出装置９０が設けられる。液絡検出装置９０は、絶縁プレート６０ｂに燃料ガス出口連通孔７６ｂ内に突出し、前記燃料ガス出口連通孔７６ｂ内の生成水に接触するように配設される第１検出用電極９２ａと、酸化剤ガス出口連通孔７２ｂに突出し、前記酸化剤ガス出口連通孔７２ｂ内の生成水に接触して配設される第２検出用電極９２ｂとを備える。

第１検出用電極９２ａ及び第２検出用電極９２ｂは、少なくとも検出部が燃料ガス出口連通孔７６ｂの下部側及び酸化剤ガス出口連通孔７２ｂの下部側にそれぞれ配設される。

絶縁プレート６０ｂは、第１検出用電極９２ａ及び第２検出用電極９２ｂを収容する少なくとも一部に、第１切欠き部９４ａ及び第２切欠き部９４ｂを設ける。第１切欠き部９４ａと第２切欠き部９４ｂとには、それぞれ第１分割片９６ａと第２分割片９６ｂとが配置される。第１切欠き部９４ａと第１分割片９６ａとには、第１検出用電極９２ａの形状に対応する凹部９８ａ、１００ａが形成される。第２切欠き部９４ｂと第２分割片９６ｂとには、第２検出用電極９２ｂの形状に対応する凹部９８ｂ、１００ｂが形成される。

第１検出用電極９２ａとターミナルプレート５９ｂの電力取り出し端子６３ｂとには、電圧を検出するためのアノード側電圧検出器（検出部）１０２が接続される。第２検出用電極９２ｂと電力取り出し端子６３ｂとには、同様に電圧を検出するためのカソード側電圧検出器（検出部）１０４が接続される。アノード側電圧検出器１０２及びカソード側電圧検出器１０４は、制御部２２に接続される。

このように構成される燃料電池システム１２の動作について、以下に説明する。

先ず、図１に示すように、酸化剤ガス供給装置１８を構成する空気用ポンプ３２が駆動され、酸化剤ガスである外部空気が吸引されて空気供給配管３４に導入される。この空気は、空気供給配管３４から加湿器３６内に導入されて加湿された後、加湿空気供給配管３８に供給される。加湿された空気は、加湿空気供給配管３８からエンドプレート６２ｂを通って燃料電池スタック１０内の酸化剤ガス入口連通孔７２ａに供給される。

一方、燃料ガス供給装置２０では、遮断弁４６の開放作用下に、燃料ガスタンク４４内の燃料ガス（水素ガス）がレギュレータ４８で降圧された後、エゼクタ５０を通ってエンドプレート６２ｂから燃料電池スタック１０内の燃料ガス入口連通孔７６ａに導入される。

さらに、冷却媒体供給装置１６では、冷媒用ポンプ２６の作用下に、冷却媒体供給配管２８からエンドプレート６２ａを通って燃料電池スタック１０内の冷却媒体入口連通孔７４ａに冷却媒体が導入される。

図２に示すように、燃料電池スタック１０内の各発電セル５８に供給された空気は、酸化剤ガス入口連通孔７２ａから第２セパレータ７０の酸化剤ガス流路８８に導入され、電解質膜・電極構造体６６のカソード側電極８２に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔７６ａから第１セパレータ６８の燃料ガス流路８４に導入され、電解質膜・電極構造体６６のアノード側電極８０に沿って移動する。

従って、各電解質膜・電極構造体６６では、カソード側電極８２に供給される空気中の酸素と、アノード側電極８０に供給される燃料ガス（水素）とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。

次いで、カソード側電極８２に供給されて消費された空気は、酸化剤ガス出口連通孔７２ｂに沿って流動した後、酸化剤オフガスとしてエンドプレート６２ｂからオフガス流入路４０に排出される（図１参照）。

その際、カソード側電極８２で発電により生成される生成水は、酸化剤ガス出口連通孔７２ｂに導入される。酸化剤ガス出口連通孔７２ｂでは、エンドプレート６２ｂ側に導入された生成水が、酸化剤オフガスの流れに伴ってオフガス流入路４０に排出される。

一方、アノード側電極８０に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔７６ｂに排出されて流動し、排出燃料ガスとしてエンドプレート６２ｂから排出燃料ガス配管５２に排出される（図１参照）。排出燃料ガス配管５２に排出された排出燃料ガスは、気液分離器５３により気体成分と液体成分とに分離される。

気体成分（燃料ガス）は、リターン配管５４を通って、エゼクタ５０の吸引作用下に燃料ガス供給配管４５に戻される。この気体成分は、新たな燃料ガスに混在して、燃料ガス供給配管４５から燃料電池スタック１０内に供給される。液体成分（水）は、ドレイン弁５５の開放作用下に希釈器５６に送られる。

また、冷却媒体は、図２に示すように、冷却媒体入口連通孔７４ａから第１及び第２セパレータ６８、７０間の冷却媒体流路８６に導入された後、矢印Ｂ方向に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体６６を冷却した後、冷却媒体出口連通孔７４ｂを移動してエンドプレート６２ａから冷却媒体排出配管３０に排出される。この冷却媒体は、図１に示すように、ラジエータ２４により冷却された後、冷媒用ポンプ２６の作用下に冷却媒体供給配管２８から燃料電池スタック１０に供給される。

次いで、第１の実施形態に係る液絡検出装置９０の動作について、図４に示すフローチャートに沿って以下に説明する。

先ず、図３に示すように、液絡検出装置９０では、第１検出用電極９２ａが燃料ガス出口連通孔７６ｂ内の生成水に接触するように配設されている。このため、第１検出用電極９２ａとターミナルプレート５９ｂとの間の電圧は、アノード側電圧検出器１０２により検出され、制御部２２によりモニタリングされている（ステップＳ１）。

一方、酸化剤ガス出口連通孔７２ｂ内の生成水に接触するように配設されている第２検出用電極９２ｂと、ターミナルプレート５９ｂとの間の電圧は、カソード側電圧検出器１０４により検出され、制御部２２によりモニタリングされている（ステップＳ１）。

次いで、モニタリングされている電圧値が、予め設定されている閾値（液絡が発生しない上限値）よりも大きいと判断されると（ステップＳ２中、ＹＥＳ）、ステップＳ３に進んで、この閾値よりも大きな電圧値がアノード側であるか否かが判断される。

アノード側の電圧値が、閾値を超えていると判断されると（ステップＳ３中、ＹＥＳ）、ステップＳ４に進んで、パージ弁５７が開放される。このため、各発電セル５８の燃料ガス流路８４内から燃料ガス出口連通孔７６ｂを流通する燃料ガス流速が速くなり、これらに残存する生成水の排出性が向上する。また、燃料ガスタンク４４から燃料電池スタック１０内に供給される燃料ガス量が増加され、新たな燃料ガスによるパージ処理が行われる。

そして、アノード側電圧検出器１０２により検出される電圧が、所定値、例えば、０になるまで、上記のパージ処理が所定の間隔毎又は所定の時間だけ行われる（ステップＳ４及びステップＳ５）。

一方、カソード側の電圧値が、閾値を超えていると判断されると（ステップＳ３中、ＮＯ）、ステップＳ６に進んで、酸化剤ガス供給装置１８による酸化剤ガスの供給量が増量される。従って、酸化剤ガス流路８８内及び酸化剤ガス出口連通孔７２ｂ内に残存する生成水は、良好に排出され、検出される電圧が、所定値、例えば、０になるまで、この空気の増量処理が行われる。

この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、燃料ガス出口連通孔７６ｂ内の生成水に接触するように配設される第１検出用電極９２ａと、ターミナルプレート５９ｂとの間の電圧が、アノード側電圧検出器１０２により検出されている。さらに、酸化剤ガス出口連通孔７２ｂ内の生成水に接触するように配設される第２検出用電極９２ｂと、ターミナルプレート５９ｂとの間の電圧が、カソード側電圧検出器１０４により検出されている。

このため、各発電セル５８の発電面内から燃料ガス出口連通孔７６ｂ間の液絡及び前記発電面内から酸化剤ガス出口連通孔７２ｂ間の液絡を、確実に検出することができる。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、燃料電池スタック１０の内部に発生した液絡を、正確に検出することが可能になるという効果を得られる。

さらに、アノード側で液絡が発生しているか、カソード側で液絡が発生しているかが、容易且つ正確に検出することができる。従って、それぞれに最適な制御、例えば、アノード側には水素パージ処理、カソード側には空気増量処理が行われることにより、生成水の除去が効率的に遂行される。

なお、第１の実施形態では、絶縁プレート６０ｂの少なくとも一部を切り欠いて、第１分割片９６ａ及び第２分割片９６ｂを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、絶縁プレート６０ｂに第１検出用電極９２ａ及び第２検出用電極９２ｂの形状に対応する開口部を形成し、この開口部に前記第１検出用電極９２ａ及び前記第２検出用電極９２ｂを埋設してもよい。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池用液絡検出装置１１０を組み込む燃料電池スタック１１２の概略斜視説明図である。

なお、第１の実施形態に係る液絡検出装置９０及び燃料電池スタック１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態以降においても同様に、その詳細な説明は省略する。

液絡検出装置１１０は、発電セル５８の積層方向一端側（矢印Ａ１方向）に配設される第１検出用電極９２ａ及び第２検出用電極９２ｂと、前記発電セル５８の積層方向他端側（矢印Ａ２方向）に配設されるターミナルプレート５９ａとに接続されるアノード側電圧検出器１０２及びカソード側電圧検出器１０４を備える。

具体的には、第１検出用電極９２ａは、絶縁プレート６０ｂの燃料ガス出口連通孔７６ｂに配設され、第２検出用電極９２ｂは、前記絶縁プレート６０ｂの酸化剤ガス出口連通孔７２ｂに配設される。アノード側電圧検出器１０２及びカソード側電圧検出器１０４は、それぞれターミナルプレート５９ａ側の電力取り出し端子６３ａに接続される。

このように構成される第２の実施形態では、第１検出用電極９２ａ及び第２検出用電極９２ｂは、各発電セル５８の積層方向両端間の電圧をモニタリングすることができる。これにより、燃料電池スタック１１２内の液絡を、一層確実且つ高精度に検出することが可能になる。

図６は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池用液絡検出装置１２０を組み込む燃料電池スタック１２２の概略斜視説明図である。

液絡検出装置１２０は、燃料ガス出口連通孔７６ｂ内の生成水に接触するように配設される第１検出用電極９２ａと、ターミナルプレート５９ａ（又は５９ｂ）との間の電流を検出するアノード側電流計（検出機）１２４、及び酸化剤ガス出口連通孔７２ｂ内の生成水に接触するように配設される第２検出用電極９２ｂと、前記ターミナルプレート５９ａ（又は５９ｂ）との間の電流を検出するカソード側電流計（検出部）１２６を備える。

このように構成される第３の実施形態では、図７に示すフローチャートに沿って動作する。

先ず、アノード側電流計１２４は、燃料ガス出口連通孔７６ｂとターミナルプレート５９ａとの間の電流を検出して、モニタリングする一方、カソード側電流計１２６は、酸化剤ガス出口連通孔７２ｂと前記ターミナルプレート５９ａとの間の電流を検出してモニタリングする（ステップＳ１１）。

そして、検出された電流値が、予め設定される閾値（液絡が発生しない上限値）を超えていると判断されると（ステップＳ１２中、ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進んで、液絡がアノード側であるか否かの判断が行われる。アノード側に液絡が発生していると判断されると（ステップＳ１３中、ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進んで、パージ弁５７が開放される。このため、燃料ガス流路８４から燃料ガス出口連通孔７６ｂに水素ガスによるパージ処理が行われ、検出電流値が、所定値、例えば、０になるまで、上記のパージ工程が遂行される（ステップＳ１５）。

一方、カソード側に液絡が発生していると判断されると（ステップＳ１３中、ＮＯ）、ステップＳ１６に進んで、空気供給量が増量される。そして、検出電流値が、所定値、例えば、０になるまで、上記の空気増量処理が行われる（ステップＳ１７）。

第３の実施形態では、第１の実施形態の電圧モニタリングに代えて、電流モニタリングを採用している。従って、燃料電池スタック１２２内部の液絡の発生を、容易且つ確実に検出することができる等、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。

図８は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池用液絡検出装置１３０を組み込む燃料電池スタック１３２の概略斜視説明図である。

燃料電池スタック１３２では、エンドプレート６２ｂに、燃料ガス出口連通孔７６ｂに連通する第１マニホールド１３４と、酸化剤ガス出口連通孔７２ｂに接続される第２マニホールド１３６とが設けられる。第１マニホールド１３４は、樹脂製のマニホールド部材１３８ａ、１４０ａを備えるとともに、第２マニホールド１３６は、樹脂製のマニホールド部材１３８ｂ、１４０ｂを備える。

マニホールド部材１３８ａ、１４０ａ間には、第１検出用電極１４２ａが介装される一方、マニホールド部材１３８ｂ、１４０ｂ間には、第２検出用電極１４２ｂが介装される。各接合面には、それぞれ複数のＯリング１４４が介装される。第１検出用電極１４２ａ及び第２検出用電極１４２ｂは、リング状を有しており、それぞれ燃料ガス出口連通孔７６ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔７２ｂを取り囲む電極形状を有する。に突出する。第１検出用電極１４２ａ及び第２検出用電極１４２ｂは、それぞれ燃料ガス出口連通孔７６ｂ内及び酸化剤ガス出口連通孔７２ｂ内に底面以外にも露出している。

第１検出用電極１４２ａは、アノード側電圧検出器１０２（又はアノード側電流計１２４）に接続されるとともに、第２検出用電極１４２ｂは、カソード側電圧検出器１０４（又はカソード側電流計１２６）に接続される。アノード側電圧検出器１０２及びカソード側電圧検出器１０４は、ターミナルプレート５９ａの電力取り出し端子６３ａに接続される。

このように構成される第４の実施形態では、絶縁プレート６０ｂに代えて、それぞれ絶縁樹脂製の第１マニホールド１３４及び第２マニホールド１３６を用いるとともに、第１検出用電極９２ａ及び第２検出用電極９２ｂに代えて、第１検出用電極１４２ａ及び第２検出用電極１４２ｂを採用している。

従って、燃料電池スタック１３２内部の液漏れを、容易且つ確実に検出することができる等、上記の第１〜第３の実施形態と同様の効果が得られる。

１０、１１２、１２２、１３２…燃料電池スタック
１２…燃料電池システム１６…冷却媒体供給装置
１８…酸化剤ガス供給装置２０…燃料ガス供給装置
２２…制御部２４…ラジエータ
２６、３２…ポンプ２８…冷却媒体供給配管
３０…冷却媒体排出配管３４…空気供給配管
３６…加湿器３８…加湿空気供給配管
４０…オフガス流入路４４…燃料ガスタンク
５２…排出燃料ガス配管５８…発電セル
６２ａ、６２ｂ…エンドプレート６６…電解質膜・電極構造体
６８、７０…セパレータ７２ａ…酸化剤ガス入口連通孔
７２ｂ…酸化剤ガス出口連通孔７４ａ…冷却媒体入口連通孔
７４ｂ…冷却媒体出口連通孔７６ａ…燃料ガス入口連通孔
７６ｂ…燃料ガス出口連通孔７８…固体高分子電解質膜
８０…アノード側電極８２…カソード側電極
８４…燃料ガス流路８６…冷却媒体流路
８８…酸化剤ガス流路
９０、１１０、１２０、１３０…液絡検出装置
９２ａ、９２ｂ…検出用電極９４ａ、９４ｂ…切り欠き部
９６ａ、９６ｂ…分割片１０２…アノード側電圧検出器
１０４…カソード側電圧検出器１２４…アノード側電流計
１２６…カソード側電流計１３４、１３６…マニホールド
１４２ａ、１４２ｂ…検出用電極

Claims

電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、反応ガスを前記セパレータの積層方向に流通させる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔が形成される複数の発電セルを備え、前記発電セルの積層方向両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設される燃料電池に組み込まれ、前記燃料電池の液絡を検出するための燃料電池用液絡検出装置であって、
前記液絡検出装置は、前記反応ガス出口連通孔内の生成水に接触するように配設される検出用電極と、
前記検出用電極と前記ターミナルプレートとの間の電流又は電圧を検出する検出部と、
を備え、
前記検出用電極は、前記絶縁プレートに配設されることを特徴とする燃料電池用液絡検出装置。
請求項１記載の燃料電池用液絡検出装置において、前記絶縁プレートは、少なくとも前記検出用電極が収容される部位が分割されることを特徴とする燃料電池用液絡検出装置。
電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、反応ガスを前記セパレータの積層方向に流通させる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔が形成される複数の発電セルを備え、前記発電セルの積層方向両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設される燃料電池に組み込まれ、前記燃料電池の液絡を検出するための燃料電池用液絡検出装置であって、
前記液絡検出装置は、前記反応ガス出口連通孔内の生成水に接触するように配設される検出用電極と、
前記検出用電極と前記ターミナルプレートとの間の電流又は電圧を検出する検出部と、
を備え、
前記反応ガス出口連通孔には、樹脂製配管が接続されるとともに、
前記検出用電極は、前記樹脂製配管に配置されることを特徴とする燃料電池用液絡検出装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用液絡検出装置において、前記検出部は、前記発電セルの積層方向一端側に配設される前記検出用電極と、前記発電セルの積層方向他端側に配設される前記ターミナルプレートとに接続されることを特徴とする燃料電池用液絡検出装置。