JP6090866B2 - Hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cell and manufacturing method thereof - Google Patents

Hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cell and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP6090866B2
JP6090866B2 JP2014235536A JP2014235536A JP6090866B2 JP 6090866 B2 JP6090866 B2 JP 6090866B2 JP 2014235536 A JP2014235536 A JP 2014235536A JP 2014235536 A JP2014235536 A JP 2014235536A JP 6090866 B2 JP6090866 B2 JP 6090866B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal catalyst
hydrogen peroxide
peroxide concentration
fuel cell
detection sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014235536A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016100151A (en
Inventor
雅孝 古山
雅孝 古山
恵子 山崎
山崎  恵子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2014235536A priority Critical patent/JP6090866B2/en
Publication of JP2016100151A publication Critical patent/JP2016100151A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6090866B2 publication Critical patent/JP6090866B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、アノード電極とカソード電極との間に電解質膜を挟持する電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池に組み込まれる燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell incorporated in a fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure sandwiching an electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode and a separator are stacked, and a method for manufacturing the same About.

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固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒(電極触媒層)と多孔質カーボン(ガス拡散層)からなるアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体(MEA)を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持されて発電セルが構成されている。通常、燃料電池では、発電セルを所定の数だけ積層した燃料電池スタックが、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車に搭載されている。   For example, a solid polymer fuel cell employs a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. This fuel cell has an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode electrode and a cathode electrode each made of an electrode catalyst (electrode catalyst layer) and porous carbon (gas diffusion layer) are disposed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane. ). The electrolyte membrane / electrode structure is sandwiched between separators (bipolar plates) to form a power generation cell. Usually, in a fuel cell, a fuel cell stack in which a predetermined number of power generation cells are stacked is mounted on a fuel cell electric vehicle as an in-vehicle fuel cell stack, for example.

燃料電池では、燃料ガスがアノード側からカソード側に固体高分子電解質膜を透過する一方、酸化剤ガスが前記カソード側から前記アノード側に前記固体高分子電解質膜を透過する場合がある。   In the fuel cell, fuel gas may pass through the solid polymer electrolyte membrane from the anode side to the cathode side, while oxidant gas may pass through the solid polymer electrolyte membrane from the cathode side to the anode side.

このため、アノード側及びカソード側では、水素と酸素とが反応して過酸化水素(H22)が発生し易い(H2+O2→H22)。この過酸化水素は、電極中のカーボン担体や白金(Pt)上で分解し、例えば、ヒドロキシラジカル(・OH)等の活性物質が発生する。これにより、固体高分子電解質膜及び電極触媒を劣化させるという問題がある。 For this reason, hydrogen and oxygen react with each other on the anode side and the cathode side to easily generate hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) (H 2 + O 2 → H 2 O 2 ). This hydrogen peroxide is decomposed on the carbon support or platinum (Pt) in the electrode, and for example, an active substance such as hydroxy radical (.OH) is generated. Thereby, there exists a problem of deteriorating a solid polymer electrolyte membrane and an electrode catalyst.

そこで、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池の異状監視方法及びその装置が知られている。この特許文献1では、触媒層等の監視対象部位にルミノールが付着した燃料電池が用意され、前記燃料電池に発電を行わせている。その際、触媒層に異常電位が生じたり、過酸化水素が生成されたりすると、その異常電位発生部位や過酸化水素の生成部位は、ルミノール反応によって発光する。この発光を観測者が視認することで、観測者は、異常電位の発生や過酸化水素の生成を容易に特定することができる、としている。   Therefore, for example, a fuel cell abnormality monitoring method and apparatus disclosed in Patent Document 1 are known. In Patent Document 1, a fuel cell in which luminol is attached to a monitoring target site such as a catalyst layer is prepared, and the fuel cell is caused to generate power. At that time, when an abnormal potential is generated in the catalyst layer or hydrogen peroxide is generated, the abnormal potential generation site and the hydrogen peroxide generation site emit light by the luminol reaction. It is said that the observer can easily identify the occurrence of an abnormal potential or the generation of hydrogen peroxide by visually observing this light emission.

特開2005−332682号公報JP 2005-332682 A

しかしながら、上記の特許文献1では、電解質膜・電極構造体の複数箇所に対応して過酸化水素濃度を正確に検出することが困難である。しかも、特に微細な位置での過酸化水素濃度の検出作業が遂行されないという問題がある。   However, in Patent Document 1 described above, it is difficult to accurately detect the hydrogen peroxide concentration corresponding to a plurality of locations of the electrolyte membrane / electrode structure. In addition, there is a problem that the operation of detecting the hydrogen peroxide concentration at a particularly fine position is not performed.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、特に微細な位置での過酸化水素濃度の検出を良好且つ正確に遂行するとともに、経済的に製造することが可能な燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and in particular, performs peroxidation for a fuel cell which can perform the detection of hydrogen peroxide concentration at a fine position well and accurately and can be manufactured economically. An object of the present invention is to provide a hydrogen concentration detection sensor and a manufacturing method thereof.

本発明に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサは、アノード電極とカソード電極との間に電解質膜を挟持する電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池に用いられている。この燃料電池用過酸化水素濃度検出センサは、電解質膜・電極構造体中の過酸化水素濃度を検出するものである。   The hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell according to the present invention is used in a fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure sandwiching an electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode and a separator are stacked. . This fuel cell hydrogen peroxide concentration detection sensor detects the hydrogen peroxide concentration in the electrolyte membrane / electrode structure.

燃料電池用過酸化水素濃度検出センサは、イオン交換膜の表面に平板状の金属触媒が設けられるとともに、前記金属触媒の一端部と他端部とを外部に露呈して、該金属触媒が一対の絶縁被膜に挟持されている。そして、金属触媒の一端部には、イオン交換成分を含む塗布層が形成されている。   The hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell is provided with a flat metal catalyst on the surface of an ion exchange membrane, and exposes one end and the other end of the metal catalyst to the outside. Is sandwiched between insulating films. And the coating layer containing an ion exchange component is formed in the one end part of a metal catalyst.

また、この燃料電池用過酸化水素濃度検出センサでは、一対の絶縁被膜を構成しイオン交換膜に積層される第1絶縁被膜は、金属触媒の一端部側を外部に露呈し、且つ、前記金属触媒の他端部側の表面を覆うことが好ましい。一方、一対の絶縁被膜を構成し金属触媒に積層される第2絶縁被膜は、金属触媒の一端部側及び前記金属触媒の他端部側を外部に露呈することが好ましい。   In the fuel cell hydrogen peroxide concentration detection sensor, the first insulating film constituting the pair of insulating films and laminated on the ion exchange film exposes one end of the metal catalyst to the outside, and the metal It is preferable to cover the surface on the other end side of the catalyst. On the other hand, it is preferable that the second insulating coating that forms a pair of insulating coatings and is laminated on the metal catalyst exposes one end of the metal catalyst and the other end of the metal catalyst to the outside.

さらに、この燃料電池用過酸化水素濃度検出センサでは、一対の絶縁被膜を構成しイオン交換膜に積層される第1絶縁被膜は、金属触媒の一端部側から前記金属触媒の他端部側の表面を覆うことが好ましい。一方、一対の絶縁被膜を構成し金属触媒に積層される第2絶縁被膜は、金属触媒の一端部側及び前記金属触媒の他端部側を外部に露呈することが好ましい。   Furthermore, in this hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell, the first insulating coating that constitutes a pair of insulating coatings and is laminated on the ion exchange membrane is arranged from one end of the metal catalyst to the other end of the metal catalyst. It is preferable to cover the surface. On the other hand, it is preferable that the second insulating coating that forms a pair of insulating coatings and is laminated on the metal catalyst exposes one end of the metal catalyst and the other end of the metal catalyst to the outside.

さらにまた、この燃料電池用過酸化水素濃度検出センサでは、一対の絶縁被膜を構成しイオン交換膜に積層される第1絶縁被膜は、金属触媒の一端部側を外部に露呈し、且つ、前記金属触媒の他端部側の表面を覆うことが好ましい。一方、一対の絶縁被膜を構成し金属触媒に積層される第2絶縁被膜は、金属触媒の一端部側の表面を覆い、且つ、前記金属触媒の他端部側を外部に露呈することが好ましい。   Furthermore, in the hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell, the first insulating coating that constitutes the pair of insulating coatings and is laminated on the ion exchange membrane exposes one end of the metal catalyst to the outside, and It is preferable to cover the surface on the other end side of the metal catalyst. On the other hand, it is preferable that the second insulating coating that forms a pair of insulating coatings and is laminated on the metal catalyst covers the surface of one end of the metal catalyst and exposes the other end of the metal catalyst to the outside. .

また、この燃料電池用過酸化水素濃度検出センサでは、一対の絶縁被膜を構成しイオン交換膜に積層される第1絶縁被膜は、金属触媒の一端部側から前記金属触媒の他端部側の表面を覆うことが好ましい。一方、一対の絶縁被膜を構成し金属触媒に積層される第2絶縁被膜は、金属触媒の一端部側の表面を覆い、且つ、前記金属触媒の他端部側を外部に露呈するとともに、少なくとも前記第2絶縁被膜には、塗布層を設けるための開口部が形成されることが好ましい。   Further, in the hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell, the first insulating coating that constitutes a pair of insulating coatings and is laminated on the ion exchange membrane is provided from one end of the metal catalyst to the other end of the metal catalyst. It is preferable to cover the surface. On the other hand, the second insulating film that forms a pair of insulating films and is laminated on the metal catalyst covers the surface of one end of the metal catalyst, exposes the other end of the metal catalyst to the outside, and at least It is preferable that an opening for providing a coating layer is formed in the second insulating film.

さらに、この燃料電池用過酸化水素濃度検出センサでは、イオン交換膜の表面には、複数本の金属触媒が互いに並列して設けられるとともに、一対の絶縁被膜を構成しイオン交換膜に積層される第1絶縁被膜は、前記金属触媒の一端部側から前記金属触媒の他端部側の表面を覆うことが好ましい。一方、一対の絶縁被膜を構成し金属触媒に積層される第2絶縁被膜は、金属触媒の一端部側の表面を覆い、且つ、前記金属触媒の他端部側を外部に露呈し、少なくとも前記第2絶縁被膜には、塗布層を設けるための複数の開口部が、前記金属触媒の並列方向に沿って段差状に形成されることが好ましい。   Furthermore, in this hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cells, a plurality of metal catalysts are provided in parallel with each other on the surface of the ion exchange membrane, and a pair of insulating coatings are formed and stacked on the ion exchange membrane. It is preferable that a 1st insulating film covers the surface of the other end part side of the said metal catalyst from the one end part side of the said metal catalyst. On the other hand, the second insulating coating that forms a pair of insulating coatings and is laminated on the metal catalyst covers the surface of one end of the metal catalyst, and exposes the other end of the metal catalyst to the outside. In the second insulating film, it is preferable that a plurality of openings for providing a coating layer are formed in steps along the parallel direction of the metal catalyst.

さらにまた、本発明に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサの製造方法は、イオン交換膜の表面に平板状の金属触媒を設ける工程を有している。この製造方法は、さらに金属触媒の一端部と他端部とを外部に露呈して、該金属触媒を一対の絶縁被膜で挟持する工程と、前記金属触媒の前記一端部に、イオン交換成分を含む塗布層を形成する工程と、を有している。   Furthermore, the method for manufacturing a hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell according to the present invention includes a step of providing a flat metal catalyst on the surface of the ion exchange membrane. This manufacturing method further includes a step of exposing one end and the other end of the metal catalyst to the outside and sandwiching the metal catalyst with a pair of insulating coatings; and an ion exchange component on the one end of the metal catalyst. Forming a coating layer including the same.

本発明によれば、過酸化水素濃度検出センサが、イオン交換膜の表面に平板状の金属触媒が設けられるとともに、前記金属触媒の一端部に、イオン交換成分を含む塗布層が設けられている。このため、過酸化水素濃度を検出するセンサ部は、良好に微小化されるとともに、前記金属触媒の使用量が可及的に低減される。従って、電解質膜・電極構造体の微小領域における過酸化水素濃度の測定を良好且つ正確に遂行するとともに、経済的に製造することが可能になる。   According to the present invention, in the hydrogen peroxide concentration detection sensor, a flat metal catalyst is provided on the surface of the ion exchange membrane, and a coating layer containing an ion exchange component is provided at one end of the metal catalyst. . For this reason, the sensor unit for detecting the hydrogen peroxide concentration is miniaturized well and the amount of the metal catalyst used is reduced as much as possible. Therefore, the measurement of the hydrogen peroxide concentration in the minute region of the electrolyte membrane / electrode structure can be carried out satisfactorily and accurately and can be manufactured economically.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサが組み込まれる燃料電池システムの概略構成説明図である。1 is a schematic configuration explanatory diagram of a fuel cell system in which a hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell according to a first embodiment of the present invention is incorporated. 燃料電池の要部分解斜視説明図である。It is a principal part disassembled perspective explanatory view of a fuel cell. 前記燃料電池を構成する電解質膜・電極構造体の要部断面説明図である。It is principal part sectional explanatory drawing of the electrolyte membrane and electrode structure which comprises the said fuel cell. 前記電解質膜・電極構造体に組み込まれる過酸化水素濃度検出センサの一部断面斜視説明図である。It is a partial cross-section perspective explanatory view of the hydrogen peroxide concentration detection sensor incorporated in the electrolyte membrane / electrode structure. 前記過酸化水素濃度検出センサの側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of the said hydrogen peroxide concentration detection sensor. イオン交換膜に金属触媒が塗布される際の説明図である。It is explanatory drawing when a metal catalyst is apply | coated to an ion exchange membrane. 前記イオン交換膜に第1絶縁被膜を設ける際の説明図である。It is explanatory drawing at the time of providing a 1st insulating film in the said ion exchange membrane. 前記イオン交換膜に第2絶縁被膜を設ける際の説明図である。It is explanatory drawing at the time of providing a 2nd insulating film in the said ion exchange membrane. 前記金属触媒の一端部に塗布層を設ける際の説明図である。It is explanatory drawing at the time of providing a coating layer in the one end part of the said metal catalyst. 電位と過酸化水素濃度との関係説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between an electric potential and hydrogen peroxide concentration. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサの一部断面斜視説明図である。It is a partial cross section perspective explanatory view of the hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cells concerning a 2nd embodiment of the present invention. 前記過酸化水素濃度検出センサの側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of the said hydrogen peroxide concentration detection sensor. 本発明の第3の実施形態に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサの一部断面斜視説明図である。It is a partial cross section perspective explanatory view of the hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cells concerning a 3rd embodiment of the present invention. 前記過酸化水素濃度検出センサの側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of the said hydrogen peroxide concentration detection sensor. 本発明の第4の実施形態に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサの一部断面斜視説明図である。It is a partial cross section perspective explanatory view of the hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cells concerning a 4th embodiment of the present invention. 前記過酸化水素濃度検出センサの側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of the said hydrogen peroxide concentration detection sensor. 本発明の第5の実施形態に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサの一部断面斜視説明図である。It is a partial cross section perspective explanatory view of the hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cells concerning a 5th embodiment of the present invention. 前記過酸化水素濃度検出センサの側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of the said hydrogen peroxide concentration detection sensor. イオン交換膜に金属触媒が塗布される際の説明図である。It is explanatory drawing when a metal catalyst is apply | coated to an ion exchange membrane. 前記イオン交換膜に第1絶縁被膜を設ける際の説明図である。It is explanatory drawing at the time of providing a 1st insulating film in the said ion exchange membrane. 前記イオン交換膜に第2絶縁被膜を設ける際の説明図である。It is explanatory drawing at the time of providing a 2nd insulating film in the said ion exchange membrane. 前記金属触媒の一端部に塗布層を設ける際の説明図である。It is explanatory drawing at the time of providing a coating layer in the one end part of the said metal catalyst. 本発明の第6の実施形態に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサの要部斜視説明図である。It is principal part perspective explanatory drawing of the hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cells which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 前記過酸化水素濃度検出センサの側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of the said hydrogen peroxide concentration detection sensor.

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過酸化水素濃度検出センサが組み込まれる燃料電池システム10は、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に搭載される車載用燃料電池システムを構成する。   As shown in FIG. 1, a fuel cell system 10 incorporating a hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell according to a first embodiment of the present invention is mounted on a fuel cell vehicle such as a fuel cell electric vehicle, for example. An in-vehicle fuel cell system is configured.

燃料電池システム10は、複数の燃料電池12が積層される燃料電池スタック14を備える。燃料電池システム10は、燃料電池スタック14に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置16と、前記燃料電池スタック14に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置18と、前記燃料電池スタック14に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置20とを備える。燃料電池システム10全体の制御は、制御装置(ECU)22により行われる。   The fuel cell system 10 includes a fuel cell stack 14 in which a plurality of fuel cells 12 are stacked. The fuel cell system 10 includes an oxidant gas supply device 16 that supplies an oxidant gas to the fuel cell stack 14, a fuel gas supply device 18 that supplies fuel gas to the fuel cell stack 14, and a cooling to the fuel cell stack 14. And a cooling medium supply device 20 for supplying a medium. Control of the entire fuel cell system 10 is performed by a control unit (ECU) 22.

図2に示すように、燃料電池12は、電解質膜・電極構造体24を第1セパレータ26及び第2セパレータ28で挟持する。第1セパレータ26及び第2セパレータ28は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板や、カーボン部材等で構成されている。   As shown in FIG. 2, the fuel cell 12 sandwiches the electrolyte membrane / electrode structure 24 between the first separator 26 and the second separator 28. The first separator 26 and the second separator 28 are made of, for example, a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plated steel plate, a metal plate whose surface is subjected to anticorrosion treatment, a carbon member, or the like. .

図2及び図3に示すように、電解質膜・電極構造体24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30と、前記固体高分子電解質膜30を挟持するアノード電極32及びカソード電極34とを備える。固体高分子電解質膜30は、フッ素系電解質の他、HC(炭化水素)系電解質が使用される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the electrolyte membrane / electrode structure 24 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 30 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and the solid polymer electrolyte membrane 30 interposed therebetween. An anode electrode 32 and a cathode electrode 34 are provided. As the solid polymer electrolyte membrane 30, an HC (hydrocarbon) electrolyte is used in addition to the fluorine electrolyte.

例えば、カソード電極34の外周端部は、アノード電極32の外周端部よりも外側に突出するとともに、前記アノード電極32は、固体高分子電解質膜30の一方の面30aに配置される。アノード電極32は、固体高分子電解質膜30の外周を額縁状に露呈させる。なお、アノード電極32は、固体高分子電解質膜30と同一の平面寸法に設定されてもよい。カソード電極34は、固体高分子電解質膜30の他方の面30bに配置され、前記固体高分子電解質膜30の外周端部は、前記カソード電極34の外周端部よりも外方に突出する。なお、固体高分子電解質膜30は、カソード電極34と同一の平面寸法に設定されてもよい。   For example, the outer peripheral end of the cathode electrode 34 protrudes outward from the outer peripheral end of the anode electrode 32, and the anode electrode 32 is disposed on one surface 30 a of the solid polymer electrolyte membrane 30. The anode electrode 32 exposes the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane 30 in a frame shape. The anode electrode 32 may be set to have the same planar dimensions as the solid polymer electrolyte membrane 30. The cathode electrode 34 is disposed on the other surface 30 b of the solid polymer electrolyte membrane 30, and the outer peripheral end portion of the solid polymer electrolyte membrane 30 protrudes outward from the outer peripheral end portion of the cathode electrode 34. The solid polymer electrolyte membrane 30 may be set to have the same planar dimensions as the cathode electrode 34.

アノード電極32は、図示しないが、固体高分子電解質膜30の一方の面30aに接合される電極触媒層と、前記電極触媒層に積層されるガス拡散層とを設ける。カソード電極34は、図示しないが、固体高分子電解質膜30の他方の面30bに接合される電極触媒層と、前記電極触媒層に積層されるガス拡散層とを設ける。   Although not shown, the anode electrode 32 is provided with an electrode catalyst layer bonded to one surface 30a of the solid polymer electrolyte membrane 30 and a gas diffusion layer laminated on the electrode catalyst layer. Although not shown, the cathode electrode 34 includes an electrode catalyst layer bonded to the other surface 30b of the solid polymer electrolyte membrane 30 and a gas diffusion layer laminated on the electrode catalyst layer.

電解質膜・電極構造体24は、固体高分子電解質膜30の外周を周回する樹脂製枠部材36を備える。樹脂製枠部材36は、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PPA(ポリフタルアミド)、LCP、PES、PEEK、PFA等で構成される。なお、樹脂製枠部材36は、必ずしも使用しなくてもよい。   The electrolyte membrane / electrode structure 24 includes a resin frame member 36 that goes around the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane 30. The resin frame member 36 is made of, for example, PPS (polyphenylene sulfide), PPA (polyphthalamide), LCP, PES, PEEK, PFA, or the like. The resin frame member 36 is not necessarily used.

図2に示すように、燃料電池12の矢印C方向(図2中、鉛直方向)の上端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔38a及び燃料ガス入口連通孔40aが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔38aは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。燃料ガス入口連通孔40aは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給する。酸化剤ガス入口連通孔38aと燃料ガス入口連通孔40aとは、矢印B方向(水平方向)に配列して設けられる。   As shown in FIG. 2, the oxidant gas inlet communication hole 38a and the fuel gas inlet communication communicate with each other in the arrow A direction at the upper edge of the fuel cell 12 in the arrow C direction (vertical direction in FIG. 2). A hole 40a is provided. The oxidant gas inlet communication hole 38a supplies an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas. The fuel gas inlet communication hole 40a supplies a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas. The oxidant gas inlet communication hole 38a and the fuel gas inlet communication hole 40a are arranged in the arrow B direction (horizontal direction).

燃料電池12の矢印C方向の下端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔40bと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔38bとが、矢印B方向に配列して設けられる。   The lower end edge of the fuel cell 12 in the direction of arrow C communicates with each other in the direction of arrow A, a fuel gas outlet communication hole 40b for discharging fuel gas, and an oxidant gas outlet for discharging oxidant gas The communication holes 38b are arranged in the arrow B direction.

燃料電池12の矢印B方向の一端縁部には、冷却媒体を供給するための一対(又は単一)の冷却媒体入口連通孔42aが設けられる。燃料電池12の矢印B方向の他端縁部には、冷却媒体を排出するための一対(又は単一)の冷却媒体出口連通孔42bが設けられる。   A pair of (or a single) cooling medium inlet communication hole 42 a for supplying a cooling medium is provided at one end edge of the fuel cell 12 in the arrow B direction. A pair of (or a single) cooling medium outlet communication hole 42 b for discharging the cooling medium is provided at the other end edge of the fuel cell 12 in the arrow B direction.

第1セパレータ26の電解質膜・電極構造体24に向かう面26aには、酸化剤ガス入口連通孔38aと酸化剤ガス出口連通孔38bとに連通する酸化剤ガス流路46が設けられる。第2セパレータ28の電解質膜・電極構造体24に向かう面28aには、燃料ガス入口連通孔40aと燃料ガス出口連通孔40bとに連通する燃料ガス流路48が形成される。酸化剤ガス流路46と燃料ガス流路48とは、鉛直方向に向かって酸化剤ガスと燃料ガスとを流通させる。   An oxidant gas flow path 46 communicating with the oxidant gas inlet communication hole 38a and the oxidant gas outlet communication hole 38b is provided on the surface 26a of the first separator 26 facing the electrolyte membrane / electrode structure 24. A fuel gas passage 48 communicating with the fuel gas inlet communication hole 40a and the fuel gas outlet communication hole 40b is formed on the surface 28a of the second separator 28 facing the electrolyte membrane / electrode structure 24. The oxidant gas passage 46 and the fuel gas passage 48 allow the oxidant gas and the fuel gas to flow in the vertical direction.

第1セパレータ26の面26aとは反対の面26bと、第2セパレータ28の面28aとは反対の面28bとの間には、冷却媒体入口連通孔42aと冷却媒体出口連通孔42bとに連通する冷却媒体流路50が形成される。冷却媒体流路50は、水平方向に向かって冷却媒体を流通させる。   The cooling medium inlet communication hole 42a and the cooling medium outlet communication hole 42b communicate with the surface 26b opposite to the surface 26a of the first separator 26 and the surface 28b opposite to the surface 28a of the second separator 28. A cooling medium flow path 50 is formed. The cooling medium channel 50 circulates the cooling medium in the horizontal direction.

第1セパレータ26の面26a、26bには、この第1セパレータ26の外周端部を周回して、第1シール部材52が一体化される。第2セパレータ28の面28a、28bには、この第2セパレータ28の外周端部を周回して、第2シール部材54が一体化される。   The first seal member 52 is integrated with the surfaces 26 a and 26 b of the first separator 26 around the outer peripheral end of the first separator 26. The second seal member 54 is integrated with the surfaces 28 a and 28 b of the second separator 28 around the outer peripheral end of the second separator 28.

第1シール部材52及び第2シール部材54は、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。   The first seal member 52 and the second seal member 54 are, for example, EPDM, NBR, fluororubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroprene or acrylic rubber or the like, cushion material, Alternatively, an elastic seal member such as a packing material is used.

第2セパレータ28には、燃料ガス入口連通孔40aを燃料ガス流路48に連通する複数の供給孔部56と、前記燃料ガス流路48を燃料ガス出口連通孔40bに連通する複数の排出孔部58とが形成される。   The second separator 28 includes a plurality of supply holes 56 that communicate the fuel gas inlet communication hole 40a with the fuel gas flow path 48, and a plurality of discharge holes that communicate the fuel gas flow path 48 with the fuel gas outlet communication hole 40b. Part 58 is formed.

図3に示すように、電解質膜・電極構造体24には、複数の過酸化水素濃度検出センサ60が直接設けられる。過酸化水素濃度検出センサ60は、例えば、アノード電極32の電極面内に、前記アノード電極32と固体高分子電解質膜30との間に介装されるとともに、該アノード電極32の外周縁部に位置して、複数、設けられてもよい。   As shown in FIG. 3, the electrolyte membrane / electrode structure 24 is directly provided with a plurality of hydrogen peroxide concentration detection sensors 60. The hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 is, for example, interposed between the anode electrode 32 and the solid polymer electrolyte membrane 30 in the electrode surface of the anode electrode 32 and at the outer peripheral edge of the anode electrode 32. A plurality may be provided.

過酸化水素濃度検出センサ60は、図3に示すように、発電領域(電極触媒層が塗布された領域)のアノード電極32と固体高分子電解質膜30との間の他、発電領域のカソード電極34と前記固体高分子電解質膜30との間、及びアノード電極32の端部やカソード電極34の端部又は露出した前記固体高分子電解質膜30の表面に設置してもよい。   As shown in FIG. 3, the hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 is provided between the anode electrode 32 and the solid polymer electrolyte membrane 30 in the power generation region (region where the electrode catalyst layer is applied), as well as the cathode electrode in the power generation region. 34 and the solid polymer electrolyte membrane 30, the end of the anode electrode 32, the end of the cathode electrode 34, or the exposed surface of the solid polymer electrolyte membrane 30.

図4及び図5に示すように、過酸化水素濃度検出センサ60は、長方形状のイオン交換膜62の表面に平板状の金属触媒64を設ける。イオン交換膜62には、例えば、フッ素樹脂の共重合体からなるフッ素系膜成分(又はHC膜成分)にスルホン酸イオンを含浸した膜が使用されるとともに、金属触媒64には、Pt等の電極触媒が使用される。   As shown in FIGS. 4 and 5, the hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 is provided with a flat metal catalyst 64 on the surface of a rectangular ion exchange membrane 62. For the ion exchange membrane 62, for example, a membrane in which a fluorine-based membrane component (or HC membrane component) made of a fluororesin copolymer is impregnated with a sulfonate ion is used, and for the metal catalyst 64, Pt or the like is used. An electrocatalyst is used.

過酸化水素濃度検出センサ60は、金属触媒64の一端部64aと他端部64bとを外部に露呈して、前記金属触媒64の両面側を挟持する第1絶縁被膜66a及び第2絶縁被膜66bを設ける。ここで、第1絶縁被膜66aは、イオン交換膜62に積層される一方、第2絶縁被膜66bは、金属触媒64に積層される。この関係は、第2以降の実施形態においても、同様である。   The hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 exposes one end portion 64a and the other end portion 64b of the metal catalyst 64 to the outside, and sandwiches both sides of the metal catalyst 64. The first insulating coating 66a and the second insulating coating 66b. Is provided. Here, the first insulating coating 66 a is laminated on the ion exchange membrane 62, while the second insulating coating 66 b is laminated on the metal catalyst 64. This relationship is the same in the second and subsequent embodiments.

第1絶縁被膜66aは、金属触媒64の一端部64a側をイオン交換膜62を介して外部に露呈し、且つ、前記金属触媒64の他端部64b側の表面を覆う。第2絶縁被膜66bは、金属触媒64の一端部64a及び前記金属触媒64の他端部64b側を外部に露呈する。金属触媒64の一端部64aには、イオン交換成分を含む塗布層68が形成される。イオン交換成分には、例えば、フッ素系膜成分(又はHC膜成分)にスルホン酸イオンを含浸した膜が使用される。金属触媒64の一端部64aと塗布層68とによりセンサ部が構成される。   The first insulating coating 66a exposes the one end 64a side of the metal catalyst 64 to the outside through the ion exchange membrane 62 and covers the surface of the metal catalyst 64 on the other end 64b side. The second insulating film 66b exposes one end portion 64a of the metal catalyst 64 and the other end portion 64b side of the metal catalyst 64 to the outside. A coating layer 68 containing an ion exchange component is formed on one end portion 64 a of the metal catalyst 64. As the ion exchange component, for example, a membrane in which a fluorinated membrane component (or HC membrane component) is impregnated with sulfonate ions is used. The one end portion 64a of the metal catalyst 64 and the coating layer 68 constitute a sensor portion.

図4に示すように、第2絶縁被膜66bと塗布層68とは、段差なく、面一に滑らかに連続するとともに、前記塗布層68の先端は、イオン交換膜62に当接する。イオン交換膜62と塗布層68との間には、金属触媒64の一端部64aが覆われ、前記一端部64aが外部に露出することがない。金属触媒64の幅Wは、第1絶縁被膜66a及び第2絶縁被膜66bの幅Waよりも小さく、前記第1絶縁被膜66a及び前記第2絶縁被膜66bの幅方向両端は、直接接触する。   As shown in FIG. 4, the second insulating coating 66 b and the coating layer 68 are smoothly level and continuous without any step, and the tip of the coating layer 68 contacts the ion exchange membrane 62. One end portion 64a of the metal catalyst 64 is covered between the ion exchange membrane 62 and the coating layer 68, and the one end portion 64a is not exposed to the outside. The width W of the metal catalyst 64 is smaller than the width Wa of the first insulating coating 66a and the second insulating coating 66b, and both ends in the width direction of the first insulating coating 66a and the second insulating coating 66b are in direct contact.

第1絶縁被膜66a及び第2絶縁被膜66bは、絶縁性を有し、耐熱水性、耐酸性及び耐熱性に優れるとともに、フレキシブルな材料で形成されるシート部材である。第1絶縁被膜66a及び第2絶縁被膜66bは、例えば、ポリイミド被膜又は絶縁被膜(ポリテトラフルオロエチレン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂)、PET(ポリエチレンナフタレート樹脂)、LCP(液晶ポリマー)、PFA(フッ素樹脂)、PPA(ポリフタルアミド樹脂)、PES(ポリエーテルサルホン樹脂)により構成されることが好ましい。   The first insulating film 66a and the second insulating film 66b are sheet members that have insulating properties, are excellent in hot water resistance, acid resistance, and heat resistance, and are formed of a flexible material. The first insulating film 66a and the second insulating film 66b are, for example, a polyimide film or an insulating film (polytetrafluoroethylene), PPS (polyphenylene sulfide resin), PET (polyethylene naphthalate resin), LCP (liquid crystal polymer), PFA ( It is preferably composed of fluororesin), PPA (polyphthalamide resin), and PES (polyethersulfone resin).

図3に示すように、電解質膜・電極構造体24には、必要に応じて、電位センサ69が設けられる。電位センサ69は、過酸化水素濃度検出センサ60と同様に、複数箇所に設定され、各部位における電位を検出する。電位センサ69は、外周に絶縁被覆を施した白金線の先端を露出させ、電位を測定する箇所に当接させる。アノードの参照電極を基準とした電位を測定する。   As shown in FIG. 3, the electrolyte membrane / electrode structure 24 is provided with a potential sensor 69 as necessary. Similar to the hydrogen peroxide concentration detection sensor 60, the potential sensor 69 is set at a plurality of locations and detects the potential at each location. The potential sensor 69 exposes the tip of a platinum wire having an outer periphery coated with an insulating coating and is brought into contact with a location where the potential is measured. The potential is measured with reference to the anode reference electrode.

図1に示すように、酸化剤ガス供給装置16は、大気からの空気(酸化剤ガス)を圧縮して燃料電池スタック14の酸化剤ガス入口連通孔38aに供給するとともに、酸化剤ガス出口連通孔38bに連通して使用後の酸化剤ガスを排出する。燃料ガス供給装置18は、高圧水素(燃料ガス)を貯留する高圧水素タンク(図示せず)を備え、前記燃料ガスを燃料電池スタック14の燃料ガス入口連通孔40aに供給する。使用後の燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔40bから回収する。冷却媒体供給装置20は、燃料電池スタック14の冷却媒体入口連通孔42aと冷却媒体出口連通孔42bとに連通し、冷却媒体を循環供給する。   As shown in FIG. 1, the oxidant gas supply device 16 compresses air (oxidant gas) from the atmosphere and supplies it to the oxidant gas inlet communication hole 38a of the fuel cell stack 14, and also communicates with the oxidant gas outlet. The used oxidant gas is discharged in communication with the hole 38b. The fuel gas supply device 18 includes a high-pressure hydrogen tank (not shown) that stores high-pressure hydrogen (fuel gas), and supplies the fuel gas to the fuel gas inlet communication hole 40 a of the fuel cell stack 14. The used fuel gas is recovered from the fuel gas outlet communication hole 40b. The cooling medium supply device 20 communicates with the cooling medium inlet communication hole 42a and the cooling medium outlet communication hole 42b of the fuel cell stack 14, and circulates and supplies the cooling medium.

次いで、このように構成される過酸化水素濃度検出センサ60を製造するための製造方法について、説明する。   Next, a manufacturing method for manufacturing the thus configured hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 will be described.

先ず、図6に示すように、幅広なイオン交換膜62の上面には、複数本の金属触媒64が、例えば、スクリーン印刷等により塗布される。各金属触媒64は、イオン交換膜62上に並列されるとともに、一端部64a側が前記イオン交換膜62の一端部から内方に離間するとともに、他端部64b側が前記イオン交換膜62の他端部と同一位置に配置される。   First, as shown in FIG. 6, a plurality of metal catalysts 64 are applied to the upper surface of the wide ion exchange membrane 62 by, for example, screen printing. Each metal catalyst 64 is arranged in parallel on the ion exchange membrane 62, the one end portion 64 a side is spaced inward from one end portion of the ion exchange membrane 62, and the other end portion 64 b side is the other end of the ion exchange membrane 62. It is arranged at the same position as the part.

次に、図7に示すように、イオン交換膜62の下面(金属触媒64とは反対の面)には、第1絶縁被膜66aが設けられる。第1絶縁被膜66aは、イオン交換膜62を介して金属触媒64の一端部64a側を外部に露呈し(なお、直接露出してもよい)、且つ、前記金属触媒64の他端部64b側の表面を覆う。さらに、図8に示すように、イオン交換膜62の上面(金属触媒64側の面)には、金属触媒64の一端部64a及び前記金属触媒64の他端部64b側を外部に露呈して第2絶縁被膜66bが設けられる。   Next, as shown in FIG. 7, a first insulating coating 66 a is provided on the lower surface of the ion exchange membrane 62 (the surface opposite to the metal catalyst 64). The first insulating coating 66a exposes the one end portion 64a side of the metal catalyst 64 to the outside through the ion exchange membrane 62 (may be directly exposed), and the other end portion 64b side of the metal catalyst 64. Cover the surface. Furthermore, as shown in FIG. 8, one end portion 64 a of the metal catalyst 64 and the other end portion 64 b of the metal catalyst 64 are exposed to the outside on the upper surface (surface on the metal catalyst 64 side) of the ion exchange membrane 62. A second insulating film 66b is provided.

そして、図9に示すように、イオン交換膜62の上面には、金属触媒64の一端部64aを覆って、すなわち、センサ部を覆って、塗布層68が形成される。このため、複数本の過酸化水素濃度検出センサ60が一体に製造され、その後、各過酸化水素濃度検出センサ60は、切断により分離される。   As shown in FIG. 9, a coating layer 68 is formed on the upper surface of the ion exchange membrane 62 so as to cover the one end portion 64 a of the metal catalyst 64, that is, to cover the sensor portion. For this reason, a plurality of hydrogen peroxide concentration detection sensors 60 are integrally manufactured, and then each hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 is separated by cutting.

このように構成される燃料電池システム10の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell system 10 configured as described above will be described below.

図1に示すように、酸化剤ガス供給装置16から燃料電池スタック14の酸化剤ガス入口連通孔38aに酸化剤ガス(空気)が供給される。一方、燃料ガス供給装置18から燃料電池スタック14の燃料ガス入口連通孔40aに燃料ガス(水素ガス)が供給される。また、冷却媒体供給装置20では、燃料電池スタック14の冷却媒体入口連通孔42aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。   As shown in FIG. 1, oxidant gas (air) is supplied from the oxidant gas supply device 16 to the oxidant gas inlet communication hole 38 a of the fuel cell stack 14. On the other hand, fuel gas (hydrogen gas) is supplied from the fuel gas supply device 18 to the fuel gas inlet communication hole 40 a of the fuel cell stack 14. In the cooling medium supply device 20, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied to the cooling medium inlet communication hole 42 a of the fuel cell stack 14.

図2に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔38aから第1セパレータ26の酸化剤ガス流路46に導入され、矢印C方向に移動して電解質膜・電極構造体24のカソード電極34に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔40aから供給孔部56を通って第2セパレータ28の燃料ガス流路48に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路48に沿って矢印C方向に移動し、電解質膜・電極構造体24のアノード電極32に供給される。   As shown in FIG. 2, the oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 46 of the first separator 26 from the oxidant gas inlet communication hole 38 a and moves in the direction of arrow C to move the electrolyte membrane / electrode structure 24. It is supplied to the cathode electrode 34. On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel gas flow path 48 of the second separator 28 from the fuel gas inlet communication hole 40 a through the supply hole portion 56. The fuel gas moves in the direction of arrow C along the fuel gas flow path 48 and is supplied to the anode electrode 32 of the electrolyte membrane / electrode structure 24.

従って、各電解質膜・電極構造体24では、カソード電極34に供給される酸化剤ガスと、アノード電極32に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。   Therefore, in each electrolyte membrane / electrode structure 24, the oxidant gas supplied to the cathode electrode 34 and the fuel gas supplied to the anode electrode 32 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer to generate power. Done.

次いで、カソード電極34に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔38bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード電極32に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部58を通り燃料ガス出口連通孔40bに沿って矢印A方向に排出される。   Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode electrode 34 is discharged in the direction of arrow A along the oxidant gas outlet communication hole 38b. Similarly, the fuel gas consumed by being supplied to the anode electrode 32 passes through the discharge hole 58 and is discharged in the direction of arrow A along the fuel gas outlet communication hole 40b.

また、冷却媒体入口連通孔42aに供給された冷却媒体は、第1セパレータ26と第2セパレータ28との間に形成された冷却媒体流路50に導入された後、矢印B方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体24を冷却した後、冷却媒体出口連通孔42bから排出される。   The cooling medium supplied to the cooling medium inlet communication hole 42 a is introduced into the cooling medium flow path 50 formed between the first separator 26 and the second separator 28 and then flows in the direction of arrow B. This cooling medium is discharged from the cooling medium outlet communication hole 42b after the electrolyte membrane / electrode structure 24 is cooled.

上記のように、燃料電池システム10の発電運転が行われている際、制御装置22では、電解質膜・電極構造体24に直接装着された各過酸化水素濃度検出センサ60による検出電流から算出される過酸化水素濃度を計測及び把握している。過酸化水素濃度検出センサ60は、過酸化水素濃度を計測する面に当接させており、金属触媒64の他端部64bの電位を計測することにより、過酸化水素濃度を計測する。   As described above, when the power generation operation of the fuel cell system 10 is performed, the control device 22 calculates the current detected by each hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 directly attached to the electrolyte membrane / electrode structure 24. Measure and grasp the hydrogen peroxide concentration. The hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 is in contact with the surface for measuring the hydrogen peroxide concentration, and measures the hydrogen peroxide concentration by measuring the potential of the other end portion 64b of the metal catalyst 64.

過酸化水素濃度検出センサ60は、1つのMEAに1個又は複数個を配置しており、その中、検出された最も変化の大きい過酸化水素濃度が採用される。発電条件によって、最も変化の大きい電解質膜・電極構造体24の場所が異なる。また、経験的に、過酸化水素濃度を最も効率よく検出できる場所の一カ所にのみ、過酸化水素濃度検出センサ60を配置してもよい。なお、最も高濃度の値を用いてもよい。   One or a plurality of hydrogen peroxide concentration detection sensors 60 are arranged in one MEA, and among them, the detected hydrogen peroxide concentration with the largest change is adopted. Depending on the power generation conditions, the location of the electrolyte membrane / electrode structure 24 having the largest change varies. Further, empirically, the hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 may be arranged only in one place where the hydrogen peroxide concentration can be detected most efficiently. Note that the highest density value may be used.

ここで、過酸化水素濃度(H22%)と電位(燃料電池電圧)とは、図10に示す関係を有している。例えば、低電位域では、過酸化水素の生成が増加する。制御装置22では、検出された過酸化水素濃度に基づいて、燃料電池システム10の制御が行われる。 Here, the hydrogen peroxide concentration (H 2 O 2 %) and the potential (fuel cell voltage) have the relationship shown in FIG. For example, the production of hydrogen peroxide increases in the low potential region. The control device 22 controls the fuel cell system 10 based on the detected hydrogen peroxide concentration.

この場合、第1の実施形態では、図4及び図5に示すように、過酸化水素濃度検出センサ60は、長尺な微小薄膜からなる金属触媒64が、第1絶縁被膜66a及び第2絶縁被膜66bにより被膜されている。そして、金属触媒64の一端部64aには、イオン交換成分を含む塗布層68が形成されている。   In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 includes a metal catalyst 64 made of a long minute thin film, a first insulating film 66a and a second insulating film. It is coated with a film 66b. A coating layer 68 containing an ion exchange component is formed at one end 64 a of the metal catalyst 64.

このため、過酸化水素濃度検出センサ60では、過酸化水素濃度を検出するセンサ部は、良好に微小化されている。従って、特に電解質膜・電極構造体24の微小領域における過酸化水素濃度の測定を良好且つ正確に遂行することが可能になるという効果が得られる。これにより、過酸化水素濃度検出センサ60全体の小型化が容易に遂行できる。   For this reason, in the hydrogen peroxide concentration detection sensor 60, the sensor unit for detecting the hydrogen peroxide concentration is satisfactorily miniaturized. Therefore, the effect that it becomes possible to perform the measurement of the hydrogen peroxide concentration in a minute region of the electrolyte membrane / electrode structure 24 in a favorable and accurate manner is obtained. As a result, the entire hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 can be easily reduced in size.

しかも、金属触媒64は、イオン交換膜62の表面に塗布されている。このため、金属触媒64の使用量が可及的に低減され、過酸化水素濃度検出センサ60を経済的に製造することが可能になるという利点がある。   Moreover, the metal catalyst 64 is applied to the surface of the ion exchange membrane 62. For this reason, there is an advantage that the usage amount of the metal catalyst 64 is reduced as much as possible, and the hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 can be manufactured economically.

図11及び図12に示すように、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ70は、図示しない燃料電池システムに組み込まれる。なお、第1の実施形態に係る過酸化水素濃度検出センサ60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以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は、省略する。   As shown in FIGS. 11 and 12, the fuel cell hydrogen peroxide concentration detection sensor 70 according to the second embodiment of the present invention is incorporated in a fuel cell system (not shown). The same components as those in the hydrogen peroxide concentration detection sensor 60 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the third and subsequent embodiments described below, detailed description thereof is omitted.

過酸化水素濃度検出センサ70は、金属触媒64の一端部64aと他端部64bとを第2絶縁被膜66bから外部に露呈して、前記金属触媒64を挟持する第1絶縁被膜66c及び前記第2絶縁被膜66bを設ける。第1絶縁被膜66cは、金属触媒64の一端部64a側から前記金属触媒64の他端部64b側の全面を覆う。具体的には、第1絶縁被膜66cは、イオン交換膜62と略同一の大きさ(外形寸法)に設定される。金属触媒64の一端部64aと塗布層68とにより、センサ部が構成される。   The hydrogen peroxide concentration detection sensor 70 exposes one end portion 64a and the other end portion 64b of the metal catalyst 64 from the second insulating coating 66b to the outside so that the first insulating coating 66c and the first insulating coating 66c sandwich the metal catalyst 64. Two insulating coatings 66b are provided. The first insulating coating 66 c covers the entire surface from the one end 64 a side of the metal catalyst 64 to the other end 64 b side of the metal catalyst 64. Specifically, the first insulating coating 66 c is set to have approximately the same size (outer dimensions) as the ion exchange membrane 62. The one end portion 64a of the metal catalyst 64 and the coating layer 68 constitute a sensor unit.

図13及び図14に示すように、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ80は、図示しない燃料電池システムに組み込まれる。   As shown in FIGS. 13 and 14, the fuel cell hydrogen peroxide concentration detection sensor 80 according to the third embodiment of the present invention is incorporated in a fuel cell system (not shown).

過酸化水素濃度検出センサ80は、金属触媒64の他端部64bを外部に露呈して、前記金属触媒64を挟持する第1絶縁被膜66a及び第2絶縁被膜66dを設ける。第2絶縁被膜66dは、金属触媒64の一端部64a側の表面を覆い、且つ、前記金属触媒64の他端部64b側を外部に露呈する。金属触媒64の一端部64aとイオン交換膜62の一端部とにより、センサ部が構成される。   The hydrogen peroxide concentration detection sensor 80 exposes the other end portion 64b of the metal catalyst 64 to the outside, and is provided with a first insulating film 66a and a second insulating film 66d that sandwich the metal catalyst 64. The second insulating coating 66d covers the surface of the metal catalyst 64 on the one end portion 64a side, and exposes the other end portion 64b side of the metal catalyst 64 to the outside. The one end portion 64 a of the metal catalyst 64 and the one end portion of the ion exchange membrane 62 constitute a sensor unit.

図15及び図16に示すように、本発明の第4の実施形態に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ90は、図示しない燃料電池システムに組み込まれる。   As shown in FIGS. 15 and 16, a hydrogen peroxide concentration detection sensor 90 for a fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention is incorporated in a fuel cell system (not shown).

過酸化水素濃度検出センサ90は、金属触媒64の他端部64bを外部に露呈して、前記金属触媒64を挟持する第1絶縁被膜66e及び第2絶縁被膜66fを設ける。   The hydrogen peroxide concentration detection sensor 90 exposes the other end portion 64b of the metal catalyst 64 to the outside, and is provided with a first insulating film 66e and a second insulating film 66f that sandwich the metal catalyst 64.

第1絶縁被膜66eは、金属触媒64の一端部64a側から前記金属触媒64の他端部64b側の全面を覆うとともに、前記一端部64a側に孔部92aを設ける。孔部92aには、イオン交換成分を含む塗布層68aが形成される。第2絶縁被膜66fは、金属触媒64の一端部64a側の表面を覆い、且つ、前記金属触媒64の他端部64b側を外部に露呈するとともに、前記一端部64a側に孔部92bを設ける。孔部92bには、イオン交換成分を含む塗布層68bが形成される。孔部形状は、四角に限定されるものではなく、例えば、丸形や楕円等の種々の形状でもよい。   The first insulating coating 66e covers the entire surface from the one end 64a side of the metal catalyst 64 to the other end 64b side of the metal catalyst 64, and has a hole 92a on the one end 64a side. A coating layer 68a containing an ion exchange component is formed in the hole 92a. The second insulating coating 66f covers the surface of the metal catalyst 64 on the one end portion 64a side, exposes the other end portion 64b side of the metal catalyst 64 to the outside, and provides a hole 92b on the one end portion 64a side. . A coating layer 68b containing an ion exchange component is formed in the hole 92b. The hole shape is not limited to a square, and may be various shapes such as a round shape and an ellipse.

塗布層68bは、塗布層68aと積層方向に同一位置に配置される。塗布層68a、68bと金属触媒64の一端部64aとにより、センサ部が構成される。   The coating layer 68b is disposed at the same position as the coating layer 68a in the stacking direction. The coating layers 68 a and 68 b and the one end portion 64 a of the metal catalyst 64 constitute a sensor unit.

図17及び図18に示すように、本発明の第5の実施形態に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ100は、図示しない燃料電池システムに組み込まれる。   As shown in FIGS. 17 and 18, the fuel cell hydrogen peroxide concentration detection sensor 100 according to the fifth embodiment of the present invention is incorporated in a fuel cell system (not shown).

過酸化水素濃度検出センサ100は、金属触媒64の他端部64bを外部に露呈して、前記金属触媒64を挟持する第1絶縁被膜66c及び第2絶縁被膜66fを設ける。   The hydrogen peroxide concentration detection sensor 100 exposes the other end portion 64b of the metal catalyst 64 to the outside, and is provided with a first insulating film 66c and a second insulating film 66f that sandwich the metal catalyst 64.

過酸化水素濃度検出センサ100では、第2絶縁被膜66fが形成された孔部92bにイオン交換成分を含む塗布層68bが形成される。塗布層68bと金属触媒64の一端部64aとにより、センサ部が構成される。   In the hydrogen peroxide concentration detection sensor 100, the coating layer 68b containing an ion exchange component is formed in the hole 92b in which the second insulating film 66f is formed. A sensor portion is configured by the coating layer 68 b and the one end portion 64 a of the metal catalyst 64.

このように構成される過酸化水素濃度検出センサ100を製造する製造方法について、以下に説明する。   A manufacturing method for manufacturing the hydrogen peroxide concentration detection sensor 100 configured as described above will be described below.

先ず、図19に示すように、イオン交換膜62の上面には、複数本の金属触媒64が、例えば、スクリーン印刷等により塗布される。各金属触媒64は、イオン交換膜62上に並列されるとともに、一端部64a側が前記イオン交換膜62の一端部と同一位置に配置されるとともに、他端部64b側が前記イオン交換膜62の他端部と同一位置に配置される。   First, as shown in FIG. 19, a plurality of metal catalysts 64 are applied to the upper surface of the ion exchange membrane 62 by, for example, screen printing. Each metal catalyst 64 is arranged in parallel on the ion exchange membrane 62, the one end portion 64 a side is arranged at the same position as one end portion of the ion exchange membrane 62, and the other end portion 64 b side is the other side of the ion exchange membrane 62. Arranged at the same position as the end.

次に、図20に示すように、イオン交換膜62の下面(金属触媒64とは反対の面)には、第1絶縁被膜66cが設けられる。第1絶縁被膜66cは、金属触媒64の一端部64a側から前記金属触媒64の他端部64b側の全面を覆う。なお、第1絶縁被膜66cは、一端部64aの先端から外方に突出することが好ましい。   Next, as shown in FIG. 20, a first insulating coating 66 c is provided on the lower surface of the ion exchange membrane 62 (the surface opposite to the metal catalyst 64). The first insulating coating 66 c covers the entire surface from the one end 64 a side of the metal catalyst 64 to the other end 64 b side of the metal catalyst 64. In addition, it is preferable that the 1st insulating film 66c protrudes outward from the front-end | tip of the one end part 64a.

さらに、図21に示すように、イオン交換膜62の上面には、金属触媒64の一端部64a側の表面を覆い、且つ、前記金属触媒64の他端部64b側を外部に露呈して第2絶縁被膜66fが設けられる。そして、図22に示すように、第2絶縁被膜66fには、金属触媒64の一端部64aに対応して複数個の孔部92bが形成される。孔部92bは、組み立て前に予め開口しており、各孔部92bには、塗布層68bが形成されることにより、それぞれセンサ部を構成している。このため、複数本の過酸化水素濃度検出センサ100が一体に製造され、その後、各過酸化水素濃度検出センサ100は、切断により分離される。なお、孔部92bの形状は、四角に限定されるものではなく、例えば、丸形や楕円等の種々の形状でもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 21, the upper surface of the ion exchange membrane 62 covers the surface of the metal catalyst 64 on the one end portion 64a side, and the other end portion 64b side of the metal catalyst 64 is exposed to the outside. Two insulating coatings 66f are provided. As shown in FIG. 22, a plurality of hole portions 92 b are formed in the second insulating film 66 f corresponding to the one end portion 64 a of the metal catalyst 64. The hole portions 92b are opened in advance before assembly, and each hole portion 92b forms a sensor portion by forming an application layer 68b. For this reason, a plurality of hydrogen peroxide concentration detection sensors 100 are integrally manufactured, and then each hydrogen peroxide concentration detection sensor 100 is separated by cutting. Note that the shape of the hole 92b is not limited to a square, and may be various shapes such as a round shape and an oval shape.

このように構成される第2〜第5の実施形態では、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。   In the second to fifth embodiments configured as described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

図23及び図24に示すように、本発明の第6の実施形態に係る燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ110は、図示しない燃料電池システムに組み込まれる。   As shown in FIGS. 23 and 24, the hydrogen peroxide concentration detection sensor 110 for a fuel cell according to the sixth embodiment of the present invention is incorporated in a fuel cell system (not shown).

過酸化水素濃度検出センサ110は、幅広なイオン交換膜62wの表面に、平板状の複数個の金属触媒64A〜64Eが互いに並列して設けられる。金属触媒64A〜64Eは、幅広な第1絶縁被膜66A及び第2絶縁被膜66Bにより一体的に挟持される。第1絶縁被膜66Aは、金属触媒64A〜64Eの各一端部64a側から前記金属触媒64A〜64Eの各他端部64b側の表面を覆う。   In the hydrogen peroxide concentration detection sensor 110, a plurality of flat metal catalysts 64A to 64E are provided in parallel to each other on the surface of a wide ion exchange membrane 62w. The metal catalysts 64A to 64E are integrally sandwiched between the wide first insulating coating 66A and the second insulating coating 66B. The first insulating coating 66A covers the surfaces of the metal catalysts 64A to 64E from the one end 64a side to the other ends 64b of the metal catalysts 64A to 64E.

第2絶縁被膜66Bは、金属触媒64A〜64Eの各一端部64a側の表面を覆い、且つ、前記金属触媒64A〜64Eの各他端部64b側を外部に露呈し、イオン交換膜62wの表面に設けられる。第2絶縁被膜66Bには、複数の開口部112a、112b、112c、112d及び112eが、金属触媒64A〜64Eの並列方向(長さ方向Lに交差する幅方向T)に沿って段差状に形成される。   The second insulating coating 66B covers the surfaces of the metal catalysts 64A to 64E on the one end portion 64a side, exposes the other end portions 64b of the metal catalysts 64A to 64E to the outside, and the surface of the ion exchange membrane 62w. Provided. In the second insulating film 66B, a plurality of openings 112a, 112b, 112c, 112d, and 112e are formed in a step shape along the parallel direction of the metal catalysts 64A to 64E (the width direction T intersecting the length direction L). Is done.

開口部112a〜112eは、開口形状矩形の他、開口形状円形等、種々の形状を用いることができる。開口部112a、112b、112c、112d及び112eには、イオン交換成分の塗布層68A、68B、68C、68D及び68Eが形成されることにより、複数個のセンサ部が構成される。なお、第1絶縁被膜66Aにも、開口部を設けて塗布層を形成してもよい。   The openings 112a to 112e can have various shapes such as a circular opening shape as well as a rectangular opening shape. In the openings 112a, 112b, 112c, 112d and 112e, a plurality of sensor units are formed by forming coating layers 68A, 68B, 68C, 68D and 68E of ion exchange components. The first insulating coating 66A may also be provided with an opening to form a coating layer.

このように構成される第6の実施形態では、各センサ部である塗布層68A、68B、68C、68D及び68E同士を可及的に近接して配置することが可能になる。これにより、複数個のセンサ部を用いて、電解質膜・電極構造体24の微小箇所の過酸化水素濃度及び濃度分布を詳細且つ正確に分析することができるという効果が得られる。しかも、塗布層68A、68B、68C、68D及び68Eは、段差状に配置されているため、隣り合う前記塗布層68A、68B、68C、68D及び68Eの幅を十分に確保することが可能になる。   In the sixth embodiment configured as described above, the application layers 68A, 68B, 68C, 68D, and 68E as the sensor units can be arranged as close as possible. Thereby, the effect that the hydrogen peroxide concentration and concentration distribution of the minute part of the electrolyte membrane / electrode structure 24 can be analyzed in detail and accurately using a plurality of sensor units is obtained. In addition, since the coating layers 68A, 68B, 68C, 68D and 68E are arranged in steps, it is possible to sufficiently secure the width of the adjacent coating layers 68A, 68B, 68C, 68D and 68E. .

10…燃料電池システム 12…燃料電池
14…燃料電池スタック 16…酸化剤ガス供給装置
18…燃料ガス供給装置 20…冷却媒体供給装置
22…制御装置 24…電解質膜・電極構造体
26、28…セパレータ 30…固体高分子電解質膜
32…アノード電極 34…カソード電極
38a…酸化剤ガス入口連通孔 38b…酸化剤ガス出口連通孔
40a…燃料ガス入口連通孔 40b…燃料ガス出口連通孔
42a…冷却媒体入口連通孔 42b…冷却媒体出口連通孔
46…酸化剤ガス流路 48…燃料ガス流路
50…冷却媒体流路 60、70、80、90、100、110…過酸化水素濃度検出センサ
62…イオン交換膜 64、64A〜64E…金属触媒
64a…一端部 64b…他端部
66a〜66f、66A、66B…絶縁被膜
68、68a、68b…塗布層 92a、92b…孔部
112a〜112e…開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system 12 ... Fuel cell 14 ... Fuel cell stack 16 ... Oxidant gas supply device 18 ... Fuel gas supply device 20 ... Cooling medium supply device 22 ... Control device 24 ... Electrolyte membrane and electrode structure 26, 28 ... Separator 30 ... Solid polymer electrolyte membrane 32 ... Anode electrode 34 ... Cathode electrode 38a ... Oxidant gas inlet communication hole 38b ... Oxidant gas outlet communication hole 40a ... Fuel gas inlet communication hole 40b ... Fuel gas outlet communication hole 42a ... Cooling medium inlet Communication hole 42b ... Cooling medium outlet communication hole 46 ... Oxidant gas flow path 48 ... Fuel gas flow path 50 ... Cooling medium flow path 60, 70, 80, 90, 100, 110 ... Hydrogen peroxide concentration detection sensor 62 ... Ion exchange Membrane 64, 64A-64E ... Metal catalyst 64a ... One end 64b ... Other end 66a-66f, 66A, 66B ... Insulating coating 68, 68a, 68b ... coating layer 92a, 92b ... hole 112a-112e ... opening

Claims (7)

アノード電極とカソード電極との間に電解質膜を挟持する電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池において、前記電解質膜・電極構造体中の過酸化水素濃度を検出する燃料電池用過酸化水素濃度検出センサであって、
前記燃料電池用過酸化水素濃度検出センサは、イオン交換膜の表面に平板状の金属触媒が設けられるとともに、前記金属触媒の一端部と他端部とを外部に露呈して、該金属触媒が一対の絶縁被膜により挟持され、
前記金属触媒の前記一端部には、イオン交換成分を含む塗布層が形成されることを特徴とする燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ。
A fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure sandwiching an electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode and a separator are stacked, and a fuel cell for detecting a hydrogen peroxide concentration in the electrolyte membrane / electrode structure A hydrogen peroxide concentration detection sensor for
In the hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell, a flat metal catalyst is provided on the surface of the ion exchange membrane, and one end and the other end of the metal catalyst are exposed to the outside. Sandwiched between a pair of insulating coatings,
A hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell, wherein a coating layer containing an ion exchange component is formed at the one end of the metal catalyst.
請求項1記載の燃料電池用過酸化水素濃度検出センサにおいて、前記一対の絶縁被膜を構成し前記イオン交換膜に積層される第1絶縁被膜は、前記金属触媒の前記一端部側を外部に露呈し、且つ、前記金属触媒の前記他端部側の表面を覆う一方、
前記一対の絶縁被膜を構成し前記金属触媒に積層される第2絶縁被膜は、前記金属触媒の前記一端部側及び前記金属触媒の前記他端部側を外部に露呈することを特徴とする燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ。
2. The hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell according to claim 1, wherein the first insulating coating that constitutes the pair of insulating coatings and is stacked on the ion exchange membrane exposes the one end side of the metal catalyst to the outside. And while covering the surface of the other end side of the metal catalyst,
The second insulating coating that constitutes the pair of insulating coatings and is laminated on the metal catalyst exposes the one end portion side of the metal catalyst and the other end portion side of the metal catalyst to the outside. Battery hydrogen peroxide concentration detection sensor.
請求項1記載の燃料電池用過酸化水素濃度検出センサにおいて、前記一対の絶縁被膜を構成し前記イオン交換膜に積層される第1絶縁被膜は、前記金属触媒の前記一端部側から前記金属触媒の前記他端部側の表面を覆う一方、
前記一対の絶縁被膜を構成し前記金属触媒に積層される第2絶縁被膜は、前記金属触媒の前記一端部側及び前記金属触媒の前記他端部側を外部に露呈することを特徴とする燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ。
2. The hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell according to claim 1, wherein the first insulating coating that constitutes the pair of insulating coatings and is stacked on the ion exchange membrane is formed from the one end side of the metal catalyst from the one end side. While covering the surface of the other end side of
The second insulating coating that constitutes the pair of insulating coatings and is laminated on the metal catalyst exposes the one end portion side of the metal catalyst and the other end portion side of the metal catalyst to the outside. Battery hydrogen peroxide concentration detection sensor.
請求項1記載の燃料電池用過酸化水素濃度検出センサにおいて、前記一対の絶縁被膜を構成し前記イオン交換膜に積層される第1絶縁被膜は、前記金属触媒の前記一端部側を外部に露呈し、且つ、前記金属触媒の前記他端部側の表面を覆う一方、
前記一対の絶縁被膜を構成し前記金属触媒に積層される第2絶縁被膜は、前記金属触媒の前記一端部側の表面を覆い、且つ、前記金属触媒の前記他端部側を外部に露呈することを特徴とする燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ。
2. The hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell according to claim 1, wherein the first insulating coating that constitutes the pair of insulating coatings and is stacked on the ion exchange membrane exposes the one end side of the metal catalyst to the outside. And while covering the surface of the other end side of the metal catalyst,
The second insulating coating that constitutes the pair of insulating coatings and is laminated on the metal catalyst covers the surface of the one end side of the metal catalyst, and exposes the other end side of the metal catalyst to the outside. A hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell.
請求項1記載の燃料電池用過酸化水素濃度検出センサにおいて、前記一対の絶縁被膜を構成し前記イオン交換膜に積層される第1絶縁被膜は、前記金属触媒の前記一端部側から前記金属触媒の前記他端部側の表面を覆う一方、
前記一対の絶縁被膜を構成し前記金属触媒に積層される第2絶縁被膜は、前記金属触媒の前記一端部側の表面を覆い、且つ、前記金属触媒の前記他端部側を外部に露呈するとともに、
少なくとも前記第2絶縁被膜には、前記塗布層を設けるための開口部が形成されることを特徴とする燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ。
2. The hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell according to claim 1, wherein the first insulating coating that constitutes the pair of insulating coatings and is stacked on the ion exchange membrane is formed from the one end side of the metal catalyst from the one end side. While covering the surface of the other end side of
The second insulating coating that constitutes the pair of insulating coatings and is laminated on the metal catalyst covers the surface of the one end side of the metal catalyst, and exposes the other end side of the metal catalyst to the outside. With
The hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell, wherein an opening for providing the coating layer is formed at least in the second insulating coating.
請求項1記載の燃料電池用過酸化水素濃度検出センサにおいて、前記イオン交換膜の表面には、複数本の前記金属触媒が互いに並列して設けられるとともに、
前記一対の絶縁被膜を構成し前記イオン交換膜に積層される第1絶縁被膜は、前記金属触媒の前記一端部側から前記金属触媒の前記他端部側の表面を覆う一方、
前記一対の絶縁被膜を構成し前記金属触媒に積層される第2絶縁被膜は、前記金属触媒の前記一端部側の表面を覆い、且つ、前記金属触媒の前記他端部側を外部に露呈し、
少なくとも前記第2絶縁被膜には、前記塗布層を設けるための複数の開口部が、前記金属触媒の並列方向に沿って段差状に形成されることを特徴とする燃料電池用過酸化水素濃度検出センサ。
The hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell according to claim 1, wherein a plurality of the metal catalysts are provided in parallel with each other on the surface of the ion exchange membrane,
The first insulating coating that constitutes the pair of insulating coatings and is stacked on the ion exchange membrane covers the surface of the metal catalyst from the one end side to the other end side,
The second insulating coating that constitutes the pair of insulating coatings and is laminated on the metal catalyst covers the surface of the one end side of the metal catalyst, and exposes the other end side of the metal catalyst to the outside. ,
A plurality of openings for providing the coating layer are formed at least in the second insulating film in a step shape along the parallel direction of the metal catalyst. Sensor.
アノード電極とカソード電極との間に電解質膜を挟持する電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池において、前記電解質膜・電極構造体中の過酸化水素濃度を検出する燃料電池用過酸化水素濃度検出センサの製造方法であって、
イオン交換膜の表面に平板状の金属触媒を設ける工程と、
前記金属触媒の一端部と他端部とを外部に露呈して、該金属触媒を一対の絶縁被膜で挟持する工程と、
前記金属触媒の前記一端部に、イオン交換成分を含む塗布層を形成する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池用過酸化水素濃度検出センサの製造方法。
A fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure sandwiching an electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode and a separator are stacked, and a fuel cell for detecting a hydrogen peroxide concentration in the electrolyte membrane / electrode structure A method for manufacturing a hydrogen peroxide concentration detection sensor for a vehicle,
Providing a flat metal catalyst on the surface of the ion exchange membrane;
Exposing one end and the other end of the metal catalyst to the outside and sandwiching the metal catalyst with a pair of insulating coatings;
Forming a coating layer containing an ion exchange component at the one end of the metal catalyst;
A method for producing a hydrogen peroxide concentration detection sensor for a fuel cell, comprising:
JP2014235536A 2014-11-20 2014-11-20 Hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cell and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP6090866B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014235536A JP6090866B2 (en) 2014-11-20 2014-11-20 Hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cell and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014235536A JP6090866B2 (en) 2014-11-20 2014-11-20 Hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cell and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016100151A JP2016100151A (en) 2016-05-30
JP6090866B2 true JP6090866B2 (en) 2017-03-08

Family

ID=56077333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014235536A Expired - Fee Related JP6090866B2 (en) 2014-11-20 2014-11-20 Hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cell and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6090866B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5936976B2 (en) * 2011-10-12 2016-06-22 本田技研工業株式会社 Operation method of fuel cell
JP5694123B2 (en) * 2011-10-27 2015-04-01 本田技研工業株式会社 Fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016100151A (en) 2016-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9640818B2 (en) Fuel cell and method of operating the fuel cell
JP2008010367A (en) Diagnostic device and diagnostic method of fuel cell
US9368818B2 (en) Humidification control method for fuel cell
JP6117745B2 (en) Fuel cell stack
JP5778056B2 (en) Fuel cell
JP6090866B2 (en) Hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cell and manufacturing method thereof
JP2012058180A (en) Gas concentration measuring apparatus
JP5694123B2 (en) Fuel cell
JP2019220414A (en) Water detection device and power generation cell
JP5945466B2 (en) Potential measurement device for fuel cell
US7416797B2 (en) Monitor device for fuel cell
JP5781957B2 (en) Fuel cell
JP5829203B2 (en) Fuel cell
JP2011146247A (en) Fuel cell stack
JP2014003011A (en) Method for operating fuel cell
JP6170882B2 (en) Hydrogen peroxide concentration detection sensor for fuel cell and hydrogen peroxide concentration detection sensor
JP6291369B2 (en) Water content control method and apparatus for fuel cell
JP2008198431A (en) Cell voltage calculation method in fuel cell, and its device
JP5829580B2 (en) Potential measurement device for fuel cell
JP2011165570A (en) Fuel cell
JP2006179415A (en) Cell laminate cover, fuel cell stack, and water leakage detecting device
JP2013171651A (en) Fuel cell
JP2014225407A (en) Potential measuring device for fuel cell
JP6352153B2 (en) Water detector for fuel cell
JP2013114931A (en) Electrolyte membrane/electrode structure for solid polymer fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160226

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170125

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170131

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6090866

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees