JP7326481B2 - サイクリックボルタンメトリー測定を用いて燃料電池を検査するための方法およびシステム - Google Patents
サイクリックボルタンメトリー測定を用いて燃料電池を検査するための方法およびシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7326481B2 JP7326481B2 JP2021569996A JP2021569996A JP7326481B2 JP 7326481 B2 JP7326481 B2 JP 7326481B2 JP 2021569996 A JP2021569996 A JP 2021569996A JP 2021569996 A JP2021569996 A JP 2021569996A JP 7326481 B2 JP7326481 B2 JP 7326481B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- cyclic voltammetry
- measurements
- gas
- hydrogen
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0444—Concentration; Density
- H01M8/0447—Concentration; Density of cathode exhausts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0444—Concentration; Density
- H01M8/04447—Concentration; Density of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
- H01M8/04529—Humidity; Ambient humidity; Water content of the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04955—Shut-off or shut-down of fuel cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
燃料電池でのサイクリックボルタンメトリー測定の複数の測定値および/またはそれらから導出された値を受信するステップ、
上記の受信した値に基づいて、燃料電池内のガス組成、特に過剰水素を決定するステップ。
燃料電池でのサイクリックボルタンメトリー測定の複数の測定値を生成するステップ、
上記の測定値および/またはこれらの測定値から導出された値を、送信された値に基づき該燃料電池内のガス組成、特に過剰水素を決定するための、該燃料電池から空間的に離れた、好ましくはクラウドベースの、評価装置に送信するステップ。
モジュールである。したがって、接続部16、17、18、19は、水素および酸素のための対応する供給および排出システムから分離されている。例えば、これらの接続部は、ねじ止めされたカバーで気密に封止されている。さらに、負荷接続部20、21は負荷と接続されていない。ガス室6、7には、腐食および酸化を回避するために水素が満たされている。
サイクル数: 2
開始電位と終了電位: 0V
保留時間: 1s
最小および最大電位: -10mV~+10mV
掃引速度: 3×0.33mV/s≒1mV/s
温度: 約25℃
Q:電荷量
t:1サイクルの時間t、ここでは20秒
z:反応中に移動した電子の数、ここでは2
F:ファラデー定数
Claims (11)
- サイクリックボルタンメトリー測定を用いて燃料電池(5)を検査する方法であって、
前記燃料電池(5)内のガス組成がサイクリックボルタンメトリー測定を用いて決定され、前記燃料電池(5)が第1の反応物のための第1のガス室(6)および第2の反応物のための第2のガス室(7)を有しており、前記サイクリックボルタンメトリー測定の間、これら両方のガス室の内の少なくとも1つに、反応物が供給されない方法において、
前記サイクリックボルタンメトリー測定に基づき前記ガス室(6、7)内の水素濃度が決定される、
ことを特徴とする方法。 - 前記サイクリックボルタンメトリー測定の少なくとも1つの測定値および/またはこれから導出された少なくとも1つの値について、閾値に関連する基準が満たされると、情報が生成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記燃料電池のサイクリックボルタンメトリー測定のための掃引速度が、0.7mV/s未満であることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 前記燃料電池(5)内の電解質(10)の水分量が決定され、前記サイクリックボルタンメトリー測定のパラメータ、最小電位および/または最大電位が、前記決定された水分量に応じて設定されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記燃料電池(5)でのサイクリックボルタンメトリー測定の複数の測定値(Z)を生成するステップと、
前記測定値および/または前記測定値から導出された値を、評価装置(36)に送信するステップであって、前記評価装置(36)が、前記燃料電池(5)から空間的に離れており、前記送信された値に基づき前記燃料電池(5)内のガス組成を決定する、ステップと、
を含む請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。 - 保管中のまたは非運転中の燃料電池(5)の状態を監視するための、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法の使用。
- 燃料電池(5)の運転停止プロセスを監視および/または制御するための、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法の使用。
- 第1の反応物のための第1のガス室(6)および第2の反応物のための第2のガス室(7)を有する燃料電池(5)を検査するためのシステム(30)であって、
前記燃料電池(5)でのサイクリックボルタンメトリー測定用の測定装置(32)を含み、
さらに、前記燃料電池(5)内のガス組成を前記サイクリックボルタンメトリー測定に基づき決定するように構成された評価装置(36)を含み、かつ、前記サイクリックボルタンメトリー測定の間、前記ガス室(6、7)の内の少なくとも1つに、反応物が供給されないときに、前記評価装置(36)が、前記サイクリックボルタンメトリー測定に基づき前記ガス室(6、7)内の水素濃度を決定するように形成されていることを特徴とするシステム(30)。 - 前記評価装置(36)が、前記サイクリックボルタンメトリー測定の少なくとも1つの測定値(Z)および/または前記測定値から導出された少なくとも1つの値について、閾値に関する基準が満たされると、情報が生成されるように形成されていることを特徴とする、請求項8に記載のシステム(30)。
- 前記燃料電池(5)内の電解質(10)の水分量を決定するための装置(35)を備え、
前記測定装置(32)が、前記決定された水分量、最小電位および/または最大電位を設定することを特徴とする請求項8または9に記載のシステム(30)。 - 少なくとも1つの燃料電池(5)と、前記燃料電池(5)を検査するための、請求項8から10の少なくとも1項に記載のシステムと、を備えた燃料電池装置(1)。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP19177645.9 | 2019-05-31 | ||
EP19177645.9A EP3745516A1 (de) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | Verfahren und system zur untersuchung einer brennstoffzelle mittels einer zyklovoltammetrischen messung |
PCT/EP2020/060844 WO2020239323A1 (de) | 2019-05-31 | 2020-04-17 | Verfahren und system zur untersuchung einer brennstoffzelle mittels einer zyklovoltammetrischen messung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022534710A JP2022534710A (ja) | 2022-08-03 |
JP7326481B2 true JP7326481B2 (ja) | 2023-08-15 |
Family
ID=66685428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021569996A Active JP7326481B2 (ja) | 2019-05-31 | 2020-04-17 | サイクリックボルタンメトリー測定を用いて燃料電池を検査するための方法およびシステム |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11791485B2 (ja) |
EP (2) | EP3745516A1 (ja) |
JP (1) | JP7326481B2 (ja) |
CN (1) | CN113906601B (ja) |
AU (1) | AU2020281450B2 (ja) |
CA (1) | CA3142075C (ja) |
ES (1) | ES2952074T3 (ja) |
WO (1) | WO2020239323A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022213876A1 (de) | 2022-12-19 | 2024-06-20 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Ermitteln von Informationen über zumindest einen Stapelteil eines Brennstoffzellenstapels sowie Fahrzeug |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008166189A (ja) | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 電気化学セルの診断装置及び診断方法 |
JP2010128555A (ja) | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Sharp Corp | ユーザー認証機能付き印刷装置 |
US20150247818A1 (en) | 2012-10-16 | 2015-09-03 | Schlumberger Technology Corporation | Electrochemical hydrogen sensor |
US20190157693A1 (en) | 2017-11-17 | 2019-05-23 | Audi Ag | Diagnostic system, fuel cell system having a diagnostic system, and method for determining cathode gas contamination |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE221259T1 (de) | 1996-06-10 | 2002-08-15 | Siemens Ag | Verfahren zum betreiben einer pem- brennstoffzellenanlage |
JP2000133283A (ja) | 1998-10-20 | 2000-05-12 | Toshiba Corp | 固体高分子型燃料電池及びそのシステム |
JP2004039490A (ja) * | 2002-07-04 | 2004-02-05 | Japan Storage Battery Co Ltd | 燃料電池の寿命試験方法 |
JP4821962B2 (ja) | 2005-06-30 | 2011-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
DE102007002426A1 (de) | 2007-01-17 | 2007-11-15 | Daimlerchrysler Ag | Diagnosevorrichtung für eine Brennstoffzelleneinheit sowie Diagnoseverfahren |
JP4905182B2 (ja) | 2007-03-01 | 2012-03-28 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
CN102318114A (zh) | 2009-05-08 | 2012-01-11 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池的氢浓度推定装置、燃料电池系统 |
JP5858706B2 (ja) * | 2011-09-26 | 2016-02-10 | グンゼ株式会社 | 水素ガスセンサの信号処理方法、及び信号処理装置 |
US10945663B2 (en) * | 2014-11-04 | 2021-03-16 | North Carolina State University | Smart sensing systems and related methods |
WO2016188595A1 (en) * | 2015-05-23 | 2016-12-01 | Uniwersytet Warszawski | Palladium-platinum system for use as hydrogen storage material and/or electrocatalyst, preferably in fuel-cells |
EP3151321B1 (de) | 2015-09-30 | 2019-07-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines lagerungszustandes einer brennstoffzelle oder eines brennstoffzellenstapels |
CN114264709B (zh) * | 2021-11-09 | 2023-12-19 | 深圳航天科技创新研究院 | 氢燃料电池气体扩散层传质阻力的测定方法及其应用 |
-
2019
- 2019-05-31 EP EP19177645.9A patent/EP3745516A1/de not_active Withdrawn
-
2020
- 2020-04-17 JP JP2021569996A patent/JP7326481B2/ja active Active
- 2020-04-17 EP EP20721474.3A patent/EP3963654B1/de active Active
- 2020-04-17 ES ES20721474T patent/ES2952074T3/es active Active
- 2020-04-17 CN CN202080040620.1A patent/CN113906601B/zh active Active
- 2020-04-17 AU AU2020281450A patent/AU2020281450B2/en active Active
- 2020-04-17 WO PCT/EP2020/060844 patent/WO2020239323A1/de unknown
- 2020-04-17 US US17/614,033 patent/US11791485B2/en active Active
- 2020-04-17 CA CA3142075A patent/CA3142075C/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008166189A (ja) | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 電気化学セルの診断装置及び診断方法 |
JP2010128555A (ja) | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Sharp Corp | ユーザー認証機能付き印刷装置 |
US20150247818A1 (en) | 2012-10-16 | 2015-09-03 | Schlumberger Technology Corporation | Electrochemical hydrogen sensor |
US20190157693A1 (en) | 2017-11-17 | 2019-05-23 | Audi Ag | Diagnostic system, fuel cell system having a diagnostic system, and method for determining cathode gas contamination |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11791485B2 (en) | 2023-10-17 |
US20220263107A1 (en) | 2022-08-18 |
KR20220010041A (ko) | 2022-01-25 |
EP3963654A1 (de) | 2022-03-09 |
AU2020281450B2 (en) | 2022-11-24 |
CN113906601B (zh) | 2023-12-26 |
EP3963654B1 (de) | 2023-05-31 |
CA3142075C (en) | 2023-10-17 |
JP2022534710A (ja) | 2022-08-03 |
CA3142075A1 (en) | 2020-12-03 |
ES2952074T3 (es) | 2023-10-26 |
EP3745516A1 (de) | 2020-12-02 |
AU2020281450A1 (en) | 2021-12-16 |
CN113906601A (zh) | 2022-01-07 |
WO2020239323A1 (de) | 2020-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4905182B2 (ja) | 燃料電池システム | |
KR101509681B1 (ko) | 연료전지 스택의 진단장치 및 방법 | |
US10553886B2 (en) | Generation of oxygen depleted air by a fuel cell system | |
KR20130060741A (ko) | 연료전지 시스템의 수소농도 제어 장치 및 방법 | |
KR101755923B1 (ko) | 연료전지 스택 오염 진단 방법 및 시스템 | |
US11239481B2 (en) | Control of an electrochemical device with integrated diagnostics, prognostics and lifetime management | |
CN102401883A (zh) | 检测串联燃料电池中单个异常操作的方法和信号处理算法 | |
CN102347502B (zh) | 具有按优先顺序仲裁的堆供电的燃料电池监测装置 | |
CN104937759A (zh) | 检测燃料电池的离子交换聚合物膜的渗透性状态的方法 | |
JP7326481B2 (ja) | サイクリックボルタンメトリー測定を用いて燃料電池を検査するための方法およびシステム | |
US20140162160A1 (en) | Fuel cell failure prediction apparatus and method | |
KR20210034152A (ko) | 연료전지차량의 운전 제어 장치 및 그 방법 | |
CA2913633A1 (en) | Health monitoring of an electrochemical cell stack | |
US20080038594A1 (en) | Method Of Operating A Fuel Cell Stack By Monitoring Membrane Hydration | |
WO2003096461A1 (fr) | Procede de detection de penurie de gaz combustible, et procede de controle de pile a combustible | |
KR102704911B1 (ko) | 순환 전압전류 측정을 이용한 연료 전지 검사 방법 및 시스템 | |
US20070141406A1 (en) | Technique and apparatus to detect carbon monoxide poisoning of a fuel cell stack | |
JP4945882B2 (ja) | 燃料電池の性能解析方法 | |
KR100988815B1 (ko) | 연료전지의 시스템의 운전방법 | |
JP2005019042A (ja) | 燃料電池スタックおよび燃料電池スタックの制御方法 | |
JP4529415B2 (ja) | 燃料電池システム | |
KR101363399B1 (ko) | 연료 전지 시스템 및 그의 제어 방법 | |
KR100974743B1 (ko) | 연료전지의 멤브레인 건강 상태 측정 장치 및 방법 | |
KR20240039484A (ko) | Ups용 하이브리드 전지 장치 | |
JP2024099257A (ja) | 水電解システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211227 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230327 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230704 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230802 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7326481 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |