JPH10116622A - 固体高分子型燃料電池電極の分極特性評価方法 - Google Patents
固体高分子型燃料電池電極の分極特性評価方法Info
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- JPH10116622A JPH10116622A JP8270572A JP27057296A JPH10116622A JP H10116622 A JPH10116622 A JP H10116622A JP 8270572 A JP8270572 A JP 8270572A JP 27057296 A JP27057296 A JP 27057296A JP H10116622 A JPH10116622 A JP H10116622A
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- 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
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- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 参照電極を用いて確実、迅速に固体高分子型
燃料電池の電極の分極特性を評価する。 【解決手段】 固体高分子型燃料電池電極の分極特性を
参照電極を用いて測定するに於いて、アノードごく近傍
の電解質膜上でしかもアノードの反応ガスである水素ガ
スが拡散してくる位置に、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のい
ずれかを配置し、これをＲＨＥとして機能させて分極特
性を測定する。
燃料電池の電極の分極特性を評価する。 【解決手段】 固体高分子型燃料電池電極の分極特性を
参照電極を用いて測定するに於いて、アノードごく近傍
の電解質膜上でしかもアノードの反応ガスである水素ガ
スが拡散してくる位置に、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のい
ずれかを配置し、これをＲＨＥとして機能させて分極特
性を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に固体高分子型
燃料電池の電極評価に於いて、参照電極を用いて分極特
性を評価する方法に関する。
燃料電池の電極評価に於いて、参照電極を用いて分極特
性を評価する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）の研
究開発や特性改良、改善を行う上で、ＤＨＥ（Ｄｙｎａ
ｍｉｃ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）やＲ
ＨＥ（Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｄｅ）の参照電極を用いた電極の分極特性測
定が行われている。
究開発や特性改良、改善を行う上で、ＤＨＥ（Ｄｙｎａ
ｍｉｃ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）やＲ
ＨＥ（Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｄｅ）の参照電極を用いた電極の分極特性測
定が行われている。
【０００３】ＤＨＥでは、２本のＰｔ線を電解質膜上に
配置し、この２本のＰｔ線に外部より微小電流を流し、
電解質膜中の水を電気分解して水素を発生させること
で、参照電極としている。またＲＨＥでは、電解質膜上
にＰｔ線を配置し、このＰｔ線に外部より水素ガスを導
入することで、又は外部にＲＨＥを配置し、これと電解
質膜を塩橋等で接続することで参照電極としている。
配置し、この２本のＰｔ線に外部より微小電流を流し、
電解質膜中の水を電気分解して水素を発生させること
で、参照電極としている。またＲＨＥでは、電解質膜上
にＰｔ線を配置し、このＰｔ線に外部より水素ガスを導
入することで、又は外部にＲＨＥを配置し、これと電解
質膜を塩橋等で接続することで参照電極としている。
【０００４】ところで、ＤＨＥでは電解質膜中の水を電
気分解するため、電解質膜の含水量に大きく影響されて
しまう。特に燃料電池を発電状態にした時には、電解質
膜中を水が移動するため、含水量を一定に保つことが困
難となり、ＤＨＥが正常に動作しなくなる。また、ＲＨ
Ｅでは外部より水素ガスを導入するため、ＲＨＥ専用の
水素ガスラインを配置しなければならない分、装置構成
が複雑化する。また、ＲＨＥでは測定電極との距離をあ
まり近くできないため、所謂ｉＲドロップが大きくなっ
てしまう。さらに、この測定電極とＲＨＥの間の電解質
膜が乾燥状態になってしまう場合には膜が電解質として
の機能を発揮できなくなるので、測定が不可能となる。
また、塩橋等でＲＨＥと電解質膜を接続する手法では、
塩橋と電解質膜の間で液間電位差が生じてしまうため、
測定が複雑化してしまう。
気分解するため、電解質膜の含水量に大きく影響されて
しまう。特に燃料電池を発電状態にした時には、電解質
膜中を水が移動するため、含水量を一定に保つことが困
難となり、ＤＨＥが正常に動作しなくなる。また、ＲＨ
Ｅでは外部より水素ガスを導入するため、ＲＨＥ専用の
水素ガスラインを配置しなければならない分、装置構成
が複雑化する。また、ＲＨＥでは測定電極との距離をあ
まり近くできないため、所謂ｉＲドロップが大きくなっ
てしまう。さらに、この測定電極とＲＨＥの間の電解質
膜が乾燥状態になってしまう場合には膜が電解質として
の機能を発揮できなくなるので、測定が不可能となる。
また、塩橋等でＲＨＥと電解質膜を接続する手法では、
塩橋と電解質膜の間で液間電位差が生じてしまうため、
測定が複雑化してしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、参照
電極を用いて確実、迅速に固体高分子型燃料電池の電極
の分極特性を評価することのできる方法を提供しようと
するものである。
電極を用いて確実、迅速に固体高分子型燃料電池の電極
の分極特性を評価することのできる方法を提供しようと
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の固体高分子型燃料電池電極の分極特性評価
方法は、固体高分子型燃料電池電極の分極特性を参照電
極を用いて測定するに於いて、アノードごく近傍の電解
質膜上でしかもアノードの反応ガスである水素ガスが拡
散してくる位置に、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のいずれか
を配置し、これをＲＨＥとして機能させて分極特性を測
定することを特徴とするものである。
めの本発明の固体高分子型燃料電池電極の分極特性評価
方法は、固体高分子型燃料電池電極の分極特性を参照電
極を用いて測定するに於いて、アノードごく近傍の電解
質膜上でしかもアノードの反応ガスである水素ガスが拡
散してくる位置に、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のいずれか
を配置し、これをＲＨＥとして機能させて分極特性を測
定することを特徴とするものである。
【０００７】上記Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のいずれかを
配置する位置は、特にアノードガス供給口ごく近傍が好
ましい。
配置する位置は、特にアノードガス供給口ごく近傍が好
ましい。
【０００８】
【作用】上記のように本発明の固体高分子型燃料電池電
極の分極特性評価方法は、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のい
ずれかをＲＨＥとして機能させるための水素ガスをアノ
ードの反応ガスである水素ガスと、兼用させているの
で、従来よりもシンプルな構成で評価することができ
る。また、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のいずれかをＲＨＥ
として測定電極のごく近傍まで近づけているので、ｉＲ
ドロップを非常に小さくした状態で測定することができ
る。特に、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のいずれかをアノー
ドガス供給口ごく近傍に配置した場合は、燃料電池発電
中の水素ガス消費による圧力変化、活量変化の影響を受
けることがないので、燃料電池発電中に電流密度を変化
させても理想的に機能するＲＨＥを実現できる。
極の分極特性評価方法は、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のい
ずれかをＲＨＥとして機能させるための水素ガスをアノ
ードの反応ガスである水素ガスと、兼用させているの
で、従来よりもシンプルな構成で評価することができ
る。また、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のいずれかをＲＨＥ
として測定電極のごく近傍まで近づけているので、ｉＲ
ドロップを非常に小さくした状態で測定することができ
る。特に、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のいずれかをアノー
ドガス供給口ごく近傍に配置した場合は、燃料電池発電
中の水素ガス消費による圧力変化、活量変化の影響を受
けることがないので、燃料電池発電中に電流密度を変化
させても理想的に機能するＲＨＥを実現できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の固体高分子型燃料電池電
極の分極特性評価方法の実施例と従来例１、２を図面に
基づいて説明する。
極の分極特性評価方法の実施例と従来例１、２を図面に
基づいて説明する。
【００１０】
【実施例】図１のａ、ｂに示すようにＯ2 （酸素ガス）
流路１を有するカーボンブロック２とＨ2 （水素ガス）
流路３を有するカーボンブロック４との間に電解質膜と
してナフィオン膜５を、その両面にカソード６、アノー
ド７を介在して挾み締結して構成される固体高分子型燃
料電池８の電極の分極特性を評価するために、アノード
７のごく近傍のナフィオン膜５上でしかもアノード７の
反応ガスである水素ガスが拡散してくるＨ2 流路３上で
テフロン板９を下敷きにしてＰｔ網１０を配し、該Ｐｔ
網１０に結合されているＰｔ線１１を燃料電池８外に導
出した。そしてＰｔ網１０及びＰｔ線１１とアノード７
は、ナフィオン膜５とカーボンブロック４との間でＯリ
ング１２によりシールした。前記カソード６、アノード
７は、Ｐｔを担持したカーボンブラックにナフィオン溶
液を混合したペーストをカーボンペーパー上に塗布し、
乾燥の上ホットプレスしたもので、面積25cm2 である。
然して上記固体高分子型燃料電池８の電極、即ちカソー
ド６、アノード７の分極特性を、セル温度を80℃、加湿
器温度を85℃（アノード７のみ）、水素ガス流量を１ l
／min 、酸素ガス流量を１ l／min 、圧力を常圧で測定
した処、図４のグラフに示すような結果を得た。
流路１を有するカーボンブロック２とＨ2 （水素ガス）
流路３を有するカーボンブロック４との間に電解質膜と
してナフィオン膜５を、その両面にカソード６、アノー
ド７を介在して挾み締結して構成される固体高分子型燃
料電池８の電極の分極特性を評価するために、アノード
７のごく近傍のナフィオン膜５上でしかもアノード７の
反応ガスである水素ガスが拡散してくるＨ2 流路３上で
テフロン板９を下敷きにしてＰｔ網１０を配し、該Ｐｔ
網１０に結合されているＰｔ線１１を燃料電池８外に導
出した。そしてＰｔ網１０及びＰｔ線１１とアノード７
は、ナフィオン膜５とカーボンブロック４との間でＯリ
ング１２によりシールした。前記カソード６、アノード
７は、Ｐｔを担持したカーボンブラックにナフィオン溶
液を混合したペーストをカーボンペーパー上に塗布し、
乾燥の上ホットプレスしたもので、面積25cm2 である。
然して上記固体高分子型燃料電池８の電極、即ちカソー
ド６、アノード７の分極特性を、セル温度を80℃、加湿
器温度を85℃（アノード７のみ）、水素ガス流量を１ l
／min 、酸素ガス流量を１ l／min 、圧力を常圧で測定
した処、図４のグラフに示すような結果を得た。
【００１１】
【従来例１】図２のａ、ｂに示すように２本のＰｔ箔の
ピン１５を円形のナフィオン膜１６上の外周側に配し、
ナフィオン膜１６の中央部上下にカソード１７、アノー
ド１８を配し、その周囲にフッ素ゴムパッキン１９、２
０を配してカーボンブロック２１、２２との間をシール
の上、前記２本のピン１５に外部より微小電流を流し、
ナフィオン膜１６中の水を電気分解して水素を発生させ
ることでＤＨＥとした。そして電極面積πcm2 のカソー
ド１７、アノード１８の分極特性を、セル温度を80℃、
加湿器温度を90℃（アノード１８のみ）、水素ガス流量
を 300ml／min 、酸素ガス流量を 350ml／min 、圧力を
常圧で測定した処、図５のグラフに示すような結果を得
た。
ピン１５を円形のナフィオン膜１６上の外周側に配し、
ナフィオン膜１６の中央部上下にカソード１７、アノー
ド１８を配し、その周囲にフッ素ゴムパッキン１９、２
０を配してカーボンブロック２１、２２との間をシール
の上、前記２本のピン１５に外部より微小電流を流し、
ナフィオン膜１６中の水を電気分解して水素を発生させ
ることでＤＨＥとした。そして電極面積πcm2 のカソー
ド１７、アノード１８の分極特性を、セル温度を80℃、
加湿器温度を90℃（アノード１８のみ）、水素ガス流量
を 300ml／min 、酸素ガス流量を 350ml／min 、圧力を
常圧で測定した処、図５のグラフに示すような結果を得
た。
【００１２】
【従来例２】図３のａ、ｂに示すようにナフィオン膜２
３上にＰｔ線２４を配置し、このＰｔ線２４をＯリング
２５にて周りをシールの上、外部より水素ガスを導入す
ることで、ＲＨＥとした。そして電極面積２５cm2 のカ
ソード２６、アノード２７の分極特性を、セル温度を80
℃、加湿器温度を90℃（アノード２７のみ）水素ガス流
量を１ l／min 、酸素ガス流量を１ l／min 、圧力を常
圧で測定した処、図６のグラフに示すような結果を得
た。
３上にＰｔ線２４を配置し、このＰｔ線２４をＯリング
２５にて周りをシールの上、外部より水素ガスを導入す
ることで、ＲＨＥとした。そして電極面積２５cm2 のカ
ソード２６、アノード２７の分極特性を、セル温度を80
℃、加湿器温度を90℃（アノード２７のみ）水素ガス流
量を１ l／min 、酸素ガス流量を１ l／min 、圧力を常
圧で測定した処、図６のグラフに示すような結果を得
た。
【００１３】図４、図５、図６のグラフを比べて判るよ
うに、図５の従来例１はアノードが電流密度が2000mA／
cm2 を超えるにしたがって電圧が低下し、図６の従来例
２は、アノードが電流密度が1000mA／cm2 を超えると、
電圧が低下し且つ上下に変化しているのに対し、図４の
実施例はアノードが電流密度が高くなるにつれて電圧が
高くなり、ＲＨＥとして安定していて理想的に機能して
いたことが判る。また電池の状態で確実、迅速にアノー
ド、カソードそれぞれの分極特性を測定できたことが判
る。
うに、図５の従来例１はアノードが電流密度が2000mA／
cm2 を超えるにしたがって電圧が低下し、図６の従来例
２は、アノードが電流密度が1000mA／cm2 を超えると、
電圧が低下し且つ上下に変化しているのに対し、図４の
実施例はアノードが電流密度が高くなるにつれて電圧が
高くなり、ＲＨＥとして安定していて理想的に機能して
いたことが判る。また電池の状態で確実、迅速にアノー
ド、カソードそれぞれの分極特性を測定できたことが判
る。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の固体高
分子型燃料電池電極の分極特性評価方法によれば、従来
よりも非常に簡略な装置構成で理想的に機能するＲＨＥ
が実現でき、また電池の状態で確実、迅速にアノード、
カソードそれぞれの分極特性を測定できる。
分子型燃料電池電極の分極特性評価方法によれば、従来
よりも非常に簡略な装置構成で理想的に機能するＲＨＥ
が実現でき、また電池の状態で確実、迅速にアノード、
カソードそれぞれの分極特性を測定できる。
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池電極の分極特性
評価方法を示すもので、ａは電池構成部品の積層前の縦
断図面、ｂはａ図のＡ−Ａ線矢視図である。
評価方法を示すもので、ａは電池構成部品の積層前の縦
断図面、ｂはａ図のＡ−Ａ線矢視図である。
【図２】従来のＤＨＥを用いた固体高分子型燃料電池電
極の分極特性評価方法を示すもので、ａは縦断面図、ｂ
はａ図のＢ−Ｂ線矢視図である。
極の分極特性評価方法を示すもので、ａは縦断面図、ｂ
はａ図のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図３】従来のＲＨＥを用いた固体高分子型燃料電池電
極の分極特性評価方法を示すもので、ａは縦断面図、ｂ
はａ図のＣ−Ｃ線矢視図である。
極の分極特性評価方法を示すもので、ａは縦断面図、ｂ
はａ図のＣ−Ｃ線矢視図である。
【図４】図１の分極特性評価方法による結果を示すグラ
フである。
フである。
【図５】図２の分極特性評価方法による結果を示すグラ
フである。
フである。
【図６】図３の分極特性評価方法による結果を示すグラ
フである。
フである。
１ Ｏ2 （酸素ガス）流路 ２ カーボンブロック ３ Ｈ2 （水素ガス）流路 ４ カーボンブロック ５ ナフィオン膜（電解質膜） ６ カソード ７ アノード ８ 固体高分子型燃料電池 ９ テフロン板 １０ Ｐｔ網 １１ Ｐｔ線 １２ Ｏリング
Claims (2)
- 【請求項１】 固体高分子型燃料電池電極の分極特性を
参照電極を用いて測定するに於いて、アノードごく近傍
の電解質膜上でしかもアノードの反応ガスである水素ガ
スが拡散してくる位置に、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ箔のい
ずれかを配置し、これをＲＨＥとして機能させて分極特
性を測定することを特徴とする固体高分子型燃料電池電
極の分極特性評価方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の固体高分子型燃料電池電
極の分極特性評価方法に於いて、Ｐｔ線、Ｐｔ網、Ｐｔ
箔のいずれかを配置する位置を、特にアノードガス供給
口ごく近傍としたことを特徴とする固体高分子型燃料電
池電極の分極特性評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8270572A JPH10116622A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 固体高分子型燃料電池電極の分極特性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8270572A JPH10116622A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 固体高分子型燃料電池電極の分極特性評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10116622A true JPH10116622A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=17488022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8270572A Pending JPH10116622A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 固体高分子型燃料電池電極の分極特性評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10116622A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002533869A (ja) * | 1998-08-10 | 2002-10-08 | セラニーズ・ヴェンチャーズ・ゲーエムベーハー | 改良した長期間性能を有するｐｅｍ燃料電池、ｐｅｍ燃料電池の操作方法およびｐｅｍ燃料電池蓄電池 |
| KR100393283B1 (ko) * | 2001-06-18 | 2003-07-31 | 한국에너지기술연구원 | 금속선이 매입된 고분자 전해질막/전극 접합체 및 그 제조방법 |
| JP2006147464A (ja) * | 2004-11-24 | 2006-06-08 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2006339084A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 一体型動的水素電極装置 |
| JP2007066590A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Yokogawa Electric Corp | 燃料電池の特性測定方法および特性測定装置 |
-
1996
- 1996-10-14 JP JP8270572A patent/JPH10116622A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002533869A (ja) * | 1998-08-10 | 2002-10-08 | セラニーズ・ヴェンチャーズ・ゲーエムベーハー | 改良した長期間性能を有するｐｅｍ燃料電池、ｐｅｍ燃料電池の操作方法およびｐｅｍ燃料電池蓄電池 |
| KR100393283B1 (ko) * | 2001-06-18 | 2003-07-31 | 한국에너지기술연구원 | 금속선이 매입된 고분자 전해질막/전극 접합체 및 그 제조방법 |
| JP2006147464A (ja) * | 2004-11-24 | 2006-06-08 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP4505315B2 (ja) * | 2004-11-24 | 2010-07-21 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| JP2006339084A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 一体型動的水素電極装置 |
| JP2007066590A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Yokogawa Electric Corp | 燃料電池の特性測定方法および特性測定装置 |
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