JPH1167255A - Defective cell detecting method of phosphoric acid fuel cell - Google Patents
Defective cell detecting method of phosphoric acid fuel cellInfo
- Publication number
- JPH1167255A JPH1167255A JP9229607A JP22960797A JPH1167255A JP H1167255 A JPH1167255 A JP H1167255A JP 9229607 A JP9229607 A JP 9229607A JP 22960797 A JP22960797 A JP 22960797A JP H1167255 A JPH1167255 A JP H1167255A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell
- oxygen
- fuel
- flow path
- phosphoric acid
- 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.)
- Pending
Links
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
- H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
- H01M8/086—Phosphoric acid fuel cells [PAFC]
-
- 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
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
- H01M8/04552—Voltage of the individual 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
- H01M8/04298—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
- H01M8/04664—Failure or abnormal function
- H01M8/04671—Failure or abnormal function of the individual 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
- H01M8/04298—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
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
-
- 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)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リン酸電解質層の
一方の面に燃料極を備え且つ他方の面に酸素極を備え、
且つ、水素ガスを含有した燃料ガスが通流する燃料ガス
流路を前記燃料極側に備え且つ酸素含有ガスが通流する
酸素含有ガス流路を前記酸素極側に備えたセルが設けら
れたリン酸型燃料電池において、前記セルの良否を判別
するリン酸型燃料電池における不良セル検出方法に関す
る。The present invention relates to a phosphoric acid electrolyte layer comprising a fuel electrode on one surface and an oxygen electrode on the other surface,
In addition, a fuel gas flow path through which a fuel gas containing hydrogen gas flows is provided on the fuel electrode side, and a cell having an oxygen-containing gas flow path through which an oxygen-containing gas flows is provided on the oxygen electrode side. The present invention relates to a method for detecting a defective cell in a phosphoric acid fuel cell, which determines the quality of the cell in the phosphoric acid fuel cell.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来は、セルを通常運転状態で運転する
状態で、つまり、燃料ガス流路に通常運転状態における
流量で燃料ガスを通流し、且つ、酸素含有ガス流路に通
常運転状態における流量で酸素含有ガスを通流し、並び
に、セルにその出力電力を消費する負荷装置を接続した
状態で、セルの出力電圧を測定し、その測定情報に基づ
いてセルの良否を判別していた。2. Description of the Related Art Conventionally, in a state where a cell is operated in a normal operation state, that is, a fuel gas flows through a fuel gas flow path at a flow rate in a normal operation state, and a fuel gas flows in an oxygen-containing gas flow path in a normal operation state. With the flow of the oxygen-containing gas at a flow rate and the connection of a load device that consumes the output power to the cell, the output voltage of the cell is measured, and the quality of the cell is determined based on the measurement information.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、セルの不良
の原因としては、酸素極や燃料極の電極触媒の劣化、リ
ン酸電解質層に保持されているリン酸の減少に伴うクロ
スリーク(燃料ガスがリン酸電解質層を通じて燃料極側
から酸素極側に漏れたり、あるいは、逆に、酸素含有ガ
スがリン酸電解質層を通じて酸素極側から燃料極側に漏
れる現象)の発生等が考えられる。セルを通常運転状態
で運転する状態では、電極触媒が劣化しているセルは、
出力電圧が低下する。又、セルを通常運転状態で運転す
る状態で、クロスリークが発生したセルは、出力電圧が
低下する。従って、従来の検出方法では、電極触媒の劣
化又はクロスリークの発生に起因してセルの出力電圧が
低下することに基づいて、不良セルを判別することがで
きる。The causes of cell failure include deterioration of the electrode catalyst of the oxygen electrode and the fuel electrode, and cross leak (fuel gas) caused by a decrease in phosphoric acid held in the phosphoric acid electrolyte layer. May occur from the fuel electrode side to the oxygen electrode side through the phosphoric acid electrolyte layer, or conversely, a phenomenon in which the oxygen-containing gas leaks from the oxygen electrode side to the fuel electrode side through the phosphoric acid electrolyte layer). In a state where the cell is operated in the normal operation state, the cell in which the electrode catalyst is deteriorated is
Output voltage drops. Further, in a state where the cell is operated in the normal operation state, the output voltage of the cell in which the cross leak has occurred decreases. Therefore, according to the conventional detection method, a defective cell can be determined based on a decrease in the output voltage of the cell due to deterioration of the electrode catalyst or occurrence of cross leak.
【0004】ところで、運転に伴って、酸素含有ガス流
路から流出する酸素含有ガスや、燃料ガス流路から流出
する燃料ガスは、リン酸電解質層に保持されているリン
酸を微量ではあるが含有した状態で流出するので、運転
時間の経過に伴って、リン酸電解質層のリン酸の量が徐
々に少なくなる。一方、クロスリークはリン酸電解質層
のリン酸の量が少ないほど発生しやすくなる。セルの中
には、通常運転状態で運転する状態では、クロスリーク
は発生しないものの、正常なセルに比べてリン酸電解質
層に保持されるリン酸の量が少なくて、通常運転状態で
運転すると、正常なセルよりも早い時期にクロスリーク
が起こり得るセル(以下、クロスリーク早期発生セルと
記載する場合がある)がある。リン酸型燃料電池の出荷
検査において、このようなクロスリーク早期発生セルを
判別することができれば、リン酸電解質層にリン酸を補
充したり、他のセルに交換したりする等の処置を施すこ
とにより、稼働中にクロスリークが早期に発生して出力
電圧が低下するといったトラブルを防止することができ
る。又、稼働中のリン酸型燃料電池の定期検査におい
て、クロスリーク早期発生セルを判別することができれ
ば、前記処置を施すことにより、稼働中に出力電圧が低
下して運転を停止しなければならないといったトラブル
を防止することができる。しかしながら、従来の検査方
法では、クロスリーク早期発生セルを判別することがで
きなかった。The oxygen-containing gas flowing out of the oxygen-containing gas flow path and the fuel gas flowing out of the fuel gas flow path during operation have a small amount of phosphoric acid retained in the phosphoric acid electrolyte layer. Since it flows out in a contained state, the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer gradually decreases as the operation time elapses. On the other hand, the cross leak is more likely to occur as the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer is smaller. In the cell, in the state of operating in the normal operation state, cross leak does not occur, but the amount of phosphoric acid retained in the phosphate electrolyte layer is smaller than in the normal cell, and when the cell is operated in the normal operation state There is a cell in which a cross leak may occur earlier than a normal cell (hereinafter, sometimes referred to as a cross leak early occurrence cell). If it is possible to discriminate such a cell in which cross-leakage occurs early in the shipping inspection of the phosphoric acid type fuel cell, take measures such as replenishing the phosphoric acid electrolyte layer with phosphoric acid or replacing it with another cell. Thus, it is possible to prevent a problem that a cross leak occurs early during operation and the output voltage drops. In addition, in the periodic inspection of the phosphoric acid type fuel cell during operation, if the cell in which the cross leak occurs early can be determined, the above-described measures must be taken to reduce the output voltage during operation and stop the operation. Such troubles can be prevented. However, with the conventional inspection method, it was not possible to determine the cell where the cross leak occurred early.
【0005】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、通常運転状態で運転する状態で
はクロスリークは発生しないものの、正常なセルに比べ
てリン酸電解質層のリン酸の量が少なくて、通常運転状
態で運転すると、正常なセルよりも早い時期にクロスリ
ークが起こり得るセルを判別することができるようにす
ることにある。The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object the purpose of preventing cross-leak from occurring in a normal operation state of a cell, but making the phosphoric acid electrolyte layer of the phosphoric acid electrolyte layer have a higher concentration than a normal cell. When the cell is operated in a normal operation state with a small amount of the cell, it is possible to determine a cell in which a cross leak may occur earlier than a normal cell.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の特徴構
成によれば、酸素含有ガス流路を通流する酸素含有ガス
の流量を通常運転状態の値よりも少ない良否判別用基準
値以下にした状態で、燃料ガス流路を通流する燃料ガス
の流動状態を変化させると、正常なセルではクロスリー
クは発生しないが、正常なセルに比べてリン酸電解質層
のリン酸の量が少なくて、通常運転状態で運転すると、
正常なセルよりも早い時期にクロスリークが起こり得る
セル(クロスリーク早期発生セル)の場合は、燃料ガス
が燃料極側からリン酸電解質層を通じて酸素極側に漏れ
てクロスリークが発生するとともに、燃料ガスが燃料極
側からリン酸電解質層を通じて酸素極側に漏れる量(以
下、燃料ガスのクロスリーク量と記載する場合がある)
は、燃料ガスの流動状態の変化に応じて変化する。尚、
燃料ガス流路を通流する燃料ガスの流動状態には、燃料
ガスの流量又は圧力が含まれる。クロスリークが発生す
ると、開回路電圧(セルに負荷を接続しない無負荷状態
での電圧)が低下し、その低下量は、クロスリーク量に
応じて、クロスリーク量が多くなるほど大になる。従っ
て、酸素含有ガス流路を通流する酸素含有ガスの流量を
前記良否判別用基準値以下にした状態で、燃料ガス流路
を通流する燃料ガスの流動状態を変化させたときの、セ
ルの開回路電圧の変化を求めることにより、クロスリー
ク早期発生セルを判別することができる。又、リン酸電
解質層のリン酸量が少ないほど、クロスリーク量が多く
なって、開回路電圧の低下量が大きくなる。従って、開
回路電圧の低下量に基づいて、リン酸電解質層のリン酸
量を評価することができるので、例えば、リン酸電解質
層のリン酸が、リン酸を補充する必要があるほど減少し
ているか否かを判別することができる。According to the first aspect of the present invention, the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is equal to or less than a reference value for quality determination which is smaller than a value in a normal operation state. When the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path is changed in this state, no cross leak occurs in a normal cell, but the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer is lower than in a normal cell. If you drive in normal operating conditions,
In the case of a cell in which a cross leak can occur earlier than a normal cell (a cross leak early occurrence cell), the fuel gas leaks from the fuel electrode side to the oxygen electrode side through the phosphoric acid electrolyte layer and cross leak occurs. The amount of fuel gas leaking from the fuel electrode side to the oxygen electrode side through the phosphoric acid electrolyte layer (hereinafter sometimes referred to as the fuel gas cross leak amount)
Changes according to the change in the flow state of the fuel gas. still,
The flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path includes the flow rate or the pressure of the fuel gas. When the cross leak occurs, the open circuit voltage (voltage in a no-load state where no load is connected to the cell) decreases, and the amount of the decrease increases as the cross leak amount increases in accordance with the cross leak amount. Therefore, when the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path is changed while the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is equal to or less than the reference value for quality determination, By determining the change in the open circuit voltage, the cell in which the cross leak occurs early can be determined. Also, the smaller the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer, the greater the amount of cross leak, and the greater the amount of decrease in open circuit voltage. Therefore, since the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer can be evaluated based on the amount of decrease in the open circuit voltage, for example, the phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer decreases so that phosphoric acid needs to be replenished. Can be determined.
【0007】つまり、本発明の発明者らは、燃料ガス流
路に所定の流動状態で燃料ガスを通流させる状態で、酸
素含有ガス流路を通流する酸素含有ガスの流量を通常運
転状態における値よりも少ないある値(良否判別用基準
値に相当する)以下にすると、正常なセルではクロスリ
ークは発生しないものの、クロスリーク早期発生セルに
おいては、燃料ガスが燃料極側からリン酸電解質層を通
じて酸素極側に漏れてクロスリークが顕著に発生すると
いうことを発見した。セルにおいてクロスリークが発生
すると、開回路電圧は低下する。図5は、このような挙
動を示したものであり、燃料ガス流路に所定の流動状態
で燃料ガスを通流させる状態で、酸素含有ガス流路を通
流する酸素含有ガスの流量を通常運転状態における値F
sよりも少ない値Fh以下にすると、正常セル及びクロ
スリーク早期発生セルともに、酸素含有ガスの流量が低
下するのに応じて、開回路電圧が低下するものの、クロ
スリーク早期発生セルではクロスリークが発生した分だ
け、正常セルよりも開回路電圧の低下量が大になってい
ることが分かる。That is, the inventors of the present invention set the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path in the normal operating state in a state in which the fuel gas flows through the fuel gas flow path in a predetermined flow state. If the value is less than a certain value (corresponding to the reference value for pass / fail determination) less than the value in the above, the cross leak does not occur in the normal cell, but in the cell in which the cross leak occurs early, the fuel gas is supplied from the fuel electrode side to the phosphoric acid electrolyte. It has been found that cross leaks occur significantly due to leakage to the oxygen electrode side through the layer. When a cross leak occurs in the cell, the open circuit voltage decreases. FIG. 5 shows such a behavior. In a state where the fuel gas flows through the fuel gas flow path in a predetermined flow state, the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is usually reduced. Value F in operating state
When the flow rate of the oxygen-containing gas decreases in both the normal cell and the early-cross-leakage cell, the open-circuit voltage decreases when the value is less than or equal to the value Fh smaller than s. It can be seen that the amount of occurrence of the open circuit voltage is larger than that of the normal cell by the amount of occurrence.
【0008】又、燃料ガス流路に所定の流動状態で燃料
ガスを通流させ、酸素含有ガス流路を通流する酸素含有
ガスの流量を良否判別用基準値以下にする状態では、図
6に示すように、リン酸電解質層に保持されているリン
酸の量が所定量(例えば、初期の量の約50%)以下に
なると、クロスリークが発生し、そのクロスリーク量は
リン酸の量が少ないほど多くなり、そして、クロスリー
ク量が多くなるほど、開回路電圧の低下量は大になる。
尚、図6において、リン酸電解質層のリン酸の量は、初
期の量に対する比率にて示す。In a state in which the fuel gas is caused to flow through the fuel gas flow path in a predetermined flow state and the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is set to be equal to or less than the reference value for quality determination, FIG. As shown in (1), when the amount of phosphoric acid held in the phosphoric acid electrolyte layer becomes less than a predetermined amount (for example, about 50% of the initial amount), a cross leak occurs, and the amount of the cross leak decreases. The smaller the amount, the larger the amount, and the larger the cross leak amount, the larger the amount of decrease in the open circuit voltage.
In FIG. 6, the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer is shown as a ratio to the initial amount.
【0009】本発明は、上記の如き見地に基づいて成さ
れたものである。つまり、酸素含有ガス流路を通流する
酸素含有ガスの流量を通常運転状態における値Fsより
も少なくしたときに、クロスリーク早期発生セルにおい
てクロスリークが顕著に起こり得る流量Fhを、前記良
否判別用基準値として設定する。そして、酸素含有ガス
流路を通流する酸素含有ガスの流量を前記良否判別用基
準値以下にして、クロスリーク早期発生セルにおいてク
ロスリークを発生させて、開回路電圧を測定し、開回路
電圧が低下することに基づいて、クロスリーク早期発生
セルを判別するのである。尚、例えば、通常運転状態に
おける流量Fsが酸素極の単位面積当たりの流量で5c
c/mim・cm2 の場合、前記良否判別用基準値Fh
としては1cc/min・cm2 程度に設定する。The present invention has been made on the basis of the above aspects. That is, when the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is set to be smaller than the value Fs in the normal operation state, the flow rate Fh at which the cross leak is likely to occur remarkably in the early cell where the cross leak occurs is determined by the pass / fail determination. Set as the reference value. Then, the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is set to be equal to or less than the quality determination reference value, a cross leak is generated in the cross leak early occurrence cell, the open circuit voltage is measured, and the open circuit voltage is measured. Is determined based on the decrease in the number of cells in which a cross leak occurs early. Incidentally, for example, the flow rate Fs in the normal operation state is 5c as the flow rate per unit area of the oxygen electrode.
In the case of c / mim · cm 2 , the reference value Fh for quality judgment
Is set to about 1 cc / min · cm 2 .
【0010】請求項2に記載の特徴構成によれば、燃料
ガス流路を通流する燃料ガスの流動状態を一定に維持す
る状態で、酸素含有ガス流路に通常運転状態における流
量で酸素含有ガスを通流させると、正常セル及びクロス
リーク早期発生セルのいずれにおいてもクロスリークは
発生しないが、燃料ガス流路を通流する燃料ガスの流動
状態を一定に維持する状態で、酸素含有ガス流路に良否
判別用基準値以下の流量で酸素含有ガスを通流させる
と、正常セルにおいてはクロスリークは発生しないが、
クロスリーク早期発生セルにおいては、燃料ガスがリン
酸電解質層を通じて酸素極側に漏れてクロスリークが発
生して、開回路電圧が低下する。従って、燃料ガス流路
を通流する燃料ガスの流動状態を一定に維持する状態
で、酸素含有ガス流路を通流する酸素含有ガスの流量を
通常運転状態における値と前記良否判別用基準値以下と
に変化させたときの、セルにおける開回路電圧の変化を
求めることにより、クロスリーク早期発生セルを判別す
ることができる。又、リン酸電解質層のリン酸量が少な
いほど、クロスリーク量が多くなって、開回路電圧の低
下量が大きくなるので、開回路電圧の低下量に基づい
て、リン酸電解質層のリン酸量を評価することができ
る。According to the second aspect of the present invention, in the state where the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path is kept constant, the oxygen-containing gas flow path is supplied to the oxygen-containing gas flow path at a normal flow rate. When the gas is allowed to flow, no cross leak occurs in either the normal cell or the cross leak early generation cell, but the oxygen-containing gas is maintained in a state where the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path is kept constant. When an oxygen-containing gas is passed through the flow path at a flow rate equal to or less than the pass / fail determination reference value, no cross leak occurs in a normal cell,
In the cell in which the cross-leakage occurs early, the fuel gas leaks to the oxygen electrode side through the phosphoric acid electrolyte layer, causing cross-leakage, and the open circuit voltage decreases. Therefore, in a state where the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path is kept constant, the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is set to the value in the normal operation state and the reference value for the pass / fail determination. By determining the change in the open circuit voltage in the cell when the following change is made, it is possible to determine the cell in which the cross leak occurs early. Also, the smaller the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer, the greater the amount of cross leak and the greater the amount of decrease in the open circuit voltage, so that the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer is determined based on the amount of decrease in the open circuit voltage. The quantity can be evaluated.
【0011】請求項3に記載の特徴構成によれば、燃料
ガス流路を通流する燃料ガスの流動状態を一定に維持す
る状態で、酸素含有ガス流路を通流する酸素含有ガスの
流量を前記良否判別用基準値以下になる条件下で変化さ
せると、正常セルにおいてはクロスリークは発生しない
が、クロスリーク早期発生セルにおいては、燃料ガスが
燃料極側からリン酸電解質層を通じて酸素極側に漏れて
クロスリークが発生するとともに、クロスリーク量が、
酸素含有ガスの流量の変化に応じて変化して、開回路電
圧が、クロスリーク量に応じて、クロスリーク量が多く
なるほど低下する。従って、燃料ガス流路を通流する燃
料ガスの流動状態を一定に維持する状態で、酸素含有ガ
ス流路を通流する酸素含有ガスの流量を通常運転状態に
おける値よりも少ない良否判別用基準値以下になる条件
下で変化させたときの、セルにおける開回路電圧の変化
を求めることにより、クロスリーク早期発生セルを判別
することができる。又、リン酸電解質層のリン酸量が少
ないほど、クロスリーク量が多くなって、開回路電圧の
低下量が大きくなるので、開回路電圧の低下量に基づい
て、リン酸電解質層のリン酸量を評価することができ
る。According to the third aspect of the present invention, the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path while maintaining the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path constant. Is changed under the condition of being equal to or less than the pass / fail determination reference value, a cross leak does not occur in a normal cell, but in a cell in which a cross leak occurs early, the fuel gas flows from the fuel electrode side to the oxygen electrode through the phosphoric acid electrolyte layer. Side leaks and cross leaks occur, and the amount of cross leaks
The open circuit voltage changes in accordance with the change in the flow rate of the oxygen-containing gas, and decreases in accordance with the cross leak amount as the cross leak amount increases. Therefore, in a state where the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path is kept constant, the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is smaller than the value in the normal operation state. By determining the change in the open circuit voltage in the cell when the cell is changed under the condition that the value is equal to or less than the value, it is possible to determine the cell in which the cross leak occurs early. Also, the smaller the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer, the greater the amount of cross leak and the greater the amount of decrease in the open circuit voltage, so that the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer is determined based on the amount of decrease in the open circuit voltage. The quantity can be evaluated.
【0012】請求項4に記載の特徴構成によれば、燃料
ガス流路を通流する燃料ガスの流動状態を一定に維持す
る状態で、酸素含有ガス流路に酸素含有ガスを通常運転
状態における流量で通流させる状態から、酸素含有ガス
流路における酸素含有ガスの通量を停止させると、正常
セルにおいては、クロスリークは発生しないが、クロス
リーク早期発生セルにおいては、燃料ガスが燃料極側か
らリン酸電解質層を通じて酸素極側に漏れてクロスリー
クが発生し、時間が経過するに伴って、酸素極側に存在
する燃料ガスの量が多くなる。すると、正常セルにおい
ては、酸素極側に存在する酸素含有ガスの量が少なくな
るので、それに応じて、開回路電圧が低下し、クロスリ
ーク早期発生セルにおいては、酸素極側に存在する酸素
含有ガスの量が少なくなるとともに、クロスリークに伴
って酸素極側に存在する燃料ガスの量が多くなるので、
正常セルにおける開回路電圧の低下の速さよりも速い速
さで、開回路電圧が低下する。従って、燃料ガス流路を
通流する燃料ガスの流動状態を一定に維持する状態で、
酸素含有ガス流路に酸素含有ガスを通常運転状態におけ
る流量で通流させる状態から、酸素含有ガス流路におけ
る酸素含有ガスの通量を停止させたときの、セルにおけ
る開回路電圧の変化の速さを求めることにより、クロス
リーク早期発生セルを判別することができる。又、リン
酸電解質層のリン酸量が少ないほど、クロスリーク量が
多くなって、開回路電圧の低下の速さが速くなるので、
リン酸電解質層のリン酸量を評価することができる。According to the fourth aspect of the present invention, the oxygen-containing gas is supplied to the oxygen-containing gas flow path in the normal operation state while the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path is kept constant. When the flow of the oxygen-containing gas in the oxygen-containing gas flow path is stopped from the state in which the flow is performed at the flow rate, the cross leak does not occur in the normal cell, but the fuel gas is The gas leaks from the side through the phosphoric acid electrolyte layer to the oxygen electrode side to generate cross leak, and as time passes, the amount of fuel gas existing on the oxygen electrode side increases. Then, in the normal cell, the amount of the oxygen-containing gas present on the oxygen electrode side is reduced, and accordingly, the open circuit voltage is reduced. As the amount of gas decreases and the amount of fuel gas present on the oxygen electrode side increases with the cross leak,
The open circuit voltage decreases faster than the open circuit voltage decreases in the normal cell. Therefore, in a state where the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path is kept constant,
The rate of change of the open circuit voltage in the cell when the flow of the oxygen-containing gas in the oxygen-containing gas flow path is stopped from the state in which the oxygen-containing gas flows at the flow rate in the normal operation state through the oxygen-containing gas flow path. By determining the value, the cell in which the early occurrence of the cross leak has occurred can be determined. Also, the smaller the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer, the greater the amount of cross leak, and the faster the rate of decrease of the open circuit voltage,
The amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer can be evaluated.
【0013】請求項5に記載の特徴構成によれば、酸素
含有ガス流路を通流する酸素含有ガスの流量を通常運転
状態における値よりも少ない良否判別用基準値以下に一
定に維持する状態で、燃料ガス流路に燃料ガスを通常運
転状態における流量で通流させると、正常セルにおいて
は、クロスリークは発生しないが、クロスリーク早期発
生セルにおいては、燃料ガスが燃料極側からリン酸電解
質層を通じて酸素極側に漏れてクロスリークが発生して
いるので、その状態から燃料ガス流路における燃料ガス
の通流を停止させると、クロスリーク早期発生セルにお
いては、正常セルにおける開回路電圧の低下の速さより
も速い速さで、開回路電圧が低下する。従って、酸素含
有ガス流路を通流する酸素含有ガスの流量を通常運転状
態における値よりも少ない良否判別用基準値以下に一定
に維持する状態で、燃料ガス流路に燃料ガスを通常運転
状態における流量で通流させる状態から、燃料ガス流路
における燃料ガスの通流を停止させたときの、セルにお
ける開回路電圧の変化の速さを求めることにより、クロ
スリーク早期発生セルを判別することができる。According to the fifth aspect of the present invention, a state in which the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is maintained at a constant value equal to or less than a quality determination reference value smaller than the value in the normal operation state. When the fuel gas flows through the fuel gas flow path at the flow rate in the normal operation state, no cross leak occurs in the normal cell, but in the early cell where the cross leak occurs, the fuel gas flows from the fuel electrode side to the phosphoric acid. Since the cross leak has occurred due to leakage to the oxygen electrode side through the electrolyte layer, when the flow of the fuel gas in the fuel gas flow path is stopped from that state, the open circuit voltage in the normal cell in the early stage of the cross leak occurs. The open circuit voltage drops at a rate faster than the drop rate. Therefore, in a state where the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is maintained at a constant value equal to or less than the quality determination reference value smaller than the value in the normal operation state, the fuel gas is supplied to the fuel gas flow path in the normal operation state. From the state of flow at the flow rate in the above, when the flow of the fuel gas in the fuel gas flow path is stopped, the rate of change of the open circuit voltage in the cell is determined to determine the cell in which the early occurrence of cross leak has occurred. Can be.
【0014】請求項6に記載の特徴構成によれば、セル
が複数個設けられている。そして、それら複数個のセル
を、複数個のセルにて構成されるブロックに区分して、
ブロック毎に、開回路電圧を測定する。ブロックにクロ
スリーク早期発生セルが含まれている否かによって、開
回路電圧の測定情報が異なり、その開回路電圧の測定情
報から求める判別情報も、ブロックにクロスリーク早期
発生セルが含まれている否かによって異なるので、ブロ
ックの良否を判別することができる。そして、ブロック
を構成するセルの個数は、リン酸型燃料電池全体のセル
の個数に比べて少ないので、不良と判別したブロックに
おいて、簡単にクロスリーク早期発生セルを判別するこ
とができる。According to the characteristic structure of the sixth aspect, a plurality of cells are provided. Then, the plurality of cells are divided into blocks composed of a plurality of cells,
The open circuit voltage is measured for each block. The measurement information of the open circuit voltage differs depending on whether or not the block includes the cell in which the cross leak early occurrence cell is included. The discrimination information obtained from the measurement information of the open circuit voltage also includes the cross leak early occurrence cell in the block. Whether the block is good or not can be determined. Since the number of cells constituting the block is smaller than the number of cells of the entire phosphoric acid type fuel cell, the early occurrence of the cross leak can be easily determined in the block determined to be defective.
【0015】つまり、一般に、リン酸型燃料電池では、
一つのセルの出力電圧は低く、実用上必要な出力電圧を
得るために、150〜300個のセルを電気的に直列接
続する状態で設けて構成している。そして、セルの良否
を判別するための判別情報を求めるために、セルの開回
路電圧を測定する必要がある。そのような場合、セル1
個毎に開回路電圧を測定すると、測定作業が煩雑にな
る。これに対して、請求項6に記載の特徴構成によれ
ば、ブロック毎に開回路電圧を測定するので、判別情報
を求めるために開回路電圧を測定する作業を簡略化する
ことができる。That is, generally, in a phosphoric acid type fuel cell,
The output voltage of one cell is low, and in order to obtain an output voltage necessary for practical use, 150 to 300 cells are provided in an electrically connected state in series. Then, it is necessary to measure the open circuit voltage of the cell in order to obtain the determination information for determining the quality of the cell. In such a case, cell 1
Measuring the open circuit voltage for each unit complicates the measurement operation. On the other hand, according to the characteristic configuration of the present invention, since the open circuit voltage is measured for each block, the work of measuring the open circuit voltage to obtain the discrimination information can be simplified.
【0016】請求項7に記載の特徴構成によれば、セル
の温度を、通常運転状態における温度よりも低くなるよ
うに維持するので、電極触媒の劣化を防止することがで
きる。従って、検査を実施するに当たって、セルの寿命
を低下させるといった不具合が生じるのを確実に防止す
ることができる。According to the seventh aspect of the present invention, the temperature of the cell is maintained so as to be lower than the temperature in the normal operation state, so that the deterioration of the electrode catalyst can be prevented. Therefore, when performing the inspection, it is possible to reliably prevent a problem such as shortening of the life of the cell.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。先ず、図1及び図2に基づい
て、リン酸型燃料電池の構成について説明する。リン酸
電解質層1の一方の面に燃料極2を備え且つ他方の面に
酸素極3を備え、且つ、水素ガスを含有した燃料ガスが
通流する燃料ガス流路fを燃料極2側に備え且つ酸素含
有ガスが通流する酸素含有ガス流路sを酸素極3側に備
えた矩形板状のセルCの複数個を、電気的に直列接続さ
れる状態で厚み方向に並べて設けて、セルスタックTを
形成してある。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration of the phosphoric acid fuel cell will be described with reference to FIGS. A fuel electrode 2 is provided on one surface of the phosphoric acid electrolyte layer 1 and an oxygen electrode 3 is provided on the other surface, and a fuel gas flow path f through which a fuel gas containing hydrogen gas flows is provided on the fuel electrode 2 side. A plurality of rectangular plate-shaped cells C provided with an oxygen-containing gas flow path s through which oxygen-containing gas flows on the oxygen electrode 3 side are provided in the thickness direction in a state of being electrically connected in series, A cell stack T is formed.
【0018】セルスタックTを形成するに当たっては、
複数個(例えば、本実施形態では6個)のセルCを電気
的に直列接続される状態で厚み方向に並べて、サブスタ
ックTsを形成し、そのサブスタックTsの複数個を、
互いの間に、導電性を有する冷却部7を配置してその冷
却部7によって電気的に直列接続される状態で、前記厚
み方向に並べて設けてある。更に、セルスタックTにお
いて、セル並び方向の両端部夫々には、セルスタックT
から電力を取り出すための集電板8を設けてある。In forming the cell stack T,
A plurality of (for example, six in this embodiment) cells C are arranged in the thickness direction in a state of being electrically connected in series to form a sub-stack Ts.
The cooling units 7 having conductivity are arranged between each other, and are arranged side by side in the thickness direction in a state of being electrically connected in series by the cooling units 7. Furthermore, in the cell stack T, the cell stack T
There is provided a current collecting plate 8 for extracting electric power from the power supply.
【0019】セルCについて説明を加える。セルCは、
リン酸電解質層1の一方の面に燃料極2を付設し、他方
の面に酸素極3を付設し、更に、燃料極2側に燃料ガス
流路fを形成すべく燃料側流路形成部材4を付設し、酸
素極3側に酸素含有ガス流路sを形成すべく酸素側流路
形成部材5を付設して形成してある。リン酸電解質層1
は、リン酸をマトリクス層に含浸させた状態で保持させ
て形成してある。燃料極2及び酸素極3は、カーボンに
て多孔状に形成してあり、リン酸電解質層1に接触する
側には、電極触媒としての白金を担持させて触媒層を形
成してある。The cell C will be described. Cell C is
A fuel electrode 2 is provided on one surface of the phosphoric acid electrolyte layer 1, an oxygen electrode 3 is provided on the other surface, and a fuel-side flow path forming member is formed to form a fuel gas flow path f on the fuel electrode 2 side. 4, and an oxygen-side flow path forming member 5 is formed to form an oxygen-containing gas flow path s on the oxygen electrode 3 side. Phosphoric acid electrolyte layer 1
Is formed by holding the matrix layer impregnated with phosphoric acid. The fuel electrode 2 and the oxygen electrode 3 are formed of carbon in a porous shape, and a catalyst layer is formed on the side in contact with the phosphoric acid electrolyte layer 1 by supporting platinum as an electrode catalyst.
【0020】燃料側流路形成部材4は、一方の面に燃料
ガス流路fとして機能する複数個の凹溝を、互いに間隔
を隔てて平行状態に備える状態に、導電性材料にて形成
してある。又、酸素側流路形成部材5は、一方の面に酸
素含有ガス流路sとして機能する複数個の凹溝を、燃料
側流路形成部材4の各凹溝と直交する状態で、間隔を隔
てて平行状態に備える状態に、導電性材料にて形成して
ある。The fuel-side flow path forming member 4 is formed of a conductive material in a state where a plurality of concave grooves functioning as fuel gas flow paths f are provided on one surface in parallel at a distance from each other. It is. Further, the oxygen-side flow path forming member 5 has a plurality of grooves on one surface that function as oxygen-containing gas flow paths s, and the gaps are orthogonal to the respective grooves of the fuel-side flow path forming member 4. It is made of a conductive material so as to be provided in a parallel state with a space therebetween.
【0021】上記のように形成したセルCの複数個を、
互いの間に矩形板状で導電性を有するセパレータ6を配
置した状態で、厚み方向に並べて設けてある。A plurality of cells C formed as described above are
The separators 6 having a rectangular plate shape and having conductivity are arranged between each other, and are arranged in the thickness direction.
【0022】冷却部7は、図示は省略するが、導電性材
料で形成された箱状体の内部に、冷却水の通流部を、箱
状体と電気的に絶縁される状態で設けて構成してある。Although not shown, the cooling section 7 is provided with a flow section for cooling water inside a box made of a conductive material in a state of being electrically insulated from the box. It is composed.
【0023】セルスタックTにおける4側面夫々には、
一つの面が開口する箱状部材9をその開口部をセルスタ
ックTの側面に臨ませた状態で取り付けてある。そし
て、燃料ガス流路fの一端が開口する側面に取り付けた
箱状部材9に、その内部に連通する状態で燃料ガス供給
管10を接続して、その箱状部材9の内部を、各セルC
の燃料ガス流路fに連通する燃料ガス供給室14として
機能させ、並びに、燃料ガス流路fの他端が開口する側
面に取り付けた箱状部材9に、同様に、燃料ガス排出管
11を接続して、その箱状部材9の内部を、各セルCの
燃料ガス流路fに連通する燃料ガス排出室15として機
能させるようにしてある。又、酸素含有ガス流路sの一
端が開口する側面に取り付けた箱状部材9に、その内部
に連通する状態で酸素含有ガス供給管12を接続して、
その箱状部材9の内部を、各セルCの酸素含有ガス流路
sに連通する酸素含有ガス供給室16として機能させ、
並びに、酸素含有ガス流路sの他端が開口する側面に取
り付けた箱状部材9に、同様に、酸素含有ガス排出管1
3を接続して、その箱状部材9の内部を、各セルCの酸
素含有ガス流路sに連通する酸素含有ガス排出室17と
して機能させるようにしてある。Each of the four sides of the cell stack T includes:
A box-shaped member 9 having one surface opened is attached with its opening facing the side surface of the cell stack T. Then, the fuel gas supply pipe 10 is connected to the box-shaped member 9 attached to the side surface at which one end of the fuel gas passage f opens, and the inside of the box-shaped member 9 is connected to each cell. C
Similarly, the fuel gas discharge pipe 11 is connected to the box-shaped member 9 attached to the side surface where the other end of the fuel gas flow path f is opened. The inside of the box-shaped member 9 is connected to function as a fuel gas discharge chamber 15 communicating with the fuel gas flow path f of each cell C. Further, an oxygen-containing gas supply pipe 12 is connected to a box-shaped member 9 attached to a side surface at which one end of the oxygen-containing gas flow path s is opened, in a state of communicating with the inside thereof.
The inside of the box-shaped member 9 functions as an oxygen-containing gas supply chamber 16 communicating with the oxygen-containing gas flow path s of each cell C,
Similarly, the oxygen-containing gas discharge pipe 1 is attached to the box-shaped member 9 attached to the side face where the other end of the oxygen-containing gas flow path s opens.
3 is connected to allow the inside of the box-shaped member 9 to function as an oxygen-containing gas discharge chamber 17 communicating with the oxygen-containing gas flow path s of each cell C.
【0024】そして、燃料ガスを燃料ガス供給管10を
通じて燃料ガス供給室14に供給して、燃料ガスを各セ
ルCの燃料ガス流路fを通流させから、燃料ガス排出室
15に排出させて、燃料ガス排出管11を通じて外部に
排出させ、並びに、酸素含有ガスとしての空気を酸素含
有ガス供給管12を通じて酸素含有ガス供給室16に供
給して、各セルCの酸素含有ガス流路sを通流させてか
ら、酸素含有ガス排出室17に排出させて、酸素含有ガ
ス排出管13を通じて外部に排出させる。そして、各セ
ルCにおいて、燃料ガス中の水素と空気中の酸素とを反
応させて、直流電力が得られるように構成してある。Then, the fuel gas is supplied to the fuel gas supply chamber 14 through the fuel gas supply pipe 10, and the fuel gas is caused to flow through the fuel gas flow path f of each cell C, and then discharged to the fuel gas discharge chamber 15. Then, the fuel gas is discharged to the outside through the fuel gas discharge pipe 11, and air as the oxygen-containing gas is supplied to the oxygen-containing gas supply chamber 16 through the oxygen-containing gas supply pipe 12, and the oxygen-containing gas flow path s Then, the gas is discharged to the oxygen-containing gas discharge chamber 17 and discharged to the outside through the oxygen-containing gas discharge pipe 13. In each cell C, hydrogen in the fuel gas and oxygen in the air are allowed to react with each other, so that DC power can be obtained.
【0025】次に、セルスタックTの中から、クロスリ
ーク早期発生セルを検出するための装置(以下、検出装
置と記載する)の構成について説明する。図3に示すよ
うに、各サブタックTsにおけるセル並び方向の両端部
のセルC夫々に開回路電圧測定用の端子18を電気的に
接続し、端子18夫々を多入力の電圧計19に接続し
て、サブタックTs毎に開回路電圧を測定できるように
してある。従って、サブタックTsは、複数個のセルC
にて構成されるブロックBに相当する。尚、開回路電圧
を測定するため、セルスタックTには、出力電力を消費
するための負荷装置(図示せず)は接続していない。Next, a description will be given of the configuration of a device (hereinafter, referred to as a detecting device) for detecting a cell in which a cross leak occurs early from the cell stack T. As shown in FIG. 3, terminals 18 for open circuit voltage measurement are electrically connected to cells C at both ends in the cell arrangement direction in each subtack Ts, and each terminal 18 is connected to a multi-input voltmeter 19. Thus, the open circuit voltage can be measured for each sub-tack Ts. Therefore, the sub-tack Ts has a plurality of cells C
Corresponds to the block B composed of Note that a load device (not shown) for consuming output power is not connected to the cell stack T in order to measure the open circuit voltage.
【0026】図4に示すように、燃料ガス供給管10に
水素ボンベ20を接続して、燃料ガス供給管10に水素
ガスを燃料ガスとして供給し、酸素含有ガス供給管12
にブロア21を接続して、酸素含有ガス供給管12に空
気を酸素含有ガスとして供給するようにしてある。燃料
ガス供給管10には、燃料ガス流路fを通流する燃料ガ
スの流量を調整するための燃料ガス流量調整弁22を、
燃料ガス排出管11には、燃料ガス流路fから排出され
た燃料側排ガスの圧力を調整することで、燃料ガス流路
fを通流する燃料ガスの圧力を調整するための燃料ガス
圧力調整弁23を夫々介装してある。又、酸素含有ガス
供給管12には、酸素含有ガス流路sを通流する酸素含
有ガスsの流量を調整するための酸素含有ガス流量調整
弁24を、酸素含有ガス排出管13には、酸素含有ガス
sから排出された酸素側排ガスの圧力を調整すること
で、酸素含有ガス流路sを通流する酸素含有ガスの圧力
を調整するための酸素含有ガス圧力調整弁25を夫々介
装してある。As shown in FIG. 4, a hydrogen cylinder 20 is connected to the fuel gas supply pipe 10, and hydrogen gas is supplied to the fuel gas supply pipe 10 as a fuel gas.
Is connected to a blower 21 to supply air to the oxygen-containing gas supply pipe 12 as oxygen-containing gas. The fuel gas supply pipe 10 is provided with a fuel gas flow rate adjusting valve 22 for adjusting the flow rate of the fuel gas flowing through the fuel gas channel f.
The fuel gas discharge pipe 11 has a fuel gas pressure adjustment for adjusting the pressure of the fuel gas flowing through the fuel gas passage f by adjusting the pressure of the fuel-side exhaust gas discharged from the fuel gas passage f. Valves 23 are provided respectively. In addition, the oxygen-containing gas supply pipe 12 has an oxygen-containing gas flow control valve 24 for adjusting the flow rate of the oxygen-containing gas s flowing through the oxygen-containing gas flow path s, and the oxygen-containing gas discharge pipe 13 has By adjusting the pressure of the oxygen-side exhaust gas discharged from the oxygen-containing gas s, the oxygen-containing gas pressure regulating valves 25 for adjusting the pressure of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path s are respectively provided. I have.
【0027】更に、燃料ガス排出室15において燃料側
排ガスをブロックB毎にサンプリングして、燃料側排ガ
ス中の酸素濃度を測定したり、あるいは、酸素含有ガス
排出室17において酸素側排ガスをブロックB毎にサン
プリングして、酸素側排ガス中の水素濃度を検出するガ
ス分析装置26を設けてある。Further, the fuel-side exhaust gas is sampled for each block B in the fuel gas discharge chamber 15 to measure the oxygen concentration in the fuel-side exhaust gas, or the oxygen-side exhaust gas is blocked in the oxygen-containing gas discharge chamber 17 for the block B. A gas analyzer 26 is provided for sampling each time and detecting the hydrogen concentration in the oxygen-side exhaust gas.
【0028】以下、上述の如く構成した検出装置を用い
て、クロスリーク早期発生セルの検出方法について説明
する。尚、下記の各検出方法を実施しているときは、セ
ルCの温度は、通常運転状態における温度(例えば、2
00°C程度)よりも低い温度(例えば、40〜60°
C)に維持する。Hereinafter, a method of detecting a cell in which a cross leak has occurred early will be described using the detection device configured as described above. When each of the following detection methods is performed, the temperature of the cell C is the temperature in the normal operation state (for example, 2
Temperature lower than about 00 ° C (for example, 40 to 60 °).
C) is maintained.
【0029】〔第1検出方法〕燃料ガス流路fに、水素
ガスを通常運転状態における流量(例えば2cc/mi
m・cm2 程度)で通流させる状態で、酸素含有ガス流
路sに対して、空気を通常運転状態における流量Fs
(例えば、5cc/mim・cm2 程度)で通流させた
ときと、良否判別用基準流量Fh(例えば、1cc/m
im・cm2 程度)で通流させたときの夫々において、
電圧計19にて、各ブロックBの開回路電圧を測定す
る。そして、その測定情報に基づいて、酸素含有ガス流
路sに空気を通常運転状態における流量Fsで通流させ
る状態から、良否判別用基準流量Fhで通流させる状態
に変化させたときの、セルCにおける開回路電圧の変化
を求め、その変化が第1設定値以上のブロックBをクロ
スリーク早期発生セルが含まれる不良ブロックとして検
出する。更に、不良ブロックにおいて、上記と同じ条件
で、燃料ガス流路fに水素ガスを通常運転状態における
流量で通流させる状態で、酸素含有ガス流路sを通流す
る空気の流量を変化させて、開回路電圧の変化をセルC
1個毎に求め、その変化が前記第1設定値以上のセルC
をクロスリーク早期発生セルとして検出する。[First Detection Method] A flow rate of hydrogen gas (for example, 2 cc / mi) in a normal operation state is supplied to the fuel gas passage f.
m · cm 2 ), and air flows through the oxygen-containing gas flow path s in the normal operation state at a flow rate Fs.
(For example, about 5 cc / mim · cm 2 ) and a reference flow rate Fh (for example, 1 cc / m
im ・ cm 2 )
The voltmeter 19 measures the open circuit voltage of each block B. Then, based on the measurement information, the cell is changed from a state in which air flows through the oxygen-containing gas flow path s at the flow rate Fs in the normal operation state to a state in which air flows through the reference flow rate Fh for pass / fail determination. A change in the open circuit voltage at C is obtained, and a block B having the change equal to or more than the first set value is detected as a defective block including a cell having an early occurrence of cross leak. Further, in the defective block, under the same conditions as above, the flow rate of air flowing through the oxygen-containing gas flow path s is changed while the hydrogen gas flows through the fuel gas flow path f at the flow rate in the normal operation state. , The change in the open circuit voltage in cell C
Cell C which is obtained for each cell and whose change is equal to or greater than the first set value.
Is detected as a cell in which a cross leak occurs early.
【0030】図7に、空気を通常運転状態における流量
Fsで通流させたときの各ブロックBにおけるセルCの
開回路電圧、良否判別用基準流量Fhで通流させたとき
の各ブロックBにおけるセルCの開回路電圧、及び、セ
ルスタックTに定格状態の負荷装置(図示せず)を接続
して、空気及び水素ガス共に通常運転状態における流量
で通流させたときの各ブロックBにおけるセルCの出力
電圧(以下、負荷時電圧と記載する場合がある)を示
す。但し、図7において、開回路電圧及び負荷時電圧
は、ブロックB毎の測定値を、ブロックBに含まれるセ
ルCの個数で除して、セル1個当たりの値にて示してい
る。FIG. 7 shows the open circuit voltage of the cell C in each block B when air is passed at the flow rate Fs in the normal operation state, and the flow rate in each block B when the air is passed at the reference flow rate Fh for pass / fail determination. A cell in each block B when a load device (not shown) in a rated state is connected to the open circuit voltage of the cell C and the cell stack T, and both air and hydrogen gas flow at a flow rate in a normal operation state. C indicates an output voltage (hereinafter, may be referred to as a load voltage). However, in FIG. 7, the open circuit voltage and the load voltage are indicated by values per cell obtained by dividing the measured value of each block B by the number of cells C included in the block B.
【0031】図7に示すように、負荷時電圧、及び、空
気流量が通常運転状態の流量Fsのときの開回路電圧に
おいては、ブロック間に有意差は見られないが、空気流
量が良否判別用基準流量Fhのときの開回路電圧は、2
8番のブロックBが他のブロックBに比べて特に低下し
ている。従って、空気流量を通常運転状態における流量
Fsから良否判別用基準流量Fhに変化させたときの開
回路電圧の変化については、28番以外のブロックは、
6〜12mV程度でブロック間の差が小さいのに対し、
28番のブロックBは37mV程度であり、他のブロッ
クBに対して特に大きい。従って、28番のブロックB
を、クロスリーク早期発生セルが含まれる不良ブロック
として判別することができる。As shown in FIG. 7, there is no significant difference between the blocks in the on-load voltage and the open circuit voltage when the air flow rate is the flow rate Fs in the normal operation state. The open circuit voltage at the reference flow rate Fh is 2
The eighth block B is particularly lower than the other blocks B. Accordingly, regarding the change in the open circuit voltage when the air flow rate is changed from the flow rate Fs in the normal operation state to the reference flow rate Fh for quality determination, blocks other than No. 28
While the difference between the blocks is small at about 6 to 12 mV,
The 28th block B is about 37 mV, which is particularly large with respect to the other blocks B. Therefore, the block B of the 28th
Can be determined as a defective block including a cell in which a cross leak early occurrence cell is included.
【0032】更に、リン酸電解質層1のリン酸量が少な
いほど、クロスリーク量が多くなって、開回路電圧の低
下量が大きくなるので、開回路電圧の低下量に基づい
て、リン酸電解質層1のリン酸量を評価することができ
る。Further, as the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer 1 is smaller, the amount of cross leak increases, and the amount of decrease in the open circuit voltage increases. The amount of phosphoric acid in layer 1 can be evaluated.
【0033】〔第2検出方法〕燃料ガス流路fに、水素
ガスを通常運転状態における流量(例えば2cc/mi
m・cm2 程度)で通流させる状態で、酸素含有ガス流
路sを通流する空気の流量を良否判別用基準流量Fh
(例えば、1cc/mim・cm2 程度)以下になる条
件下で変化させて、夫々において、電圧計19にて、各
ブロックBの開回路電圧を測定する。そして、その測定
情報に基づいて、空気流量を変化させたときの、セルC
における開回路電圧の変化を求め、その変化が第2設定
値以上のブロックBをクロスリーク早期発生セルが含ま
れる不良ブロックとして検出する。[Second detection method] The flow rate of hydrogen gas in the normal operation state (for example, 2 cc / mi)
m · cm 2 ), and the flow rate of the air flowing through the oxygen-containing gas flow path s is determined by the reference flow rate Fh for pass / fail determination.
(For example, about 1 cc / mim · cm 2 ) or less, and the voltmeter 19 measures the open circuit voltage of each block B in each case. Then, based on the measurement information, when the air flow rate is changed, the cell C
, The block B having the change equal to or more than the second set value is detected as a defective block including a cell in which a cross leak early occurrence cell is included.
【0034】尚、測定結果の図示は省略する。しかしな
がら、図5にて示されるように、空気流量が良否判別用
基準流量Fhよりも小さくなると、クロスリーク早期発
生セルの開回路電圧の低下量は、正常セルよりも大であ
るとともに、空気流量が良否判別用基準流量Fhよりも
小さくなるほど、クロスリーク早期発生セルの開回路電
圧の低下量が大になるので、クロスリーク早期発生セル
が含まれる不良ブロックにおいては、開回路電圧の低下
量が正常なブロックよりも大になることが分かる。The measurement results are not shown. However, as shown in FIG. 5, when the air flow rate is smaller than the reference flow rate Fh for pass / fail determination, the amount of decrease in the open circuit voltage of the cell in which the early occurrence of the cross leak is larger than that of the normal cell and the air flow rate Is smaller than the reference flow rate Fh for pass / fail determination, the amount of decrease in the open circuit voltage of the cells in which the early-stage cross-leakage occurs is large. It turns out that it becomes larger than a normal block.
【0035】更に、リン酸電解質層1のリン酸量が少な
いほど、クロスリーク量が多くなって、開回路電圧の低
下量が大きくなるので、開回路電圧の低下量に基づい
て、リン酸電解質層1のリン酸量を評価することができ
る。Further, as the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer 1 is smaller, the amount of cross leak increases, and the amount of decrease in the open circuit voltage increases. The amount of phosphoric acid in layer 1 can be evaluated.
【0036】〔第3検出方法〕酸素含有ガス流路sを通
流する空気の流量を良否判別用基準流量Fh(例えば、
1cc/mim・cm2 程度)にした状態で、燃料ガス
流路fを通流する水素ガスの流量を0.16cc/mi
m・cm2 と0.32cc/mim・cm2 とに変化さ
せたときの夫々において、電圧計19にて、各ブロック
Bの開回路電圧を測定する。そして、その測定情報に基
づいて、燃料ガス流路fを通流する水素ガスの流量を
0.16cc/mim・cm2 と0.32cc/mim
・cm2 とに変化させたときの、セルCにおける開回路
電圧の変化を求め、その変化が第3設定値以上のブロッ
クBをクロスリーク早期発生セルが含まれる不良ブロッ
クとして検出する。更に、不良ブロックにおいて、上記
と同じ条件で、酸素含有ガス流路sを通流する空気の流
量を良否判別用基準流量Fh以下にした状態で、燃料ガ
ス流路fを通流する水素ガスの流量を0.16cc/m
im・cm2 と0.32cc/mim・cm2 とに変化
させて、開回路電圧の変化をセルCの1個毎に求め、そ
の変化が第3設定値以上のセルCをクロスリーク早期発
生セルとして検出する。[Third Detection Method] The flow rate of air flowing through the oxygen-containing gas flow path s is determined by a reference flow rate Fh (for example,
(About 1 cc / mim · cm 2 ), and the flow rate of hydrogen gas flowing through the fuel gas passage f is 0.16 cc / mi.
The voltmeter 19 measures the open circuit voltage of each block B when the voltage is changed to m · cm 2 and 0.32 cc / mim · cm 2 , respectively. Then, based on the measurement information, the flow rate of the hydrogen gas flowing through the fuel gas flow path f is set to 0.16 cc / mim · cm 2 and 0.32 cc / mim.
The change of the open circuit voltage in the cell C when the change is changed to cm 2 is obtained, and the block B in which the change is equal to or more than the third set value is detected as a defective block including the cell in which the cross leak early occurrence cell is included. Further, in the defective block, under the same conditions as described above, the flow rate of the hydrogen gas flowing through the fuel gas flow path f is set to a value equal to or less than the reference flow rate Fh for determining whether the air flows through the oxygen-containing gas flow path s. 0.16cc / m flow rate
im · cm 2 and 0.32 cc / mim · cm 2 to determine the change in open-circuit voltage for each cell C, and the cell C whose change is equal to or greater than the third set value occurs early in the cross leak. Detect as a cell.
【0037】図8に、水素ガス流量が0.16cc/m
im・cm2 のときの各ブロックBにおけるセルCの開
回路電圧、及び、0.32cc/mim・cm2 のとき
の各ブロックBにおけるセルCの開回路電圧、及び、両
者の間における開回路電圧の変化を示す。但し、図8に
おいても、図7と同様に、開回路電圧は、ブロックB毎
の測定値を、ブロックBに含まれるセルCの個数で除し
て、セル1個当たりの値にて示している。FIG. 8 shows that the hydrogen gas flow rate is 0.16 cc / m
The open circuit voltage of cell C in each block B at im · cm 2 , the open circuit voltage of cell C in each block B at 0.32 cc / mim · cm 2 , and the open circuit between both 3 shows a change in voltage. However, in FIG. 8, as in FIG. 7, the open circuit voltage is represented by a value per cell by dividing the measured value of each block B by the number of cells C included in the block B. I have.
【0038】図8に示すように、開回路電圧の変化につ
いては、28番以外のブロックは、0〜3mV程度でブ
ロック間の差が小さいのに対し、28番のブロックBは
12mV程度であり、他のブロックBに対して特に大き
い。従って、28番のブロックBを、クロスリーク早期
発生セルが含まれる不良ブロックとして判別することが
できる。As shown in FIG. 8, with respect to the change in the open circuit voltage, the difference between the blocks is about 0 to 3 mV for the blocks other than the 28th block, while the block B for the 28th block is about 12 mV. , Especially for the other blocks B. Therefore, the 28th block B can be determined as a defective block including the cell in which the cross leak early occurrence cell is included.
【0039】更に、リン酸電解質層1のリン酸量が少な
いほど、クロスリーク量が多くなって、開回路電圧の低
下量が大きくなるので、開回路電圧の低下量に基づい
て、リン酸電解質層1のリン酸量を評価することができ
る。Furthermore, the smaller the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer 1, the greater the amount of cross leakage and the greater the amount of decrease in the open circuit voltage. The amount of phosphoric acid in layer 1 can be evaluated.
【0040】〔第4検出方法〕燃料ガス流路fを通流す
る燃料ガスの流量を一定(例えば、通常運転状態におけ
る流量である2cc/mim・cm2 程度)に維持する
状態で、酸素含有ガス流路sに空気を通常運転状態にお
ける流量Fs(例えば、5cc/mim・cm 2 程度)
で通流させる状態から、酸素含有ガス流量調整弁24を
全閉にして、酸素含有ガス流路sにおける空気の通量を
停止させたときから、時間経過に伴って、電圧計19に
て、各ブロックBの開回路電圧を測定する。そして、そ
の測定情報に基づいて、セルCにおける開回路電圧の変
化の速さを求め、その開回路電圧の変化の速さが第4設
定値以上のブロックBをクロスリーク早期発生セルが含
まれる不良ブロックとして検出する。[Fourth detection method] Flow through fuel gas passage f
Constant fuel gas flow (for example, under normal operating conditions)
2cc / mim · cmTwoDegree)
In this state, air is supplied to the oxygen-containing gas flow path s in the normal operation state.
Fs (for example, 5 cc / mim · cm Twodegree)
From the state where the oxygen-containing gas flows,
When fully closed, the flow rate of air in the oxygen-containing gas flow path s is reduced.
From the time of stopping, with the passage of time, the voltmeter 19
Then, the open circuit voltage of each block B is measured. And that
Of the open circuit voltage in the cell C based on the measurement information of
The speed of change of the open circuit voltage is determined by the fourth setting.
Block B exceeding the specified value is included in cells that
Detected as a defective block.
【0041】更に、リン酸電解質層1のリン酸量が少な
いほど、クロスリーク量が多くなって、開回路電圧の低
下の速さが速くなるので、リン酸電解質層1のリン酸量
を評価することができる。Furthermore, the smaller the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer 1, the greater the amount of cross leak and the faster the decrease in the open circuit voltage. can do.
【0042】〔第5検出方法〕酸素含有ガス流路sを通
流する空気の流量を良否判別用基準流量Fh(例えば、
1cc/mim・cm2 程度)以下に一定に維持する状
態で、燃料ガス流路fに水素ガスを通常運転状態におけ
る流量(例えば、2cc/mim・cm2 程度)で通流
させる状態から、燃料ガス流量調整弁22を全閉にし
て、燃料ガス流路fにおける水素ガスの通流を停止させ
たときから、時間経過に伴って、電圧計19にて、各ブ
ロックBの開回路電圧を測定する。そして、その測定情
報に基づいて、セルCにおける開回路電圧の変化の速さ
を求め、その開回路電圧の変化の速さが第5設定値以上
のブロックBをクロスリーク早期発生セルが含まれる不
良ブロックとして検出する。[Fifth detection method] The flow rate of air flowing through the oxygen-containing gas flow path s is determined by a reference flow rate Fh (for example,
While maintaining constant the 1cc / mim · cm 2 or so) or less, the flow rate in the normal operation state of hydrogen gas to the fuel gas passage f (e.g., from a state in which flow through at 2cc / mim · cm 2 or so), the fuel With the passage of time, the open circuit voltage of each block B is measured with the voltmeter 19 from the time when the flow of the hydrogen gas in the fuel gas flow path f is stopped by fully closing the gas flow control valve 22. I do. Then, based on the measurement information, the speed of the change in the open circuit voltage in the cell C is obtained, and the block B in which the speed of the change in the open circuit voltage is equal to or more than the fifth set value includes the cell in which the cross leak early occurrence cell is included. Detected as a bad block.
【0043】〔第6検出方法〕上記の第1ないし第5検
出方法のうちのいずれか一つを実施中において、酸素側
排ガスをブロックB毎にサンプリングして、ガス分析装
置26によって、酸素側排ガス中の水素濃度を検出し、
その検出値が第6設定値以上のブロックBをクロスリー
ク早期発生セルが含まれる不良ブロックとして検出す
る。[Sixth Detection Method] During the execution of any one of the first to fifth detection methods described above, the oxygen-side exhaust gas is sampled for each block B, and the oxygen-containing exhaust gas is sampled by the gas analyzer 26. Detect hydrogen concentration in exhaust gas,
Block B whose detected value is equal to or larger than the sixth set value is detected as a defective block including a cell in which a cross leak early occurrence cell is included.
【0044】測定結果の図示は省略する。しかしなが
ら、図9に示すように、リン酸電解質層に保持されてい
るリン酸の量が所定量(例えば、初期の量の約50%)
以下になると、クロスリークが発生して、酸素側排ガス
中の水素濃度が高くなり、更にリン酸の量が少なくなる
に伴って、クロスリーク量が多くなるので、水素濃度が
高くなる。尚、図9において、リン酸電解質層のリン酸
の量は、初期の量に対する比率にて示す。従って、クロ
スリーク早期発生セルが含まれる不良ブロックにおいて
は、水素濃度の検出値が高くなる。Illustration of the measurement results is omitted. However, as shown in FIG. 9, the amount of phosphoric acid retained in the phosphoric acid electrolyte layer is a predetermined amount (for example, about 50% of the initial amount).
Below this, cross leak occurs, the hydrogen concentration in the oxygen-side exhaust gas increases, and the amount of cross leak increases as the amount of phosphoric acid decreases, so that the hydrogen concentration increases. In FIG. 9, the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer is shown as a ratio to the initial amount. Therefore, the detected value of the hydrogen concentration is high in the defective block including the cell in which the cross leak occurs early.
【0045】更に、リン酸電解質層1のリン酸量が少な
いほど、クロスリーク量が多くなって、酸素側排ガス中
の水素濃度が高くなるので、水素濃度の検出値に基づい
て、リン酸電解質層1のリン酸量を評価することができ
る。Furthermore, the smaller the amount of phosphoric acid in the phosphoric acid electrolyte layer 1, the greater the amount of cross leak and the higher the concentration of hydrogen in the oxygen-side exhaust gas. The amount of phosphoric acid in layer 1 can be evaluated.
【0046】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 (イ) セルスタックTにおいて、複数のブロックBに
区分する場合、上記の実施形態においては、1個のサブ
スタックTsを1個のブロックBとして区分する場合に
ついて例示したが、これに代えて、1個のサブスタック
Tsに複数のブロックBが存在するように区分してもよ
い。あるいは、複数のサブスタックTsを1個のブロッ
クBとして区分してもよい。[Another Embodiment] Next, another embodiment will be described. (A) In the case where the cell stack T is divided into a plurality of blocks B, in the above-described embodiment, the case where one sub-stack Ts is divided as one block B has been described as an example. The sub-stack Ts may be divided so that a plurality of blocks B exist in one sub-stack Ts. Alternatively, the plurality of sub-stacks Ts may be divided as one block B.
【0047】(ロ) 上記の実施形態においては、セル
スタックTを複数のブロックBに区分して、ブロックB
毎に開回路電圧を測定する場合について例示したが、こ
れに代えて、ブロックBに区分せずに、セルCの1個毎
に開回路電圧を測定してもよい。但し、測定作業の簡略
化を図る上では、ブロックBに区分してブロックB毎に
開回路電圧を測定する方が好ましい。(B) In the above embodiment, the cell stack T is divided into a plurality of blocks B,
Although the case where the open-circuit voltage is measured for each cell has been described as an example, the open-circuit voltage may be measured for each cell C instead of dividing the block B. However, in order to simplify the measurement operation, it is preferable to divide the circuit into blocks B and measure the open circuit voltage for each block B.
【0048】(ハ) ブロックBを構成するセルCの個
数は適宜設定することができる。但し、ブロックBを構
成するセルCの個数を多くするほど、開回路電圧の測定
作業を簡略化することができるが、クロスリーク早期発
生セルが含まれる不良ブロックの検出精度が低下するこ
とになる。(C) The number of cells C constituting the block B can be set as appropriate. However, as the number of cells C constituting the block B increases, the operation of measuring the open circuit voltage can be simplified, but the detection accuracy of the defective block including the early-cross-leakage cell decreases. .
【0049】(ニ) クロスリーク早期発生セルを検出
するに当たっては、上記の第1ないし第5の検出方法の
うちのいずれか一つを実施してもよい。又、上記の第1
ないし第5の検出方法のうちの二つ以上を組み合わせて
実施してもよい。この場合、クロスリーク早期発生セル
の検出精度を向上することができる。更に、第6検出方
法を併用すると、更に検出精度を向上することができ
る。(D) In detecting a cell having an early occurrence of cross leak, any one of the first to fifth detection methods described above may be performed. In addition, the first
Alternatively, two or more of the fifth to fifth detection methods may be implemented in combination. In this case, it is possible to improve the detection accuracy of the cell in which the cross leak occurs early. Further, when the sixth detection method is used together, the detection accuracy can be further improved.
【0050】(ホ) 上記の第1ないし第5の各検出方
法において、不良ブロックからクロスリーク早期発生セ
ルを検出する場合、不良ブロックを検出するのに採用し
た検出方法と同じ検出方法を採用してもよいし、他の検
出方法を採用してもよい。(E) In each of the first to fifth detection methods described above, when detecting an early occurrence cell of a cross leak from a defective block, the same detection method as that used for detecting the defective block is employed. Or another detection method may be adopted.
【0051】(ヘ) 上記の実施形態においては、燃料
ガスとして、純水素ガスを適用する場合について例示し
たが、天然ガス等の炭化水素系のガスを改質処理並びに
変成処理して、水素ガスと二酸化炭素ガス等を含む改質
ガスを適用してもよい。又、酸素含有ガスとして、空気
を適用する場合について例示したが、純酸素ガスや、そ
の他、酸素ガスを含有した種々の酸素含有ガスを適用す
ることができる。(F) In the above embodiment, pure hydrogen gas is used as the fuel gas. However, hydrocarbon gas such as natural gas is reformed and converted to hydrogen gas. And a reformed gas containing carbon dioxide gas and the like. Although the case where air is used as the oxygen-containing gas has been exemplified, pure oxygen gas and various other oxygen-containing gases containing oxygen gas can be used.
【0052】(ト) 通常運転状態における水素ガスの
流量、通常運転状態における空気の流量Fs、及び、空
気の良否判別用基準流量Fh夫々の具体的な値は、上記
の各検出方法において例示した値に限定されるものでは
なく、セルCの仕様、性能、通常運転状態における運転
条件等に応じて、適宜設定することができる。(G) The specific values of the flow rate of the hydrogen gas in the normal operation state, the flow rate Fs of the air in the normal operation state, and the reference flow rate Fh for determining the quality of the air are exemplified in the respective detection methods described above. The value is not limited to a specific value, and can be appropriately set according to the specifications and performance of the cell C, operating conditions in a normal operating state, and the like.
【0053】(チ) 上記の第1検出方法において、一
定に維持する水素ガスの流量は、通常運転状態における
流量に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
但し、通常運転状態における流量以下にする場合でも、
流量が多いほど、クロスリーク早期発生セルにおいては
クロスリークが発生しやすいので、できるだけ流量を多
くする方が好ましい。又、空気の流量を低下させるとき
の流量は、良否判別用基準流量Fh以下であれば、どの
ような流量でもよい。空気の流量を少なくするほど、ク
ロスリーク早期発生セルにおいてはクロスリークが発生
しやすいので、できるだけ流量を少なくする方が好まし
い。(H) In the first detection method described above, the flow rate of the hydrogen gas maintained constant is not limited to the flow rate in the normal operation state, but can be changed as appropriate.
However, even when the flow rate is lower than the flow rate in the normal operation state,
The higher the flow rate is, the more the cross leak is likely to occur in the cell where the cross leak occurs early. Therefore, it is preferable to increase the flow rate as much as possible. The flow rate at the time of reducing the flow rate of the air may be any flow rate as long as it is equal to or less than the reference flow rate Fh for quality determination. As the flow rate of the air is reduced, the cross leak is more likely to occur in the cell where the cross leak occurs earlier.
【0054】(リ) 上記の第2検出方法において、一
定に維持する水素ガスの流量は、通常運転状態における
流量に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
但し、通常運転状態における流量以下にする場合でも、
流量が多いほど、クロスリーク早期発生セルにおいては
クロスリークが発生しやすいので、できるだけ流量を多
くする方が好ましい。又、良否判別用基準流量Fh以下
になる条件下で変化させる場合の空気の流量は、良否判
別用基準流量Fh以下であればどのような値でもよい。(I) In the above-described second detection method, the flow rate of the hydrogen gas maintained constant is not limited to the flow rate in the normal operation state, but can be changed as appropriate.
However, even when the flow rate is lower than the flow rate in the normal operation state,
The higher the flow rate is, the more the cross leak is likely to occur in the cell where the cross leak occurs early. Therefore, it is preferable to increase the flow rate as much as possible. Further, the flow rate of the air when it is changed under the condition of being equal to or less than the reference flow rate Fh for pass / fail determination may be any value as long as it is equal to or lower than the reference flow rate Fh for pass / fail determination.
【0055】(ヌ) 上記の第3検出方法において、空
気の流量は良否判別用基準流量Fh以下であればどのよ
うな値でもよい。又、水素ガスを流量を変化させる場合
の値も、上記の実施形態において例示した以外に、種々
の値に変更可能である。又、上記の実施形態において
は、水素ガスの流動状態を変化させるに、水素ガスの流
量を変化させる場合について例示したが、これに代え
て、水素ガスの圧力を変化させてもよい。(V) In the above third detection method, the flow rate of air may be any value as long as it is equal to or less than the reference flow rate Fh for pass / fail determination. Also, the value when changing the flow rate of the hydrogen gas can be changed to various values other than those exemplified in the above embodiment. Further, in the above embodiment, the case where the flow rate of the hydrogen gas is changed in order to change the flow state of the hydrogen gas has been described, but the pressure of the hydrogen gas may be changed instead.
【0056】(ル) 上記の第4検出方法において、一
定に維持する水素ガスの流量は、通常運転状態における
流量に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
但し、通常運転状態における流量以下にする場合でも、
流量が多いほど、クロスリーク早期発生セルにおいては
クロスリークが発生しやすいので、できるだけ流量を多
くする方が好ましい。(G) In the above-mentioned fourth detection method, the flow rate of the hydrogen gas maintained constant is not limited to the flow rate in the normal operation state, but can be changed as appropriate.
However, even when the flow rate is lower than the flow rate in the normal operation state,
The higher the flow rate is, the more the cross leak is likely to occur in the cell where the cross leak occurs early. Therefore, it is preferable to increase the flow rate as much as possible.
【0057】(ヲ) 上記の第1検出方法においては、
燃料ガス流路fを通流する燃料ガスの流量を通常運転状
態における値に維持する状態で、酸素含有ガス流路sを
通流する酸素含有ガスの流量を通常運転状態における値
Fsと良否判別用基準値Fh以下とに変化させたとき
の、セルCにおける開回路電圧の変化を求めて、その開
回路電圧の変化に基づいて、クロスリーク早期発生セル
を検出する場合について例示した。これに代えて、燃料
ガス流路fに燃料ガスを通常運転状態における流量で通
流させ、酸素含有ガス流路sに酸素含有ガスを良否判別
用基準値Fh以下の流量で通流させたときの、セルCに
おける開回路電圧を測定して、その開回路電圧そのもの
に基づいて、クロスリーク早期発生セルを検出してもよ
い。但し、開回路電圧はセル間でバラツキがあるので、
上記の第1検出方法のように開回路電圧の変化を求める
と、クロスリーク早期発生セルの検出において、前記バ
ラツキによる影響を無くすことができるので、検出精度
を向上することができるので、好ましい。 (ワ) セルCの構成、及び、複数のセルCを厚み方向
に並置してセルスタックTを構成するための並置構成
は、上記の実施形態において例示した構成に限定される
ものではなく、種々の構成が可能である。又、セルCの
形状は正方形板状、正方形に近い長方形の板状等、種々
の形状が可能である。(ヲ) In the above first detection method,
In a state where the flow rate of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path f is maintained at the value in the normal operation state, the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path s is determined to be equal to the value Fs in the normal operation state. The case where the change of the open circuit voltage in the cell C when it is changed to be equal to or less than the use reference value Fh is obtained, and the early occurrence cell of the cross leak is detected based on the change of the open circuit voltage is illustrated. Instead of this, when the fuel gas is caused to flow through the fuel gas flow path f at a flow rate in the normal operation state, and the oxygen-containing gas is caused to flow through the oxygen-containing gas flow path s at a flow rate equal to or less than the reference value Fh for quality determination. Alternatively, the open circuit voltage of the cell C may be measured, and the cell in which the cross leak occurs early may be detected based on the open circuit voltage itself. However, since the open circuit voltage varies between cells,
It is preferable to obtain the change in the open circuit voltage as in the above-described first detection method, because the influence of the variation can be eliminated in the detection of the cell in which the cross-leakage occurs early, and the detection accuracy can be improved. (W) The configuration of the cell C and the juxtaposed configuration for juxtaposing the plurality of cells C in the thickness direction to form the cell stack T are not limited to the configuration exemplified in the above embodiment, but may be various. Is possible. Further, the shape of the cell C can be various shapes such as a square plate shape and a rectangular plate shape close to a square.
【図1】リン酸型燃料電池のサブスタックの構成を示す
斜視図FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a sub stack of a phosphoric acid type fuel cell.
【図2】リン酸型燃料電池の全体構成を示す一部切り欠
き斜視図FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the entire configuration of the phosphoric acid type fuel cell.
【図3】開回路電圧を測定するための構成を示す図FIG. 3 shows a configuration for measuring an open circuit voltage.
【図4】検出装置のブロック図FIG. 4 is a block diagram of a detection device.
【図5】開回路電圧と空気流量との関係を示す図FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an open circuit voltage and an air flow rate.
【図6】リン酸の量とクロスリーク量との関係を示す図FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of phosphoric acid and the amount of cross leak.
【図7】空気流量を変化させたときの開回路電圧を示す
図FIG. 7 is a diagram showing an open circuit voltage when the air flow rate is changed.
【図8】水素ガス流量を変化させたときの開回路電圧を
示す図FIG. 8 is a diagram showing an open circuit voltage when the hydrogen gas flow rate is changed.
【図9】リン酸の量と酸素側排ガス中の水素濃度との関
係を示す図FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the amount of phosphoric acid and the concentration of hydrogen in the oxygen-side exhaust gas.
1 リン酸電解質層 2 燃料極 3 酸素極 f 燃料ガス流路 s 酸素含有ガス流路 B ブロック C セル Fh 良否判別用基準値 Fs 通常運転状態における値 1 Phosphoric acid electrolyte layer 2 Fuel electrode 3 Oxygen electrode f Fuel gas flow path s Oxygen-containing gas flow path B Block C cell Fh Reference value for quality judgment Fs Value in normal operation state
Claims (7)
え且つ他方の面に酸素極を備え、且つ、水素ガスを含有
した燃料ガスが通流する燃料ガス流路を前記燃料極側に
備え且つ酸素含有ガスが通流する酸素含有ガス流路を前
記酸素極側に備えたセルが設けられたリン酸型燃料電池
において、 前記酸素含有ガス流路を通流する酸素含有ガスの流量を
通常運転状態の値よりも少ない良否判別用基準値以下に
した状態で、前記燃料ガス流路を通流する燃料ガスの流
動状態を変化させたときの、前記セルにおける開回路電
圧の変化を判別情報として求め、 その判別情報に基づいて、前記セルの良否を判別するリ
ン酸型燃料電池の不良セル検出方法。1. A fuel gas flow path through which a fuel electrode is provided on one surface of a phosphoric acid electrolyte layer and an oxygen electrode is provided on the other surface, and through which a fuel gas containing hydrogen gas flows. A phosphoric acid fuel cell provided with a cell provided with an oxygen-containing gas flow path through which the oxygen-containing gas flows on the oxygen electrode side, wherein the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path When the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path is changed in a state where the value is equal to or less than the quality determination reference value smaller than the value in the normal operation state, the change in the open circuit voltage in the cell is A defective cell detection method for a phosphoric acid type fuel cell, wherein the method determines the quality of the cell based on the determination information.
え且つ他方の面に酸素極を備え、且つ、水素ガスを含有
した燃料ガスが通流する燃料ガス流路を前記燃料極側に
備え且つ酸素含有ガスが通流する酸素含有ガス流路を前
記酸素極側に備えたセルが設けられたリン酸型燃料電池
において、 前記燃料ガス流路を通流する燃料ガスの流動状態を一定
に維持する状態で、前記酸素含有ガス流路を通流する酸
素含有ガスの流量を通常運転状態における値とその値よ
りも少ない良否判別用基準値以下とに変化させたとき
の、前記セルにおける開回路電圧の変化を判別情報とし
て求め、 その判別情報に基づいて、前記セルの良否を判別するリ
ン酸型燃料電池の不良セル検出方法。2. A fuel gas flow path through which a fuel electrode is provided on one surface of a phosphoric acid electrolyte layer and an oxygen electrode is provided on the other surface, and a fuel gas containing hydrogen gas flows therethrough. In a phosphoric acid fuel cell provided with a cell having an oxygen-containing gas flow path through which the oxygen-containing gas flows on the oxygen electrode side, the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path The cell when the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is changed to a value in a normal operation state and a pass / fail determination reference value smaller than the value in a state where the oxygen-containing gas flow rate is maintained constant. A method for detecting a defective cell in a phosphoric acid type fuel cell, wherein a change in the open circuit voltage is determined as discrimination information, and the quality of the cell is discriminated based on the discrimination information.
え且つ他方の面に酸素極を備え、且つ、水素ガスを含有
した燃料ガスが通流する燃料ガス流路を前記燃料極側に
備え且つ酸素含有ガスが通流する酸素含有ガス流路を前
記酸素極側に備えたセルが設けられたリン酸型燃料電池
において、 前記燃料ガス流路を通流する燃料ガスの流動状態を一定
に維持する状態で、前記酸素含有ガス流路を通流する酸
素含有ガスの流量を通常運転状態における値よりも少な
い良否判別用基準値以下になる条件下で変化させたとき
の、前記セルにおける開回路電圧の変化を判別情報とし
て求め、 その判別情報に基づいて、前記セルの良否を判別するリ
ン酸型燃料電池の不良セル検出方法。3. A fuel gas flow path in which a fuel electrode is provided on one surface of the phosphoric acid electrolyte layer and an oxygen electrode is provided on the other surface and a fuel gas containing hydrogen gas flows therethrough is provided on the fuel electrode side. In a phosphoric acid fuel cell provided with a cell having an oxygen-containing gas flow path through which the oxygen-containing gas flows on the oxygen electrode side, the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path The cell when the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is changed under the condition that the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path is equal to or less than a reference value for quality determination that is smaller than the value in the normal operation state is maintained. A method for detecting a defective cell in a phosphoric acid type fuel cell, wherein a change in the open circuit voltage is determined as discrimination information, and the quality of the cell is discriminated based on the discrimination information.
え且つ他方の面に酸素極を備え、且つ、水素ガスを含有
した燃料ガスが通流する燃料ガス流路を前記燃料極側に
備え且つ酸素含有ガスが通流する酸素含有ガス流路を前
記酸素極側に備えたセルが設けられたリン酸型燃料電池
において、 前記燃料ガス流路を通流する燃料ガスの流動状態を一定
に維持する状態で、前記酸素含有ガス流路に酸素含有ガ
スを通常運転状態における流量で通流させる状態から、
前記酸素含有ガス流路における酸素含有ガスの通量を停
止させたときの、前記セルにおける開回路電圧の変化の
速さを判別情報として求め、 その判別情報に基づいて、前記セルの良否を判別するリ
ン酸型燃料電池の不良セル検出方法。4. A fuel gas flow path in which a fuel electrode is provided on one surface of the phosphoric acid electrolyte layer and an oxygen electrode is provided on the other surface, and a fuel gas containing hydrogen gas flows therethrough. In a phosphoric acid fuel cell provided with a cell having an oxygen-containing gas flow path through which the oxygen-containing gas flows on the oxygen electrode side, the flow state of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path From a state in which the oxygen-containing gas flows through the oxygen-containing gas flow path at the flow rate in the normal operation state, while being kept constant,
When the flow rate of the oxygen-containing gas in the oxygen-containing gas flow path is stopped, the speed of change of the open circuit voltage in the cell is obtained as discrimination information, and the pass / fail of the cell is discriminated based on the discrimination information. Cell detection method for phosphoric acid type fuel cell.
え且つ他方の面に酸素極を備え、且つ、水素ガスを含有
した燃料ガスが通流する燃料ガス流路を前記燃料極側に
備え且つ酸素含有ガスが通流する酸素含有ガス流路を前
記酸素極側に備えたセルが設けられたリン酸型燃料電池
において、 前記酸素含有ガス流路を通流する酸素含有ガスの流量を
通常運転状態における値よりも少ない良否判別用基準値
以下に一定に維持する状態で、前記燃料ガス流路に燃料
ガスを通常運転状態における流量で通流させる状態か
ら、前記燃料ガス流路における燃料ガスの通流を停止さ
せたときの、前記セルにおける開回路電圧の変化の速さ
を判別情報として求め、 その測定情報に基づいて、前記セルの良否を判別するリ
ン酸型燃料電池の不良セル検出方法。5. A fuel gas flow path in which a fuel electrode is provided on one surface of a phosphoric acid electrolyte layer and an oxygen electrode is provided on the other surface, and a fuel gas flow path through which a fuel gas containing hydrogen gas flows is provided. A phosphoric acid fuel cell provided with a cell provided with an oxygen-containing gas flow path through which the oxygen-containing gas flows on the oxygen electrode side, wherein the flow rate of the oxygen-containing gas flowing through the oxygen-containing gas flow path In a state where the fuel gas is allowed to flow through the fuel gas flow path at a flow rate in the normal operation state in a state in which the fuel gas flow rate is maintained at or below the reference value for pass / fail determination smaller than the value in the normal operation state. A failure rate of the phosphoric acid type fuel cell which determines the speed of change of the open circuit voltage in the cell when the flow of the fuel gas is stopped as determination information, and determines the quality of the cell based on the measurement information. Cell detection method.
ロックに区分し、 前記ブロック毎に、開回路電圧を測定し、 その測定情報に基づいて前記判別情報を求め、その判別
情報に基づいて前記ブロックの良否を判別する請求項1
〜5のいずれか1項に記載のリン酸型燃料電池の不良セ
ル検出方法。6. A plurality of said cells are provided, said plurality of cells are divided into blocks composed of a plurality of cells, and an open circuit voltage is measured for each of said blocks. And determining whether the block is good or bad based on the determination information.
6. The method for detecting a defective cell of a phosphoric acid fuel cell according to any one of items 5 to 5.
る温度よりも低くなるように維持する請求項1〜6のい
ずれか1項に記載のリン酸型燃料電池の不良セル検出方
法。7. The method for detecting a defective cell in a phosphoric acid fuel cell according to claim 1, wherein the temperature of the cell is maintained lower than a temperature in a normal operation state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9229607A JPH1167255A (en) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Defective cell detecting method of phosphoric acid fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9229607A JPH1167255A (en) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Defective cell detecting method of phosphoric acid fuel cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1167255A true JPH1167255A (en) | 1999-03-09 |
Family
ID=16894834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9229607A Pending JPH1167255A (en) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Defective cell detecting method of phosphoric acid fuel cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1167255A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6475651B1 (en) | 2000-07-31 | 2002-11-05 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for detecting transfer leaks in fuel cells |
JP2006004654A (en) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Fuel cell power generation system |
JP2006351396A (en) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2007048488A (en) * | 2005-08-05 | 2007-02-22 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
FR3001580A1 (en) * | 2013-01-30 | 2014-08-01 | Helion | METHOD FOR DETECTING A REDUCING FLUID LEAK THROUGH AN ELECTROLYTIC MEMBRANE OF AN ELECTROCHEMICAL CELL |
-
1997
- 1997-08-26 JP JP9229607A patent/JPH1167255A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6475651B1 (en) | 2000-07-31 | 2002-11-05 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for detecting transfer leaks in fuel cells |
JP2006004654A (en) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Fuel cell power generation system |
JP4634071B2 (en) * | 2004-06-15 | 2011-02-16 | 東芝燃料電池システム株式会社 | Fuel cell power generation system |
JP2006351396A (en) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP4603427B2 (en) * | 2005-06-17 | 2010-12-22 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system |
JP2007048488A (en) * | 2005-08-05 | 2007-02-22 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
FR3001580A1 (en) * | 2013-01-30 | 2014-08-01 | Helion | METHOD FOR DETECTING A REDUCING FLUID LEAK THROUGH AN ELECTROLYTIC MEMBRANE OF AN ELECTROCHEMICAL CELL |
WO2014117893A1 (en) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | Areva Stockage D'energie | Method for detecting leakage of a reducing fluid throughout an electrolyte membrane of an electrochemical cell |
JP2016505199A (en) * | 2013-01-30 | 2016-02-18 | アレヴァ・ストッケージ・デネルジー | Method for detecting leakage of reducing fluid across an electrolyte membrane of an electrochemical cell |
US11302942B2 (en) | 2013-01-30 | 2022-04-12 | Areva Stockage D'energie | Method for detecting leakage of a reducing fluid throughout an electrolyte membrane of an electrochemical cell |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8126666B2 (en) | Fuel cell evaluation method and fuel cell evaluation apparatus | |
US6638650B1 (en) | Method and apparatus for detecting transfer leaks in fuel cells and fuel cell stacks | |
CA2395015C (en) | Gas leak detection method for fuel cell | |
JP4434525B2 (en) | Abnormality detection method for fuel cell | |
US8906570B2 (en) | System and method for observing anode fluid composition during fuel cell start-up | |
CA2452789C (en) | Diagnostic method for fuel cell | |
US20050064252A1 (en) | Method for operating polymer electrolyte fuel cell | |
US20050003245A1 (en) | Method for recognition of a leak in a fuel cell | |
JPH087911A (en) | Method of detecting faulty cell in phosphoric acid type fuel cell | |
US20110223504A1 (en) | Fuel cell system | |
US11545683B2 (en) | Methods and apparatus for detecting electrical short circuits in fuel cell stacks | |
JPH09223512A (en) | Abnormality monitoring method of fuel cell and device therefor | |
JP5186867B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2009170229A (en) | Manufacturing method of fuel cell, fuel cell system, and the fuel cell | |
WO2022099409A1 (en) | Methods and apparatus for end-of-line testing of fuel cell stacks and electrolyzers | |
KR101349022B1 (en) | Catalyst deterioration jundging method for fuel cell | |
JPH1167255A (en) | Defective cell detecting method of phosphoric acid fuel cell | |
Frappé et al. | Fault detection and identification using simple and non-intrusive on-line monitoring techniques for PEM fuel cell | |
JP2598014B2 (en) | Crossover detection method for stacked fuel cells | |
JPH0917440A (en) | Inferior cell detecting method of phosphate fuel cell | |
JP2009093898A (en) | Fuel cell system | |
AU2007330101A1 (en) | Fuel cell system | |
US11688867B2 (en) | Fuel cell system | |
JP3053184B2 (en) | Analysis method of battery characteristics | |
JP2005322534A (en) | Test method of polyelectrolyte type fuel cell, and polyelectrolyte type fuel cell |