JPS63226887A

JPS63226887A - 燃料電池の性能測定装置

Info

Publication number: JPS63226887A
Application number: JP62060675A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Matsuyama; 松山　俊哉; Minoru Hosaka; 保坂　実
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1988-09-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池が正
常に作動しているか否かをチェックするようにした燃料
電池の性能測定装置に関するものである。

［従来の技術］従来の燃料電池、特に、溶融炭酸塩型の燃料電池は、第
３図に一例を示す如く、溶融炭酸塩を多孔質物質に浸み
込ませてなる電解質板（タイル）１を、カソード（酸素
極）２とアノード（燃料極）３で両面から挾み、カソー
ド２側に酸化ガスＯＧを供給すると共にアノード３側に
燃・料ガスＦＧを供給することによりカソード２とアノ
ード３との間で発生する電位差により発電が行われるよ
うにしたものを１セルエとし、各セルエをセパレータ４
を介して多段に積層した後、所定の締付力で締め付けて
スタックとするようにしである。

上記のように多段にセル■を積層させて各段のセルエに
酸化ガスと燃料ガスを供給することによって燃料電池は
発電しているが、数多くあるセルの中から性能の劣化し
たセルが運転中に出て来る可能性があり、性能が劣化し
たセルをそのまま放置しておくと、発熱、電解等、上下
のセルに悪影響を及ぼすことが考えられる。

そのため、燃料電池が正常に作動しているか否かの点検
を行う必要があるが、従来、セルの性能劣化のチェック
は、電圧測定、ガス分析等により行う方法が考えられて
いた。

−例として、電圧測定の場合について示すと、従来の電
圧測定の方法としては、各段のセルには一定の電流が流
れていること、性能が低下したセルは電気抵抗が大きく
なることに着目し、各セルの電圧を予め決めておき、こ
れを基準電圧として測定電圧と比較し、各セルごとに電
圧を測定して基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧よ
り高い場合に、当該セルは性能が劣化して抵抗が大きく
なっているということを知るようにしたものが考えられ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ところが、上記のように電圧測定により性能の劣化をチ
ェックするという従来の方法は、性能の低下が、ガスリ
ークによるものなのか特定できない。各セルにおける電
圧測定以外に各セルのガスリーク量を測定する考え方は
、燃料電池を構成する各セルのクロスリークが燃料電池
の性能、寿命に大きな影響を与えることからガスを分析
して各セルでのガスリーク量を測定しようとするもので
あるが、積層された各セルのガスリーク量の測定は難し
く、現在まで有効な手段が提案されていないのが実状で
ある。

そこで、本発明は、簡単な構成で各段のセルごとにガス
を採取できて各セルをガスが正常に流れているか否かに
より性能をチェックできるようにしようとするものを提
供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］本発明は、上記目的を達成するために、電解質板の両面
をカソードとアノードで挾み、カソード側に酸化ガスを
、又、アノード側に燃料ガスを流すようにしてなる１セ
ルをセパレータにて仕切って多段に積層してなる燃料電
池において、周辺部の上下方向に延びる酸化ガスマニホ
ールドと燃料ガスマニホールドに挿入できるガスサンプ
リング管を上下方向に移動自在に備え、該ガスサンプリ
ング管を任意の位置に停止する位置決め装置を備え、且
つ上記ガスサンプリング管で採取されたガスの量や組成
の分析を行い表示する装置を備えた構成とする。

［作　　用］ガスサンプリング管を酸化ガスマニホールド又は燃料ガ
スマニホールドに挿入して任意のセルを流れる酸化ガス
又は燃料ガスを採取すると、この採取されたガスは、サ
ンプリング管より取り出されてガスの分析が行われ、ガ
スの量が多いか少ないか、あるいはガス組成の分析が行
われ、１段のセルの各部でのガスリーク量、各段のセル
ごとのガスリーク量の測定を行うことにより、セルの性
能を外部から把握することができる。又、ガスの組成分
析により、各セルへ適性な流邑が供給されているか調べ
ることができる。

［実　施　例］以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図は本発明の実施例を示すもので、電解
質板１の両面をカソード２とアノード３で挾み、カソー
ド２側に酸化ガスＯＧを供給すると共に、アノード３側
に燃料ガスＦＧを供給するようにした１セル■を、セパ
レータ４により仕切って多段に積層し、上記電解質板１
及びセパレータ４の周辺部に、酸化ガスＯＧを流す酸化
ガスマニホールド５と、燃料ガス「Ｇを流す燃料ガスマ
ニホールド６を設け、上下両端をホルダー７．８で挾持
させて所定の締付力で締め付けてなる内部マニホールド
型の燃料電池において、積層燃料電池の各セルにおける
カソード２側では、酸化ガスマニホールド５を通る酸化
ガスＯＧが供給側から排出側へ流され、一方、アノード
３側では、燃料ガスマニホールド６を通る燃料ガスＦＧ
が供給側から排出側へ流されるように、各セルを仕切る
セパレータ４の周辺部を除く表裏両面には異なるガスの
通路が形成してあり、且つ該セパレータ４の表面側では
ガス通路と燃料ガスマニホールド６とが連通させられ、
又、セパレータ４の裏面側ではガス通路と酸化ガスマニ
ホールド５とが連通させられており、更に、第３図に示
す如く、各セルエの電解質板１を挾んで流れる酸化ガス
ＯＧと燃料ガスＦＧが周辺部の一側に設けられた排出側
のガスマニホールド５と６に別々に排出されるようにし
である構成のも°のに実施した場合を説明する。

酸化ガスマニホールド５、燃料ガスマニホールド６には
、上部のホルダー７を通してガスサンプリング管９．１
０をそれぞれ挿入し、各ガスサンプリング管９，１０を
図示しない昇降装置にて上下動自在に支持させ、且つ各
ガスサンプリング管９，１０を各セルエの位置に対応さ
せる位置決め装置１１．１２を設け、任意の段のセル位
置にガスサンプリング管９，１０の先端（下端）の開口
部を位置させて、酸化ガスマニホールド５に出て来る酸
化ガスＯＧは酸化ガス用のサンプリング管９にて採取し
、又、燃料ガスマニホールド６に出て来る燃料ガスＦＧ
は燃料ガス用のサンプリング管１０にて採取するように
する。上記各ガスのサンプリング管９，１０は、上部の
ホルダー７の貫通孔７ａの部分で各々シール装置１３に
てシールされており、更に、各サンプリング管９．１０
で採取したガスを分析するガス分析器１４に、各サンプ
リング管９と１０を、流路切換弁１５、ポンプ１６を介
して連通させ、上記ガス分析器１４を、データ処理を行
い表示する機能をもつ表示器１７に接続する。

なお、上記各ガスサンプリング管９，１０の位置決め装
置１１．１２としては、各段のセル■の厚さ寸法に応Ｃ
たガスサンプリング管９，１０の移動量を予め定め、ガ
スサンプリング管９，１０を昇降装置にて下降させると
きに指令により自動的に各セルごとにガスサンプリング
管９，１０が停止させられるようにしてもよく、又、各
サンプリング管９，１０に各段のセルに対応させた目盛
りを付し、該目盛りを読むことにより各ガスサンプリン
グ管９，１０の下端を任意のセル位置に停止させるよう
にしたものでもよい。

酸化ガスマニホールド５に酸化ガスＯＧを流し、燃料ガ
スマニホールド６に燃料ガスＦＧを流すと、酸化ガスＯ
Ｇは各段のセルにおけるカソード側に供給され、燃料ガ
スＦＧはアノード側に供給され、発電が行われる。燃料
電池の運転中に排出側の酸化ガスマニホールド５にガス
サンプリング管９を上方より挿入し、任意の段のセルの
位置にガスサンプリング管９の下端を位置させ、当該セ
ルのカソード側を流れた酸化ガスＯＧを採取させる。採
取されたガスは、切換弁１５を経てポンプ１６にて圧送
され、ガス分析器１４に導かれる。

ガス分析器１４では、ガスの量、ガスの組成等の分析が
行われ、その結果が表示器１７で表示され、当該セルで
酸化ガスが正常に流れているか否かのチェックが行われ
、該セルの性能がチェックされる。一方、燃料ガスマニ
ホールド６の排出側に燃料ガスサンプリング管１０を挿
入すれば、アノード側を流れた燃料ガスがサンプリング
されてガス分析器１４で同様に分析される。

上記において、ガスのサンプリングを行ったセルを構成
している電解質板１に割れが入っていてガスのリークが
ある場合には、各酸化ガスマニホールド５又は各燃料ガ
スマニホールド６に挿入した各ガスサンプリング管９又
は１０により採取されたガスの間が部分的に異なること
になると共に各ガスの組成も変化している。かかる場合
はガス分析器１４でガスのリーク吊がチェックされ、当
該電解質板１からなるセルの性能が測定され、部分的に
ガスリーク最の多いセルは性能が劣化したと判断される
。

本発明の装置において、ガスサンプリング管９．１０で
ガスの採取を行う場合、たとえば、各酸化ガスマニホー
ルド５には各サンプリング管９を挿入して同時に各酸化
ガスマニホールド５での酸化ガスの採取を行い、ガス分
析器１４で比較を行わせれば、上記電解質板１の割れの
場合の如く各ガスマニホールド５ごとに部分的にガスリ
ークを測定することができ、又、各段のセルごとに順次
ガスサンプリングを行い、ガス分析器１４での結果を各
セルごとに比較するようにすれば、各セルの性能をチェ
ックすることができる。

又、本発明においては、燃料電池の運転を停止させてお
いて、任意のセルに別のガスを流して排出側のガスマニ
ホールドでそのガスを採取し、ガスのリーク量から電解
質板１の劣化、すなわち、セルの性能の劣化を知るよう
にすることもできる。

なお、本発明の装置は、酸化ガスと燃料ガスが電解質板
１を挾んで平行流となるようにした内部マニホールド型
の燃料電池に適用した例を示して説明したが、ガスの流
れ方向は対向流となるようにしておる場合でも同様であ
る。

［発明の効果］以上述べた如く、本発明によれば、燃料電池を構成する
セルごとのガスの流れ、各セルにおける部分的なガスの
流れ、等をガスサンプリング管によるガス採取により知
ることができるようにしであるので、任意のセルのガス
流れが正常か否かを知ることによって当該セルのどの部
分にガスリークがあるか容易に知ることができると共に
、各セルのガス流れを各セルごとに比較することによっ
て各セルごとの性能を測定することができ、電解質板が
割れてガスリークがある場合は直ちに検知できてそのセ
ルの性能劣化を測定することができる、という優れた効
果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図は燃料
電池の部分断面図、第３図は本発明によりガスサンプリ
ング管状態を示す概略図、第４図は従来の燃料電池の一
例を示す断面図でおる。 ■・・・セル、１・・・電解質板、２・・・カソード、
３・・・アノード、４・・・セパレータ、５・・・酸化
ガスマニホールド、６・・・燃料ガスマニホールド、９
，１０・・・ガスサンプリング管、１１．１２・・・位
置決め装置、１４・・・ガス分析器、１５・・・流路切
換弁、１６・・・ポンプ、１７・・・表示器。

Claims

【特許請求の範囲】

１）電解質板の両面をカソードとアノードで挾み、カソ
ード側に酸化ガスを、又、アノード側に燃料ガスをそれ
ぞれ流すようにしてなる１セルを、セパレータにて仕切
って多段に積層して燃料電池を構成し、該燃料電池に設
けた上記各ガスのマニホールドに、ガスサンプリング管
を上下方向へ移動自在に挿入し、且つ上記ガスサンプリ
ング管を任意のセルごとに位置決めしてガスサンプリン
グできるようにするための位置決め装置を設置し、更に
、上記ガスサンプリング管で採取されたガスを分析し表
示する装置を備えたことを特徴とする燃料電池の性能測
定装置。