KR101956465B1 - 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 ega 검출방법 - Google Patents

복수의 기체확산층이 존재하는 불량 ega 검출방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101956465B1
KR101956465B1 KR1020170115092A KR20170115092A KR101956465B1 KR 101956465 B1 KR101956465 B1 KR 101956465B1 KR 1020170115092 A KR1020170115092 A KR 1020170115092A KR 20170115092 A KR20170115092 A KR 20170115092A KR 101956465 B1 KR101956465 B1 KR 101956465B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ega
stack
gas diffusion
diffusion layers
voltage
Prior art date
Application number
KR1020170115092A
Other languages
English (en)
Inventor
김창호
전대근
신환수
이재혁
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020170115092A priority Critical patent/KR101956465B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101956465B1 publication Critical patent/KR101956465B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241—Composites
    • H01M8/0245—Composites in the form of layered or coated products
    • 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
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 수소 연료전지의 EGA에 복수의 기체 확산층(GDL)이 존재하는 지를 검출하여 상기 수소 연료전지를 구성하는 스택의 불량여부를 점검하기 위한 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법은, MEA(Membrane Electrode Assembly)와 기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)을 합친 EGA(Electricity-Generating Assembly)를 적층한 스택으로 이루어진 수소연료전지에서 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는지를 검출하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법에 있어서, 상기 각 EGA의 애노드와 캐소드에 각각 수소와 공기를 공급하여 상기 스택을 활성화시키는 스택 활성화 단계(S10)와, 상기 각 EGA의 출력전압으로 상기 EGA 중에서 복수의 기체확산층이 존재하는 EGA가 있는지를 판단하는 불량 판단 단계(S20)와, 상기 불량 판단 단계(S20)에서 상기 기체확산층이 복수로 존재하는 상기 EGA가 없는 것으로 판단되면, 상기 스택은 양품(洋品)인 것으로 확정하는 스택 양품 확정 단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법{METHOD FOR DETECTING BAD EGA HAVING A PLURALITY OF GAS DIFFUSION LAYERS}
본 발명은 수소 연료전지의 EGA에 복수의 기체 확산층(GDL)이 존재하는 지를 검출하여 상기 수소 연료전지를 구성하는 스택의 불량여부를 점검하기 위한 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법에 관한 것이다.
수소 연료전지는 수소를 연료로 하여 수소와 산소를 반응시켜 나오는 전하를 전원으로 사용하는 연료전지이다.
수소 연료전지 차량은 이러한 수소 연료전지의 전력으로 모터를 구동시켜 차량의 추진력으로 사용하는 차량이다.
상기 수소 연료전지는 수소로부터 전기를 생성하기 위해서 MEA(Membrane Electrode Assembly)와 기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)을 합친 EGA(Electricity-Generating Assembly)를 수 백장 이상 쌓아서 스택을 구성하고, 이러한 스택을 포함하여 이루어진다. 여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 GDL(10)은 상기 MEA의 애노드 및 캐소드에 각각 연료전지 반응기체인 수소 및 공기(산소)를 공급하고, 생성된 전자를 이동시키며, 연료전지 반응 생성수를 배출시키는 부품으로서, 미세기공층(MPL; Micro-Porous Layer, 11)과 거대기공지지체(12)가 서로 접합된 상태로 구성된다.
상기 스택은 많은 수량의 EGA를 적층하여 생산되기 때문에, 차량에 탑재되기전인 활성화 단계에서 필수적으로 불량 EGA를 검출하는 과정을 거치게 된다.
대부분의 불량은 전극막의 성능과 연관된 것으로 각 EGA의 전압값을 모니터링 하여 검출이 가능하다.
하지만, 상기 GDL이 복수로 적용되는 경우에는 차량에서 플러딩이 발생하여, 성능 및 내구저하의 원인이 되기 때문에 사전에 검출할 필요성이 있다.
그러나, 상기 EGA의 내부에 복수의 GDL이 적용되는 경우에는 단순히 성능값 모니터링만으로는 불량을 검출하기가 곤란한 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 종래에는 생산단계에서 상기 GDL의 복수 공급을 방지하는 방법을 적용하고 있었다.
즉, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이, 스택을 활성화시키고(S110), 상기 스택의 성능이 만족하는지를 확인하여(S120), 성능이 만족하면 차량에 탑재되도록 스택을 공급하고(S130), 성능을 만족하지 못하면 불량 EGA를 수리한 후(S140), 다시 스택을 활성화시켜 불량여부를 판하게 된다.
하지만, 이는 불량을 완전히 확인할 수 없었고, 불량을 생산과정에 검출하지 못한 수소연료전지가 그대로 차량에 탑재되는 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 수소연료전지를 차량에 탑재하기전에는 상기 수요연료전지의 스택에 복수의 GDL이 존재하는지를 확인이 필요하다.
한편, 하기의 선행기술문헌에는 '연료전지용 기체확산층의 굽힘강성 비파괴 간접 측정 장치 및 방법'에 관한 기술이 개시되어 있다.
KR 10-2012-0001075 A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 복수의 기체확산층이 존재하는 EGA가 스택의 내부에 포함되어 있는지를 검출하여, 양품이 아닌 수소연료전지가 차량에 탑재되지 않도록 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법은, MEA(Membrane Electrode Assembly)와 기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)을 합친 EGA(Electricity-Generating Assembly)를 적층한 스택으로 이루어진 수소연료전지에서 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는지를 검출하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법에 있어서, 활성화된 상기 스택에 수소는 공급하면서 공기를 차단시킨 상태에서의 상기 각 EGA의 출력전압이 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는 것으로 미리 설정된 기체확산층 검출전압(VGDL)을 초과하는 EGA가 있는지를 감지하고, 상기 각 EGA의 출력전압이 상기 기체확산층 검출전압(VGDL)을 초과하면, 상기 스택에 불량 EGA가 있는 것으로 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 EGA의 출력전압을 상기 상기 기체확산층 검출전압(VGDL)과 비교하기 전에 상기 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능 만족 판단 전압보다 높은 지를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 EGA의 출력전압을 상기 상기 기체확산층 검출전압(VGDL)를 초과하지 않는 것으로 판단되면, 그 후에 상기 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능 만족 판단 전압보다 높은 지를 판단하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법은, MEA(Membrane Electrode Assembly)와 기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)을 합친 EGA(Electricity-Generating Assembly)를 적층한 스택으로 이루어진 수소연료전지에서 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는지를 검출하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법에 있어서, 상기 각 EGA의 애노드와 캐소드에 각각 수소와 공기를 공급하여 상기 스택을 활성화시키는 스택 활성화 단계와, 상기 각 EGA의 출력전압으로 상기 EGA 중에서 복수의 기체확산층이 존재하는 EGA가 있는지를 판단하는 불량 판단 단계와, 상기 불량 판단 단계에서 상기 기체확산층이 복수로 존재하는 상기 EGA가 없는 것으로 판단되면, 상기 스택은 양품(洋品)인 것으로 확정하는 스택 양품 확정 단계를 포함한다.
상기 불량 판단 단계는, 상기 스택의 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능 만족 판단 전압보다 높은지를 판단하는 성능 만족 판단 단계와, 상기 스택의 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능만족 판단 전압보다 높으면, 상기 스택에 수소는 공급하면서 공기를 차단시킨 상태에서 상기 각 EGA의 출력전압이 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는 것으로 미리 설정된 기체확산층 검출전압을 초과하는 EGA가 있는지를 감지하는 복수 기체확산층 존재 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 성능 만족 판단 단계에서 상기 스택의 성능이 만족하지 않는 것으로 판단되면, 상기 스택의 EGA 중에서 불량 EGA를 리페어하는 스택 리페어 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수 기체확산층 존재 판단 단계에서 상기 EGA의 전압이 상기 기체확산층 검출전압을 초과하면, 상기 스택의 EGA 중에서 불량 EGA를 리페어하는 스택 리페어 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 스택 리페어 단계가 수행된 이후에는 상기 스택 활성화 단계가 재수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 불량 판단 단계는, 상기 스택에 수소는 공급하면서 공기를 차단시킨 상태에서 상기 각 EGA의 출력전압이 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는 것으로 미리 설정된 기체확산층 검출전압을 초과하는 EGA가 있는지를 감지하는 복수 기체확산층 존재 판단 단계와,
상기 스택에 수소와 공기를 다시 공급하면서 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능 만족 판단 전압보다 높은지를 판단하는 성능 만족 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 성능 만족 판단 단계에서 상기 스택의 성능이 만족하지 않는 것으로 판단되면, 상기 스택의 EGA 중에서 불량 EGA를 리페어하는 스택 리페어 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수 기체확산층 존재 판단 단계에서 상기 EGA의 전압이 상기 기체확산층 검출전압을 초과하면, 상기 스택의 EGA 중에서 불량 EGA를 리페어하는 스택 리페어 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 스택 리페어 단계가 수행된 이후에는 상기 스택 활성화 단계가 재수행되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법에 따르면, 스택의 EGA에 복수의 GDL이 존재하는 EGA를 검출할 수 있기 때문에 스택의 성능향상을 기대할 수 있다.
또한, EGA에 복수의 GDL이 존재하는 경우에는 연료전지반응에서 발생하는 생성수의 배출을 저해하는 GDL의 수가 줄어들게 되어, 상기 EGA의 플러딩 발생가능성을 낮추어 스택의 내구성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 원가의 절감도 기대할 수 있다. 통상 수소연료전지차량에는 수 백장의 EGA가 투입되고, 상기 GDL은 그 수의 2배만큼 투입이 되는데, 복수로 투입되는 GDL을 사전에 검출함으로써, 그 만큼 원가절감을 도모할 수 있다.
도 1은 수소연료전지의 GDL 구조를 도시한 단면도.
도 2는 종래기술에 따른 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법을 도시한 순서도.
도 3은 스택의 애노드와 캐소드에 각각 수소와 공기(산소) 공급시 초기(t0)와, 일정시간(t1)경과후의 전압상태를 도시한 그래프.
도 4는 스택의 애노드와 캐소드에 각각 수소와 공기(산소) 공급시 초기(t0)와, 일정시간(t1)경과후의 전압상태에서, 복수의 GDL이 존재하는 것으로 판정하기 위해 VGDL를 설정한 상태를 도시한 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법을 도시한 순서도.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법을 도시한 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법은, MEA(Membrane Electrode Assembly)와 기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)을 합친 EGA(Electricity-Generating Assembly)를 적층한 스택으로 이루어진 수소연료전지에서 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는지를 검출하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법에서, 상기 각 EGA의 애노드와 캐소드에 각각 수소와 공기를 공급하여 상기 스택을 활성화시키는 스택 활성화 단계(S10)와, 상기 각 EGA의 출력전압으로 상기 EGA 중에서 복수의 기체확산층이 존재하는 EGA가 있는지를 판단하는 불량 판단 단계(S20)와, 상기 불량 판단 단계(S20)에서 상기 기체확산층이 복수로 존재하는 상기 EGA가 없는 것으로 판단되면, 상기 스택은 양품(洋品)인 것으로 확정하는 스택 양품 확정 단계(S30)를 포함한다.
스택 활성화 단계(S10)는 상기 스택을 구성하는 각 EGA의 애노드와 캐소드에 각각 수소와 공기를 공급하여 상기 스택을 활성화 시킨다. 상기 EGA에 수소와 공기가 공급되면, 상기 수소가 상기 공기의 산소와 반응하여 각 EGA로부터 출력전압이 발생하기 시작한다.
이때, 상기 스택은 예컨대 수 백개의 EGA를 포함하고 있으므로, 도 3에서와 같이, 각 EGA로부터 V(n, t0)의 전압이 출력된다. 여기서, V(n, t0)는 활성화 초기(t0)에 n번째 EGA의 출력전압을 의미한다.
불량 판단 단계(S20)는 상기 스택이 정상적인 성능을 발휘하면서, 상기 EGA에 복수의 GDL이 존재하는 지를 판단한다.
이를 위해서, 상기 불량 판단 단계(S20)는, 상기 스택을 구성하는 각 EGA들이 정상적인 성능을 발휘하는지를 판단하는 성능 만족 판단 단계(S21)와, 상기 EGA들 중에서 복수의 기체확산층을 갖는 EGA가 있는지를 판단하는 복수 기체확산층 존재 판단 단계(S22)를 포함한다.
성능 만족 판단 단계(S21)는 각 EGA의 출력전압을 미리 설정된 성능 만족 판단 전압보다 높은지를 판단한다. 상기 스택의 모든 EGA의 출력전압이 상기 성능 만족 판단 전압보다 높으면, 상기 스택은 정상적으로 성능이 발휘되는 것으로 판단할 수 있다.
복수 기체확산층 존재 판단 단계(S22)는 상기 스택의 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능만족 판단 전압보다 높으면, 상기 스택에 공기를 차단시킨 상태에서 상기 각 EGA의 출력전압이 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는 것으로 미리 설정된 기체확산층 검출전압(VGDL)을 초과하는 EGA가 있는지를 감지한다.
상기 스택에 수소의 공급은 유지한 채 공기를 차단하면, 상기 수소가 산소와 반응하지 못하고 애노드 쪽의 수소가 캐소드 쪽으로 조금씩 투과되면서 상기 캐소드에 잔존하고 있는 공기를 밀어내어 상기 스택의 각 EGA에서 출력되는 전압이 낮아진다.
이를 일정시간(t1)이 지난 후 각 EGA의 출력전압 V(n, t1)을 측정해보면, V(n, t0) 보다 낮아진 전압값을 확인할 수 있다.
한편, 상기 EGA 중에서 복수의 GDL이 존재하는 EGA에서는 수소가 공급되면서 공기(산소)가 차단된 상태에서 애노드 쪽의 수소가 캐소드 쪽으로 투과되는 속도가 저하되기 때문에, 나머지 EGA(하나의 GDL이 존재하는 EGA)에 비하여, 출력전압이 높게 된다.
따라서, 상기 복수 기체확산층 존재 판단 단계(S22)에서는 이러한 원리를 이용하여, 상기 스택의 각 EGA로 수소의 공급은 유지한 채, 공기(산소)를 차단시킨 상태에서 각 EGA의 출력전압을 측정하고, 그 중에서 복수 GDL이 존재하는 것으로 미리 설정된 기체확산층 검출전압(VGDL)을 초과하는 출력전압을 갖는 EGA가 있는지를 판단한다.
만약, 상기 기체확산층 검출전압(VGDL)을 초과하는 출력전압을 갖는 EGA는 내부에 복수의 GDL이 존재하는 것으로 볼 수 있다.
상기 스택의 EGA들 중에서, 다른 EGA보다 높은 출력전압을 갖는 경우는 내부에 복수의 GDL이 존재하는 경우 이외에도 애노드 수소유로에 유효한 리크가 발생한 EGA에서도 다른 EGA보다 높은 출력전압을 가질 수 있다. 그러나, 이러한 경우에는 스택 생산후 상기 스택의 각 EGA의 기밀확인이 추가로 이루어지기 때문에, 이 과정에서 필터링이 된다. 뿐만 아니라, EGA의 기밀확인에서 필터링되지 않더라도, 상기 스택 활성화 단계(S10) 및 상기 성능 만족 판단 단계(S21)에서 수소압력이 유지되지 않기 때문에 확인이 가능하다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 원리를 이용하여, 상기 기체확산층 검출전압(VGDL)을 미리 설정하고, 상기 기체확산층 검출전압(VGDL)을 초과하는 EGA는 내부에 복수의 GDL를 포함하는 것으로 판단하도록 할 수 있다.
상기 불량 판단 단계(S20)는 상기 성능 만족 판단 단계(S21)와 상기 복수 기체확산층 존재 판단 단계(S22)가 순차적으로 수행되도록 이루어지는 바, 상기 각 EGA는 상기 성능 만족 판단 단계(S21)에서 성능을 만족하면 복수의 GDL이 존재하는 지를 판단하게 되고, 복수의 GDL이 존재하지 않으면, 후술되는 스택 양품 확정 단계(S30)가 수행된다.
스택 양품 확정 단계(S30)는 상기 불량 판단 단계(S20)에서 상기 각 EGA의 성능 평가를 만족하면서, 내부에 복수의 GDL이 없는 것으로 판단되는 경우, 수행된다.
상기 스택이 양품(洋品)으로 확정되면, 상기 스택은 차량에 탑재될 수 있다.
양품으로 확정된 스택은 수소 연료전치차량에 탑재가 가능한 상태로서, 바로 수소 연료전지차량에 탑재될 수 있다. 물론, 양품의 스택은 일시적으로 보관되거나 이동되어 상기 수소 연료전지차량에 탑재될 수도 있다.
한편, 상기 불량 판단 단계(S20)를 만족하지 못하는 경우에는 상기 스택의 EGA 중에서 불량 EGA를 리페어하는 스택 리페어 단계(S40)가 수행된다. 즉, 상기 스택 리페어 단계(S40)는 상기 성능 만족 판단 단계(S21)에서 상기 스택의 성능이 만족하지 않는 것으로 판단되면 수행될 수 있다. 또한, 상기 복수 기체확산층 존재 판단 단계(S22)에서 상기 EGA의 전압이 상기 기체확산층 검출전압(VGDL)을 초과하는 경우에도 수행될 수 있는 것으로서, 상기 성능 만족 판단 단계(S21)와 상기 복수 기체확산층 존재 판단 단계(S22) 중 어느 하나라도 만족하지 못하는 경우에 수행된다.
상기 스택 리페어 단계(S40)를 통하여 리페어된 스택은 다시 활성화되도록 상기 스택 활성화 단계(S10)로 리턴된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 다른 실시예에서는 앞서 설명한 제1실시예와 같이, 스택 활성화 단계(S10), 불량 판단 단계(S20) 및 스택 양품 확정 단계(S30)로 이루어지나, 상기 불량 판단 단계(S20)의 세부적인 구성에 있어 다소 차이가 있다.
즉, 본 실시예에서는 상기 불량 판단 단계(S20)가 복수 기체확산층 존재 판단 단계(S21')와 성능 만족 판단 단계(S22')로 이루어져, 상기 스택의 EGA 중에서 복수의 GDL(10)이 존재하는 EGA가 있는지를 먼저 판단한 후에, 복수의 GDL(10)이 존재하는지를 먼저 판단한 후에, 상기 스택의 성능을 평가하도록 한다. 상기 복수 기체확산층 존재 판단 단계(S21')와 상기 성능 만족 판단 단계(S22')의 세부적인 구성은 앞서 설명한 제1실시예에서와 동일하다.
다시 말해, 상기 스택에 산소의 공기를 차단시킨 상태에서 상기 각 EGA의 출력전압이 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는 것으로 미리 설정된 기체확산층 검출전압(VGDL)을 초과하는 EGA가 있는지를 감지하고(S21'), 상기 스택에 수소와 공기를 다시 공급하면서 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능 만족 판단 전압보다 높은지를 판단한다(S22').
만약, 상기 복수 기체확산층 존재 판단 단계(S21')에서 복수의 GDL(10)이 존재하지 않은 것으로 감지되고, 상기 스택의 성능이 만족하는 것으로 판단되면, 상기 스택 양품 확정 단계(S30)가 수행된다.
그러나, 상기 복수 기체확산층 존재 판단 단계(S21')에서 복수의 GDL(10)이 존재하는 것으로 감지되면, 스택 리페어 단계(S40)가 수행되고, 상기 스택의 성능이 만족하지 않는 경우에도 상기 스택 리페어 단계(S40)가 수행된다.
상기 스택 리페어 단계(S40)가 수행된 이후에는 다시 상기 스택 활성화 단계(S10)가 수행된다.
10 : 기체혹산층
11 : 미세기공층
12 : 거대기공지지체
S10 : 스택 활성화 단계
S20 : 불량 판단 단계
S21, S22' : 성능 만족 판단 단계
S22, S21' : 복수 기체확산층 존재 판단 단계
S30 : 스택 양품 확정 단계
S40 : 스택 리페어 단계

Claims (12)

  1. MEA(Membrane Electrode Assembly)와 기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)을 합친 EGA(Electricity-Generating Assembly)를 적층한 스택으로 이루어진 수소연료전지에서 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는지를 검출하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법에 있어서,
    상기 스택에 수소는 공급하면서 공기를 차단시킨 상태에서의 상기 각 EGA의 출력전압이 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는 것으로 미리 설정된 기체확산층 검출전압을 초과하는 EGA가 있는지를 감지하고,
    상기 각 EGA의 출력전압이 상기 기체확산층 검출전압을 초과하면, 상기 스택에 불량 EGA가 있는 것으로 검출하는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 EGA의 출력전압을 상기 상기 기체확산층 검출전압과 비교하기 전에 상기 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능 만족 판단 전압보다 높은 지를 판단하는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각 EGA의 출력전압을 상기 상기 기체확산층 검출전압을 초과하지 않는 것으로 판단되면, 그 후에 상기 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능 만족 판단 전압보다 높은 지를 판단하는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.
  4. MEA(Membrane Electrode Assembly)와 기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)을 합친 EGA(Electricity-Generating Assembly)를 적층한 스택으로 이루어진 수소연료전지에서 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는지를 검출하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법에 있어서,
    상기 각 EGA의 애노드와 캐소드에 각각 수소와 공기를 공급하여 상기 스택을 활성화시키는 스택 활성화 단계와,
    상기 각 EGA의 출력전압으로 상기 EGA 중에서 복수의 기체확산층이 존재하는 EGA가 있는지를 판단하는 불량 판단 단계와,
    상기 불량 판단 단계에서 상기 기체확산층이 복수로 존재하는 상기 EGA가 없는 것으로 판단되면, 상기 스택은 양품(洋品)인 것으로 확정하는 스택 양품 확정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 불량 판단 단계는,
    상기 스택의 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능 만족 판단 전압보다 높은지를 판단하는 성능 만족 판단 단계와,
    상기 스택의 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능만족 판단 전압보다 높으면, 상기 스택에 수소는 공급하면서 공기를 차단시킨 상태에서 상기 각 EGA의 출력전압이 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는 것으로 미리 설정된 기체확산층 검출전압을 초과하는 EGA가 있는지를 감지하는 복수 기체확산층 존재 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 성능 만족 판단 단계에서 상기 스택의 성능이 만족하지 않는 것으로 판단되면, 상기 스택의 EGA 중에서 불량 EGA를 리페어하는 스택 리페어 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수 기체확산층 존재 판단 단계에서 상기 EGA의 전압이 상기 기체확산층 검출전압을 초과하면, 상기 스택의 EGA 중에서 불량 EGA를 리페어하는 스택 리페어 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 스택 리페어 단계가 수행된 이후에는 상기 스택 활성화 단계가 재수행되는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 불량 판단 단계는,
    상기 스택에 수소는 공급하면서 공기를 차단시킨 상태에서 상기 각 EGA의 출력전압이 상기 EGA에 복수의 기체확산층이 존재하는 것으로 미리 설정된 기체확산층 검출전압을 초과하는 EGA가 있는지를 감지하는 복수 기체확산층 존재 판단 단계와,
    상기 스택에 수소와 공기를 다시 공급하면서 각 EGA의 출력전압이 미리 설정된 성능 만족 판단 전압보다 높은지를 판단하는 성능 만족 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 성능 만족 판단 단계에서 상기 스택의 성능이 만족하지 않는 것으로 판단되면, 상기 스택의 EGA 중에서 불량 EGA를 리페어하는 스택 리페어 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수 기체확산층 존재 판단 단계에서 상기 EGA의 전압이 상기 기체확산층 검출전압을 초과하면, 상기 스택의 EGA 중에서 불량 EGA를 리페어하는 스택 리페어 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 스택 리페어 단계가 수행된 이후에는 상기 스택 활성화 단계가 재수행되는 것을 특징으로 하는 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 EGA 검출방법.


KR1020170115092A 2017-09-08 2017-09-08 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 ega 검출방법 KR101956465B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170115092A KR101956465B1 (ko) 2017-09-08 2017-09-08 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 ega 검출방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170115092A KR101956465B1 (ko) 2017-09-08 2017-09-08 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 ega 검출방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101956465B1 true KR101956465B1 (ko) 2019-03-08

Family

ID=65800357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170115092A KR101956465B1 (ko) 2017-09-08 2017-09-08 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 ega 검출방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101956465B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111584901A (zh) * 2020-05-12 2020-08-25 浙江高成绿能科技有限公司 一种燃料电池性能快速恢复方法
KR20220076590A (ko) 2020-12-01 2022-06-08 현대자동차주식회사 전고체 전지의 내부 단락 검출방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110000157A (ko) * 2009-06-26 2011-01-03 현대자동차주식회사 연료전지의 전해질막 검사 장치 및 방법
KR20120001075A (ko) 2010-06-29 2012-01-04 현대자동차주식회사 연료전지용 기체확산층의 굽힘강성 비파괴 간접 측정 장치 및 방법
KR101113642B1 (ko) * 2009-06-25 2012-02-14 기아자동차주식회사 연료전지용 전극막 어셈블리 사전 검수 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101113642B1 (ko) * 2009-06-25 2012-02-14 기아자동차주식회사 연료전지용 전극막 어셈블리 사전 검수 장치 및 방법
KR20110000157A (ko) * 2009-06-26 2011-01-03 현대자동차주식회사 연료전지의 전해질막 검사 장치 및 방법
KR20120001075A (ko) 2010-06-29 2012-01-04 현대자동차주식회사 연료전지용 기체확산층의 굽힘강성 비파괴 간접 측정 장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111584901A (zh) * 2020-05-12 2020-08-25 浙江高成绿能科技有限公司 一种燃料电池性能快速恢复方法
KR20220076590A (ko) 2020-12-01 2022-06-08 현대자동차주식회사 전고체 전지의 내부 단락 검출방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107275660B (zh) 燃料电池系统和用于控制燃料电池系统的方法
US9252441B2 (en) Method for detecting the permeability state of the ion exchanger polymer membrane of a fuel cell
US20140239962A1 (en) Fuel cell inspection method and inspection device
US8900767B2 (en) Algorithm for in-situ quantification of PEMFC membrane health over its life
KR101956465B1 (ko) 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 ega 검출방법
US20110081587A1 (en) Apparatus for Detecting Leak in Fuel Cells
JP2022150782A (ja) リーク検査方法及びリーク検査装置
JP2006269128A (ja) 燃料電池装置
JP6079745B2 (ja) 燃料電池の検査方法および製造方法
JP4353296B2 (ja) 燃料電池システムおよび燃料電池の起動方法
JP4814815B2 (ja) セル電圧モニタの故障判定装置
JP5518670B2 (ja) 燃料電池システムのクロスリーク検出方法
JP5139870B2 (ja) 燃料電池システム及びそれを用いたクロスリーク検出方法
JP2010108815A (ja) 電気化学装置
JP5316834B2 (ja) 燃料電池システム
US10727509B2 (en) Method for repairing a fuel cell stack
JP5172605B2 (ja) 燃料電池システム及びそれを用いたクロスリーク検出方法
JP5114520B2 (ja) 燃料電池システム及び燃料電池システムの停止制御方法
JP2010033767A (ja) 燃料電池発電システムおよびその故障原因推定方法
KR101664611B1 (ko) 연료전지 스택 열화 측정장치 및 방법
JP2010218953A (ja) 燃料電池システム
JP5502955B2 (ja) 燃料電池システムおよびその制御方法
JP2009266475A (ja) 燃料電池システムおよび燃料電池システムのセル電圧制御方法
JP5282863B2 (ja) 燃料電池システム
CN114792829B (zh) 一种燃料电池的缺陷检测方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant