WO2022201484A1 - 燃料電池のエージング方法 - Google Patents

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佐藤浩一郎
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Honda Motor Co Ltd
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell aging method.
  • a fuel cell comprises a membrane-electrode assembly (MEA) having an electrolyte membrane and a pair of electrodes laminated on each side of the electrolyte membrane, and a pair of separators ( bipolar plate).
  • MEA membrane-electrode assembly
  • a plurality of these fuel cells are stacked to form a fuel cell stack.
  • aging is performed after assembly in order to bring out the power generation performance of the fuel cell.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-57572 discloses aging in which a manufactured fuel cell stack is housed in an aging booth and an aging device (power generation device) is used to generate power.
  • one aspect of the present invention is a method for aging a fuel cell having an electrolyte membrane and a pair of electrodes provided on both sides of the electrolyte membrane, comprising: Hydrogen ultra-fine bubble water containing hydrogen as ultra-fine bubbles is supplied to one electrode of the fuel cell, and ultra-fine bubble aging is performed by moving the protons from the one electrode through the electrolyte membrane to the other electrode.
  • the fuel cell aging method described above makes it possible to further promote humidification of the electrolyte membrane, thereby improving the efficiency of aging.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of an aging device that performs an aging method for a fuel cell according to one embodiment of the present invention
  • 1 is a perspective view showing the configuration of a fuel cell
  • FIG. 3A is an explanatory diagram showing a first pattern of UFB aging (concentration cell).
  • FIG. 3B is an explanatory diagram showing a second pattern of UFB aging (concentration cell).
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the action of the fuel cell in the first pattern of the concentration cell;
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the action of a fuel cell in a second pattern of concentration cells;
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of an aging device that performs an aging method for a fuel cell according to one embodiment of the present invention
  • 1 is a perspective view showing the configuration of a fuel cell
  • FIG. 3A is an explanatory diagram showing a first pattern of UFB aging (concentration cell).
  • FIG. 6A is a flow chart showing a fuel cell aging method according to the first embodiment.
  • FIG. 6B is a flowchart showing the processing flow of UFB aging. It is a partial explanatory view showing an aging device according to a modification.
  • FIG. 8A is an explanatory diagram showing the configuration of the first supply processing section of the aging device.
  • FIG. 8B is an explanatory diagram showing the configuration of the second supply processing section of the aging device.
  • FIG. 9A is an explanatory diagram showing the first pattern of the fuel cell aging method (UFB aging: hydrogen pump) according to the second embodiment.
  • FIG. 9B is an explanatory diagram showing a second pattern of UFB aging (hydrogen pump).
  • the aging method for the fuel cell 10 according to the first embodiment of the present invention uses the aging device 50 shown in FIG.
  • a fuel cell stack 12 in which a plurality of fuel cells 10 that are unit power generation cells are stacked is set in the aging device 50 .
  • the aging device 50 performs ultra-fine bubble aging in which a liquid having ultra-fine bubbles (hereinafter sometimes abbreviated as UFB) is supplied to the fuel cell stack 12, thereby improving the power generation performance of the fuel cell stack 12. Increase.
  • UFB ultra-fine bubble aging
  • UFB ultra-fine bubble aging
  • the configuration of the fuel cell stack 12 will be described first.
  • the fuel cell stack 12 is configured by housing a stack 14 in which a plurality of fuel cells 10 are stacked in a stack case (not shown).
  • the fuel cell 10 includes a membrane-electrode assembly 18 (hereinafter referred to as MEA 18) having a resin frame 19 on its outer periphery, and a first separator 20a and a second separator 20a laminated on both sides of the MEA 18, respectively. and a separator 20b.
  • MEA 18 membrane-electrode assembly 18
  • an anode gas such as hydrogen flows between the first separator 20a and the MEA 18, while a cathode gas (oxidant gas) such as oxygen flows between the second separator 20b and the MEA 18.
  • the MEA 18 has an electrolyte membrane 22 , an anode electrode 24 provided on one side of the electrolyte membrane 22 , and a cathode electrode 26 provided on the other side of the electrolyte membrane 22 .
  • the electrolyte membrane 22 for example, a solid polymer electrolyte membrane (cation exchange membrane), which is a thin film of perfluorosulfonic acid containing water, is applied.
  • the electrolyte membrane 22 can use an HC (hydrocarbon)-based electrolyte in addition to the fluorine-based electrolyte.
  • Each of the anode electrode 24 and the cathode electrode 26 includes catalyst layers 24a and 26a bonded to the electrolyte membrane 22, dense carbon layers 24b and 26b stacked on the catalyst layers 24a and 26a, and dense carbon layers 24b and 26b. and gas diffusion layers 24c, 26c (see FIG. 4).
  • the catalyst layers 24a and 26a are formed by, for example, uniformly coating the surface of carbon paper, carbon cloth, or the like with porous carbon particles having platinum alloys supported on their surfaces together with an ion-conductive polymer binder. .
  • the catalyst layers 24a and 26a have a plurality of pores with an average diameter (average pore diameter) of about 50 to 80 nm.
  • the dense carbon layers 24b, 26b are made of carbon paper, carbon cloth, or the like, and have an average pore diameter of about 400 to 600 nm.
  • the gas diffusion layer 24c is made of carbon paper, carbon cloth, or the like, and has an average pore diameter of about 30 to 50 ⁇ 10 3 nm.
  • the first separator 20a and the second separator 20b are formed by pressing a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plated steel plate, or a metal plate whose metal surface is subjected to anticorrosive surface treatment to form an uneven cross section, for example.
  • a junction separator is formed by joining the outer peripheries of the first separator 20a of one fuel cell 10 and the second separator 20b of the other fuel cell 10, and this junction separator and the MEA 18 are laminated. By doing so, the laminate 14 is constructed.
  • the first separator 20a has an anode flow channel 30 for flowing anode gas on the surface facing the anode electrode 24 of the MEA 18 .
  • the anode channel 30 is configured by linear channel grooves (or wavy channel grooves) formed between a plurality of ridges 31 extending in the longitudinal direction of the first separator 20a.
  • the second separator 20b has a cathode flow channel 32 through which the cathode gas flows on the surface facing the cathode electrode 26 of the MEA 18 (in FIG. 2, the flow direction of the cathode gas is illustrated on the cathode electrode 26 for convenience). ing).
  • the cathode channel 32 is composed of linear channel grooves (or wavy channel grooves) formed between a plurality of ridges 33 extending in the longitudinal direction of the second separator 20b.
  • a coolant channel 34 through which coolant (for example, water) flows is formed between the contact surfaces of the first separator 20a and the second separator 20b.
  • the coolant channel 34 is formed by overlapping the shape of the back surface of the anode channel 30 of the first separator 20a and the shape of the back surface of the cathode channel 32 of the second separator 20b.
  • the fuel cell 10 has a plurality of fluid communication holes 36 for circulating the anode gas, the cathode gas, and the coolant in the stacking direction of the stack 14 .
  • One anode gas inlet communication hole 38a, two cathode gas outlet communication holes 40b, and a coolant inlet communication hole 42a are provided as fluid communication holes 36 at one edge in the long side direction of the fuel cell 10.
  • the anode gas inlet communication hole 38 a communicates with the anode channel 30 of the first separator 20 a to allow the anode gas to flow into the anode channel 30 .
  • the two coolant inlet communication holes 42 a communicate with the coolant channel 34 between the first and second separators 20 a and 20 b to allow the coolant to flow into the coolant channel 34 .
  • the two cathode gas outlet communication holes 40b communicate with the cathode flow channel 32 of the second separator 20b to allow the cathode gas to flow out from the cathode flow channel 32. As shown in FIG.
  • fluid communication holes 36 are provided with one cathode gas inlet communication hole 40a, two anode gas outlet communication holes 38b, and two coolant outlet communication holes 42b. be done.
  • the cathode gas inlet communication hole 40 a communicates with the cathode channel 32 of the second separator 20 b to allow the cathode gas to flow into the cathode channel 32 .
  • the two coolant outlet communication holes 42 b communicate with the coolant channel 34 between the first and second separators 20 a and 20 b to allow the coolant to flow out of the coolant channel 34 .
  • the two anode gas outlet communication holes 38 b communicate with the anode flow channel 30 of the first separator 20 a to allow the anode gas to flow out from the anode flow channel 30 .
  • the position, number, shape, etc. of the fluid communication holes 36 may be appropriately set according to the required specifications.
  • a terminal plate 44a, an insulator 46a and an end plate 48a are stacked outward in this order.
  • a terminal plate 44b, an insulator 46b and an end plate 48b are sequentially stacked outward.
  • Each end plate 48a, 48b forms part of a stack case.
  • Each of the fluid communication holes 36 is also formed through one end (or both ends) of the laminate 14 in the stacking direction, and communicates with each pipe (not shown) attached to the outer surface of the end plate 48a.
  • the aging device 50 includes an arrangement section 52 for arranging the fuel cell stack 12, a first circulation section 60 and a second circulation section 70 for circulating the liquid to the fuel cell stack 12, and a voltage applying section for applying a potential to the fuel cell stack 12. a portion 80;
  • the aging device 50 also includes a control unit 54 that controls the operation of the entire device.
  • the placement section 52 has a space in which the fuel cell stack 12 can be set, and has a plurality of pipes (not shown) that can be connected to the respective fluid communication holes 36 of the set fuel cell stack 12 (end plate 48a). .
  • the aging device 50 also connects the pair of terminal plates 44 a and 44 b of the fuel cell stack 12 set in the placement section 52 and the voltage application section 80 with a pair of harnesses 56 .
  • the first circulation section 60 has a liquid first circulation path 61 connected to a predetermined pipe of the placement section 52 .
  • the first circulation path 61 is composed of a metal pipe or the like having a flow path inside, and is connected to the anode gas inlet communication hole 38 a and the anode gas outlet communication hole 38 b of the fuel cell stack 12 set in the placement section 52 . That is, the first circulation path 61 circulates the liquid to the anode electrodes 24 of the fuel cells 10 in the fuel cell stack 12 .
  • the first circulation unit 60 circulates, as a liquid, ultra-fine bubble water (UFB water) in which ultra-fine bubbles (UFB) are mixed with water to the anode electrode 24 . Therefore, the first circulation section 60 has a first ultra-fine bubble generation section (first UFB generation section 62 ) at a predetermined position in the first circulation path 61 .
  • UFB water ultra-fine bubble water
  • first UFB generation section 62 first ultra-fine bubble generation section
  • UFB refers to bubbles whose bubble diameter is smaller than that of microbubbles (for example, bubbles whose bubble diameter is smaller than 10 3 nm).
  • the first UFB generator 62 according to the present embodiment generates UFB with an average bubble diameter of approximately 100 nm to 150 nm.
  • UFB is negatively charged as a negative colloid even in a liquid, and there is no bonding between UFBs, and it is difficult to float, so it is possible to stay in the liquid for a long time without reducing the bubble number density.
  • the first UFB generation unit 62 includes a mixing unit 63 that mixes UFB with the water circulating in the first circulation path 61, and two types of gas sources (H 2 gas source 64, H2 gas source 64, N2 gas source 65).
  • the first UFB generation unit 62 supplies one of the two types of gas sources to the mixing unit 63, and the mixing unit 63 generates UFB water having the UFB of the supplied gas. That is, the first UFB generation unit 62 generates hydrogen ultra-fine bubble water (H 2 UFB water) having hydrogen UFB (H 2 UFB) and nitrogen ultra-fine bubble water (N 2 UFB) having nitrogen UFB (N 2 UFB).
  • UFB water can be selectively generated.
  • the mixing section 63 of the first UFB generation section 62 is provided near the supply port 52a that supplies UFB water to the arrangement section 52, and operates appropriately under the control of the control section .
  • the configuration of the mixing section 63 is not particularly limited, and a well-known device capable of generating UFB water from supplied gas and water can be applied.
  • the mixing unit 63 can apply a pressurized dissolution method in which a solution obtained by dissolving gas in water under pressure is repeatedly ejected and circulated under low pressure.
  • the first circulation unit 60 includes, in addition to the first UFB generation unit 62, a first pump 66 that circulates the liquid and a first valve 67 that opens and closes the flow path of the first circulation path 61. Prepare for 61.
  • the rotation speed of the first pump 66 is controlled by the control unit 54 to circulate the liquid at an appropriate flow speed.
  • the opening of the first valve 67 is changed under the control of the control unit 54 to adjust the pressure of the liquid in the first circulation path 61 and block the flow of the liquid in the closed state.
  • the first circulation path 61 is provided with a plurality of sensors (not shown) that detect information related to the circulation state of the liquid, and each sensor is connected to the control section 54 so as to be able to communicate information.
  • the plurality of sensors include a pressure sensor that detects the pressure in the first circulation path 61, a flow rate sensor that detects the flow rate of liquid, and a bubble sensor or concentration sensor that detects the amount of UFB.
  • the first circulation path 61 is connected to a first water supply section 68 that supplies water to the first circulation path 61 and a first discharge path 69 that discharges liquid from the first circulation path 61.
  • the first water supply unit 68 is connected to city water, for example, and includes a water treatment unit that removes impurities, a tank, a valve (both not shown), etc. Under the control of the control unit 54, the first circulation route 61 is supplied with water.
  • the first discharge path 69 is provided with a first discharge valve 69a that opens and closes under the control of the control unit 54. When the first discharge valve 69a is closed, discharge of the liquid in the first circulation path 61 is blocked, and the first discharge The liquid in the first circulation path 61 is discharged while the valve 69a is open.
  • the second circulation section 70 has a second liquid circulation path 71 connected to a predetermined pipe of the placement section 52 .
  • the second circulation path 71 is composed of a metal pipe or the like having a flow path inside, and is connected to the cathode gas inlet communication hole 40 a and the cathode gas outlet communication hole 40 b of the fuel cell stack 12 set in the placement section 52 . That is, the second circulation path 71 circulates liquid to the cathode electrodes 26 of the fuel cells 10 in the fuel cell stack 12 .
  • the second circulation path 71 includes a second UFB generator 72 having a mixing part 73, an H2 gas source 74, and an N2 gas source 75, a second pump 76, and a second A valve 77 and a plurality of sensors (not shown) are provided.
  • the second circulation path 71 is also connected to a second water supply section 78 and a second discharge path 79 having a second discharge valve 79a.
  • the same configuration as that of the first circulation section 60 can be applied to each configuration of the second circulation section 70 , and the second circulation section 70 operates under the control of the control section 54 . Therefore, a detailed description is omitted.
  • the voltage applying section 80 of the aging device 50 is electrically connected to the pair of terminal plates 44a and 44b of the fuel cell stack 12 arranged in the arrangement section 52 via a harness 56, and is connected to the control section 54. Communicatively connected.
  • the voltage applying section 80 applies an appropriate potential to the anode electrode 24 and the cathode electrode 26 of each fuel cell 10 under the control of the control section 54 .
  • the voltage application section 80 has a power supply section 82 , a switch section 84 and a voltage control section 86 .
  • the power source unit 82 and the switch unit 84 constitute an equivalent circuit in which the positive and negative electrodes of the two power sources 82a and 82b connected in parallel are opposite to each other, and which can switch between energization and cutoff of each power source. . Therefore, in the voltage application section 80, one power supply 82a applies a negative potential to the anode electrode 24 of the fuel cell 10 compared to the other poles while the switch section 84 is switched by the control section 54, and the cathode electrode 26 is positively applied. Apply a potential. Conversely, in the voltage application section 80, the other power supply 82b applies a positive potential to the anode electrode 24 and a negative potential to the cathode electrode 26 compared with the other poles while the switch section 84 is switched by the control section 54.
  • the voltage control section 86 of the voltage application section 80 adjusts the voltage output to the fuel cell stack 12 while the power supply section 82 is in an energized state.
  • the voltage value may be set to an appropriate value according to the number of stacked fuel cells 10.
  • the voltage per unit fuel cell one cell is set to be in the range of several mV to about 1V. .
  • the aging device 50 is electrically connected to the pair of terminal plates 44a and 44b of the fuel cell stack 12 via a harness 56, and is also connected to the control section 54 so as to be communicable with an electronic load section (electronic load section). device: not shown).
  • the electronic load section is particularly used for applying a large current between the anode and cathode during power generation (power generation aging or power generation for characteristic evaluation). Appropriate current is applied to
  • the aging device 50 supplies coolant (water) to the coolant outlet communication hole 42b, the coolant inlet communication hole 42a, and the coolant channel 34 of the fuel cell stack 12 arranged in the arrangement portion 52.
  • coolant water
  • a refrigerant circulation part for circulating may be provided.
  • the control unit 54 of the aging device 50 has one or more processors, memories, input/output interfaces and electronic circuits (both not shown).
  • a program (not shown) stored in the memory is executed by one or more processors, so that a plurality of functional blocks for controlling each configuration of the fuel cell system are formed within the control unit 54 .
  • At least part of each functional block may be configured by an electronic circuit including an integrated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a discrete device.
  • Memory may also be associated with a processor, integrated circuit, or the like.
  • the aging method of the fuel cell 10 utilizes the principle of a concentration cell to allow protons (H + ) to pass through the MEA 18 during UFB aging.
  • the concentration cell uses the H 2 UFB water supplied to the fuel cell 10 to create a hydrogen (H 2 ) concentration difference between the anode electrode 24 and the cathode electrode 26 of the MEA 18 , promotes concentration equilibrium in the MEA 18 , and proton to move.
  • the control unit 54 controls the operations of the first distribution unit 60, the second distribution unit 70, and the voltage application unit 80, so that two patterns of UFB aging (concentration cell ) can be implemented.
  • the first pattern H 2 UFB water is supplied to the anode electrode 24 and a negative potential is applied compared to the other electrodes, while N 2 UFB water is supplied to the cathode electrode 26 and a positive potential is applied.
  • N 2 UFB water is supplied to the anode electrode 24 and a positive potential is applied, while H 2 UFB water is supplied to the cathode electrode 26 and a negative potential is applied compared to the other electrodes.
  • the aging device 50 uses an electronic load unit (not shown) instead of the voltage application unit 80 to apply a current to either the anode or the cathode (or alternately), so that the voltage application unit 80 and the It is also possible to apply a similar potential difference.
  • control unit 54 may implement the first pattern or the second pattern alone, or alternately implement the first pattern and the second pattern every predetermined period.
  • the operation of the fuel cell 10 by supplying UFB water in the first pattern and the second pattern will be described below.
  • the MEA 18 has a high H 2 concentration on the anode electrode 24 side and a low H 2 concentration on the cathode electrode 26 side. Therefore, in the MEA 18, a motion is created in which protons flow from the anode electrode 24 to the cathode electrode 26 through the electrolyte membrane 22 so that the H2 concentration difference is balanced. Further, as described above, since the surface potential of H 2 UFB is negatively charged, the H 2 UFB in the anode electrode 24 is positively applied by power supply from the voltage applying section 80 to the terminal plates 44a and 44b. It is possible to encourage movement toward the cathode electrode 26 side.
  • the H 2 UFB supplied to the anode channel 30 has a bubble diameter smaller than the average pore diameters of the gas diffusion layer 24c and dense carbon layer 24b. Therefore, the H 2 UFB moves in the gas diffusion layer 24c and the dense carbon layer 24b without breaking bubbles.
  • the average pore diameter is smaller than the bubble diameter of H 2 UFB, so that H 2 UFB easily bursts into H 2 molecules. That is, UFB aging can sufficiently spread both H 2 molecules and water molecules (H 2 O) over the catalyst layer 24a.
  • the H 2 that has moved to the catalyst layer 24a reacts with the platinum catalyst and ionizes into protons (H + ) and electrons (e ⁇ ).
  • the ionized protons move in the MEA 18 from the anode side to the cathode side along with the electroosmotic water.
  • electrons move to the first separator 20a in contact with the anode electrode 24, and move to the second separator 20b via the harness 56 and the voltage applying section 80.
  • the N 2 UFB supplied to the cathode electrode 26 is dispersed in the gas diffusion layer 26c, the dense carbon layer 26b and the catalyst layer 26a.
  • This N 2 UFB suppresses unnecessary reactions (reactions by oxygen, protons, and electrons) in the catalyst layer 26a by not reacting with the platinum catalyst.
  • the protons transferred through the MEA 18 and the electrons of the cathode electrode 26 react with the platinum catalyst of the catalyst layer 26a to form H 2 molecules.
  • the H 2 molecules produced at the cathode electrode 26 are discharged from the fuel cell 10 together with the N 2 UFB water.
  • the aging device 50 may perform control to make the pressure on the anode electrode 24 side higher than the pressure on the cathode electrode 26 side when the first pattern is performed.
  • the control unit 54 reduces the opening degree of the first valve 67 to be smaller than the opening degree of the second valve 77, is greater than the amount of water supplied from the second water supply unit 78 and the rotation speed of the second pump 76 .
  • the aging device 50 makes the water pressure in the first circulation path 61 and the fuel cell stack 12 (anode flow path 30) higher than the water pressure in the second circulation path 71 and the fuel cell stack 12 (cathode flow path 32). can be higher.
  • the aging device 50 increases the pressure (differential pressure) on the anode electrode 24 side with respect to the pressure on the cathode electrode 26 side by approximately 50 kPa to 150 kPa. In this way, since the pressure on the side supplying H 2 UFB is high, the H 2 UFB in the H 2 UFB water supplied to the anode electrode 24 side more easily moves to the catalyst layer 24a. Protons can be efficiently generated.
  • the H 2 UFB supplied to the cathode channel 32 moves to the catalyst layer 26a through the gas diffusion layer 26c and the dense carbon layer 26b, and bursts at the catalyst layer 26a.
  • Two molecules diffuse easily.
  • the H 2 molecules in the catalyst layer 26a react with the platinum catalyst and ionize into protons (H + ) and electrons (e ⁇ ).
  • the ionized protons move in the MEA 18 from the cathode side to the anode side along with the electroosmotic water.
  • electrons move to the second separator 20b in contact with the cathode electrode 26, and move to the first separator 20a via the harness 56 and the voltage application section 80.
  • the protons and electrons of the anode electrode 24 that have migrated via the MEA 18 react with the platinum catalyst of the catalyst layer 24a to form H 2 molecules.
  • the H2 molecules produced at the anode electrode 24 are discharged together with the N2 UFB water.
  • the aging device 50 preferably controls the pressure on the cathode electrode 26 side to be higher than the pressure on the anode electrode 24 side. That is, the control unit 54 makes the degree of opening of the second valve 77 smaller than the degree of opening of the first valve 67, and reduces the amount of water supplied from the second water supply unit 78 and the rotational speed of the second pump 76 to the second 1 Increase the amount of water supplied from the water supply unit 68 and the rotational speed of the first pump 66 .
  • the pressure (differential pressure) on the side of the cathode electrode 26 with respect to the pressure on the side of the anode electrode 24 (differential pressure) becomes sufficiently high, and protons are efficiently directed from the catalyst layer 26a of the cathode electrode 26 to the electrolyte membrane 22. can dodge.
  • control unit 54 when the control unit 54 alternately performs the first pattern and the second pattern and performs control to create a differential pressure between the pair of electrodes, the control unit 54 changes the electrolyte membrane 22 when switching between the first pattern and the second pattern. It is preferable to carry out a conditioning step in order to suppress the overload of the . In this conditioning step, in order to reduce (or zero) the differential pressure between the pair of electrodes, purge control is performed to discharge H 2 UFB water from the circulation path on the supply side of H 2 UFB water with high pressure.
  • N 2 supply control it is preferable to perform N 2 supply control to supply N 2 UFB water to the electrode on the supply side of H 2 UFB water.
  • control unit 54 performs N2 supply control while performing purge control, thereby efficiently eliminating the differential pressure and removing residual hydrogen from the electrodes. .
  • the aging device 50 is basically configured as described above, and the method for aging the fuel cell 10 will be described below with reference to FIG. 6A. Specifically, the aging method of the fuel cell 10 sequentially performs UFB aging (step S1), N2 purge (step S2), CV aging (step S3), and performance evaluation (step S4).
  • the UFB aging in step S1 is mainly a process of increasing the wettability of the electrolyte membrane 22 to facilitate the movement of protons.
  • UFB water H 2 UFB, N 2 UFB
  • the gas diffusibility in the anode electrode 24 and the cathode electrode 26 is improved, and the wettability of the electrolyte membrane 22 can be efficiently enhanced.
  • the aging device 50 alternately performs the first pattern (supply application pattern) and the second pattern (reverse supply application pattern).
  • the control unit 54 performs the first pattern (step S1-1), determines the end of the first pattern (step S1-2), performs the conditioning step (step S1-3), The execution of two patterns (step S1-4), the end determination of the second pattern (step S1-5), and the conditioning step (step S1-6) are repeated until the UFB aging is completed.
  • the control unit 54 controls the first pump 66 and the first water supply unit 68 of the first circulation unit 60, and the second pump 76 and the second water supply unit 78 of the second circulation unit 70. to circulate water to the anode electrode 24 and the cathode electrode 26 . Then, the control unit 54 controls the first UFB generation unit 62 to supply H 2 from the H 2 gas source 64, thereby generating H 2 UFB in the mixing unit 63, and controlling the second UFB generation unit 72. By supplying N 2 from the N 2 gas source 75 , N 2 UFB is generated in the mixing section 73 . Thereby, the aging device 50 supplies H 2 UFB water to the anode electrode 24 and N 2 UFB water to the cathode electrode 26 .
  • the control unit 54 controls the first pump 66, the first water supply unit 68, and the first valve 67 of the first circulation unit 60 to increase the pressure on the side of the anode electrode 24 that supplies the H 2 UFB water to The pressure is made higher than the pressure on the side of the cathode electrode 26 that supplies N 2 UFB water. Accordingly, a large amount of H 2 UFB smoothly moves to the catalyst layer 24 a of the anode electrode 24 . Further, the control unit 54 may stop the circulation of the H 2 UFB water by stopping the first pump 66 and closing the first valve 67 when the pressure on the anode electrode 24 side is increased. This stop ensures that the H 2 UFB water stays on the anode electrode 24 .
  • the control unit 54 causes the voltage application unit 80 to apply a negative potential to the anode electrode 24 and a positive potential to the cathode electrode 26 compared to the other electrodes. do.
  • a large amount of H 2 UFB explodes into H 2 molecules within the catalyst layer 24a of the anode electrode 24 of the MEA 18 .
  • the H 2 molecules react with the platinum catalyst and are ionized into protons and electrons, and the protons pass through the electrolyte membrane 22 together with the electroosmotic water, thereby moving to the cathode electrode 26 .
  • the protons and electrons that have moved through the electrolyte membrane 22 react with the platinum catalyst to form H2 molecules.
  • the control unit 54 determines whether the supply of H 2 UFB water to the anode electrode 24 has been performed for a predetermined supply period (including a period during which circulation is stopped), and determines whether the supply period has not elapsed, keep using the same H 2 UFB water. That is, the controller 54 continuously circulates the H 2 UFB water between the fuel cell stack 12 and the first circulation path 61 . Conversely, when the predetermined supply period has elapsed, the H 2 UFB water is drained from the first circulation path 61 and new H 2 UFB water is supplied to the first circulation path 61 .
  • the aging device 50 discharges the H 2 UFB water generated by the first UFB generation unit 62 through the first circulation path 61 after the H 2 UFB water generated by the first UFB generation unit 62 is sufficiently reused, thereby reducing the consumption of H 2 . .
  • the control unit 54 determines whether or not the first pattern has been performed for a predetermined period (step S1-2), and if it has not been performed for a predetermined period (step S1-2: NO), While one pattern is continued, if it is performed for a predetermined period (step S1-2: YES), the process proceeds to the conditioning step (step S1-3).
  • the control unit 54 fully opens the first valve 67 and opens the first discharge valve 69a of the first discharge path 69 to discharge H 2 UFB on the anode electrode 24 side.
  • the cathode electrode 26 side maintains the circulation of the second circulation path 71 (or the circulation is stopped by closing the second valve 77) by not opening the second discharge valve 79a. As a result, the water pressure of the H 2 UFB water on the anode electrode 24 side is reduced, and the differential pressure with the cathode electrode 26 side is reduced.
  • the control unit 54 operates the first UFB generation unit 62 and the first pump 66 of the first circulation unit 60 to operate the anode electrode 24 side. is supplied with N 2 UFB water.
  • N 2 UFB water By supplying the N 2 UFB water, the H 2 molecules remaining on the anode electrode 24 are discharged while the electrolyte membrane 22 and the catalyst layer 24a are kept moist.
  • the control unit 54 implements the second pattern (step S1-4).
  • the control unit 54 controls the first UFB generation unit 62 to supply N 2 from the N 2 gas source 65 to generate N 2 UFB in the mixing unit 63, and the second UFB generation unit 72 is controlled to supply H 2 from the H 2 gas source 74 to generate H 2 UFB in the mixing section 73 .
  • the aging device 50 supplies N 2 UFB water to the anode electrode 24 and H 2 UFB water to the cathode electrode 26 .
  • the controller 54 makes the pressure on the side of the cathode electrode 26 supplying H 2 UFB water higher than the pressure on the side of the anode electrode 24 supplying N 2 UFB water.
  • control unit 54 may stop the circulation of the H 2 UFB water by stopping the second pump 76 and closing the second valve 77 when the pressure on the cathode electrode 26 side is increased. This stop ensures that the high pressure H 2 UFB water stays on the cathode electrode 26 .
  • the control unit 54 applies a negative potential to the cathode electrode 26 and a positive potential to the anode electrode 24 by the voltage application unit 80 compared to the other electrodes. .
  • a large amount of protons reacted with the platinum catalyst at the cathode electrode 26 permeate the electrolyte membrane 22 together with the electroosmotic water.
  • the protons and electrons react with the platinum catalyst to form H 2 molecules.
  • control unit 54 determines whether or not the supply of H 2 UFB water to the cathode electrode 26 has been performed for a predetermined supply period (including the period during which circulation is stopped), and determines whether the supply period If not, continue to use H 2 UFB water. Conversely, when the predetermined supply period has elapsed, the H 2 UFB water is discharged from the second circulation path 71 and new H 2 UFB water is supplied to the second circulation path 71 .
  • control unit 54 determines whether or not the second pattern has been performed for a predetermined period (step S1-5), and if it has not been performed for a predetermined period (step S1-5: NO), While the two patterns are continued, if the predetermined period is performed (step S1-5: YES), the conditioning step is performed (step S1-6). In this conditioning step, control is performed in reverse to the conditioning step of step S1-3.
  • control unit 54 discharges the H 2 UFB on the cathode electrode 26 side, reduces the water pressure of the H 2 UFB water on the cathode electrode 26 side, and reduces the pressure difference with the cathode electrode 26 side. Further, the control unit 54 supplies N 2 UFB water to the cathode electrode 26 side while discharging the H 2 UFB water from the second circulation path 71 . By supplying the N 2 UFB water, H 2 molecules remaining on the cathode electrode 26 can be discharged while the electrolyte membrane 22 and the catalyst layer 26a are kept moist. After performing the above conditioning process for a set period (or until the differential pressure between the cathode electrode 26 and the anode electrode 24 becomes equal to or less than a predetermined pressure), the control unit 54 ends the conditioning process.
  • the aging device 50 ends the UFB aging by continuing the above processing flow for the set number of repetitions or for the set period. After the UFB aging is finished, the aging method of the fuel cell 10 performs the next N2 purge (step S2 in FIG. 6A). This N2 purge process may use the aging device 50 used in UFB aging, or may apply another device.
  • the N2 purge is performed by supplying N2 gas, which is an inert gas, to the anode flow channel 30 and the cathode flow channel 32 of the fuel cell stack 12 after UFB aging.
  • N2 gas which is an inert gas
  • This is the process of discharging the
  • the same aging device 50 after discharging the water in the first circulation path 61 and the second circulation path 71, , and N 2 gas is supplied from the N 2 gas source 75 of the second UFB generator 72 to the second circulation path 71 .
  • the humidity of the electrolyte membrane 22 is adjusted and the flooding of the anode electrode 24 and the cathode electrode 26 is prevented.
  • the aging device 50 may supply super-humidified N2 gas in which the N2 gas is in a super-humidified state in the N2 purge.
  • CV aging voltage fluctuation aging
  • step S3 uses the aging device 50 used in the UFB aging described above, or uses a CV aging device (not shown). Varying voltage is applied to This CV aging removes the film oxidized on the surface of the catalyst, removes organic contaminants adhering to the catalyst, etc., and increases the catalyst effective area of the MEA 18 . As a result, the reaction of H 2 ⁇ 2H + +e ⁇ and the reaction of O 2 +4H + +4e ⁇ ⁇ 2H 2 O during power generation of the fuel cell 10 are promoted.
  • UFB aging is performed first, protons can easily move in the electrolyte membrane 22 during CV aging. Therefore, CV aging can shorten the implementation time.
  • step S4 the power generation performance of the fuel cell stack 12 (fuel cell 10) after CV aging is analyzed by an appropriate evaluation method.
  • the cell voltage and current during power generation are detected by performing power generation processing of the fuel cell stack 12 .
  • the concentration overvoltage of the IV curve is reduced and the activation overvoltage is also reduced. Therefore, the power generation performance of the fuel cell stack 12 is significantly improved.
  • the supply of UFB water (H 2 UFB water, N 2 UFB water) in UFB aging (concentration cell) causes movement of H 2 molecules in the anode electrode 24 and the cathode electrode 26.
  • properties (diffusibility) and wettability are improved.
  • the implementation of UFB aging increases the diffusion coefficient of protons in the MEA 18 , and accordingly increases the amount of electroosmotic water when protons move through the electrolyte membrane 22 . Therefore, the water content of the MEA 18 (electrolyte membrane 22) can be efficiently increased.
  • the aging device 50 is not limited to performing UFB aging on the fuel cell stack 12 having a plurality of fuel cells 10, but may be configured to perform UFB aging on the fuel cell 10, which is a unit power generation cell, by appropriately modifying it. There may be. Further, for example, in the aging method of the fuel cell 10, the CV aging (step S3) may be omitted when the power generation performance of the fuel cell 10 is sufficiently improved by performing the UFB aging.
  • the supply of UFB is not limited to when UFB aging is performed on the fuel cell 10, but can also be applied when the fuel cell stack 12 (fuel cell 10) generates power.
  • a fuel cell system (not shown) with fuel cell stack 12 or aging device 50 supplies H 2 UFB water containing H 2 UFB to anode electrode 24 while O 2 to cathode electrode 26 .
  • O 2 UFB water containing molecular UFB Provide O 2 UFB water containing molecular UFB.
  • the aging device 50 is provided with the H 2 gas sources 64, 74 and the N 2 gas sources 65, 75 in the first UFB generation section 62 and the second UFB generation section 72, respectively.
  • the H 2 gas sources 64, 74 and the N 2 gas sources 65, 75 may be shared.
  • 7, 8A and 8B exemplify modifications of the aging method in which O 2 UFB water is supplied, and H 2 gas sources 64, 74 and N 2 gas sources 65, 75 are shared. do.
  • the aging device 50A supplies selected fluids (H 2 UFB water, (N 2 UFB water, O 2 UFB water, humidified H 2 gas, humidified N 2 gas, humidified O 2 gas), and treats each fluid discharged from the fuel cell stack 12 . and a discharge processing unit 92 .
  • the supply processing unit 90 includes a first supply processing unit 94 that supplies O 2 (air in this modification) and N 2 , a second supply processing unit 96 that supplies H 2 , the fuel cell stack 12 and the first supply unit 94 . and a supply channel switching unit 98 that switches the fluid channel between the processing unit 94 and the second supply processing unit 96 .
  • the emission processing unit 92 includes a first emission processing unit 100 that processes O 2 and N 2 emissions, a second emission processing unit 102 that processes H 2 emissions, the fuel cell stack 12 and the first emission processing unit 100 . and a discharge channel switching unit 104 for switching the fluid channel between the second discharge processing unit 102 and the second discharge processing unit 102 .
  • a first circulation path 106 for circulating the fluid in the first discharge processing section 100 is connected between the first supply processing section 94 and the first discharge processing section 100 .
  • a second circulation path 108 for circulating the fluid in the second discharge processing section 102 is connected between the second supply processing section 96 and the second discharge processing section 102 .
  • the first supply processor 94 includes an air source 110, an air UFB generator 112, an air UFB tank 114, a bubbler tank 116, an N2 gas source 118, and an N2 UFB generator.
  • a part 120 and an N 2 UFB tank 122 are provided.
  • a water supply unit 124 is connected to each of the air UFB generation unit 112 , the bubbler tank 116 and the N 2 UFB generation unit 120 .
  • the air UFB generator 112 appropriately mixes air supplied from the air source 110 and water supplied from the water supply unit 124 to generate air UFB water.
  • the air UFB tank 114 stores the generated air UFB water and also stores the air UFB water circulated from the first discharge processing unit 100 .
  • the N 2 UFB generator 120 appropriately mixes the N 2 gas supplied from the N 2 gas source 118 and the water supplied from the water supply 124 to generate N 2 UFB water.
  • the N 2 UFB tank 122 stores the generated N 2 UFB water and stores the N 2 UFB water circulated from the first discharge processing unit 100 .
  • the bubbler tank 116 is connected to the air source 110, the N 2 gas source 118, and the water supply unit 124, and supplies air or N 2 gas to the water stored in the tank to bubble the humidified air. Or generate humidified N2 gas. Also, the bubbler tank 116 controls the temperature and humidity of the gas by adjusting the temperature with a temperature adjusting unit (not shown).
  • the first supply processor 94 selectively supplies the air from the air source 110 to the air UFB generator 112 and the bubbler tank 116, and the N2 gas from the N2 gas source 118 to the N2 UFB generator 120 and the bubbler tank. 116 with valves 126a, 126b, 126c, 126d for selectively feeding 116; Further, the first supply processing unit 94 has a pump 128a and a valve 130a between the air UFB tank 114 and the output terminal 94a of the first supply processing unit 94, and between the bubbler tank 116 and the output terminal 94a.
  • the first supply processing unit 94 has a path for supplying N 2 UFB water as a coolant to the fuel cell stack 12, and this path also has a pump 128d and a valve 130d.
  • the first supply processing unit 94 configured as described above supplies N 2 UFB water, O 2 UFB water, humidified N 2 gas, and humidified O 2 gas from the output terminal 94a to the downstream supply flow path switching unit. 98.
  • the second supply processing unit 96 includes an H 2 gas source 132, an H 2 UFB generation unit 134, an H 2 UFB tank 136, and an H 2 bubbler tank 138, as shown in FIG. 8B.
  • a water supply unit 124 is connected to each of the H 2 UFB generation unit 134 and the H 2 bubbler tank 138 .
  • the H 2 UFB generation unit 134 appropriately mixes the H 2 gas supplied from the H 2 gas source 132 and the water supplied from the water supply unit 124 to generate H 2 UFB water.
  • the H 2 UFB tank 136 stores the generated H 2 UFB water and also stores the H 2 UFB water circulated from the second discharge processing unit 102 .
  • the H 2 bubbler tank 138 is connected to the H 2 gas source 132 and the water supply unit 124, and supplies H 2 gas to the water stored in the tank to bubble it, thereby generating humidified H 2 gas. do.
  • the H2 bubbler tank 138 also controls the temperature and humidity of the gas by adjusting the temperature with a temperature control unit (not shown).
  • the second supply processing unit 96 has valves 140a and 140b for selectively supplying the H2 gas from the H2 gas source 132 to the H2UFB generation unit 134 and the H2 bubbler tank 138, and further H2UFB .
  • a pump 142a and a valve 144a are provided between the fuel tank 136 and the output terminal 96a of the second supply processing section 96, and a pump 142b and a valve 144b are provided between the H2 bubbler tank 138 and the output terminal 96a.
  • the second supply processing section 96 configured as described above can output the H 2 UFB water and the humidified H 2 gas from the output terminal 96 a to the downstream supply channel switching section 98 .
  • the supply channel switching unit 98 includes a plurality of pipes 150 between the first supply processing unit 94 and the fuel cell stack 12 and between the second supply processing unit 96 and the fuel cell stack 12 . Further, each of the plurality of pipes 150 is provided with a plurality of valves 152 (valves 152a, 152b, 152c, 152d). The supply channel switching unit 98 configured in this way supplies the fluid of the first supply processing unit 94 to one of the anode electrode 24 and the cathode electrode 26 under the switching of the plurality of valves 152, while supplying the anode electrode 24 and the cathode electrode 26 with the fluid. The fluid of the second supply processing section 96 is supplied to the other of the cathode electrodes 26 .
  • the discharge channel switching unit 104 includes a plurality of pipes 160 between the first discharge processing unit 100 and the fuel cell stack 12 and between the second discharge processing unit 102 and the fuel cell stack 12 . Further, each of the plurality of pipes 160 is provided with a plurality of valves 162 (valves 162a, 162b, 162c, 162d). The discharge channel switching unit 104 configured in this way discharges the fluid from one of the anode electrode 24 and the cathode electrode 26 to the first discharge processing unit 100 under the switching of the plurality of valves 162, and The fluid is discharged from the other cathode electrode 26 to the second discharge processing section 102 .
  • the first discharge treatment unit 100 has a first recovery tank 170 that recovers N 2 UFB water, O 2 UFB water, N 2 gas, and O 2 gas. Also, the first circulation path 106 is connected between the input terminal 100 a of the first discharge processing section 100 and the first recovery tank 170 . A valve 172 a is provided between the input terminal 100 a and the first collection tank 170 , and a valve 172 b is also provided in the first circulation path 106 .
  • the first discharge processing unit 100 configured as described above discharges the N 2 UFB water, the O 2 UFB water, the N 2 gas, and the O 2 gas to the first recovery tank 170 by switching the valves 172a and 172b. , and the first circulation path 106 .
  • the second discharge treatment unit 102 has a second recovery tank 174 for recovering H2UFB water and H2 gas.
  • the second circulation path 108 is connected between the input terminal 102 a of the second discharge processing section 102 and the second recovery tank 174 .
  • a valve 176 a is provided between the input terminal 102 a and the second collection tank 174
  • a valve 176 b is also provided in the second circulation path 108 .
  • the second discharge processing unit 102 configured in this way discharges the H 2 UFB water and H 2 gas to the second recovery tank 174 under switching of the valves 176a and 176b, and circulates them through the second circulation path 108. can be made
  • the aging apparatus 50A configured as described above supplies H 2 UFB water to the anode electrode 24, supplies N 2 UFB water to the cathode electrode 26, and applies a potential by the voltage applying unit 80 (see FIG. 1).
  • the first pattern described above can be implemented.
  • the aging device 50A supplies N 2 UFB water to the anode electrode 24, supplies H 2 UFB water to the cathode electrode 26, and applies a potential by the voltage application unit 80, thereby executing the second pattern. can be done.
  • the above-described purge control and N2 supply control are performed by appropriately switching the pipes 150 and 160 by the supply channel switching unit 98 and the discharge channel switching unit 104. be able to.
  • the first supply processing unit 94 can easily supply humidified N2 gas to the fuel cell stack 12 in N2 supply control.
  • the aging device 50A supplies H 2 UFB water to the anode electrode 24 and O 2 UFB water to the cathode electrode 26 so that the fuel cell stack 12 can generate power.
  • the aging device 50A can supply O 2 UFB water to the anode electrode 24 and H 2 UFB water to the cathode electrode 26 to generate power in the fuel cell stack 12 .
  • the power generation of the fuel cell stack 12 may be performed by combining the first pattern and the second pattern during UFB aging, or may be performed after UFB aging.
  • the separators (the first separator 20a and the second separator 20b) that constitute the fuel cell 10 are configured to prevent gas and liquid from leaking from the flow path to the outside between adjacent separators.
  • a seal (not shown) may be provided to prevent this.
  • the water repellent substance such as siloxane may scatter and adhere to the surface facing the power generation portion. Therefore, it is preferable to wash the separator with UFB water when manufacturing the separator (before or during the UFB aging treatment). As a result, the UFB water enters into minute gaps in the separator, and the water-repellent substance adhered during manufacturing can be removed.
  • the hydrophilicity of the surface of the separator can be increased by washing with UFB water, and by configuring the fuel cell 10 with this separator, it is expected that the aging time of the fuel cell 10 will be shortened or the variation in cell voltage will be improved. can do.
  • the fuel cell 10 aging method according to the second embodiment utilizes the principle of a hydrogen pump to pass protons (H + ) through the MEA 18 during UFB aging.
  • a direct-current power supply connected to the fuel cell 10 forms an electron flow, thereby moving protons in the direction in which more electrons exist within the MEA 18 . That is, it is a method of moving (pumping) protons by electric current.
  • the same device as the aging device 50 according to the first embodiment can also be applied to UFB aging using the principle of this hydrogen pump.
  • the control unit 54 of the aging device 50 controls the operations of the first circulation unit 60, the second circulation unit 70, and the voltage application unit 80, thereby performing As shown, two patterns are implemented.
  • the anode electrode 24 is supplied with H 2 UFB water and a positive potential is applied, while the cathode electrode 26 is supplied with N 2 UFB water and compared with the other electrodes.
  • the second pattern shown in FIG. 9B supplies N 2 UFB water to the anode electrode 24 and applies a negative potential compared to the other electrodes, while supplying H 2 UFB water to the cathode electrode 26, This is a reverse supply application pattern for applying a positive potential.
  • the control unit 54 can perform the first pattern or the second pattern independently, or alternately perform the first pattern and the second pattern every predetermined period. can be done.
  • the aging device 50 uses an electronic load unit (not shown) instead of the voltage application unit 80 to apply current to either the anode or the cathode (or alternately). By doing so, it is possible to apply a potential difference similar to that of the voltage applying section 80 .
  • the aging device 50 supplies H 2 UFB water to the anode flow channel 30 and the anode electrode 24 through the first circulation part 60, and supplies H 2 UFB water to the cathode flow channel 32 through the second circulation part 70. and N 2 UFB water to the cathode electrode 26 .
  • H 2 UFB moves to the catalyst layer 24a through the gas diffusion layer 24c and the dense carbon layer 24b due to the hydraulic pressure (water flow) of the H 2 UFB water at the anode electrode 24, and bursts at the catalyst layer 24a to produce H 2 molecules. becomes.
  • control unit 54 controls the pressure on the anode electrode 24 side to be higher than the pressure on the cathode electrode 26 side, thereby facilitating movement of the H 2 UFB toward the catalyst layer 24a.
  • the H 2 molecule then reacts with the platinum catalyst and ionizes into protons (H + ) and electrons (e ⁇ ).
  • the voltage application section 80 applies a positive potential to the anode electrode 24 and a negative potential to the cathode electrode 26 compared to the other electrodes.
  • the ionized electrons move to the first separator 20 a of the anode electrode 24 and move to the second separator 20 b of the cathode electrode 26 via the harness 56 and the voltage applying section 80 .
  • the cathode electrode 26 attracts protons as more electrons move. Therefore, the protons in the catalyst layer 24a of the anode electrode 24 move inside the MEA 18 along with the electroosmotic water.
  • the protons and electrons that have moved to the catalyst layer 26a of the cathode electrode 26 react with the platinum catalyst to form H 2 molecules, and these H 2 molecules are discharged from the fuel cell 10 together with N 2 UFB water.
  • the aging device 50 reverses the supply target electrode of UFB water (H 2 UFB water, N 2 UFB water) from the first pattern, and also switches the voltage application target electrode to the first pattern. Reverse the pattern.
  • UFB water H 2 UFB water, N 2 UFB water
  • the fuel cell 10 moves protons from the cathode electrode 26 toward the anode electrode 24 via the electrolyte membrane 22, and humidification with electroosmotic water can be performed from the cathode electrode 26 side ( A detailed description of the action of the fuel cell 10 is omitted).
  • the aging method of the fuel cell 10 can obtain the same effects as in the first embodiment even with UFB aging using the principle of a hydrogen pump. That is, in this aging method, the diffusion coefficient of protons in the MEA 18 increases, and the amount of electroosmotic water accompanying the proton transfer also increases, so that the water content of the MEA 18 (electrolyte membrane 22) can be efficiently increased.
  • UFB aging using the principle of a hydrogen pump can further increase proton transfer efficiency by transferring electrons by applying a DC voltage.
  • the aging method for the fuel cell 10 according to the third embodiment is configured such that CV aging is performed simultaneously with UFB aging. different from the aging method of Note that the same aging device 50 as in the first and second embodiments can be applied to the aging device 50 that performs UFB aging.
  • step S11 UFB+CV aging
  • step S12 N2 purge
  • step S13 CV aging
  • step S14 performance evaluation
  • the control unit 54 varies the voltage applied to the anode electrode 24 and the cathode electrode 26 by the voltage application unit 80 while performing UFB aging using the principle of a concentration cell or hydrogen pump.
  • the fuel cell 10 subjected to UFB+CV aging has an increased water content in the electrolyte membrane 22 and an improved catalyst effective area.
  • the aging method can further shorten the implementation time in CV aging (step S13) after N2 purge (step S12). Even if UFB+CV aging is performed in this way and the CV aging is shortened, the power generation performance of the fuel cell stack 12 can be significantly improved.
  • CV aging may of course be omitted if the power generation performance of the fuel cell 10 is sufficiently enhanced by performing UFB+CV aging. .
  • One aspect of the present invention is a method for aging a fuel cell 10 having an electrolyte membrane 22 and a pair of electrodes (an anode electrode 24 and a cathode electrode 26) provided on both sides of the electrolyte membrane 22, wherein Hydrogen ultra-fine bubble water (H 2 UFB water) containing hydrogen as ultra-fine bubbles (UFB) is supplied to one electrode of the fuel cell 10, and protons are transferred from one electrode to the other electrode through the electrolyte membrane 22. Carry out moving ultra-fine bubble aging.
  • Hydrogen ultra-fine bubble water H 2 UFB water
  • UFB ultra-fine bubbles
  • the aging method of the fuel cell 10 can favorably move the H 2 UFB water supplied to the fuel cell 10 to the catalyst layer 24a (or the catalyst layer 26a) of one electrode.
  • protons ionized from hydrogen in the catalyst layer 24a (or catalyst layer 26a) move through the electrolyte membrane 22 with the electroosmotic water, thereby further promoting humidification of the electrolyte membrane 22. That is, ultra-fine bubble aging using H 2 UFB water can improve the efficiency of aging of the fuel cell 10 .
  • CV aging voltage variation aging
  • a voltage that varies in a predetermined voltage width is applied to a pair of electrodes (anode electrode 24 and cathode electrode 26).
  • CV aging can be performed on the fuel cell 10 whose gas diffusibility has been enhanced by humidification of the electrolyte membrane 22, and the catalyst effective area can be secured in a short time by this CV aging. becomes possible.
  • ultra-fine bubble aging hydrogen ultra-fine bubbled water is supplied to the anode electrode 24, which is a pair of electrodes, and a negative potential is applied compared to the other electrode, while the cathode electrode 26, which is a pair of electrodes, is supplied with hydrogen ultra-fine bubble water.
  • a supply application pattern of supplying nitrogen ultra-fine bubble water having nitrogen as ultra-fine bubbles and applying a positive potential can move protons between electrodes using the principle of a concentration cell, and can perform UFB aging well.
  • the supply application pattern and the anode electrode 24 are supplied with nitrogen ultra-fine bubble water and a positive potential is applied, while the cathode electrode 26 is supplied with hydrogen ultra-fine bubble water. , and a reverse supply application pattern in which a negative potential is applied compared to the other electrodes, are alternately performed.
  • the electrolyte membrane 22 can be humidified from both the anode electrode 24 and the cathode electrode 26, and the UFB aging can be made more efficient.
  • hydrogen ultra-fine bubble water is supplied to the anode electrode 24, which is a pair of electrodes
  • oxygen ultra-fine bubble water containing oxygen as ultra-fine bubbles is supplied to the cathode electrode 26, which is a pair of electrodes, to generate power. conduct.
  • hydrogen ultra-fine bubbled water is supplied to the anode electrode 24, which is a pair of electrodes, and a positive potential is applied, and nitrogen ultra-fine bubbled water having nitrogen as ultra-fine bubbles is applied to the cathode electrode 26, which is a pair of electrodes. is supplied, and a supply application pattern is performed in which a negative potential is applied compared to the other electrodes.
  • the aging method of the fuel cell 10 makes it possible to move protons between the electrodes using the principle of a hydrogen pump, so that UFB aging can be performed satisfactorily.
  • the supply application pattern and the nitrogen ultra-fine bubble water are supplied to the anode electrode 24, a negative potential is applied compared to the other electrodes, and the hydrogen ultra-fine bubble water is applied to the cathode electrode 26.
  • a reverse supply application pattern in which the voltage is supplied and a positive potential is applied is alternately performed. Even when the principle of the hydrogen pump is used in this way, the electrolyte membrane 22 can be humidified from both the anode electrode 24 and the cathode electrode 26, and the UFB aging can be made more efficient.
  • the pressure on the side supplying the hydrogen ultra-fine bubbled water is made higher than the pressure on the side supplying the nitrogen ultra-fine bubbled water. This allows UFB aging to more efficiently transfer the H 2 UFB to the catalyst layers 24a, 26a within the electrodes.
  • the pressure on the side supplying the hydrogen ultra-fine bubbled water is lowered, thereby reducing the pressure difference from the pressure on the side supplying the nitrogen ultra-fine bubbled water.
  • the aging method of the fuel cell 10 can suppress an overload or the like on the electrolyte membrane 22 due to a sudden change in pressure at the end of the supply application pattern or the reverse supply application pattern.
  • the aging method of the fuel cell 10 can easily discharge the hydrogen remaining in the electrodes.
  • the applied voltage is varied within a predetermined voltage width.
  • the aging method of the fuel cell 10 can be performed together with the UFB aging and the CV aging, thereby further shortening the aging time.
  • the hydrogen ultra-fine bubbled water is drained.
  • the aging method of the fuel cell 10 can sufficiently use up the hydrogen ultra-fine bubbles, thereby suppressing the consumption of hydrogen.
  • the fuel cell 10 has a pair of separators (a first separator 20a and a second separator 20b) installed on each of the electrode surfaces of the pair of electrodes, and the separators are separated before or during the ultrafine bubble aging treatment. with ultra-fine bubble water.
  • the hydrophilicity of the surface of the separator can be increased, and by constructing the fuel cell 10 with this separator, it is expected that the aging time of the fuel cell 10 will be shortened or the variation in cell voltage will be improved.

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Abstract

燃料電池（１０）は、電界質膜（２２）と、電解質膜（２２）の両面に設けられたアノード電極（２４）及びカソード電極（２６）と、を有する。燃料電池（１０）のエージング方法は、プロトン（Ｈ＋）に分離可能な水素（Ｈ２）をウルトラファインバブルとして有する水素ウルトラファインバブル水（Ｈ２ＵＦＢ水）を、燃料電池（１０）の一方の電極に供給する。これにより、燃料電池（１０）のエージング方法は、一方の電極から電解質膜（２２）を通して他方の電極にプロトン（Ｈ＋）を移動させるウルトラファインバブルエージングを行う。

Description

燃料電池のエージング方法
　本発明は、燃料電池のエージング方法に関する。
　燃料電池は、電解質膜と、電解質膜の両面の各々に積層された一対の電極と、を有する電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）、及びＭＥＡの電極面の各々に設置された一対のセパレータ（バイポーラ板）を備える。この燃料電池は、複数積層されることで、燃料電池スタックに組み立てられる。燃料電池スタック（又は燃料電池）の製造では、組立後に、燃料電池の発電性能を引き出すためにエージングを行っている。
　例えば、特開２０２０－５７５７２号公報には、製造された燃料電池スタックをエージング用のブースに収容し、エージング装置（発電装置）を用いて発電を行うエージングが開示されている。
　この種のエージングは、発電時に加湿した水素ガスを供給して、水素から電子が電離したプロトンを電解質膜に透過させることで、電解質膜内の加湿を行う。しかしながら、水素ガスの供給と加湿とは、トレードオフの関係にあり、水素ガスに随伴する水を増やすと、電極に液水膜が生じてガス拡散性が低下してしまい、プロトンの発生量が減少することになる。逆に、水素ガスに随伴する水を減らすと、電解質膜の加湿が不充分になる。
　本発明は、上記の実情を鑑みたものであり、電解質膜の加湿を一層促進することが可能となり、これによりエージングの効率化を図ることができる燃料電池のエージング方法を提供することを目的とする。
　前記の目的を達成するために、本発明の一態様は、電解質膜と、前記電解質膜の両面に設けられた一対の電極と、を有する燃料電池のエージング方法であって、プロトンに分離可能な水素をウルトラファインバブルとして有する水素ウルトラファインバブル水を、前記燃料電池の一方の電極に供給し、前記一方の電極から前記電解質膜を通して他方の電極に前記プロトンを移動させるウルトラファインバブルエージングを行う。
　上記の燃料電池のエージング方法は、電解質膜の加湿を一層促進することが可能となり、これによりエージングの効率化を図ることができる。
本発明の一実施形態に係る燃料電池のエージング方法を行うエージング装置の全体構成を示す説明図である。 燃料電池の構成を示す斜視図である。 図３Ａは、ＵＦＢエージング（濃淡電池）の第１パターンを示す説明図である。図３Ｂは、ＵＦＢエージング（濃淡電池）の第２パターンを示す説明図である。 濃淡電池の第１パターンにおける燃料電池の作用を示す拡大断面図である。 濃淡電池の第２パターンにおける燃料電池の作用を示す拡大断面図である。 図６Ａは、第１実施形態に係る燃料電池のエージング方法を示すフローチャートである。図６Ｂは、ＵＦＢエージングの処理フローを示すフローチャートである。 変形例に係るエージング装置を示す部分説明図である。 図８Ａは、エージング装置の第１供給処理部の構成を示す説明図である。図８Ｂは、エージング装置の第２供給処理部の構成を示す説明図である。 図９Ａは、第２実施形態に係る燃料電池のエージング方法（ＵＦＢエージング：水素ポンプ）の第１パターンを示す説明図である。図９Ｂは、ＵＦＢエージング（水素ポンプ）の第２パターンを示す説明図である。 水素ポンプの第１パターンにおける燃料電池の作用を示す拡大断面図である。 第３実施形態に係る燃料電池のエージング方法を示すフローチャートである。
　以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
　本発明の第１実施形態に係る燃料電池１０のエージング方法は、図１に示すエージング装置５０を使用する。エージング装置５０には、単位発電セルである燃料電池１０を複数積層した燃料電池スタック１２がセットされる。エージング装置５０は、燃料電池スタック１２に対して、ウルトラファインバブル（以下、ＵＦＢと略す場合もある）を有する液体を供給するウルトラファインバブルエージングを実施することで、燃料電池スタック１２の発電性能を高める。以下、発明の理解の容易化のために、まず燃料電池スタック１２の構成について説明する。
　燃料電池スタック１２は、複数の燃料電池１０を積層した積層体１４を、スタックケース（不図示）に収容して構成されている。図２に示すように、燃料電池１０は、外周部に樹脂枠１９を有する電解質膜・電極構造体１８（以下、ＭＥＡ１８という）と、ＭＥＡ１８の両面にそれぞれ積層される第１セパレータ２０ａ及び第２セパレータ２０ｂとを有する。燃料電池１０は、第１セパレータ２０ａとＭＥＡ１８の間に水素等のアノードガス（燃料ガス）が流通する一方で、第２セパレータ２０ｂとＭＥＡ１８の間に酸素等のカソードガス（酸化剤ガス）が流通することで、アノードガス及びカソードガスの電気化学反応により発電する。
　ＭＥＡ１８は、電解質膜２２と、電解質膜２２の一方面に設けられるアノード電極２４と、電解質膜２２の他方面に設けられるカソード電極２６とを有する。電解質膜２２は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）が適用される。なお、電解質膜２２は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することができる。
　アノード電極２４及びカソード電極２６の各々は、電解質膜２２に接合される触媒層２４ａ、２６ａと、触媒層２４ａ、２６ａに積層される緻密カーボン層２４ｂ、２６ｂと、緻密カーボン層２４ｂ、２６ｂに積層されるガス拡散層２４ｃ、２６ｃと、を有する（図４参照）。触媒層２４ａ、２６ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダと共にカーボンペーパ又はカーボンクロス等の表面に一様に塗布されることで形成される。触媒層２４ａ、２６ａは、複数の細孔の平均的な径（平均細孔径）が５０～８０ｎｍ前後となっている。緻密カーボン層２４ｂ、２６ｂは、カーボンペーパ又はカーボンクロス等から形成され、その平均細孔径が４００～６００ｎｍ前後となっている。ガス拡散層２４ｃは、カーボンペーパ又はカーボンクロス等から形成され、その平均細孔径が３０～５０×１０３ｎｍ前後となっている。
　第１セパレータ２０ａ及び第２セパレータ２０ｂは、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、又はその金属表面に防食用の表面処理を施した金属プレートをプレスして断面を凹凸に形成して構成される。燃料電池スタック１２の製造では、一の燃料電池１０の第１セパレータ２０ａと、他の燃料電池１０の第２セパレータ２０ｂとの外周同士を接合した接合セパレータを形成し、この接合セパレータとＭＥＡ１８を積層することで、積層体１４を構築していく。
　第１セパレータ２０ａは、アノードガスを流動させるアノード流路３０を、ＭＥＡ１８のアノード電極２４に対向する面に備える。アノード流路３０は、第１セパレータ２０ａの長手方向に延在する複数本の突条部３１間に形成された直線状流路溝（又は波状流路溝）によって構成される。
　第２セパレータ２０ｂは、カソードガスを流動させるカソード流路３２を、ＭＥＡ１８のカソード電極２６に対向する面に備える（図２中では、便宜的にカソード電極２６上にカソードガスの流通方向を図示している）。カソード流路３２は、第２セパレータ２０ｂの長手方向に延在する複数本の突条部３３間に形成された直線状流路溝（又は波状流路溝）によって構成される。
　また、第１セパレータ２０ａと第２セパレータ２０ｂとが接触し合う面の間には、冷媒（例えば、水）を流通させる冷媒流路３４が形成される。冷媒流路３４は、第１セパレータ２０ａのアノード流路３０の裏面形状と、第２セパレータ２０ｂのカソード流路３２の裏面形状とが重なり合うことで形成される。
　さらに、燃料電池１０は、アノードガス、カソードガス及び冷媒を積層体１４の積層方向に流通させる流体連通孔３６を複数備える。
　燃料電池１０の長辺方向の一端縁部には、流体連通孔３６として１つのアノードガス入口連通孔３８ａ、２つのカソードガス出口連通孔４０ｂ及び冷媒入口連通孔４２ａが設けられる。アノードガス入口連通孔３８ａは、第１セパレータ２０ａのアノード流路３０に連通し、アノード流路３０にアノードガスを流入させる。２つの冷媒入口連通孔４２ａは、第１及び第２セパレータ２０ａ、２０ｂ間の冷媒流路３４に連通し、冷媒流路３４に冷媒を流入させる。２つのカソードガス出口連通孔４０ｂは、第２セパレータ２０ｂのカソード流路３２に連通し、カソード流路３２からカソードガスを流出させる。
　燃料電池１０の長辺方向の他端縁部には、流体連通孔３６として１つのカソードガス入口連通孔４０ａと、２つのアノードガス出口連通孔３８ｂと、２つの冷媒出口連通孔４２ｂとが設けられる。カソードガス入口連通孔４０ａは、第２セパレータ２０ｂのカソード流路３２に連通し、カソード流路３２にカソードガスを流入させる。２つの冷媒出口連通孔４２ｂは、第１及び第２セパレータ２０ａ、２０ｂ間の冷媒流路３４に連通し、冷媒流路３４から冷媒を流出させる。２つのアノードガス出口連通孔３８ｂは、第１セパレータ２０ａのアノード流路３０に連通し、アノード流路３０からアノードガスを流出させる。なお、流体連通孔３６の位置や数、形状等は、要求される仕様に応じて適宜設定されればよい。
　また図１に示すように、積層体１４の積層方向の一端部には、ターミナルプレート４４ａ、インシュレータ４６ａ及びエンドプレート４８ａが外方に向かって順に積層される。積層体１４の積層方向の他端には、ターミナルプレート４４ｂ、インシュレータ４６ｂ及びエンドプレート４８ｂが外方に向かって順に積層される。各エンドプレート４８ａ、４８ｂは、スタックケースの一部を構成している。上記の各流体連通孔３６は、積層体１４の積層方向の一端部（又は両端部）にも貫通形成され、エンドプレート４８ａの外面に取り付けられる各配管（不図示）に連通している。
　次に、本実施形態に係るエージング装置５０について説明する。エージング装置５０は、燃料電池スタック１２を配置する配置部５２と、燃料電池スタック１２に液体を流通させる第１流通部６０及び第２流通部７０と、燃料電池スタック１２に電位を印加する電圧印加部８０と、を有する。また、エージング装置５０は、装置全体の動作を制御する制御部５４を備える。
　配置部５２は、燃料電池スタック１２をセット可能な空間を有し、セットされた燃料電池スタック１２（エンドプレート４８ａ）の各流体連通孔３６にそれぞれ接続可能な複数の配管（不図示）を有する。また、エージング装置５０は、配置部５２にセットされた燃料電池スタック１２の一対のターミナルプレート４４ａ、４４ｂと、電圧印加部８０と、を一対のハーネス５６により接続している。
　第１流通部６０は、配置部５２の所定の配管に接続される液体の第１循環経路６１を有する。第１循環経路６１は、流路を内側に有する金属管等により構成され、配置部５２にセットされた燃料電池スタック１２のアノードガス入口連通孔３８ａ及びアノードガス出口連通孔３８ｂに接続される。すなわち、第１循環経路６１は、燃料電池スタック１２内の燃料電池１０のアノード電極２４に液体を流通させる。
　また、第１流通部６０は、液体として、ウルトラファインバブル（ＵＦＢ）を水に混合させたウルトラファインバブル水（ＵＦＢ水）を、アノード電極２４に流通させる。このため、第１流通部６０は、第１ウルトラファインバブル生成部（第１ＵＦＢ生成部６２）を第１循環経路６１の所定位置に備える。
　ＵＦＢは、バブル径がマイクロバブルよりも小さいバブル（例えば、バブル径が１０３ｎｍよりも小さいバブル）を言う。本実施形態に係る第１ＵＦＢ生成部６２は、平均的なバブル径が約１００ｎｍ～１５０ｎｍのＵＦＢを生成する。ＵＦＢは、液体中でも負コロイドとしてマイナスに帯電しており、ＵＦＢ同士の結合がなく、また浮上し難いので、気泡数密度が減らずに液体中に長期滞在することが可能である。
　具体的には、第１ＵＦＢ生成部６２は、第１循環経路６１を循環する水にＵＦＢを混合する混合部６３と、混合部６３に接続される２種類のガス源（Ｈ２ガス源６４、Ｎ２ガス源６５）と、を有する。第１ＵＦＢ生成部６２は、２種類のガス源のいずれか一方のガスを混合部６３に供給し、混合部６３にて、供給されたガスのＵＦＢを有するＵＦＢ水を生成する。すなわち、第１ＵＦＢ生成部６２は、水素のＵＦＢ（Ｈ２ＵＦＢ）を有する水素ウルトラファインバブル水（Ｈ２ＵＦＢ水）、及び窒素のＵＦＢ（Ｎ２ＵＦＢ）を有する窒素ウルトラファインバブル水（Ｎ２ＵＦＢ水）を選択的に生成することが可能である。
　第１ＵＦＢ生成部６２の混合部６３は、配置部５２にＵＦＢ水を供給する供給口５２ａの近傍位置に設けられ、制御部５４の制御下に適宜動作する。混合部６３の構成は、特に限定されず、供給されるガス及び水からＵＦＢ水を生成可能な周知の装置を適用し得る。例えば、混合部６３は、ガスを水に加圧溶解させた溶解液を、低圧下に噴出及び循環させる処理を繰り返す加圧溶解方式を適用することができる。
　第１流通部６０は、上記の第１ＵＦＢ生成部６２の他に、液体を循環させる第１ポンプ６６と、第１循環経路６１の流路を開閉する第１弁６７と、を第１循環経路６１に備える。第１ポンプ６６は、制御部５４により回転速度が制御されることで、適宜の流速で液体を循環させる。第１弁６７は、制御部５４の制御下に開度が変更されることで、第１循環経路６１内の液体の圧力を調整すると共に、閉塞状態で液体の流通を遮断する。
　また、第１循環経路６１には、液体の循環状態に関わる情報を検出する図示しない複数のセンサが設けられ、各センサは、制御部５４に情報通信可能に接続されている。例えば、複数のセンサとして第１循環経路６１内の圧力を検出する圧力センサ、液体の流量を検出する流量センサ、ＵＦＢの量を検出する気泡センサ又は濃度センサ等があげられる。
　さらに、第１循環経路６１には、当該第１循環経路６１に水を供給する第１水供給部６８、及び当該第１循環経路６１から液体を排出する第１排出経路６９が接続されている。第１水供給部６８は、例えば、市水に接続され、不純物を取り除く水処理部、タンク及び弁（共に不図示）等の構成を有し、制御部５４の制御下に、第１循環経路６１に水を供給する。第１排出経路６９は、制御部５４の制御下に開閉する第１排出弁６９ａを備え、第１排出弁６９ａの閉弁状態で第１循環経路６１の液体の排出を遮断し、第１排出弁６９ａの開弁状態で第１循環経路６１の液体を排出する。
　一方、第２流通部７０は、配置部５２の所定の配管に接続される液体の第２循環経路７１を有する。第２循環経路７１は、流路を内側に有する金属管等により構成され、配置部５２にセットされた燃料電池スタック１２のカソードガス入口連通孔４０ａ及びカソードガス出口連通孔４０ｂに接続される。すなわち、第２循環経路７１は、燃料電池スタック１２内の燃料電池１０のカソード電極２６に液体を流通させる。
　この第２循環経路７１には、第１循環経路６１と同様に、混合部７３、Ｈ２ガス源７４及びＮ２ガス源７５を有する第２ＵＦＢ生成部７２と、第２ポンプ７６と、第２弁７７と、図示しない複数のセンサとが設けられている。また、第２循環経路７１には、第２水供給部７８、及び第２排出弁７９ａを有する第２排出経路７９が接続されている。第２流通部７０の各構成も、第１流通部６０の各構成と同じものを適用可能であり、制御部５４の制御下に動作する。よって、具体的な説明については省略する。
　また、エージング装置５０の電圧印加部８０は、配置部５２に配置された燃料電池スタック１２の一対のターミナルプレート４４ａ、４４ｂに、ハーネス５６を介して電気的に接続されると共に、制御部５４に通信可能に接続される。電圧印加部８０は、制御部５４の制御下に、各燃料電池１０のアノード電極２４及びカソード電極２６に適宜の電位を印加する。
　具体的には、電圧印加部８０は、電源部８２、スイッチ部８４及び電圧制御部８６を有する。電源部８２及びスイッチ部８４は、並列接続した２つの電源８２ａ、８２ｂの正極と負極が相互に逆向きになっており、且つ各電源の通電及び遮断を切り替え可能な等価回路を構成している。従って、電圧印加部８０は、制御部５４によるスイッチ部８４の切り替え下に、一方の電源８２ａが燃料電池１０のアノード電極２４に、他極と比べてマイナス電位を印加し、カソード電極２６にプラス電位を印加する。逆に、電圧印加部８０は、制御部５４によるスイッチ部８４の切り替え下に、他方の電源８２ｂがアノード電極２４にプラス電位、及びカソード電極２６に他極と比べてマイナス電位を印加する。
　電圧印加部８０の電圧制御部８６は、電源部８２の通電状態で、燃料電池スタック１２に出力する電圧を調整する。電圧値は、燃料電池１０の積層数に応じて適切な値に設定されればよく、例えば単位燃料電池（１セル）当たりの電圧が、数ｍＶ～約１Ｖの範囲となるように設定される。
　さらに、エージング装置５０は、燃料電池スタック１２の一対のターミナルプレート４４ａ、４４ｂに、ハーネス５６を介して電気的に接続されると共に、制御部５４に通信可能に接続される電子負荷部（電子負荷装置：不図示）を有する。電子負荷部は、特に発電時(発電エージング又は特性評価の発電)のアノード－カソード間の大電流印加に使用され、制御部５４の制御下に、各燃料電池１０のアノード電極２４及びカソード電極２６に適宜の電流を印加する。
　なお、図示は省略するが、エージング装置５０は、配置部５２に配置された燃料電池スタック１２の冷媒出口連通孔４２ｂ、冷媒入口連通孔４２ａ及び冷媒流路３４に対して、冷媒（水）を循環させる冷媒循環部を備えていてもよい。
　エージング装置５０の制御部５４は、１以上のプロセッサ、メモリ、入出力インタフェース及び電子回路を有する（共に不図示）。メモリに記憶された図示しないプログラムを１以上のプロセッサが実行することで、制御部５４内には、燃料電池システムの各構成を制御するための機能ブロックが複数形成される。なお、各機能ブロックの少なくとも一部が、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の集積回路、ディスクリートデバイスを含む電子回路により構成されてもよい。またメモリは、プロセッサや集積回路等に付随してもよい。
　ここで、第１実施形態に係る燃料電池１０のエージング方法は、ＵＦＢエージングにおいてプロトン（Ｈ＋）をＭＥＡ１８内に通すために、濃淡電池の原理を利用する。濃淡電池は、燃料電池１０に供給するＨ２ＵＦＢ水によって、ＭＥＡ１８のアノード電極２４とカソード電極２６に水素（Ｈ２）の濃度差を作り、ＭＥＡ１８内で濃度の平衡化を促すことで、プロトンを移動させる。
　制御部５４は、上記の第１流通部６０、第２流通部７０及び電圧印加部８０の動作を制御することで、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、２つのパターンのＵＦＢエージング（濃淡電池）を実施することができる。第１パターンは、アノード電極２４に、Ｈ２ＵＦＢ水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加する一方で、カソード電極２６に、Ｎ２ＵＦＢ水を供給すると共に、プラス電位を印加する供給印加パターンである。第２パターンは、アノード電極２４に、Ｎ２ＵＦＢ水を供給すると共に、プラス電位を印加する一方で、カソード電極２６に、Ｈ２ＵＦＢ水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加する逆供給印加パターンである。
　なお、エージング装置５０は、電圧印加部８０の代わりに図示しない電子負荷部を使用して、アノード又はカソード側のどちらか片側に（又は交互に）電流を印加することにより、電圧印加部８０と同様の電位差をかけることも可能である。
　制御部５４は、ＵＦＢエージング（濃淡電池）において、第１パターン又は第２パターンを単独で実施してもよく、第１パターンと第２パターンを所定期間毎に交互に実施してもよい。以下、第１パターン及び第２パターンにおいてＵＦＢ水を供給することによる燃料電池１０の作用について説明していく。
　第１パターンにおいて、エージング装置５０は、図４に示すように、第１流通部６０によりアノード流路３０及びアノード電極２４にＨ２ＵＦＢを供給し、第２流通部７０によりカソード流路３２及びカソード電極２６にＮ２ＵＦＢを供給する。これにより、ＭＥＡ１８は、アノード電極２４側においてＨ２濃度が高濃度になり、カソード電極２６側においてＨ２濃度が低濃度になる。従って、Ｈ２の濃度差が平衡になるように、ＭＥＡ１８では、電解質膜２２を通してアノード電極２４からカソード電極２６にプロトンが流れる動きが作られる。また上記したように、Ｈ２ＵＦＢの表面電位がマイナスに帯電しているため、アノード電極２４内のＨ２ＵＦＢが、電圧印加部８０からターミナルプレート４４ａ、４４ｂへの電力供給によりプラスに印加されたカソード電極２６側に向かうように移動を促すことができる。
　この際、アノード流路３０に供給されたＨ２ＵＦＢは、ガス拡散層２４ｃ及び緻密カーボン層２４ｂの平均細孔径よりも小さいバブル径となっている。このため、Ｈ２ＵＦＢは、ガス拡散層２４ｃ及び緻密カーボン層２４ｂにおいて、バブルが壊れることなく移動する。そして触媒層２４ａでは、その平均細孔径がＨ２ＵＦＢのバブル径よりも小さいことで、Ｈ２ＵＦＢが容易に破裂して、Ｈ２分子となる。すなわち、ＵＦＢエージングは、Ｈ２分子及び水分子（Ｈ２Ｏ）の両方を触媒層２４ａに充分に行き渡らせることができる。
　触媒層２４ａに移動したＨ２は、白金触媒と反応し、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ－）に電離する。電離したプロトンは、電気浸透水を伴ってＭＥＡ１８内をアノード側からカソード側に移動する。一方、電子は、アノード電極２４に接触する第１セパレータ２０ａに移動し、ハーネス５６及び電圧印加部８０を介して第２セパレータ２０ｂに移動する。
　一方、カソード電極２６に供給されたＮ２ＵＦＢは、ガス拡散層２６ｃ、緻密カーボン層２６ｂ及び触媒層２６ａに分散する。このＮ２ＵＦＢは、白金触媒と反応しないことで、触媒層２６ａでの不要な反応（酸素、プロトン、電子による反応）を抑制する。これにより、ＭＥＡ１８を介して移動したプロトンとカソード電極２６の電子が、触媒層２６ａの白金触媒と反応することで、Ｈ２分子となる。カソード電極２６で生成されたＨ２分子は、Ｎ２ＵＦＢ水と共に燃料電池１０から排出される。
　また、エージング装置５０は、第１パターンの実施時に、アノード電極２４側の圧力をカソード電極２６側の圧力よりも高くする制御を行ってもよい。具体的には、制御部５４は、第１弁６７の開度を第２弁７７の開度よりも小さくすると共に、第１水供給部６８の水の供給量及び第１ポンプ６６の回転速度を、第２水供給部７８の水の供給量及び第２ポンプ７６の回転速度よりも増やす。これにより、エージング装置５０は、第１循環経路６１及び燃料電池スタック１２内（アノード流路３０）の水圧を、第２循環経路７１及び燃料電池スタック１２内（カソード流路３２）の水圧よりも高くすることができる。
　例えば、エージング装置５０は、カソード電極２６側の圧力に対するアノード電極２４側の圧力（差圧）を、５０ｋＰａ～１５０ｋＰａ程度高くする。このように、Ｈ２ＵＦＢを供給する側の圧力が高いことで、アノード電極２４側に供給されるＨ２ＵＦＢ水のＨ２ＵＦＢが触媒層２４ａに一層移動し易くなり、触媒層２４ａにてプロトンを効率よく生成することが可能となる。
　一方、第２パターンにおいて、エージング装置５０は、図５に示すように、第１流通部６０によりアノード流路３０及びアノード電極２４にＮ２ＵＦＢ水を供給する一方で、第２流通部７０によりカソード流路３２及びカソード電極２６にＨ２ＵＦＢ水を供給する。これにより、ＭＥＡ１８では、Ｈ２の濃度差が平衡になるように、電解質膜２２を通してカソード電極２６からアノード電極２４にプロトンが流れる動きが作られる。
　この際、カソード流路３２に供給されたＨ２ＵＦＢは、ガス拡散層２６ｃ及び緻密カーボン層２６ｂを通って触媒層２６ａに移動し、触媒層２６ａにて破裂することで、触媒層２６ａにＨ２分子が容易に拡散する。触媒層２６ａのＨ２分子は、白金触媒と反応し、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ－）に電離する。電離したプロトンは、電気浸透水を伴ってＭＥＡ１８内をカソード側からアノード側に移動する。一方、電子は、カソード電極２６に接触する第２セパレータ２０ｂに移動し、ハーネス５６及び電圧印加部８０を介して第１セパレータ２０ａに移動する。
　これにより、アノード電極２４において、ＭＥＡ１８を介して移動したプロトンとアノード電極２４の電子が、触媒層２４ａの白金触媒と反応することで、Ｈ２分子となる。アノード電極２４で生成されたＨ２分子は、Ｎ２ＵＦＢ水と共に排出される。
　また第２パターンの実施時にも、エージング装置５０は、カソード電極２６側の圧力をアノード電極２４側の圧力よりも高くする制御を行うとよい。つまり、制御部５４は、第２弁７７の開度を第１弁６７の開度よりも小さくすると共に、第２水供給部７８の水の供給量及び第２ポンプ７６の回転速度を、第１水供給部６８の水の供給量及び第１ポンプ６６の回転速度よりも増やす。これにより、エージング装置５０は、アノード電極２４側の圧力に対するカソード電極２６側の圧力（差圧）が充分に高くなって、カソード電極２６の触媒層２６ａから電解質膜２２に、プロトンを効率よく向かわせることができる。
　なお、制御部５４は、第１パターンと第２パターンを交互に実施し、且つ一対の電極間で差圧をつける制御を行う場合に、第１パターンと第２パターンの切り替え時に、電解質膜２２の過負荷を抑えるため、コンディショニング工程を実施することが好ましい。このコンディショニング工程では、一対の電極間の差圧を小さくする（又はゼロにする）ために、圧力が高いＨ２ＵＦＢ水の供給側の循環経路からＨ２ＵＦＢ水を排出するパージ制御を行う。
　また、Ｈ２ＵＦＢ水を供給していた電極にはＨ２分子が残存し易い。このため第１パターンと第２パターンの切り替え時に、コンディショニング工程として、Ｈ２ＵＦＢ水の供給側だった電極に、Ｎ２ＵＦＢ水を供給するＮ２供給制御を行うことが好ましい。
　例えば、コンディショニング工程において、制御部５４は、パージ制御を実施しつつ、Ｎ２供給制御を合わせて実施することで、差圧の解消及び電極からの残水素の除去を効率的に行うことができる。
　本実施形態に係るエージング装置５０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、燃料電池１０のエージング方法について図６Ａを参照して説明する。具体的には、燃料電池１０のエージング方法は、ＵＦＢエージング（ステップＳ１）、Ｎ２パージ（ステップＳ２）、ＣＶエージング（ステップＳ３）、性能評価（ステップＳ４）を順に実施する。
　ステップＳ１のＵＦＢエージングは、主に、電解質膜２２の湿潤を高めることで、プロトンを移動し易くする処理である。このＵＦＢエージングにおいて、上記したエージング装置５０を適用することで、製造後の燃料電池スタック１２にＵＦＢ水（Ｈ２ＵＦＢ、Ｎ２ＵＦＢ）を供給する。これにより、アノード電極２４及びカソード電極２６におけるガス拡散性が向上し、電解質膜２２の湿潤を効率的に高めることが可能となる。
　例えば、ＵＦＢエージングにおいて、エージング装置５０は、上記した第１パターン（供給印加パターン）と、第２パターン（逆供給印加パターン）とを交互に実施する。この場合、図６Ｂに示すように、制御部５４は、第１パターンの実施（ステップＳ１－１）、第１パターンの終了判定（ステップＳ１－２）、コンディショニング工程（ステップＳ１－３）、第２パターンの実施（ステップＳ１－４）、第２パターンの終了判定（ステップＳ１－５）、コンディショニング工程（ステップＳ１－６）を、ＵＦＢエージングが終了するまで繰り返して行う。
　第１パターンの実施において、制御部５４は、第１流通部６０の第１ポンプ６６、第１水供給部６８、及び第２流通部７０の第２ポンプ７６、第２水供給部７８を制御して、アノード電極２４及びカソード電極２６に水を循環させる。そして、制御部５４は、第１ＵＦＢ生成部６２を制御してＨ２ガス源６４からＨ２を供給することで混合部６３にてＨ２ＵＦＢを生成し、第２ＵＦＢ生成部７２を制御してＮ２ガス源７５からＮ２を供給することで混合部７３にてＮ２ＵＦＢを生成する。これにより、エージング装置５０は、アノード電極２４にＨ２ＵＦＢ水を供給し、カソード電極２６にＮ２ＵＦＢ水を供給する。
　この際、制御部５４は、第１流通部６０の第１ポンプ６６、第１水供給部６８、第１弁６７を制御して、Ｈ２ＵＦＢ水を供給するアノード電極２４側の圧力を、Ｎ２ＵＦＢ水を供給するカソード電極２６側の圧力よりも高くする。これにより、多量のＨ２ＵＦＢがアノード電極２４の触媒層２４ａに円滑に移動するようになる。また、制御部５４は、アノード電極２４側の圧力が高まった段階で、第１ポンプ６６を停止すると共に第１弁６７を閉じることで、Ｈ２ＵＦＢ水の循環を停止してもよい。この停止によって、アノード電極２４にＨ２ＵＦＢ水を確実に留めることができる。
　そして、制御部５４は、アノード電極２４にＨ２ＵＦＢ水が供給されている最中に、電圧印加部８０により、アノード電極２４に他極と比べてマイナス電位、カソード電極２６にプラス電位を印加する。以上の制御により、図４に示すように、ＭＥＡ１８のアノード電極２４の触媒層２４ａ内では、多量のＨ２ＵＦＢが破裂してＨ２分子になる。そして、Ｈ２分子は、白金触媒と反応してプロトン及び電子に電離し、このプロトンが電気浸透水を伴って電解質膜２２を透過することで、カソード電極２６に移動する。カソード電極２６の触媒層２６ａ内では、電解質膜２２を移動してきたプロトンと電子が白金触媒と反応してＨ２分子となる。
　また第１パターンの実施中に、制御部５４は、アノード電極２４に対するＨ２ＵＦＢ水の供給を、所定の供給期間（循環停止の期間を含む）にわたって実施したか否かを判定し、供給期間が経過していない場合には、同じＨ２ＵＦＢ水の使用を維持する。つまり、制御部５４は、燃料電池スタック１２と第１循環経路６１との間でＨ２ＵＦＢ水を継続的に循環させる。逆に、所定の供給期間が経過した場合には、第１循環経路６１からＨ２ＵＦＢ水を排水して、新たなＨ２ＵＦＢ水を第１循環経路６１に供給する。これにより、エージング装置５０は、第１ＵＦＢ生成部６２により生成したＨ２ＵＦＢ水を充分に使い回した後に、第１循環経路６１から排出することになり、Ｈ２の消費を低減することができる。
　図６Ｂに戻り、制御部５４は、第１パターンを所定期間実施したか否かを判定し（ステップＳ１－２）、所定期間実施していない場合（ステップＳ１－２：ＮＯ）には、第１パターンを継続する一方で、所定期間実施した場合（ステップＳ１－２：ＹＥＳ）には、コンディショニング工程に移行する（ステップＳ１－３）。コンディショニング工程において、制御部５４は、第１弁６７を全開にすると共に、第１排出経路６９の第１排出弁６９ａを開放して、アノード電極２４側のＨ２ＵＦＢを排出する。これに対し、カソード電極２６側は第２排出弁７９ａを開放しないことで、第２循環経路７１の循環（又は第２弁７７の閉塞による循環停止）を維持する。これにより、アノード電極２４側のＨ２ＵＦＢ水の水圧が減少し、カソード電極２６側との差圧が減少する。
　また、制御部５４は、第１循環経路６１からのＨ２ＵＦＢ水の排出を実施しつつ、第１流通部６０の第１ＵＦＢ生成部６２、第１ポンプ６６を動作して、アノード電極２４側にＮ２ＵＦＢ水を供給する。このＮ２ＵＦＢ水の供給によって、電解質膜２２や触媒層２４ａの湿潤を維持しつつ、アノード電極２４に残るＨ２分子が排出される。そして、制御部５４は、以上のコンディショニング工程を設定期間実施すると（又はアノード電極２４とカソード電極２６の差圧が所定圧力以下になるまで実施すると）、コンディショニング工程を終了する。
　その後、制御部５４は、第２パターンを実施する（ステップＳ１－４）。第２パターンの実施において、制御部５４は、第１ＵＦＢ生成部６２を制御してＮ２ガス源６５からＮ２を供給することで混合部６３にてＮ２ＵＦＢを生成し、第２ＵＦＢ生成部７２を制御してＨ２ガス源７４からＨ２を供給することで混合部７３にてＨ２ＵＦＢを生成する。これにより、エージング装置５０は、アノード電極２４にＮ２ＵＦＢ水を供給し、カソード電極２６にＨ２ＵＦＢ水を供給する。この際、制御部５４は、Ｈ２ＵＦＢ水を供給するカソード電極２６側の圧力を、Ｎ２ＵＦＢ水を供給するアノード電極２４側の圧力よりも高くする。また、制御部５４は、カソード電極２６側の圧力が高まった段階で、第２ポンプ７６を停止すると共に第２弁７７を閉じることで、Ｈ２ＵＦＢ水の循環を停止してもよい。この停止によって、カソード電極２６に高圧のＨ２ＵＦＢ水を確実に留めることができる。
　さらに、制御部５４は、カソード電極２６にＨ２ＵＦＢ水が供給されている最中に、電圧印加部８０によりカソード電極２６に他極と比べてマイナス電位、アノード電極２４にプラス電位を印加する。以上の制御により、図５に示すように、カソード電極２６において白金触媒と反応した多量のプロトンが、電気浸透水を伴って電解質膜２２を透過する。そしてアノード電極２４において、プロトンと電子が白金触媒と反応することで、Ｈ２分子となる。
　また第２パターンの実施中も、制御部５４は、カソード電極２６に対するＨ２ＵＦＢ水の供給を、所定の供給期間（循環停止の期間を含む）にわたって実施したか否かを判定し、供給期間が経過していない場合には、Ｈ２ＵＦＢ水の使用を継続する。逆に、所定の供給期間が経過した場合には、第２循環経路７１からＨ２ＵＦＢ水を排水して、新たなＨ２ＵＦＢ水を第２循環経路７１に供給する。
　図６Ｂに戻り、制御部５４は、第２パターンを所定期間実施したか否かを判定し（ステップＳ１－５）、所定期間実施していない場合（ステップＳ１－５：ＮＯ）には、第２パターンを継続する一方で、所定期間実施した場合（ステップＳ１－５：ＹＥＳ）には、コンディショニング工程を行う（ステップＳ１－６）。このコンディショニング工程では、ステップＳ１－３のコンディショニング工程と逆の制御を行う。
　すなわち、制御部５４は、カソード電極２６側のＨ２ＵＦＢを排出してカソード電極２６側のＨ２ＵＦＢ水の水圧を減少させ、カソード電極２６側との差圧を減少させる。また、制御部５４は、第２循環経路７１からのＨ２ＵＦＢ水の排出を実施しつつ、カソード電極２６側にＮ２ＵＦＢ水を供給する。このＮ２ＵＦＢ水の供給によって、電解質膜２２や触媒層２６ａの湿潤を維持しつつ、カソード電極２６に残るＨ２分子を排出することが可能となる。そして、制御部５４は、以上のコンディショニング工程を設定期間実施すると（又はカソード電極２６とアノード電極２４の差圧が所定圧力以下になるまで実施すると）、コンディショニング工程を終了する。
　エージング装置５０は、以上の処理フローを設定した繰り返し回数又は設定期間にわたって継続することで、ＵＦＢエージングを終了する。そしてＵＦＢエージングの終了後に、燃料電池１０のエージング方法は、次のＮ２パージを実施する（図６ＡのステップＳ２）。このＮ２パージの処理は、ＵＦＢエージングで使用したエージング装置５０を用いてもよく、別の装置を適用してよい。
　Ｎ２パージは、ＵＦＢエージング後の燃料電池スタック１２のアノード流路３０及びカソード流路３２に、不活性ガスであるＮ２ガスを供給することで、燃料電池スタック１２内に残る水、水素等を排出する処理である。例えば、同じエージング装置５０を使用している場合には、第１循環経路６１及び第２循環経路７１の水を排出した後に、第１ＵＦＢ生成部６２のＮ２ガス源６５から第１循環経路６１にＮ２ガスを供給し、第２ＵＦＢ生成部７２のＮ２ガス源７５から第２循環経路７１にＮ２ガスを供給する。これにより、燃料電池スタック１２は、電解質膜２２の湿度調整がなされると共に、アノード電極２４及びカソード電極２６のフラッディングが防止される。なお、Ｎ２パージにおいて、Ｎ２ガス以外の不活性ガスを適用してもよいことは勿論である。また、エージング装置５０は、Ｎ２パージにおいて、Ｎ２ガスを過加湿状態にした過加湿Ｎ２ガスを供給してもよい。
　次に、ステップＳ３のＣＶエージング（電圧変動エージング）は、上記のＵＦＢエージングで使用したエージング装置５０を使用する、又は図示しないＣＶエージング装置を使用することにより、Ｎ２パージ後の燃料電池スタック１２に変動電圧を印加する。このＣＶエージングによって、触媒の表面で酸化している被膜の除去、及び触媒に付着している有機コンタミ除去等がなされ、ＭＥＡ１８の触媒有効面積が増加する。その結果、燃料電池１０の発電時におけるＨ２→２Ｈ＋＋ｅ－の反応、Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ－→２Ｈ２Ｏの反応が促進される。また、先にＵＦＢエージングを実施しているので、ＣＶエージングでは電解質膜２２においてプロトンが容易に移動するようになる。そのためＣＶエージングは、実施時間の短縮化を図ることが可能となる。
　最後に、ステップＳ４の性能評価では、適宜の評価方法によって、ＣＶエージング後の燃料電池スタック１２（燃料電池１０）の発電性能を解析する。例えば、評価方法では、燃料電池スタック１２の発電処理を行うことで、発電時のセル電圧や電流を検出する。ここで、ＵＦＢエージング及びＣＶエージングを実施した燃料電池スタック１２は、ＩＶカーブの濃度過電圧が低減すると共に、活性化過電圧が低減されている。従って、燃料電池スタック１２の発電性能が大幅に向上している。
　以上のように、燃料電池１０のエージング方法は、ＵＦＢエージング（濃淡電池）におけるＵＦＢ水（Ｈ２ＵＦＢ水、Ｎ２ＵＦＢ水）の供給によって、アノード電極２４及びカソード電極２６におけるＨ２分子の移動性（拡散性）、及び濡れ性が向上する。つまり、ＵＦＢエージングの実施により、ＭＥＡ１８におけるプロトンの拡散係数が上昇して、これに伴い電解質膜２２をプロトンが移動する際の電気浸透水量も上昇する。従って、ＭＥＡ１８（電解質膜２２）の含水量を効率的に増大させることができる。
　本発明は、上記の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、エージング装置５０は、複数の燃料電池１０を有する燃料電池スタック１２をＵＦＢエージングするものに限定されず、適宜の改変を施すことで、単位発電セルである燃料電池１０をＵＦＢエージングする構成であってもよい。また例えば、燃料電池１０のエージング方法は、ＵＦＢエージングの実施によって燃料電池１０の発電性能が充分に高められた場合には、ＣＶエージング（ステップＳ３）を省略してもよい。
　さらに、ＵＦＢの供給は、燃料電池１０に対してＵＦＢエージングを実施する際のみに限定されず、燃料電池スタック１２（燃料電池１０）の発電時に適用することもできる。例えば、燃料電池スタック１２を有する燃料電池システム（不図示）又はエージング装置５０は、アノード電極２４に対してＨ２ＵＦＢを含むＨ２ＵＦＢ水を供給する一方で、カソード電極２６に対してＯ２分子のＵＦＢを含むＯ２ＵＦＢ水を供給する。これにより、ＭＥＡ１８の各触媒層にＨ２分子及びＯ２分子の各々を効率的に移動させることができ、燃料電池スタック１２は、充分な発電電力を出力することが可能となる。また、エージング装置５０は、上記の実施形態では、第１ＵＦＢ生成部６２及び第２ＵＦＢ生成部７２の各々にＨ２ガス源６４、７４及びＮ２ガス源６５、７５を設けたが、これに限定されず、Ｈ２ガス源６４、７４及びＮ２ガス源６５、７５を共有した構成でよい。以下、エージング方法において、Ｏ２ＵＦＢ水を供給する構成、Ｈ２ガス源６４、７４及びＮ２ガス源６５、７５を共有した変形例について、図７、図８Ａ及び図８Ｂに例示して説明する。
　エージング装置５０Ａは、燃料電池スタック１２のアノード流路３０（アノード電極２４）、カソード流路３２（カソード電極２６）及び冷媒流路３４（図２参照）に、選択した流体（Ｈ２ＵＦＢ水、Ｎ２ＵＦＢ水、Ｏ２ＵＦＢ水、加湿したＨ２ガス、加湿したＮ２ガス、加湿したＯ２ガス）を供給する供給処理部９０と、燃料電池スタック１２から排出された各流体を処理する排出処理部９２と、を有する。供給処理部９０は、Ｏ２（本変形例ではエア）及びＮ２を供給する第１供給処理部９４と、Ｈ２を供給する第２供給処理部９６と、燃料電池スタック１２と第１供給処理部９４及び第２供給処理部９６との間で流体の流路を切り換える供給流路切換部９８と、を含む。排出処理部９２は、Ｏ２及びＮ２の排出を処理する第１排出処理部１００と、Ｈ２の排出を処理する第２排出処理部１０２と、燃料電池スタック１２と第１排出処理部１００及び第２排出処理部１０２との間で流体の流路を切り換える排出流路切換部１０４と、を含む。第１供給処理部９４と第１排出処理部１００の間には、第１排出処理部１００の流体を循環させる第１循環経路１０６が接続されている。また、第２供給処理部９６と第２排出処理部１０２の間には、第２排出処理部１０２の流体を循環させる第２循環経路１０８が接続されている。
　図８Ａに示すように、第１供給処理部９４は、エア源１１０と、エアＵＦＢ生成部１１２と、エアＵＦＢ用タンク１１４と、バブラータンク１１６と、Ｎ２ガス源１１８と、Ｎ２ＵＦＢ生成部１２０と、Ｎ２ＵＦＢ用タンク１２２と、を備える。また、エアＵＦＢ生成部１１２、バブラータンク１１６、Ｎ２ＵＦＢ生成部１２０の各々には、水供給部１２４が接続されている。エアＵＦＢ生成部１１２は、エア源１１０から供給されたエアと、水供給部１２４から供給された水とを適宜混合してエアＵＦＢ水を生成する。エアＵＦＢ用タンク１１４は、生成されたエアＵＦＢ水を貯留すると共に、第１排出処理部１００から循環したエアＵＦＢ水を貯留する。Ｎ２ＵＦＢ生成部１２０は、Ｎ２ガス源１１８から供給されたＮ２ガスと、水供給部１２４から供給された水とを適宜混合してＮ２ＵＦＢ水を生成する。Ｎ２ＵＦＢ用タンク１２２は、生成されたＮ２ＵＦＢ水を貯留すると共に、第１排出処理部１００から循環したＮ２ＵＦＢ水を貯留する。バブラータンク１１６は、エア源１１０、Ｎ２ガス源１１８、水供給部１２４に接続され、タンク内に貯留された水に対してエア又はＮ２ガスを供給して発泡させることで、加湿したエア又は加湿したＮ２ガスを生成する。また、バブラータンク１１６は、図示しない温度調整部により温度を調整することで、ガスの温度と湿度をコントロールする。
　第１供給処理部９４は、エア源１１０のエアをエアＵＦＢ生成部１１２とバブラータンク１１６に選択的に供給し、且つＮ２ガス源１１８のＮ２ガスをＮ２ＵＦＢ生成部１２０とバブラータンク１１６に選択的に供給するためのバルブ１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、１２６ｄを有する。さらに、第１供給処理部９４は、エアＵＦＢ用タンク１１４と第１供給処理部９４の出力端子９４ａとの間にポンプ１２８ａ及びバルブ１３０ａを有し、バブラータンク１１６と出力端子９４ａとの間にポンプ１２８ｂ及びバルブ１３０ｂを有し、Ｎ２ＵＦＢ用タンク１２２と出力端子９４ａとの間にポンプ１２８ｃ及びバルブ１３０ｃを有する。またさらに、第１供給処理部９４は、Ｎ２ＵＦＢ水を冷媒として燃料電池スタック１２に供給するための経路を有し、この経路にもポンプ１２８ｄ、バルブ１３０ｄを備える。以上のように構成された第１供給処理部９４は、出力端子９４ａからＮ２ＵＦＢ水、Ｏ２ＵＦＢ水、加湿したＮ２ガス、加湿したＯ２ガスを、下流側の供給流路切換部９８に出力することができる。
　一方、第２供給処理部９６は、図８Ｂに示すように、Ｈ２ガス源１３２と、Ｈ２ＵＦＢ生成部１３４と、Ｈ２ＵＦＢ用タンク１３６と、Ｈ２バブラータンク１３８と、を備える。また、Ｈ２ＵＦＢ生成部１３４、Ｈ２バブラータンク１３８の各々には、水供給部１２４が接続されている。Ｈ２ＵＦＢ生成部１３４は、Ｈ２ガス源１３２から供給されたＨ２ガスと、水供給部１２４から供給された水とを適宜混合してＨ２ＵＦＢ水を生成する。Ｈ２ＵＦＢ用タンク１３６は、生成されたＨ２ＵＦＢ水を貯留すると共に、第２排出処理部１０２から循環したＨ２ＵＦＢ水を貯留する。Ｈ２バブラータンク１３８は、Ｈ２ガス源１３２、水供給部１２４に接続され、タンク内に貯留された水に対してＨ２ガスを供給して発泡させることで、加湿したＨ２ガスを生成する。また、Ｈ２バブラータンク１３８も、図示しない温度調整部により温度を調整することで、ガスの温度と湿度をコントロールする。
　第２供給処理部９６は、Ｈ２ガス源１３２のＨ２ガスをＨ２ＵＦＢ生成部１３４とＨ２バブラータンク１３８に選択的に供給するためのバルブ１４０ａ、１４０ｂを有し、さらにＨ２ＵＦＢ用タンク１３６と第２供給処理部９６の出力端子９６ａとの間にポンプ１４２ａ及びバルブ１４４ａを有すると共に、Ｈ２バブラータンク１３８と出力端子９６ａとの間にポンプ１４２ｂ及びバルブ１４４ｂを有する。以上のように構成された第２供給処理部９６は、出力端子９６ａからＨ２ＵＦＢ水、加湿したＨ２ガスを、下流側の供給流路切換部９８に出力することができる。
　図７に戻り、供給流路切換部９８は、第１供給処理部９４と燃料電池スタック１２との間、第２供給処理部９６と燃料電池スタック１２との間に複数の配管１５０を備える。また、複数の配管１５０の各々には、複数のバルブ１５２（バルブ１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ）が設けられている。このように構成された供給流路切換部９８は、複数のバルブ１５２の切換下に、アノード電極２４及びカソード電極２６の一方に第１供給処理部９４の流体を供給しつつ、アノード電極２４及びカソード電極２６の他方に第２供給処理部９６の流体を供給する。
　同様に、排出流路切換部１０４は、第１排出処理部１００と燃料電池スタック１２との間、第２排出処理部１０２と燃料電池スタック１２との間に複数の配管１６０を備える。また、複数の配管１６０の各々には、複数のバルブ１６２（バルブ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ）が設けられている。このように構成された排出流路切換部１０４は、複数のバルブ１６２の切換下に、アノード電極２４及びカソード電極２６の一方から第１排出処理部１００に流体を排出しつつ、アノード電極２４及びカソード電極２６の他方から第２排出処理部１０２に流体を排出する。
　第１排出処理部１００は、Ｎ２ＵＦＢ水、Ｏ２ＵＦＢ水、Ｎ２ガス、Ｏ２ガスを回収する第１回収タンク１７０を有する。また、第１循環経路１０６は、第１排出処理部１００の入力端子１００ａと第１回収タンク１７０との間に接続されている。入力端子１００ａと第１回収タンク１７０の間にはバルブ１７２ａが設けられ、第１循環経路１０６にもバルブ１７２ｂが設けられる。このように構成された第１排出処理部１００は、バルブ１７２ａ、１７２ｂの切換下に、Ｎ２ＵＦＢ水、Ｏ２ＵＦＢ水、Ｎ２ガス、Ｏ２ガスを、第１回収タンク１７０に排出させ、また第１循環経路１０６に流通させることができる。
　同様に、第２排出処理部１０２は、Ｈ２ＵＦＢ水、Ｈ２ガスを回収する第２回収タンク１７４を有する。また、第２循環経路１０８は、第２排出処理部１０２の入力端子１０２ａと第２回収タンク１７４との間に接続されている。入力端子１０２ａと第２回収タンク１７４の間にはバルブ１７６ａが設けられ、第２循環経路１０８にもバルブ１７６ｂが設けられる。このように構成された第２排出処理部１０２は、バルブ１７６ａ、１７６ｂの切換下に、Ｈ２ＵＦＢ水、Ｈ２ガスを、第２回収タンク１７４に排出させ、また第２循環経路１０８に流通させることができる。
　以上のように構成されたエージング装置５０Ａは、アノード電極２４にＨ２ＵＦＢ水を供給しつつ、カソード電極２６にＮ２ＵＦＢ水を供給し、また電圧印加部８０（図１参照）により電位を印加することで、上記の第１パターンを実施することができる。さらに、エージング装置５０Ａは、アノード電極２４にＮ２ＵＦＢ水を供給しつつ、カソード電極２６にＨ２ＵＦＢ水を供給し、電圧印加部８０により電位を印加することで第２パターンを実施することができる。第１パターンと第２パターンの間のコンディショニング工程においても、供給流路切換部９８及び排出流路切換部１０４により配管１５０、１６０を適宜切り替えることにより、上記したパージ制御やＮ２供給制御を行うことができる。特に、第１供給処理部９４は、Ｎ２供給制御において、加湿したＮ２ガスを燃料電池スタック１２に簡単に供給することができる。
　また、エージング装置５０Ａは、アノード電極２４にＨ２ＵＦＢ水を供給し、カソード電極２６にＯ２ＵＦＢ水を供給することで、燃料電池スタック１２の発電を行うことができる。或いはエージングにおいて、エージング装置５０Ａは、アノード電極２４にＯ２ＵＦＢ水を供給し、カソード電極２６にＨ２ＵＦＢ水を供給することで、燃料電池スタック１２の発電を行うこともできる。燃料電池スタック１２の発電は、ＵＦＢエージングの実施中の第１パターンと第２パターンとを組み合わせて行ってもよく、ＵＦＢエージング後に実施してもよい。
　また、他の変形例として、燃料電池１０を構成するセパレータ（第１セパレータ２０ａ、第２セパレータ２０ｂ）は、相互に隣接するセパレータ同士の間に、流路から外部へのガス及び液体の漏れを防ぐシール部（不図示）を備えていてもよい。この場合、セパレータは、シール部の形成時に、シロキサン等の撥水性起因物質が飛散して発電部対向面に付着する恐れがある。よって、セパレータの製造時（ＵＦＢエージングの処理前又は処理中）に、ＵＦＢ水によるセパレータの洗浄を実施することが好ましい。これにより、セパレータの微小な隙間にＵＦＢ水が入り込むことで、製造時に付着した撥水性起因物質を除去することができる。また、セパレータは、ＵＦＢ水による洗浄で表面の親水性を高めることができ、このセパレータにより燃料電池１０を構成することで、燃料電池１０のエージング時間の短縮、又はセル電圧のばらつきの改善を期待することができる。
〔第２実施形態〕
　第２実施形態に係る燃料電池１０のエージング方法は、ＵＦＢエージングにおいてプロトン（Ｈ＋）をＭＥＡ１８内に通すために、水素ポンプの原理を利用する。水素ポンプでは、燃料電池１０に接続した直流電源によって電子の流れを形成することにより、ＭＥＡ１８内で電子が多く存在する方向にプロトンを移動させる。すなわち、電流によりプロトンを動かす（ポンプする）方法である。
　ただし、この水素ポンプの原理を利用したＵＦＢエージングでも、第１実施形態に係るエージング装置５０と同じ装置を適用できる。具体的にＵＦＢエージング（水素ポンプ）において、エージング装置５０の制御部５４は、第１流通部６０、第２流通部７０及び電圧印加部８０の動作を制御することで、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、２つのパターンを実施する。
　図９Ａに示す第１パターンは、アノード電極２４に、Ｈ２ＵＦＢ水を供給すると共に、プラス電位を印加する一方で、カソード電極２６に、Ｎ２ＵＦＢ水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加する供給印加パターンである。図９Ｂに示す第２パターンは、アノード電極２４に、Ｎ２ＵＦＢ水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加する一方で、カソード電極２６に、Ｈ２ＵＦＢ水を供給すると共に、プラス電位を印加する逆供給印加パターンである。なお、この水素ポンプの原理でも、制御部５４は、第１パターン又は第２パターンを単独で実施することが可能であり、或いは第１パターンと第２パターンを所定期間毎に交互に実施することができる。
　なお、水素ポンプを利用したエージング方法でも、エージング装置５０は、電圧印加部８０の代わりに図示しない電子負荷部を使用して、アノード又はカソード側のどちらか片側に（又は交互に）電流を印加することにより、電圧印加部８０と同様の電位差をかけることも可能である。
　第１パターンにおいて、エージング装置５０は、図１０に示すように、第１流通部６０によりアノード流路３０及びアノード電極２４にＨ２ＵＦＢ水を供給し、第２流通部７０によりカソード流路３２及びカソード電極２６にＮ２ＵＦＢ水を供給する。Ｈ２ＵＦＢは、アノード電極２４においてＨ２ＵＦＢ水の水圧（水流）によって、ガス拡散層２４ｃ及び緻密カーボン層２４ｂを介して触媒層２４ａに移動し、触媒層２４ａにおいて破裂することでＨ２分子となる。特に、制御部５４は、アノード電極２４側の圧力をカソード電極２６側の圧力よりも高くする制御を行うことで、Ｈ２ＵＦＢが触媒層２４ａに向かって移動し易くなる。そして、Ｈ２分子は、白金触媒と反応し、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ－）に電離する。
　さらに、電圧印加部８０は、アノード電極２４にプラス電位、カソード電極２６に、他極と比べてマイナス電位をそれぞれ印加する。これにより、電離した電子は、アノード電極２４の第１セパレータ２０ａに移動して、ハーネス５６及び電圧印加部８０を介してカソード電極２６の第２セパレータ２０ｂに移動する。つまり、カソード電極２６は、多くの電子が移動してくることで、プロトンを引き寄せるようになる。従って、アノード電極２４の触媒層２４ａのプロトンは、電気浸透水を伴ってＭＥＡ１８内を移動する。カソード電極２６の触媒層２６ａに移動したプロトンと電子は、白金触媒と反応することで、Ｈ２分子となり、このＨ２分子は、Ｎ２ＵＦＢ水と共に燃料電池１０から排出される。
　図９Ｂに戻り、エージング装置５０は、第２パターンにおいて、ＵＦＢ水（Ｈ２ＵＦＢ水、Ｎ２ＵＦＢ水）の供給対象電極を第１パターンと逆にすると共に、電圧の印加対象電極も第１パターンと逆にする。これにより、燃料電池１０は、上記と逆に、電解質膜２２を介してカソード電極２６からアノード電極２４に向かってプロトンを移動させ、電気浸透水による加湿をカソード電極２６側から行うことができる（具体的な、燃料電池１０の作用については説明を省略する）。
　以上のように、燃料電池１０のエージング方法は、水素ポンプの原理を用いたＵＦＢエージングでも第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、このエージング方法は、ＭＥＡ１８におけるプロトンの拡散係数が上昇し、プロトン移動に伴う電気浸透水量も上昇することで、ＭＥＡ１８（電解質膜２２）の含水量を効率的に増大させることができる。特に、水素ポンプの原理を用いたＵＦＢエージングは、直流電圧の印加によって電子を移動させることで、プロトンの移動効率をより高めることが可能となる。
〔第３実施形態〕
　第３実施形態に係る燃料電池１０のエージング方法は、図１１に示すように、ＵＦＢエージングの実施時に、ＣＶエージングを同時に行う構成としている点で、第１及び第２実施形態に係る燃料電池１０のエージング方法と異なる。なお、ＵＦＢエージングを実施するエージング装置５０は、第１及び第２実施形態と同様のエージング装置５０を適用することができる。
　具体的には、エージング方法では、ＵＦＢ＋ＣＶエージング（ステップＳ１１）、Ｎ２パージ（ステップＳ１２）、ＣＶエージング（ステップＳ１３）、性能評価（ステップＳ１４）を順に実施する。ＵＦＢ＋ＣＶエージングでは、制御部５４は、濃淡電池又は水素ポンプの原理を用いたＵＦＢエージングを実施しつつ、電圧印加部８０によりアノード電極２４及びカソード電極２６に印加する電圧を変動させる。これにより、ＵＦＢ＋ＣＶエージングを実施した燃料電池１０は、電解質膜２２の含水量が増大し、しかも触媒有効面積が向上する。
　従って、エージング方法は、Ｎ２パージ（ステップＳ１２）後のＣＶエージング（ステップＳ１３）における実施時間を一層短縮化することができる。そして、このようにＵＦＢ＋ＣＶエージングを実施し、ＣＶエージングを短縮化しても、燃料電池スタック１２の発電性能を大幅に向上させることができる。なお、第３実施形態に係る燃料電池１０のエージング方法でも、ＵＦＢ＋ＣＶエージングの実施によって燃料電池１０の発電性能が充分に高められた場合には、ＣＶエージングを省略してもよいことは勿論である。
　上記の実施形態から把握し得る技術的思想及び効果について以下に記載する。
　本発明の一態様は、電解質膜２２と、電解質膜２２の両面に設けられた一対の電極（アノード電極２４、カソード電極２６）と、を有する燃料電池１０のエージング方法であって、プロトンに分離可能な水素をウルトラファインバブル（ＵＦＢ）として有する水素ウルトラファインバブル水（Ｈ２ＵＦＢ水）を、燃料電池１０の一方の電極に供給し、一方の電極から電解質膜２２を通して他方の電極にプロトンを移動させるウルトラファインバブルエージングを行う。
　上記によれば、燃料電池１０のエージング方法は、燃料電池１０に供給したＨ２ＵＦＢ水を、一方の電極の触媒層２４ａ（又は触媒層２６ａ）に良好に移動させることができる。これにより、触媒層２４ａ（又は触媒層２６ａ）において水素から電離したプロトンは、電気浸透水を伴って電解質膜２２を移動することで、電解質膜２２の加湿を一層促進することが可能となる。すなわち、Ｈ２ＵＦＢ水を利用したウルトラファインバブルエージングは、燃料電池１０のエージングの効率化を図ることができる。
　また、ウルトラファインバブルエージングの実施後に、一対の電極（アノード電極２４、カソード電極２６）に、所定の電圧幅で変動する電圧を印加する電圧変動エージング（ＣＶエージング）を行う。これにより、燃料電池１０のエージング方法は、電解質膜２２の加湿によりガス拡散性が高まった燃料電池１０に対してＣＶエージングを行うことができ、このＣＶエージングにより触媒有効面積を短時間に確保することが可能となる。
　また、ウルトラファインバブルエージングでは、一対の電極であるアノード電極２４に、水素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加する一方で、一対の電極であるカソード電極２６に、窒素をウルトラファインバブルとして有する窒素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、プラス電位を印加する供給印加パターンを行う。これにより、燃料電池１０のエージング方法は、濃淡電池の原理を利用してプロトンを極間移動させることが可能となり、ＵＦＢエージングを良好に行うことができる。
　また、ウルトラファインバブルエージングでは、供給印加パターンと、アノード電極２４に、窒素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、プラス電位を印加する一方で、カソード電極２６に、水素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加する逆供給印加パターンと、を交互に行う。これにより、燃料電池１０のエージング方法は、アノード電極２４とカソード電極２６の両方から電解質膜２２の加湿を行うことができ、ＵＦＢエージングの効率化等が一層図られる。
　また、一対の電極であるアノード電極２４に、水素ウルトラファインバブル水を供給し、一対の電極であるカソード電極２６に、酸素をウルトラファインバブルとして有する酸素ウルトラファインバブル水を供給することで発電を行う。この水素ウルトラファインバブル水及び酸素ウルトラファインバブル水の供給により、燃料電池１０は、触媒層２４ａ、２６ａに水素及び酸素を効率的に供給することが可能となり、発電を良好に行うことができる。
　また、一対の電極であるアノード電極２４に、水素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、プラス電位を印加し、一対の電極であるカソード電極２６に、窒素をウルトラファインバブルとして有する窒素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加する供給印加パターンを行う。この場合でも、燃料電池１０のエージング方法は、水素ポンプの原理を利用してプロトンを極間移動させることが可能となり、ＵＦＢエージングを良好に行うことができる。
　また、ウルトラファインバブルエージングでは、供給印加パターンと、アノード電極２４に、窒素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加し、カソード電極２６に、水素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、プラス電位を印加する逆供給印加パターンと、を交互に行う。このように水素ポンプの原理を利用した場合でも、アノード電極２４とカソード電極２６の両方から電解質膜２２の加湿を行うことができ、ＵＦＢエージングの効率化等が一層図られる。
　また、水素ウルトラファインバブル水を供給する側の圧力を、窒素ウルトラファインバブル水を供給する側の圧力よりも高くする。これにより、ＵＦＢエージングは、電極内での触媒層２４ａ、２６ａへのＨ２ＵＦＢの移動をより効率化することができる。
　また、供給印加パターン又は逆供給印加パターンの終了時に、水素ウルトラファインバブル水を供給する側の圧力を下げることで、窒素ウルトラファインバブル水を供給する側の圧力との差圧を低下させる。これにより、燃料電池１０のエージング方法は、供給印加パターン又は逆供給印加パターンの終了時に、急に圧力が変わることによる電解質膜２２への過負荷等を抑制することができる。
　また、供給印加パターン又は逆供給印加パターンの終了時に、水素ウルトラファインバブル水を供給する側の電極に窒素を供給して残存する水素を排出する。これにより、燃料電池１０のエージング方法は、電極に残存する水素を簡単に排出することが可能となる。
　また、ウルトラファインバブルエージングの実施時に、印加する電圧を所定の電圧幅で変動させる。これにより、燃料電池１０のエージング方法は、ＵＦＢエージングでもＣＶエージングを合わせて行うことができ、エージング時間の短縮化を一層促すことができる。
　また、一方の電極に対して水素ウルトラファインバブル水を所定の供給期間循環させた後、水素ウルトラファインバブル水を排水する。これにより、燃料電池１０のエージング方法は、水素ウルトラファインバブルを充分に使い切ることが可能となり、水素の消費を抑制できる。
　また、一方の電極に対して水素ウルトラファインバブル水を所定量供給した後、水素ウルトラファインバブル水の供給を停止する。これにより、燃料電池１０のエージング方法は、Ｈ２の消費を抑制することができる。
　また、燃料電池１０は、一対の電極の電極面の各々に設置された一対のセパレータ（第１セパレータ２０ａ、第２セパレータ２０ｂ）を有し、ウルトラファインバブルエージングの処理前又は処理中に、セパレータをウルトラファインバブル水で洗浄する。これにより、セパレータの表面の親水性を高めることができ、このセパレータにより燃料電池１０を構成することで、燃料電池１０のエージング時間の短縮、又はセル電圧のばらつきの改善を期待することができる。

Claims (14)

  1. 　電解質膜（２２）と、前記電解質膜の両面に設けられた一対の電極（２４、２６）と、を有する燃料電池（１０）のエージング方法であって、
    　プロトンに分離可能な水素をウルトラファインバブルとして有する水素ウルトラファインバブル水を、前記燃料電池の一方の電極に供給し、
    　前記一方の電極から前記電解質膜を通して他方の電極に前記プロトンを移動させるウルトラファインバブルエージングを行う
    　燃料電池のエージング方法。
  2. 　請求項１記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記ウルトラファインバブルエージングの実施後に、
    　前記一対の電極に、所定の電圧幅で変動する電圧を印加する電圧変動エージングを行う
    　燃料電池のエージング方法。
  3. 　請求項１又は２記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記ウルトラファインバブルエージングでは、
    　前記一対の電極であるアノード電極（２４）に、前記水素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加する一方で、
    　前記一対の電極であるカソード電極（２６）に、窒素をウルトラファインバブルとして有する窒素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、プラス電位を印加する供給印加パターンを行う
    　燃料電池のエージング方法。
  4. 　請求項３記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記ウルトラファインバブルエージングでは、前記供給印加パターンと、
    　前記アノード電極に、前記窒素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、プラス電位を印加する一方で、
    　前記カソード電極に、前記水素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加する逆供給印加パターンと、を交互に行う
    　燃料電池のエージング方法。
  5. 　請求項１又は２記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記一対の電極であるアノード電極に、前記水素ウルトラファインバブル水を供給し、
    　前記一対の電極であるカソード電極に、酸素をウルトラファインバブルとして有する酸素ウルトラファインバブル水を供給することで発電を行う
    　燃料電池のエージング方法。
  6. 　請求項１又は２記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記一対の電極であるアノード電極に、前記水素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、プラス電位を印加し、
    　前記一対の電極であるカソード電極に、窒素をウルトラファインバブルとして有する窒素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加する供給印加パターンを行う
    　燃料電池のエージング方法。
  7. 　請求項６記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記ウルトラファインバブルエージングでは、前記供給印加パターンと、
    　前記アノード電極に、前記窒素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、他極と比べてマイナス電位を印加し、
    　前記カソード電極に、前記水素ウルトラファインバブル水を供給すると共に、プラス電位を印加する逆供給印加パターンと、を交互に行う
    　燃料電池のエージング方法。
  8. 　請求項４又は７記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記水素ウルトラファインバブル水を供給する側の圧力を、前記窒素ウルトラファインバブル水を供給する側の圧力よりも高くする
    　燃料電池のエージング方法。
  9. 　請求項８記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記供給印加パターン又は前記逆供給印加パターンの終了時に、前記水素ウルトラファインバブル水を供給する側の圧力を下げることで、前記窒素ウルトラファインバブル水を供給する側の圧力との差圧を低下させる
    　燃料電池のエージング方法。
  10. 　請求項４、７～９のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記供給印加パターン又は前記逆供給印加パターンの終了時に、前記水素ウルトラファインバブル水を供給する側の電極に窒素を供給して残存する水素を排出する
    　燃料電池のエージング方法。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記ウルトラファインバブルエージングの実施時に、印加する電圧を所定の電圧幅で変動させる
    　燃料電池のエージング方法。
  12. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記一方の電極に対して前記水素ウルトラファインバブル水を所定の供給期間循環させた後、前記水素ウルトラファインバブル水を排水する
    　燃料電池のエージング方法。
  13. 　請求項１～１２のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記一方の電極に対して前記水素ウルトラファインバブル水を所定量供給した後、前記水素ウルトラファインバブル水の供給を停止する
    　燃料電池のエージング方法。
  14. 　請求項１～１３のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング方法において、
    　前記燃料電池は、前記一対の電極の電極面の各々に設置された一対のセパレータを有し、
    　前記ウルトラファインバブルエージングの処理前又は処理中に、前記セパレータをウルトラファインバブル水で洗浄する
    　燃料電池のエージング方法。
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