CN113314742A - 燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池的电解质膜‑电极结构体的劣化检测方法，能够简易地、短时间地、精度良好地检测燃料电池(34)的劣化、交叉泄漏。在测量工序中，对在喷出规定量的燃料气体后的发电状态下发生下降的、所述燃料气体在每个规定时间(Δt)的压力下降幅度(ΔPH)进行多次测量之后，在判定工序中，在多次的压力测量值中的最小压力下降幅度(ΔPHmin)高于阈值(ΔPHth)的情况下，判定为所述电解质膜‑电极结构体(44)发生了劣化。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法，该燃料电池通过供给到电解质膜-电极结构体的阳极电极侧的燃料气体与供给到所述电解质膜-电极结构体的阴极电极侧的氧化剂气体的电化学反应来进行发电。
背景技术
例如，固体高分子型燃料电池具备电解质膜-电极结构体(MEA)，该电解质膜-电极结构体在由高分子离子交换膜形成的电解质膜的一方的面配设阳极电极，在另一方的面配设阴极电极。MEA被隔板夹持，由此构成发电单电池(电池单体)。通常，层叠规定数量的发电单电池，由此例如作为车载用燃料电池堆来组入燃料电池车辆(燃料电池电动汽车等)。
在所述发电单电池中，由于电解质膜-电极结构体的膜的劣化(针孔、膜变薄等)，有时会发生燃料气体泄漏到阴极电极侧、或者氧化剂气体泄漏到阳极电极侧的“交叉泄漏”。当发生交叉泄漏时，发电性能下降。
例如，在专利文献1(以下，称为JP2010-73497A)公开了检测所述交叉泄漏的技术。该技术中，由电压检测部件检测燃料气体以及氧化剂气体中的至少一方的反应气体的供给停止后的对象单电池的电压变化状态(日文：電圧挙動)。然后，基于停止供给反应气体后的基准单电池的电压变化状态与所述对象单电池的电压变化状态之差，由交叉泄漏检测单元检测对象单电池的交叉泄漏。这样，能够检测各单电池的交叉泄漏(专利文献1的[0008])。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-73497号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在专利文献1中，通过上述技术，能够精度良好地检测交叉泄漏。
但是，在专利文献1中，存在如下问题：为了检测交叉泄漏，需要测量对象单电池的电压变化状态，由于测量各单电池的电压变化状态，测量部位多，测量复杂，因此需要花费相当长的时间来检测燃料电池堆的单电池的交叉泄漏。
本发明是考虑这样的问题做出的，目的在于提供能够简易地、短时间地、精度良好地对燃料电池的劣化(交叉泄漏)进行检测的燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法。
用于解决问题的方案
本发明的一方式涉及的燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法，所述燃料电池以如下方式发电：通过喷射器喷出的燃料气体从燃料气体入口供给到构成单电池的电解质膜-电极结构体的阳极电极侧，并且来自燃料气体出口的燃料排气与所述燃料气体混合并供给到所述燃料气体入口，另一方面，氧化剂气体从氧化剂气体入口供给到所述电解质膜-电极结构体的阴极电极侧，在所述燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法中，包括：喷出工序，从所述喷射器喷出规定量的燃料气体；测量工序，在所述喷射器的下游侧，由配设在所述燃料气体出口至所述燃料气体入口之间的压力传感器，对喷出所述规定量的燃料气体后发生下降的、所述燃料气体在每个规定时间的压力下降幅度进行多次测量；以及判定工序，在多次的压力测量值中的最小压力下降幅度高于阈值的情况下，判定为所述电解质膜-电极结构体发生了劣化。
发明的效果
根据本发明，在测量工序中，对在喷出规定量的燃料气体后的发电状态下发生下降的、所述燃料气体在每个规定时间的压力下降幅度进行多次测量后，在判定工序中，在多次的压力测量值中的最小压力下降幅度高于阈值的情况下，判定为所述电解质膜-电极结构体发生了劣化，因此能够不设置用于测量的新构件而简易地、短时间地、精度良好地检测燃料电池的劣化(交叉泄漏)。
参照附图说明以下的实施方式的说明，从而容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是示出实施了实施方式涉及的燃料电池***中的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法的、搭载了燃料电池***的车辆(燃料电池车辆)的结构例的示意框图。
图2是用于说明燃料电池车辆的通常行驶时的发电动作的、附加了箭头线的框图。
图3是用于说明实施方式涉及的燃料电池***中的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法的流程图。
图4中的图4A、图4B是用于说明实施方式涉及的燃料电池***中的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法的时序图。
图5中的图5A是负荷变动大的情况下的发电电流的特性图，图5B是负荷变动大的情况下的燃料气体的气体压力的特性图，图5C是负荷变动小的情况下的发电电流的特性图，图5D是负荷变动小的情况下的燃料气体的气体压力的特性图，图5E是由喷射器间歇喷出燃料气体的波形的说明图。
具体实施方式
列举实施方式，参照附图在以下详细说明本发明涉及的燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法。
[实施方式]
[结构]
图1是示出实施了实施方式涉及的燃料电池***中的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法的、搭载了燃料电池***12的车辆(燃料电池车辆)10的结构例的示意框图。
如图1所示，燃料电池车辆10例如是燃料电池电动汽车。
燃料电池车辆10除了具备燃料电池***12以外，还具备：高压蓄电池(H VBAT：高压蓄电装置)14，其产生数百伏程度的高电压Vh；低压蓄电池(LV BAT：低压蓄电装置)16，其产生与该高压蓄电池14相比电压低的、数十伏程度以下的低电压Vl、例如+12[V]；电力变换部20；电机(用于驱动车辆的旋转电机)24；降压转换器(DC/DC转换器)28；控制装置(ECU)30；以及电源开关(电源SW)32。
控制装置30由ECU(电子控制单元)构成。CPU执行存储于存储器的程序由此作为后述的各种功能控制部等进行动作，ECU通过控制线(也包括无线)来控制包括燃料电池***12的燃料电池车辆10的各结构要素。
燃料电池***12基本上具备燃料电池堆(燃料电池)34、氧化剂气体供给装置36以及燃料气体供给装置38。
氧化剂气体供给装置36向燃料电池堆34供给氧化剂气体，燃料气体供给装置38向所述燃料电池堆34供给燃料气体。
燃料电池堆34层叠多个发电单电池40。发电单电池40具备：电解质膜-电极结构体44；以及夹持所述电解质膜-电极结构体44的隔板45、46。
电解质膜-电极结构体44具备：例如作为包含水分的全氟磺酸的薄膜的固体高分子电解质膜41；以及夹持所述固体高分子电解质膜41的阴极电极42和阳极电极43。
阴极电极42和阳极电极43具有由碳纸等形成的气体扩散层(未图示)。在表面承载有白金合金的多孔质碳粒子被均匀地涂敷在气体扩散层的表面，由此形成电极催化剂层(未图示)。在固体高分子电解质膜41的两面形成电极催化剂层。
在一方的隔板45的朝向电解质膜-电极结构体44的面，形成将氧化剂气体入口连通口(氧化剂气体入口)58a与氧化剂气体出口连通口(氧化剂气体出口)58b连通的阴极流路(氧化剂气体流路)47。即，在燃料电池堆34形成通过阴极流路47向阴极电极42供给氧化剂气体(例如，空气)的氧化剂气体入口连通口58a以及氧化剂气体出口连通口58b。
在另一方的隔板46的朝向电解质膜-电极结构体44的面，形成将燃料气体入口连通口(燃料气体入口)56a与燃料气体出口连通口(燃料气体出口)56b连通的阳极流路(燃料气体流路)48。即，在燃料电池堆34形成通过阳极流路48向阳极电极43供给燃料气体(例如，氢气)的燃料气体入口连通口56a以及燃料气体出口连通口56b。
而且，在燃料电池堆34形成使未图示的冷却介质在各发电单电池40流通的冷却介质入口连通口(未图示)以及冷却介质出口连通口(未图示)。
层叠的发电单电池40的输出、即燃料电池堆34的输出(直流的高电压的发电电压Vfc的发电电力)，在控制装置30的控制下，通过电力变换部20被高电压化后，变换为交流的电压并供给到电机24。另外，用通过电力变换部20被高电压化的直流电力对高压蓄电池14充电。
还有，燃料电池堆34的输出(发电电压Vfc的发电电力)通过电力变换部20以及降压转换器28对低压蓄电池16充电。
高压蓄电池14的高电压Vh的电力，例如在电源开关32从断开(OFF)状态转变为接通(ON)状态的起动时(启动时)或者燃料电池车辆10行驶中的因加速器操作而加速时，通过电力变换部20，能够驱动电机24。
这样，用高压蓄电池14的电力以及/或者燃料电池堆34的电力(动力行驶电力)能够驱动电机24。另一方面，减速时产生的电机24的再生电力通过电力变换部20，交流变换为直流并对高压蓄电池14充电。
还有，高压蓄电池14的高电压Vh的电力能够驱动气泵(AP、空气压缩机)52、空调机(未图示)。
低压蓄电池16的低电压Vl的电力除了供给到排气再循环泵(EGR泵)54、喷射器57、控制装置30以及后述的各种电磁阀以外，还供给到未图示的灯光设备等低压负荷。
在氧化剂气体供给装置36中，气泵52配设于氧化剂气体供给路60，该气泵52将来自大气的空气吸入并压缩作为氧化剂气体供给到燃料电池堆34。
在氧化剂气体供给路60设置加湿器(HUM)62、经由旁通阀64来绕过所述加湿器62的旁通路66。
氧化剂气体供给路60通过加湿器62以及氧化剂气体供给路65来与燃料电池堆34的氧化剂气体入口连通口58a连通。
氧化剂气体出口连通口58b通过氧化剂排气排出路67以及加湿器62，来与氧化剂排气排出路68连通。在氧化剂排气排出路68与氧化剂气体供给路60之间设置有EGR泵54。
例如，在电源开关32处于断开状态的发电结束时，EGR泵54使从氧化剂气体出口连通口58b排出的气体、即氧化剂排气(阴极排气)的一部分回流到氧化剂气体入口连通口58a侧。
在气泵52的氧化剂气体供给路60侧配设入口截止阀70。
在氧化剂排气排出路68设置出口截止阀72，并且出口截止阀72的下游通过背压控制阀74来与稀释器76连接。
燃料气体供给装置38具备贮存高压氢的、高压的氢罐(蓄能器)80，所述高压的氢罐80经由燃料气体供给路82来与燃料电池堆34的燃料气体入口连通口56a连通。在燃料气体供给路82，从氢罐80侧沿着燃料气体的流动方向串联地设置未图示的阻断阀、用于调整燃料气体的压力的调节器阀84、喷射器57以及引射器86。而且，也可以并联地设置两个以上喷射器57。
燃料电池堆34的燃料气体出口连通口56b与燃料排气路88连通。燃料排气路88与气液分离器90连接，并且在所述气液分离器90设置排出液体成份(液态水)的泄放路92、排出包含氢和氮的气体成份的气体路94。
气体路94经由循环路96来与引射器86连接，另一方面，在排气阀98的开放作用下与稀释器76连通。泄放路92经由泄放阀100来与稀释器76连通。
稀释器76具有使从燃料电池堆34的燃料气体出口连通口56b排出的燃料排气(含有氢气的阳极排气)与从所述燃料电池堆34的氧化剂气体出口连通口58b排出的氧化剂排气(含有氧的阴极排气)混合来将氢浓度稀释至规定值以下的功能。
在氧化剂气体供给路65、氧化剂排气排出路67、燃料气体供给路82、燃料排气路88以及高压的氢罐80的出口侧，分别配置压力传感器102a、102b、102c、102d以及102e。在氧化剂气体供给路65配置湿度计103。在氧化剂排气排出路67、燃料排气路88配置温度计104a、104b。
而且，在本实施方式中，为了便于理解，将由在燃料气体入口连通口56a的入口侧配置的压力传感器102c测量的气体压力(燃料气体压力、氢气压力)作为气体压力PH。气体压力PH被发送到控制装置30。
由电压表25测量燃料电池堆34的端子间电压、即发电电压Vfc，由电流表26测量从燃料电池堆34流出的发电电流Ifc，由温度计104a测量燃料电池堆34的堆温度，并发送到控制装置30，此外在高压蓄电池14、低压蓄电池16、电力变换部20等电路，配置未图示的电压表、电流表以及温度计，各测量值同样地发送到控制装置30。而且，也可以使用温度计104b测量堆温度。
控制装置30控制氧化剂气体供给装置36(气泵52等)来控制对燃料电池34进行的氧化剂气体的供给，并且控制燃料气体供给装置38(未图示的阻断阀、调节器阀84、喷射器57等)来控制对燃料电池34进行的燃料气体的供给。
[行驶时等的燃料电池车辆10的通常动作]
以下，参照对图1的框图沿着燃料气体、氧化剂气体以及电力的流动附加了箭头线的图2，说明基本上如以上那样构成的搭载有燃料电池***12的燃料电池车辆10行驶时等的通常动作(分别与加减速动作相伴的市内行驶、郊外行驶以及高速公路行驶等通常行驶时发电动作)。
在电源开关32为接通状态的通常动作时，从用高电压Vh的电力进行动作的气泵52向氧化剂气体供给路60输送氧化剂气体(空气)。该氧化剂气体通过加湿器62被加湿之后，或者通过旁通路66而绕过所述加湿器62之后，供给到燃料电池堆34的氧化剂气体入口连通口58a。
而且，加湿器62具有流路63a以及流路63b，并且具有将从气泵52供给的氧化剂气体加湿的功能，氧化剂气体(干燥了的空气)在该流路63a流通，从燃料电池堆34的氧化剂气体出口连通口58b来的排出气体(湿润的氧化剂排气、阴极排气)通过燃料电池堆34的氧化剂气体出口连通口58b以及氧化剂排气排出路67而在该流路63b流通。即，加湿器62使阴极排气中包含的水分经由多孔质膜而移动到供给气体(氧化剂气体)。
此时的加湿程度设定为将固体高分子电解质膜41加湿来在燃料电池堆34中良好地发挥发电性能的加湿量。由参照湿度计103的控制装置30对旁通阀64进行开度控制，由此进行加湿量的设定。
另一方面，燃料气体供给装置38中，在控制装置30的控制下，从被调节器阀84控制气体压力的氢罐80来的燃料气体，在控制装置30对喷射器57进行的开闭控制下，被喷出到燃料气体供给路82。该燃料气体与通过循环路96被吸引到引射器86的阳极排气混合并从引射器86喷出，供给到燃料电池堆34的燃料气体入口连通口56a。而且，在循环路96除了设置使阳极排气循环的引射器86以外，还可以设置循环泵，即所谓的氢循环泵。
在燃料电池堆34内，氧化剂气体从氧化剂气体入口连通口58a经由各发电单电池40的阴极流路47，被供给到阴极电极42。另一方面，氢气从燃料气体入口连通口56a经由各发电单电池40的阳极流路48，被供给到阳极电极43。因而，各发电单电池40中，被供给到阴极电极42的空气中包含的氧气与被供给到阳极电极43的氢气在电极催化剂层内通过电化学反应被消耗来进行发电。
然后，供给到阴极电极42并且氧被消耗了的阴极排气以及反应生成水，排出到氧化剂气体出口连通口58b，在氧化剂排气排出路68流通并被导入稀释器76。同样地，供给到阳极电极43并且氢被消耗了的阳极排气(消耗了一部分的燃料气体)排出到燃料气体出口连通口56b。阳极排气在从燃料排气路88导入气液分离器90并被去除了液体成份(液态水)后，从气体路94经由循环路96被吸引到引射器86。
为了在控制装置30的控制下获得电机24需要的驱动扭矩，由多个发电单电池40电串联地连接而成的燃料电池堆34发电产生的高电压的发电电压Vfc的电力，在电力变换部20内变换为进一步高电压(驱动电压)的电力，并供给到电机24。
而且，电力变换部20具有未图示的逆变器，基于未图示的加速器开度，通过控制装置30控制逆变器的占空比，对电机24进行三相PWM驱动。由此，燃料电池车辆10行驶。
在由燃料电池堆34发电产生的发电电压Vfc的电力有余裕的情况下，在控制装置30的控制下，通过电力变换部20来对高电压Vh的高压蓄电池14充电，并且经由降压转换器28变换为低电压Vl的电力并对低压蓄电池16充电。
高压蓄电池14的高电压Vh的电力除了被供给到电机24以外，还被供给到气泵52、未图示的空调机等高压负荷。
低压蓄电池16的低电压Vl的电力被供给到控制装置30、喷射器57等低压负荷。
基于由未图示的电压表、电流表、温度计检测的电压、电流、温度，并参照未图示的对应图，由控制装置30计算高压蓄电池14以及低压蓄电池16的各SOC(充电状态，在充满电状态下为100[％])。
[燃料电池车辆10的燃料电池***12中的电解质膜-电极结构体44的劣化检测动作]
以上，说明了行驶时等燃料电池***12的通常动作。然后，以下参照控制装置30执行的图3的流程图以及图4A、图4B的时序图，关于本发明的主要部分涉及的燃料电池***中的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法，基于其与搭载有实施该劣化检测方法的燃料电池***12的燃料电池车辆10之间的关系进行说明。
在步骤S1中，控制装置30确认是否处于电源开关32接通状态下燃料电池堆34发电中，在处于发电中(步骤S1：“是”)时，在步骤S2中，开始记录负荷变动(负荷变动幅度)Ipp。
如图5A所示，控制装置30计算负荷变动Ipp，该负荷变动Ipp为在记录对象期间由电流表26连续地测量的发电电流Ifc的最高峰值与最低峰值之差。例如，在燃料电池车辆10加速时、减速时，与定速行驶时相比较，负荷变动Ip p增大。
然后，在步骤S3中，在规定时间Toff内，如图4B所示，测量并记录多次压力下降幅度ΔPH(ΔP1、ΔP2、…ΔPn)。
在该情况下，如图4A所示，控制装置30将喷射器57间歇地设为打开状态(时间点t1～t2＝Ton：打开，时间点t2～t3＝Toff：关闭，时间点t3～t4＝Ton：打开)，在该打开区间(ON时间)Ton喷出规定量的燃料气体，并通过引射器86供给到燃料气体入口连通口56a。
而且，如图4B所示，以微小时间tm来对作为喷出后的关闭区间(时间点t2～t3)的规定时间Toff进行分割，一边使由规定个数的微小时间tm组成的规定时间(测量时间)Δt(Δt<Toff)内的压力下降幅度ΔPH错开微小时间tm，一边进行多次测量。而且，规定时间Toff是ms(毫秒)级的期间。另外，规定时间T off相当于上述的负荷变动Ipp的记录对象期间。
这里，在步骤S3中，记录的多次的压力下降幅度(多次的压力测量值)ΔPH为ΔPH＝ΔP1{ΔP1＝P0-(Pn-3)}、ΔP2{ΔP2＝P1-(Pn-2)}、…ΔPn(ΔPn＝P3-Pn)。
然后，在步骤S4中，在规定时间Toff经过后的时间点t3以后，提取记录的多个压力下降幅度ΔPH中的最小压力下降幅度ΔPHmin。
然后，在步骤S5中，判定在规定时间Toff内的负荷变动Ipp是否为预先设定的规定值的负荷变动阈值Ith以下(Ipp≤Ith)。
例如，如图5A所示，在作为发电电流Ifc的变化而测量的规定时间Toff内的负荷变动Ipp高于负荷变动阈值Ith(步骤S5：“否”)的情况下，如图5B所示，追随着负荷变动Ipp，燃料气体的气体压力PH的变动也增大，因而基于压力下降幅度ΔPH进行的劣化检测的检测精度恶化。因此，难以区分是否因电解质膜-电极结构体44的劣化(交叉泄漏)而导致气体压力下降。
在该情况下，在步骤S6中，保留燃料电池堆34的电解质膜-电极结构体44的劣化判定，并结束处理。
与此相对，在步骤S5的判定中，例如，如图5C所示，在规定时间Toff内的负荷变动Ipp为预先设定的规定值、即负荷变动阈值Ith以下(Ipp≤Ith)(步骤S5：“是”)的情况下，即在负荷变动Ipp小的情况下，不易受到因发电引起的燃料气体的消耗、其它误差要因的影响，因而能够精度良好地实施基于因交叉泄漏引起的较小的压力下降幅度ΔPH进行的劣化检测。而且，图5D、图5E的波形分别与图4B、图4A的波形相对应。
而且，在燃料电池车辆10为停止状态并且燃料电池堆34处于所谓的空闲发电状态的情况下，负荷变动Ipp小，因此能够精度良好地实施劣化检测。
该情况下，在步骤S7中，判定在步骤S4提取的最小压力下降幅度ΔPH min是否高于预先设定的阈值、即劣化判定阈值ΔPHth。
在步骤S7的判定为不成立(步骤S7：“否”)的情况下，即最小压力下降幅度ΔPHmin为劣化判定阈值ΔPHth以下的情况下，电解质膜-电极结构体44未发生因膜的劣化而产生针孔等导致的交叉泄漏，在步骤S8中，记录(记录日志)为燃料电池***12中的电解质膜-电极结构体44处于未劣化状态。
另一方面，在步骤S7的判定为成立(步骤S7：“是”)的情况下，即最小压力下降幅度ΔPHmin高于劣化判定阈值ΔPHth的情况下，判定为在最小压力下降幅度ΔPHmin中包含因交叉泄漏导致的压力下降幅度，在步骤S9中，记录(记录日志)为燃料电池***12的电解质膜-电极结构体44处于劣化状态。
该情况下，在仪表板上显示电解质膜-电极结构体44成为劣化状态，并且通过通信向经销商等通知处于劣化状态。
上述实施方式也能够有以下那样的变形。
<变形例＞
也可以是，在步骤S4中，代替提取最小压力下降幅度ΔPHmin，而计算基于移动平均的平均压力下降幅度ΔPHmean{(ΔPHmean＝ΔP1+ΔP2…+ΔPn)/n}，在步骤S7中，判定该平均压力下降幅度ΔPHmean是否高于劣化判定阈值ΔPHth。
这样，进行多次测量并计算平均值，由此能够下降偶然误差对测量值的影响。
[根据实施方式以及变形例能够掌握的发明]
这里，关于上述实施方式以及变形例能够掌握的发明，如以下记载。而且，为了便于理解，对结构要素附加在实施方式中使用的附图标记，但该结构要素并不限定于附加了该附图标记的要素。
本发明涉及燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法，所述燃料电池34由多个单电池40层叠而成，以如下方式发电：从燃料罐80经由喷射器57通过引射器86喷出的燃料气体从燃料气体入口56a供给到构成单电池40的电解质膜-电极结构体44的阳极电极43侧，并且来自燃料气体出口56b的燃料排气与所述燃料气体混合并供给到所述燃料气体入口56a，另一方面，氧化剂气体从氧化剂气体入口58a供给到所述电解质膜-电极结构体44的阴极电极42侧，在所述燃料电池34的所述电解质膜-电极结构体44的劣化检测方法中，包括：喷出工序，从所述喷射器57喷出规定量的燃料气体；测量工序，在所述喷射器57的下游侧，由配设在所述燃料气体出口56b至所述燃料气体入口56a之间的压力传感器102c，对在喷出所述规定量的燃料气体后的发电状态下发生下降的、所述燃料气体在每个规定时间Δt的压力下降幅度ΔPH进行多次测量；以及判定工序，在多次的压力测量值中的最小压力下降幅度ΔPHmin高于阈值ΔPHth的情况下，判定为所述电解质膜-电极结构体44发生了劣化。
由此，在测量工序中，对在喷出规定量的燃料气体后的发电状态下发生下降的、所述燃料气体在每个规定时间Δt的压力下降幅度ΔPH进行多次测量后，在判定工序中，在多次的压力测量值中的最小压力下降幅度ΔPHmin高于阈值ΔPHth的情况下，判断为所述电解质膜-电极结构体44发生了劣化，因此能够不设置用于测量的新构件而简易地、短时间地、精度良好地检测燃料电池34的劣化(交叉泄漏)。
该情况下，也可以是，在所述测量工序中，在所述喷射器57喷出时与下一喷出时之间错开时间并按每个所述规定时间来测量所述燃料气体的所述压力下降幅度ΔPH。
由此，在规定时间内对压力下降幅度ΔPH进行多次测量，由此使劣化检测判定结果的可靠性提高的可能性升高。
这里，优选的是，在所述燃料电池的负荷变动为负荷变动阈值以内的期间，实施该电解质膜-电极结构体的劣化检测方法。
在负荷变动阈值以内的期间检测电解质膜-电极结构体44的劣化，由此能够防止检测精度恶化。
另外，优选的是，在所述喷射器57与所述燃料气体入口56a之间，串联配设引射器86，所述引射器86吸引所述燃料排气并混合于从所述喷射器57供给的燃料气体，将混合而成的燃料气体喷出到所述燃料气体入口56a，所述喷射器57负责供给所述规定量的所述燃料气体，所述压力传感器102c配设在所述引射器86的喷出口与所述燃料气体入口56a之间。
由于不需要使用氢循环泵，因此能够低成本地检测电解质膜-电极结构体44的劣化。
本发明涉及燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法，燃料电池34由多个单电池40层叠而成，以如下方式发电，从燃料罐80通过喷射器57喷出的燃料气体从燃料气体入口56a供给到构成所述单电池40的电解质膜-电极结构体44的阳极电极43侧，并且来自燃料气体出口56b的燃料排气与所述燃料气体混合并供给到所述燃料气体入口56a，另一方面，氧化剂气体从氧化剂气体入口58a供给到所述电解质膜-电极结构体44的阴极电极42侧，在所述燃料电池34的电解质膜-电极结构体44的劣化检测方法中，包括：喷出工序，从所述喷射器57喷出规定量的燃料气体；测量工序，在所述喷射器57的下游侧，由配设在所述燃料气体出口56b至所述燃料气体入口56a之间的压力传感器102c，对在喷出所述规定量的燃料气体后的发电状态下发生下降的、所述燃料气体在每个规定时间Δt的压力下降幅度ΔPH进行多次测量；计算工序，计算所述多次测量的所述压力下降幅度ΔPH的平均压力下降幅度ΔP Hmean；以及判定工序，在所述平均压力下降幅度ΔPHmean高于阈值ΔPHt h的情况下，判定为所述电解质膜-电极结构体44发生了劣化。
根据本发明，对在喷出规定量的燃料气体后的发电状态下发生下降的、所述燃料气体在每个规定时间Δt的压力下降幅度ΔPH进行多次测量后，计算平均压力下降幅度ΔPHmean，在平均压力下降幅度ΔPHmean高于阈值ΔPHth的情况下，判定为所述电解质膜-电极结构体44发生了劣化，因此不设置用于测量的新构件而能够简易地、短时间地、使偶然误差下降并精度良好地检测燃料电池的劣化(交叉泄漏)。
而且，本发明不限于上述的实施方式，当然能够基于本说明书的记载内容采用各种的结构。
Claims (5)
1.一种燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法，所述燃料电池以如下方式发电：通过喷射器喷出的燃料气体从燃料气体入口供给到构成单电池的电解质膜-电极结构体的阳极电极侧，并且来自燃料气体出口的燃料排气与所述燃料气体混合并供给到所述燃料气体入口，另一方面，氧化剂气体从氧化剂气体入口供给到所述电解质膜-电极结构体的阴极电极侧，在所述燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法中，包括：
喷出工序，从所述喷射器喷出规定量的燃料气体；
测量工序，在所述喷射器的下游侧，由配设在所述燃料气体出口至所述燃料气体入口之间的压力传感器，对喷出所述规定量的燃料气体后发生下降的、所述燃料气体在每个规定时间压力的下降幅度进行多次测量；以及
判定工序，在多次的压力测量值中的最小压力下降幅度高于阈值的情况下，判定为所述电解质膜-电极结构体发生了劣化。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法，其特征在于，
在所述测量工序中，
所述喷射器喷出时与下一次喷出时之间错开时间，并且在每个所述规定时间测量所述燃料气体的所述压力下降幅度。
3.根据权利要求1所述的燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法，其特征在于，
在所述燃料电池的负荷变动为负荷变动阈值以内的期间，实施该电解质膜-电极结构体的劣化检测方法。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法，其特征在于，
在所述喷射器与所述燃料气体入口之间串联配设引射器，
所述引射器吸引所述燃料排气并混合于从所述喷射器供给的燃料气体，将混合而成的燃料气体喷出到所述燃料气体入口，所述喷射器负责供给所述规定量的所述燃料气体，所述压力传感器配设在所述引射器的喷出口与所述燃料气体入口之间。
5.一种燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法，所述燃料电池由多个单电池层叠而成，以如下方式发电，从燃料罐通过喷射器喷出的燃料气体从燃料气体入口供给到构成所述单电池的电解质膜-电极结构体的阳极电极侧，并且来自燃料气体出口的燃料排气与所述燃料气体混合并供给到所述燃料气体入口，另一方面，氧化剂气体从氧化剂气体入口供给到所述电解质膜-电极结构体的阴极电极侧，在所述燃料电池的电解质膜-电极结构体的劣化检测方法中，包括：
喷出工序，从所述喷射器喷出规定量的燃料气体；
测量工序，在所述喷射器的下游侧，由配设在所述燃料气体出口至所述燃料气体入口之间的压力传感器，对在喷出所述规定量的燃料气体后的发电状态下发生下降的、所述燃料气体在每个规定时间的压力下降幅度进行多次测量；
计算工序，计算所述多次测量的所述压力下降幅度的平均压力下降幅度；以及
判定工序，在所述平均压力下降幅度高于阈值的情况下，判定为所述电解质膜-电极结构体发生了劣化。
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