JP2017162573A - Method for measuring electrical characteristics of fuel battery cell, and method for diagnosing fuel battery cell stack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池セルの電気特性測定方法、及び燃料電池セルスタックの診断方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring electric characteristics of a fuel cell and a method for diagnosing a fuel cell stack.
固体酸化物形燃料電池(SOFC)は、複数の単セルが積層されたセルスタック構造を有している。セルスタックは、平板構造と円筒構造に大別されるが、いずれの場合もアノード(燃料極)、カソード(空気極)、及び電解質からなるセラミックス製の単セルがインターコネクタを介して連結された構造を有している。セルスタックに組み込まれた各単セルにおいては、アノード側に水素含有燃料を、カソード側に空気を供給し、内部で水素と酸素を反応させることにより発電が行われる。 A solid oxide fuel cell (SOFC) has a cell stack structure in which a plurality of single cells are stacked. The cell stack is roughly divided into a flat plate structure and a cylindrical structure. In each case, a single cell made of ceramics composed of an anode (fuel electrode), a cathode (air electrode), and an electrolyte is connected via an interconnector. It has a structure. In each single cell incorporated in the cell stack, power generation is performed by supplying hydrogen-containing fuel on the anode side and air on the cathode side and reacting hydrogen and oxygen inside.
ところで、燃料電池の製造工場で組立・焼成・還元処理されたセルスタックにおいて、製造工程などに起因して異質な単セルが所定割合以上含まれている場合、所期の発電能力を発揮できない。セルスタックの発電能力が不足していると、必要な電力を需要箇所に供給できないことから、単セルの健全性を診断する方法(特許文献1,2)やセルスタックの健全性を診断する方法(特許文献3)が提案されている。 By the way, in a cell stack that has been assembled, fired, and reduced at a fuel cell manufacturing factory, if the number of heterogeneous single cells is greater than or equal to a predetermined ratio due to the manufacturing process, the desired power generation capacity cannot be exhibited. A method for diagnosing the health of a single cell (Patent Documents 1 and 2) and a method for diagnosing the health of a cell stack because the required power cannot be supplied to a demand point if the power generation capacity of the cell stack is insufficient (Patent Document 3) has been proposed.
固体酸化物形燃料電池のセルスタックは、発電中の動作温度が高く、その温度は600〜1000℃にも達する。そのため、燃料電池ユニットの起動後にセルスタックの発電能力の不足が判明した場合には、一旦運転を停止し、セルスタックの温度が下がるのを待ってから新たなセルスタックに交換するなどの必要が生じる。しかも、セルスタックの交換中は、需要箇所に電力を供給できない上、単セルやセルスタックの健全性の診断を燃料電池ユニットの設置現場で行うのは困難である。このような事情から、燃料電池ユニットを作動させる前に、単セルやセルスタックの健全性評価を行うことが望まれていた。 The cell stack of a solid oxide fuel cell has a high operating temperature during power generation, and the temperature reaches 600 to 1000 ° C. Therefore, if it becomes clear that the power generation capacity of the cell stack is insufficient after starting the fuel cell unit, it is necessary to stop the operation once and wait for the temperature of the cell stack to drop before replacing it with a new cell stack. Arise. In addition, during replacement of the cell stack, it is difficult to supply power to the demand point, and it is difficult to diagnose the soundness of the single cell or the cell stack at the installation site of the fuel cell unit. Under such circumstances, it has been desired to evaluate the soundness of single cells and cell stacks before operating the fuel cell unit.
本発明は、固体酸化物形燃料電池のセルスタックの健全性評価に利用することのできる燃料電池セルの電気特性測定方法、及び燃料電池セルスタックの診断方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a method for measuring the electrical characteristics of a fuel cell and a method for diagnosing the fuel cell stack that can be used for the evaluation of the soundness of a cell stack of a solid oxide fuel cell.
本発明は、固体酸化型燃料電池のセルスタックにおいて、前記燃料電池が発電を行っていない常温下で、任意の単セルに対して第1抵抗値を有する第1外部抵抗、及び定電圧直流電源を接続して充電用回路を形成することにより、前記単セルの充電電圧値の時間変化を充電曲線として記録する充電曲線記録工程と、前記第1抵抗値、前記定電圧直流電源により印加した直流電圧値、及び前記充電曲線より求めた前記単セルの満充電電圧値に基づいて、前記単セルの内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出工程と、前記充電曲線より求めた前記単セルの時定数、及び前記内部抵抗値に基づいて、前記単セルの静電容量値を算出する静電容量値算出工程と、を含む燃料電池セルの電気特性測定方法に関する。 In the cell stack of a solid oxide fuel cell, the present invention provides a first external resistor having a first resistance value with respect to an arbitrary single cell and a constant voltage DC power source at room temperature where the fuel cell is not generating power. Are connected to form a charging circuit to record a time change in the charging voltage value of the single cell as a charging curve, and a direct current applied by the first resistance value and the constant voltage DC power source. An internal resistance value calculating step for calculating an internal resistance value of the single cell based on a voltage value and a full charge voltage value of the single cell determined from the charging curve, and a time of the single cell determined from the charging curve. And a capacitance value calculating step of calculating a capacitance value of the single cell based on a constant and the internal resistance value.
また、本発明は、固体酸化型燃料電池のセルスタックにおいて、前記燃料電池が発電を行っていない常温下で、任意の単セルに対して第1抵抗値を有する第1外部抵抗、及び定電圧直流電源を接続して充電用回路を形成することにより、前記単セルの充電電圧値の時間変化を充電曲線として記録した後、前記定電圧直流電源の接続を遮断して放電用回路を形成することにより、前記単セルの充電電圧値の時間変化を放電曲線として記録する充放電曲線記録工程と、前記第1抵抗値、前記定電圧直流電源により印加した直流電圧値、及び前記充電曲線より求めた前記単セルの満充電電圧値に基づいて、前記単セルの内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出工程と、前記放電曲線より求めた前記単セルの時定数、及び前記内部抵抗値に基づいて、前記単セルの静電容量値を算出する静電容量値算出工程と、を含む燃料電池セルの電気特性測定方法に関する。 Further, according to the present invention, in a cell stack of a solid oxide fuel cell, a first external resistor having a first resistance value with respect to an arbitrary single cell and a constant voltage at room temperature when the fuel cell is not generating power. By forming a charging circuit by connecting a DC power supply, a time change in the charging voltage value of the single cell is recorded as a charging curve, and then the connection of the constant voltage DC power supply is cut off to form a discharging circuit. Thus, a charge / discharge curve recording step of recording a time change of the charging voltage value of the single cell as a discharge curve, the first resistance value, a DC voltage value applied by the constant voltage DC power source, and the charging curve are obtained. Based on the internal resistance value calculation step of calculating the internal resistance value of the single cell based on the full charge voltage value of the single cell, the time constant of the single cell obtained from the discharge curve, and the internal resistance value Before And the capacitance value calculation step of calculating the electrostatic capacitance value of the single cell, to an electrical characteristic measuring method of a fuel cell comprising a.
また、本発明は、前記電気特性測定方法に従って、前記セルスタックの単セルごとに前記内部抵抗値及び前記静電容量値を測定する電気特性測定工程と、前記単セルごとの前記内部抵抗値どうし、及び/又は、前記静電容量値どうしを比較し、前記セルスタックが特性の異なる前記単セルを含むか否かを判別する異特性セル判別工程と、を含む燃料電池セルスタックの診断方法に関する。 Further, the present invention provides an electrical property measuring step of measuring the internal resistance value and the capacitance value for each single cell of the cell stack according to the electrical property measurement method, and the internal resistance values for each single cell. And / or a different characteristic cell determination step of comparing the capacitance values and determining whether or not the cell stack includes the single cells having different characteristics. .
本発明によれば、固体酸化物形燃料電池のセルスタックの健全性評価に利用することのできる燃料電池セルの電気特性測定方法、及び燃料電池セルスタックの診断方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical property measuring method of the fuel cell which can be utilized for the soundness evaluation of the cell stack of a solid oxide fuel cell, and the diagnostic method of a fuel cell stack can be provided.
以下、本発明の第1実施形態に係る燃料電池セルの電気特性測定方法、及び燃料電池セルスタックの診断方法について説明する。先ず、燃料電池セルの電気特性測定方法で用いられる電気特性測定装置の回路の構成について図1を参照しながら説明する。図1は、電気特性測定装置において、単セルの充電用回路を形成した状態を示す回路図である。 Hereinafter, a method for measuring electric characteristics of a fuel cell and a method for diagnosing a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention will be described. First, the circuit configuration of an electrical characteristic measuring apparatus used in the method for measuring the electrical characteristics of a fuel cell will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing a state in which a single-cell charging circuit is formed in an electrical characteristic measuring apparatus.
図1に示す電気特性測定装置1は、固体酸化型燃料電池200のセルスタックを構成する単セル201の内部抵抗値及び静電容量値を測定するための装置である。発電装置として提供される燃料電池ユニットは、燃料電池200、空気予熱器、水蒸発器、改質器、燃焼器等を断熱材で包囲したホットモジュールと、発電動作及び電力供給等に必要な補機群と、熱回収に使用する熱交換器と、をパッケージ化したものである。
An electrical property measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 is an apparatus for measuring an internal resistance value and a capacitance value of a
電気特性測定装置1は、定電圧直流電源11と、第1外部抵抗12と、充電電圧測定器としての電圧計13と、を有している。定電圧直流電源11及び第1外部抵抗12は、燃料電池200が発電を行っていない常温下で、測定対象単セル201に電気的に直列接続され、測定対象単セル201を充電する充電用回路A1を形成する。また、電圧計13は、測定対象単セル201に電気的に並列接続される。
The electrical characteristic measuring apparatus 1 includes a constant voltage
定電圧直流電源11は、所定の直流電圧値V0(数ボルト程度)を充電用回路A1に印加可能に構成されている。第1外部抵抗12は、第1抵抗値R1を有しており、この第1抵抗値R1は、単セル201の内部抵抗値Riに基づいて設定される。典型的には、第1抵抗値R1は、単セル201の内部抵抗値Riの0.1〜10倍程度に設定される。電圧計13は、単セル201の2つの電極、即ち、カソードと、アノードとにそれぞれ電気的に接続され、単セル201の充電電圧値を測定可能である。
The constant voltage
次に、燃料電池セルの電気特性測定方法について図2を参照しながら説明する。図2は、単セル201の充電曲線である。第1実施形態に係る燃料電池セルの電気特性測定方法は、充電曲線記録工程と、内部抵抗値算出工程と、静電容量値算出工程と、を含んでいる。
Next, a method for measuring the electrical characteristics of the fuel cell will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a charging curve of the
充電曲線記録工程では、燃料電池200が発電を行っていない常温下で、任意の単セル201に対して、第1外部抵抗12及び定電圧直流電源11を接続して充電用回路A1(図1参照)を形成することにより、単セル201の充電電圧値の時間変化を充電曲線C1として記録する。
In the charging curve recording step, the first
具体的には、充電曲線記録工程では、先ず、燃料電池200が燃料電池ユニットに搭載されていない状態(典型的には、組立・焼成・還元処理済みセルスタックが出荷前の状態)で、測定対象単セル201に対して、上述した電気特性測定装置1を接続する。そして、測定対象単セル201に所定の直流電圧値V0を印加して充電を開始する。単セル201の充電中は、電圧計13により充電曲線C1を記録し、充電電圧値が飽和した時点で満充電電圧値VSに達したものと判断して充電操作を終了する。
Specifically, in the charging curve recording step, first, measurement is performed in a state where the
充電曲線記録工程に続く内部抵抗値算出工程では、第1抵抗値R1、定電圧直流電源11により印加した直流電圧値V0、及び充電曲線C1より求めた測定対象単セル201の満充電電圧値VSに基づいて、測定対象単セル201の内部抵抗値Riを算出する。具体的には、次の式(1)を使用して内部抵抗値Riを求める。なお、式(1)は、満充電時に単セル201に流れる電流値と第1外部抵抗12に流れる電流値とが等しいという関係から導ける数式である。
Ri=VS×R1÷(V0−VS) … (1)
In the internal resistance value calculating step subsequent to the charging curve recording step, the full charge voltage of the measurement target
R i = V S × R 1 ÷ (V 0 −V S ) (1)
内部抵抗値算出工程に続く静電容量値算出工程では、充電曲線C1より求めた測定対象単セル201の時定数τi、及び内部抵抗値Riに基づいて、測定対象単セル201の静電容量値Ciを求める。具体的には、次の式(2)を使用して静電容量値Ciを求める。
Ci=τi÷Ri … (2)
In the capacitance value calculation step subsequent to the internal resistance value calculation step, the electrostatic capacitance of the measurement target
C i = τ i ÷ R i (2)
ここで、単セル201の時定数τiは、充電終了時点の充電電圧値(すなわち、満充電電圧値VS)を100%として、充電中の充電電圧値が満充電電圧値VSの63.2%(=1−1/e×100)まで到達するのに要する時間である。図2の充電曲線C1に示すように、充電開始時刻をt1とし、充電電圧値がVS×(1−1/e)となった時刻をt2とすると、単セル201の時定数τiは、次の式(3)で表わされる。
τi=t2−t1 … (3)
Here, the time constant τ i of the
τ i = t 2 −t 1 (3)
次に、燃料電池セルスタックの診断方法について説明する。第1実施形態に係る燃料電池セルスタックの診断方法は、上述した燃料電池セルの電気特性測定方法に従う電気特性測定工程と、異特性セル判別工程と、を含んでいる。電気特性測定工程では、内部抵抗値算出工程で求めた内部抵抗値Ri及び静電容量値算出工程で求めた静電容量値Ciを取得し、単セルの異質性を判別するための情報として利用する。 Next, a fuel cell stack diagnosis method will be described. The fuel cell stack diagnostic method according to the first embodiment includes an electrical property measurement step according to the above-described electrical property measurement method for a fuel cell and a different property cell discrimination step. In the electrical characteristic measurement process, information for acquiring the internal resistance value R i obtained in the internal resistance value calculation process and the capacitance value C i obtained in the capacitance value calculation process and determining the heterogeneity of the single cell. Use as
電気特性測定工程に続く異特性セル判別工程では、単セル201ごとの内部抵抗値Riどうし、及び、静電容量値Ciどうしを比較し、セルスタックが特性の異なる単セル201を含むか否かを判別する。そして、セルスタックが異質な単セル201を所定割合以上(例えば、全セル数に対して数%程度)含む場合には、セルスタックの健全性が担保されていないと判断し、当該セルスタックを燃料電池ユニットに搭載することなく補修する。補修が困難な場合は、再利用可能な部品を回収した後、廃棄等の処分を行ってもよい。
なお、異特性セル判別工程では、単セル201どうしの特性値を比較して異質性を判別するだけでなく、各単セル201の特性値を予め設定した基準値(例えば、全セルの特性値の平均値)と比較することにより、その異質性を判別してもよい。
In the different characteristic cell discrimination process following the electrical characteristic measurement process, whether the cell stack includes
In the different characteristic cell determination step, not only the characteristic values of the
第1実施形態に係る燃料電池セルの電気特性測定方法、及び燃料電池セルスタックの診断方法によれば、以下のような効果を得ることができる。 According to the method for measuring the electrical characteristics of the fuel cell and the diagnostic method for the fuel cell stack according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
燃料電池セルの電気特性測定方法は、固体酸化型燃料電池のセルスタックにおいて、燃料電池200が発電を行っていない常温下で、任意の単セル201に対して第1抵抗値R1を有する第1外部抵抗12、及び定電圧直流電源11を接続して充電用回路A1を形成することにより、単セル201の充電電圧値の時間変化を充電曲線C1として記録する充電曲線記録工程と、第1抵抗値R1、定電圧直流電源11により印加した直流電圧値V0、及び充電曲線C1より求めた満充電電圧値VSに基づいて、単セル201の内部抵抗値Riを算出する内部抵抗値算出工程と、充電曲線C1より求めた単セル201の時定数τi、及び内部抵抗値Riに基づいて、単セル201の静電容量値Ciを算出する静電容量値算出工程と、を含む。このため、燃料電池ユニットを作動させる前に、セルスタックの全体に亘って単セル201の内部抵抗値Ri及び静電容量値Ciを正確且つ短時間で計測ことができる。
In the cell stack of a solid oxide fuel cell, the method for measuring the electrical characteristics of a fuel cell has a first resistance value R 1 with respect to an arbitrary
また、燃料電池セルスタックの診断方法は、上記燃料電池セルの電気特性測定方法に従って、セルスタックの単セル201ごとに内部抵抗値Ri及び静電容量値Ciを測定する電気特性測定工程と、単セル201ごとの内部抵抗値Riどうし、及び/又は、静電容量値Ciどうしを比較し、セルスタックが特性の異なる単セル201を含むか否かを判別する異特性セル判別工程と、を含む。このため、燃料電池ユニットを作動させる前に、単セル201ごとの内部抵抗値Ri及び/又は静電容量値Ciに基づいて、セルスタックの健全性評価を行うことができる。
Further, the diagnostic method of the fuel cell stack in accordance with the electrical characteristic measuring method of the fuel cell, and the electrical characteristic measuring step for measuring the internal resistance R i and capacitance values C i for each
次に、本発明の第2実施形態に係る燃料電池セルの電気特性測定方法、及び燃料電池セルスタックの診断方法について説明する。先ず、燃料電池セルの電気特性測定方法で用いられる電気特性測定装置1の回路の構成について再び図1を参照しながら説明する。図1は、単セル201の充電用回路を形成した状態を示す回路図である。
Next, a method for measuring electric characteristics of a fuel cell and a method for diagnosing a fuel cell stack according to a second embodiment of the present invention will be described. First, the configuration of the circuit of the electrical property measuring apparatus 1 used in the electrical property measuring method for fuel cells will be described with reference to FIG. 1 again. FIG. 1 is a circuit diagram showing a state where a charging circuit for a
図1に示すように、第2実施形態における電気特性測定装置1は、第1実施形態で使用したものと基本的に同じ構成を有しているが、定電圧直流電源11の接続を遮断して放電用回路A2(符号省略)を形成可能になっている点が相違している。放電用回路A2は、図1において、定電圧直流電源11と第1外部抵抗12の間の電気接続を切断、第1外部抵抗12と単セル201の間の電気接続を切断、又は単セル201と定電圧直流電源11との間の電気接続を切断することにより実行される。なお、実用的な回路設計においては、予め電気特性測定装置1の所要の箇所にスイッチを介在させておき、このスイッチを操作することにより充電用回路A1と放電用回路A2の切り換えを行えばよい。
As shown in FIG. 1, the electrical characteristic measuring apparatus 1 in the second embodiment has basically the same configuration as that used in the first embodiment, but the connection of the constant voltage
次に、燃料電池セルの電気特性測定方法について図3を参照しながら説明する。図3は、単セル201充電曲線及び放電曲線(すなわち、充放電曲線)である。第2実施形態に係る燃料電池セルの電気特性測定方法は、充放電曲線記録工程と、内部抵抗値算出工程と、静電容量値算出工程と、を含んでいる。
Next, a method for measuring the electrical characteristics of the fuel cell will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a
充放電曲線記録工程では、燃料電池200が発電を行っていない常温下で、任意の単セル201に対して、第1外部抵抗12及び定電圧直流電源11を接続して充電用回路A1を形成することにより、単セル201の充電電圧値の時間変化を充電曲線C2として記録した後、定電圧直流電源11の接続を遮断して放電用回路A2を形成することにより、単セルの充電電圧値の時間変化を放電曲線C3として記録する。
In the charge / discharge curve recording step, the charging circuit A1 is formed by connecting the first
具体的には、充放電曲線記録工程では、先ず、燃料電池200が燃料電池ユニットに搭載されていない状態(典型的には、組立・焼成・還元処理済みセルスタックが出荷前の状態)で、測定対象単セル201に対して、上述した電気特性測定装置1を接続する。そして、測定対象単セル201に所定の直流電圧値V0を印加して充電を開始する。単セル201の充電中は、電圧計13により充電曲線C2を記録し、充電電圧値が飽和した時点で満充電電圧値VSに達したものと判断して充電操作を終了する。
Specifically, in the charge / discharge curve recording step, first, in a state where the
次に、測定対象単セル201に直流電圧値V0が印加されないように電圧印加を遮断し、放電を開始する。単セル201の放電中は、電圧計13により放電曲線C3を記録し、充電電圧値が満充電電圧値VSの36.8%相当の値に達した時点以降で放電操作を終了する。
Next, voltage application is interrupted so that the DC voltage value V 0 is not applied to the measurement target
充放電曲線記録工程に続く内部抵抗値算出工程では、第1抵抗値R1、定電圧直流電源11により印加した直流電圧値V0、及び充電曲線C2より求めた測定対象単セル201の満充電電圧値VSに基づいて、測定対象単セル201の内部抵抗値Riを算出する。具体的には、上述した式(1)を使用して内部抵抗値Riを求める。
In the internal resistance value calculation step subsequent to the charge / discharge curve recording step, the full charge of the measurement target
内部抵抗値算出工程に続く静電容量値算出工程では、放電曲線C3より求めた測定対象単セル201の時定数τi、及び内部抵抗値Riに基づいて、測定対象単セル201の静電容量値Ciを求める。具体的には、上述した式(2)を使用して静電容量値Ciを求める。
In the capacitance value calculation step subsequent to the internal resistance value calculation step, the electrostatic capacitance of the measurement target
ここで、単セル201の時定数τiは、放電開始時点の充電電圧値(すなわち、満充電電圧値VS)を100%として、放電中の充電電圧値が満充電電圧値VSの36.8%(=1/e×100)まで低下するのに要する時間である。図3の放電曲線C3に示すように、放電開始時刻をt1とし、充電電圧値がVS×1/eとなった時刻をt2とすると、単セル201の時定数τiは、次の式(4)で表わされる。
τi=t2−t1 … (4)
Here, the time constant τ i of the
τ i = t 2 −t 1 (4)
次に、第2実施形態に係る燃料電池セルスタックの診断方法は、上述した燃料電池セルの電気特性測定方法に従う電気特性測定工程と、異特性セル判別工程と、を含んでいる。電気特性測定工程では、内部抵抗値算出工程で求めた内部抵抗値Ri及び静電容量値算出工程で求めた静電容量値Ciを取得し、単セルの異質性を判別するための情報として利用する。なお、異特性セル判別工程の内容は、第1実施形態と同じであるので、詳細な説明を省略する。 Next, the method for diagnosing a fuel cell stack according to the second embodiment includes an electrical property measurement step according to the above-described electrical property measurement method for a fuel cell, and a different property cell discrimination step. In the electrical characteristic measurement process, information for acquiring the internal resistance value R i obtained in the internal resistance value calculation process and the capacitance value C i obtained in the capacitance value calculation process and determining the heterogeneity of the single cell. Use as Since the contents of the different characteristic cell discrimination step are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
第2実施形態に係る燃料電池セルの電気特性測定方法、及び燃料電池セルスタックの診断方法によれば、以下のような効果を得ることができる。 According to the fuel cell electrical characteristics measurement method and fuel cell stack diagnostic method according to the second embodiment, the following effects can be obtained.
燃料電池セルの電気特性測定方法では、固体酸化型燃料電池のセルスタックにおいて、燃料電池200が発電を行っていない常温下で、任意の単セル201に対して第1抵抗値R1を有する第1外部抵抗12、及び定電圧直流電源11を接続して充電用回路A1を形成することにより、単セル201の充電電圧値の時間変化を充電曲線C2として記録した後、定電圧直流電源11の接続を遮断して放電用回路A2を形成することにより、単セル201の充電電圧値の時間変化を放電曲線C3として記録する充放電曲線記録工程と、第1抵抗値R1、定電圧直流電源11により印加した直流電圧値V0、及び充電曲線C2より求めた満充電電圧値VSに基づいて、単セル201の内部抵抗値Viを算出する内部抵抗値算出工程と、放電曲線C3より求めた単セル201の時定数τi、及び内部抵抗値Riに基づいて、単セル201の静電容量値Ciを算出する静電容量値算出工程と、を含む。このため、燃料電池ユニットを作動させる前に、セルスタックの全体に亘って単セル201の内部抵抗値Ri及び静電容量値Ciを正確且つ短時間で計測ことができる。
In the method for measuring the electrical characteristics of a fuel cell, the first resistance value R 1 of an arbitrary
また、燃料電池セルスタックの診断方法は、上記燃料電池セルの電気特性測定方法に従って、セルスタックの単セル201ごとに内部抵抗値Ri及び静電容量値Ciを測定する電気特性測定工程と、単セル201ごとの内部抵抗値Riどうし、及び/又は、静電容量値Ciどうしを比較し、セルスタックが特性の異なる単セル201を含むか否かを判別する異特性セル判別工程と、を含む。このため、燃料電池ユニットを作動させる前に、単セル201ごとの内部抵抗値Ri及び/又は静電容量値Ciに基づいて、セルスタックの健全性評価を行うことができる。
Further, the diagnostic method of the fuel cell stack in accordance with the electrical characteristic measuring method of the fuel cell, and the electrical characteristic measuring step for measuring the internal resistance R i and capacitance values C i for each
本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において変形が可能である。例えば、上記実施形態では、異特性セル判別工程は、単セル201ごとの内部抵抗値Riどうし、及び、静電容量値Ciどうしを比較し、セルスタックが特性の異なる単セル201を含むか否かを判別したが、これに限定されない。異特性セル判別工程は、各単セル201の内部抵抗値Riのみを比較することにより、その異質性を判別してもよいし、各単セル201の静電容量値Ciのみを比較することにより、その異質性を判別してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified within the technical scope described in the claims. For example, in the above embodiment, the different characteristic cell determination process, and if the internal resistance Ri of each
また、上記実施形態では、燃料電池200が燃料電池ユニットに搭載されていない状態で、測定対象単セル201の電気特性を測定するケースを例示した。しかし、燃料電池200が発電を行っていない常温下であれば、燃料電池200が燃料電池ユニットに搭載されている状態で、測定対象単セル201の電気特性を測定してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the case where the electrical property of the measurement object
11 定電圧直流電源
12 第1外部抵抗
200 燃料電池
201 単セル
A1 充電用回路
A2 放電用回路
C1、C2 充電曲線
C3 放電曲線
11 constant voltage
Claims (3)
前記第1抵抗値、前記定電圧直流電源より印加した直流電圧値、及び前記充電曲線より求めた前記単セルの満充電電圧値に基づいて、前記単セルの内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出工程と、
前記充電曲線より求めた前記単セルの時定数、及び前記内部抵抗値に基づいて、前記単セルの静電容量値を算出する静電容量値算出工程と、を含む
燃料電池セルの電気特性測定方法。 In a cell stack of a solid oxide fuel cell, a first external resistor having a first resistance value and a constant voltage DC power source are connected to an arbitrary single cell at room temperature where the fuel cell is not generating power. A charging curve recording step of recording a time change of the charging voltage value of the single cell as a charging curve by forming a charging circuit;
An internal resistance value for calculating an internal resistance value of the single cell based on the first resistance value, a DC voltage value applied from the constant voltage DC power source, and a full charge voltage value of the single cell obtained from the charging curve. A calculation process;
A capacitance value calculating step of calculating a capacitance value of the single cell based on the time constant of the single cell obtained from the charging curve and the internal resistance value, and measuring electric characteristics of the fuel cell. Method.
前記第1抵抗値、前記定電圧直流電源により印加した直流電圧値、及び前記充電曲線より求めた前記単セルの満充電電圧値に基づいて、前記単セルの内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出工程と、
前記放電曲線より求めた前記単セルの時定数、及び前記内部抵抗値に基づいて、前記単セルの静電容量値を算出する静電容量値算出工程と、を含む
燃料電池セルの電気特性測定方法。 In a cell stack of a solid oxide fuel cell, a first external resistor having a first resistance value and a constant voltage DC power source are connected to an arbitrary single cell at room temperature where the fuel cell is not generating power. By forming a charging circuit, the time change of the charging voltage value of the single cell is recorded as a charging curve, and then disconnecting the constant voltage DC power source to form a discharging circuit. A charge / discharge curve recording step of recording the time change of the charging voltage value as a discharge curve;
An internal resistance value for calculating an internal resistance value of the single cell based on the first resistance value, a DC voltage value applied by the constant voltage DC power source, and a full charge voltage value of the single cell obtained from the charging curve. A calculation process;
A capacitance value calculating step of calculating a capacitance value of the single cell based on the time constant of the single cell obtained from the discharge curve and the internal resistance value, and measuring electric characteristics of the fuel cell. Method.
前記単セルごとの前記内部抵抗値どうし、及び/又は、前記静電容量値どうしを比較し、前記セルスタックが特性の異なる前記単セルを含むか否かを判別する異特性セル判別工程と、を含む
燃料電池セルスタックの診断方法。 According to the method of claim 1 or claim 2, an electrical property measurement step of measuring the internal resistance value and the capacitance value for each single cell of the cell stack;
A different characteristic cell determination step of comparing the internal resistance values for each single cell and / or the capacitance values, and determining whether the cell stack includes the single cells having different characteristics; A method for diagnosing a fuel cell stack including
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