JP6237424B2 - Inspection method of fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池の検査方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell inspection method.

従来、単セルの組立後に燃料電池の良否を判定するために、実際に水素ガスを送気してエージングと呼ばれる慣らし運転を行い、その後に良否の判定を行うことがなされていた。エージングの方法としては、カソードに加湿酸素ガスを、アノードに水素ガスを供給し、電源により連続的に燃料電池に電圧を印加する方法が提案されていた（特許文献１参照）。   Conventionally, in order to determine the quality of a fuel cell after assembling a single cell, hydrogen gas is actually supplied to perform a break-in operation called aging, and then the quality is determined. As an aging method, a method has been proposed in which humidified oxygen gas is supplied to the cathode and hydrogen gas is supplied to the anode, and a voltage is continuously applied to the fuel cell by a power source (see Patent Document 1).

特開２００９−１９９８３４号公報JP 2009-199834 A 特開２０１２−１３８２７７号公報JP 2012-138277 A

しかしながら、前記従来の技術では、膜電極接合体への含水に時間がかかるために電圧が安定するまでに大幅な時間を要し、慣らし運転に長い時間がかかる問題があった。   However, the conventional technique has a problem that it takes a long time for the break-in operation because it takes a long time to stabilize the voltage because it takes time to hydrate the membrane electrode assembly.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。本発明の適用例は、
水素極と酸素極とを有する燃料電池の検査方法であって、
前記水素極と前記酸素極の少なくとも一方に送水を行う工程であって、送水先が前記水素極である場合には、気泡径が５０μｍ以下の水素のマイクロバブルを溶在させた水素水を送り、送水先が前記酸素極である場合には、酸素濃度が２１〜１００％の酸化ガスのマイクロバブルを溶在させた酸素水を前記酸素極に送る送水工程と、
前記送水工程による送水を行っている状態で、前記燃料電池の発電電圧を測定することによって前記燃料電池の検査を行う検査工程と、
を備える、燃料電池の検査方法。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples or forms. Examples of application of the present invention are:
A method for inspecting a fuel cell having a hydrogen electrode and an oxygen electrode,
In the step of supplying water to at least one of the hydrogen electrode and the oxygen electrode, when the water supply destination is the hydrogen electrode, hydrogen water in which hydrogen microbubbles having a bubble diameter of 50 μm or less are dissolved is sent. In the case where the water supply destination is the oxygen electrode, a water supply step of sending oxygen water in which microbubbles of oxidizing gas having an oxygen concentration of 21 to 100% are dissolved to the oxygen electrode;
An inspection step of inspecting the fuel cell by measuring a power generation voltage of the fuel cell in a state where water is supplied by the water supply step;
A method for inspecting a fuel cell.

本発明の一形態は、水素極と酸素極とを有する燃料電池の検査方法である。この燃料電池の検査方法は；前記水素極と前記酸素極の少なくとも一方に送水を行う工程であって、前記送水先が前記水素極である場合には、気泡径が５０μｍ以下の水素のマイクロバブルを溶在させた水素水を送り、前記送水先が酸素極である場合には、酸素濃度が２１〜１００％の酸化ガスのマイクロバブルを溶在させた酸素水を前記酸素極に送る送水工程と：前記送水工程による送水を行っている状態で、前記燃料電池の検査を行う検査工程と；を備える。   One embodiment of the present invention is a method for inspecting a fuel cell having a hydrogen electrode and an oxygen electrode. The fuel cell inspection method is a step of supplying water to at least one of the hydrogen electrode and the oxygen electrode, and when the water supply destination is the hydrogen electrode, hydrogen microbubbles having a bubble diameter of 50 μm or less A process of sending oxygen water in which oxygen bubbles in which oxygen bubbles having an oxygen concentration of 21 to 100% are dissolved are sent to the oxygen electrode when the water destination is the oxygen electrode And: an inspection step of inspecting the fuel cell in a state where water is supplied by the water supply step.

この燃料電池の検査方法によれば、水素極および／または酸素極に導入された水素水および／または酸素水は、気泡径が５０μｍ以下のマイクロバブルを溶在させたものであることから、燃料電池の電解質膜や水素極、酸素極を良好に加水させることができる。これによって、燃料電池の慣らし運転が良好になされ、慣らし運転の時間を短縮化することができる。これと同時に、燃料電池の検査を行うことができる。   According to this method for inspecting a fuel cell, hydrogen water and / or oxygen water introduced into the hydrogen electrode and / or oxygen electrode is obtained by dissolving microbubbles having a bubble diameter of 50 μm or less. The electrolyte membrane, hydrogen electrode, and oxygen electrode of the battery can be well hydrated. As a result, the break-in operation of the fuel cell is performed well, and the break-in operation time can be shortened. At the same time, the fuel cell can be inspected.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能である。例えば、前記形態の燃料電池の製造方法の各工程を備える燃料電池の製造方法等の形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms. For example, it is realizable with forms, such as a manufacturing method of a fuel cell provided with each process of the manufacturing method of the fuel cell of the above-mentioned form.

第１実施形態で使用される燃料電池の検査システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the inspection system of the fuel cell used by 1st Embodiment. 燃料電池の検査方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the inspection method of a fuel cell. 燃料電池の検査方法の作用を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect | action of the inspection method of a fuel cell. 第２実施形態で使用される燃料電池の検査システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the inspection system of the fuel cell used by 2nd Embodiment. 第３実施形態で使用される燃料電池の検査システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the inspection system of the fuel cell used by 3rd Embodiment. 第４実施形態で使用される燃料電池の検査システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the inspection system of the fuel cell used by 4th Embodiment. 第５実施形態で使用される燃料電池の検査システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the test | inspection system of the fuel cell used by 5th Embodiment. 第６実施形態で使用される燃料電池の検査システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the inspection system of the fuel cell used by 6th Embodiment.

次に、本発明の実施形態を説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．検査システムの構成：
本発明の第１実施形態としての燃料電池の検査方法は、燃料電池スタックを製造する際において単セルの組立後に、各単セルに対して実行される。まず、この検査方法において使用される燃料電池の検査システムについて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described.
A. First embodiment:
A-1. Inspection system configuration:
The fuel cell inspection method according to the first embodiment of the present invention is executed for each single cell after assembling the single cell when manufacturing the fuel cell stack. First, a fuel cell inspection system used in this inspection method will be described.

図１は、燃料電池の検査システムの概略構成を示す説明図である。燃料電池の検査システム１００は、検査対象である単セル１０と、水素水を単セル１０に供給する水素水供給系６０と、酸素水を単セル１０に供給する酸素水供給系８０と、ＥＣＵ１１０を備える。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fuel cell inspection system. The fuel cell inspection system 100 includes a single cell 10 to be inspected, a hydrogen water supply system 60 that supplies hydrogen water to the single cell 10, an oxygen water supply system 80 that supplies oxygen water to the single cell 10, and an ECU 110. Is provided.

単セル１０は、いわゆる固体高分子型燃料電池を構成するものであり、燃料ガスとして供給される水素と、酸化剤ガスとして供給される酸素とを用いて発電を行うためのものである。   The unit cell 10 constitutes a so-called polymer electrolyte fuel cell, and is for generating power using hydrogen supplied as a fuel gas and oxygen supplied as an oxidant gas.

単セル１０は、ＭＥＧＡフレーム２０と、アノード側セパレータ４０と、カソード側セパレータ４２と、からなり、接着剤にて接着されて製造される。ＭＥＧＡフレーム２０は、ＭＥＧＡ２２とフレーム２４とを接着剤にて接着して製造される。ＭＥＧＡフレーム２４は平面視矩形に形成され、平面視矩形に形成されたＭＥＧＡ２２の周縁を取囲む枠状に形成されたフレーム２４が接着されている。ＭＥＧＡ２２は、電解質膜３０と、アノード触媒層３１と、カソード触媒層３２と、アノード側ガス拡散層３３と、カソード側ガス拡散層３４と、を備える。   The single cell 10 includes a MEGA frame 20, an anode side separator 40, and a cathode side separator 42, and is manufactured by being bonded with an adhesive. The MEGA frame 20 is manufactured by bonding the MEGA 22 and the frame 24 with an adhesive. The MEGA frame 24 is formed in a rectangular shape in plan view, and a frame 24 formed in a frame shape surrounding the periphery of the MEGA 22 formed in a rectangular shape in plan view is bonded. The MEGA 22 includes an electrolyte membrane 30, an anode catalyst layer 31, a cathode catalyst layer 32, an anode side gas diffusion layer 33, and a cathode side gas diffusion layer 34.

アノード側セパレータ４０には、水素が導入される水素流路４１が形成され、カソード側セパレータ４２には、酸素が導入される酸素流路４３が形成される。アノード側セパレータ４０、カソード側セパレータ４２には、冷却水が導入される冷却流路（図示しない）も形成される。水素流路４１、酸素流路４３、冷却水流路は、溝状の流路として形成されている。   The anode side separator 40 is formed with a hydrogen channel 41 into which hydrogen is introduced, and the cathode side separator 42 is formed with an oxygen channel 43 into which oxygen is introduced. The anode side separator 40 and the cathode side separator 42 are also formed with cooling channels (not shown) through which cooling water is introduced. The hydrogen channel 41, the oxygen channel 43, and the cooling water channel are formed as groove-shaped channels.

電解質膜３０は、固体高分子材料、例えばパーフルオロカーボンスルホン酸を備えるフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性を有するイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。アノード触媒層３１およびカソード触媒層３２は、いずれも白金や白金合金等の触媒を担持した触媒担持カーボンを含んでいる。アノード触媒層３１が「水素極」であり、カソード触媒層３２が「酸素極」である。アノード側ガス拡散層３３およびカソード側ガス拡散層３４は、いずれも多孔質の拡散層用基材で構成されている。このような拡散層用基材として、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロスやガラス状カーボン等のカーボン多孔質体や、金属メッシュや発泡金属等の金属多孔質体を用いることができる。   The electrolyte membrane 30 is a proton-conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material, for example, a fluororesin containing perfluorocarbon sulfonic acid, and exhibits good electrical conductivity in a wet state. Each of the anode catalyst layer 31 and the cathode catalyst layer 32 contains catalyst-carrying carbon carrying a catalyst such as platinum or a platinum alloy. The anode catalyst layer 31 is a “hydrogen electrode”, and the cathode catalyst layer 32 is an “oxygen electrode”. Each of the anode side gas diffusion layer 33 and the cathode side gas diffusion layer 34 is composed of a porous diffusion layer substrate. As such a diffusion layer substrate, for example, a carbon porous body such as carbon paper, carbon cloth, or glassy carbon, or a metal porous body such as a metal mesh or a foam metal can be used.

水素流路４１には、アノード側配管５２とアノード側排出配管５４が接続される。水素水供給系６０からの水素水が、アノード側配管５２を介して水素流路４１に導入される。導入された水素水は、アノード側排出配管５４を介して排出される。酸素流路４３には、カソード側配管５６とカソード側排出配管５８とが接続される。酸素水供給系８０からの酸素水が、カソード側配管５６を介して酸素流路４３に導入される。導入された酸素水は、カソード側排出配管５８を介して排出される。   An anode side pipe 52 and an anode side discharge pipe 54 are connected to the hydrogen flow path 41. Hydrogen water from the hydrogen water supply system 60 is introduced into the hydrogen flow path 41 via the anode side pipe 52. The introduced hydrogen water is discharged through the anode side discharge pipe 54. A cathode side pipe 56 and a cathode side discharge pipe 58 are connected to the oxygen flow path 43. Oxygen water from the oxygen water supply system 80 is introduced into the oxygen flow path 43 via the cathode side pipe 56. The introduced oxygen water is discharged through the cathode side discharge pipe 58.

水素水供給系６０は、水を収容する水槽６１と、水槽６１とアノード側配管５２とを接続する管路６２と、水槽６１とアノード側排出配管５４とを接続する管路６３と、水槽６１内の気体を排気するための排気管６４と、を備える。管路６２には、循環ポンプ６５が設けられている。さらに、水槽６１内には、マイクロバブル発生ユニット７１と、ヒータ７２とが設けられている。   The hydrogen water supply system 60 includes a water tank 61 that stores water, a pipe line 62 that connects the water tank 61 and the anode side pipe 52, a pipe line 63 that connects the water tank 61 and the anode side discharge pipe 54, and the water tank 61. And an exhaust pipe 64 for exhausting the gas inside. A circulation pump 65 is provided in the pipe line 62. Further, in the water tank 61, a microbubble generating unit 71 and a heater 72 are provided.

マイクロバブル発生ユニット７１は、気体と水の供給を受けて、水中で微細な気泡を発生させる。詳しくは、水を高速で旋回させて強力なトルネードを発生させることによって、ノズル本体の中央に自然吸気された気体の筋を作り、ノズル出口付近の水の回転速度差が気体の筋をせん断し、マイクロバブルを発生させる。マイクロバブル発生ユニット７１には、気体としてＭＦＣ（マスフローコントローラ）７４を介して水素が供給されるとともに、水槽６１内の水が管路７５、ポンプ７６を介して供給される。この結果、マイクロバブル化された水素、すなわち、水素のマイクロバブルが水槽６１内に噴出されることになる。   The microbubble generating unit 71 receives gas and water and generates fine bubbles in water. Specifically, by creating a powerful tornado by swirling water at high speed, a naturally streaked gas streak is created in the center of the nozzle body, and the difference in the rotational speed of water near the nozzle outlet shears the gas streak. , Generate microbubbles. The microbubble generation unit 71 is supplied with hydrogen as a gas via an MFC (mass flow controller) 74 and is supplied with water in the water tank 61 via a pipe 75 and a pump 76. As a result, microbubbled hydrogen, that is, hydrogen microbubbles, is ejected into the water tank 61.

本実施形態では、気泡径が５０μｍ以下の水素のマイクロバブルを発生させる。これにより、水槽６１内に収容される水は、水素のマイクロバブルを高濃度に溶在させた水素水となる。また、温調器７７を作動させることによって、温調器７７に接続されたヒータ７２で、水槽６１内に収容される水が４０〜９５℃の範囲内に加熱される。以上のように構成した水素水供給系６０によれば、気泡径が５０μｍ以下の水素のマイクロバブルを溶在させ、かつ４０〜９５℃に調温された水素水を、水槽６１から単セル１０の水素流路４１に送ることができる。   In this embodiment, hydrogen microbubbles having a bubble diameter of 50 μm or less are generated. Thereby, the water accommodated in the water tank 61 becomes hydrogen water in which hydrogen microbubbles are dissolved at a high concentration. Further, by operating the temperature controller 77, the water stored in the water tank 61 is heated within a range of 40 to 95 ° C. by the heater 72 connected to the temperature controller 77. According to the hydrogen water supply system 60 configured as described above, hydrogen water in which hydrogen bubbles having a bubble diameter of 50 μm or less are dissolved and the temperature is adjusted to 40 to 95 ° C. is supplied from the water tank 61 to the single cell 10. Can be sent to the hydrogen flow path 41.

酸素水供給系８０は、水を収容する水槽８１と、水槽８１とカソード側配管５６とを接続する管路８２と、水槽８１とカソード側排出配管５８とを接続する管路８３と、水槽８１内の気体を排気するための排気管８４と、を備える。管路８２には、循環ポンプ８５が設けられている。さらに、水槽８１内には、マイクロバブル発生ユニット９１と、ヒータ９２とが設けられている。   The oxygen water supply system 80 includes a water tank 81 that contains water, a pipe line 82 that connects the water tank 81 and the cathode side pipe 56, a pipe line 83 that connects the water tank 81 and the cathode side discharge pipe 58, and a water tank 81. And an exhaust pipe 84 for exhausting the gas inside. A circulation pump 85 is provided in the pipe line 82. Further, a microbubble generating unit 91 and a heater 92 are provided in the water tank 81.

マイクロバブル発生ユニット９１は、水素水供給系６０のマイクロバブル発生ユニット７１と同様に、気体と水の供給を受けて、水中で微細な気泡を発生させる。このマイクロバブル発生ユニット９１には、気体としてＭＦＣ（マスフローコントローラ）９４を介して酸素濃度が２１〜１００％（２１％以上、１００％以下）の酸化ガスが供給されるとともに、水槽８１内の水が管路９５、ポンプ９６を介して供給される。酸素濃度が２１〜１００％の酸化ガスとしては、本実施形態では空気が用いられる。この結果、マイクロバブル化された酸化ガス、すなわち、酸化ガスのマイクロバブルが水槽８１内に噴出されることになる。   Similar to the microbubble generation unit 71 of the hydrogen water supply system 60, the microbubble generation unit 91 receives supply of gas and water and generates fine bubbles in water. The microbubble generation unit 91 is supplied with an oxidizing gas having an oxygen concentration of 21 to 100% (21% or more and 100% or less) as a gas through an MFC (mass flow controller) 94 and water in the water tank 81. Is supplied via a line 95 and a pump 96. In this embodiment, air is used as the oxidizing gas having an oxygen concentration of 21 to 100%. As a result, microbubbled oxidizing gas, that is, microbubbles of oxidizing gas, are ejected into the water tank 81.

マイクロバブル発生ユニット９１も、気泡径が５０μｍ以下の酸化ガスのマイクロバブルを発生させる。これにより、水槽９１内に収容される水は、酸素濃度が２１〜１００％の酸化ガスのマイクロバブルを高濃度に溶在させた酸素水となる。また、温調器９７を作動させることによって、温調器９７に接続されたヒータ９２で、水槽８１内に収容される水が４０〜９５℃の範囲内に加熱される。以上のように構成した酸素水供給系８０によれば、気泡径が５０μｍ以下の、酸素濃度が２１〜１００％の酸化ガスのマイクロバブルを溶在させ、かつ調温された酸素水を、水槽８１から単セル１０の酸素流路４３に送ることができる。   The microbubble generating unit 91 also generates oxidizing gas microbubbles having a bubble diameter of 50 μm or less. Thereby, the water accommodated in the water tank 91 becomes oxygen water in which microbubbles of oxidizing gas having an oxygen concentration of 21 to 100% are dissolved at a high concentration. In addition, by operating the temperature controller 97, the water accommodated in the water tank 81 is heated within the range of 40 to 95 ° C. by the heater 92 connected to the temperature controller 97. According to the oxygen water supply system 80 configured as described above, the oxygen water in which the bubble diameter is 50 μm or less and the oxygen bubbles having an oxygen concentration of 21 to 100% are dissolved and the temperature is adjusted is 81 to the oxygen channel 43 of the single cell 10.

アノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ４２の間には、単セル１０の発電電圧を測定するための電圧センサ９９が設けられている。電圧センサ９９によって得られた発電電圧は、ＥＣＵ１１０に送られる。   A voltage sensor 99 for measuring the power generation voltage of the single cell 10 is provided between the anode side separator 40 and the cathode side separator 42. The generated voltage obtained by the voltage sensor 99 is sent to the ECU 110.

ＥＣＵ１１０は、水素水供給系６０の各部、酸素水供給系８０の各部を駆動制御するとともに、電圧センサ９９によって得られた発電電圧に基づいて、単セル１０の良否を判定する。   The ECU 110 drives and controls each part of the hydrogen water supply system 60 and each part of the oxygen water supply system 80 and determines whether the single cell 10 is good or bad based on the generated voltage obtained by the voltage sensor 99.

Ａ−２．検査方法：
上述した検査システム１００を用いた燃料電池の検査方法について、次に説明する。図２は、燃料電池の検査方法を示す工程図である。この検査方法は、工程１から工程３までの３つの工程によって構成される。各工程１〜３はこの順に実行される。各工程１〜３について、順に説明する。 A-2. Inspection method:
Next, a fuel cell inspection method using the above-described inspection system 100 will be described. FIG. 2 is a process diagram showing a fuel cell inspection method. This inspection method is composed of three steps from step 1 to step 3. Each process 1-3 is performed in this order. Each process 1-3 is demonstrated in order.

［工程１］
工程１は、送水工程である。この送水工程は、上述した検査システム１００において、水素水供給系６０および酸素水供給系８０を駆動することによって、前述した水素のマイクロバブルを溶在させた水素水を単セル１０のアノード触媒層３１に送り、前述した酸化ガスのマイクロバブルを溶在させた酸素水を単セル１０のカソード触媒層３２に送る。 [Step 1]
Process 1 is a water supply process. In this water supply process, in the inspection system 100 described above, the hydrogen water supply system 60 and the oxygen water supply system 80 are driven so that the hydrogen water in which the hydrogen microbubbles are dissolved is used as the anode catalyst layer of the single cell 10. The oxygen water in which the aforementioned microbubbles of the oxidizing gas are dissolved is sent to the cathode catalyst layer 32 of the single cell 10.

［工程２］
工程２は、電圧検査工程である。この電圧検査工程は、工程１による送水を行っている状態で、単セル１０に微弱負荷を掛けて、電圧センサ９９によって単セル１０の発電電圧を測定し、得られた発電電圧に基づいて単セル１０の良否を判定する。本実施形態では、「微弱負荷」とは、０［Ａ／ｃｍ2］を上回り、例えば１０［ｍＡ／ｃｍ2］以下の負荷である。上記単セル１０の良否の判定は、所定の閾値（例えば、０．９［Ｖ］）以上となったときには「良」と判定し、上記閾値を下回るときには「不良」と判定する。 [Step 2]
Step 2 is a voltage inspection step. In this voltage inspection process, in the state in which water is supplied in the process 1, a weak load is applied to the single cell 10, the generated voltage of the single cell 10 is measured by the voltage sensor 99, and the single generated voltage is measured based on the obtained generated voltage. The quality of the cell 10 is determined. In the present embodiment, the “weak load” is a load exceeding 0 [A / cm 2 ], for example, 10 [mA / cm 2 ] or less. The determination of pass / fail of the single cell 10 is determined as “good” when the value is equal to or higher than a predetermined threshold (for example, 0.9 [V]), and is determined as “bad” when the value is lower than the threshold.

［工程３］
工程３は、排水工程である。この排水工程は、単セル１０から水素水供給系６０と酸素水供給系８０を取り外して、単セル１０の水素流路４１および酸素流路４３について排水を行う。工程３を終えると、燃料電池の検査方法は終了する。 [Step 3]
Step 3 is a drainage step. In this drainage process, the hydrogen water supply system 60 and the oxygen water supply system 80 are removed from the single cell 10, and the hydrogen channel 41 and the oxygen channel 43 of the single cell 10 are drained. When step 3 is completed, the fuel cell inspection method ends.

Ａ−３．実施形態効果：
以上のように構成された燃料電池の検査方法によれば、工程１によって、気泡径が５０μｍ以下の水素のマイクロバブルを溶在させた水素水を単セル１０のアノード触媒層３１に送り、酸素濃度が２１〜１００％の酸化ガスのマイクロバブル（気泡径が５０μｍ以下）を溶在させた酸素水を単セル１０のカソード触媒層３２に送ることによって、図３の模式図に示すような作用を奏することができる。 A-3. Embodiment effect:
According to the method for inspecting a fuel cell configured as described above, in step 1, hydrogen water in which hydrogen microbubbles having a bubble diameter of 50 μm or less are dissolved is sent to the anode catalyst layer 31 of the single cell 10 to generate oxygen. The action as shown in the schematic diagram of FIG. 3 is achieved by sending oxygen water in which microbubbles (bubble diameter of 50 μm or less) of oxidizing gas having a concentration of 21 to 100% are dissolved to the cathode catalyst layer 32 of the single cell 10. Can be played.

図３に示すように、水素流路４１および酸素流路４３に導入された水素水、酸素水は、気泡径が５０μｍ以下のマイクロバブルを溶在させたものであることから、水素水の水は矢印Ｙ１、Ｙ２に示すように容易に進み、酸素水の水はＹ３に示すように容易に進む。このために、ＭＥＧＡ２２を良好に加水させることができる。これによって、単セル１０の慣らし運転が良好になされ、慣らし運転の時間を短縮化することができる。この際、セパレータ４０、４２はフラッシングされ、親水性が向上する。また、アノード触媒層３１およびカソード触媒層３２が水素と活性化される（触媒活性化）。さらに、プロトンＨ+は良好に加水された電解質膜３０内を拡散する（プロトンパスの生成）。これらの作用効果と同時に、単セル１０の良否を判定することができる。 As shown in FIG. 3, the hydrogen water and oxygen water introduced into the hydrogen channel 41 and the oxygen channel 43 are obtained by dissolving microbubbles having a bubble diameter of 50 μm or less. Is easily advanced as indicated by arrows Y1 and Y2, and the oxygen water is easily advanced as indicated by Y3. For this reason, MEGA22 can be made to hydrate well. As a result, the break-in operation of the single cell 10 is performed well, and the break-in operation time can be shortened. At this time, the separators 40 and 42 are flushed to improve hydrophilicity. Further, the anode catalyst layer 31 and the cathode catalyst layer 32 are activated with hydrogen (catalyst activation). Further, the proton H + diffuses in the well-hydrated electrolyte membrane 30 (proton path generation). Simultaneously with these effects, the quality of the single cell 10 can be determined.

Ｂ．第２実施形態：
本発明の第２実施形態としての燃料電池の検査方法について、次に説明する。この検査方法は、第１実施形態の燃料電池の検査方法と比較して、送水工程における送水の形態が相違し、残余の形態については同一である。第１実施形態では、図１に示すように、アノード触媒層３１とカソード触媒層３２の両方に、水素もしくは酸化ガスのマイクロバブルを溶在させた水を送る構成としていた。これに対して、第２実施形態では、図４に示すように、アノード触媒層３１だけに、水素のマイクロバブルを溶在させた水を送る構成とし、カソード触媒層３２に対しては、ＭＦＣ２９４を介して空気を供給する構成とした。なお、空気に替えて酸素を供給する構成としてもよい。図４における残余の構成は、図１と同一であり、第１実施形態と同じ符号を付けて、その説明を省略する。 B. Second embodiment:
Next, a fuel cell inspection method according to the second embodiment of the present invention will be described. This inspection method differs from the fuel cell inspection method of the first embodiment in the form of water supply in the water supply process, and the remaining form is the same. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, water in which micro bubbles of hydrogen or oxidizing gas are dissolved is sent to both the anode catalyst layer 31 and the cathode catalyst layer 32. On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIG. 4, water in which hydrogen microbubbles are dissolved is sent only to the anode catalyst layer 31, and the MFC 294 is supplied to the cathode catalyst layer 32. It was set as the structure which supplies air through. Note that oxygen may be supplied instead of air. The remaining configuration in FIG. 4 is the same as that in FIG. 1, and the same reference numerals as those in the first embodiment are given and the description thereof is omitted.

以上のように構成された第２実施形態の燃料電池の検査方法は、第１実施形態の燃料電池の検査方法と同様に、ＭＥＧＡ２２を良好に加水させ、慣らし運転の時間を短縮化することができ、触媒活性化を行うことができ、プロトンパスの生成を行うことができる。また、同時に、単セル１０の良否を判定することができる。   In the fuel cell inspection method of the second embodiment configured as described above, like the fuel cell inspection method of the first embodiment, the MEGA 22 can be satisfactorily hydrated and the time for break-in operation can be shortened. The catalyst can be activated and the proton path can be generated. At the same time, the quality of the single cell 10 can be determined.

Ｃ．第３実施形態：
本発明の第３実施形態としての燃料電池の検査方法について、次に説明する。この検査方法は、第１実施形態の燃料電池の検査方法と比較して、送水工程における送水の形態が相違し、残余の形態については同一である。第１実施形態では、図１に示すように、アノード触媒層３１とカソード触媒層３２の両方に、水素もしくは酸化ガスのマイクロバブルを溶在させた水を送る構成としていた。これに対して、第３実施形態では、図５に示すように、カソード触媒層３２だけに、酸化ガスのマイクロバブルを溶在させた水を送る構成とし、アノード触媒層３１に対しては、ＭＦＣ３７４を介して水素を供給する構成とした。なお、図５における残余の構成は、図１と同一であり、第１実施形態と同じ符号を付けて、その説明を省略する。 C. Third embodiment:
Next, a fuel cell inspection method as a third embodiment of the present invention will be described. This inspection method differs from the fuel cell inspection method of the first embodiment in the form of water supply in the water supply process, and the remaining form is the same. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, water in which micro bubbles of hydrogen or oxidizing gas are dissolved is sent to both the anode catalyst layer 31 and the cathode catalyst layer 32. On the other hand, in the third embodiment, as shown in FIG. 5, only the cathode catalyst layer 32 is configured to send water in which microbubbles of oxidizing gas are dissolved. Hydrogen was supplied through MFC374. Note that the remaining configuration in FIG. 5 is the same as that in FIG.

以上のように構成された第３施形態の燃料電池の検査方法は、第１および第２実施形態の燃料電池の検査方法と同様に、ＭＥＧＡ２２を良好に加水させ、慣らし運転の時間を短縮化することができ、触媒活性化を行うことができ、プロトンパスの生成を行うことができる。また、同時に、単セル１０の良否を判定することができる。   The fuel cell inspection method of the third embodiment configured as described above, like the fuel cell inspection method of the first and second embodiments, makes the MEGA 22 satisfactorily added and shortens the running-in time. The catalyst can be activated and the proton path can be generated. At the same time, the quality of the single cell 10 can be determined.

Ｄ．第４実施形態：
本発明の第４実施形態としての燃料電池の検査方法について、次に説明する。この検査方法は、第１実施形態の燃料電池の検査方法と比較して、送水工程において使用される燃料電池の検査システムの構成が相違し、残余の形態については同一である。第１実施形態では、図１に示すように、水槽６１に設けた排気管６４の端部を外側に開口する構成としていた。これによって、マイクロバブルが消滅し、水から分離した水素を大気に放出していた。これに対して、第４実施形態では、図６に示すように、水槽６１に設けた排気管４６４の端部をＭＦＣ７４のイン側の管路４６６に接続する構成とした。なお、図６における残余の構成は、図１と同一であり、第１実施形態と同じ符号を付けて、その説明を省略する。 D. Fourth embodiment:
Next, a fuel cell inspection method according to the fourth embodiment of the present invention will be described. This inspection method is different from the fuel cell inspection method of the first embodiment in the configuration of the fuel cell inspection system used in the water supply process, and the rest is the same. In 1st Embodiment, as shown in FIG. 1, it was set as the structure which opens the edge part of the exhaust pipe 64 provided in the water tank 61 outside. As a result, the microbubbles disappeared and hydrogen separated from the water was released to the atmosphere. On the other hand, in 4th Embodiment, as shown in FIG. 6, it was set as the structure which connects the edge part of the exhaust pipe 464 provided in the water tank 61 to the pipe line 466 of the in side of MFC74. The remaining configuration in FIG. 6 is the same as that in FIG. 1, and the same reference numerals as those in the first embodiment are given, and the description is omitted.

以上のように構成された第４施形態の燃料電池の検査方法は、第１実施形態の燃料電池の検査方法と同じ作用効果を奏し、さらに、マイクロバブルが消滅し、水から分離した水素を水素水供給系４６０において再循環させることができることから、水素の使用量をより低減することができる。   The fuel cell inspection method of the fourth embodiment configured as described above has the same effect as the fuel cell inspection method of the first embodiment. Furthermore, the microbubbles disappear and hydrogen separated from water is removed. Since it can recirculate in the hydrogen water supply system 460, the usage-amount of hydrogen can be reduced more.

Ｅ．第５実施形態：
本発明の第５実施形態としての燃料電池の検査方法について、次に説明する。この検査方法は、第１実施形態（あるいは第４実施形態）の燃料電池の検査方法と比較して、工程２が相違し、残余の形態については同一である。第１実施形態の工程２では、単セルに微弱負荷を掛けて単セルの電圧を電圧センサにより測定し、該測定結果に基づいて単セルの検査を行う構成とした。これに対して、第５実施形態では、工程１による送水を行なっている状態で、水素ガスが単セルを通過することで生じる圧力損失（以下「アノード圧損」という）と、酸化ガスが単セルを通過することで生じる圧力損失（以下「カソード圧損」という）とを求めて、これら圧損に基づいて単セルの検査を行う構成とした。 E. Fifth embodiment:
Next, a fuel cell inspection method as a fifth embodiment of the present invention will be described. This inspection method differs from the fuel cell inspection method of the first embodiment (or the fourth embodiment) in the step 2, and the rest is the same. In step 2 of the first embodiment, the single cell is subjected to a weak load, the voltage of the single cell is measured by a voltage sensor, and the single cell is inspected based on the measurement result. On the other hand, in the fifth embodiment, the pressure loss (hereinafter referred to as “anode pressure loss”) generated when hydrogen gas passes through the single cell in the state where water is supplied in step 1, and the oxidizing gas is converted into a single cell. The pressure loss (hereinafter referred to as “cathode pressure loss”) generated by passing through the cell is obtained, and the single cell is inspected based on the pressure loss.

アノード圧損およびカソード圧損は、図７に示すように、アノード側配管５２、アノード側排出配管５４、カソード側配管５６、およびカソード側排出配管５８のそれぞれに連結される各管路に圧力センサ５０２、５０４、５０６、５０８を設け、各圧力センサ５０２〜５０８によって測定されたアノード入口圧力Ｐ１、アノード出口圧力Ｐ２、カソード入口圧力Ｐ３、およびカソード出口圧力Ｐ４に基づいて算出する。詳しくは、次式（１）、（２）に基づいて算出する。   As shown in FIG. 7, the anode pressure loss and the cathode pressure loss are respectively detected by pressure sensors 502, pipes connected to the anode side pipe 52, the anode side discharge pipe 54, the cathode side pipe 56, and the cathode side discharge pipe 58. 504, 506, and 508 are provided, and calculation is performed based on the anode inlet pressure P1, the anode outlet pressure P2, the cathode inlet pressure P3, and the cathode outlet pressure P4 measured by the pressure sensors 502 to 508. In detail, it calculates based on following Formula (1), (2).

アノード圧損＝Ｐ１−Ｐ２ …（１）
カソード圧損＝Ｐ３−Ｐ４ …（２） Anode pressure loss = P1-P2 (1)
Cathode pressure loss = P3-P4 (2)

以上のように構成された第５実施形態の燃料電池の検査方法は、第１実施形態の燃料電池の検査方法と同様に、ＭＥＧＡ２２を良好に加水させ、慣らし運転の時間を短縮化することができ、触媒活性化を行うことができ、プロトンパスの生成を行うことができる。また、同時に、アノード圧損およびカソード圧損に基づいて単セル１０の良否を判定することができる。   In the fuel cell inspection method of the fifth embodiment configured as described above, like the fuel cell inspection method of the first embodiment, the MEGA 22 can be added well, and the running-in time can be shortened. The catalyst can be activated and the proton path can be generated. At the same time, the quality of the single cell 10 can be determined based on the anode pressure loss and the cathode pressure loss.

なお、第５実施形態の変形例として、アノード圧損およびカソード圧損に基づいて単セル１０の良否を判定することに加えて、第１実施形態と同様に、単セルに微弱負荷を掛けて、単セル電圧に基づいて単セルの検査を行うことを合わせて実行する構成としてもよい。   As a modification of the fifth embodiment, in addition to determining whether the single cell 10 is good or bad based on the anode pressure loss and the cathode pressure loss, similarly to the first embodiment, a weak load is applied to the single cell. It is good also as a structure which performs combining and inspecting a single cell based on a cell voltage.

Ｆ．第６実施形態：
本発明の第６実施形態としての燃料電池の検査方法について、次に説明する。この検査方法は、第１実施形態の燃料電池の検査方法と比較して、工程２が相違し、残余の形態については同一である。第１実施形態の工程２では、単セルに微弱負荷を掛けて単セルの電圧を電圧センサにより測定し、該測定結果に基づいて単セルの検査を行う構成とした。これに対して、第６実施形態では、工程１による送水を行なっている状態で、水分検知および水素検知を行うことによって単セルについての流体漏れ検査を行う構成とした。 F. Sixth embodiment:
Next, a fuel cell inspection method according to a sixth embodiment of the present invention will be described. This inspection method differs from the fuel cell inspection method of the first embodiment in step 2 and is the same in the remaining aspects. In step 2 of the first embodiment, the single cell is subjected to a weak load, the voltage of the single cell is measured by a voltage sensor, and the single cell is inspected based on the measurement result. On the other hand, in 6th Embodiment, it was set as the structure which performs the fluid leak test | inspection about a single cell by performing a water | moisture content detection and hydrogen detection in the state which is performing the water supply by the process 1. FIG.

水分検知および水素検知は、図８に示すように、単セル１０を囲うカバー６０２内にＨ2センサ６０４と湿度センサ６０６とを設け、Ｈ2センサ６０４による検出結果から水素検知を行い、湿度センサ６０６の検出結果から水分検知を行うように構成する。詳しくは、水素検知がなされたとき、すなわち、水素濃度が所定の閾値を超えたときに水素漏れがあると判定する。また、湿度センサによって検出された湿度が所定の閾値を超えたときに水漏れがあると判定する。 As shown in FIG. 8, in the moisture detection and the hydrogen detection, an H 2 sensor 604 and a humidity sensor 606 are provided in a cover 602 that surrounds the single cell 10, and hydrogen detection is performed from the detection result of the H 2 sensor 604. The water content is detected from the detection result 606. Specifically, it is determined that there is a hydrogen leak when hydrogen detection is performed, that is, when the hydrogen concentration exceeds a predetermined threshold. Further, it is determined that there is water leakage when the humidity detected by the humidity sensor exceeds a predetermined threshold.

以上のように構成された第６実施形態の燃料電池の検査方法は、第１実施形態の燃料電池の検査方法と同様に、ＭＥＧＡ２２を良好に加水させ、慣らし運転の時間を短縮化することができ、触媒活性化を行うことができ、プロトンパスの生成を行うことができる。また、同時に、水分検知および水素検知による単セル１０の検査を行うことができる。   In the fuel cell inspection method of the sixth embodiment configured as described above, the MEGA 22 can be satisfactorily hydrated and the running-in time can be shortened, similarly to the fuel cell inspection method of the first embodiment. The catalyst can be activated and the proton path can be generated. At the same time, the single cell 10 can be inspected by moisture detection and hydrogen detection.

なお、第６実施形態の変形例として、水分検知および水素検知による単セル１０の検査を行うことに加えて、第１実施形態と同様に、単セルに微弱負荷を掛けて、単セル電圧に基づいて単セルの検査を行うことを合わせて実行する構成としてもよい。また、水分検知、水素検知の双方を行う構成に換えて、いずれか一方を行う構成としてもよい。また、水分検知や水素検知の検査に換えて、目視による検査としてもよい。   As a modification of the sixth embodiment, in addition to performing the inspection of the single cell 10 by moisture detection and hydrogen detection, similarly to the first embodiment, a weak load is applied to the single cell and the single cell voltage is set. Based on this, it may be configured to execute the inspection of the single cell together. Moreover, it is good also as a structure which replaces with the structure which performs both a moisture detection and hydrogen detection, and performs any one. Moreover, it is good also as a test | inspection by visual observation instead of a test | inspection of a moisture detection or hydrogen detection.

Ｇ．変形例：
・変形例１
第１ないし第４実施形態では、工程２において、単セルに微弱負荷を掛けて、単セル電圧に基づいて単セルの検査を行う構成としたが、これに換えて、ＯＣＶ電圧に基づいて単セルの検査を行う構成としてもよい。 G. Variations:
・ Modification 1
In the first to fourth embodiments, in Step 2, the single cell is subjected to a weak load and the single cell is inspected based on the single cell voltage. Instead, the single cell is inspected based on the OCV voltage. It is good also as a structure which inspects a cell.

・変形例２
第１実施形態では、工程２において、単セルに微弱負荷を掛けて、単セル電圧に基づいて単セルの検査を行う構成としたが、これに換えて、複数の単セルを積層させて同時に検査してもよく、更にフル負荷発電による検査を必要とするときには、工程１と工程２との間で、セルモニタケーブルの接続状態（接続忘れ、接続不良、誤組付）が正しいか否かの判定を行うようにしてもよい。 ・ Modification 2
In the first embodiment, in step 2, the single cell is subjected to a weak load and the single cell is inspected based on the single cell voltage. However, instead of this, a plurality of single cells are stacked simultaneously. Check if the cell monitor cable connection state (forget connection, connection failure, misassembly) is correct between step 1 and step 2 when inspection by full load power generation is required. You may make it perform determination of.

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、前述した実施形態および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Moreover, elements other than the elements described in the independent claims among the constituent elements in the above-described embodiments and modifications are additional elements and can be omitted as appropriate.

１０…単セル
２０…ＭＥＧＡフレーム
２２…ＭＥＧＡ
２４…フレーム
３０…電解質膜
３１…アノード触媒層
３２…カソード触媒層
３３…アノード側ガス拡散層
３４…カソード側ガス拡散層
４０…アノード側セパレータ
４１…水素流路
４２…カソード側セパレータ
４３…酸素流路
５２…アノード側配管
５４…アノード側排出配管
５６…カソード側配管
５８…カソード側排出配管
６０…水素水供給系
６１…水槽
６２…管路
６３…管路
６４…排気管
６５…循環ポンプ
７１…マイクロバブル発生ユニット
７２…ヒータ
７４…ＭＦＣ
７５…管路
７６…ポンプ
７７…温調器
８０…酸素水供給系
８１…水槽
８２…管路
８３…管路
８４…排気管
８５…循環ポンプ
９１…マイクロバブル発生ユニット
９２…ヒータ
９４…ＭＦＣ
９５…管路
９６…ポンプ
９７…温調器
９９…電圧センサ
１１０…ＥＣＵ
１００、２００、３００、４００、５００、６００…検査システム
４６０…水素水供給系
４６４…排気管
４６６…管路
５０２…圧力センサ
６０２…カバー
６０４…Ｈ2センサ
６０６…湿度センサ 10 ... Single cell 20 ... MEGA frame 22 ... MEGA
DESCRIPTION OF SYMBOLS 24 ... Frame 30 ... Electrolyte membrane 31 ... Anode catalyst layer 32 ... Cathode catalyst layer 33 ... Anode side gas diffusion layer 34 ... Cathode side gas diffusion layer 40 ... Anode side separator 41 ... Hydrogen flow path 42 ... Cathode side separator 43 ... Oxygen flow Path 52 ... Anode side pipe 54 ... Anode side discharge pipe 56 ... Cathode side pipe 58 ... Cathode side discharge pipe 60 ... Hydrogen water supply system 61 ... Water tank 62 ... Pipe 63 ... Pipe 64 ... Exhaust pipe 65 ... Circulating pump 71 ... Micro bubble generation unit 72 ... Heater 74 ... MFC
75 ... Pipe line 76 ... Pump 77 ... Temperature controller 80 ... Oxygen water supply system 81 ... Water tank 82 ... Pipe line 83 ... Pipe line 84 ... Exhaust pipe 85 ... Circulation pump 91 ... Micro bubble generating unit 92 ... Heater 94 ... MFC
95 ... Pipe line 96 ... Pump 97 ... Temperature controller 99 ... Voltage sensor 110 ... ECU
100,200,300,400,500,600 ... inspection system 460 ... hydrogen water supply system 464 ... exhaust pipe 466 ... conduit 502 ... pressure sensor 602 ... cover 604 ... H 2 sensor 606 ... humidity sensor

Claims (1)

水素極と酸素極とを有する燃料電池の検査方法であって、
前記水素極と前記酸素極の少なくとも一方に送水を行う工程であって、送水先が前記水素極である場合には、気泡径が５０μｍ以下の水素のマイクロバブルを溶在させた水素水を送り、送水先が前記酸素極である場合には、酸素濃度が２１〜１００％の酸化ガスのマイクロバブルを溶在させた酸素水を前記酸素極に送る送水工程と、
前記送水工程による送水を行っている状態で、前記燃料電池の発電電圧を測定することによって前記燃料電池の検査を行う検査工程と、
を備える、燃料電池の検査方法。 A method for inspecting a fuel cell having a hydrogen electrode and an oxygen electrode,
A step of performing water to at least one of the hydrogen electrode and the oxygen electrode, when feeding water destination is the hydrogen electrode sends hydrogen water cell diameter was溶在microbubbles following hydrogen 50μm , if feed water destination is the oxygen electrode, a water supply step of sending the oxygen oxygen concentration was溶在microbubbles of 21 to 100% of the oxidizing gas water to the oxygen electrode,
An inspection step of inspecting the fuel cell by measuring a power generation voltage of the fuel cell in a state where water is supplied by the water supply step;
A method for inspecting a fuel cell.
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