JP6543671B2 - 燃料電池の出力検査方法 - Google Patents
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Description
MEA18の発電有効面積が100cm2であり、電極触媒が白金である発電セル12を10個積層することでスタック14を組み立てた。そして、アノード電極26及びカソード電極28に含まれる電極触媒の酸化還元状態をばらつかせた状態とするため、スタック14を10時間使用したのち、出力検査装置10にセットした。
上記のスタック14について、電位差形成工程を行った。電位差形成工程では、例えば、スタック14に設けられた冷媒流路34に温度を調整した伝熱媒体を供給することによって、スタック14の温度を80℃にした。また、第1供給部40aにより、アノード電極26に露点が75℃となるように加湿した水素ガスを0.3NL/分の流量で供給し、第2供給部40bにより、カソード電極28に露点が80℃となるように加湿した窒素ガス(不活性ガス)を2.4NL/分の流量で供給した。これによって、水素ガスを供給したアノード電極26と、不活性ガスを供給したカソード電極28との水素濃度差を利用して、互いの間に電位差を生じさせた。
上記のようにして、電位差形成工程を行うことで、カソード電極28の平均セル電位が0.1V付近で略一定となったことを確認した後、保持工程を行った。保持工程では、スタック14の温度や、ガス供給部40によるアノード側ガス及びカソード側ガスの供給を上記(1)の電位差形成工程と同様に設定した状態で維持する。また、通電部41によりアノード電極26とカソード電極28を電気的に接続して、定格電流(1.00A/cm2)よりも小さい0.002A/cm2の電流を測定電流として通電し、且つ両電極の電圧を、電極触媒の還元電位未満の大きさに保持したままとする。
実施例1−1〜1−4のスタック14のそれぞれについて、測定工程を行った。測定工程では、上記の測定電流を通電し、且つ両電極の電圧を電極触媒の還元電位未満の大きさに保持した状態のまま、カソード側ガスを混合ガスに切り換えた。すなわち、温度調整部44によりスタック14の温度を80℃のまま維持した。また、第1供給部40aにより、アノード電極26に露点が80℃となるように加湿した水素ガスを0.3NL/分の流量で供給した。第2供給部40bにより、カソード電極28に0.6NL/分の流量の空気と、1.8NL/分の流量の窒素ガスとからなる混合ガスを露点が80℃となるように加湿して供給した。
上記(1)の電位差形成工程及び上記(2)の保持工程を行わずに、上記(3)の測定工程のみを行って比較例とした。比較例のスタック14について、上記(3)の測定工程を10回繰り返すことで、10個の出力の測定結果を得た。これら10個の出力の測定結果についても、実施例1−1〜1−4と同様に、平均値に対する比の値と、標準偏差と、比の値の平均値とを求めて、図2に併せて示した。また、比較を容易にするため、実施例1−1〜1−4及び比較例について求めた標準偏差を図3のグラフに示した。なお、実施例1−1〜1−4及び比較例のスタック14における出力の測定結果は全て電極触媒(白金)の還元電位0.75V未満であった。
上記(1)の電位差形成工程の後に、電圧印加工程を行った。具体的には、電圧印加工程では、スタック14の温度や、ガス供給部40によるアノード側ガス及びカソード側ガスの供給を上記(1)の電位差形成工程と同様に設定した状態で維持する。そして、カソード電極28の平均セル電位が0.10V付近で略一定となったことを確認してから、電圧印加部42により、0.08〜1.00Vの範囲で上昇及び下降するサイクルの電圧をスタック14に印加して、電極触媒に還元処理を施した。
14…スタック 16…燃料電池
24…電解質膜 26…アノード電極
28…カソード電極 40…ガス供給部
41…通電部 42…電圧印加部
Claims (2)
- 燃料電池の出力を検査する燃料電池の出力検査方法であって、
前記燃料電池は、固体高分子からなる電解質膜の一方の面にアノード電極が設けられ、前記電解質膜の他方の面にカソード電極が設けられ、前記アノード電極及び前記カソード電極が電極触媒を含み、
前記アノード電極にアノード側ガスとして水素ガスを供給するとともに、前記カソード電極にカソード側ガスとして不活性ガスを供給することで、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電位差を生じさせる電位差形成工程と、
前記電位差を生じさせた前記アノード電極及び前記カソード電極に前記燃料電池の定格電流より小さい測定電流を通電し、且つ前記アノード電極及び前記カソード電極の電圧を前記電極触媒の還元電位未満の大きさに保持する保持工程と、
前記測定電流を通電し、且つ前記アノード電極及び前記カソード電極の電圧を前記電極触媒の還元電位未満の大きさに保持した状態で、前記カソード電極に供給するカソード側ガスを、前記不活性ガスと酸化剤ガスとの混合ガスに切り換えた後、前記燃料電池の出力を測定する測定工程と、
を有することを特徴とする燃料電池の出力検査方法。 - 請求項1記載の燃料電池の出力検査方法において、
前記電位差形成工程の後であって、前記保持工程の前に、前記カソード電極と前記アノード電極に前記電位差を生じさせた状態で、前記燃料電池に、最小電圧が前記電極触媒の還元電位未満である所定の範囲で上昇及び下降するサイクルの電圧を印加する電圧印加工程を有し、
前記電圧印加工程による電圧の印加を停止した後に、前記保持工程を行うことを特徴とする燃料電池の出力検査方法。
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