JPS63117277A - 燃料電池診断法 - Google Patents
燃料電池診断法Info
- Publication number
- JPS63117277A JPS63117277A JP61261863A JP26186386A JPS63117277A JP S63117277 A JPS63117277 A JP S63117277A JP 61261863 A JP61261863 A JP 61261863A JP 26186386 A JP26186386 A JP 26186386A JP S63117277 A JPS63117277 A JP S63117277A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- electrodes
- current
- potential
- defect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は燃料電池の診断法に係り、特に、燃料電池の電
解質マトリックス部の電子絶縁性に関する欠陥ないし異
常の有無を診断するのに好適な燃料電池診断法に関する
。
解質マトリックス部の電子絶縁性に関する欠陥ないし異
常の有無を診断するのに好適な燃料電池診断法に関する
。
従来、燃料電池の電極の評価技術として、例えば、ジャ
ーナル オブ アプライド エレクトロケミストリー６
（１９７６年）第３７１頁から第３７６頁（Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｌａｃｔｒｏｃｈｅ
＋＋＋１ｓｔｒｙ ６（１９７６） ｐ ｐ ３７１〜
３７６）において示されているように低周波の交流電流
によるものがある。
ーナル オブ アプライド エレクトロケミストリー６
（１９７６年）第３７１頁から第３７６頁（Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｌａｃｔｒｏｃｈｅ
＋＋＋１ｓｔｒｙ ６（１９７６） ｐ ｐ ３７１〜
３７６）において示されているように低周波の交流電流
によるものがある。
これは電極界面の電気二重層容量あるいは電解質のバル
クの交流インピーダンスを評価するものであるが、電解
質が正常な電子伝導性を有しているかを判定することが
内環であった。
クの交流インピーダンスを評価するものであるが、電解
質が正常な電子伝導性を有しているかを判定することが
内環であった。
上記従来技術は燃料電池に交流電流を流し一対の電極の
電位差を測定することにより、電池のインピーダンスを
求める点で効果はあったが、特に電解質マトリックス部
が電子に対して正常な電子絶縁性を有しているかを知る
ことができないという問題があった。
電位差を測定することにより、電池のインピーダンスを
求める点で効果はあったが、特に電解質マトリックス部
が電子に対して正常な電子絶縁性を有しているかを知る
ことができないという問題があった。
本発明の目的は、燃料電池の良否、特にその電解質マト
リックス部の電子絶縁性に関する欠陥の有無を明確に判
定しつる燃料電池診断法を提供することにある。
リックス部の電子絶縁性に関する欠陥の有無を明確に判
定しつる燃料電池診断法を提供することにある。
上記目的は、電解質マトリックスを電極間に挟持して構
成される単体の単位電池あるいは複数の単位電池の積層
体から成る燃料電池において、前記燃料電池の一方の電
極より直流電流を供給し、その際、前記単位電池の一対
の電極間に発生する電位を測定し、これを正常な燃料電
池において同様にして発生させた電位と比較することに
より達成される。
成される単体の単位電池あるいは複数の単位電池の積層
体から成る燃料電池において、前記燃料電池の一方の電
極より直流電流を供給し、その際、前記単位電池の一対
の電極間に発生する電位を測定し、これを正常な燃料電
池において同様にして発生させた電位と比較することに
より達成される。
ここで供給する直流電流の大きさは特に固定されないが
、１０ｍＡ／ｃｊ程度までの微少な直流電流で十分であ
り、あまり大きすぎても電解質にダメージを与える。ま
た、直流電流の供給は、普通に市販されている直流ｆｆ
ｉ源を使用し、これにより直流電流を電池の一端より流
し込むことにより、行うことができる。
、１０ｍＡ／ｃｊ程度までの微少な直流電流で十分であ
り、あまり大きすぎても電解質にダメージを与える。ま
た、直流電流の供給は、普通に市販されている直流ｆｆ
ｉ源を使用し、これにより直流電流を電池の一端より流
し込むことにより、行うことができる。
そして、直流電流を供給した場合に一対の電極間に発生
する電圧を測定し、正常に燃料電池のものと比較するこ
とにより、電解質への異物の混入。
する電圧を測定し、正常に燃料電池のものと比較するこ
とにより、電解質への異物の混入。
極間の短絡等に起因する電解質マトリックス部の電子絶
縁性に関する欠陥の有無を判断することができる。
縁性に関する欠陥の有無を判断することができる。
例えば、電解質マトリックス部に欠陥があり、電子絶縁
性が低下している場合、直流電流の供給に対応して一対
の電極間に発生する電圧は正常な電池の場合のｌ／２〜
１ ／ ｓ程度に減少し、また、１を流の増加に対する
電圧の変化が正常な場合と異なるパターンを示す。そこ
で、前記電位の比較を、一定時間において、電流の増加
に対応する電位の変化のパターン及びレベルの比較によ
って行うことにより、燃料電池の電子絶縁性に関する欠
陥の有無を診断することができる。
性が低下している場合、直流電流の供給に対応して一対
の電極間に発生する電圧は正常な電池の場合のｌ／２〜
１ ／ ｓ程度に減少し、また、１を流の増加に対する
電圧の変化が正常な場合と異なるパターンを示す。そこ
で、前記電位の比較を、一定時間において、電流の増加
に対応する電位の変化のパターン及びレベルの比較によ
って行うことにより、燃料電池の電子絶縁性に関する欠
陥の有無を診断することができる。
また、燃料電池に上記欠陥がある場合、直流電流の供給
に対応して一対の電極間に発生する電圧の時間的変化は
正常なものに比較して低レベルで、しかも短時間で上昇
が停止し一定状態となる。そこで、前記電位の比較を、
一定の電流の強さにおいて、時間経過に対応する電位の
変化のパターン及びレベルの比較によって行うことによ
り、燃料電池の電子絶縁性に関する欠陥の有無を診断す
ることもできる。
に対応して一対の電極間に発生する電圧の時間的変化は
正常なものに比較して低レベルで、しかも短時間で上昇
が停止し一定状態となる。そこで、前記電位の比較を、
一定の電流の強さにおいて、時間経過に対応する電位の
変化のパターン及びレベルの比較によって行うことによ
り、燃料電池の電子絶縁性に関する欠陥の有無を診断す
ることもできる。
一般に、燃料電池電極の等価回路は第２図のように５記
号Ｃｄｓ、Ｇｄ２で表した電気二重層容量１と、記号Ｚ
ｆｚ、Ｚｆｚで表したファラデーインピーダンス２で表
わされる。電気二重層容量は電極と電解質の界面に形成
される容量である。ファラデーインピーダンスは、電極
反応の可逆性２世極電位９反応関与物質の濃度などの関
数である。
号Ｃｄｓ、Ｇｄ２で表した電気二重層容量１と、記号Ｚ
ｆｚ、Ｚｆｚで表したファラデーインピーダンス２で表
わされる。電気二重層容量は電極と電解質の界面に形成
される容量である。ファラデーインピーダンスは、電極
反応の可逆性２世極電位９反応関与物質の濃度などの関
数である。
記号Ｚｍａｔ ３は一対の電極間に挟持される電解質マ
トリックスの溶液抵抗であり、前記一対の電極の回路に
直列に接続される。
トリックスの溶液抵抗であり、前記一対の電極の回路に
直列に接続される。
第２図中、特に電解質マトリックスＺｍａｔは反応ガス
供給時のように電荷移動担体であるイオンが流れる場合
あるいは、公知例として引用したように交流電流を流入
する場合に対しては純抵抗として動作する。しかしなが
ら、燃料電池の特性として、電解質マトリックスは電子
に対しては高い電子絶縁性を示し、一対の電極間の電子
の移動を防止することが要求される。すなわち、電解質
マトリックスＺｍａｔは直流電流を供給した場合にはそ
の電子伝導率に対応した極めて高いインピーダンスを示
す。
供給時のように電荷移動担体であるイオンが流れる場合
あるいは、公知例として引用したように交流電流を流入
する場合に対しては純抵抗として動作する。しかしなが
ら、燃料電池の特性として、電解質マトリックスは電子
に対しては高い電子絶縁性を示し、一対の電極間の電子
の移動を防止することが要求される。すなわち、電解質
マトリックスＺｍａｔは直流電流を供給した場合にはそ
の電子伝導率に対応した極めて高いインピーダンスを示
す。
しかしながら、電解質マトリックス部に欠陥がある場合
にはこの電子絶縁性が著しく低下することになり、交流
電流では評価できないインピーダンスの変化が、本漬の
ように直流電流を供給することにより、極めて判然と電
解質部の診断を行うことができる。
にはこの電子絶縁性が著しく低下することになり、交流
電流では評価できないインピーダンスの変化が、本漬の
ように直流電流を供給することにより、極めて判然と電
解質部の診断を行うことができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本図
はリン酸型燃料電池の一対の電極間に１０ｍＡ程度の微
少な直流電流を供給した場合に、電極間に発生する電圧
と供給する電流との関係を求めた結果の一例である。図
中、■は電解質マトリックス部の電子絶縁性が高く保持
されている正常な燃料電池に対する特性である。この場
合微少な電流の供給に対しても発生電圧のレベルが高く
。
はリン酸型燃料電池の一対の電極間に１０ｍＡ程度の微
少な直流電流を供給した場合に、電極間に発生する電圧
と供給する電流との関係を求めた結果の一例である。図
中、■は電解質マトリックス部の電子絶縁性が高く保持
されている正常な燃料電池に対する特性である。この場
合微少な電流の供給に対しても発生電圧のレベルが高く
。
電流の増加に対して非線形の特性を持つという特徴があ
る。一方、同図中■は電解質マトリックス部に欠陥があ
る場合の例であり、直流電流の供給により発生する電圧
のレベルが著しく低く、かつ、電流の増加に対して発生
電圧が線形性を示す。この点から電解質マトリックス部
の電子絶縁性が低下し、マトリックス部のインピーダン
スは純抵抗でかつ低抵抗となり、十分な電子絶縁性が確
保できず、電池として不適な状態となっていると診断す
ることができる。
る。一方、同図中■は電解質マトリックス部に欠陥があ
る場合の例であり、直流電流の供給により発生する電圧
のレベルが著しく低く、かつ、電流の増加に対して発生
電圧が線形性を示す。この点から電解質マトリックス部
の電子絶縁性が低下し、マトリックス部のインピーダン
スは純抵抗でかつ低抵抗となり、十分な電子絶縁性が確
保できず、電池として不適な状態となっていると診断す
ることができる。
また、一定の強さの電流を供給した場合に電極間に発生
する電圧の時間的変化をみると、第３図のＩに示すよう
に、正常に電池の場合は時間経過とともに漸次上昇して
いくのに対し、欠陥を有する場合は第３図に■に示すよ
うに、正常な場合よりも低レベルで、しかも短時間で一
定状態となる。
する電圧の時間的変化をみると、第３図のＩに示すよう
に、正常に電池の場合は時間経過とともに漸次上昇して
いくのに対し、欠陥を有する場合は第３図に■に示すよ
うに、正常な場合よりも低レベルで、しかも短時間で一
定状態となる。
したがって、このパターン及びレベルを比較することに
よっても、燃料電池の電子絶縁性に関する欠陥の有無を
診断することができる。
よっても、燃料電池の電子絶縁性に関する欠陥の有無を
診断することができる。
なお、１１！解質マトリツクスの抵抗は温度の低下に対
して増加するという一般的な特性があるため、本発明で
提案する燃料電池の診断は通常の燃料電池の運転温度よ
り低下させて実施すると電解質マトリックス部の欠陥を
より鮮明に検出することができる。
して増加するという一般的な特性があるため、本発明で
提案する燃料電池の診断は通常の燃料電池の運転温度よ
り低下させて実施すると電解質マトリックス部の欠陥を
より鮮明に検出することができる。
本発明によれば、燃料電池の一対の電極間に直流電流を
供給した状態で発生する電極間の電位差のレベルを測定
するという極めて簡単な手法により燃料電池の電子絶縁
性に関する欠陥の有無を極めて鮮明に判別することがで
きる。
供給した状態で発生する電極間の電位差のレベルを測定
するという極めて簡単な手法により燃料電池の電子絶縁
性に関する欠陥の有無を極めて鮮明に判別することがで
きる。
第１図は本発明の一実施例として診断した燃料電池の電
圧−電流特性図、第２図は燃料電池の等価回路を示す図
、第３図は電圧の時間的特性を示す図である。 １・・・電気二重層容量、２・・・ファラデーインピー
ダンス、３・・・電解質マトリックスのインピーダンス
。
圧−電流特性図、第２図は燃料電池の等価回路を示す図
、第３図は電圧の時間的特性を示す図である。 １・・・電気二重層容量、２・・・ファラデーインピー
ダンス、３・・・電解質マトリックスのインピーダンス
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電解質マトリックスを電極間に挟持して構成される
単体の単位電池あるいは複数の単位電池の積層体から成
る燃料電池において、前記燃料電池の一方の電極より直
流電流を供給し、その際、前記単位電池の一対の電極間
に発生する電位を測定し、これを正常な燃料電池におい
て同様にして発生させた電位と比較することにより、燃
料電池の電子絶縁性に関する欠陥の有無を診断すること
を特徴とする燃料電池診断法。 ２、電位の比較を、一定時間において、電流の増加に対
応する電位の変化のパターン及びレベルの比較によつて
行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料
電池診断法。 ３、電位の比較を、一定の電流の強さにおいて、時間経
過に対応する電位の変化のパターン及びレベルの比較に
よつて行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の燃料電池診断法。 ４、燃料電池の診断を燃料電池運転時の温度より低い温
度において行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の燃料電池診断法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61261863A JPS63117277A (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 燃料電池診断法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61261863A JPS63117277A (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 燃料電池診断法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63117277A true JPS63117277A (ja) | 1988-05-21 |
Family
ID=17367799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61261863A Pending JPS63117277A (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 燃料電池診断法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63117277A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002208424A (ja) * | 2001-01-12 | 2002-07-26 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用微短検出方法 |
| US6475651B1 (en) | 2000-07-31 | 2002-11-05 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for detecting transfer leaks in fuel cells |
| US6798221B2 (en) | 2001-10-22 | 2004-09-28 | Ballard Power Systems Inc. | Method, apparatus and article to test fuel cells |
| JP2010249797A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-11-04 | Primearth Ev Energy Co Ltd | 二次電池の状態判定装置及び制御装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60100374A (ja) * | 1983-11-05 | 1985-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池のクロスオ−バ−判定方法 |
| JPS6119072A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-27 | Nippon Nenryo Gijutsu Kaihatsu Kk | 燃料電池発電プラント |
-
1986
- 1986-11-05 JP JP61261863A patent/JPS63117277A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60100374A (ja) * | 1983-11-05 | 1985-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池のクロスオ−バ−判定方法 |
| JPS6119072A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-27 | Nippon Nenryo Gijutsu Kaihatsu Kk | 燃料電池発電プラント |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475651B1 (en) | 2000-07-31 | 2002-11-05 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for detecting transfer leaks in fuel cells |
| JP2002208424A (ja) * | 2001-01-12 | 2002-07-26 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用微短検出方法 |
| US6798221B2 (en) | 2001-10-22 | 2004-09-28 | Ballard Power Systems Inc. | Method, apparatus and article to test fuel cells |
| JP2010249797A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-11-04 | Primearth Ev Energy Co Ltd | 二次電池の状態判定装置及び制御装置 |
| US8741459B2 (en) | 2009-03-26 | 2014-06-03 | Panasonic Ev Energy Co., Ltd. | State judging device and control device of secondary battery |
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