JP2005183040A - Method for measuring current distribution of stacked fuel cell, stacked fuel cell, and operation method of stacked fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素と酸素との電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池セルが積層した積層型燃料電池に関する。 The present invention relates to a stacked fuel cell in which fuel cells that generate electrical energy by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen are stacked.
燃料電池、特に固体高分子型燃料電池は、車両用あるいは固定用の発電システムとして開発が進められている。 Development of fuel cells, particularly polymer electrolyte fuel cells, is being promoted as a power generation system for vehicles or stationary.
燃料電池では、以下に示した水素と酸素の電気化学反応が起こり、電気エネルギが発生する。 In a fuel cell, the following electrochemical reaction between hydrogen and oxygen occurs, and electric energy is generated.
(燃料極側)H2→2H++2e-
(空気極側)2H++1/2O2+2e-→H2O
(全体) H2+1/2O2→H2O
燃料電池は、通常は、電解質の一方の面に空気極を他方の面に燃料極を接合し、これをガス流路を備えたセパレータで挟持した燃料電池セルを形成し、空気極に酸素を有する空気を燃料極に水素を供給して発電を行っている。そして、一つの燃料電池セルでは実用に供するだけの電力がえられないため、多数の燃料電池セルを積層させた積層型燃料電池とすることで高い発電量を得ている。なお、積層型燃料電池において、多数の燃料電池セルは、電気的に直列に接続されている。
(Fuel electrode side) H 2 → 2H + + 2e −
(Air electrode side) 2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O
(Overall) H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O
In a fuel cell, normally, an air electrode is joined to one surface of an electrolyte, and a fuel electrode is joined to the other surface. A fuel cell is formed by sandwiching the electrode with a separator having a gas flow path. Electric power is generated by supplying hydrogen to the fuel electrode. Since a single fuel battery cell cannot provide enough power for practical use, a stacked fuel cell in which a large number of fuel battery cells are stacked provides a high power generation amount. In the stacked fuel cell, many fuel cells are electrically connected in series.
燃料電池においては、燃料電池セルへの燃料ガス(水素)および空気(酸素)の供給量をできるだけ少なくして最大の発電量を得ることが運転の目的の一つとされている。また、固体高分子型燃料電池においては水をプロトンの媒体として使用するため、燃料電池セルに供給される燃料ガス(水素)は加湿されている。 In the fuel cell, one of the purposes of operation is to obtain the maximum power generation amount by reducing the supply amount of the fuel gas (hydrogen) and air (oxygen) to the fuel cell as much as possible. Further, in the polymer electrolyte fuel cell, since water is used as a proton medium, the fuel gas (hydrogen) supplied to the fuel cell is humidified.
しかしながら、燃料電池はその反応が示すように発電によって水が発生する。燃料電池内において水分が過剰となると、余分な量の水分が発電を阻害して発電力が低下するようになるという問題があった。このため、燃料電池の中では適正な範囲の水分を保つことが要求されている。 However, the fuel cell generates water as a result of its reaction. When the moisture is excessive in the fuel cell, there is a problem that an excessive amount of moisture inhibits power generation and power generation is reduced. For this reason, it is required to maintain a proper range of moisture in the fuel cell.
そして、この燃料電池の中を適正な範囲の水分で保つという要求は、積層型燃料電池のそれぞれの燃料電池セルにおいても要求されている。詳しくは、燃料電池に供給されるガスの温度、圧力あるいは湿度を調節して燃料電池を適正な状態に保ったとしても、燃料電池を構成するそれぞれの燃料電池セルにおいては、部分的に適正な条件から外れるようになることがある。適正な条件から外れると、その部分は十分な発電を行うことができなくなり、燃料電池セルにおいて発電を行う部分が偏るようになる。発電を行う部分が偏ると、その部分の劣化の進行がはやくなり、燃料電池全体の寿命が短くなっていた。また、取り出せる電圧が低くなってしまう。このため、燃料電池セルにおいても、適正な範囲の水分で保つことが要求されている。 And the request | requirement of keeping the inside of this fuel cell with the water | moisture content of an appropriate range is also requested | required also in each fuel cell of a laminated | stacked fuel cell. Specifically, even if the temperature, pressure, or humidity of the gas supplied to the fuel cell is adjusted to keep the fuel cell in an appropriate state, each fuel cell constituting the fuel cell is partially appropriate. It may become out of condition. If it deviates from an appropriate condition, the portion cannot perform sufficient power generation, and the portion of the fuel cell that performs power generation is biased. If the portion where power generation is performed is biased, the deterioration of the portion is accelerated, and the life of the entire fuel cell is shortened. Moreover, the voltage which can be taken out will become low. For this reason, it is requested | required also to hold | maintain with the water | moisture content of an appropriate range also in a fuel cell.
一方、積層型燃料電池においては、端部のセルの温度は中央部よりも低くなりがちであるので、一般に水分がたまりやすく、その結果として、発電電力が低くなるという傾向があった。 On the other hand, in the stacked fuel cell, the temperature of the cell at the end tends to be lower than that at the central portion, so that moisture generally tends to accumulate, and as a result, the generated power tends to decrease.
燃料電池の状態を監視する手段としては、それぞれの燃料電池セルの発電電圧を測定する方法が用いられている。詳しくは、燃料電池セルのセル電圧の低下から異常状態を診断する方法である。また、燃料電池内の電流分布から反応ガスの過不足を診断し、反応ガス流量もしくは負荷電流を制御して燃料電池の破壊を防止するようにしたものも提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この方法では、それぞれの燃料電池セルの発電能力は監視できるが、燃料電池セルに部分的に発電できない部分が生じることまで判別は不能であった。
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、最適な状態で燃料電池を運転するために電池内の発電状況を観測する方法を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said actual condition, and makes it a subject to provide the method of observing the electric power generation condition in a battery in order to drive | operate a fuel cell in the optimal state.
上記課題を解決するために本発明者らは検討を重ねた結果、本発明の積層型燃料電池の電流分布の測定方法、電流分布の測定方法を有する積層型燃料電池ならびに積層型燃料電池の運転方法を見出した。 As a result of repeated studies by the present inventors to solve the above-mentioned problems, the method for measuring the current distribution of the stacked fuel cell of the present invention, the stacked fuel cell having the current distribution measuring method, and the operation of the stacked fuel cell I found a way.
本発明の積層型燃料電池の電流分布の測定方法は、電解質の一方の面に空気極を他方の面に燃料極を接合し、これをガス流路を備えたセパレータで挟持した燃料電池セルを積層し、その端部に積層した厚さ方向と垂直な方向に電力を取り出す集電部材を配設した燃料電池セル積層体を有する積層型燃料電池の電流分布の測定方法であって、燃料電池セル積層体の厚さ方向の端部に磁気センサを配設し、集電部材に電気が流れるときに発生する磁界を磁気センサにより測定し、測定された磁界から燃料電池セル積層体の電流分布を測定することを特徴とする。 The method of measuring the current distribution of the stacked fuel cell according to the present invention comprises a fuel cell comprising an air electrode joined to one surface of an electrolyte and a fuel electrode joined to the other surface and sandwiched by a separator having a gas flow path. A method for measuring the current distribution of a stacked fuel cell having a fuel cell stack in which a current collecting member for stacking and collecting power in a direction perpendicular to the thickness direction stacked at an end thereof is provided, A magnetic sensor is arranged at the end of the cell stack in the thickness direction, the magnetic field generated when electricity flows through the current collector is measured by the magnetic sensor, and the current distribution of the fuel cell stack is measured from the measured magnetic field. Is measured.
本発明の電流分布の測定方法は、燃料電池セルの端部に流れる電流により生じる磁界を磁気センサで測定することで燃料電池セル積層体の電流分布を測定する。 The current distribution measuring method of the present invention measures the current distribution of the fuel cell stack by measuring the magnetic field generated by the current flowing through the end of the fuel cell with a magnetic sensor.
本発明の積層型燃料電池は、電解質の一方の面に空気極を他方の面に燃料極を接合し、これをガス流路を備えたセパレータで挟持した燃料電池セルを積層し、その端部に積層した厚さ方向と垂直な方向に電力を取り出す集電部材を配設した燃料電池セル積層体と、燃料電池セル積層体の端部に配設された磁気センサと、を有することを特徴とする。 The laminated fuel cell according to the present invention comprises a fuel cell unit in which an air electrode is joined to one surface of an electrolyte and a fuel electrode is joined to the other surface, and sandwiched by a separator having a gas flow path. A fuel cell stack having a current collecting member for extracting power in a direction perpendicular to the thickness direction stacked on the fuel cell, and a magnetic sensor disposed at an end of the fuel cell stack. And
本発明の積層型燃料電池は、燃料電池セル積層体の端部に配設された磁気センサが燃料電池セル積層体において発電により生じた電流の電流分布を測定できる。そして、測定された電流分布から、最適な発電状態となるように運転条件を調節することが可能となる。 In the stacked fuel cell of the present invention, the magnetic sensor disposed at the end of the fuel cell stack can measure the current distribution of the current generated by the power generation in the fuel cell stack. And it becomes possible to adjust an operating condition so that it may become an optimal electric power generation state from the measured electric current distribution.
本発明の積層型燃料電池の電流分布の運転方法は、電解質の一方の面に空気極を他方の面に燃料極を接合し、これをガス流路を備えたセパレータで挟持した燃料電池セルを積層し、その端部に積層した厚さ方向と垂直な方向に電力を取り出す集電部材を配設した燃料電池セル積層体と、燃料電池セル積層体の端部に配設された磁気センサと、を有する積層型燃料電池を運転する積層型燃料電池の運転方法であって、磁気センサにより測定される集電部材に流れる電流により発生する磁界から燃料電池セルにおける電流分布を算出し、燃料電池セル積層体へ供給されるガスの制御を行うことを特徴とする。 The operation method of the current distribution of the stacked fuel cell according to the present invention includes a fuel cell in which an air electrode is joined to one surface of an electrolyte and a fuel electrode is joined to the other surface and sandwiched by a separator having a gas flow path. A fuel cell stack in which a current collecting member for stacking and collecting power in a direction perpendicular to the thickness direction stacked on the end of the stack is disposed; and a magnetic sensor disposed on an end of the fuel cell stack; A method for operating a stacked fuel cell, wherein a current distribution in a fuel cell is calculated from a magnetic field generated by a current flowing through a current collecting member measured by a magnetic sensor. Control of the gas supplied to the cell stack is performed.
本発明の運転方法は、燃料電池セル積層体の端部に配設された磁気センサが燃料電池セル積層体において発電により生じた電流の電流分布を測定し、測定された電流分布から、最適な発電状態となるように燃料電池セル積層体へ供給されるガスの制御を行うことで最適な運転状況で積層型燃料電池を運転できる。 In the operation method of the present invention, the magnetic sensor disposed at the end of the fuel cell stack measures the current distribution of the current generated by the power generation in the fuel cell stack, and the optimum current is measured from the measured current distribution. By controlling the gas supplied to the fuel cell stack so as to be in a power generation state, the stacked fuel cell can be operated in an optimal operating condition.
本発明の積層型燃料電池の電流分布の測定方法は、燃料電池セル積層体の端部に配設された集電部材に流れる電流が発生させる磁界を測定し、測定された磁界から燃料電池セル積層体の電流分布を得る。そして、燃料電池セル積層体の電流分布から、燃料電池セルにおいて発電能力の低下した部分が判断でき、発電能力の低下の原因を判断できるようになる。 The method for measuring the current distribution of a stacked fuel cell according to the present invention measures a magnetic field generated by a current flowing through a current collecting member disposed at an end of a fuel cell stack, and the fuel cell from the measured magnetic field. Obtain the current distribution of the laminate. Then, from the current distribution of the fuel cell stack, it is possible to determine a portion where the power generation capability is reduced in the fuel cell, and to determine the cause of the decrease in the power generation capability.
本発明の積層型燃料電池は、上記電流分布の測定方法を実施できる燃料電池であり、発電能力の低下の原因を判断できることで、発電能力の低下の原因に対処することができ、全体としての発電能力の低下を抑えることが可能な燃料電池である。 The stacked fuel cell of the present invention is a fuel cell that can carry out the above current distribution measurement method, and can determine the cause of the decrease in the power generation capability, thereby addressing the cause of the decrease in the power generation capability. This is a fuel cell capable of suppressing a decrease in power generation capacity.
本発明の積層型燃料電池の運転方法は、上記燃料電池の運転方法であり、磁気センサにより燃料電池セル積層体に流れる電流分布を求め、電流分布にかたよりを生じたときに燃料電池セル積層体に供給されるガスを調節することで燃料電池セル内を最適な条件に保ち、発電能力の低下を抑える運転方法である。 The operation method of the stacked fuel cell according to the present invention is the above-described operation method of the fuel cell, wherein a current distribution flowing through the fuel cell stack is obtained by a magnetic sensor, and the fuel cell stack is generated when the current distribution is affected. It is an operation method that keeps the inside of the fuel cell cell under optimum conditions by adjusting the gas supplied to the body and suppresses the decrease in power generation capacity.
(積層型燃料電池の電流分布の測定方法)
本発明の電流分布の測定方法は、電解質の一方の面に空気極を他方の面に燃料極を接合し、これをガス流路を備えたセパレータで挟持した燃料電池セルを積層し、その端部に積層した厚さ方向と垂直な方向に電力を取り出す集電部材を配設した燃料電池セル積層体を有する積層型燃料電池の電流分布の測定方法である。
(Measurement method of current distribution of stacked fuel cell)
The current distribution measuring method according to the present invention comprises stacking fuel cells in which an air electrode is joined to one surface of an electrolyte and a fuel electrode is joined to the other surface and sandwiched by a separator having a gas flow path. This is a method for measuring the current distribution of a stacked fuel cell having a fuel cell stack in which a current collecting member for taking out electric power in a direction perpendicular to the thickness direction stacked on the part is disposed.
本発明の電流分布の測定方法は、燃料電池セル積層体の厚さ方向の端部に磁気センサを配設し、集電部材に電気が流れるときに発生する磁界を磁気センサにより測定し、測定された磁界から燃料電池セル積層体の電流分布を測定する。 In the current distribution measuring method of the present invention, a magnetic sensor is disposed at the end of the fuel cell stack in the thickness direction, and the magnetic field generated when electricity flows through the current collector is measured by the magnetic sensor. The current distribution of the fuel cell stack is measured from the applied magnetic field.
一般に、無限長の長さの導線に電流i(A)が流れると、導線からの距離がr(m)の地点においては、数1式で示された大きさの磁束密度B(Wb/m2)が発生することが知られている(右ねじの法則)。
In general, when a current i (A) flows through a lead wire having an infinite length, a magnetic flux density B (Wb / m) having a magnitude expressed by the
本発明の電流分布の測定方法は、燃料電池セル積層体の端部に配設した集電部材をこの導線に見立てて、燃料電池セル積層体の磁界を測定するものである。燃料電池セル積層体は、それぞれの燃料電池セルにおいて発電された電力を集電部材を介して電池の外部に取り出す。燃料電池セルの発電領域において発電された電力は、燃料電池セル積層体においては厚さ方向に流れる。そして、集電部材により電気が集められ、集電部材の延びる方向(燃料電池セル積層体の厚さ方向に垂直な方向)に電流が流れる。燃料電池セルの発電領域に対応した位置にある集電部材に流れる電流は、電流の流れる方向の下流部に進むにつれて大きくなる。集電部材において集められた電流が流れる方向を導線の長さ方向として考えたときには、集電部材の延びる方向に垂直な断面における周方向に磁界が発生している。このとき、本発明の電流分布の測定方法は、この磁界の変化から、燃料電池セル積層体の電流分布を求めるものである。 The current distribution measuring method of the present invention measures the magnetic field of the fuel cell stack, with the current collecting member disposed at the end of the fuel cell stack being regarded as this conducting wire. The fuel cell stack takes out the electric power generated in each fuel cell through the current collecting member to the outside of the battery. The electric power generated in the power generation region of the fuel cell flows in the thickness direction in the fuel cell stack. Then, electricity is collected by the current collecting member, and a current flows in the direction in which the current collecting member extends (direction perpendicular to the thickness direction of the fuel cell stack). The current flowing through the current collecting member at a position corresponding to the power generation region of the fuel battery cell increases as it proceeds to the downstream portion in the current flowing direction. When the direction in which the current collected in the current collecting member flows is considered as the length direction of the conducting wire, a magnetic field is generated in the circumferential direction in the cross section perpendicular to the direction in which the current collecting member extends. At this time, the current distribution measuring method of the present invention obtains the current distribution of the fuel cell stack from the change of the magnetic field.
積層型燃料電池(および燃料電池セル)ならびに積層型燃料電池の周囲の物体の透磁率が空気と同じであるとし、本発明の電流分布の測定方法を図1〜5を用いて具体的に説明する。 The magnetic permeability of the stacked fuel cell (and fuel cell) and the objects around the stacked fuel cell is the same as that of air, and the current distribution measuring method of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. To do.
燃料電池セルおよびその発電可能領域が長方形に形成されているものとする。ここで、発電可能領域とは、燃料電池セルにおいて電気化学反応が進行する領域を示すものであり、実際の燃料電池セルにおいては空気極、電解質、燃料極が積層した状態でガスが供給される領域である。 It is assumed that the fuel cell and its power generation possible region are formed in a rectangular shape. Here, the power generation possible region indicates a region where an electrochemical reaction proceeds in a fuel cell, and in an actual fuel cell, gas is supplied in a state where an air electrode, an electrolyte, and a fuel electrode are stacked. It is an area.
このような燃料電池セルを積層させた燃料電池セル積層体1の集電板2は、燃料電池セルの外周形状と略一致する集電本体部20と、集電本体部20に一体にもうけられ燃料電池セル積層体1の短辺の外周から突出する端子部21と、を有している。
The
燃料電池セル積層体1において発電が行われると、燃料電池セル積層体1の厚さ方向に電流が流れる(図1)。厚さ方向に流れた電流は、集電板2の集電本体部20に到達する。そして、集電板2の集電本体部20においては、端子部21に向かって電流が流れる。集電本体部20に流れる電流は、端子部21に近づくにつれて大きくなる(図2)。なお、図2(〜5)においては、集電板2に流れる電流の大きさを矢印の太さで示している。集電本体部20の端子部21から最も離れた領域においては、燃料電池セルのその位置に対応した部分において発電された電流が流れ込み、この電流が流れる(図2中の右端に並んだ矢印で示された電流)。
When power generation is performed in the
そして、集電本体部20の端子部21から最も離れた位置から端子部21にわずかに近づいた領域においては、集電本体部20の端子部21から最も離れた位置に対応した燃料電池セルにおいて発電され集電本体部20を端子部21に向かって流れる電流(図2中の右端の矢印で示された電流)と、この領域に対応した燃料電池セルの部分において発電された(燃料電池セル積層体1から流れ込む電流)電流と、の和の電流が流れることになる(図2中の右から2列目に並んだ矢印で示された電流)。このように、端子部21に近づくほど集電本体部20において流れる電流が大きくなる。
And in the area | region which approached the
ここで、燃料電池セル積層体1のそれぞれの燃料電池セルが、発電可能領域で均一な発電を行ったとすると、集電板2の集電本体部20に流れる電流の大きさは、図2で示したように、端子部21からの距離が同じ位置であればほぼ同じとなる。なお、図2で示したように、端子部21は集電本体部20よりも幅(図2においての上下方向の幅)が狭いので、集電本体部20の端子部21近傍に流れる電流は、端子部21に向かう方向となっている。
Here, assuming that each fuel cell of the
このとき、図2に示された電流が集電板2に流れると、集電板2には図3で示したように、そのまわりに磁界が発生する。具体的には、集電板2の端子部21の突出した方向に対して垂直な断面において周方向の磁力線を有する磁界が発生する。燃料電池セル1のそれぞれの燃料電池セルが発電可能領域で均一な発電を行ったときには、集電板2のまわりに発生する磁界の磁束密度は端子部21からの距離に比例して小さくなる。本発明の電流密度の測定方法は、この磁界を磁気センサで測定するものである。
At this time, when the current shown in FIG. 2 flows through the
この燃料電池セル積層体1において、燃料電池セルの発電可能領域の一部(図4のAの領域に対応した位置)で発電が停止したとする。発電が停止すると、集電本体部のAの領域には電流が流れ込まなくなる。Aの領域に電流が流れ込まなくなると、Aの領域に隣接しかつAの領域より端子部21に近い領域(図4のBの領域)においては、Bの領域で集電本体部20に燃料電池セル積層体1から流れ込む電流のみが流れることとなる。燃料電池セルの一部に発電が停止しなかった場合には、Aの領域で集電本体部に集められる電流とBの領域で燃料電池セルから集電板本体部に集められる電流との和の電流がBの領域で流れている。
In the
すなわち、燃料電池セルの一部に発電が停止した領域が生じると、この領域に対応した集電本体部20に流れる電流が変化する。さらに、発電が停止した領域に対応した集電本体部20の端子部21側の領域に流れる電流が変化する。集電本体部20を流れる電流に変化が生じると、集電板2に生じる磁界も変化する。具体的には、図4に示した集電板2においては、図5に示したようにAの領域をのぞいた領域に流れる電流により磁界が発生する。また、図5のBの領域を含む断面における磁界の磁束密度は、図3の同じ断面における磁界の磁束密度より小さくなっている。これは、図5のBの領域の電流が図3の同じ領域と比べて低いことに起因する。
That is, when a region where power generation is stopped occurs in a part of the fuel battery cell, the current flowing through the
そして、図3と図5のそれぞれの集電板2に発生した磁界を磁気センサにより測定することで、燃料電池セル積層体1の発電状況を判断できる。また、磁界の測定位置によっては、燃料電池セル積層体1において発電能力の停止した領域が判断できる。すなわち、燃料電池セル積層体1の集電部材に発生した磁界を測定することで、燃料電池セル積層体の電流密度の低下した領域を判断できる。
And the electric power generation condition of the fuel cell laminated
本発明の電流分布の測定方法は、集電部材に発生した磁界を磁気センサで測定するものであり、この測定により発電が停止したあるいは発電能力が低下した領域を判断することが可能となる。これにより、燃料電池セル積層体の電流分布を得ることができる。 The current distribution measuring method of the present invention measures a magnetic field generated in a current collecting member with a magnetic sensor, and by this measurement, it is possible to determine a region where power generation is stopped or power generation capacity is reduced. Thereby, the current distribution of the fuel cell stack can be obtained.
本発明の電流分布の測定方法は、集電部材において電流が流れる方向に垂直な断面の周方向に発生する磁界を測定するものであるため、磁気センサが燃料電池セル積層体の厚さ方向の端部に配設される。 The current distribution measuring method of the present invention measures the magnetic field generated in the circumferential direction of the cross section perpendicular to the direction in which the current flows in the current collecting member, so that the magnetic sensor is in the thickness direction of the fuel cell stack. Arranged at the end.
集電部材が集電板により形成され、磁気センサは、集電板の磁界を測定することが好ましい。集電部材が板状の集電板よりなることで、燃料電池セルと同様に積層させることができ、燃料電池セル積層体の形成が容易となる。また、集電板は、(燃料電池セル積層体の厚さ方向の)厚さが均一であり、電流の流れる方向に垂直な断面において集電板に流れる電流が均一となる。 The current collecting member is preferably formed of a current collecting plate, and the magnetic sensor preferably measures the magnetic field of the current collecting plate. When the current collecting member is made of a plate-shaped current collecting plate, the current collecting member can be laminated in the same manner as the fuel battery cell, and the formation of the fuel battery cell laminate is facilitated. The current collector plate has a uniform thickness (in the thickness direction of the fuel cell stack), and the current flowing through the current collector plate is uniform in a cross section perpendicular to the current flow direction.
複数個の磁気センサが配設されることが好ましい。通常、地磁気により±0.3G程度の誤差が生じるが、複数個の磁気センサが配設されることで地磁気の補正を行うことができ、より精度の高い測定を行うことができる。すなわち、複数の磁気センサが配設されることで、それぞれの磁気センサにより得られたデータからより正確な電流分布を得ることができる。 A plurality of magnetic sensors are preferably provided. Normally, an error of about ± 0.3 G occurs due to geomagnetism, but by providing a plurality of magnetic sensors, the geomagnetism can be corrected, and more accurate measurement can be performed. That is, by providing a plurality of magnetic sensors, a more accurate current distribution can be obtained from data obtained by each magnetic sensor.
(積層型燃料電池)
本発明の積層型燃料電池は、燃料電池セル積層体と、磁気センサと、を有する。
(Stacked fuel cell)
The stacked fuel cell of the present invention includes a fuel cell stack and a magnetic sensor.
燃料電池セル積層体は、電解質の一方の面に空気極を他方の面に燃料極を接合し、これをガス流路を備えたセパレータで挟持した燃料電池セルを積層し、その端部に積層した厚さ方向と垂直な方向に電力を取り出す集電部材を配設してなる。また、磁気センサは、燃料電池セル積層体の端部に配設される。本発明の積層型燃料電池は、上記電流分布の測定方法を適用できる燃料電池である。 A fuel cell stack is formed by stacking fuel cells in which an air electrode is joined to one surface of an electrolyte and a fuel electrode is joined to the other surface, and sandwiched by a separator having a gas flow path. A current collecting member for taking out electric power in a direction perpendicular to the thickness direction is provided. The magnetic sensor is disposed at the end of the fuel cell stack. The stacked fuel cell of the present invention is a fuel cell to which the current distribution measuring method can be applied.
集電部材が集電板により形成され、磁気センサは、集電板の磁界を測定することが好ましい。集電部材が板状の集電板よりなることで、燃料電池セルと同様に積層させることができ、燃料電池セル積層体の形成が容易となる。また、集電板は、(燃料電池セル積層体の厚さ方向の)厚さが均一であり、電流の流れる方向に垂直な断面において集電板に流れる電流が均一となる。 The current collecting member is preferably formed of a current collecting plate, and the magnetic sensor preferably measures the magnetic field of the current collecting plate. When the current collecting member is made of a plate-shaped current collecting plate, the current collecting member can be laminated in the same manner as the fuel battery cell, and the formation of the fuel battery cell laminate is facilitated. The current collector plate has a uniform thickness (in the thickness direction of the fuel cell stack), and the current flowing through the current collector plate is uniform in a cross section perpendicular to the current flow direction.
磁気センサの配設される場所は、集電部材に発生した磁界を測定できる位置であれば特に限定されるものではない。たとえば、集電部材の燃料電池セルに背向した表面に当接した状態や、集電部材に一体に配設してもよい。磁気センサは、集電部材に当接して配設されることがより好ましい。 The place where the magnetic sensor is disposed is not particularly limited as long as it is a position where the magnetic field generated in the current collecting member can be measured. For example, you may arrange | position in the state contact | abutted to the surface facing the fuel cell of the current collection member, or the current collection member. More preferably, the magnetic sensor is disposed in contact with the current collecting member.
複数個の磁気センサが配設されることが好ましい。通常、地磁気により±0.3×10-4T(0.3G)程度の誤差が生じるが、複数個の磁気センサが配設されることで地磁気の補正を行うことができ、より精度の高い測定を行うことができる。すなわち、複数の磁気センサが配設されることで、それぞれの磁気センサにより得られたデータからより正確な電流分布を得ることができる。 A plurality of magnetic sensors are preferably provided. Normally, an error of about ± 0.3 × 10 −4 T (0.3 G) occurs due to geomagnetism, but the geomagnetism can be corrected by providing a plurality of magnetic sensors, and the accuracy is higher. Measurements can be made. That is, by providing a plurality of magnetic sensors, a more accurate current distribution can be obtained from data obtained by each magnetic sensor.
磁気センサの数は、多くなるほど発電能力の低下した領域の特定に効果を発揮するため、多いほど好ましい。 The larger the number of magnetic sensors, the more effective the identification of the region where the power generation capacity is reduced.
磁気センサは、配設された場所における磁界を測定できるセンサであれば特に限定されるものではない。ここで、一般的な固体高分子型の燃料電池であり、発電領域の面積が400cm2、1A/cm2の電流密度の燃料電池においては、磁束密度の最大値は±6×10-4T(6G)程度であることから、ホール素子、磁気抵抗素子、フラックスゲートセンサ等の磁気センサを用いることができる。また、これらの素子のうち、厚さ方向に垂直な面における磁束密度を測定できる素子が磁気センサとしてより好ましい。 A magnetic sensor will not be specifically limited if it is a sensor which can measure the magnetic field in the place arrange | positioned. Here, a fuel cell of a general polymer electrolyte, in the fuel cell of the current density of the area of the power generation area is 400cm 2, 1A / cm 2, the maximum value of the magnetic flux density is ± 6 × 10 -4 T Since it is about (6G), a magnetic sensor such as a Hall element, a magnetoresistive element, or a fluxgate sensor can be used. Of these elements, an element capable of measuring the magnetic flux density in a plane perpendicular to the thickness direction is more preferable as a magnetic sensor.
本発明の積層型燃料電池は、磁気センサの測定値から電流分布を算出する演算手段を有することが好ましい。演算手段を有することで、磁気センサの測定値から電流分布を算出することが可能となる。また、この演算手段は、燃料電池セル積層体の電流分布から積層型燃料電池の最適な運転条件を決定することが好ましい。 The stacked fuel cell of the present invention preferably has a calculation means for calculating the current distribution from the measured value of the magnetic sensor. By having the computing means, it is possible to calculate the current distribution from the measured value of the magnetic sensor. Moreover, it is preferable that this calculating means determines the optimal operating condition of a laminated | stacked fuel cell from the electric current distribution of a fuel cell laminated body.
本発明の積層型燃料電池は、空気極および/または燃料極に供給されるガスのガス流量および/または湿度を制御するガス制御手段を有することが好ましい。ガス制御手段を有することで、空気極および/または燃料極に供給されるガスが調節され、燃料電池セル内における発電性能の低下を抑えることができる。 The stacked fuel cell of the present invention preferably has gas control means for controlling the gas flow rate and / or humidity of the gas supplied to the air electrode and / or the fuel electrode. By having the gas control means, the gas supplied to the air electrode and / or the fuel electrode is adjusted, and a decrease in power generation performance in the fuel cell can be suppressed.
さらに、ガス制御手段は、演算手段と接続されたことが好ましい。ガス制御手段と演算手段とが接続されることで、電流分布から積層型燃料電池の運転条件を決定することができ、この運転条件にそった発電を行うことができる。 Furthermore, the gas control means is preferably connected to the calculation means. By connecting the gas control means and the calculation means, it is possible to determine the operating conditions of the stacked fuel cell from the current distribution, and it is possible to perform power generation according to the operating conditions.
本発明の積層型燃料電池は、燃料電池セル積層体の端部に磁気センサを配設した以外は、従来公知の積層型燃料電池と同様の構成とすることができる。また、本発明の積層型燃料電池は、燃料電池セルが積層したものであればその種類が限定されるものではないが、固体高分子型の燃料電池であることが好ましい。 The stacked fuel cell of the present invention can have the same configuration as a conventionally known stacked fuel cell except that a magnetic sensor is disposed at the end of the fuel cell stack. The type of the stacked fuel cell of the present invention is not limited as long as the fuel cells are stacked, but is preferably a solid polymer fuel cell.
本発明の積層型燃料電池の実施のひとつの形態を図1および図6〜10に示した。なお、以下に示す積層型燃料電池は、本発明の燃料電池のひとつの形態を示すものであり、本発明を限定するものではない。 One embodiment of the stacked fuel cell of the present invention is shown in FIG. 1 and FIGS. The laminated fuel cell shown below shows one form of the fuel cell of the present invention, and does not limit the present invention.
図6は燃料電池セル6の断面図である。燃料電池セル6は、電解質膜60の両側面に電極61,62が配置されたMEA(Membrane Electrode Assembly)と、このMEAを挟持する空気側セパレータ63および燃料側セパレータ64とで構成されている。ここで、空気側セパレータ63および燃料側セパレータ64は、導電性の材質よりなり、それぞれの極の集電板を兼ねている。この燃料電池セルにおいては、燃料側セパレータ64が−極の集電板を、空気側セパレータ63は+極の集電板を兼ねている。なお、図6は、燃料電池セル6の構成を模式的に示した図であり、実際には空気側セパレータ63および燃料側セパレータ64は電解質膜60よりはるかに厚くなっている。具体的には、セパレータ63,64はおおむね1〜2mmの厚さであり、MEAは電解質膜と拡散層と触媒の合計がおよそ0.5mmである。なお、電極61,62は、拡散層をも示している。この拡散層は、通常、0.2mm程度の厚さを有している。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
図7は空気側セパレータ63を示した図であり、空気側セパレータ63は、積層したときに発電領域に空気を導入する空気導入流路を形成する空気流通孔630と、空気流通孔630に接続される空気入口部631と、積層したときに発電領域から空気を排出する空気排出流路を形成する空気排出孔634と、空気排出孔634と接続される空気出口部633と、空気出口部633に接続され空気入口部631から空気出口部633に向かって空気を流すための空気流路溝632とを備えている。また、空気側セパレータ63は、積層したときに水素導入流路を形成する水素流通孔635と、水素排出流路を形成する水素排出孔636とが形成されている。
FIG. 7 is a view showing the air-
図8は燃料側セパレータ64を示した図であり、燃料側セパレータ64は、積層したときに発電領域に水素を導入する水素導入流路を形成する水素流通孔640と、水素流通孔640に接続される水素入口部641と、積層したときに発電領域から水素を排出する水素排出流路を形成する水素排出孔644と、水素排出孔644と接続される水素出口部643と、水素出口部643に接続され水素入口部641から水素出口部643に向かって水素を流すための水素流路溝642とを備えている。また、燃料側セパレータ64は、積層したときに空気導入流路を形成する空気流通孔645と、空気排出流路を形成する空気排出孔646とが形成されている。
FIG. 8 is a view showing the fuel-
また、空気側セパレータ63および燃料側セパレータ64には、積層したときに冷却剤が流通する冷却剤流路を区画する冷却流路孔637,647がもうけられている。
The air-
そして、この燃料電池セル6を空気側セパレータ63と燃料側セパレータ64とが背向した状態で50層程度を積層させて燃料電池セル積層体1が形成される。このとき、燃料電池セル積層体1の厚さ方向には、空気導入流路、空気排出流路、水素導入流路、水素排出流路、ならびに冷却剤流路がもうけられている。なお、空気側セパレータ63と燃料側セパレータ64とが一体をなすことが好ましい。
Then, the
燃料電池セル積層体1の両端部には、金属板を所定形状に切り出してなる集電板2が配設されている。この集電板2は、燃料電池セル6の外周形状と略一致する外周形状の集電本体部20と、集電本体部20に一体にもうけられ燃料電池セル積層体1の外周から突出する端子部21と、を有している。
At both ends of the
また、燃料電池セル積層体1は、気密性を確保するとともに燃料電池セル3の密着性を高めるために厚さ方向に加圧されている。この加圧は、絶縁板4を介した状態で加圧板5により燃料電池セル積層体1の厚さ方向に押圧することでなされた。
In addition, the
絶縁板4は、集電本体部20と同じ形状を有するガラスエポキシ樹脂よりなり、複数の磁気センサ3が埋め込まれている。また、絶縁板4が配設されたときに、磁気センサ3は、集電板2と当接した。
The insulating
そして、この磁気センサ3が配設された燃料電池セル積層体1の空気導入流路、空気排出流路、水素導入流路、水素排出流路、ならびに冷却剤流路のそれぞれを空気導入手段7A、空気排出手段7B、水素導入手段8A、水素排出手段8B、冷却剤導入手段(図示せず)、冷却剤排出手段(図示せず)のそれぞれに接続した。なお、これらの手段は、いずれも流量を調節する流量調節手段と、ガス中の水分量を調節する水分量調節手段と、を有するものである。
Then, each of the air introduction flow path, the air discharge flow path, the hydrogen introduction flow path, the hydrogen discharge flow path, and the coolant flow path of the
そして、磁気センサ3を演算手段9に接続した。また、演算手段9は、各手段7A,7B,8A,8Bのそれぞれの流量調節手段および水分量調節手段に接続され、流量調節手段における流量および水分量調節手段におけるガスの水分量の調節を指示する。すなわち、演算手段9は、磁気センサ2において測定された磁界から燃料電池セル積層体1の電流分布を求め、発電能力の低下等により電流分布にかたよりが生じたときにその原因を判断し、電流分布のかたよりを解消できるように、燃料電池セル積層体へのガスの調節を行う。
Then, the
この積層型燃料電池の構成を図9に示した。 The structure of this stacked fuel cell is shown in FIG.
なお、本発明の積層型燃料電池は、磁気センサにより燃料電池セル積層体の磁界を測定することから、燃料電池全体を構成するための構造材料には、磁界(磁束密度分布)を乱さない低透磁率の材料を用いることが好ましい。このような材料として、オーステナイト系ステンレスを用いることが好ましい。オーステナイト系ステンレスを用いるときに、冷間加工による透磁率の上昇を磁気焼鈍等の処理により抑えることが好ましい。 Since the stacked fuel cell of the present invention measures the magnetic field of the fuel cell stack with a magnetic sensor, the structural material for constituting the entire fuel cell has a low magnetic field (magnetic flux density distribution). It is preferable to use a material having magnetic permeability. As such a material, it is preferable to use austenitic stainless steel. When using austenitic stainless steel, it is preferable to suppress an increase in magnetic permeability due to cold working by a process such as magnetic annealing.
(積層型燃料電池の運転方法)
本発明の積層型燃料電池の電流分布の運転方法は、電解質の一方の面に空気極を他方の面に燃料極を接合し、これをガス流路を備えたセパレータで挟持した燃料電池セルを積層し、その端部に積層した厚さ方向と垂直な方向に電力を取り出す集電部材を配設した燃料電池セル積層体と、燃料電池セル積層体の端部に配設された磁気センサと、を有する積層型燃料電池を運転する積層型燃料電池の運転方法であって、磁気センサにより測定される集電部材に流れる電流により発生する磁界から燃料電池セルにおける電流分布を算出し、燃料電池セル積層体へ供給されるガスの制御を行う。
(Operation method of stacked fuel cell)
The operation method of the current distribution of the stacked fuel cell according to the present invention includes a fuel cell in which an air electrode is joined to one surface of an electrolyte and a fuel electrode is joined to the other surface and sandwiched by a separator having a gas flow path. A fuel cell stack in which a current collecting member for stacking and collecting power in a direction perpendicular to the thickness direction stacked on the end of the stack is disposed; and a magnetic sensor disposed on an end of the fuel cell stack; A method for operating a stacked fuel cell, wherein a current distribution in a fuel cell is calculated from a magnetic field generated by a current flowing through a current collecting member measured by a magnetic sensor. The gas supplied to the cell stack is controlled.
本発明の運転方法は、上記積層型燃料電池において、燃料電池セルに部分的な発電能力の低下を生じさせることなく発電を行うことができる運転方法である。 The operation method of the present invention is an operation method capable of generating power without causing a partial decrease in power generation capacity of the fuel cell in the stacked fuel cell.
燃料電池は、電解質の一方の面に空気極を他方の面に燃料極を接合し、これをガス流路を備えたセパレータで挟持した燃料電池セルの空気極に酸素を含有する空気を、燃料極に水素を供給し、水素と酸素の電気化学反応により電気エネルギを発生させる。このため、燃料電池セルに供給される空気と水素の供給状況を調節することで、その発電能力を調節できる。 In a fuel cell, an air electrode is joined to one surface of an electrolyte, and a fuel electrode is joined to the other surface, and this is sandwiched by a separator having a gas flow path. Hydrogen is supplied to the electrode, and electric energy is generated by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. For this reason, the power generation capacity can be adjusted by adjusting the supply status of air and hydrogen supplied to the fuel cells.
本発明の運転方法は、燃料電池セル積層体の集電部材の電流分布から燃料電池セルの発電能力が低下した部分を求め、その発電能力の低下の原因を判断し、燃料電池セル積層体に供給されるガスを制御するものである。このガスの制御を行うことで、発電能力の低下を解消できる。 The operation method of the present invention obtains a portion where the power generation capacity of the fuel cell is reduced from the current distribution of the current collecting member of the fuel cell stack, determines the cause of the decrease in the power generation capacity, The gas to be supplied is controlled. By controlling this gas, it is possible to eliminate a decrease in power generation capacity.
燃料電池は、空気極に空気を、燃料極に水素を供給し、酸素と水素の電気化学的な反応から電力を取り出すものであり、固体高分子型燃料電池においては水をプロトンの媒体として使用するため、燃料電池セルに供給されるガス(水素)は加湿されている。しかしながら、燃料電池において水分が過剰となると、余分な量の水分が発電を阻害して発電力が低下するようになる。 A fuel cell supplies air to the air electrode and hydrogen to the fuel electrode to extract electric power from the electrochemical reaction between oxygen and hydrogen. In solid polymer fuel cells, water is used as the proton medium. Therefore, the gas (hydrogen) supplied to the fuel cell is humidified. However, when the moisture is excessive in the fuel cell, an excessive amount of moisture inhibits power generation and the generated power is reduced.
すなわち、燃料電池セルにおいて部分的な発電能力の低下は、水分により生じると考えられる。さらに、この部分的な発電能力の低下は、燃料極側においては加湿された水素が導入される水素入り口部と、空気極側においては発電反応により発生した水が集まる空気出口部と、において起こりやすくなっている。 That is, it is considered that a partial decrease in power generation capacity in the fuel cell is caused by moisture. Further, this partial decrease in power generation capacity occurs at the hydrogen inlet where humidified hydrogen is introduced on the fuel electrode side, and at the air outlet where water generated by the power generation reaction collects on the air electrode side. It has become easier.
このため、燃料電池セル積層体の電流分布から、一部の発電能力が低下したときにその低下した位置がわかることとなる。すなわち、その発電能力の低下の原因を判断できる。そして、この発電能力の低下を解消するように燃料電池セル積層体に供給されるガスを調節することで、発電能力の低下を解消できる。 For this reason, from the current distribution of the fuel cell stack, when a part of the power generation capacity is reduced, the lowered position is known. That is, the cause of the decrease in power generation capacity can be determined. And the fall of a power generation capability can be eliminated by adjusting the gas supplied to a fuel cell laminated body so that this fall of a power generation capability may be eliminated.
本発明の積層型燃料電池の運転方法において、磁気センサは、燃料電池セル積層体の厚さ方向の略中央部に配設されることが好ましい。 In the operation method of the stacked fuel cell of the present invention, it is preferable that the magnetic sensor is disposed at a substantially central portion in the thickness direction of the fuel cell stack.
本発明の積層型燃料電池の運転方法において、複数個の磁気センサが配設されることが好ましい。 In the operation method of the stacked fuel cell of the present invention, it is preferable that a plurality of magnetic sensors are provided.
本発明の積層型燃料電池の運転方法のひとつの形態を以下に説明する。なお、本説明は、上記図1および図6〜9において示された積層型燃料電池を用いて説明する。 One embodiment of the operation method of the stacked fuel cell of the present invention will be described below. In addition, this description is demonstrated using the laminated | stacked fuel cell shown in the said FIG. 1 and FIGS.
まず、積層型燃料電池においては、燃料電池セル6の空気極61に空気が、燃料極62に加湿された水素が導入され、発電が行われている。発電領域の全面で適切な発電が行われているときには、燃料電池セル積層体1の厚さ方向に流れる電流の電流分布にはかたよりが生じていない。
First, in the stacked fuel cell, power is generated by introducing air into the
燃料極62には、加湿された水素(水分を含む水素ガス)が水素導入流路を介して導入される。水素に含まれる水分はプロトンの媒体としてはたらくため、水素が燃料側セパレータ64に区画された水素流路溝642を進むにつれて水分はプロトンの媒体として消費される。このため、水素入り口部641近傍から水素出口部643に向かってすすむにつれて水素流路溝642を流れる水素中の水分濃度は低下する。
Humidified hydrogen (water-containing hydrogen gas) is introduced into the
ここで、燃料極62に導入される水素中の水分量が多くなったとする。水素流路溝642の水素入り口部641の近傍における水素中の水分量が多くなる。そして、水素中の水分量が過剰となると、水素流路溝642の水素入り口部641の近傍における発電のための電気化学反応の進行を水分が阻害し、この部分における発電能力が低下する。この発電能力の低下は、燃料電池セル6の発電領域において発電される電力量にかたよりを生じさせる。そして、集電板2の集電本体部20のこの発電量が低下した部分に対応した領域には燃料電池セル積層体1から流れ込む電流が小さくなる。集電本体部20のこの領域およびこの領域と端子部21との間の領域に流れる電流量も小さくなる。すなわち、集電板2に流れる電流分布にかたよりが生じる。この電流分布のかたよりにより発生した磁界は、磁気センサ3により測定される。そして、磁気センサ2から演算手段9に測定データが送られ、演算手段9において電流分布のかたよりの発生およびその位置が算出される。そして、演算手段9においては、電流分布のかたよりの発生位置から、水素中の水分量が過剰となったことにより発電能力が低下したものと判断し、水素導入手段8Aおよび水素排出手段8Bに燃料電池セル6に導入される水素中の水分量を低下させる(適切な水分量とする)ように指示する。演算手段9からの指示により、それぞれの流量調節手段および水分量調節手段が調節されて、水素中の水分量が(減少された)適切な量とする。これにより、水素流路溝642の水素入り口部641の近傍における水素中の水分量が減少し、水分が発電のための電気化学反応の進行を阻害しなくなり、燃料電池セル6の発電領域において均一な発電が行われるようになる。
Here, it is assumed that the amount of water in the hydrogen introduced into the
なお、水素中の水分量の不足は、積層型燃料電池の発電力と、水素排出手段8Bに排出された水素中の水分量から判断することができる。
Insufficient water content in hydrogen can be determined from the power generated by the stacked fuel cell and the water content in the hydrogen discharged to the
また、空気極61で発電のための電気化学反応により生じた水分は、電解質60内を逆拡散し、燃料極63側に到達し、H+イオンをプロトンの状態で空気極61に引き連れていく。すなわち、空気出口部633近傍は、逆拡散した水分による発電能力の低下が発生しやすくなっている。
Further, the water generated by the electrochemical reaction for power generation at the
電解質60を透過した水分が多くなると、空気流路溝632中の水分量が多くなる。そして、空気流路溝632中の水分量が過剰となると、逆浸透により燃料極64側に水分が移動し、空気流路溝632の空気出口部633の近傍における発電のための電気化学反応の進行を水分が阻害し、この部分における発電能力が低下する。この発電能力の低下は、燃料電池セル積層体1の電流分布にかたよりを生じさせ、さらには集電板2に流れる電流分布にかたよりを生じさせる。この電流分布のかたよりにより発生した磁界は、磁気センサ3により測定される。そして、磁気センサ2から演算手段9に測定データが送られ、演算手段9において電流分布のかたよりおよびその発生位置を算出する。そして、電流分布のかたよりの発生位置から、空気流路溝632中の水分量が過剰となったことにより発電能力が低下したものと判断し、空気導入手段7Aおよび空気排出手段7Bに燃料電池セル6に導入される空気中の水分量を低下させて適切な水分量とするように指示し、それぞれの流量調節手段および水分量調節手段が適切な水分量とする。このとき、同時に水素挿入手段8Aおよび水素排出手段8Bに水素中の水分量の調節を指示させてもよい。これにより、空気中の水分量が過剰となることによる発電能力の低下が抑えられ、積層型燃料電池の最適な発電状態が維持できる。
When the moisture permeated through the
上記したように、燃料電池セル積層体1の端部に配設された磁気センサ2により集電板2の電流分布を測定し、その電流分布から燃料電池セル積層体1に供給されるガス(空気あるいは水素)を調節することで、積層型燃料電池は最適な運転状況が維持された。積層型燃料電池が最適な運転状況で運転されることで、高い発電力を保った発電を行うことができた。
As described above, the current distribution of the
1…燃料電池セル積層体
2…集電板
3…磁気センサ
4…絶縁板
5…加圧板
6…燃料電池セル 60…電解質
61…空気極 62…燃料極
63…空気側セパレータ 64…燃料側セパレータ
630…空気流通孔 631…空気入口部
632…空気流路溝 633…空気出口部
634…空気排出孔 635…水素流通孔
636…水素排出孔 637…冷却流路孔
640…水素流通孔 641…水素入口部
642…水素流路溝 643…水素出口部
644…水素排出孔 645…空気流通孔
646…空気排出孔 647…冷却流路孔
7A…空気導入手段 7B…空気排出手段
8A…水素導入手段 8B…水素排出手段
9…演算手段
DESCRIPTION OF
Claims (11)
該燃料電池セル積層体の該厚さ方向の端部に磁気センサを配設し、該集電部材に電気が流れるときに発生する磁界を該磁気センサにより測定し、測定された磁界から該燃料電池セル積層体の電流分布を測定することを特徴とする積層型燃料電池の電流分布の測定方法。 An air electrode is joined to one surface of the electrolyte, and a fuel electrode is joined to the other surface, and fuel cells sandwiched between them by a separator having a gas flow path are stacked, and perpendicular to the thickness direction stacked at the end. A method for measuring the current distribution of a stacked fuel cell having a fuel cell stack in which a current collecting member for extracting electric power in a direction is provided,
A magnetic sensor is disposed at the end of the fuel cell stack in the thickness direction, and a magnetic field generated when electricity flows through the current collecting member is measured by the magnetic sensor, and the fuel is measured from the measured magnetic field. A method for measuring a current distribution of a stacked fuel cell, comprising measuring a current distribution of a battery cell stack.
前記磁気センサは、該集電板の磁界を測定する請求項1記載の積層型燃料電池の電流分布の測定方法。 The current collecting member is formed by a current collecting plate;
The method of measuring a current distribution of a stacked fuel cell according to claim 1, wherein the magnetic sensor measures a magnetic field of the current collector plate.
該燃料電池セル積層体の端部に配設された磁気センサと、
を有することを特徴とする積層型燃料電池。 An air electrode is joined to one surface of the electrolyte, and a fuel electrode is joined to the other surface, and fuel cells sandwiched between them by a separator having a gas flow path are stacked, and perpendicular to the thickness direction stacked at the end. A fuel cell stack having a current collecting member for extracting electric power in the direction;
A magnetic sensor disposed at an end of the fuel cell stack;
A stacked fuel cell comprising:
前記磁気センサは、該集電板の磁界を測定する請求項4記載の積層型燃料電池。 The current collecting member is formed by a current collecting plate;
The stacked fuel cell according to claim 4, wherein the magnetic sensor measures a magnetic field of the current collector plate.
該磁気センサにより測定される該集電部材に流れる電流により発生する磁界から該燃料電池セルにおける電流分布を算出し、該燃料電池セル積層体へ供給されるガスの制御を行うことを特徴とする積層型燃料電池の運転方法。 An air electrode is joined to one surface of the electrolyte, and a fuel electrode is joined to the other surface, and fuel cells sandwiched between them by a separator having a gas flow path are stacked, and perpendicular to the thickness direction stacked at the end. A stacked fuel cell for operating a stacked fuel cell having a fuel cell stack having a current collecting member for extracting electric power in a direction and a magnetic sensor disposed at an end of the fuel cell stack Driving method,
A current distribution in the fuel cell is calculated from a magnetic field generated by a current flowing through the current collecting member measured by the magnetic sensor, and a gas supplied to the fuel cell stack is controlled. Operation method of stacked fuel cell.
前記磁気センサは、該集電板の磁界を測定する請求項8記載の積層型燃料電池の運転方法。 The current collecting member is formed by a current collecting plate;
The method of operating a stacked fuel cell according to claim 8, wherein the magnetic sensor measures a magnetic field of the current collector plate.
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