(57)【要約】【課題】簡単な構成及び工程で、燃料電池の電位測定を確実且つ良好に行うとともに、装置全体の薄肉化を図ることを可能にする。【解決手段】電位測定装置１０は、アノード側電極３０側に配置される第１シート部材５０と、カソード側電極２８側に配置される第２シート部材５２とを備える。第１シート部材５０は、一端部にアノード側の電位印加電極５６ａ及び電位測定電極５８ａを設ける一方、第２シート部材５２は、一端部にカソード側の電位印加電極５６ｂ及び電位測定電極５８ｂを設ける。第１シート部材５０の他端部及び第２シート部材５２の他端部は、互いに接合される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード側電極及びカソード側電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持した燃料電池の電位を測定するための燃料電池用電位測定装置であって、
前記アノード側電極に配置される一端部に、アノード側電位印加電極及びアノード側電位測定電極が設けられる第１シート部材と、
前記カソード側電極に配置される一端部に、カソード側電位印加電極及びカソード側電位測定電極が設けられる第２シート部材と、
を備え、
前記第１シート部材の他端部及び前記第２シート部材の他端部は、互いに接合されることを特徴とする燃料電池用電位測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の電位測定装置において、前記第１シート部材の前記他端部及び前記第２シート部材の前記他端部には、コネクタ接続用の端子部位が形成されることを特徴とする燃料電池用電位測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電位測定装置において、前記第１シート部材には、前記アノード側電位印加電極及び前記アノード側電位測定電極が一体にパターン形成されるとともに、
前記第２シート部材には、前記カソード側電位印加電極及び前記カソード側電位測定電極が一体にパターン形成されることを特徴とする燃料電池用電位測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電位測定装置において、前記第１シート部材には、前記アノード側電位印加電極及び前記アノード側電位測定電極のみを外部に露呈させるためのカバーフイルムが設けられるとともに、
前記第２シート部材には、前記カソード側電位印加電極及び前記カソード側電位測定電極のみを外部に露呈させるためのカバーフイルムが設けられ、
前記第１シート部材及び前記第２シート部材は、前記アノード側電位印加電極及び前記アノード側電位測定電極と前記カソード側電位印加電極及び前記カソード側電位測定電極とが、互いに対向して接合されることを特徴とする燃料電池用電位測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電位測定装置において、前記第１シート部材の一端部は、前記アノード側電極を構成する電極触媒層とガス拡散層との間に介装されるとともに、
前記第２シート部材の一端部は、前記カソード側電極を構成する電極触媒層とガス拡散層との間に介装されることを特徴とする燃料電池用電位測定装置。
【請求項６】
アノード側電極及びカソード側電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持した燃料電池の電位を測定するための燃料電池用電位測定装置の製造方法であって、
シート状基材に、電位印加電極及び電位測定電極を一体にパターン形成する工程と、
前記シート状基材に、前記電位印加電極及び前記電位測定電極のみを外部に露呈させてカバーフイルムを固着してシート部材を形成する工程と、
２枚の前記シート部材を、それぞれの一端部に設けられた前記電位印加電極及び前記電位測定電極が互いに対向した状態で、それぞれの他端部側で接合する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池用電位測定装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の製造方法において、２枚の前記シート部材が接合された前記他端部側の両面から前記シート状基材を除去することにより、コネクタ接続用の端子部位を形成する工程を有することを特徴とする燃料電池用電位測定装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の製造方法において、一方の前記シート部材の前記一端部は、前記アノード側電極を構成する電極触媒層とガス拡散層との間に介装されてホットプレスされるとともに、
他方の前記シート部材の前記一端部は、前記カソード側電極を構成する電極触媒層とガス拡散層との間に介装されてホットプレスされることを特徴とする燃料電池用電位測定装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アノード側電極及びカソード側電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持した燃料電池の電位を測定するための燃料電池用電位測定装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜（電解質）を採用している。この電解質膜の両側にアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持することにより、燃料電池が構成されている。
【０００３】
この場合、燃料電池では、運転停止に伴って燃料ガス及び酸化剤ガスの供給が停止された後、この燃料電池内部に残存する前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスが反応し易い。このため、特に、燃料ガス流路側の体積の減少に伴って前記燃料ガス流路内の圧力が低下し、酸化剤ガス流路から電解質膜を透過して前記燃料ガス流路内に酸化剤ガスが侵入するおそれがある。これにより、燃料ガス流路内では、燃料ガスが偏在した部分に局部電池が形成され易く、酸化剤ガスが偏在した部分に正常発電時とは逆向きの電流が流れるという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１に開示されている燃料電池の電極電位測定装置が知られている。この従来技術では、図７に示すように、単位セル１を一対のセパレータ２で挟持する燃料電池スタックに電極電位測定装置３が組み込まれている。単位セル１は、固体高分子電解質１ａを酸素極１ｂと燃料極１ｃとにより挟持して構成されている。
【０００５】
電極電位測定装置３は、検出部４と、電圧計５と、導線６ａ、６ｂとを備えている。検出部４は、酸素極１ｂ内に設けられた検出片４ａと、前記検出片４ａの表面に接続された検出端子４ｂと、前記検出端子４ｂを保護する保護部材４ｃとを備えている。検出片４ａは、酸素極１ｂの一部を切り出して、絶縁部４ｄを介して前記酸素極１ｂから絶縁状態に設けられている。
【０００６】
検出片４ａは、固体高分子電解質１ａに接触し、この固体高分子電解質１ａとの間で、イオン導電可能に構成されている。これにより、燃料極１ｃ側に空気（酸素）が偏在した場所での異常電位を検出することができる、としている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−９５３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の従来技術では、酸素極１ｂに切り出し部を形成して検出片４ａを設けるとともに、この検出片４ａと周囲の酸素極１ｂとの間に、絶縁部４ｄとして絶縁材料を充填したり、隙間を設けたりしなければならない。このため、構成が相当に複雑化してしまう。しかも、発電により生成された水の影響を受け易く、正確な電位の検出が困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成及び工程で、燃料電池の電位測定を確実且つ良好に行うとともに、装置全体の薄肉化を図ることが可能な燃料電池用電位測定装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、アノード側電極及びカソード側電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持した燃料電池の電位を測定するための燃料電池用電位測定装置に関するものである。
【００１１】
この電位測定装置は、アノード側電極に配置される一端部に、アノード側電位印加電極及びアノード側電位測定電極が設けられる第１シート部材と、カソード側電極に配置される一端部に、カソード側電位印加電極及びカソード側電位測定電極が設けられる第２シート部材とを備え、前記第１シート部材の他端部及び前記第２シート部材の他端部は、互いに接合されている。
【００１２】
また、第１シート部材の他端部及び第２シート部材の他端部には、コネクタ接続用の端子部位が形成されることが好ましい。
【００１３】
さらに、第１シート部材には、アノード側電位印加電極及びアノード側電位測定電極が一体にパターン形成されるとともに、第２シート部材には、カソード側電位印加電極及びカソード側電位測定電極が一体にパターン形成されることが好ましい。
【００１４】
さらにまた、第１シート部材には、アノード側電位印加電極及びアノード側電位測定電極のみを外部に露呈させるためのカバーフイルムが設けられるとともに、第２シート部材には、カソード側電位印加電極及びカソード側電位測定電極のみを外部に露呈させるためのカバーフイルムが設けられ、前記第１シート部材及び前記第２シート部材は、前記アノード側電位印加電極及び前記アノード側電位測定電極と前記カソード側電位印加電極及び前記カソード側電位測定電極とが、互いに対向して接合されることが好ましい。
【００１５】
また、第１シート部材の一端部は、アノード側電極を構成する電極触媒層とガス拡散層との間に介装されるとともに、第２シート部材の一端部は、カソード側電極を構成する電極触媒層とガス拡散層との間に介装されることが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明は、アノード側電極及びカソード側電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持した燃料電池の電位を測定するための燃料電池用電位測定装置の製造方法に関するものである。
【００１７】
この製造方法は、シート状基材に、電位印加電極及び電位測定電極を一体にパターン形成する工程と、前記シート状基材に、前記電位印加電極及び前記電位測定電極のみを外部に露呈させてカバーフイルムを固着してシート部材を形成する工程と、２枚の前記シート部材を、それぞれの一端部に設けられた前記電位印加電極及び前記電位測定電極が互いに対向した状態で、それぞれの他端部側で接合する工程とを有している。
【００１８】
さらにまた、この製造方法は、２枚のシート部材が接合された他端部側の両面からシート状基材を除去することにより、コネクタ接続用の端子部位を形成する工程を有することが好ましい。
【００１９】
また、この製造方法は、一方のシート部材の一端部は、アノード側電極を構成する電極触媒層とガス拡散層との間に介装されてホットプレスされるとともに、他方のシート部材の一端部は、カソード側電極を構成する電極触媒層とガス拡散層との間に介装されてホットプレスされることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、アノード側電位印加電極及びアノード側電位測定電極が設けられる第１シート部材と、カソード側電位印加電極及びカソード側電位測定電極が設けられる第２シート部材とが互いに接合されている。このため、電位印加電極と電位測定電極とを個別に構成する場合に比べ、構成が一挙に簡素化されるとともに、組み付け作業等が大幅に削減され、経済的である。
【００２１】
しかも、電位測定装置は、第１シート部材と第２シート部材とを備えている。これにより、簡単な構成及び工程で、燃料電池の電位測定を確実且つ良好に行うとともに、前記燃料電池全体の薄肉化を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る電位測定装置１０が組み込まれる燃料電池１２の要部分解斜視図である。
【００２３】
燃料電池１２は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）１４と、前記電解質膜・電極構造体１４を挟持する第１及び第２セパレータ１６、１８とを備える。第１及び第２セパレータ１６、１８は、例えば、金属セパレータ又はカーボンセパレータで構成される。
【００２４】
燃料電池１２の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔２０ａと、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔２２ａと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔２４ｂとが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２５】
燃料電池１２の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔２４ａと、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔２２ｂと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔２０ｂとが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２６】
電解質膜・電極構造体１４は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜２６と、該固体高分子電解質膜２６を挟持するカソード側電極２８及びアノード側電極３０とを備える。
【００２７】
カソード側電極２８及びアノード側電極３０は、図２に示すように、固体高分子電解質膜２６の両面に接合される電極触媒層３２ａ、３２ｂと、前記電極触媒層３２ａ、３２ｂに配設されるカーボンペーパ等からなるガス拡散層３４ａ、３４ｂとを有する。電極触媒層３２ａ、３２ｂは、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を固体高分子電解質膜２６の両面に一様に塗布して形成される。
【００２８】
第１セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１４に向かう面１６ａには、酸化剤ガス流路４０が設けられる。酸化剤ガス流路４０は、矢印Ｂ方向に延在する複数の流路溝を有しており、酸化剤ガス供給連通孔２０ａと酸化剤ガス排出連通孔２０ｂとに連通する。第１セパレータ１６の面１６ｂには、第２セパレータ１８の面１８ｂとの間に冷却媒体流路４２が設けられる。第１セパレータ１６には、第１シール部材４４ａが設けられる。
【００２９】
第２セパレータ１８の電解質膜・電極構造体１４に向かう面１８ａには、燃料ガス流路４６が設けられる。燃料ガス流路４６は、酸化剤ガス流路４０と同様に、矢印Ｂ方向に延在する複数の流路溝を有し、燃料ガス供給連通孔２４ａと燃料ガス排出連通孔２４ｂとに連通する。この第２セパレータ１８縁部には、第２シール部材４４ｂが設けられる。
【００３０】
図２及び図３に示すように、電位測定装置１０は、アノード側電極３０に配置される第１シート部材５０と、カソード側電極２８に配置される第２シート部材５２とを備える。
【００３１】
第１及び第２シート部材５０、５２は、例えば、液晶ポリマ（ＬＣＰ）で形成されるシート状基材５４ａ、５４ｂを有する。シート状基材５４ａのアノード側電極３０側の一端側には、アノード側の電位印加電極（参照電極）５６ａと、アノード側の電位測定電極（電位測定プローブ）５８ａとが一体に設けられる一方、シート状基材５４ｂのカソード側電極２８側の一端部には、カソード側の電位印加電極（参照電極）５６ｂと、カソード側の電位測定電極（電位測定プローブ）５８ｂとが一体に設けられる（図２〜図４参照）。
【００３２】
アノード側の電位印加電極５６ａには、２本の導電ライン６０ａが接続される一方、カソード側の電位印加電極５６ｂには、１本の導電ライン６０ｂが接続される。２本の導電ライン６０ａを用いることにより、測定電位が印加電位に影響されることを阻止することができる。導電ライン６０ａ、６０ｂは、シート状基材５４ａ、５４ｂの長手方向に沿って前記シート状基材５４ａ、５４ｂの他端部まで延在する。電位測定電極５８ａ、５８ｂには、それぞれ１本の導電ライン６２ａ、６２ｂが接続され、前記導電ライン６２ａ、６２ｂは、シート状基材５４ａ、５４ｂの長手方向に沿って前記シート状基材５４ａ、５４ｂの他端部まで延在する。
【００３３】
シート状基材５４ａ、５４ｂは、それぞれの電位印加電極５６ａ、５６ｂ及びそれぞれの電位測定電極５８ａ、５８ｂが互いに対向して配置されるとともに、互いに対向する面には、前記電位印加電極５６ａ、５６ｂ及び前記電位測定電極５８ａ、５８ｂのみを外部に露呈させるためのカバーフイルム６４ａ、６４ｂが固着される。
【００３４】
シート状基材５４ａ、５４ｂは、互いに対向するカバーフイルム６４ａ、６４ｂの少なくとも一部を熱圧着することにより、互いに接合される。シート状基材５４ａ、５４ｂの他端部両側には、前記シート状基材５４ａ、５４ｂを部分的に除去することにより、導電ライン６０ａ、６２ａ、６０ｂ及び６２ｂが外部に露呈するコネクタ接続用の端子部位６６ａ、６６ｂが形成される（図３参照）。
【００３５】
端子部位６６ａ、６６ｂにコネクタ６８が接続される。このコネクタ６８は、ケーブル７０を介してコントローラ７２に接続されるとともに、前記コントローラ７２は、外部電位印加部７４と電位検出部７６とを備える。
【００３６】
図５に示すように、外部電位印加部７４は、導電ライン６０ａ、６０ｂを介して電位印加電極５６ａ、５６ｂに所定の電位を付与するために、ＤＣ電源７４ａと、前記電源７４ａから供給される電圧を調整する電圧調整部７４ｂとを設ける。アノード側の電位印加電極５６ａは、一方の導電ライン６０ａを介してマイナス極に接続されるとともに、カソード側の電位印加電極５６ｂは、導電ライン６０ｂを介してプラス極に接続される。
【００３７】
電位検出部７６は、電位測定電極５８ａ、５８ｂにより検出される電位と電位印加電極５６ａとの電位差を検出するために、導電ライン６２ａ、６２ｂに接続されるアノード側電圧計７６ａ及びカソード側電圧計７６ｂを設ける。アノード側電圧計７６ａには、アノード側の導電ライン６２ａが接続され、カソード側電圧計７６ｂには、カソード側の導電ライン６２ｂが接続される。アノード側電圧計７６ａ及びカソード側電圧計７６ｂには、アノード側の電位印加電極５６ａの他方の導電ライン６０ａがグランドライン（Ｇ）として連結される。
【００３８】
図２及び図３に示すように、電位印加電極５６ａは、アノード側電極３０の電極触媒層３２ｂを切り欠いた独立した電極触媒層（図示せず）に接触する一方、電位印加電極５６ｂは、カソード側電極２８の電極触媒層３２ａを切り欠いた独立した電極触媒層（図示せず）に接触する。電位測定電極５８ａ、５８ｂは、電位印加電極５６ａ、５６ｂに近接して電極触媒層３２ｂ、３２ａに接触配置される。独立した電極触媒層（図示せず）において、水の電気分解反応が行われる。
【００３９】
なお、電位印加電極５６ａ、５６ｂに、直接、触媒層を設けてもよい。また、第１及び第２シート部材５０、５２は、電解質膜・電極構造体１４の所定の箇所に複数配置してもよい。
【００４０】
次に、このように構成される電位測定装置１０を製造する方法について、図６に示す製造工程説明図を参照しながら、以下に説明する。
【００４１】
先ず、アノード側及びカソード側に対応して、それぞれシート状基材５４ａ、５４ｂが用意され、前記シート状基材５４ａ、５４ｂ上にＰｔ又はＡｕによる蒸着層８０ａ、８０ｂが形成される。
【００４２】
蒸着層８０ａ、８０ｂには、所定の配線形状を有するレジスト塗布層８２ａ、８２ｂが形成される。このレジスト塗布層８２ａ、８２ｂに露光（エッチング）処理を施すことにより、不要な蒸着層が除去されて電位印加電極５６ａ、５６ｂ、電位測定電極５８ａ、５８ｂ、導電ライン６０ａ、６０ｂ、６２ａ及び６２ｂがパターン形成される。
【００４３】
次いで、シート状基材５４ａ、５４ｂ上には、電位印加電極５６ａ、５６ｂ及び電位測定電極５８ａ、５８ｂのみを外部に露呈させてカバーフイルム６４ａ、６４ｂが熱圧着される。カバーフイルム６４ａ、６４ｂは、シート状基材５４ａ、５４ｂと同様に、例えば、液晶ポリマで形成されるとともに、前記シート状基材５４ａ、５４ｂよりも低融点に設定される。
【００４４】
さらに、シート状基材５４ａ、５４ｂは、それぞれのカバーフイルム６４ａ、６４ｂを対向させて重合させる。この状態で、電位印加電極５６ａ、５６ｂ及び電位測定電極５８ａ、５８ｂが設けられる一端部とは反対の他端部には、熱圧着処理が施され、圧着部８４が設けられる。そして、圧着部８４側の両面にレーザ加工が施されることにより、シート状基材５４ａ、５４ｂの一部が除去されて端子部位６６ａ、６６ｂが形成される。
【００４５】
シート状基材５４ａ、５４ｂには、トリム加工部位８６に沿ってトリム処理が施される。このため、第１シート部材５０と第２シート部材５２とは、それぞれの他端部が接合されて一体化される。
【００４６】
そこで、図３に示すように、固体高分子電解質膜２６の両面に、電極触媒層３２ａ、３２ｂが形成されるとともに、前記電極触媒層３２ａ、３２ｂの一部を切り欠いて独立した電極触媒層が形成される。この固体高分子電解質膜２６は、第１及び第２シート部材５０、５２の一端部間に配置される。
【００４７】
第１シート部材５０では、電位印加電極５６ａが独立した電極触媒層に配置されるとともに、電位測定電極５８ａが電極触媒層３２ａに配置される。同様に、第２シート部材５２では、電位印加電極５６ｂが独立した電極触媒層に配置されるとともに、電位測定電極５８ｂが電極触媒層３２ｂに配置される。
【００４８】
この状態で、ガス拡散層３４ｂ、３４ａは、第１及び第２シート部材５０、５２を挟んで電極触媒層３２ｂ、３２ａに積層され、これらがホットプレスにより一体に接合される。このため、第１及び第２シート部材５０、５２が一体に組み込まれた電解質膜・電極構造体１４が製造される。
【００４９】
次に、電解質膜・電極構造体１４を挟んで、第１及び第２セパレータ１６、１８が配置されることにより、燃料電池１２が構成される。第１及び第２シート部材５０、５２の他端部に設けられている端子部位６６ａ、６６ｂには、コネクタ６８が接続される。
【００５０】
燃料電池１２は、図示しないが、複数積層されることにより、燃料電池スタックが構成される。この燃料電池スタックは、タイロッドを介して締め付け保持され、あるいは、箱状ケーシング内に収容される。
【００５１】
このように構成される燃料電池１２の動作について、以下に説明する。
【００５２】
図１に示すように、酸化剤ガス供給連通孔２０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔２２ａに純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。
【００５３】
酸化剤ガスは、第１セパレータ１６に設けられている酸化剤ガス流路４０に導入され、電解質膜・電極構造体１４を構成するカソード側電極２８に沿って移動する。一方、燃料ガス供給連通孔２４ａに供給された燃料ガスは、第２セパレータ１８の燃料ガス流路４６に導入され、電解質膜・電極構造体１４を構成するアノード側電極３０に沿って移動する。
【００５４】
従って、各電解質膜・電極構造体１４では、カソード側電極２８に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極３０に供給される燃料ガスとが、電極触媒層３２ａ、３２ｂ内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００５５】
次いで、カソード側電極２８に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔２０ｂに排出される。同様に、アノード側電極３０に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔２４ｂに排出される。
【００５６】
また、冷却媒体供給連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、第１及び第２セパレータ１６、１８間の冷却媒体流路４２に導入される。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１４を冷却した後、冷却媒体排出連通孔２２ｂに排出される。
【００５７】
次いで、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体の供給が停止されることにより、燃料電池１２の運転が停止されると、酸化剤ガス流路４０には、酸化剤ガスが残存する一方、燃料ガス流路４６には、燃料ガスが残存している。このため、電解質膜・電極構造体１４の発電面内に局部電池が形成され易い。
【００５８】
ここで、図３に示すように、電位測定装置１０では、外部電位印加部７４の作用下に、電位印加電極５６ａ、５６ｂに所定の電位が付与されるとともに、電位検出部７６の作用下に、電位測定電極５８ａ、５８ｂを介してアノード側電極３０の電位差及びカソード側電極２８の電位差が検出される。
【００５９】
具体的には、図５に示すように、アノード側電圧計７６ａ及びカソード側電圧計７６ｂには、電位印加電極５６ａの一方の導電ライン６０ａが、グランドラインとして連結されており、電位測定電極５８ａ、５８ｂの検出電圧が、前記アノード側電圧計７６ａ及び前記カソード側電圧計７６ｂに入力される。従って、アノード側電圧計７６ａでは、電位印加電極５６ａとアノード側の電位測定電極５８ａとの電位差が検出される。同様に、カソード側電圧計７６ｂでは、電位印加電極５６ａとカソード側の電位測定電極５８ｂとの電位差が検出される。
【００６０】
この場合、本実施形態では、アノード側の電位印加電極５６ａ及び電位測定電極５８ａが一体に設けられる第１シート部材５０と、カソード側の電位印加電極５６ｂ及び電位測定電極５８ｂが一体に設けられる第２シート部材５２とが互いに接合されている。
【００６１】
従って、例えば、電位印加電極５６ａ、５６ｂと、電位測定電極５８ａ、５８ｂとを、個別に構成する場合に比べ、構成が一挙に簡素化されるとともに、組み付け作業が大幅に削減されて経済的であるという利点がある。
【００６２】
しかも、本実施形態では、第１シート部材５０と第２シート部材５２とを備え、それぞれの他端部を接合することにより一体化されるとともに、それぞれの一端部は、固体高分子電解質膜２６の外側からガス拡散層３４ｂ、３４ａ間に配設されてホットプレスにより一体化されている。これにより、簡単な構成及び工程で、電解質膜・電極構造体１４の外周側から挟み込んだだけでよく、燃料電池１２の電位測定を確実且つ良好に行うとともに、前記燃料電池１２全体の薄肉化を図ることが可能になるという効果が得られる。従って、通常運転時の発電状態の電位測定が可能になり、電位測定装置１０は、従来の燃料電池スタックに直接取り付けることができ、取り付け部位の厚さが大きくなることがない。
【００６３】
さらに、電位印加電極５６ａ、５６ｂは、電極面内に、且つ、電位測定電極５８ａ、５８ｂに近接して配置されている。このため、水の電気分解による基準電位との電位差を確実に検出することができ、より正確な電位測定が遂行可能となる。
【００６４】
さらにまた、第１及び第２シート部材５０、５２は、電位印加電極５６ａ、５６ｂ及び電位測定電極５８ａ、５８ｂ以外の部分を、絶縁性のカバーフイルム６４ａ、６４ｂにより覆っている。従って、実際に測定したい微少部位の電位を正確に測定することができる。
【００６５】
また、第１シート部材５０と第２シート部材５２とは、他端部を接合して一体化されている。これにより、第１及び第２シート部材５０、５２間に固体高分子電解質膜２６を挟んだ際に、電位印加電極５６ａ、５６ｂ間及び電位測定電極５８ａ、５８ｂ間にズレが発生することがなく、測定精度を良好に向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態に係る電位測定装置が組み込まれる燃料電池の要部分解斜視図である。
【図２】前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】前記電位測定装置の概略説明図である。
【図４】前記電位測定装置の一部拡大説明図である。
【図５】前記電位測定装置を構成するコントローラの説明図である。
【図６】前記電位測定装置の製造工程説明図である。
【図７】従来技術の電極電位測定装置を備えた燃料電池スタックの断面説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０…電位測定装置              １２…燃料電池
１４…電解質膜・電極構造体      １６、１８…セパレータ
２６…固体高分子電解質膜        ２８…カソード側電極
３０…アノード側電極            ３２ａ、３２ｂ…電極触媒層
３４ａ、３４ｂ…ガス拡散層      ４０…酸化剤ガス流路
４２…冷却媒体流路              ４６…燃料ガス流路
５０、５２…シート部材          ５４ａ、５４ｂ…シート状基材
５６ａ、５６ｂ…電位印加電極    ５８ａ、５８ｂ…電位測定電極
６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂ…導電ライン
６４ａ、６４ｂ…カバーフイルム  ６６ａ、６６ｂ…端子部位
６８…コネクタ                  ７０…ケーブル
７２…コントローラ              ７４…外部電位印加部
７４ａ…電源                    ７４ｂ…電圧調整部
７６…電位検出部                ７６ａ…アノード側電圧計
７６ｂ…カソード側電圧計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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