(57)【要約】【課題】  燃料電池の電極全体から得られる起電力の内の部分起電力を正確に再現し得る燃料電池電流分布測定装置及び燃料電池電流分布測定方法を提供する。【解決手段】  燃料電池電流分布測定装置５０は、電解質１と、電解質１を挟んで両側に設けられた一対の燃料極２及び空気極４とを有する燃料電池１０の電極面における起電力分布を得る。一対の燃料極２及び空気極４における一方の燃料極側セパレータ３の外側表面の非区画領域に接触される複数のプローブピン３５と、各プローブピン３５に流れる電流を測定する電流測定部４４とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質と該電解質を挟んで両側に設けられた一対の電極とを有する燃料電池の電極面における起電力分布を得るための燃料電池電流分布測定装置において、
上記一対の電極における一方の電極相当面の非区画領域に接触される複数の電気的接合部材と、
上記各電気的接合部材に流れる電流を測定する電流測定手段とを備えていることを特徴とする燃料電池電流分布測定装置。
【請求項２】
前記電気的接合部材は、接触ピンからなっていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池電流分布測定装置。
【請求項３】
前記接触ピンは、一方の電極相当面に接触自在となっていることを特徴とする請求項２記載の燃料電池電流分布測定装置。
【請求項４】
前記燃料電池を、昇降移動させる昇降手段が設けられていることを特徴とする請求項３記載の燃料電池電流分布測定装置。
【請求項５】
前記電流測定手段は、各電気的接合部材に流れる電流により発生する磁力を検出することによって電流値を測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池電流分布測定装置。
【請求項６】
前記複数の電気的接合部材と上記一対の電極における他方の電極との間に接続され、所定の抵抗値を付与する抵抗負荷手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池電流分布測定装置。
【請求項７】
前記電気的接合部材と一緒に前記一方の電極相当面に自在に接触する複数の温度検知手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の燃料電池電流分布測定装置。
【請求項８】
前記燃料電池の電極面における起電力分布を表示する表示手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池電流分布測定装置。
【請求項９】
電解質と該電解質を挟んで両側に設けられた一対の電極とを有する燃料電池の電極面における起電力分布を得る燃料電池電流分布測定方法において、
上記一対の電極における一方の電極相当面の非区画領域に複数の電気的接合部材を接触させる工程と、
上記各電気的接合部材に流れる電流を測定する工程とを含むことを特徴とする燃料電池電流分布測定方法。
【請求項１０】
前記各電気的接合部材に流れる電流により発生する磁力を検出することによって電流値を測定することを特徴とする請求項９記載の燃料電池電流分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質と該電解質を挟んで両側に設けられた一対の電極とを有する燃料電池の電極面における起電力分布を得るための燃料電池電流分布測定装置及び燃料電池電流分布測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスの電気化学的反応を利用して、化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電池は、カルノー効率の制約を受けないため発電効率が高く、排出されるガスがクリーンで環境に対する影響が極めて少ないことから、近年、発電用、低公害の自動車用電源等、種々の用途が期待されている。燃料電池は、その電解質により分類することができ、例えば、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体電解質型燃料電池、固体高分子型燃料電池等が知られている。
【０００３】
一般に、燃料電池は、図１１に示すように、電解質１０１とその両側に設けられた一対の電極（燃料極１０２・酸化剤極１０３）とを有する電極−電解質構造体を発電単位として、燃料極１０２に水素や炭化水素等の燃料ガスを供給し、酸化剤極１０３に酸素や空気等の酸化剤ガスを供給して、ガスと電解質１０１と電極（燃料極１０２・酸化剤極１０３）との３相界面において電気化学的な反応を進行させることにより電気を取り出すものである。
【０００４】
燃料電池では、電極−電解質構造体の全体で均一に電極反応が進行することが重要となる。しかし、電極−電解質構造体の場所によって電解質中の水分量や電解質の劣化の程度、また、燃料ガス中の水素濃度や空気中の酸素濃度等が異なることにより、電極−電解質構造体の全体で電極反応が均一に進行しない場合がある。つまり、電極−電解質構造体の部分毎で電極反応の程度に差が生じる場合がある。したがって、この電極−電解質構造体の部分毎における電極反応の程度を把握することにより、電解質や電極触媒等の構成部材の最適化や燃料ガスや酸化剤ガスの加湿量等の最適化を図ることが可能となり、さらに、電極−電解質構造体の劣化原因や劣化の進行具合等を知ることができる。そのため、電極−電解質構造体における電極反応の分布を調査する必要がある。
【０００５】
ここで、従来の電極−電解質構造体における電極反応の分布を調査する方法として、例えば、特許文献１に開示された「電極反応分布測定システムおよび電極反応分布測定方法」がある。
【０００６】
この特許文献１では、一方の電極側を所定の領域に区分けし、その所定の領域毎の反応電流を測定する方法が示されている。詳細には、図１２に示すように、燃料電池である電極−電解質構造体２００は、電解質２０１と、その両側に設けられた一対の電極２０２・２０３と、さらにその両側に設けられた集電体２０４・２０５とからなっている。
【０００７】
そして、一方の集電体２０４は、絶縁体からなる仕切り２０６によって格子状の領域に区分けされており、この区分けされた各集電体２０４は、半田付け２１１によりリード線２１２に接続され、図示しない電圧測定装置に接続されている。また、他方の集電体２０５は銅板２３１を介して上記電圧測定装置に接続されている。なお、電圧測定装置は、特許文献１では、図示しないが、測定対象となる燃料電池の電極−電解質構造体に接続され、該電極−電解質構造体の全電流または端子間電圧を制御する１つの負荷装置と、該電極−電解質構造体の複数の部分領域の各々における反応電流を測定する電流測定装置と、該電極−電解質構造体の前記複数の部分領域の各々における電解質抵抗を測定する抵抗測定装置と、前記複数の部分領域のうちの同一の部分領域における反応電流と電解質抵抗との測定を同時に行うように当該電極反応分布測定システムを制御する測定制御装置とを含む構成となっている。
【特許文献１】特開２００３−７７５１５号公報（２００３年３月１４日公開）
【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、上記従来の燃料電池電流分布測定装置及び燃料電池電流分布測定方法では、仕切り２０６によって、集電体２０４を区分けしており、燃料電池の電極２０２全体から得られる起電力の内の部分起電力を正確に再現していないという問題点を有している。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、燃料電池の電極全体から得られる起電力の内の部分起電力を正確に再現し得る燃料電池電流分布測定装置及び燃料電池電流分布測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の燃料電池電流分布測定装置は、上記課題を解決するために、電解質と該電解質を挟んで両側に設けられた一対の電極とを有する燃料電池の電極面における起電力分布を得るための燃料電池電流分布測定装置において、上記一対の電極における一方の電極相当面の非区画領域に接触される複数の電気的接合部材と、上記各電気的接合部材に流れる電流を測定する電流測定手段とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の燃料電池電流分布測定方法は、上記課題を解決するために、電解質と該電解質を挟んで両側に設けられた一対の電極とを有する燃料電池の電極面における起電力分布を得る燃料電池電流分布測定方法において、上記一対の電極における一方の電極相当面の非区画領域に複数の電気的接合部材を接触させる工程と、上記各電気的接合部材に流れる電流を測定する工程とを含むことを特徴としている。
【００１２】
なお、電極相当面とは、電極に限らず、電極に相当するセパレータや集電板を含む概念である。
【００１３】
上記の発明によれば、複数の電気的接合部材は、一対の電極における一方の電極相当面の非区画領域に接触される。したがって、従来では、電極相当面を絶縁物にて区画して測定していたが、本発明では、区画しないので、真の電極相当面の電流分布を測定することができる。
【００１４】
また、本発明では、複数の電気的接合部材は、電極相当面に接触させるだけで足り、例えば半田付け等による固着を行っていない。したがって、燃料電池電流分布測定が容易である。
【００１５】
この結果、燃料電池の電極全体から得られる起電力の内の部分起電力を正確に再現し得る燃料電池電流分布測定装置及び燃料電池電流分布測定方法を提供することができる。
【００１６】
また、本発明の燃料電池電流分布測定装置は、上記記載の燃料電池電流分布測定装置において、前記電気的接合部材は、接触ピンからなっていることを特徴としている。
【００１７】
上記の発明によれば、電気的接合部材は接触ピンからなっているので、容易に電極相当面に接触できると共に、狭い領域に接触させることができる。
【００１８】
また、本発明の燃料電池電流分布測定装置は、上記記載の燃料電池電流分布測定装置において、前記接触ピンは、一方の電極相当面に接触自在となっていることを特徴としている。
【００１９】
上記の発明によれば、接触ピンは一方の電極相当面に接触自在となっているので、燃料電池電流分布測定時に接触ピンを電極相当面に接触させることができる。したがって、接触ピンを電極相当面に固着しておく必要がないので、燃料電池電流分布測定が容易であると共に、測定ポイントの変更も容易である。
【００２０】
また、本発明の燃料電池電流分布測定装置は、上記記載の燃料電池電流分布測定装置において、前記燃料電池を、昇降移動させる昇降手段が設けられていることを特徴としている。
【００２１】
上記の発明によれば、昇降手段によって燃料電池を上昇させることにより、電極相当面を接触ピンの先端に接触させることができる。したがって、電極相当面と接触ピンとの接触を自動で行うことができる。
【００２２】
また、本発明の燃料電池電流分布測定装置は、上記記載の燃料電池電流分布測定装置において、前記電流測定手段は、各電気的接合部材に流れる電流により発生する磁力を検出することによって電流値を測定することを特徴としている。
【００２３】
また、本発明の燃料電池電流分布測定方法は、上記記載の燃料電池電流分布測定方法において、前記各電気的接合部材に流れる電流により発生する磁力を検出することによって電流値を測定することを特徴としている。
【００２４】
ところで、従来、燃料電池電流分布測定においては、超低インピーダンスで電流を測定することや低抵抗の電極相当面のために部分的な電流の取り出しが困難であった。
【００２５】
そこで、本発明では、電流測定手段は、各電気的接合部材に流れる電流により発生する磁力を検出することによって電流値を測定する。したがって、超低インピーダンスでの電流測定が可能であり、電極相当面の部分的な電流の取り出しも可能となる。また、抵抗負荷でないので、燃料電池の負荷系統に負担をかけることがない。
【００２６】
また、本発明の燃料電池電流分布測定装置は、上記記載の燃料電池電流分布測定装置において、前記複数の電気的接合部材と上記一対の電極における他方の電極との間に接続され、所定の抵抗値を付与する抵抗負荷手段が設けられていることを特徴としている。
【００２７】
上記の発明によれば、電流測定の際に、抵抗負荷手段によって所定の抵抗値を付与することにより、電流値を適切な所定の範囲に含まれるようにすることができる。
【００２８】
また、本発明の燃料電池電流分布測定装置は、上記記載の燃料電池電流分布測定装置において、前記電気的接合部材と一緒に前記一方の電極相当面に自在に接触する複数の温度検知手段が設けられていることを特徴としている。
【００２９】
上記の発明によれば、電気的接合部材と一緒に一方の電極相当面に自在に接触する複数の温度検知手段が設けられているので、温度の影響を考慮した燃料電池電流分布測定が可能となる。
【００３０】
また、本発明の燃料電池電流分布測定装置は、上記記載の燃料電池電流分布測定装置において、前記燃料電池の電極面における起電力分布を表示する表示手段が設けられていることを特徴としている。
【００３１】
上記の発明によれば、燃料電池の電極面における起電力分布を表示する表示手段が設けられているので、分布を目視にて確認することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の燃料電池電流分布測定装置は、以上のように、電解質と該電解質を挟んで両側に設けられた一対の電極とを有する燃料電池の電極面における起電力分布を得るための燃料電池電流分布測定装置において、上記一対の電極における一方の電極相当面の非区画領域に接触される複数の電気的接合部材と、上記各電気的接合部材に流れる電流を測定する電流測定手段とを備えているものである。
【００３３】
また、本発明の燃料電池電流分布測定方法は、以上のように、電解質と該電解質を挟んで両側に設けられた一対の電極とを有する燃料電池の電極面における起電力分布を得る燃料電池電流分布測定方法において、上記一対の電極における一方の電極相当面の非区画領域に複数の電気的接合部材を接触させる工程と、上記各電気的接合部材に流れる電流を測定する工程とを含む方法である。
【００３４】
それゆえ、従来では、電極相当面を絶縁物にて区画して測定していたが、本発明では、区画しないので、真の電極相当面の電流分布を測定することができる。
【００３５】
また、本発明では、複数の電気的接合部材は、電極相当面に接触させるだけで足り、例えば半田付け等による固着を行っていない。したがって、燃料電池電流分布測定が容易である。
【００３６】
この結果、燃料電池の電極全体から得られる起電力の内の部分起電力を正確に再現し得る燃料電池電流分布測定装置及び燃料電池電流分布測定方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の一実施形態について図１ないし図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態については、例えば水素型燃料電池の電極面における起電力分布測定について説明しているが、必ずしもこれに限らず、直接メタノール型電池（ＤＭＦＣ）その他の燃料電池に適用できる。
【００３８】
本実施の形態の燃料電池電流分布測定装置５０は、燃料電池の電極面における起電力分布を得るための装置であり、図２に示すように、測定部３０と計測ユニット部４０とを備えている。本実施の形態では、上記測定部３０と計測ユニット部４０とが一体になっており、システムとして一体的に搬送することが可能となっている。なお、必ずしもこれに限らず、例えば、測定部３０と計測ユニット部４０とを分離する構成であってもよい。
【００３９】
上記測定部３０には、燃料電池１０と、この燃料電池１０に燃料等を供給したり、後述する昇降手段としての昇降装置２０を格納したりする燃料供給部・格納部３１と、燃料電池１０の電極表面の起電力分布及び温度分布を測定するセンサーユニット３２と、抵抗負荷手段としての負荷装置３３とが設けられている。また、計測ユニット部４０には、表示手段としての表示部４１を備えたパソコン４２と、計測ユニット４３が設けられている。
【００４０】
上記測定部３０においては、燃料電池１０は、図４に示すように、イオン導電体となる電解質１と、一対の電極としての燃料極２と、燃料極側セパレータ３と、一対の電極としての空気極４と、空気極側セパレータ５と、集電板６とを有している。
【００４１】
上記燃料極２は、詳細には、図５（ａ）（ｂ）に示すように、例えば炭素（Ｃ）電極２ａと、白金（Ｐｔ）からなる触媒２ｂとからなっている。なお、空気極４も同様の構成を有している。
【００４２】
上記燃料極側セパレータ３及び空気極側セパレータ５は、図５（ａ）に示すように、縦縞溝及び横縞溝をそれぞれ有している。燃料極側セパレータ３の縦縞溝の内部には、例えば、水素（Ｈ2）ガス等の燃料ガスが供給されるようになっている一方、空気極側セパレータ５の横縞溝の内部には、例えば、酸素（Ｏ2）又は空気等の酸化剤ガスが供給されるようになっている。
【００４３】
また、図４に示すように、上記空気極側セパレータ５の外側表面には、この空気極側セパレータ５に接触する銅（Ｃｕ）からなる集電板６が設けられており、この集電板６が空気極４の外部取り出し用電極となっている。
【００４４】
上記燃料電池１０は、上記測定部３０において、下側締め付けプレート２１にシリコンシート２２及びラバーヒータ２３を介して載置されている。すなわち、本実施の形態では、ラバーヒータ２３によって、燃料電池１０の温度を常温よりも上昇させることが可能となっている。
【００４５】
上記下側締め付けプレート２１の内部には、上記酸素（Ｏ2）又は空気等の酸化剤ガスを供給する空気供給路２４が形成されている。また、本実施の形態では、上記下側締め付けプレート２１は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、昇降用モータ２５を備えた昇降装置２０によって昇降移動可能となっている。
【００４６】
一方、図４に示すように、電極相当面としての上記燃料極側セパレータ３の外側表面には、複数の電気的接合部材及び接触ピンとしてのプローブピン（Probe)３５が、この燃料極側セパレータ３に接触できるようにして設けられている。この上側締め付けプレート２６の内部には、上記水素（Ｈ2）ガス等の燃料ガスを供給する燃料ガス供給路２８が形成されている。上記燃料極側セパレータ３は、本実施の形態では、従来のような仕切り等による区切りを設けておらず、その結果、上記プローブピン３５は、燃料極側セパレータ３の外側表面に非区画領域に接触されることになる。
【００４７】
また、本実施の形態では、上記プローブピン３５は、測定部３０における上側締め付けプレート２６及びプローブ治具プレート２７に形成された貫通口に貫通されて設けられている。また、プローブピン３５は、図示しないバネによって、このプローブピン３５が上記燃料極側セパレータ３に当接するときには、該燃料極側セパレータ３に対して押圧状態に当接できるようになっている。
【００４８】
さらに、上記プローブピン３５は、図７に示すように、本実施の形態では、例えば、６ｍｍピッチで、７×７＝４９本設けられている。なお、必ずしもこれに限らず、例えば、２５ｍｍピッチ、４５ｍｍピッチ等であってもよい。すなわち、本実施の形態では、６ｍｍピッチで燃料極側セパレータ３にプローブピン３５を当接させれば、燃料極側セパレータ３を絶縁物で区画しなくても、十分に隣接領域との間に電流の違いが見出せることを実験により検証できたことにより、燃料極側セパレータ３を絶縁物で区画しないものとなっている。
【００４９】
また、本実施の形態では、同図に示すように、燃料極側セパレータ３の表面の各温度を測定するための温度検知手段としての熱電対３７が、上記燃料極側セパレータ３に接触できるように設けられている。すなわち、上記熱電対３７は、上記プローブピン３５と一緒に、燃料極側セパレータ３の表面に当接されるようになっている。本実施の形態では、熱電対３７は、プローブピン３５の近傍において、例えば、縦方向４個×横方向４個ずつ設けられている。
【００５０】
ここで、上記昇降装置２０は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、下部に昇降用モータ２５を備えており、この昇降用モータ２５を駆動することにより、上記下側締め付けプレート２１が昇降されるようになっている。
【００５１】
なお、本実施の形態では、プローブピン３５は固定され、燃料電池１０側が昇降移動するものとなっているが、必ずしもこれに限らず、プローブピン３５を昇降移動可能とし、燃料電池１０側を固定とすることが可能である。ただし、プローブピン３５には、リード線３６等が接続されるので、プローブピン３５側を動かす場合には、リード線３６を長くする必要等があり、抵抗が大きくなる等の問題があるので、プローブピン３５を固定する方が好ましい。
【００５２】
上記燃料電池電流分布測定装置５０の全体概要について、図３に基づいて説明する。
【００５３】
まず、燃料電池１０を稼動させるために、水素（Ｈ2）ガス等の燃料ガスを貯蔵する燃料タンク１１が設けられており、液送ポンプ１２にて燃料電池１０に供給されるようになっている。また、酸素（Ｏ2）又は空気等の酸化剤ガスを貯蔵する酸化剤ボンベ１３から、圧力調整弁１４及び酸化剤流量計１５を通して、酸化剤ガスが燃料電池１０に供給されるようになっている。
【００５４】
さらに、燃料電池１０からのカソード（空気極側）排液を貯めるカソード排液タンク１６、及び燃料電池１０からのアノード（燃料極側）排液を貯めるアノード排液タンク１７がそれぞれ設けられている。上記カソード排液タンク１６及びアノード排液タンク１７は、水位レベルが監視されており、上限値になると、その情報がパソコン４２に伝送されるようになっている。また、上記燃料タンク１１についても、水位レベルが監視されており、下限値になると、その情報がパソコン４２に伝送されるようになっている。
【００５５】
また、燃料電池１０の燃料極側セパレータ３の表面での電流分布及び温度分布は、センサーユニット３２にて検出され、計測ユニット４３を介してパソコン４２にそのデータが入力されるようになっている。さらに、燃料電池１０の燃料極側セパレータ３の表面での電流分布の測定において、適切な電流値を得るための抵抗を負荷する負荷装置３３が接続されている。
【００５６】
上記センサーユニット３２は、図１に示すように、電流を検知するプローブピン３５と、温度を測定するための熱電対３７とからなっている。また、本実施の形態では、プローブピン３５に流れる電流を超高感度磁気センサーにて測定する電流測定手段としての電流測定部４４を備えている。すなわち、本実施の形態では、超高感度磁気センサーによる電流磁界測定を行う。測定原理としては、図８に示すように、銅線に電流が流れると、磁界が発生するので、その磁界を測定することにより、電流値が把握できるものである。例えば、０〜１５０ｍＡの電流が、分解能１ｍＡ以下で測定できるものである。この測定結果は、電流測定部４４を介してパソコン４２に出力される。
【００５７】
また、熱電対３７にて検知された温度は、温度計４５にて検出されるようになっている。上記電流測定部４４及び温度計４５は、図２に示すように、計測ユニット４３に格納されている。
【００５８】
一方、負荷装置３３は、図９に示すように、複数種類の抵抗が格納されており、その中から１つを選択することによって、電流測定部４４での測定に際して適切な電流値が取り出せるようになっている。この抵抗の選択は、パソコン４２によって行うことができる。その他、本実施の形態の負荷装置３３は、一定電流負荷モードや一定電圧負荷モード等が可能な電子負荷装置としての機能を有しており、それらのモードによる電流−電圧特性試験及びその他の負荷試験に使用できるように、例えば、最大負荷２００Ｗ、４０Ａ以下、電圧０〜２００Ｖの負荷が掛けられるようになっている。
【００５９】
その他、図３に示すように、計測ユニット４３には、液送ポンプ１２の流量設定、流量計測、及び酸化剤流量計１５の流量が入力されるものとなっている。
【００６０】
上記構成の燃料電池電流分布測定装置５０にて、燃料極側セパレータ３の表面の電流分布を測定する方法を説明する。
【００６１】
まず、図４に示すように、昇降装置２０における下側締め付けプレート２１の上にシリコンシート２２及びラバーヒータ２３を介して燃料電池１０を載置する。次いで、図６（ｂ）に示す昇降用モータ２５により、燃料電池１０を上昇させてこの燃料電池１０の燃料極側セパレータ３の表面を、プローブピン３５及び熱電対３７の先端に当接させる。このとき、プローブピン３５及び熱電対３７には図示しないバネにより、当接時の衝撃が緩和される。
【００６２】
次いで、燃料電池１０の運転を開始するために、燃料及び酸化剤の燃料電池１０への投入を行う。このとき、燃料流量及び酸化剤流量を適切な値に調整する。次いで、パソコン４２上のスタートボタンで、計測を開始する。また、適宜、試験項目に応じて、燃料流量、酸化剤流量、測定時間、燃料電池１０の温度を変更して、データを取得する。この計測データを用いて、図１０に示すように、上記パソコン４２の表示部４１にて、運転状況を目視することができる。例えば、電流分布表示−経過時間、電流分布表示−酸化剤流量、電流分布表示−燃料流量、及び温度分布等の表示ができる。また、表示においては、例えば、１０ｍ秒以下の間隔で同時測定することができるので、短時間の変化を表示させることができる。
【００６３】
なお、燃料電池１０の運転を停止した後においても、パソコン４２に収録されたデータを使って、燃料電池１０の運転状況を表示部４１上で再現できる。
【００６４】
上記の燃料電池電流分布測定装置５０では、非常に短時間の時系列で、電流や温度の変化を測定し、記録し、出力表示できる。したがって、燃料や酸化剤等の投入量との関係において発電状態の関係を求めることができる。また、電流分布を測定するためのプローブピン３５の数や組み合わせの自由度が高く、大きさの異なる電池にも幅広く適用可能である。また、実使用の燃料電池１０及び燃料極側セパレータ３を使用することができるので、実際の燃料電池１０により近い測定が可能となる。
【００６５】
また、従来では、燃料極側セパレータ３の部分を絶縁体で区分けしていたが、本実施の形態では、測定用の燃料極側セパレータ３をつくる必要がなく、実際に使用している燃料電池１０の燃料極側セパレータ３の外側表面から、プローブピン３５にて測定ができるので、測定ポイントの変更も容易である。
【００６６】
さらに、電流測定方法として、超高感度磁気センサーによる電流磁界測定を行うので、測定器の内部抵抗のバラツキ等を気にする必要がない。また、測定に、不要な抵抗を使用しないため、測定誤差の低減を図ることができると共に、燃料電池１０側からみると、負荷系統に余分な抵抗を入れないので、余分な負担がかからない。
【００６７】
さらに、燃料電池電流分布測定装置５０は、可動ラックに収容されているので、場所の移動が容易である。
【００６８】
このように、本実施の形態の燃料電池電流分布測定装置５０では、複数のプローブピン３５は、一対の電極における一方の燃料極側セパレータ３の外側表面の非区画領域に接触される。したがって、従来では、燃料極側セパレータ３を絶縁物にて区画して測定していたが、本実施の形態では、区画しないので、真の燃料極側セパレータ３の外側表面の電流分布を測定することができる。
【００６９】
また、本実施の形態では、複数のプローブピン３５は、燃料極側セパレータ３の外側表面に接触させるだけで足り、例えば半田付け等による固着を行っていない。したがって、燃料電池電流分布測定が容易である。
【００７０】
この結果、燃料電池１０の燃料極側セパレータ３全体から得られる起電力の内の部分起電力を正確に再現し得る燃料電池電流分布測定装置５０及び燃料電池電流分布測定方法を提供することができる。
【００７１】
また、本実施の形態の燃料電池電流分布測定装置５０では、プローブピン３５は接触ピンからなっているので、容易に燃料極側セパレータ３の外側表面に接触できると共に、狭い領域に接触させることができる。
【００７２】
また、本実施の形態の燃料電池電流分布測定装置では、プローブピン３５は燃料極側セパレータ３の外側表面に接触自在となっているので、燃料電池電流分布測定時にプローブピン３５を燃料極側セパレータ３の外側表面に接触させることができる。したがって、プローブピン３５を燃料極側セパレータ３の外側表面に固着しておく必要がないので、燃料電池電流分布測定が容易であると共に、測定ポイントの変更も容易である。
【００７３】
また、本実施の形態の燃料電池電流分布測定装置５０では、昇降装置２０によって燃料電池を上昇させることにより、燃料極側セパレータ３の外側表面をプローブピン３５の先端に接触させることができる。したがって、燃料極側セパレータ３の外側表面とプローブピン３５との接触を自動で行うことができる。
【００７４】
ところで、従来、燃料電池電流分布測定においては、超低インピーダンスで電流を測定することや低抵抗の電極相当面のために部分的な電流の取り出しが困難であった。
【００７５】
そこで、本実施の形態では、電流測定部４４は、各プローブピン３５に流れる電流により発生する磁力を検出することによって電流値を測定する。したがって、超低インピーダンスでの電流測定が可能であり、燃料極側セパレータ３の外側表面の部分的な電流の取り出しも可能となる。また、抵抗負荷でないので、燃料電池の負荷系統に負担をかけることがない。
【００７６】
また、本実施の形態の燃料電池電流分布測定装置５０では、電流測定の際に、負荷装置３３によって所定の抵抗値を付与することにより、電流値を適切な所定の範囲に含まれるようにすることができる。
【００７７】
また、本実施の形態の燃料電池電流分布測定装置５０では、プローブピン３５と一緒に燃料極側セパレータ３の外側表面に自在に接触する複数の熱電対３７が設けられているので、温度の影響を考慮した燃料電池電流分布測定が可能となる。
【００７８】
また、本実施の形態の燃料電池電流分布測定装置５０では、燃料電池１０の燃料極側セパレータ３の外側表面における起電力分布を表示する表示部４１が設けられているので、分布を目視にて確認することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、水素型燃料電池、直接メタノール型電池（ＤＭＦＣ）又はその他の燃料電池の電極面における起電力分布測定に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明における燃料電池電流分布測定装置の実施の一形態を示すものであり、全体概要を示す模式図である。
【図２】上記燃料電池電流分布測定装置の構造を示す正面図である。
【図３】上記燃料電池電流分布測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】上記燃料電池電流分布測定装置の燃料電池及びプローブを示す断面図である。
【図５】（ａ）は上記燃料電池の構成を示す分解斜視図であり、（ｂ）は上記燃料電池の燃料極の構成を詳細に示す要部斜視図である。
【図６】（ａ）は上記燃料電池電流分布測定装置の昇降装置を示す平面図であり、（ｂ）は上記燃料電池電流分布測定装置の昇降装置を示す正面図である。
【図７】上記燃料電池電流分布測定装置のプローブ及びリード線を示す平面図である。
【図８】上記燃料電池電流分布測定装置の電流測定部において採用されている超高感度磁気センサーを示すブロック図である。
【図９】上記燃料電池電流分布測定装置の負荷装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】上記燃料電池電流分布測定装置のパソコンの表示部を示す正面図である。
【図１１】燃料電池の基本構成を示す模式図である。
【図１２】従来の燃料電池電流分布測定装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１      電解質
２      燃料極
３      燃料極側セパレータ（電極相当面）
４      空気極
５      空気極側セパレータ
６      集電板
１０      燃料電池
２０      昇降装置（昇降手段）
２１      下側締め付けプレート
２３      ラバーヒータ
２４      空気供給路
２５      昇降用モータ
２６      上側締め付けプレート
２７      プローブ治具プレート
２８      燃料ガス供給路
３０      測定部
３２      センサーユニット
３３      負荷装置（抵抗負荷手段）
３５      プローブピン（電気的接合部材、接触ピン）
３６      リード線
３７      熱電対（温度検知手段）
４０      計測ユニット部
４１      表示部（表示手段）
４２      パソコン
４４      電流測定部（電流測定手段）
４５      温度計
５０      燃料電池電流分布測定装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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