(57)【要約】【課題】高温型燃料電池の電気化学的特性評価のための最適の環境を提供して、評価結果の正確性及び信頼性を確保し、さらにその環境条件の変化による性能特性資料を取得して燃料電池の最適作動環境の設定を可能にする燃料電池の電気化学的特性評価装置を提供する。【解決手段】燃料電池の電気化学的特性を評価する装置であって、内部に評価対象の燃料電池を収容し、電源印加よって発熱して燃料電池の周囲温度を上昇させるための電気炉と、  前記電気炉の内部に収容された燃料電池に所定の圧力を提供するための加圧手段と、前記評価装置の全作動を制御する制御部とを含む。【選択図】図１
2009129913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の電気化学的特性を評価する装置であって、
内部に評価対象の燃料電池を収容し、電源印加よって発熱して燃料電池の周囲温度を上昇させるための電気炉１００と；
前記電気炉１００の内部に収容された燃料電池に所定の圧力を提供するための加圧手段２００と；
前記評価装置の全作動を制御する制御部３００と；
を含むことを特徴とする
燃料電池の電気化学的特性評価装置。
【請求項２】
前記電気炉１００は、
評価対象の燃料電池を収容するように、内部に一定の空間を持つ本体ハウジング１１０と；
前記本体ハウジング１１０の内壁に付着され、外部電源の印加によって発熱する電気ヒーター１２０と；
前記本体ハウジング１１０及び電気ヒーター１２０の間に備えられ、電気ヒーター１２０から発生する熱が外部に放出されることを防止する断熱層１３０と；
を含むことを特徴とする
請求項１に記載の燃料電池の電気化学的特性評価装置。
【請求項３】
前記電気ヒーター１２０はカンタルワイヤ埋込型ヒーターであることを特徴とする、
請求項２に記載の燃料電池の電気化学的特性評価装置。
【請求項４】
前記電気炉１００には電気炉１００の内部温度を実時間で感知する温度センサー１４０がさらに備えられ、
前記温度センサー１４０で感知された電気炉１００の内部温度情報信号は前記制御部３００にフィードバックされ、
前記フィードバック信号に基づいて、制御部３００が電気ヒーター１２０への電源の供給及び遮断を制御して、電気炉１００の内部温度をいつも一定に維持することを特徴とする
請求項１に記載の燃料電池の電気化学的特性評価装置。
【請求項５】
前記加圧手段２００は、
燃料電池を下側から支持するマウンティング部２２０と；
前記マウンティング部２２０に装着された燃料電池を上側から加圧する加圧部２４０と；
前記加圧部２４０を上下方向に昇降させる加圧駆動部２６０と；
を含むことを特徴とする
請求項１に記載の燃料電池の電気化学的特性評価装置。
【請求項６】
前記マウンティング部２２０は、
上部に燃料電池が直接置かれ、これを下側から支持するマウンティングプレート２２２と；
前記マウンティングプレート２２２を下側から支持する下部固定軸２２４と；
上側で前記下部固定軸２２４の末端と結合されて下側で前記電気炉１００底に固定締結され、前記下部固定軸２２４とマウンティングプレート２２２を支持するベースプレート２２６と；
を含むことを特徴とする
請求項５に記載の燃料電池の電気化学的特性評価装置。
【請求項７】
前記加圧部２４０は、
前記マウンティング部２２０によって支持される燃料電池の上面を加圧する加圧プレート２４４と；上部末端は前記加圧駆動部２６０に結合され、下部末端は前記加圧プレート２４４の上部に結合され、加圧駆動部２６０の作動によって昇降しながら前記加圧プレート２４４を昇降させる上部加圧棒２４２と；を含むことを特徴とする
請求項５に記載の燃料電池の電気化学的特性評価装置。
【請求項８】
前記加圧駆動部２６０は、エアシリンダー２６２、及びシリンダーロッド２６４を含んでなる空圧アクチュエータであることを特徴とする
請求項５に記載の燃料電池の電気化学的特性評価装置。
【請求項９】
前記マウンティング部２２０と加圧部２４０はインコネル材質でなることを特徴とする、請求項５に記載の燃料電池の電気化学的特性評価装置。
【請求項１０】
前記上部加圧棒２４２と加圧プレート２４４はユニバーサルジョイントによって連結されることを特徴とする
請求項７に記載の燃料電池の電気化学的特性評価装置。
【請求項１１】
前記上部加圧棒２４２と加圧プレート２４４は連結部材２４６によって連結され、
前記連結部材２４６は、上部中央に前記上部加圧棒２４２の下部末端が挿入されるように、挿入孔２４７が形成され、その下部は上部より直径が小さく形成され、前記加圧プレート２４４の上部に螺合されるように外周面にネジ部が形成され、上部外周面には多数のボルト孔２４８が形成され、
前記上部加圧棒２４２の下部末端は端部が丸くラウンディング処理され、その上部外周面には外周溝２４３が形成され、
前記上部加圧棒２４２の下部末端は前記連結部材２４６の挿入孔２４７に挿入された後、前記ボルト孔２４８に固定ボルト２４９を締結することによって、前記固定ボルト２４９が上部加圧棒２４２の外周溝２４３内に位置して上部加圧棒２４２を加圧するとともに離脱することを防止するように結合されたことを特徴とする、
請求項７に記載の燃料電池の電気化学的特性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池の電気化学的特性評価装置に係り、より詳しくは、高温を必要とする燃料電池の性能評価のために、燃料電池の周囲温度を高温に維持し、マニホールド締結接合面の圧力を一定に維持することで、燃料電池の電気化学的特性評価のための最適の環境を提供して、正確性及び信頼性の高い評価結果データを得ることができる燃料電池の電気化学的特性評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素と酸素の化学的エネルギーを電気エネルギーに変換させる電気化学的装置であり、燃料が電気化学的に反応して電気を生産する過程で熱も発生するので、高効率発電が可能で、有害ガスの排出量が少なくて公害問題を軽減させることができる高効率清浄エネルギー変換装置として脚光を浴びている。
【０００３】
このような燃料電池は、燃料である水素が反応して陽イオンと電子に分解される燃料極、電解質を通じて移動して来た陽イオンと酸素が反応して水を作る酸素極、及び燃料極で生成された陽イオンが移動する電解質の基本構造を有する。燃料極及び酸素極は、電気化学反応を引き起こすための触媒層、反応ガスが触媒に分散するためのガス拡散層（ＧＤＬ、ｇａｓ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）、及びガスが移動するガスチャネルで構成されている。また、生成された電子が移動することができる集電板の役目をする分離板（ＢＰ、ｂｉｐｏｌａｒ ｐｌａｔｅ）が電極の役目をし、この分離板にガスチャネルが形成されており、マニホールドを通じて供給されるガスは各セル別にかつチャネル別に分散して入ることになる。
【０００４】
このような燃料電池は、発電温度と燃料の形態によって、アルカリ型燃料電池（ＡＦＣ）、燐酸塩型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）などに区分される。これらの中で、特に溶融炭酸塩型燃料電池と固体酸化物型燃料電池は発電温度が５００℃以上で比較的高温で発電がなされる特性を持つ。
【０００５】
このような燃料電池の製作において、より優れた効率を有する燃料電池を製作するために、燃料電池の電極に電気負荷を連結し、燃料電池に供給される燃料または触媒の種類、供給量、温度、圧力などによって出力される電気の量を分析して、このような変数による最適の反応条件を設定するための電気化学的特性評価装置による性能評価過程を経ることになる。
【０００６】
しかし、従来の電気化学的特性評価装置は、燃料電池の種類による差別化特性が考慮されずに、形式的で一律的な条件の下ですべての燃料電池の評価を行ってきた。それゆえ、その評価結果の正確性及び信頼性に問題があった。
【０００７】
例えば、溶融炭酸塩型燃料電池及び固体酸化物型燃料電池は、発電温度が５００℃以上で、比較的高温で発電がなされるから、このような燃料電池の電気化学的特性評価過程では、周囲温度を高温に維持する必要がある。しかし、このような高温型燃料電池の評価のための適切な温度調節及び維持設備を備えた評価装置は、提供されていないのが実情である。
【０００８】
また、前記溶融炭酸塩型燃料電池及び固体酸化物型燃料電池の場合、高温状態で水素、酸素、またはこれらの混合ガスを供給し、供給されたガスが、測定セルの内部で互いに混合しないようにそれぞれ独立したマニホールドを通じて供給されなければならない。しかし、２００℃〜１０００℃の高温では、一般金属に酸化が起こる現象によって、燃料電池とマニホールドの接合面での一様な圧力維持が難しいだけでなく、接合面でガスの漏出が発生することがある。しかし、このような問題点を適切に解決することができる評価装置も提供されていないのが実情である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は前述したような従来燃料電池の電気化学的特性評価装置の問題点を解決するためになされたもので、溶融炭酸塩型燃料電池または固体酸化物型燃料電池のような高温型燃料電池の特性評価のために、周囲温度を高温に維持するとともに、燃料電池とマニホールドの締結接合面の圧力を一定に維持して高温型燃料電池の電気化学的特性評価のための最適の環境を提供することにより、評価結果の正確性及び信頼性を確保することができ、さらに、その環境条件の変化による性能特性資料を取得して燃料電池の最適作動環境の設定を可能にする燃料電池の電気化学的特性評価装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述したような目的を達成するため、本発明による燃料電池の電気化学的特性評価装置は、内部に評価対象の燃料電池を収容し、電源印加よって発熱して燃料電池の周囲温度を上昇させるための電気炉と；前記電気炉内部に収容された燃料電池に所定の圧力を提供するための加圧手段と；前記評価装置の全作動を制御する制御部とを含むことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記電気炉は、評価対象の燃料電池を収容するように、内部に一定の空間を持つ本体ハウジングと；前記本体ハウジングの内壁に付着され、外部電源の印加によって発熱する電気ヒーターと；前記本体ハウジング及び電気ヒーターの間に備えられ、電気ヒーターから発生する熱が外部に放出されることを防止する断熱層と；を含むことができる。
【００１２】
そして、前記電気ヒーターはカンタルワイヤ埋込型ヒーターであることができる。
【００１３】
また、前記電気炉には、電気炉の内部温度を実時間で感知する温度センサーがさらに備えられ、前記温度センサーで感知された電気炉の内部温度情報信号は前記制御部にフィードバックされ、前記フィードバック信号に基づいて制御部が電気ヒーターへの電源の供給及び遮断を制御して電気炉の内部温度をいつも一定に維持することができる。
【００１４】
一方、前記加圧手段は、燃料電池を下側から支持するマウンティング部と；前記マウンティング部に装着された燃料電池を上側から加圧する加圧部と；前記加圧部を上下方向に昇降させる加圧駆動部と；を含む。
【００１５】
ここで、前記マウンティング部は、上部に燃料電池が直接置かれ、これを下側から支持するマウンティングプレートと；前記マウンティングプレートを下側から支持する下部固定軸と；上側で前記下部固定軸の末端と結合され、下側で前記電気炉の底に固定締結されて前記下部固定軸とマウンティングプレートを支持するベースプレートと；を含むができる。
【００１６】
そして、前記加圧部は、前記マウンティング部によって支持される燃料電池の上面を加圧する加圧プレートと；上部末端は前記加圧駆動部に結合され、下部末端は前記加圧プレートの上部に結合され、加圧駆動部の作動によって昇降しながら前記加圧プレートを昇降させる上部加圧棒と；を含むができる。
【００１７】
また、前記加圧駆動部は、エアシリンダー、及びシリンダーロッドを含んでなる空圧アクチュエータであることができる。
【００１８】
ここで、前記マウンティング部と加圧部はインコネル材質で構成されることが好ましい。
【００１９】
さらに、前記上部加圧棒と加圧プレートはユニバーサルジョイントによって連結されることが好ましい。
【００２０】
一方、前記上部加圧棒と加圧プレートは連結部材によって連結され、前記連結部材は、上部中央に前記上部加圧棒の下部末端が挿入されるように挿入孔が形成され、その下部は上部より直径が小さく形成され、前記加圧プレートの上部に螺合されるように外周面にネジ部が形成され、上部外周面には多数のボルト孔が形成され、前記上部加圧棒の下部末端は端部が丸くラウンディング処理され、その上部外周面には外周溝が形成され、前記上部加圧棒の下部末端は前記連結部材の挿入孔に挿入された後、前記ボルト孔に固定ボルトを締結することによって、前記固定ボルトが上部加圧棒の外周溝内に位置して上部加圧棒を加圧するとともに離脱することを防止するように結合されることができる。
【発明の効果】
【００２１】
前述したような本発明によれば、溶融炭酸塩型燃料電池または固体酸化物型燃料電池のような高温型燃料電池の特性評価のための温度条件を満足させるために、電気炉を使用して燃料電池の周囲温度を高温に維持するとともに、燃料電池とマニホールドの締結接合面の圧力を一定に維持するために加圧手段によって燃料電池を上側から一定圧力で加圧することで、高温型燃料電池の電気化学的特性評価のための最適の環境を提供して評価結果の正確性及び信頼性を確保することができ、さらに、その環境条件の変化による性能特性資料を取得して燃料電池の最適作動環境の設定を可能にする卓越した効果を持つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面に基づいて本発明による燃料電池の電気化学的特性評価装置の構成及び作用を詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明による燃料電池の電気化学的特性評価装置の正面図、図２は本発明による評価装置の側面図をそれぞれ示す。
【００２４】
同図に示すように、本発明による燃料電池の電気化学的特性評価装置は、電気炉１００、加圧手段２００、及び制御部３００を含む。
【００２５】
前記電気炉１００は、前述したように、溶融炭酸塩型燃料電池または固体酸化物型燃料電池のような高温型燃料電池の性能評価に必要な高温環境を提供するために、燃料電池の周囲温度を約２００℃〜１０００℃に上昇させることができるように構成される。
【００２６】
図３はこのような電気炉１００の具体的な構成を示す側断面図である。同図に示すように、前記電気炉１００は、本体ハウジング１１０、電気ヒーター１２０、断熱層１３０、及び温度センサー１４０を含む。
【００２７】
前記本体ハウジング１１０は後述の電気ヒーター１２０を内蔵し、評価対象の燃料電池が位置するように内部に一定の空間を有する収容部を提供する箱状のもので、概して直方体形状に構成され、耐食性に優れたステンレススチール材質で構成されることが好ましい。
【００２８】
前記本体ハウジング１１０には、評価対象の燃料電池を内部に投入するか引き出すように、開閉ドア１１２が設置され、前記開閉ドア１１２は一側に設けられたヒンジの作動によって旋回して開閉され、このために、前記開閉ドア１１２の一側面には、開閉の際に把持が容易になるように、取っ手１１４が備えられている。そして、前記本体ハウジング１１０の下面には電気炉１００の容易な移動のためのホイール１５０が備えられている。
【００２９】
図３に示すように、前記電気炉１００の本体ハウジング１１０の内壁には電気ヒーター１２０が付着される。前記電気ヒーター１２０は外部から電源を受けて発熱するヒーターであり、本発明においては、前記電気ヒーター１２０としてカンタルワイヤ埋込型ヒーターが使用されることが好ましい。すなわち、発熱体としてカンタルワイヤ１２２が使用され、前記カンタルワイヤ１２２はセラミックス素材のような耐火物１２４中に内蔵された状態で本体ハウジング１１０の内壁に付着され、電源供給によって発熱して内部を間接的に加熱する。
【００３０】
前記電気炉１００は、電気ヒーター１２０から発生する熱が外部に放出されることを防止するために、前記本体ハウジング１１０と電気ヒーター１２０の間に断熱層１３０を備えることが好ましい。前記断熱層１３０は不燃性でありながら熱伝導率の低い材質で構成され、例えば、破損されたガラスを再生して製造したガラス綿、または石を熔かして纎維化させた岩綿などを使用することが好ましい。
【００３１】
前記電気炉１００の電気ヒーター１２０を稼動させるためには、２２０Ｖ単相５Ｋｗ電源が使用され、加熱温度は１０００℃までに至る。
【００３２】
前記電気炉１００の一側には温度センサー１４０が備えられる。前記温度センサー１４０は、電気炉１００の内部温度を実時間で感知し、温度情報信号を後述の制御部３００に伝送することによって、電気炉１００の内部温度を燃料電池の評価に要求される温度に調節して一定に維持するために設置される。本発明においては、前記温度センサー１４０として熱電対が使用される。図３に示すように、前記熱電対温度センサー１４０は、外部から電気炉１００の本体ハウジング１１０を貫き、その末端が電気炉１００の内部空間に位置するように設置されて、電気炉１００の内部温度を実時間で検出するように構成される。
【００３３】
このような電気炉１００の構成によって、高温型燃料電池の電気化学的特性評価の際に、２００℃〜１０００℃の高温条件を満足させることができることになる。
【００３４】
一方、本発明による燃料電池の電気化学的特性評価装置は、前述したように、加圧手段２００を備える。前記加圧手段２００は評価対象の燃料電池を一定の圧力で加圧して維持する部分であって、マウンティング部２２０、加圧部２４０、及び加圧駆動部２６０を含む。図４はこのような加圧手段２００の具体的な構成及び結合関係を示し、図５は前記加圧手段２００の加圧部２４０の連結関係を具体的に示す。
【００３５】
前記マウンティング部２２０は、評価対象の燃料電池が上部に装着された状態で、これを下部から支持する部分であって、図４に示すように、マウンティングプレート２２２、下部固定軸２２４、及びベースプレート２２６を含む。
【００３６】
前記マウンティングプレート２２２は、概して四角形状の板状部材であって、その上に燃料電池が置かれ、これを下側から支持する。
【００３７】
前記下部固定軸２２４は、前記マウンティングプレート２２２の下側からこれを支持する棒状部材であって、図４に示すように、上部末端の外周面にネジ部を備えて、前記マウンティングプレート２２２の下部に螺合され、下部末端の外周面にもネジ部を備えて、ベースプレート２２６の上部に螺合される。
【００３８】
前記ベースプレート２２６は、上部に結合された下部固定軸２２４とマウンティングプレート２２２を支持固定する部材であり、電気炉１００の本体ハウジング１１０の底に固定締結されるか、下部固定軸２２４が電気炉１００を貫いて外部に突出するように設置され、その下部に結合されて支柱などによって支持されるように構成される。
【００３９】
前記加圧部２４０は、マウンティングプレート２２２上に置かれた燃料電池を上側から一定の圧力で加圧する部分であり、図３〜図５に示すように、加圧プレート２４４と上部加圧棒２４２を含む。
【００４０】
前記加圧プレート２４４は、マウンティングプレート２２２の上部に位置し、後述の加圧駆動部２６０の作動によって昇降しながら、前記マウンティングプレート２２２に置かれた燃料電池を所定の圧力で加圧する板状部材である。
【００４１】
前記上部加圧棒２４２は、図４に示すように、前記加圧プレート２４４の上部に後述の加圧駆動部２６０が結合され、下部に加圧プレート２４４が結合され、加圧駆動部２６０の作動によって昇降しながら加圧プレート２４４を昇降させる棒状部材である。
【００４２】
前記上部加圧棒２４２は、マウンティング部２２０の下部固定軸２２４と同様に、前記加圧プレート２４４に螺合で直結されることもできるが、ユニバーサルジョイントで連結されることが好ましい。
【００４３】
一方、図５及び図６は本発明の好適な実施例による上部加圧棒２４２と加圧プレート２４４の結合構造を具体的示す。
【００４４】
同図に示すように、前記上部加圧棒２４２の下部末端は丸くラウンディング処理され、その上部外周面には外周溝２４３が形成される。そして、前記上部加圧棒２４２の下部末端部は連結部材２４６の上部に挿合される。
【００４５】
前記連結部材２４６は、図５に示すように、上部中央に前記上部加圧棒２４２の下部末端が挿入されるように、円形の挿入孔２４７が形成され、その円形孔の深さは、前記上部加圧棒２４２挿入の際、上部加圧棒２４２の外周面の外周溝２４３が沈むほどの深さに形成される。そして、前記連結部材２４６の下部は上部より直径が小さく形成され、加圧プレート２４４の上部に螺合されるように、その外周面にネジ部が形成される。また、前記連結部材２４６の上部外周面には多数のボルト孔２４８が形成される。前記ボルト孔２４８は、上部加圧棒２４２が連結部材２４６の挿入孔２４７に挿入されるとき、上部加圧棒２４２の外周面の外周溝２４３の位置に相応する位置に形成される。
【００４６】
このような構成を持つ連結部材２４６によって上部加圧棒２４２と加圧プレート２４４が結合される過程を説明すれば次のようである。
【００４７】
まず、前記上部加圧棒２４２の末端部を連結部材２４６の上部中央の挿入孔２４７に差し込む。この場合、前記上部加圧棒２４２のラウンディング処理された端部は挿入孔２４７の底面に当接し、上部加圧棒２４２の外周面に形成された外周溝２４３も前記挿入孔２４７内に沈むことになる。固定ボルト２４９を前記連結部材２４６の上部外周面に形成されたボルト孔２４８に締結すれば、図６に示すように、固定ボルト２４９が連結部材２４６を貫き、その末端が上部加圧棒２４２の外周面の外周溝２４３の表面を加圧することにより、前記上部加圧棒２４２が直立した状態に固定されるものである。前記固定ボルト２４９は上部加圧棒２４２の外周溝２４３内に位置して前記外周溝２４３の内側段差部にかかることになるので、いかなる外力によっても上部加圧棒２４２が連結部材２４６から離脱することができなくなる。その後、前記連結部材２４６の下部を加圧プレート２４４の上部に螺合することで、上部加圧棒２４２と加圧プレート２４４の結合が完了する。
【００４８】
前記マウンティング部２２０と加圧部２４０は高温の電気炉１００の内部に設置されるので、耐熱性に優れた材質で構成されなければならない。本発明においては、前記マウンティング部２２０と加圧部２４０がインコネル材質で構成される。インコネルは、ニッケルを主体とし、１５％のクロム、６〜７％の鉄、２．５％のチタン、１％以下のアルミニウム・マンガン・珪素を添加した耐熱合金である。これは、耐熱性に優れ、９００℃以上の酸化気流中にも酸化しなく、硫黄を含んだ大気にも侵食されない。伸長・引張強度・降伏点などの諸般性質も６００℃程度まで殆ど変化しないなど、機械的性質に優れ、有機物・塩類溶液に対しても腐食しない。したがって、本発明による評価装置の電気炉１００の内部に設置される部品の材質として適合する。
【００４９】
前記加圧部２４０は、上側から加圧駆動部２６０の作動によって昇降することにより、マウンティングプレート２２２に置かれる燃料電池を一定の圧力で加圧するか解除する。このような加圧駆動部２６０は、前記上部加圧棒２４２を上下に往復運動させる部材であればいずれも使用可能である。例えば、空圧アクチュエータ、油圧アクチュエータまたは機械式往復駆動手段などが使用できる。
【００５０】
本発明においては、前記加圧駆動部２６０として空圧アクチュエータが使用されることが好ましい。これにより、図３及び図４は上部加圧棒２４２に空圧アクチュエータが連結された形態を好適な実施例として示す。
【００５１】
同図に示すように、前記空圧アクチュエータは、エアシリンダー２６２とシリンダーロッド２６４を含む。前記エアシリンダー２６２は、外部から圧縮空気を受け、これに連結されたシリンダーロッド２６４を往復移動させる。ここで、前記エアシリンダー２６２は電気炉１００の上部外側に設置され、シリンダーロッド２６４は前記電気炉１００の本体ハウジング１１０を貫通し、その末端が上部加圧棒２４２と結合される。前記シリンダーロッド２６４は、エアシリンダー２６２の内部に位置するピストンを中心としてその両側に交互にエアを供給することによって往復移動される。このようなエアの交互供給は、後述の制御部３００の制御によるソレノイドバルブ（図７参照）の開閉作動によって行われる。ソレノイドバルブの開閉作動によってシリンダーロッド２６４が上下方向に昇降し、これにより、前記シリンダーロッド２６４の末端に結合された上部加圧棒２４２が昇降することになるものである。そして、上部加圧棒２４２の移動により、加圧プレート２４４がマウンティングプレート２２２上に置かれた燃料電池に加圧力を提供するかこれを解除することになる。
【００５２】
前記制御部３００は、前述した本発明による電気化学的特性評価装置の全作動を制御する部分で、従来の評価装置と同様に、評価に必要な各種ガスの供給量及び供給圧力などを制御し、燃料電池の電極に連結された電気負荷から得られた電気量に対するデータを受け、これを分析することによって該当の燃料電池の電気化学的特性を評価する機能をする。さらに、本発明による評価装置の制御部３００は、特に前もって設定された温度データに基づいて電気ヒーター１２０を作動させ、温度センサー１４０から伝達される電気炉１００の内部温度情報に基づいて電気ヒーター１２０の作動を制御して、電気炉１００の内部温度を所定の温度にいつも維持する機能をする。また、本発明による評価装置の制御部３００は、燃料電池に加圧力を提供するために、ソレノイドバルブを制御して、必要に応じてエアシリンダー２６２内のピストン（図示せず）を基準として両側に交互にエアを流入及び流出させることでシリンダーロッド２６４を昇降させることにより、燃料電池への一定の加圧力の提供及び解除を制御する。
【００５３】
これまで、本発明による電気化学的特性評価装置の構成について説明した。以下では、図７に基づいて本発明による評価装置の作動関係を詳細に説明する。図７は本発明による評価装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【００５４】
まず、作業者は電気炉１００の内部に設置されたマウンティングプレート２２２上に評価対象の燃料電池を載せる。制御パネルの操作によって、評価に必要な電気炉１００の内部温度を設定すれば、制御部３００では電気ヒーター１２０に電気を供給してカンタル発熱体を加熱させる。電気炉１００の内部温度は温度センサー１４０によって実時間で感知されて制御部３００にフィードバックされ、フィードバック信号に基づき、制御部３００が電気ヒーター１２０への電気の供給及び遮断を制御することにより、電気炉１００の内部温度を設定温度にいつも一定に維持させる。
【００５５】
また、制御パネルの操作によって、燃料電池への加圧力提供を命令すれば、制御部３００はソレノイドバルブを制御し、図７に示す膨脹ラインにエアを供給することによって、ピストン及びシリンダーロッド２６４を下降させる。すると、シリンダーロッド２６４の末端に連結された上部加圧棒２４２が下降し、その末端に連結された加圧プレート２４４が下降して燃料電池の上部表面を加圧することになる。
【００５６】
前記のような方法によって、高温型燃料電池の評価のための温度条件と圧力条件が満たされれば、アノードに水素を供給するとともにカソードに酸素を供給して発電を行う。前記アノードとカソードには予め電気負荷を連結することで、水素と酸素の反応によって生成される電気量を測定及び分析して燃料電池の電気化学的特性及び性能を評価するものである。
【００５７】
反応の後、カソードから排出されるガスは外部に排出され、アノードから排出される物質中の水気は水分除去器４００によって除去されてから排水され、残りの水素ガスは点火器５００で燃焼するようにする。
【００５８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、高温を必要とする燃料電池の性能評価のために、燃料電池の周囲温度を高温に維持し、マニホールド締結接合面の圧力を一定に維持することで、燃料電池の電気化学的特性評価のための最適の環境を提供して、正確性及び信頼性の高い評価結果データを得る燃料電池の電気化学的特性評価装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による燃料電池の電気化学的特性評価装置の正面図である。
【図２】本発明による燃料電池の電気化学的特性評価装置の側面図である。
【図３】本発明による電気炉の具体的な構成を示す側断面図である。
【図４】本発明による加圧手段の構成及び結合関係を示す図である。
【図５】本発明による加圧手段の加圧部の連結関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施例による上部加圧棒と加圧プレートの結合構造を示す図である。
【図７】本発明による燃料電池の電気化学的特性評価装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００    電気炉
１１０    本体ハウジング
１１２    開閉ドア
１１４    取っ手
１２０    電気ヒーター
１２２    カンタルワイヤ
１２４    耐火物
１３０    断熱層
１４０    温度センサー
１５０    ホイール
２００    加圧手段
２２０    マウンティング部
２２２    マウンティングプレート
２２４    下部固定軸
２２６    ベースプレート
２４０    加圧部
２４２    上部加圧棒
２４３    外周溝
２４４    加圧プレート
２４６    連結部材
２４７    挿入孔
２４８    ボルト孔
２４９    固定ボルト
２６０    加圧駆動部
２６２    エアシリンダー
２６４    シリンダーロッド
３００    制御部
４００    水分除去器
５００    点火器
【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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