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公開番号2025140675
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024040209
出願日2024-03-14
発明の名称エージング装置及びエージング方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人弁理士法人桐朋
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250919BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池スタック組み立て後に所望の発電性能を引き出すためのエージング方法を提供する。
【解決手段】エージング部38は、燃料電池スタックに対して非発電エージングと性能評価とを行い、プロトン抵抗取得部98は、非発電エージングが行われているときに対象セルの第1プロトン抵抗を取得し、性能評価後に対象セルの第2プロトン抵抗を取得し、対象セルの第1プロトン抵抗と、対象セルの第2プロトン抵抗との差分に応じた値である第3プロトン抵抗を取得する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
複数のセルを有する燃料電池スタックに対してエージングを行うエージング装置であって、
前記燃料電池スタックにアノードガスとカソードガスとを供給して前記エージングを行うエージング部と、
前記燃料電池スタックの少なくとも１つの前記セルである対象セルのプロトン抵抗を取得するプロトン抵抗取得部と、
を有し、
前記エージング部は、
前記アノードガスとして水素ガスを供給し、前記カソードガスとして不活性ガスを供給することにより、前記燃料電池スタックが発電していない状態である非発電状態での前記エージングである非発電エージングを前記燃料電池スタックに対して行う非発電処理と、
前記非発電処理後に、前記アノードガスとして前記水素ガスを供給し、前記カソードガスとして酸素含有ガスを供給することにより、前記燃料電池スタックに発電を行わせる発電処理と、
前記発電処理後に、前記カソードガスとして前記不活性ガスを供給することにより、前記燃料電池スタックを発電停止状態にする発電停止処理と、
を実行可能であり、
前記プロトン抵抗取得部は、
前記燃料電池スタックに対して前記非発電エージングが行われているときの前記対象セルの前記プロトン抵抗を第１プロトン抵抗として取得する第１プロトン抵抗取得処理と、
前記燃料電池スタックが前記発電停止状態であるときの前記対象セルの前記プロトン抵抗を第２プロトン抵抗として取得する第２プロトン抵抗取得処理と、
前記対象セルの前記第１プロトン抵抗と、前記対象セルの前記第２プロトン抵抗との差分に応じた値である第３プロトン抵抗を取得する第３プロトン抵抗取得処理と、
を実行可能である、エージング装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載のエージング装置において、
前記エージング部は、前記対象セルの前記第３プロトン抵抗が所定抵抗値以下となるまで、少なくとも前記非発電処理を繰り返し実行する、エージング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエージング装置において、
前記燃料電池スタックによって発電が行われているときに前記対象セルにおいて生成された水分の量である生成水量を、前記対象セルの前記第３プロトン抵抗に基づいて取得する生成水量取得部を更に備え、
前記エージング部は、前記生成水量が所定水量となるまで、少なくとも前記非発電処理を繰り返し実行する、エージング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のエージング装置において、
前記エージング部は、前記非発電エージングとして、前記燃料電池スタックに印加される電圧の掃引が繰り返し行われるサイクリックボルタンメトリエージングを少なくとも行い、
前記エージング部が、前記非発電エージングとして前記サイクリックボルタンメトリエージングを行う場合、前記燃料電池スタックに印加される交流電圧の掃引の周波数は、所定範囲の周波数に設定される、エージング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のエージング装置において、
前記エージング部は、前記非発電エージングとして、前記燃料電池スタックに印加される電圧の掃引が繰り返し行われるサイクリックボルタンメトリエージングを少なくとも行い、
前記エージング部が、前記非発電エージングとして前記サイクリックボルタンメトリエージングを行う場合、前記燃料電池スタックに印加される電圧が所定電圧であるときに、前記プロトン抵抗取得部は、前記対象セルの前記第１プロトン抵抗を取得する、エージング装置。
【請求項６】
複数のセルを有する燃料電池スタックに対してエージングを行うエージング方法であって、
アノードガスとして水素ガスを供給し、カソードガスとして不活性ガスを供給することにより前記燃料電池スタックが発電していない状態である非発電状態での前記エージングである非発電エージングを前記燃料電池スタックに対して行う非発電ステップと、
前記燃料電池スタックに対して前記非発電エージングが行われているときに、前記燃料電池スタックの少なくとも１つの前記セルである対象セルのプロトン抵抗を第１プロトン抵抗として取得する第１プロトン抵抗取得ステップと、
前記第１プロトン抵抗取得ステップの後に、前記アノードガスとして前記水素ガスを供給し、前記カソードガスとして酸素含有ガスを供給することにより、前記燃料電池スタックに発電を行わせる発電ステップと、
前記発電ステップの後に、前記カソードガスとして前記不活性ガスを供給することにより、前記燃料電池スタックを発電停止状態にする発電停止ステップと、
前記燃料電池スタックが前記発電停止状態であるときの前記対象セルの前記プロトン抵抗を第２プロトン抵抗として取得する第２プロトン抵抗取得ステップと、
前記対象セルの前記第１プロトン抵抗と、前記対象セルの前記第２プロトン抵抗との差分に応じた値である第３プロトン抵抗を取得する第３プロトン抵抗取得部と、
を有する、エージング方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、エージング装置及びエージング方法に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する燃料電池に関する研究開発が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－０６９７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池に関する技術においては、複数のセルを積層して燃料電池スタックを組み立てた後に、所望の発電性能を引き出すために燃料電池スタックに対してエージングが行われる。しかし、燃料電池スタックのエージングには改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様は、複数のセルを有する固体高分子型の燃料電池スタックに対してエージングを行うエージング装置であって、前記燃料電池スタックにアノードガスとカソードガスとを供給して前記エージングを行うエージング部と、前記燃料電池スタックの少なくとも１つの前記セルである対象セルのプロトン抵抗を取得するプロトン抵抗取得部と、を有し、前記エージング部は、前記アノードガスとして水素ガスを供給し、前記カソードガスとして不活性ガスを供給することにより、前記燃料電池スタックが発電していない状態である非発電状態での前記エージングである非発電エージングを前記燃料電池スタックに対して行う非発電処理と、前記非発電処理後に、前記アノードガスとして前記水素ガスを供給し、前記カソードガスとして酸素含有ガスを供給することにより、前記燃料電池スタックに発電を行わせる発電処理と、前記発電処理後に、前記カソードガスとして前記不活性ガスを供給することにより、前記燃料電池スタックを発電停止状態にする発電停止処理と、を実行可能であり、前記プロトン抵抗取得部は、前記燃料電池スタックに対して前記非発電エージングが行われているときの前記対象セルの前記プロトン抵抗を第１プロトン抵抗として取得する第１プロトン抵抗取得処理と、前記燃料電池スタックが前記発電停止状態であるときの前記対象セルの前記プロトン抵抗を第２プロトン抵抗として取得する第２プロトン抵抗取得処理と、前記対象セルの前記第１プロトン抵抗と、前記対象セルの前記第２プロトン抵抗との差分に応じた値である第３プロトン抵抗を取得する第３プロトン抵抗取得処理と、を実行可能である、エージング装置である。
【０００７】
本開示の第２の態様は、複数のセルを有する固体高分子型の燃料電池スタックに対してエージングを行うエージング方法であって、アノードガスとして水素ガスを供給し、カソードガスとして不活性ガスを供給することにより前記燃料電池スタックが発電していない状態である非発電状態での前記エージングである非発電エージングを前記燃料電池スタックに対して行う非発電ステップと、前記燃料電池スタックに対して前記非発電エージングが行われているときに、前記燃料電池スタックの少なくとも１つの前記セルである対象セルのプロトン抵抗を第１プロトン抵抗として取得する第１プロトン抵抗取得ステップと、前記第１プロトン抵抗取得ステップの後に、前記アノードガスとして前記水素ガスを供給し、前記カソードガスとして酸素含有ガスを供給することにより、前記燃料電池スタックに発電を行わせる発電ステップと、前記発電ステップの後に、前記カソードガスとして前記不活性ガスを供給することにより、前記燃料電池スタックを発電停止状態にする発電停止ステップと、前記燃料電池スタックが前記発電停止状態であるときの前記対象セルの前記プロトン抵抗を第２プロトン抵抗として取得する第２プロトン抵抗取得ステップと、前記対象セルの前記第１プロトン抵抗と、前記対象セルの前記第２プロトン抵抗との差分に応じた値である第３プロトン抵抗を取得する第３プロトン抵抗取得部と、を有する、エージング方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、よりよいエージング装置及びエージング方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１の実施形態における燃料電池スタックの模式図である。
図２は、第１の実施形態におけるセルの模式図である。
図３は、第１の実施形態におけるエージング装置の模式図である。
図４は、第１の実施形態におけるエージング装置の制御ブロック図である。
図５は、第１の実施形態におけるセルの等価回路を示す図である。
図６は、等価回路から得られるセルのインピーダンスを示すナイキストプロットである。
図７は、燃料電池スタックに対してＣＶエージングが行われているときのセルのイメージ図である。
図８は、燃料電池スタックに対して性能評価が行われているときのセルのイメージ図である。
図９は、燃料電池スタックに対するエージングによる対象セルのプロトン抵抗の変化を示すタイムチャートである。
図１０は、サイクリックボルタモグラムである。
図１１は、第１の実施形態における制御部において実行されるエージング処理のフローチャートである。
図１２は、燃料電池スタックに対するエージングによるセルのプロトン抵抗の変化を示すタイムチャートである。
図１３は、第２の実施形態における制御部において実行されるエージング処理のフローチャートである。
図１４は、第３の実施形態におけるエージング装置の制御ブロック図である。
図１５は、第３の実施形態におけるセルのプロトン抵抗からセルの生成水量を求めるためのマップである。
図１６は、第３の実施形態におけるエージングによる生成水量の変化を示すタイムチャートである。
図１７は、第３の実施形態における制御部において実行されるエージング処理のフローチャートである。
図１８は、第４の実施形態におけるエージング処理のフローチャートである。
図１９は、第４の実施形態におけるエージングによるプロトン抵抗の変化を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
複数のセルを積層して燃料電池スタックを組み立てた後に、所望の発電性能を引き出すために燃料電池スタックに対してエージングが行われる。燃料電池スタックに対してエージングが行われることにより、各セルの電極触媒層の触媒（白金）が活性化される。
（【００１１】以降は省略されています）

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