燃料電池用電位測定装置
【課題】緻密な局所電位分布を、簡単且つ容易に計測することを可能にする。
【解決手段】電位測定装置１０では、参照電極５０との電位差を検出するとともに、一方の側部側に屈曲する計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａを有する複数の導電性端子５４、５６、５８及び６０と、前記複数の導電性端子５４、５６、５８及び６０を挟んで前記一方の側部側と他方の側部側とに配置され、該複数の導電性端子５４、５６、５８及び６０を覆って一体化させた電極ユニット５２を形成する第１絶縁シート６２及び第２絶縁シート６４とを備えている。
【解決手段】電位測定装置１０では、参照電極５０との電位差を検出するとともに、一方の側部側に屈曲する計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａを有する複数の導電性端子５４、５６、５８及び６０と、前記複数の導電性端子５４、５６、５８及び６０を挟んで前記一方の側部側と他方の側部側とに配置され、該複数の導電性端子５４、５６、５８及び６０を覆って一体化させた電極ユニット５２を形成する第１絶縁シート６２及び第２絶縁シート６４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両側に、それぞれ電極が設けられた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池の電位を測定する燃料電池用電位測定装置に関する。
【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固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒（電極触媒層）と多孔質カーボン（ガス拡散層）からなるアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持する発電セルを構成している。通常、燃料電池では、発電セルを所定の数だけ積層した燃料電池スタックが、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池において、アノード電極には、燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガスが供給される一方、カソード電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気が供給されている。アノード電極に供給された燃料ガスは、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード電極側へと移動する。その間に生じた電子は、外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用されている。
【０００４】
その際、燃料電池に対して、発電に必要な燃料ガス量（及び酸化剤ガス量）が供給されているか否かを検出する必要がある。このため、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池が知られている。
【０００５】
この燃料電池は、図１０に示すように、セパレータ１における電流貫通方向（Ｘ）の両側面１ａ、１ｂに配置された一対の電位測定電極２と、前記一対の電位測定電極２間の電位差を測定する電位差測定手段３とを備えている。電位差測定手段３は、一対の電位測定電極２に各導線４を介して接続された電位センサ５を備えている。
【０００６】
そして、セパレータ１における一対の電位測定電極２間の電位差を測定することにより、電流密度を求めることができ、従って、燃料電池の局所電流を検出することが可能になる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４２８０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記の燃料電池では、緻密な局所電位分布を計測しようとすると、それぞれ一対の電位測定電極２を互いに近接して配置する必要がある。しかしながら、狭小な範囲内に複数の電位測定電極２を配置することができず、緻密な局所電位分布を計測することが困難にな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、緻密な局所電位分布を、簡単且つ容易に計測することが可能な燃料電池用電位測定装置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、電解質膜の両側に、それぞれ電極が設けられた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池の電位を測定する燃料電池用電位測定装置に関するものである。
【００１１】
この燃料電池用電位測定装置では、参照電極との電位差を検出するとともに、一方の側部側に突出する計測部を有する複数の導電性端子と、前記複数の導電性端子を挟んで前記一方の側部側と他方の側部側とに配置され、該複数の導電性端子を覆って一体化させたユニットを形成する第１絶縁シート及び第２絶縁シートとを備えている。
【００１２】
そして、一方の側部側に配置される第１絶縁シートは、計測部を外部に露呈させるとともに、前記計測部は、前記第１絶縁シートの端面から外部に数μｍ〜数十μｍだけ突出し、且つ、導電性端子の他の部位よりも大きな断面積に設定されている。ここで、参照電極は、専用の電極を使用することができる他、アノード電極の中央部分に端子を繋いで該参照電極として使用することも可能である。
【００１３】
また、この燃料電池用電位測定装置では、複数の導電性端子の各計測部は、ユニット内で、順次、段差状に配置されることが好ましい。
【００１４】
さらに、この燃料電池用電位測定装置では、複数の導電性端子は、計測部同士が接触しない間隔で離間して延在するとともに、途上で前記計測部同士の間隔よりも大きく離間した後、それぞれ配線されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の導電性端子が一体化されたユニットを形成するため、前記ユニットを電位計測部に配置するだけで、複数の測定点を同時に計測することができる。しかも、各導電性端子同士を可及的に近接して設けることが可能になり、緻密な局所電位分布を、簡単且つ容易に計測することができる。これにより、燃料電池の電位検出処理が高精度に遂行可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１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】前記電位測定装置の概略説明図である。
【図３】前記電位測定装置を構成する電極ユニットの斜視説明図である。
【図４】前記電極ユニットの、図３中、ＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】前記電極ユニットの正面説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電位測定装置を構成する電極ユニットの正面説明図である。
【図７】前記電極ユニットの断面説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る電位測定装置を構成する電極ユニットの正面説明図である。
【図９】前記電極ユニットの断面説明図である。
【図１０】特許文献１に開示されている燃料電池の斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明の第１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は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）１４が、カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８に挟持されて矢印Ａ方向（例えば、水平方向）に積層される。
【００１８】
複数の燃料電池１２が矢印Ａ方向に積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックが構成される。なお、燃料電池１２は、電解質膜・電極構造体１４とアノード側セパレータ１８及びカソード側セパレータ１６とが、矢印Ａ方向に積層されるとともに、複数の前記燃料電池１２が矢印Ａ方向に積層されている。なお、燃料電池１２は、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に積層してもよい。
【００１９】
燃料電池１２の矢印Ｂ方向（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入口連通孔２０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２０】
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入口連通孔２４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔２０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２１】
カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８としては、例えば、カーボンセパレータが使用されるが、金属セパレータを用いてもよい。カソード側セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１４に向かう面１６ａには、酸化剤ガス入口連通孔２０ａと酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとに連通する酸化剤ガス流路２６が設けられる。酸化剤ガス流路２６は、矢印Ｂ方向に延在する複数の酸化剤ガス流路溝を有する。酸化剤ガス流路２６と酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとは、連結通路部２８ａ、２８ｂを介して連通する。
【００２２】
アノード側セパレータ１８の電解質膜・電極構造体１４に向かう面１８ａには、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス出口連通孔２４ｂとに連通する燃料ガス流路３０が設けられる。燃料ガス流路３０は、酸化剤ガス流路２６と同様に、矢印Ｂ方向に延在する複数の燃料ガス流路溝を有する。燃料ガス流路３０と燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂとは、連結通路部３２ａ、３２ｂを介して連通する。
【００２３】
カソード側セパレータ１６とアノード側セパレータ１８とは、互いに対向する面１６ｂ、１８ｂ間に冷却媒体流路３４を一体的に形成する。冷却媒体流路３４と冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂとは、連結通路部３４ａ、３４ｂを介して連通する。
【００２４】
カソード側セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、このカソード側セパレータ１６の外周縁部を周回して第１シール部材３６が一体的又は個別に設けられる。アノード側セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、このアノード側セパレータ１８の外周縁部を周回して第２シール部材３８が一体的又は個別に設けられる。第１シール部材３６及び第２シール部材３８は、それぞれ平面シール部を有するとともに、凸状シール部３６ａ、３８ａが所望の部位に設けられる。
【００２５】
第１シール部材３６及び第２シール部材３８は、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材を使用する。
【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４０と、前記固体高分子電解質膜４０を挟持するカソード電極４２及びアノード電極４４とを備える。固体高分子電解質膜４０は、カソード電極４２及びアノード電極４４の外周端部よりも外方に突出するとともに、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ、燃料ガス入口連通孔２４ａ、燃料ガス出口連通孔２４ｂ、冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂが形成される。
【００２７】
カソード電極４２及びアノード電極４４は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布された電極触媒層とを有する。電極触媒層は、互いに固体高分子電解質膜４０を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜４０の両面に接合される。
【００２８】
電位測定装置１０は、図１及び図２に示すように、電解質膜・電極構造体１４のアノード側の電解質膜上に配置される参照電極５０と、カソード側に配置される電極ユニット５２とを備える。なお、電極ユニット５２は、測定部位に対応して複数設けることができるが、第１の実施形態では、ＭＥＡの外周に配置された単一の電極ユニット５２を用いて説明する。ここで、参照電極５０は、専用の電極を使用することができる他、アノード電極４４の中央部分に端子を繋いで該参照電極として使用することも可能である。以下、単に、参照電極５０という。
【００２９】
図３及び図４に示すように、電極ユニット５２は、参照電極５０との電位差を検出するとともに、一方の側部側に突出する計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａを有する複数の導電性端子（電位測定電極）５４、５６、５８及び６０と、前記導電性端子５４、５６、５８及び６０を挟んで前記一方の側部側と他方の側部側とに配置され、該導電性端子５４、５６、５８及び６０を覆って一体化させる第１絶縁シート６２及び第２絶縁シート６４とを備える。なお、導電性端子５４、５６、５８及び６０は、例えば、シート状、円柱状、細線状、角柱状等の種々の形状から選択されるとともに、複数設けていればよく、個数は種々変更可能である。
【００３０】
導電性端子５４、５６、５８及び６０は、例えば、薄膜状又は細線状の金（Ａｕ）により形成されるとともに、前記導電性端子５４から前記導電性端子６０に向かって、順次、短尺に構成される。各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、第１絶縁シート６２に形成された開口部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ及び６２ｄから外部に長さＬ（数μｍ〜数十μｍ）だけ突出する（図４参照）。計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂ上にめっき処理によって厚く構成し、又は、先端を折り曲げて厚くしてもよい。
【００３１】
計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、導電性端子５４、５６、５８及び６０の他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂよりも第１絶縁シート６２及び第２絶縁シート６４の厚さ方向に対して大きな断面積に設定される。具体的には、計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂと同一の幅寸法を有し且つ前記他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂよりも大きな肉厚に設定される。図３に示すように、各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、電極ユニット５２内で、順次、段差状に高さ方向（矢印Ｃ方向）に低くなるように配置される。
【００３２】
第２絶縁シート６４は、基材を構成する一方、第１絶縁シート６２は、前記第２絶縁シート６４と同等又は該第２絶縁シート６４よりも小さな寸法に設定される。第１絶縁シート６２及び第２絶縁シート６４は、絶縁性を有し、耐熱水性、耐酸性及び耐熱性に優れるとともに、フレキシブルな材料で形成される。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリイミド等が好適である。
【００３３】
図５に示すように、電極ユニット５２は、縦方向及び横方向の寸法が、数μｍ〜数十ｃｍ、各導電性端子５４、５６、５８及び６０同士の矢印Ｂ方向（横方向）の間隔が、数μｍ〜数ｃｍに設定される。各導電性端子５４、５６、５８及び６０の幅寸法が、数μｍ〜数十μｍ、各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａ同士の矢印Ｃ方向（高さ方向）の間隔が、数μｍ〜数十μｍ、前記計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａの厚さが、数μｍ〜数十μｍに設定される。各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、実際の発電状態に影響を及ぼさない程度に小さな寸法に設定されることが好ましい。
【００３４】
図２に示すように、電位測定装置１０は、電位検出部７０を備えるとともに、前記電位検出部７０には、参照電極５０に導線ライン７２を介して接続される。各導電性端子５４、５６、５８及び６０には、他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂの下端部に導電ライン７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄが接続される。
【００３５】
電位検出部７０は、各導電性端子５４、５６、５８及び６０により検出される電位と参照電極５０との電位差を検出するために、導電ライン７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄに接続される電圧計７６ａ、７６ｂ、７６ｃ及び７６ｄを設ける。
【００３６】
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。
【００３７】
図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔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、燃料ガス入口連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔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。
【００３８】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔２０ａからカソード側セパレータ１６の酸化剤ガス流路２６に導入される。このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路２６に沿って矢印Ｂ方向に流通し、電解質膜・電極構造体１４のカソード電極４２に供給される。
【００３９】
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔２４ａからアノード側セパレータ１８の燃料ガス流路３０に導入される。この燃料ガス流路３０では、燃料ガスが矢印Ｂ方向に流通することにより、電解質膜・電極構造体１４のアノード電極４４に供給される。
【００４０】
従って、電解質膜・電極構造体１４では、カソード電極４２に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４４に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００４１】
次いで、カソード電極４２に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに排出される。同様に、アノード電極４４に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔２４ｂに排出される。
【００４２】
一方、冷却媒体入口連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、カソード側セパレータ１６とアノード側セパレータ１８との間に形成された冷却媒体流路３４に導入される。この冷却媒体流路３４では、冷却媒体が水平方向（矢印Ｂ方向）に移動する。従って、冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１４の発電面全面にわたって冷却した後、冷却媒体出口連通孔２２ｂに排出される。
【００４３】
ところで、電位測定装置１０では、図２に示すように、電位検出部７０の作用下に、参照電極５０及び各導電性端子５４、５６、５８及び６０を介してカソード電極４２における複数の測定点での電位が検出される。
【００４４】
この場合、第１の実施形態では、複数の導電性端子５４、５６、５８及び６０は、第１絶縁シート６２と第２絶縁シート６４とにより一体化された電極ユニット５２を構成している。従って、電極ユニット５２を所望の電位計測部に配置するだけでよく、前記電極ユニット５２の配置作業が一挙に簡素化されるとともに、複数の測定点を同時に計測することができる。
【００４５】
しかも、各導電性端子５４、５６、５８及び６０同士を近接して設けることが可能になる。特に、導電性端子５４、５６、５８及び６０の各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、電極面内の電位分布を計測可能にするために、電極ユニット５２内で、順次、段差状に高さ方向（矢印Ｃ方向）に低くなるように配置されている。これにより、各導電性端子５４、５６、５８及び６０同士を可及的に隣接して設けることができる。
【００４６】
その上、各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、第１絶縁シート６２に形成された開口部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ及び６２ｄから外部に長さＬ（数μｍ〜数十μｍ）だけ突出している（図４参照）。そして、各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、導電性端子５４、５６、５８及び６０の他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂよりも大きな断面積に設定されている。
【００４７】
このため、各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、所望の電位計測部に対して確実且つ良好な密着状態で配置されることができ、緻密な局所電位分布を、簡単且つ容易に、計測することが可能になる。従って、燃料電池１２の電位検出処理が高精度に遂行可能になるという効果が得られる。
【００４８】
なお、第１の実施形態では、参照電極５０がアノード側に配置される一方、導電性端子５４、５６、５８及び６０がカソード側に配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、電位計測部がアノード側であれば、導電性端子５４、５６、５８及び６０を前記アノード側に配置することができる。すなわち、導電性端子５４、５６、５８及び６０は、電位計測部に応じて、配置箇所が変更可能である。
【００４９】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電位測定装置を構成する電極ユニット８０の正面説明図である。なお、第１の実施形態に係る電位測定装置１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
図６及び図７に示すように、電極ユニット８０は、導電性端子５４、５６、５８及び６０を両側から覆って一体化させる第１絶縁シート８２ａ〜８２ｄ及び第２絶縁シート８４とを備える。第１絶縁シート８２ａ〜８２ｄは、それぞれ長さ（矢印Ｃ方向の寸法）が異なるとともに、それぞれ導電性端子５４、５６、５８及び６０を覆って第２絶縁シート８４に固着される。
【００５１】
導電性端子５４、５６、５８及び６０の計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、第１絶縁シート８２ａ〜８２ｄの上方から外部に突出する。計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、第１絶縁シート８２ａ〜８２ｄの側面から外部に長さＬだけ突出する（図７参照）。
【００５２】
このように構成される電極ユニット８０では、複数の導電性端子５４、５６、５８及び６０を一体に取り扱うことができ、前記電極ユニット８０の配置作業が一挙に簡素化されるとともに、緻密な局所電位分布を、簡単且つ容易に計測することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５３】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る電位測定装置を構成する電極ユニット９０の正面説明図である。
【００５４】
図８及び図９に示すように、電極ユニット９０は、複数の導電性端子９２、９４、９６及び９８を両側から覆って一体化させる第１絶縁シート１００及び第２絶縁シート１０２とを備える。導電性端子９２、９４、９６及び９８は、金製のリードにより構成されるとともに、それぞれ上端位置が計測に必要な長さで、例えば、同一位置に配置される。
【００５５】
導電性端子９２、９４、９６及び９８の上部側には、それぞれ異なる高さ位置から計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａが膨出形成される。計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａ以外の他の部位９２ｂ、９４ｂ、９６ｂ及び９８ｂは、第１絶縁シート１００及び第２絶縁シート１０２により一体に被覆される。第１絶縁シート１００及び第２絶縁シート１０２は、例えば、液晶ポリマー、ポリイミド等の耐環境性フイルムで構成される。
【００５６】
計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａは、順次、高さ方向（矢印Ｃ方向）に低くなるように配置される。計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａは、導電性端子９２、９４、９６及び９８の他の部位９２ｂ、９４ｂ、９６ｂ及び９８ｂよりも大きな断面積に設定される。各計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａは、第１絶縁シート１００の端面から外部に長さＬだけ突出する（図９参照）。
【００５７】
各導電性端子９２、９４、９６及び９８は、計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａ同士と同一の間隔（例えば、５μｍ）ずつ離間して並行に延在するとともに、途上で前記計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａ同士の間隔よりも大きく離間（例えば、０．１ｍｍ〜５ｍｍ）する。なお、各導電性端子９２、９４、９６及び９８は、計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａ同士が接触しない間隔で離間して延在すればよい。
【００５８】
電極ユニット９０は、幅狭部１０４ａ、矢印Ｂ方向に広がる肩部１０４ｂ、及び再度互いに平行に延在する幅広部１０４ｃを有する。各導電性端子９２、９４、９６及び９８の他の部位９２ｂ、９４ｂ、９６ｂ及び９８ｂの下端部には、導電ライン７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄが接続される。
【００５９】
このように構成される電極ユニット９０では、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる他、導電ライン７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄにおける接続部位が幅広部１０４ｃを構成している。このため、各導電性端子９２、９４、９６及び９８と導電ライン７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄとの結線作業が、容易且つ良好に遂行可能になるという利点がある。
【００６０】
なお、第１絶縁シート６２及び第２絶縁シート６４を一体として、各導電性端子９２、９４、９６及び９８を覆って成形してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０…電位測定装置 １２…燃料電池
１４…電解質膜・電極構造体 １６…カソード側セパレータ
１８…アノード側セパレータ ２０ａ…酸化剤ガス入口連通孔
２０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔 ２２ａ…冷却媒体入口連通孔
２２ｂ…冷却媒体出口連通孔 ２４ａ…燃料ガス入口連通孔
２４ｂ…燃料ガス出口連通孔 ２６…酸化剤ガス流路
３０…燃料ガス流路 ３４…冷却媒体流路
４０…固体高分子電解質膜 ４２…カソード電極
４４…アノード電極 ５０…参照電極
５２、８０、９０…電極ユニット
５４、５６、５８、６０、９２、９４、９６、９８…導電性端子
５４ａ、５６ａ、５８ａ、６０ａ、９２ａ、９４ａ、９６ａ、９８ａ…計測部
５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ、６０ｂ、９２ｂ、９４ｂ、９６ｂ、９８ｂ…他の部位
６２、６４、８２ａ〜８２ｄ、８４、１００、１０２…絶縁シート
７０…電位検出部 ７２…導線ライン
７４ａ〜７４ｄ…導電ライン ７６ａ〜７６ｄ…電圧計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両側に、それぞれ電極が設けられた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池の電位を測定する燃料電池用電位測定装置に関する。
【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固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒（電極触媒層）と多孔質カーボン（ガス拡散層）からなるアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持する発電セルを構成している。通常、燃料電池では、発電セルを所定の数だけ積層した燃料電池スタックが、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池において、アノード電極には、燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガスが供給される一方、カソード電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気が供給されている。アノード電極に供給された燃料ガスは、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード電極側へと移動する。その間に生じた電子は、外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用されている。
【０００４】
その際、燃料電池に対して、発電に必要な燃料ガス量（及び酸化剤ガス量）が供給されているか否かを検出する必要がある。このため、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池が知られている。
【０００５】
この燃料電池は、図１０に示すように、セパレータ１における電流貫通方向（Ｘ）の両側面１ａ、１ｂに配置された一対の電位測定電極２と、前記一対の電位測定電極２間の電位差を測定する電位差測定手段３とを備えている。電位差測定手段３は、一対の電位測定電極２に各導線４を介して接続された電位センサ５を備えている。
【０００６】
そして、セパレータ１における一対の電位測定電極２間の電位差を測定することにより、電流密度を求めることができ、従って、燃料電池の局所電流を検出することが可能になる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４２８０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記の燃料電池では、緻密な局所電位分布を計測しようとすると、それぞれ一対の電位測定電極２を互いに近接して配置する必要がある。しかしながら、狭小な範囲内に複数の電位測定電極２を配置することができず、緻密な局所電位分布を計測することが困難にな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、緻密な局所電位分布を、簡単且つ容易に計測することが可能な燃料電池用電位測定装置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、電解質膜の両側に、それぞれ電極が設けられた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池の電位を測定する燃料電池用電位測定装置に関するものである。
【００１１】
この燃料電池用電位測定装置では、参照電極との電位差を検出するとともに、一方の側部側に突出する計測部を有する複数の導電性端子と、前記複数の導電性端子を挟んで前記一方の側部側と他方の側部側とに配置され、該複数の導電性端子を覆って一体化させたユニットを形成する第１絶縁シート及び第２絶縁シートとを備えている。
【００１２】
そして、一方の側部側に配置される第１絶縁シートは、計測部を外部に露呈させるとともに、前記計測部は、前記第１絶縁シートの端面から外部に数μｍ〜数十μｍだけ突出し、且つ、導電性端子の他の部位よりも大きな断面積に設定されている。ここで、参照電極は、専用の電極を使用することができる他、アノード電極の中央部分に端子を繋いで該参照電極として使用することも可能である。
【００１３】
また、この燃料電池用電位測定装置では、複数の導電性端子の各計測部は、ユニット内で、順次、段差状に配置されることが好ましい。
【００１４】
さらに、この燃料電池用電位測定装置では、複数の導電性端子は、計測部同士が接触しない間隔で離間して延在するとともに、途上で前記計測部同士の間隔よりも大きく離間した後、それぞれ配線されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の導電性端子が一体化されたユニットを形成するため、前記ユニットを電位計測部に配置するだけで、複数の測定点を同時に計測することができる。しかも、各導電性端子同士を可及的に近接して設けることが可能になり、緻密な局所電位分布を、簡単且つ容易に計測することができる。これにより、燃料電池の電位検出処理が高精度に遂行可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１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】前記電位測定装置の概略説明図である。
【図３】前記電位測定装置を構成する電極ユニットの斜視説明図である。
【図４】前記電極ユニットの、図３中、ＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】前記電極ユニットの正面説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電位測定装置を構成する電極ユニットの正面説明図である。
【図７】前記電極ユニットの断面説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る電位測定装置を構成する電極ユニットの正面説明図である。
【図９】前記電極ユニットの断面説明図である。
【図１０】特許文献１に開示されている燃料電池の斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明の第１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は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）１４が、カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８に挟持されて矢印Ａ方向（例えば、水平方向）に積層される。
【００１８】
複数の燃料電池１２が矢印Ａ方向に積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックが構成される。なお、燃料電池１２は、電解質膜・電極構造体１４とアノード側セパレータ１８及びカソード側セパレータ１６とが、矢印Ａ方向に積層されるとともに、複数の前記燃料電池１２が矢印Ａ方向に積層されている。なお、燃料電池１２は、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に積層してもよい。
【００１９】
燃料電池１２の矢印Ｂ方向（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入口連通孔２０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２０】
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入口連通孔２４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔２０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２１】
カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８としては、例えば、カーボンセパレータが使用されるが、金属セパレータを用いてもよい。カソード側セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１４に向かう面１６ａには、酸化剤ガス入口連通孔２０ａと酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとに連通する酸化剤ガス流路２６が設けられる。酸化剤ガス流路２６は、矢印Ｂ方向に延在する複数の酸化剤ガス流路溝を有する。酸化剤ガス流路２６と酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとは、連結通路部２８ａ、２８ｂを介して連通する。
【００２２】
アノード側セパレータ１８の電解質膜・電極構造体１４に向かう面１８ａには、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス出口連通孔２４ｂとに連通する燃料ガス流路３０が設けられる。燃料ガス流路３０は、酸化剤ガス流路２６と同様に、矢印Ｂ方向に延在する複数の燃料ガス流路溝を有する。燃料ガス流路３０と燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂとは、連結通路部３２ａ、３２ｂを介して連通する。
【００２３】
カソード側セパレータ１６とアノード側セパレータ１８とは、互いに対向する面１６ｂ、１８ｂ間に冷却媒体流路３４を一体的に形成する。冷却媒体流路３４と冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂとは、連結通路部３４ａ、３４ｂを介して連通する。
【００２４】
カソード側セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、このカソード側セパレータ１６の外周縁部を周回して第１シール部材３６が一体的又は個別に設けられる。アノード側セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、このアノード側セパレータ１８の外周縁部を周回して第２シール部材３８が一体的又は個別に設けられる。第１シール部材３６及び第２シール部材３８は、それぞれ平面シール部を有するとともに、凸状シール部３６ａ、３８ａが所望の部位に設けられる。
【００２５】
第１シール部材３６及び第２シール部材３８は、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材を使用する。
【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４０と、前記固体高分子電解質膜４０を挟持するカソード電極４２及びアノード電極４４とを備える。固体高分子電解質膜４０は、カソード電極４２及びアノード電極４４の外周端部よりも外方に突出するとともに、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ、燃料ガス入口連通孔２４ａ、燃料ガス出口連通孔２４ｂ、冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂが形成される。
【００２７】
カソード電極４２及びアノード電極４４は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布された電極触媒層とを有する。電極触媒層は、互いに固体高分子電解質膜４０を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜４０の両面に接合される。
【００２８】
電位測定装置１０は、図１及び図２に示すように、電解質膜・電極構造体１４のアノード側の電解質膜上に配置される参照電極５０と、カソード側に配置される電極ユニット５２とを備える。なお、電極ユニット５２は、測定部位に対応して複数設けることができるが、第１の実施形態では、ＭＥＡの外周に配置された単一の電極ユニット５２を用いて説明する。ここで、参照電極５０は、専用の電極を使用することができる他、アノード電極４４の中央部分に端子を繋いで該参照電極として使用することも可能である。以下、単に、参照電極５０という。
【００２９】
図３及び図４に示すように、電極ユニット５２は、参照電極５０との電位差を検出するとともに、一方の側部側に突出する計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａを有する複数の導電性端子（電位測定電極）５４、５６、５８及び６０と、前記導電性端子５４、５６、５８及び６０を挟んで前記一方の側部側と他方の側部側とに配置され、該導電性端子５４、５６、５８及び６０を覆って一体化させる第１絶縁シート６２及び第２絶縁シート６４とを備える。なお、導電性端子５４、５６、５８及び６０は、例えば、シート状、円柱状、細線状、角柱状等の種々の形状から選択されるとともに、複数設けていればよく、個数は種々変更可能である。
【００３０】
導電性端子５４、５６、５８及び６０は、例えば、薄膜状又は細線状の金（Ａｕ）により形成されるとともに、前記導電性端子５４から前記導電性端子６０に向かって、順次、短尺に構成される。各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、第１絶縁シート６２に形成された開口部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ及び６２ｄから外部に長さＬ（数μｍ〜数十μｍ）だけ突出する（図４参照）。計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂ上にめっき処理によって厚く構成し、又は、先端を折り曲げて厚くしてもよい。
【００３１】
計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、導電性端子５４、５６、５８及び６０の他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂよりも第１絶縁シート６２及び第２絶縁シート６４の厚さ方向に対して大きな断面積に設定される。具体的には、計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂと同一の幅寸法を有し且つ前記他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂよりも大きな肉厚に設定される。図３に示すように、各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、電極ユニット５２内で、順次、段差状に高さ方向（矢印Ｃ方向）に低くなるように配置される。
【００３２】
第２絶縁シート６４は、基材を構成する一方、第１絶縁シート６２は、前記第２絶縁シート６４と同等又は該第２絶縁シート６４よりも小さな寸法に設定される。第１絶縁シート６２及び第２絶縁シート６４は、絶縁性を有し、耐熱水性、耐酸性及び耐熱性に優れるとともに、フレキシブルな材料で形成される。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリイミド等が好適である。
【００３３】
図５に示すように、電極ユニット５２は、縦方向及び横方向の寸法が、数μｍ〜数十ｃｍ、各導電性端子５４、５６、５８及び６０同士の矢印Ｂ方向（横方向）の間隔が、数μｍ〜数ｃｍに設定される。各導電性端子５４、５６、５８及び６０の幅寸法が、数μｍ〜数十μｍ、各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａ同士の矢印Ｃ方向（高さ方向）の間隔が、数μｍ〜数十μｍ、前記計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａの厚さが、数μｍ〜数十μｍに設定される。各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、実際の発電状態に影響を及ぼさない程度に小さな寸法に設定されることが好ましい。
【００３４】
図２に示すように、電位測定装置１０は、電位検出部７０を備えるとともに、前記電位検出部７０には、参照電極５０に導線ライン７２を介して接続される。各導電性端子５４、５６、５８及び６０には、他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂの下端部に導電ライン７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄが接続される。
【００３５】
電位検出部７０は、各導電性端子５４、５６、５８及び６０により検出される電位と参照電極５０との電位差を検出するために、導電ライン７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄに接続される電圧計７６ａ、７６ｂ、７６ｃ及び７６ｄを設ける。
【００３６】
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。
【００３７】
図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔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、燃料ガス入口連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔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。
【００３８】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔２０ａからカソード側セパレータ１６の酸化剤ガス流路２６に導入される。このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路２６に沿って矢印Ｂ方向に流通し、電解質膜・電極構造体１４のカソード電極４２に供給される。
【００３９】
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔２４ａからアノード側セパレータ１８の燃料ガス流路３０に導入される。この燃料ガス流路３０では、燃料ガスが矢印Ｂ方向に流通することにより、電解質膜・電極構造体１４のアノード電極４４に供給される。
【００４０】
従って、電解質膜・電極構造体１４では、カソード電極４２に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４４に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００４１】
次いで、カソード電極４２に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに排出される。同様に、アノード電極４４に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔２４ｂに排出される。
【００４２】
一方、冷却媒体入口連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、カソード側セパレータ１６とアノード側セパレータ１８との間に形成された冷却媒体流路３４に導入される。この冷却媒体流路３４では、冷却媒体が水平方向（矢印Ｂ方向）に移動する。従って、冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１４の発電面全面にわたって冷却した後、冷却媒体出口連通孔２２ｂに排出される。
【００４３】
ところで、電位測定装置１０では、図２に示すように、電位検出部７０の作用下に、参照電極５０及び各導電性端子５４、５６、５８及び６０を介してカソード電極４２における複数の測定点での電位が検出される。
【００４４】
この場合、第１の実施形態では、複数の導電性端子５４、５６、５８及び６０は、第１絶縁シート６２と第２絶縁シート６４とにより一体化された電極ユニット５２を構成している。従って、電極ユニット５２を所望の電位計測部に配置するだけでよく、前記電極ユニット５２の配置作業が一挙に簡素化されるとともに、複数の測定点を同時に計測することができる。
【００４５】
しかも、各導電性端子５４、５６、５８及び６０同士を近接して設けることが可能になる。特に、導電性端子５４、５６、５８及び６０の各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、電極面内の電位分布を計測可能にするために、電極ユニット５２内で、順次、段差状に高さ方向（矢印Ｃ方向）に低くなるように配置されている。これにより、各導電性端子５４、５６、５８及び６０同士を可及的に隣接して設けることができる。
【００４６】
その上、各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、第１絶縁シート６２に形成された開口部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ及び６２ｄから外部に長さＬ（数μｍ〜数十μｍ）だけ突出している（図４参照）。そして、各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、導電性端子５４、５６、５８及び６０の他の部位５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ及び６０ｂよりも大きな断面積に設定されている。
【００４７】
このため、各計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、所望の電位計測部に対して確実且つ良好な密着状態で配置されることができ、緻密な局所電位分布を、簡単且つ容易に、計測することが可能になる。従って、燃料電池１２の電位検出処理が高精度に遂行可能になるという効果が得られる。
【００４８】
なお、第１の実施形態では、参照電極５０がアノード側に配置される一方、導電性端子５４、５６、５８及び６０がカソード側に配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、電位計測部がアノード側であれば、導電性端子５４、５６、５８及び６０を前記アノード側に配置することができる。すなわち、導電性端子５４、５６、５８及び６０は、電位計測部に応じて、配置箇所が変更可能である。
【００４９】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電位測定装置を構成する電極ユニット８０の正面説明図である。なお、第１の実施形態に係る電位測定装置１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
図６及び図７に示すように、電極ユニット８０は、導電性端子５４、５６、５８及び６０を両側から覆って一体化させる第１絶縁シート８２ａ〜８２ｄ及び第２絶縁シート８４とを備える。第１絶縁シート８２ａ〜８２ｄは、それぞれ長さ（矢印Ｃ方向の寸法）が異なるとともに、それぞれ導電性端子５４、５６、５８及び６０を覆って第２絶縁シート８４に固着される。
【００５１】
導電性端子５４、５６、５８及び６０の計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、第１絶縁シート８２ａ〜８２ｄの上方から外部に突出する。計測部５４ａ、５６ａ、５８ａ及び６０ａは、第１絶縁シート８２ａ〜８２ｄの側面から外部に長さＬだけ突出する（図７参照）。
【００５２】
このように構成される電極ユニット８０では、複数の導電性端子５４、５６、５８及び６０を一体に取り扱うことができ、前記電極ユニット８０の配置作業が一挙に簡素化されるとともに、緻密な局所電位分布を、簡単且つ容易に計測することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５３】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る電位測定装置を構成する電極ユニット９０の正面説明図である。
【００５４】
図８及び図９に示すように、電極ユニット９０は、複数の導電性端子９２、９４、９６及び９８を両側から覆って一体化させる第１絶縁シート１００及び第２絶縁シート１０２とを備える。導電性端子９２、９４、９６及び９８は、金製のリードにより構成されるとともに、それぞれ上端位置が計測に必要な長さで、例えば、同一位置に配置される。
【００５５】
導電性端子９２、９４、９６及び９８の上部側には、それぞれ異なる高さ位置から計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａが膨出形成される。計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａ以外の他の部位９２ｂ、９４ｂ、９６ｂ及び９８ｂは、第１絶縁シート１００及び第２絶縁シート１０２により一体に被覆される。第１絶縁シート１００及び第２絶縁シート１０２は、例えば、液晶ポリマー、ポリイミド等の耐環境性フイルムで構成される。
【００５６】
計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａは、順次、高さ方向（矢印Ｃ方向）に低くなるように配置される。計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａは、導電性端子９２、９４、９６及び９８の他の部位９２ｂ、９４ｂ、９６ｂ及び９８ｂよりも大きな断面積に設定される。各計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａは、第１絶縁シート１００の端面から外部に長さＬだけ突出する（図９参照）。
【００５７】
各導電性端子９２、９４、９６及び９８は、計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａ同士と同一の間隔（例えば、５μｍ）ずつ離間して並行に延在するとともに、途上で前記計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａ同士の間隔よりも大きく離間（例えば、０．１ｍｍ〜５ｍｍ）する。なお、各導電性端子９２、９４、９６及び９８は、計測部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａ同士が接触しない間隔で離間して延在すればよい。
【００５８】
電極ユニット９０は、幅狭部１０４ａ、矢印Ｂ方向に広がる肩部１０４ｂ、及び再度互いに平行に延在する幅広部１０４ｃを有する。各導電性端子９２、９４、９６及び９８の他の部位９２ｂ、９４ｂ、９６ｂ及び９８ｂの下端部には、導電ライン７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄが接続される。
【００５９】
このように構成される電極ユニット９０では、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる他、導電ライン７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄにおける接続部位が幅広部１０４ｃを構成している。このため、各導電性端子９２、９４、９６及び９８と導電ライン７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄとの結線作業が、容易且つ良好に遂行可能になるという利点がある。
【００６０】
なお、第１絶縁シート６２及び第２絶縁シート６４を一体として、各導電性端子９２、９４、９６及び９８を覆って成形してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０…電位測定装置 １２…燃料電池
１４…電解質膜・電極構造体 １６…カソード側セパレータ
１８…アノード側セパレータ ２０ａ…酸化剤ガス入口連通孔
２０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔 ２２ａ…冷却媒体入口連通孔
２２ｂ…冷却媒体出口連通孔 ２４ａ…燃料ガス入口連通孔
２４ｂ…燃料ガス出口連通孔 ２６…酸化剤ガス流路
３０…燃料ガス流路 ３４…冷却媒体流路
４０…固体高分子電解質膜 ４２…カソード電極
４４…アノード電極 ５０…参照電極
５２、８０、９０…電極ユニット
５４、５６、５８、６０、９２、９４、９６、９８…導電性端子
５４ａ、５６ａ、５８ａ、６０ａ、９２ａ、９４ａ、９６ａ、９８ａ…計測部
５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ、６０ｂ、９２ｂ、９４ｂ、９６ｂ、９８ｂ…他の部位
６２、６４、８２ａ〜８２ｄ、８４、１００、１０２…絶縁シート
７０…電位検出部 ７２…導線ライン
７４ａ〜７４ｄ…導電ライン ７６ａ〜７６ｄ…電圧計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に、それぞれ電極が設けられた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池の電位を測定する燃料電池用電位測定装置であって、
参照電極との電位差を検出するとともに、一方の側部側に突出する計測部を有する複数の導電性端子と、
前記複数の導電性端子を挟んで前記一方の側部側と他方の側部側とに配置され、該複数の導電性端子を覆って一体化させたユニットを形成する第１絶縁シート及び第２絶縁シートと、
を備え、
前記一方の側部側に配置される前記第１絶縁シートは、前記計測部を外部に露呈させるとともに、
前記計測部は、前記第１絶縁シートの端面から外部に数μｍ〜数十μｍだけ突出し、且つ、前記導電性端子の他の部位よりも大きな断面積に設定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記載の燃料電池用電位測定装置において、前記複数の導電性端子の各計測部は、前記ユニット内で、順次、段差状に配置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記載の燃料電池用電位測定装置において、前記複数の導電性端子は、前記計測部同士が接触しない間隔で離間して延在するとともに、
途上で前記計測部同士の間隔よりも大きく離間した後、それぞれ配線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１】
電解質膜の両側に、それぞれ電極が設けられた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池の電位を測定する燃料電池用電位測定装置であって、
参照電極との電位差を検出するとともに、一方の側部側に突出する計測部を有する複数の導電性端子と、
前記複数の導電性端子を挟んで前記一方の側部側と他方の側部側とに配置され、該複数の導電性端子を覆って一体化させたユニットを形成する第１絶縁シート及び第２絶縁シートと、
を備え、
前記一方の側部側に配置される前記第１絶縁シートは、前記計測部を外部に露呈させるとともに、
前記計測部は、前記第１絶縁シートの端面から外部に数μｍ〜数十μｍだけ突出し、且つ、前記導電性端子の他の部位よりも大きな断面積に設定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記載の燃料電池用電位測定装置において、前記複数の導電性端子の各計測部は、前記ユニット内で、順次、段差状に配置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記載の燃料電池用電位測定装置において、前記複数の導電性端子は、前記計測部同士が接触しない間隔で離間して延在するとともに、
途上で前記計測部同士の間隔よりも大きく離間した後、それぞれ配線されることを特徴とする燃料電池用電位測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−８４５６８（Ｐ２０１３−８４５６８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５４８２６（Ｐ２０１２−１５４８２６）
【出願日】平成２４年７月１０日（２０１２．７．１０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１０日（２０１２．７．１０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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