燃料電池評価装置
【課題】ガス流量が小流量の場合でも、燃料電池に供給されるガス（燃料ガスと酸化ガス）が必要な加湿状態になるまでの応答時間を大幅に短縮することができ、加湿応答性を飛躍的に向上することができる燃料電池評価装置を提供する。
【解決手段】燃料電池１０のアノード側又はカソード側にガスを供給するガス供給装置２２を備える。ガス供給装置２２は、ガスに加湿する加湿装置２４と、加湿したガスを加熱するガス加熱器２６と、加熱したガスを燃料電池に供給するガス供給ライン２８と、ガス供給ラインから分岐して加湿装置に戻るガス循環ライン３０と、ガス循環ラインに設けられガスを循環させるガス循環装置３２とを有する。
【解決手段】燃料電池１０のアノード側又はカソード側にガスを供給するガス供給装置２２を備える。ガス供給装置２２は、ガスに加湿する加湿装置２４と、加湿したガスを加熱するガス加熱器２６と、加熱したガスを燃料電池に供給するガス供給ライン２８と、ガス供給ラインから分岐して加湿装置に戻るガス循環ライン３０と、ガス循環ラインに設けられガスを循環させるガス循環装置３２とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加湿したガス（燃料ガスと酸化ガス）を燃料電池に供給して試験する燃料電池評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）は、低温で作動し、小型で高効率という特徴を有するため、電気自動車用の電源として最適な燃料電池である。しかしかかる燃料電池の本格的商品化に向けては飛躍的な低コスト化とともに耐久性、信頼性の向上が必要である。
そこで、燃料電池の耐久性、信頼性等の性能を評価する燃料電池評価装置が不可欠であり、例えば特許文献１〜６が既に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４１２２６号公報、「ガス加湿装置、及び燃料電池システム」
【特許文献２】特開２００６−１２８００１号公報、「燃料電池評価試験装置」
【特許文献３】特開２００６−１３４７３３号公報、「加湿装置、ガス供給装置、並びに、燃料電池評価試験装置」
【特許文献４】特開２００６−１４７３２０号公報、「燃料電池の試験装置」
【特許文献５】特開２００９−１２３５９４号公報、「燃料電池評価試験装置」
【特許文献６】特表２００７−０３４９５９号公報、「燃料電池の性能評価装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池を構成する単セル（単電池）は、燃料側の燃料極（アノード）と空気側の空気極（カソード）との間に電解質膜（タイル）を挟持したものである。
また、車両搭載用の燃料電池は、多数（例えば１００枚）の単セルを積層して所望の電圧まで高めたものであり、スタック又はフルスタックと呼ばれる。
さらに、スタック（又はフルスタック）よりは単セルの積層数が少なく、スタックの構成要素として、或いは試験用に用いられるものをモジュールと呼ぶ。モジュールは、積層数が少ない低出力のものから、積層数が多い高出力のものまで、種々用いられる。
以下、単セル、モジュール、及びスタックを総称して、燃料電池（又はＦＣスタック）と呼ぶ。
【０００５】
燃料電池評価装置は、燃料電池（単セル、モジュール、スタック）のアノード側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置、燃料電池のカソード側に空気を供給する酸化ガス供給装置、アノード側の背圧を制御するアノード背圧制御装置、及びカソード側の背圧を制御するカソード背圧制御装置を一般に備える。
【０００６】
燃料電池を構成する電解質膜は、低加湿環境において劣化が顕著に進行するため、燃料電池はできるだけ高加湿下で運転する必要がある。そのため、燃料電池評価装置のガス供給装置（燃料ガス供給装置及び空気供給装置）には、供給ガス（燃料ガス、空気）を加湿する加湿装置が不可欠である。
【０００７】
図１は、従来のガス供給装置の模式図である。この図において、１は燃料電池（ＦＣスタック）のアノード側又はカソード側、２は加湿装置、３はガス加熱器、４は露点計、５は背圧弁である。
加湿装置２は、この例では、加湿器６、ポンプ７、水冷却器８、及び水加熱器９からなる。
【０００８】
加湿器６の内部には、水Ｗが所定のレベルで溜められており、加湿器６内の水Ｗは、ポンプ７、水冷却器８及び水加熱器９を循環して加湿器６内に戻るようになっており、水冷却器８と水加熱器９により温度が所定の露点温度（例えば８０℃）に制御される。
【０００９】
供給ガスＧ１（燃料ガス又は空気）は図示しないガス供給源から供給され、加湿器６内の水Ｗと直接接触して加湿され、ガス加熱器３に供給される。この加湿の際、水温が露点に制御されているので、ガス加熱器３に供給される供給ガスＧ２には、加湿器６で設定された露点温度の飽和水蒸気が含まれる。
【００１０】
ガス加熱器３は、供給ガスＧ２を所定の試験温度（例えば９０℃）まで更に加熱する。従って加熱後の供給ガスＧ３の温度は、露点温度よりも高く、これに含まれる水蒸気は凝縮することなく燃料電池１に供給される。なお途中の配管は、ガス温度が下がらないように、保温又は加熱されている。
露点計４は、燃料電池１の直前に設けられ、燃料電池１に供給される供給ガスＧ３の露点を計測する。背圧弁５は、燃料電池１の背圧を制御する。
【００１１】
上述した構成のガス供給装置により、所望の露点温度の水蒸気を含む供給ガスＧ３を所定の試験温度で燃料電池１に供給し、燃料電池１を高加湿下で運転することができる。
【００１２】
例えば電気自動車用の電源として燃料電池を実用化するためには、燃料電池に要求される種々の使用条件を考慮して燃料電池を試験する必要がある。
そのため、燃料電池評価装置のガス供給装置（燃料ガス供給装置及び空気供給装置）に要求される流量範囲は非常に広く、最小流量に対する最大流量は例えばおよそ２００倍に達する。例えば、スタック用の燃料電池評価装置の場合、燃料ガス流量は、２０〜４０００ＮＬ／ｍｉｎ、酸化ガス流量は、５０〜１００００ＮＬ／ｍｉｎである。
【００１３】
ガス供給装置を構成する各機器及び配管は、最大流量において許容できる圧力損失以下になるように設計されている。そのため、加湿器６の水面より上の空間容積と、加湿器６から燃料電池１までの配管容積の和Ｖは、可能な限り小さく設計した場合でも、無視できない大きさとなる。この容積Ｖは、例えば１分間の最大流量の１／１０程度である。以下この容積Ｖを「デッドボリュームＶ」と呼ぶ。
【００１４】
デッドボリュームＶが仮に１分間の最大流量の１／１０である場合、加湿器６で条件が変化した供給ガスＧ２は、最大流量の場合、６秒間（１分間の１／１０）でデッドボリュームＶを通過して燃料電池１に達する。従って、この場合の加湿に対する応答遅れは６秒間であり、燃料電池評価装置としては許容できる遅れであるといえる。
【００１５】
しかし、ガス流量が最小流量であっても、デッドボリュームＶは同じであるため、最小流量の場合、加湿器６で条件が変化した供給ガスＧ２が、デッドボリュームＶを通過して燃料電池１に達するには、２０分間（６秒間の２００倍）かかることになる。
そのため、従来のガス供給装置では、小流量の場合、加湿器６で変化した試験条件に達するまでの加湿に対する応答遅れが非常に長くなり、燃料電池を用いた評価試験に長時間を要していた。
【００１６】
すなわち、従来の燃料電池評価装置では、ガス流量が小流量の場合、必要な加湿状態になるまでに加湿器６から燃料電池１までのデッドボリュームＶを充満する時間（Ｔ：応答時間）が長く、加湿応答性が制約されていた。
【００１７】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ガス流量が小流量の場合でも、燃料電池に供給されるガス（燃料ガスと酸化ガス）が必要な加湿状態になるまでの応答時間を大幅に短縮することができ、加湿応答性を飛躍的に向上することができる燃料電池評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明によれば、燃料電池のアノード側又はカソード側にガスを供給するガス供給装置を備え、
ガス供給装置は、ガスに加湿する加湿装置と、加湿したガスを加熱するガス加熱器と、加熱したガスを燃料電池に供給するガス供給ラインと、ガス供給ラインから分岐して加湿装置に戻るガス循環ラインと、ガス循環ラインに設けられガスを循環させるガス循環装置とを有する、ことを特徴とする燃料電池評価装置が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
上記本発明の構成によれば、ガス循環ラインに設けられたガス循環装置（例えば、定流量ユニット）を有するので、ガス循環装置による循環ガス量Ｑ２が加湿装置に供給される。
従って、加湿装置に供給される総ガス量Ｑは、燃料電池に供給される反応用ガス量Ｑ１と循環ガス量Ｑ２の和（Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２）となる。この総ガス量Ｑは、加湿器からガス供給ラインの分岐点までのデッドボリュームＶ２を流れるので、反応用ガス量Ｑ１が小流量である場合でも、総ガス量Ｑを最大流量に近い大流量に設定することができ、デッドボリュームＶ２を充満する時間を大幅に短縮することができる。
【００２０】
ガス供給ラインの分岐点は、燃料電池の入口近傍に設けることができるので、分岐点から燃料電池までの容積は小さくでき、加湿器から燃料電池までのデッドボリュームＶは分岐点までのデッドボリュームＶ２に近似した値となる。
従って、ガス流量が小流量の場合でも、燃料電池に供給されるガス（燃料ガスと酸化ガス）が必要な加湿状態になるまでの応答時間を大幅に短縮することができ、加湿応答性を飛躍的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のガス供給装置の模式図である。
【図２】本発明の燃料電池評価装置の全体構成図である。
【図３】本発明によるガス供給装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２３】
図２は、本発明の燃料電池評価装置の全体構成図である。
この図において、１０は燃料電池（ＦＣスタック）であり、単セル、モジュール、又はスタックである。燃料電池１０は、本発明の燃料電池評価装置を用いて耐久性、信頼性等の性能を評価する評価対象物である。
【００２４】
燃料電池１０（単セル、モジュール、又はスタック）は、各セルの燃料極（アノード）に燃料ガスを供給し排出するアノード側流路Ａと、各セルの空気極（カソード）に空気を供給し排出するカソード側流路Ｃと、内部を冷却する冷却流路（図示せず）とを有する。
【００２５】
図２において、本発明の燃料電池評価装置は、燃料電池１０のアノード側流路Ａに接続された燃料ガス供給装置１２及び燃料ガス排気装置１４と、燃料電池１０のカソード側流路Ｃに接続された酸化ガス供給装置１６及び酸化ガス排気装置１８と、燃料電池１０の冷却流路に接続された冷却装置２０とを備える。
【００２６】
燃料ガス供給装置１２は、燃料ガス流量制御装置１２Ａと燃料ガス加湿加熱制御装置１２Ｂとからなる。燃料ガス流量制御装置１２Ａは、燃料電池１０のアノード側流路Ａに供給する燃料ガス（例えばＨ２ガス）の流量を制御する。燃料ガス加湿加熱制御装置１２Ｂは、燃料ガス流量制御装置１２Ａから供給される燃料ガスに、不活性ガス流量制御装置１１から供給される不活性ガス（例えばＮ２ガス）を混合し、この混合ガス（燃料ガス）を加湿制御及び加熱制御して燃料電池１０のアノード側に供給する。
【００２７】
燃料ガス排気装置１４は、燃料ガス背圧制御装置１４Ａと燃料ガス水封排気装置１４Ｂとからなる。燃料ガス背圧制御装置１４Ａは、燃料電池１０のアノード側流路Ａを出た燃料ガスの背圧を制御する。燃料ガス水封排気装置１４Ｂは、アノード側流路Ａを出た燃料ガスを水封しながら排気する。
【００２８】
酸化ガス供給装置１６は、酸化ガス流量制御装置１６Ａと酸化ガス加湿加熱制御装置１６Ｂとからなる。酸化ガス流量制御装置１６Ａは、燃料電池１０のカソード側流路Ｃに供給する酸化ガス（例えば空気）の流量を制御する。酸化ガス加湿加熱制御装置１６Ｂは、酸化ガス流量制御装置１６Ａから供給される酸化ガスに、不活性ガス流量制御装置１１から供給される不活性ガス（例えばＮ２ガス）を混合し、この混合ガス（酸化ガス）を加湿制御及び加熱制御して燃料電池１０のカソード側に供給する。
【００２９】
酸化ガス排気装置１８は、酸化ガス背圧制御装置１８Ａと酸化ガス水封排気装置１８Ｂとからなる。酸化ガス背圧制御装置１８Ａは、燃料電池１０のカソード側流路Ｃを出た酸化ガスの背圧を制御する。酸化ガス水封排気装置１８Ｂは、カソード側流路Ｃを出た酸化ガスを水封しながら排気する。
【００３０】
上述した燃料ガス背圧制御装置１４Ａと酸化ガス背圧制御装置１８Ａにより、燃料電池１０のアノード側とカソード側の圧力をそれぞれ制御することができる。また、燃料ガス水封排気装置１４Ｂと酸化ガス水封排気装置１８Ｂにより、燃料電池１０のアノード側とカソード側のガスに外気が侵入するのを防止しながら、アノード側とカソード側のガスを外部（又は図示しないガス処理装置）に排気することができる。
【００３１】
冷却装置２０は、燃料電池１０の冷却流路に供給する冷却媒体（例えば冷却水）の温度と流量を制御する。この冷却装置２０により、燃料電池１０の温度を所望の反応温度に制御することができる。
【００３２】
図３は、本発明によるガス供給装置の模式図である。このガス供給装置２２は、燃料電池１０のアノード側又はカソード側にガス（燃料ガス又は酸化ガス）を供給する装置であり、上述した燃料ガス供給装置１２又は酸化ガス供給装置１６に相当する。なおこの図では、燃料ガス供給装置１２又は酸化ガス供給装置１６の一部を省略して示している。
【００３３】
図３において、ガス供給装置２２は、加湿装置２４、ガス加熱器２６、ガス供給ライン２８、ガス循環ライン３０、及びガス循環装置３２を有する。
【００３４】
加湿装置２４は、ガス（燃料ガス又は酸化ガス）に加湿する装置である。
この例において、加湿装置２４は、ジャケット式の加湿器２４Ａ、水循環ライン２４Ｂ、ポンプ２４Ｃ、水冷却器２４Ｄ、及び水加熱器２４Ｅを有し、加湿器２４Ａ内の水Ｗを露点温度に制御する。
ジャケット式の加湿器２４Ａは、内部を保温する断熱ジャケットを有し、内部に水Ｗが溜められている。
水循環ライン２４Ｂは、加湿器２４Ａから水Ｗを外部に抜き出して内部に戻す配管ラインである。
ポンプ２４Ｃは、水循環ライン２４Ｂに設けられ水Ｗを循環させる水ポンプである。
水冷却器２４Ｄは、例えば水冷式の熱交換器であり、水循環ライン２４Ｂに設けられ水Ｗを冷却する。
水加熱器２４Ｅは、例えば電気ヒータであり、水循環ライン２４Ｂに設けられ水Ｗを加熱する。
【００３５】
ガス加熱器２６は、加湿したガスＧ２を加熱する装置である。
ガス供給ライン２８は、加熱したガスＧ３を燃料電池１０に供給する配管ラインである。ガス供給ライン２８の燃料電池１０の直前には、露点計４が設けられ、燃料電池１０に供給される供給ガスＧ４の露点を計測するようになっている。
【００３６】
ガス供給ライン２８は、燃料電池１０の入口近傍に分岐点Ａを有する。ガス循環ライン３０は、ガス供給ライン２８から分岐して加湿装置２４に戻る配管ラインである。ガス供給ライン２８の分岐点Ａは、好ましくは露点計４の直前に設けるのがよい。
【００３７】
ガス循環装置３２は、ガス循環ライン３０に設けられガスを循環させる装置である。ガス循環装置３２は、この例では、一定流量Ｑ２のガスを循環させる定流量ユニットである。
【００３８】
ジャケット式の加湿器２４Ａの内部には、水Ｗが所定のレベルで溜められており、加湿器２４Ａ内の水Ｗは、ポンプ２４Ｃ、水冷却器２４Ｄ及び水加熱器２４Ｅを循環して水循環ライン２４Ｂにより加湿器２４Ａ内に戻るようになっている。加湿器２４Ａ内の水Ｗは、水冷却器２４Ｄと水加熱器２４Ｅにより温度が所定の露点温度（例えば８０℃）に制御される。
【００３９】
供給ガスＧ１（燃料ガス又は空気）は図示しないガス供給源から供給され、加湿器２４Ａ内の水Ｗと直接接触して加湿され、ガス加熱器２６に供給される。この加湿の際、水温が露点に制御されているので、ガス加熱器２６に供給される供給ガスＧ２には、加湿器２４Ａで設定された露点温度の飽和水蒸気が含まれる。
【００４０】
ガス加熱器２６は、供給ガスＧ２を所定の試験温度（例えば９０℃）まで更に加熱する。従って加熱後の供給ガスＧ３の温度は、露点温度よりも高く、これに含まれる水蒸気は凝縮することなく燃料電池１０に供給される。なお途中の配管は、ガス温度が下がらないように、保温又は加熱されている。
【００４１】
露点計４は、燃料電池１０の直前に設けられ、燃料電池１０に供給される供給ガスＧ４の露点を計測する。背圧弁（燃料ガス背圧制御装置１４Ａ又は酸化ガス背圧制御装置１８Ａ）は、燃料電池１０の背圧を制御する。
【００４２】
上述した構成のガス供給装置２２により、所望の露点温度の水蒸気を含む供給ガスＧ４を所定の試験温度で燃料電池１０に供給し、燃料電池１０を高加湿下で運転することができる。
【００４３】
図３において、本発明によるガス供給装置２２は、ガス循環ライン３０に設けられたガス循環装置３２（この例では、定流量ユニット）を有するので、加熱後の供給ガスＧ３は、分岐点Ａで燃料電池１０に供給される供給ガスＧ４と循環ガスＧ５に分岐され、ガス循環装置３２により循環ガス量Ｑ２が加湿装置２４に供給される。
【００４４】
従って、加湿装置２４に供給される総ガス量Ｑは、燃料電池１０に供給される反応用ガス量Ｑ１と循環ガス量Ｑ２の和（Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２）となる。この総ガス量Ｑは、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点ＡまでのデッドボリュームＶ２を流れるので、反応用ガス量Ｑ１が小流量である場合でも、総ガス量Ｑを最大流量に近い大流量に設定することができ、デッドボリュームＶ２を充満する時間を大幅に短縮することができる。
【００４５】
ガス供給ライン２８の分岐点Ａは、燃料電池１０の入口近傍に設けることができるので、分岐点Ａから燃料電池１０までの容積は小さくでき、加湿器２４Ａから燃料電池１０までのデッドボリュームＶはデッドボリュームＶ２に近似した値となる。
従って、ガス流量が小流量の場合でも、燃料電池１０に供給されるガスＧ４（燃料ガス又は酸化ガス）が必要な加湿状態になるまでの応答時間を大幅に短縮することができ、加湿応答性を飛躍的に向上することができる。
【００４６】
例えば、ガス循環装置３２による循環ガス量Ｑ２を燃料電池１０に供給する最大流量Ｑｍに設定したとすると、燃料電池１０に供給するガス流量が最大流量Ｑｍの場合、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点Ａまでの最大流量は２Ｑｍとなる。
この場合、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点Ａまでの各機器及び配管は、最大流量２Ｑｍにおいて許容できる圧力損失以下になるように設計する必要があるので、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点ＡまでのデッドボリュームＶ２は、ガス循環ライン３０及びガス循環装置３２がない従来例より多くなり、加湿器２４Ａから燃料電池１０までのデッドボリュームＶはほぼ２倍となる。
【００４７】
しかし、燃料電池１０に供給するガス流量が最大流量Ｑｍの場合、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点Ａまでの流量が２Ｑｍとなるので、デッドボリュームＶが仮に１分間の最大流量の１／１０である場合、加湿器２４Ａで条件が変化した供給ガスＧ２は、約６秒間（１分間の１／１０）でデッドボリュームＶを通過して燃料電池１０に達する。従って、最大流量の場合の加湿に対する応答遅れは約６秒間であり、ガス循環ライン３０及びガス循環装置３２がない従来例とほとんど同じである。
【００４８】
一方、燃料電池１０に供給するガス流量が最小流量ｑの場合、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点Ａまでの流量がＱｍ＋ｑとなるので、最小流量ｑが最大流量Ｑｍと比較して非常に小さいとしても、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点Ａまでの流量はＱｍより大きくなる。この場合、デッドボリュームＶは最大流量の場合と同じである。
従って、最小流量の場合でも、加湿器２４Ａで条件が変化した供給ガスＧ２が、デッドボリュームＶを通過して燃料電池１０に達する時間は、約１２秒間（最大流量の場合の２倍以下）となり、従来の２０分間（最大流量の場合の２００倍）と比較して応答時間を大幅に短縮することができ、加湿応答性を飛躍的に向上することができる。
【００４９】
なお、上述したようにガス供給装置２２は、燃料電池１０のアノード側又はカソード側にガス（燃料ガス又は酸化ガス）を供給する装置であり、上述した燃料ガス供給装置１２と酸化ガス供給装置１６の両方に別個に設けてもよく、あるいはいずれか一方のみに設けてもよい。
【００５０】
また、加湿装置２４は上述した加湿装置、すなわち露点を制御する露点制御装置に限定されず、例えば乾燥ガスと加湿ガスを混合して所望のガスを形成するドライ−ウエット方式の加湿装置であってもよい。
また、ガス循環装置３２は定流量ユニットに限定されず、ガスを循環可能なその他の装置（例えばブロアやポンプ）であってもよい。
また、ガス循環装置３２は、連続運転に限定されず、ＯＮ−ＯＦＦ制御、又は可変流量制御を行ってもよい。
また、ガス供給ライン２８の分岐点Ａにおける圧力変動を防止又は抑制するために、ガス供給ライン２８又はガス循環ライン３０にアキュムレータや圧力制御弁を設けてもよい。
また、上述したデッドボリュームＶ、Ｖ２は例示であり、これらは自由に設定することができる。
また、燃料電池１０は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）に限定されず、その他の燃料電池であってもよい。
【００５１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 燃料電池（ＦＣスタック）、２ 加湿装置、
３ ガス加熱器、４ 露点計、５ 背圧弁、
６ 加湿器、７ ポンプ、８ 水冷却器、９ 水加熱器、
１０ 燃料電池（ＦＣスタック、単セル、モジュール、スタック）、
１２ 燃料ガス供給装置、
１２Ａ 燃料ガス流量制御装置、１２Ｂ 燃料ガス加湿加熱制御装置、
１４ 燃料ガス排気装置、
１４Ａ 燃料ガス背圧制御装置、１４Ｂ 燃料ガス水封排気装置、
１６ 酸化ガス供給装置、
１６Ａ 酸化ガス流量制御装置、１６Ｂ 酸化ガス加湿加熱制御装置、
１８ 酸化ガス排気装置、
１８Ａ 酸化ガス背圧制御装置、１８Ｂ 酸化ガス水封排気装置、
２０ 冷却装置、２２ ガス供給装置、２４ 加湿装置、
２４Ａ 加湿器（ジャケット式加湿器）、２４Ｂ 水循環ライン、
２４Ｃ ポンプ、２４Ｄ 水冷却器、２４Ｅ 水加熱器、
２６ ガス加熱器、２８ ガス供給ライン、
３０ ガス循環ライン、３２ ガス循環装置（定流量ユニット）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加湿したガス（燃料ガスと酸化ガス）を燃料電池に供給して試験する燃料電池評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）は、低温で作動し、小型で高効率という特徴を有するため、電気自動車用の電源として最適な燃料電池である。しかしかかる燃料電池の本格的商品化に向けては飛躍的な低コスト化とともに耐久性、信頼性の向上が必要である。
そこで、燃料電池の耐久性、信頼性等の性能を評価する燃料電池評価装置が不可欠であり、例えば特許文献１〜６が既に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４１２２６号公報、「ガス加湿装置、及び燃料電池システム」
【特許文献２】特開２００６−１２８００１号公報、「燃料電池評価試験装置」
【特許文献３】特開２００６−１３４７３３号公報、「加湿装置、ガス供給装置、並びに、燃料電池評価試験装置」
【特許文献４】特開２００６−１４７３２０号公報、「燃料電池の試験装置」
【特許文献５】特開２００９−１２３５９４号公報、「燃料電池評価試験装置」
【特許文献６】特表２００７−０３４９５９号公報、「燃料電池の性能評価装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池を構成する単セル（単電池）は、燃料側の燃料極（アノード）と空気側の空気極（カソード）との間に電解質膜（タイル）を挟持したものである。
また、車両搭載用の燃料電池は、多数（例えば１００枚）の単セルを積層して所望の電圧まで高めたものであり、スタック又はフルスタックと呼ばれる。
さらに、スタック（又はフルスタック）よりは単セルの積層数が少なく、スタックの構成要素として、或いは試験用に用いられるものをモジュールと呼ぶ。モジュールは、積層数が少ない低出力のものから、積層数が多い高出力のものまで、種々用いられる。
以下、単セル、モジュール、及びスタックを総称して、燃料電池（又はＦＣスタック）と呼ぶ。
【０００５】
燃料電池評価装置は、燃料電池（単セル、モジュール、スタック）のアノード側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置、燃料電池のカソード側に空気を供給する酸化ガス供給装置、アノード側の背圧を制御するアノード背圧制御装置、及びカソード側の背圧を制御するカソード背圧制御装置を一般に備える。
【０００６】
燃料電池を構成する電解質膜は、低加湿環境において劣化が顕著に進行するため、燃料電池はできるだけ高加湿下で運転する必要がある。そのため、燃料電池評価装置のガス供給装置（燃料ガス供給装置及び空気供給装置）には、供給ガス（燃料ガス、空気）を加湿する加湿装置が不可欠である。
【０００７】
図１は、従来のガス供給装置の模式図である。この図において、１は燃料電池（ＦＣスタック）のアノード側又はカソード側、２は加湿装置、３はガス加熱器、４は露点計、５は背圧弁である。
加湿装置２は、この例では、加湿器６、ポンプ７、水冷却器８、及び水加熱器９からなる。
【０００８】
加湿器６の内部には、水Ｗが所定のレベルで溜められており、加湿器６内の水Ｗは、ポンプ７、水冷却器８及び水加熱器９を循環して加湿器６内に戻るようになっており、水冷却器８と水加熱器９により温度が所定の露点温度（例えば８０℃）に制御される。
【０００９】
供給ガスＧ１（燃料ガス又は空気）は図示しないガス供給源から供給され、加湿器６内の水Ｗと直接接触して加湿され、ガス加熱器３に供給される。この加湿の際、水温が露点に制御されているので、ガス加熱器３に供給される供給ガスＧ２には、加湿器６で設定された露点温度の飽和水蒸気が含まれる。
【００１０】
ガス加熱器３は、供給ガスＧ２を所定の試験温度（例えば９０℃）まで更に加熱する。従って加熱後の供給ガスＧ３の温度は、露点温度よりも高く、これに含まれる水蒸気は凝縮することなく燃料電池１に供給される。なお途中の配管は、ガス温度が下がらないように、保温又は加熱されている。
露点計４は、燃料電池１の直前に設けられ、燃料電池１に供給される供給ガスＧ３の露点を計測する。背圧弁５は、燃料電池１の背圧を制御する。
【００１１】
上述した構成のガス供給装置により、所望の露点温度の水蒸気を含む供給ガスＧ３を所定の試験温度で燃料電池１に供給し、燃料電池１を高加湿下で運転することができる。
【００１２】
例えば電気自動車用の電源として燃料電池を実用化するためには、燃料電池に要求される種々の使用条件を考慮して燃料電池を試験する必要がある。
そのため、燃料電池評価装置のガス供給装置（燃料ガス供給装置及び空気供給装置）に要求される流量範囲は非常に広く、最小流量に対する最大流量は例えばおよそ２００倍に達する。例えば、スタック用の燃料電池評価装置の場合、燃料ガス流量は、２０〜４０００ＮＬ／ｍｉｎ、酸化ガス流量は、５０〜１００００ＮＬ／ｍｉｎである。
【００１３】
ガス供給装置を構成する各機器及び配管は、最大流量において許容できる圧力損失以下になるように設計されている。そのため、加湿器６の水面より上の空間容積と、加湿器６から燃料電池１までの配管容積の和Ｖは、可能な限り小さく設計した場合でも、無視できない大きさとなる。この容積Ｖは、例えば１分間の最大流量の１／１０程度である。以下この容積Ｖを「デッドボリュームＶ」と呼ぶ。
【００１４】
デッドボリュームＶが仮に１分間の最大流量の１／１０である場合、加湿器６で条件が変化した供給ガスＧ２は、最大流量の場合、６秒間（１分間の１／１０）でデッドボリュームＶを通過して燃料電池１に達する。従って、この場合の加湿に対する応答遅れは６秒間であり、燃料電池評価装置としては許容できる遅れであるといえる。
【００１５】
しかし、ガス流量が最小流量であっても、デッドボリュームＶは同じであるため、最小流量の場合、加湿器６で条件が変化した供給ガスＧ２が、デッドボリュームＶを通過して燃料電池１に達するには、２０分間（６秒間の２００倍）かかることになる。
そのため、従来のガス供給装置では、小流量の場合、加湿器６で変化した試験条件に達するまでの加湿に対する応答遅れが非常に長くなり、燃料電池を用いた評価試験に長時間を要していた。
【００１６】
すなわち、従来の燃料電池評価装置では、ガス流量が小流量の場合、必要な加湿状態になるまでに加湿器６から燃料電池１までのデッドボリュームＶを充満する時間（Ｔ：応答時間）が長く、加湿応答性が制約されていた。
【００１７】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ガス流量が小流量の場合でも、燃料電池に供給されるガス（燃料ガスと酸化ガス）が必要な加湿状態になるまでの応答時間を大幅に短縮することができ、加湿応答性を飛躍的に向上することができる燃料電池評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明によれば、燃料電池のアノード側又はカソード側にガスを供給するガス供給装置を備え、
ガス供給装置は、ガスに加湿する加湿装置と、加湿したガスを加熱するガス加熱器と、加熱したガスを燃料電池に供給するガス供給ラインと、ガス供給ラインから分岐して加湿装置に戻るガス循環ラインと、ガス循環ラインに設けられガスを循環させるガス循環装置とを有する、ことを特徴とする燃料電池評価装置が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
上記本発明の構成によれば、ガス循環ラインに設けられたガス循環装置（例えば、定流量ユニット）を有するので、ガス循環装置による循環ガス量Ｑ２が加湿装置に供給される。
従って、加湿装置に供給される総ガス量Ｑは、燃料電池に供給される反応用ガス量Ｑ１と循環ガス量Ｑ２の和（Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２）となる。この総ガス量Ｑは、加湿器からガス供給ラインの分岐点までのデッドボリュームＶ２を流れるので、反応用ガス量Ｑ１が小流量である場合でも、総ガス量Ｑを最大流量に近い大流量に設定することができ、デッドボリュームＶ２を充満する時間を大幅に短縮することができる。
【００２０】
ガス供給ラインの分岐点は、燃料電池の入口近傍に設けることができるので、分岐点から燃料電池までの容積は小さくでき、加湿器から燃料電池までのデッドボリュームＶは分岐点までのデッドボリュームＶ２に近似した値となる。
従って、ガス流量が小流量の場合でも、燃料電池に供給されるガス（燃料ガスと酸化ガス）が必要な加湿状態になるまでの応答時間を大幅に短縮することができ、加湿応答性を飛躍的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のガス供給装置の模式図である。
【図２】本発明の燃料電池評価装置の全体構成図である。
【図３】本発明によるガス供給装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２３】
図２は、本発明の燃料電池評価装置の全体構成図である。
この図において、１０は燃料電池（ＦＣスタック）であり、単セル、モジュール、又はスタックである。燃料電池１０は、本発明の燃料電池評価装置を用いて耐久性、信頼性等の性能を評価する評価対象物である。
【００２４】
燃料電池１０（単セル、モジュール、又はスタック）は、各セルの燃料極（アノード）に燃料ガスを供給し排出するアノード側流路Ａと、各セルの空気極（カソード）に空気を供給し排出するカソード側流路Ｃと、内部を冷却する冷却流路（図示せず）とを有する。
【００２５】
図２において、本発明の燃料電池評価装置は、燃料電池１０のアノード側流路Ａに接続された燃料ガス供給装置１２及び燃料ガス排気装置１４と、燃料電池１０のカソード側流路Ｃに接続された酸化ガス供給装置１６及び酸化ガス排気装置１８と、燃料電池１０の冷却流路に接続された冷却装置２０とを備える。
【００２６】
燃料ガス供給装置１２は、燃料ガス流量制御装置１２Ａと燃料ガス加湿加熱制御装置１２Ｂとからなる。燃料ガス流量制御装置１２Ａは、燃料電池１０のアノード側流路Ａに供給する燃料ガス（例えばＨ２ガス）の流量を制御する。燃料ガス加湿加熱制御装置１２Ｂは、燃料ガス流量制御装置１２Ａから供給される燃料ガスに、不活性ガス流量制御装置１１から供給される不活性ガス（例えばＮ２ガス）を混合し、この混合ガス（燃料ガス）を加湿制御及び加熱制御して燃料電池１０のアノード側に供給する。
【００２７】
燃料ガス排気装置１４は、燃料ガス背圧制御装置１４Ａと燃料ガス水封排気装置１４Ｂとからなる。燃料ガス背圧制御装置１４Ａは、燃料電池１０のアノード側流路Ａを出た燃料ガスの背圧を制御する。燃料ガス水封排気装置１４Ｂは、アノード側流路Ａを出た燃料ガスを水封しながら排気する。
【００２８】
酸化ガス供給装置１６は、酸化ガス流量制御装置１６Ａと酸化ガス加湿加熱制御装置１６Ｂとからなる。酸化ガス流量制御装置１６Ａは、燃料電池１０のカソード側流路Ｃに供給する酸化ガス（例えば空気）の流量を制御する。酸化ガス加湿加熱制御装置１６Ｂは、酸化ガス流量制御装置１６Ａから供給される酸化ガスに、不活性ガス流量制御装置１１から供給される不活性ガス（例えばＮ２ガス）を混合し、この混合ガス（酸化ガス）を加湿制御及び加熱制御して燃料電池１０のカソード側に供給する。
【００２９】
酸化ガス排気装置１８は、酸化ガス背圧制御装置１８Ａと酸化ガス水封排気装置１８Ｂとからなる。酸化ガス背圧制御装置１８Ａは、燃料電池１０のカソード側流路Ｃを出た酸化ガスの背圧を制御する。酸化ガス水封排気装置１８Ｂは、カソード側流路Ｃを出た酸化ガスを水封しながら排気する。
【００３０】
上述した燃料ガス背圧制御装置１４Ａと酸化ガス背圧制御装置１８Ａにより、燃料電池１０のアノード側とカソード側の圧力をそれぞれ制御することができる。また、燃料ガス水封排気装置１４Ｂと酸化ガス水封排気装置１８Ｂにより、燃料電池１０のアノード側とカソード側のガスに外気が侵入するのを防止しながら、アノード側とカソード側のガスを外部（又は図示しないガス処理装置）に排気することができる。
【００３１】
冷却装置２０は、燃料電池１０の冷却流路に供給する冷却媒体（例えば冷却水）の温度と流量を制御する。この冷却装置２０により、燃料電池１０の温度を所望の反応温度に制御することができる。
【００３２】
図３は、本発明によるガス供給装置の模式図である。このガス供給装置２２は、燃料電池１０のアノード側又はカソード側にガス（燃料ガス又は酸化ガス）を供給する装置であり、上述した燃料ガス供給装置１２又は酸化ガス供給装置１６に相当する。なおこの図では、燃料ガス供給装置１２又は酸化ガス供給装置１６の一部を省略して示している。
【００３３】
図３において、ガス供給装置２２は、加湿装置２４、ガス加熱器２６、ガス供給ライン２８、ガス循環ライン３０、及びガス循環装置３２を有する。
【００３４】
加湿装置２４は、ガス（燃料ガス又は酸化ガス）に加湿する装置である。
この例において、加湿装置２４は、ジャケット式の加湿器２４Ａ、水循環ライン２４Ｂ、ポンプ２４Ｃ、水冷却器２４Ｄ、及び水加熱器２４Ｅを有し、加湿器２４Ａ内の水Ｗを露点温度に制御する。
ジャケット式の加湿器２４Ａは、内部を保温する断熱ジャケットを有し、内部に水Ｗが溜められている。
水循環ライン２４Ｂは、加湿器２４Ａから水Ｗを外部に抜き出して内部に戻す配管ラインである。
ポンプ２４Ｃは、水循環ライン２４Ｂに設けられ水Ｗを循環させる水ポンプである。
水冷却器２４Ｄは、例えば水冷式の熱交換器であり、水循環ライン２４Ｂに設けられ水Ｗを冷却する。
水加熱器２４Ｅは、例えば電気ヒータであり、水循環ライン２４Ｂに設けられ水Ｗを加熱する。
【００３５】
ガス加熱器２６は、加湿したガスＧ２を加熱する装置である。
ガス供給ライン２８は、加熱したガスＧ３を燃料電池１０に供給する配管ラインである。ガス供給ライン２８の燃料電池１０の直前には、露点計４が設けられ、燃料電池１０に供給される供給ガスＧ４の露点を計測するようになっている。
【００３６】
ガス供給ライン２８は、燃料電池１０の入口近傍に分岐点Ａを有する。ガス循環ライン３０は、ガス供給ライン２８から分岐して加湿装置２４に戻る配管ラインである。ガス供給ライン２８の分岐点Ａは、好ましくは露点計４の直前に設けるのがよい。
【００３７】
ガス循環装置３２は、ガス循環ライン３０に設けられガスを循環させる装置である。ガス循環装置３２は、この例では、一定流量Ｑ２のガスを循環させる定流量ユニットである。
【００３８】
ジャケット式の加湿器２４Ａの内部には、水Ｗが所定のレベルで溜められており、加湿器２４Ａ内の水Ｗは、ポンプ２４Ｃ、水冷却器２４Ｄ及び水加熱器２４Ｅを循環して水循環ライン２４Ｂにより加湿器２４Ａ内に戻るようになっている。加湿器２４Ａ内の水Ｗは、水冷却器２４Ｄと水加熱器２４Ｅにより温度が所定の露点温度（例えば８０℃）に制御される。
【００３９】
供給ガスＧ１（燃料ガス又は空気）は図示しないガス供給源から供給され、加湿器２４Ａ内の水Ｗと直接接触して加湿され、ガス加熱器２６に供給される。この加湿の際、水温が露点に制御されているので、ガス加熱器２６に供給される供給ガスＧ２には、加湿器２４Ａで設定された露点温度の飽和水蒸気が含まれる。
【００４０】
ガス加熱器２６は、供給ガスＧ２を所定の試験温度（例えば９０℃）まで更に加熱する。従って加熱後の供給ガスＧ３の温度は、露点温度よりも高く、これに含まれる水蒸気は凝縮することなく燃料電池１０に供給される。なお途中の配管は、ガス温度が下がらないように、保温又は加熱されている。
【００４１】
露点計４は、燃料電池１０の直前に設けられ、燃料電池１０に供給される供給ガスＧ４の露点を計測する。背圧弁（燃料ガス背圧制御装置１４Ａ又は酸化ガス背圧制御装置１８Ａ）は、燃料電池１０の背圧を制御する。
【００４２】
上述した構成のガス供給装置２２により、所望の露点温度の水蒸気を含む供給ガスＧ４を所定の試験温度で燃料電池１０に供給し、燃料電池１０を高加湿下で運転することができる。
【００４３】
図３において、本発明によるガス供給装置２２は、ガス循環ライン３０に設けられたガス循環装置３２（この例では、定流量ユニット）を有するので、加熱後の供給ガスＧ３は、分岐点Ａで燃料電池１０に供給される供給ガスＧ４と循環ガスＧ５に分岐され、ガス循環装置３２により循環ガス量Ｑ２が加湿装置２４に供給される。
【００４４】
従って、加湿装置２４に供給される総ガス量Ｑは、燃料電池１０に供給される反応用ガス量Ｑ１と循環ガス量Ｑ２の和（Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２）となる。この総ガス量Ｑは、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点ＡまでのデッドボリュームＶ２を流れるので、反応用ガス量Ｑ１が小流量である場合でも、総ガス量Ｑを最大流量に近い大流量に設定することができ、デッドボリュームＶ２を充満する時間を大幅に短縮することができる。
【００４５】
ガス供給ライン２８の分岐点Ａは、燃料電池１０の入口近傍に設けることができるので、分岐点Ａから燃料電池１０までの容積は小さくでき、加湿器２４Ａから燃料電池１０までのデッドボリュームＶはデッドボリュームＶ２に近似した値となる。
従って、ガス流量が小流量の場合でも、燃料電池１０に供給されるガスＧ４（燃料ガス又は酸化ガス）が必要な加湿状態になるまでの応答時間を大幅に短縮することができ、加湿応答性を飛躍的に向上することができる。
【００４６】
例えば、ガス循環装置３２による循環ガス量Ｑ２を燃料電池１０に供給する最大流量Ｑｍに設定したとすると、燃料電池１０に供給するガス流量が最大流量Ｑｍの場合、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点Ａまでの最大流量は２Ｑｍとなる。
この場合、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点Ａまでの各機器及び配管は、最大流量２Ｑｍにおいて許容できる圧力損失以下になるように設計する必要があるので、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点ＡまでのデッドボリュームＶ２は、ガス循環ライン３０及びガス循環装置３２がない従来例より多くなり、加湿器２４Ａから燃料電池１０までのデッドボリュームＶはほぼ２倍となる。
【００４７】
しかし、燃料電池１０に供給するガス流量が最大流量Ｑｍの場合、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点Ａまでの流量が２Ｑｍとなるので、デッドボリュームＶが仮に１分間の最大流量の１／１０である場合、加湿器２４Ａで条件が変化した供給ガスＧ２は、約６秒間（１分間の１／１０）でデッドボリュームＶを通過して燃料電池１０に達する。従って、最大流量の場合の加湿に対する応答遅れは約６秒間であり、ガス循環ライン３０及びガス循環装置３２がない従来例とほとんど同じである。
【００４８】
一方、燃料電池１０に供給するガス流量が最小流量ｑの場合、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点Ａまでの流量がＱｍ＋ｑとなるので、最小流量ｑが最大流量Ｑｍと比較して非常に小さいとしても、加湿器２４Ａからガス供給ライン２８の分岐点Ａまでの流量はＱｍより大きくなる。この場合、デッドボリュームＶは最大流量の場合と同じである。
従って、最小流量の場合でも、加湿器２４Ａで条件が変化した供給ガスＧ２が、デッドボリュームＶを通過して燃料電池１０に達する時間は、約１２秒間（最大流量の場合の２倍以下）となり、従来の２０分間（最大流量の場合の２００倍）と比較して応答時間を大幅に短縮することができ、加湿応答性を飛躍的に向上することができる。
【００４９】
なお、上述したようにガス供給装置２２は、燃料電池１０のアノード側又はカソード側にガス（燃料ガス又は酸化ガス）を供給する装置であり、上述した燃料ガス供給装置１２と酸化ガス供給装置１６の両方に別個に設けてもよく、あるいはいずれか一方のみに設けてもよい。
【００５０】
また、加湿装置２４は上述した加湿装置、すなわち露点を制御する露点制御装置に限定されず、例えば乾燥ガスと加湿ガスを混合して所望のガスを形成するドライ−ウエット方式の加湿装置であってもよい。
また、ガス循環装置３２は定流量ユニットに限定されず、ガスを循環可能なその他の装置（例えばブロアやポンプ）であってもよい。
また、ガス循環装置３２は、連続運転に限定されず、ＯＮ−ＯＦＦ制御、又は可変流量制御を行ってもよい。
また、ガス供給ライン２８の分岐点Ａにおける圧力変動を防止又は抑制するために、ガス供給ライン２８又はガス循環ライン３０にアキュムレータや圧力制御弁を設けてもよい。
また、上述したデッドボリュームＶ、Ｖ２は例示であり、これらは自由に設定することができる。
また、燃料電池１０は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）に限定されず、その他の燃料電池であってもよい。
【００５１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 燃料電池（ＦＣスタック）、２ 加湿装置、
３ ガス加熱器、４ 露点計、５ 背圧弁、
６ 加湿器、７ ポンプ、８ 水冷却器、９ 水加熱器、
１０ 燃料電池（ＦＣスタック、単セル、モジュール、スタック）、
１２ 燃料ガス供給装置、
１２Ａ 燃料ガス流量制御装置、１２Ｂ 燃料ガス加湿加熱制御装置、
１４ 燃料ガス排気装置、
１４Ａ 燃料ガス背圧制御装置、１４Ｂ 燃料ガス水封排気装置、
１６ 酸化ガス供給装置、
１６Ａ 酸化ガス流量制御装置、１６Ｂ 酸化ガス加湿加熱制御装置、
１８ 酸化ガス排気装置、
１８Ａ 酸化ガス背圧制御装置、１８Ｂ 酸化ガス水封排気装置、
２０ 冷却装置、２２ ガス供給装置、２４ 加湿装置、
２４Ａ 加湿器（ジャケット式加湿器）、２４Ｂ 水循環ライン、
２４Ｃ ポンプ、２４Ｄ 水冷却器、２４Ｅ 水加熱器、
２６ ガス加熱器、２８ ガス供給ライン、
３０ ガス循環ライン、３２ ガス循環装置（定流量ユニット）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池のアノード側又はカソード側にガスを供給するガス供給装置を備え、
ガス供給装置は、ガスに加湿する加湿装置と、加湿したガスを加熱するガス加熱器と、加熱したガスを燃料電池に供給するガス供給ラインと、ガス供給ラインから分岐して加湿装置に戻るガス循環ラインと、ガス循環ラインに設けられガスを循環させるガス循環装置とを有する、ことを特徴とする燃料電池評価装置。
【請求項２】
ガス循環装置は、一定流量のガスを循環させる定流量ユニットである、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池評価装置。
【請求項３】
加湿装置は、断熱ジャケットを有し内部に水が溜められているジャケット式の加湿器と、
加湿器から水を外部に抜き出して内部に戻す水循環ラインと、
水循環ラインに設けられ水を循環させるポンプと、
水循環ラインに設けられ水を冷却する水冷却器と、
水循環ラインに設けられ水を加熱する水加熱器とを有し、
加湿器内の水を露点温度に制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池評価装置。
【請求項４】
ガス供給装置は、燃料電池のアノード側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置、又は、燃料電池のカソード側に空気を供給する酸化ガス供給装置である、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池評価装置。
【請求項１】
燃料電池のアノード側又はカソード側にガスを供給するガス供給装置を備え、
ガス供給装置は、ガスに加湿する加湿装置と、加湿したガスを加熱するガス加熱器と、加熱したガスを燃料電池に供給するガス供給ラインと、ガス供給ラインから分岐して加湿装置に戻るガス循環ラインと、ガス循環ラインに設けられガスを循環させるガス循環装置とを有する、ことを特徴とする燃料電池評価装置。
【請求項２】
ガス循環装置は、一定流量のガスを循環させる定流量ユニットである、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池評価装置。
【請求項３】
加湿装置は、断熱ジャケットを有し内部に水が溜められているジャケット式の加湿器と、
加湿器から水を外部に抜き出して内部に戻す水循環ラインと、
水循環ラインに設けられ水を循環させるポンプと、
水循環ラインに設けられ水を冷却する水冷却器と、
水循環ラインに設けられ水を加熱する水加熱器とを有し、
加湿器内の水を露点温度に制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池評価装置。
【請求項４】
ガス供給装置は、燃料電池のアノード側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置、又は、燃料電池のカソード側に空気を供給する酸化ガス供給装置である、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池評価装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−２５９２１（Ｐ２０１３−２５９２１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７６２８（Ｐ２０１１−１５７６２８）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００１９８３１８）株式会社ＩＨＩ検査計測 (132)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００１９８３１８）株式会社ＩＨＩ検査計測 (132)
【Ｆターム（参考）】
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