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世界でのこの技術分類の技術分布

技術 赤外線サーモグラフィによって燃料電池をテストする方法

出願人 発明者
出願日 2005年11月10日 (8年5ヶ月経過) 出願番号 2007-545488
公開日 2008年7月3日 (5年9ヶ月経過) 公開番号 2008-523561
登録日 - 登録番号 -
特許期限 2025年11月10日 (残11年7ヶ月) 状態 未査定
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以下の情報は公開日時点(2008年7月3日)のものです。

膜電極接合体と、膜電極接合体の表面サーモグラフィ分析のためのIR透過窓とを含む燃料電池を説明する。テスト燃料電池は、燃料電池を監視し、前記燃料電池のサーモグラフィプロファイルIR検出器アレイ捕捉し、同時に、電流電圧、および半電池電位を含む、電池の電気化学出力測定する方法を提供する。

この項目の情報は公開日時点(2008年7月3日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

背景

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さまざまな材料、特に白熱材料の表面温度測定するために、および、触媒活性モノマーもしくは他の反応物反応性反応速度、または薄膜サンプル反応条件評価する際に、光学高温測定が効果的に用いられている。典型的には、薄膜サンプルが評価され、サンプルの温度が記録される。より高いピーク温度を示すそれらのサンプルが、所与セットの条件下でより高い触媒活性を有することが推定されるので、たとえば、より高いピーク温度が、さまざまな触媒スクリーニングするために使用されている。

プロトン交換膜燃料電池センサ電解槽、および電気化学反応器を含む電気化学電池が、当該技術において知られている。典型的には、そのような電池の中心構成要素は、しばしば膜電極接合体(MEA)と呼ばれる、イオン伝導膜(ICM、また、プロトン交換膜用PEMと呼ばれる)によって分離された2つの触媒電極を含む膜電極接合体である。燃料電池において、MEAは、2つの多孔性導電性バッキング層の間に挟まれて、5層接合体を形成する。3層MEAが中心ポリマー膜を含む場合、燃料電池は、しばしば、ポリマー電解質膜燃料電池(PEMFC)と呼ばれる。典型的な低温燃料電池において、水素ガスアノードにおいて酸化され、酸素ガス通常空気として)がカソードにおいて還元される。

PEMFCは、たとえば電気車両のための潜在的なエネルギー源とみなされ、というのは、PEMFCが、高エネルギー変換効率、高電力密度、および無視できるほどの汚染を示すことが示されているからである。自動車などの車両において、1つの好都合水素ガス源は、メタノール水蒸気改質であることができ、というのは、メタノールを水素より容易に車両内保管することができるからである。

概要

膜電極接合体と、膜電極接合体の表面サーモグラフィ分析のためのIR透過窓とを含む燃料電池を説明する。テスト燃料電池は、燃料電池を監視し、前記燃料電池のサーモグラフィプロファイルIR検出器アレイ捕捉し、同時に、電流電圧、および半電池電位を含む、電池の電気化学出力を測定する方法を提供する。

目的

しかし、既存の燃料電池の高コストおよび性能問題が、広範囲に及ぶ商業的適応を妨げている。新たな材料および構造の開発においてかなりの努力が続いているが、動作条件下での新たな燃料電池およびそれらの構成要素のテストが、困難な課題である。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項

以下の情報は公開日時点(2008年7月3日)のものです。

請求項1

膜電極接合体と、前記膜電極接合体の表面サーモグラフィ分析のためのIR透過窓と、を含む燃料電池

請求項2

前記膜電極接合体が、a)第1の集電体層と、b)膜電極接合体と、c)第2の集電体層と、を含み、前記IR透過窓が、前記第1の集電体層に隣接して、かつ前記膜電極接合体と位置合せされて配置される、請求項1に記載の燃料電池。

請求項3

前記IR透過窓が前記膜電極接合体のアノード側にある、請求項1に記載の燃料電池。

請求項4

前記IR透過窓が前記膜電極接合体のカソード側にある、請求項1に記載の燃料電池。

請求項5

a)IR透過窓を有する第1の分配プレートと、b)第2の分配プレートと、c)前記第1の分配プレートと前記第2の分配プレートとの間に配置された膜電極接合体と、をさらに含む、請求項2に記載の燃料電池。

請求項6

前記膜電極接合体が、アノード層と、カソード層と、それらの間に配置されたイオン交換膜とを含む、請求項5に記載の燃料電池。

請求項7

前記膜電極接合体が、第1の集電体と、アノード層と、イオン交換膜と、カソード層と、第2の集電体と含む、請求項5に記載の燃料電池。

請求項8

前記窓が前記膜電極接合体のアノード側にあり、前記第1の集電体がIR透過性である、請求項7に記載の燃料電池。

請求項9

前記窓が前記膜電極接合体のカソード側にあり、前記第2の集電体がIR透過性である、請求項7に記載の燃料電池。

請求項10

前記IR透過窓が、前記第1の分配プレート内の石英窓またはサファイア窓を含む、請求項5に記載の燃料電池。

請求項11

前記第2の分配プレートが、燃料および酸化剤の流れを向けるための、その中のチャネルを有する、請求項5に記載の燃料電池。

請求項12

前記第1および第2の分配プレートが、燃料および酸化剤の導入、ならびに生成物放出のための入口ポートおよび出口ポートを有する、請求項5に記載の燃料電池。

請求項13

構成要素取替えを可能にするために、前記燃料電池の構成要素を解放可能に結合するための係合手段をさらに含む、請求項5に記載の燃料電池。

請求項14

前記アノード層が、Pt、Ru、Hf、Mo、Sn、および他の貴金属および非貴金属合金および混合物、およびそれらのオキシ水酸化物から選択される、請求項5に記載の燃料電池。

請求項15

前記カソード層が、Pt、および他の貴金属および遷移金属、それらの合金および混合物、金属含有ナノ粒子、および非貴金属触媒から選択される、請求項1に記載の燃料電池。

請求項16

請求項1〜15のいずれか一項に記載の燃料電池と、IR検出器アレイとを含む、燃料電池のサーモグラフィプロファイルを得るためのシステム

請求項17

燃料電池をテストする方法であって、a)燃料および酸化剤を、請求項1〜15のいずれか一項に記載の燃料電池に提供する工程と、b)前記膜電極接合体のサーモグラフィプロファイルを、前記IR透過窓を通して赤外線検出器アレイで捕捉する工程と、を含む方法。

請求項18

前記サーモグラフィプロファイルが、時間関数として捕捉される、請求項17に記載の方法。

請求項19

前記サーモグラフィプロファイルが、前記膜電極接合体上の点に対応する複数画素を有するデジタル赤外線カメラによって捕捉される、請求項17に記載の方法。

請求項20

前記サーモグラフィプロファイルが、前記膜電極接合体上の予め選択された点に対応する複数の出力のために適合されたIR検出器によって捕捉される、請求項17に記載の方法。

請求項21

前記燃料電池の電気出力が、前記サーモグラフィプロファイルと同時に監視される、請求項17に記載の方法。

請求項22

前記燃料電池の性能が、燃料が前記アノード側に導入されるとき、酸化剤が前記カソード側に導入され、電流が発生されるときに、前記サーモグラフィプロファイルを捕捉することによって評価される、請求項17に記載の方法。

請求項23

前記電流および/または電圧記録される、請求項17に記載の方法。

請求項24

第1のサーモグラフィプロファイルが捕捉され、前記燃料電池の構成要素が変更され、第2のサーモグラフィプロファイルが捕捉され、前記プロファイルが比較される、請求項17に記載の方法。

請求項25

前記燃料電池の電圧が、前記サーモグラフィプロファイルの捕捉と同時に記録される、請求項17に記載の方法。

請求項26

前記アノードおよび前記カソード半電池電位が記録される、請求項17に記載の方法。

請求項27

電極のサーモグラフィプロファイルが捕捉され、前記燃料電池の前記電極が、その表面上に触媒の勾配濃度を有する、請求項17に記載の方法。

請求項28

電気負荷に接続される間第1のサーモグラフィプロファイルを得る工程と、前記電気負荷を除去する工程と、第2のサーモグラフィプロファイルを得る工程と、前記第1のサーモグラフィプロファイルから前記第2のサーモグラフィプロファイルを減算する工程とを含む、請求項17に記載の方法。

請求項29

前記プロファイル一定高温で得られる、請求項28に記載の方法。

請求項30

前記プロファイルが定電流下で得られる、請求項17に記載の方法。

請求項31

前記プロファイルが定電圧下で得られる、請求項17に記載の方法。

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