燃料電池評価装置とは

燃料電池を普及させるためには、性能向上、信頼性、耐久性の飛躍的向上が求められます。そのためには、電解質膜や触媒材料などの新しい技術開発、劣化要因の詳細な把握が重要になります。

燃料電池の構成部材は、その目的に応じて高分子、炭素材料、金属など多様な材料が使用されています。従って、燃料電池の評価方法は、発電中の電気化学的な測定、発電終了後の各部材の解析、各部材の物性評価等に至るまで多岐にわたります。また、自動車や定置発電など用途に応じて燃料電池に求められる特性も変化するため、様々な条件で燃料電池を評価する必要があります。
このように、燃料電池は、使用する材料や運転条件、環境条件などにより、発電特性が変動します。
燃料電池評価では、供給するガスの流量、湿度、温度、背圧や、燃料電池に与える負荷、燃料電池の周囲温度などの環境条件を制御して、発電特性を評価します。

• 固体高分子形燃料電池評価装置： Evaluator LTシリーズ
• 固体酸化物形燃料電池評価装置： Evaluator HTシリーズ
• 水電解評価装置                       ： Evaluator EC/ES

1. 流量制御
   燃料電池評価装置では、幅広い流量範囲で高い精度を確保する必要があります。
   そのため、高性能マスフローコントローラを用いて、燃料電池への供給ガス流量を制御します。
    
2. 湿度制御
   温度制御は燃料電池の発電特性に及ぼす影響が大きいことから、大変重要な技術です。
   加湿方式はバブラー方式、インジェクション方式、シャワー方式から燃料電池の評価条件に適した加湿方式を採用し、供給ガス湿度を高精度で制御しています。
    
3. 温度制御
   燃料電池は温度によって発電特性が大きく変動するため、安定な性能評価を実現するためには、供給ガスや燃料電池の温度制御が重要です。配管をヒータで加熱し断熱材を設置することにより供給ガス温度を制御します。
   また、燃料電池が発電運転すると熱が発生しますが、この熱を取り去り、運転温度条件を調整するために冷却水を供給することで温度を制御しています。
    
4. 背圧制御
   背圧制御弁で燃料電池への供給ガス圧力を制御しています。燃料電池の評価試験において、各種動作条件における安定な性能評価を実現するためには、燃料電池から排出される排出ガスの圧力（背圧）の安定な制御が重要です。急激な流量変化や燃料電池の発電挙動変化に対応した、円滑でかつ高い応答性を実現しています。
    
5. 電子負荷
   燃料電池評価装置では、モビリティのほか家庭や工場などでの使用条件に合わせた負荷試験が必要となります。電子負荷装置は、燃料電池の定電流、定電圧、定電力、I-V特性試験に対応しています。
    
6. 電気計測
   燃料電池評価には、燃料電池の電気特性を測るために、電気計測装置が必要です。
   インピーダンスアナライザやセル電圧モニタなどで燃料電池セル内部の抵抗や電圧などを計測します。
    
7. 統合制御
   燃料電池評価システムは様々な制御装置・計測装置を組み合わせた複雑なシステムです。
   各種制御装置と計測装置を連動させ、適切に燃料電池を評価します。 

燃料電池評価装置では、幅広い流量範囲での精度を確保する必要があります。そのため、HORIBAの燃料電池評価装置では、高精度なMFC（マスフローコントローラ）を多段化する方式を採用しています。
一台のマスフローコントローラで幅広い範囲の流量制御を行うと、小流量(低流量)側の精度を担保することが難しくなります。そのため、多段MFC方式では、小流量(低流量)側と大流量(高流量)側で異なるMFCを採用し、連動させて制御することで、全てのレンジで高精度な制御を実現しています。