50]经由排气排水阀H5排出的燃料废气与在氧化废气通路34中流动的氧化废气混合，并被稀释器(未图示)稀释。循环栗45通过电动机驱动而将循环系统内的燃料废气向燃料电池20循环供给。
[0051 ]电力系统50具备:DC/DC转换器51、蓄电池(蓄电装置)52、牵引变换器53、牵引电动机54以及辅机类55 AC/DC转换器51具有将从蓄电池52供给的直流电压升压并向牵引变换器53输出的功能和对燃料电池20发电的直流电力或者通过再生制动而牵引电动机54回收的再生电力进行降压并对蓄电池52进行充电的功能。
[0052]蓄电池52作为多余电力的储藏源、再生制动时的再生能量储藏源、与燃料电池车辆的加速或者减速相伴的负荷变动时的能量缓存器起作用。作为蓄电池52，例如优选镍.镉蓄电池、镍.氢蓄电池、锂二次电池等二次电池。在蓄电池52中安装有用于检测作为其残余容量的S0C(State of charge)的SOC传感器73。
[0053]牵引变换器53例如是以脉冲宽度调制方式被驱动的P丽变换器，根据来自控制器60的控制指令，将从燃料电池20或者蓄电池52输出的直流电压变换为三相交流电压，从而控制牵引电动机54的旋转转矩。牵引电动机54例如是三相交流电动机，构成燃料电池车辆的动力源。
[0054]辅机类55是配置于燃料电池系统10内的各部的各电动机(例如，栗类等动力源)、用于驱动这些电动机的变换器类、以及各种车载辅机类(例如，空气压缩机、喷射器、冷却水循环栗、散热器等)的通称。
[0055]控制器60是具备CPU、R0M、RAM、以及输入输出接口的计算机系统，对燃料电池系统10的各部分进行控制。例如，控制器60在接收到从点火开关输出的起动信号IG时，开始燃料电池系统10的运转，基于从加速器传感器输出的加速器开度信号ACC、从车速传感器输出的车速信号VC等，求得系统整体的要求电力。系统整体的要求电力是车辆行驶电力与辅机电力的合计值。
[0056]辅机电力包含车载辅机类(加湿器、空气压缩机、氢栗、以及冷却水循环栗等)所消耗的电力、车辆行驶所需的装置(变速机、车轮控制装置、转向装置、以及悬架装置等)所消耗的电力、配置于乘客空间内的装置(空调装置、照明器具、以及音频等)所消耗的电力等。
[0057]控制器60决定燃料电池20和蓄电池52各自的输出电力的分配，以使燃料电池20的发电量与目标电力一致的方式控制氧化气体供给系统30以及燃料气体供给系统40，并且控制DC/DC转换器51，通过调节燃料电池20的输出电压来控制燃料电池20的运转点(输出电压、输出电流)。
[0058](燃料电池的检查工序)
[0059 ]在燃料电池系统1运转时，在燃料电池20中，如上述(I)式所示，在阳极电极2 3生成的氢离子透过高分子电解质膜22向阴极电极24移动，向阴极电极24移动的氢离子如上述
(2)式所示，与向阴极电极24供给的氧化气体中的氧发生电气化学反应，发生氧的还原反应而生成水。
[0060]在此，膜电极接合体(MEA)的阳极电极23以及阴极电极24有时在燃料电池20的制造中附着有有机物而导致中毒。例如，本发明者们发现了由于丁醇(燃料电池20元件中的橡胶所含有的t_丁醇、工厂等的空气中所含有的丁醇.丁酮.丁醇等)与阳极电极23以及阴极电极24的催化剂层23a、24a中的铂反应而生成异酪酸并吸附于催化剂载持碳102与高分子电解质101之间的贵金属粒子100。在该情况下，催化剂的活性降低，燃料电池20无法发挥期望的输出(以下，也将异酪酸等有机物吸附于作为催化剂的贵金属粒子100的情况称作“有机污染”)。
[0061]因此，在本实施方式中，在燃料电池20的组装(准备工序)后的出厂前检查时，进行从燃料电池20除去有机污染的工序(除去工序)。以下，使用图4?图6详细地说明该除去工序。
[0062]首先，在燃料电池20内的阳极电极23侧封入氢、在阴极电极24侧封入氮或者氢的状态下，将燃料电池20的电压在40度以上的环境下保持OV—定时间(至少10分钟以上)(步骤S1:第一工序)。由此，使吸附在催化剂的有机物(异酪酸)脱离。
[0063]接着，通过在将阳极、阴极密封的状态下将温度调节后的冷却水向燃料电池20的冷却流路供给而使燃料电池20升温(至少80°C以上)(步骤S2:第二工序)。由此，使脱离的有机物(异酪酸)蒸发。
[0064]接着，向燃料电池20的阳极电极23侧供给氢，向阴极电极24侧供给氮，对燃料电池20内进行净化(步骤S3:第三工序)。由此，蒸发的有机物(异酪酸)从燃料电池20排出。另外，由于是基于净化的处理，因此与后述步骤S4的处理相比，能够在短时间内进行处理。
[0065]接着，使燃料电池20通常运转(步骤S4:第四工序)。即，将燃料气体向阳极电极23供给，将氧化气体向阴极电极供给，从而进行发电。由此，残留的有机物(异酪酸)与通过运转而产生的水蒸气(生成水)一起蒸发或者被冲走，继而从燃料电池20排出。由此，能够进一步减少燃料电池内的有机物。另外，在发电时，计测燃料电池20的最大输出(电力)。通过组合步骤S3以及步骤S4，与反复进行步骤S4相比，能够在短时间内进行处理。
[0066]接着，判断最大输出是否达到规定的标准值(步骤S5)。在最大输出小于标准值的情况(步骤S5:是)下，为了判断是否再次重复有机物的除去而进入步骤S6。在最大输出为标准值以上的情况(步骤S5: No)下判断为能够出厂的状态(步骤S7)。
[0067]在步骤S6中，判断是否需要再次重复有机物的除去。在此，基于本发明人们的以下的发现来进行判断。即，如图5所示，在燃料电池20的最大输出因有机污染而未达到标准值的情况(有机污染件)下，通过至少重复两次以上上述说明的除去循环而使性能逐渐恢复，从而使最大输出超出标准值。另一方面，在最大输出因除有机污染以外的因素而未达到标准值的情况(由其他因素导致的性能降低件)下，即使再次重复有机物除去的循环，性能也无法恢复。
[0068]基于该发现，在步骤S6中，在有机物的除去为第二次以上且与上循环相比最大输出未上升(性能未提高)的情况(步骤S6:是)下，存在除基于有机物的电极污染以外的因素的可能性较高，即使进一步重复除去工序，也无法预见到性能的恢复，因此判断为不出厂(步骤S8)。由此，能够容易地判定除基于有机物的电极污染以外的不良，能够避免继续不必要的除去工序。另一方面，在有机物的除去仅为第一次的情况下或有机物的除去为第二次以上但最大输出与上循环相比上升的情况(步骤S6:否)下，为了再次进行有机物的除去而返回步骤SI。由于仅在预见到有机污染的情况下重复进行再次的除去工序，因此能够有效并且可靠地进行有机物的除去。
[0069]通过经过以上说明的有机污染的除去工序，能够有效地从阳极电极以及阴极电极两者除去有机物。即，通常通过分解、挥发而完全除去吸附于电极的有机物为止需要花费例如30日以上，但是采用上述方法，通过重复脱离与强制的挥发、基于发电的清洗，能够将该时间缩短至数小时。
[0070]此外，有机污染的除去也能够通过重复高温.过加湿运转来进行，在高温.过加湿运转中，将燃料气体以及氧化气体加湿并向燃料电池20供给并在高温下进行运转。但是，如图6所示，在高温.过加湿运转中，由于仅重复基于通过发电而生成的水蒸气的有机物的冲走.蒸发，因此至最大输出达到标准值为止的时间(t2)变长。相对于此，在本实施方式的有机污染的除去工序中，由于也进行有机物的脱离、蒸发、基于净化的排出，因此能够大幅度地缩短至最大输出达到标准值为止的时间(tl)。
[0071]标号说明
[0072]10、燃料电池系统;20、燃料电池;21、单电池;22、高分子电解质膜;23、阳极电极；23a、催化剂层；23b、气体扩散层；24、阴极电极；24a、催化剂层；24b、气体扩散层；26、分隔件;26a、肋;27、分隔件;27a、肋;30、氧化气体供给系统;31、过滤器;32、空气压缩机;33、氧化气体通路;34、氧化废气通路;35、加湿器;40、燃料气体供给系统;41、燃料气体供给源；42、喷射器;43、燃料气体通路;44、循环通路;45、循环栗;46、排气排水通路;50、电力系统；51、转换器;52、蓄电池;53、牵引变换器;54、牵引电动机;55、辅机类;60、控制器;71、电压传感器;72、电流传感器;73、传感器；100、贵金属粒子；101、高分子电解质；102、催化剂载持碳。
【主权项】
1.一种燃料电池的制造方法，具有: 准备工序，准备层叠多个单电池而成的燃料电池，所述单电池具有高分子电解质和催化剂层；以及 除去工序，从所述燃料电池除去有机物， 其中， 所述除去工序包括: 第一工序，将所述燃料电池的电压保持为OV，使有机物从所述催化剂层脱离； 第二工序，通过提高所述燃料电池内的温度而使所述脱离的有机物蒸发；以及 第三工序，将所述蒸发的有机物从所述燃料电池排出。2.根据权利要求1所述的燃料电池的制造方法，其中， 所述第三工序是对所述燃料电池内进行净化的工序。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池的制造方法，其中， 在所述第三工序之后具备第四工序，在该第四工序中，使所述燃料电池发电来产生生成水，通过所述生成水将所述有机物从所述燃料电池冲走。4.根据权利要求1?3中任一项所述的燃料电池的制造方法，其中， 在所述燃料电池的最大输出小于标准值的情况下，重复所述除去工序。5.根据权利要求4所述的燃料电池的制造方法，其中， 在进行了两次以上所述除去工序后的所述燃料电池的最大输出与上次值相比未上升的情况下，判定为所述燃料电池存在不良。
【专利摘要】本发明提供一种能够有效地除去阳极电极及阴极电极两者的有机物的燃料电池的制造方法。在该制造方法中，具有：准备工序，准备层叠多个单电池而成的燃料电池，所述单电池具有高分子电解质和催化剂层；以及除去工序，从所述燃料电池除去有机物。该除去工序包括：第一工序，将燃料电池的电压保持为0V，使有机物从催化剂层脱离；第二工序，通过提高燃料电池内的温度而使脱离的有机物蒸发；以及第三工序，将蒸发的有机物从燃料电池排出。
【IPC分类】H01M4/88, H01M8/249
【公开号】CN105655597
【申请号】
【发明人】宇佐美祥, 八重樫惠
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年11月25日