DE60218747T2

DE60218747T2 - Brennstoffzellen

Info

Publication number: DE60218747T2
Application number: DE60218747T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Toyota-shi INAGAKI; Tsuyoshi Toyota-shi Takahashi; Haruhisa Toyota-shi NIIMI; Mikio Toyota-shi WADA; Toshiyuki Toyota-shi SUZUKI; Yixin Toyota-shi ZENG; Kouetsu Toyota-shi Hibino; Tsutomu Toyota-shi OCHI; Yasuyuki Toyota-shi ASAI; Katsuhiro Toyota-shi KAJIO; Yuichi Toyota-shi Yagami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2022-08-01
Also published as: JP2003115319A; WO2003012902A2; CA2455484C; CA2455484A1; KR20040014676A; RU2273918C2; KR100579068B1; EP1470603A2; CN100479241C; EP1470603B1; DE60218747D1; CN1539175A; WO2003012902A3; JP3988563B2; US7754358B2; US20040247951A1; RU2004106153A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
2. Stand der Technik
Eine allgemein bekannte Brennstoffzelle wird durch Schichten einer Vielzahl von Einheitszellen, die zwischen Endplatten eingeschoben sind, und Befestigen der Endplatten an den Einheitszellen unter Verwendung eines Befestigungselements ausgebildet. Diese Art von Brennstoffzelle ist gestaltet, um eine gewünschte Ausgabespannung durch in Reihe-Schalten der Vielzahl von Einheitszellen zu erzeugen.
Auf ein Versagen einer der Einheitszellen der Brennstoffzelle, das heißt zum Beispiel eine Verschlechterung der Energieerzeugungskapazität und Ähnliches, wird die defekte Einheitszelle mit einer neuen ausgetauscht, indem die Befestigungselemente gelöst werden, um die Endplatten von den Einheitszellen abzunehmen. Nach dem Austausch werden die Einheitszellen wieder an den Endplatten angebracht, wie in JP-A-8-37012 offenbart ist.
In dem Fall, dass die defekte Einheitszelle durch eine neue ausgetauscht wird, können die bestimmten Informationen bezüglich der neuen Einheitszelle, wie zum Beispiel Herstelldaten, nicht durch die äußere Erscheinung erhalten werden. Es ist somit schwierig zu bestimmen, ob die neu ausgetauschte Einheitszelle angemessen funktioniert.
Die vorgehend genannte JP-A-8-37012 offenbart eine herkömmliche Brennstoffzelle, die aus einer Vielzahl von Einheitszellen ausgebildet ist, von denen jede durch Einschieben einer festen Elektrolytmembran zwischen Separatoren ausgebildet ist, die geschichtet und durch ein Befestigungselement befestigt sind.
WO 99/18627 A offenbart eine bandförmige Zelle. Jede Zone oder Unterabteilung der Brennstoffzelle ist mit einem digitalen Code gekennzeichnet.
US-A-5 912 934 offenbart, dass Identifizierungsinformationen an einer oberen Fläche eines jeden der stabförmigen nuklearen Brennstoffzellen vorgesehen sind.
JP-A-10-66266 offenbart, dass Identifizierungsinformationen auf einer Batterie vorgesehen sind, die geladen werden soll und für ein tragbares Fernbedienungsendgerät verwendet wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, dass eine Servicehandlung der Brennstoffzelle verbessert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Brennstoffzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Erfindungsgemäß können Informationen jeder Einheitszelle ohne Zerlegen der Brennstoffzelle in die Vielzahl der Einheitszellen gelesen werden.
Erfindungsgemäß ist die Brennstoffzelle in der Lage, Informationen zu erhalten, die nicht durch ihre äußere Erscheinung bestimmt werden können.
Die Brennstoffzelle weist einen Abfragecode oder ein spezielles Informationsidentifizierungselement oder ein spezielles Informationsidentifizierungszeichen auf, das bestimmten Informationen bezüglich der Brennstoffzelle entspricht. Der Abfragecode (oder das spezielle Informationsidentifizierungselement oder das spezielle Informationsidentifizierungszeichen) ist an einer freiliegenden Fläche der Brennstoffzelle vorgesehen, um von außerhalb der Brennstoffzellenkomponente erreichbar zu sein.
Basierend auf dem Abfragecode, den von der freiliegenden Fläche abgelesen werden kann, können die Informationen bezüglich der Brennstoffzelle ohne die Notwendigkeit des Zerlegens der Brennstoffzellenkomponente abgerufen werden. Der Abfragecode bezieht sich auf verschiedene Daten bezüglich der Brennstoffzelle, die die Informationen der Brennstoffzelle, die nicht durch die äußere Erscheinung bestimmt werden können, bereitstellen. Das macht es möglich, eine Servicehandlung zu vereinfachen. Der Ausdruck „bestimmte Informationen bezüglich der Brennstoffzelle" bezieht sich hier auf die Informationen bezüglich der Brennstoffzelle selbst und Teile, die die Brennstoffzelle bilden. Das hier verwendete „bestimmte Informationen" umfasst verschiedene Daten, zum Beispiel Ausgabecharakteristika, eine Aufzeichnung des vergangenen Gebrauchs, Herstelldaten, eine Aufzeichnung einer Verhaltensänderung nach der Zeit, oder Ähnlichem.
Der Abfragecode kann zumindest einer von einem optisch lesbaren Code, einen magnetisch lesbaren Code, einem elektrisch lesbaren Code und einem mechanisch lesbaren Code sein. Das macht es möglich, die Abfragecodes einfach zu lesen. Der optisch lesbare Code weist einen Barcode und eine Kombination von konkaven und konvexen Abschnitten auf, die ein Codemuster ausbilden. Der magnetisch lesbare Code weist einen Code auf, der auf einem Magnetband oder Ähnlichem gespeichert ist. Der elektrisch lesbare Code weist einen Code auf, der auf einem IC (Integrierten Schaltkreis)-Chip oder Ähnlichem gespeichert ist. Der mechanisch lesbare Code weist konkave und konvexe Abschnitte auf, die ein Codemuster ausbilden.
Die Brennstoffzellenkomponente weist eine Einheitszelle auf, die durch Einschieben einer festen Elektrolytmembran zwischen die Separatoren über eine Elektrode ausgebildet ist. Die Informationen bezüglich der Brennstoffzelle enthalten Daten bezüglich der Einheitszelle. Die Informationen bezüglich der Einheitszelle können Informationen einer jeden Einheitszelle enthalten, so dass die Informationen, die nicht durch die äußere Erscheinung bestimmt werden können, abgerufen werden können. Der Abfragecode kann an einem der Separatoren der Einheitszelle vorgesehen sein. Da der Separator üblicherweise eine plattenförmige Form mit einer bestimmten Dicke hat, kann der Abfragecode einfach vorgesehen sein. Der Abfragecode kann an einem freiliegenden Bereich einer Seitenfläche des Separators vorgesehen sein. Der Ausdruck „Informationen bezüglich der Einheitszelle" bezieht sich hier auf die Informationen der Einheitszelle selbst oder auf Elemente, die die Einheitszelle bilden.
Die Brennstoffzellenkomponente weist eine Zellschichtung auf, die durch Schichten einer Vielzahl von Einheitszellen ausgebildet ist, von denen jede eine feste Elektrolytmembran aufweist, die zwischen Separatoren über eine Elektrode eingeschoben ist. Die Informationen bezüglich der Brennstoffzelle enthalten Daten bezüglich der Zellschichtung. Das macht es möglich, die Informationen bezüglich der Zellschichtung abzurufen, die nicht durch die äußere Erscheinung bestimmt werden können. Der Abfragecode kann auf zumindest einem Abschnitt der Zellschichtung vorgesehen sein. Der Abfragecode kann einfach an der Zellschichtung in einer dreidimensionalen Form vorgesehen sein. Der Ausdruck „Zellschichtung" kann sich auf einen Zellstapel beziehen, der durch Schichten einer Vielzahl von Einheitszellen, die zwischen Endplatten eingeschoben sind, und Anbringen der Einheitszellen zwischen den Endplatten unter Verwendung eines Befestigungselements ausgebildet ist. Alternativ kann sich die „Zellschichtung" auf ein Zellmodul als ein Teil des Zellstapels beziehen. Da die Zellschichtung eine dreidimensionale Form hat, kann der Abfragecode einfach vorgesehen sein. Es sollte festgehalten werden, dass sich die „Zellschichtung" auf einen Zellstapel (mit einer Schichtung einer Vielzahl von Einheitszellen) bezieht, wobei jede der Endplatten jeweils an der Spitze und am Boden des geschichteten Körpers angeordnet ist, und durch Befestigungselemente befestigt ist. Alternativ kann die Zellschichtung als ein Teil des geschichteten Körpers ausgebildet sein, der zum Produzieren des Zellstapels, das heißt eines Zellmoduls, benutzt wird. Der Ausdruck „Informationen bezüglich der Zellschichtung" kann sich auf Informationen bezüglich der Zellschichtung selbst oder Teilen beziehen, die die Zellschichtung bilden.
Eine Brennstoffzellenkomponente eines Brennstoffs weist ein Datenspeichermedium auf, das bestimmte Informationen bezüglich der Brennstoffzelle speichert. Das Datenspeichermedium ist auf einer freiliegenden Fläche der Brennstoffzellenkomponente vorgesehen, um von außerhalb der Brennstoffzellenkomponente erreichbar zu sein.
Das Speichermedium der Brennstoffzellenkomponente ist von der äußeren freiliegenden Fläche erreichbar, um die in dem Aufzeichnungsmedium gespeicherten Informationen bezüglich der Brennstoffzelle zu lesen. Die Informationen können durch Zugang zu dem Aufzeichnungsmedium von der äußeren freiliegenden Fläche ohne eine Notwendigkeit des Zerlegens der Brennstoffzellenkomponente gelesen werden. Die Informationen, die nicht durch die äußere Erscheinung bestimmt werden können, können aufgefunden werden, wodurch die Servicehandlung verbessert wird.
Das Datenspeichermedium erlaubt zumindest eines von einer Aktualisierung und einer Hinzufügung der Informationen. Das macht es möglich, eine Aktualisierung und eine Hinzufügung der Informationen aufzuweisen, die sich mit der Zeit ändern, zum Beispiel eine Aufzeichnung der Ausgabecharakteristika, vergangener Gebrauch, Funktionsverhalten oder Ähnlichem nach der Zeit. Als ein Ergebnis kann die Servicehandlung weiter vereinfacht werden.
Die Brennstoffzellenkomponente weist eine Einheitszelle auf, die durch Einschieben einer festen Elektrolytmembran zwischen Separatoren über eine Elektrode ausgebildet ist. Die Informationen bezüglich der Brennstoffzelle enthalten Daten bezüglich der Einheitszelle. Das macht es möglich, die Informationen bezüglich jeder der Einheitszellen zu erhalten, die nicht durch die äußere Erscheinung bestimmt werden können. Das Datenspeichermedium ist auf einem der Separatoren der Einheitszelle vorgesehen. Das Speichermedium kann einfach auf dem Separator vorgesehen sein, der eine plattenähnliche Form mit einer bestimmten Dicke aufweist. Eine Elektrode für ein Zugreifen auf das Speichermedium kann auf einer freiliegenden Fläche einer Seitenfläche des Separators vorgesehen sein, und das Speichermedium kann in dem Separator eingebettet sein.
Die Brennstoffzelle weist eine Zellschichtung auf, die durch Schichten einer Vielzahl von Einheitszellen ausgebildet ist, wobei jede eine feste Elektrolytmembran aufweist, die zwischen Separatoren über eine Elektrode eingeschoben ist. Die Informationen bezüglich der Brennstoffzelle enthalten Daten bezüglich der Zellschichtung. Das macht es möglich, die Informationen bezüglich der Zellschichtung zu erhalten, die nicht aus der äußeren Erscheinung bestimmt werden können. Das Datenspeichermedium ist auf zumindest einem Abschnitt der Zellschichtung vorgesehen. Das Speichermedium kann einfach auf der Zellschichtung vorgesehen sein, die eine dreidimensionale Form aufweist.
Die bestimmten Informationen enthalten zumindest eine von Ausgabecharakteristika, Lade-/Entladecharakteristika, einer Aufzeichnung eines früheren Gebrauchs, einer Herstellaufzeichnung, einer Wartungsaufzeichnung und einer Verhaltensänderung nach der Zeit. Das macht es möglich, verschiedene Informationen zu bestimmen, die die Ausgabecharakteristika, Lade-/Entladecharakteristika, eine Aufzeichnung des früheren Gebrauchs, Herstelldaten (Material, Herstellbedingungen), Wartung oder ein funktionelles Verhalten aufweisen, das das Betriebsverhalten der Brennstoffzelle verbessern oder verschlechtern kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht, die die äußere Erscheinung einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht, die den inneren Aufbau einer Einheitszelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die die äußere Erscheinung einer Einheitszelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4 zeigt schematisch den Aufbau eines Systems zum Lesen bestimmter Informationen bezüglich einer Einheitszelle von einem Barcode gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5A, 5B, 5C und 5D stellen jeweils Abwandlungen des ersten Ausführungsbeispiels dar; und
6 zeigt den Aufbau eines Systems, das verwendet wird, wenn eine Brennstoffzelle eines zweiten Ausführungsbeispiels in ein Brennstofffahrzeug eingebaut ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist eine schematische Seitenansicht, die die äußere Erscheinung einer Brennstoffzelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. 2 ist eine Querschnittsansicht, die den inneren Aufbau einer Einheitszelle zeigt. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die äußere Erscheinung einer Einheitszelle zeigt. 4 zeigt schematisch den Aufbau eines Systems zum Lesen von Informationen bezüglich einer Einheitszelle von einem Barcode.
Wie in 1 gezeigt ist, hat eine Brennstoffzelle 10 eine Zellschichtung 11, die aus einer Vielzahl von geschichteten Einheitszellen 30 ausgebildet ist, Stromabnehmerplatten 12, 12, die an beiden Enden der Zellschichtung 11 angeordnet sind, Endplatten 16, 16, die an beiden Enden der Stromabnehmerplatten 12, 12 mit dazwischengeschobenen Isolierplatten 14, 14 angeordnet sind, und Befestigungselemente 18 zum Befestigen der Endplatten 16, 16 in der Schichtungsrichtung, um eine gewünschte Druckkraft auf die Zellschichtung 11 aufzubringen.
Mit Bezug auf 2 wird jede Einheitszelle 30 der Brennstoffzelle 10 durch Einschieben einer Membranelektrodenbaugruppe (NEA) 29 zwischen zwei Separatoren 36 und 38 ausgebildet. Die NEA 29 ist durch Einschieben einer festen Elektrolytmembran 31 zwischen Gasdiffusionselektroden 34 und 35 ausgebildet. Die feste Elektrolytmembran 31 wirkt in einem nassen Zustand als ein protonenleitender Elektrolyt. Eine Perflour-Sulfonsäure-Harzmembran, wie z.B. eine von Dupon hergestellte Naphionmembran, kann als die feste Elektrolytmembran 31 eingesetzt werden. Jede der Gasdiffusionselektroden 34, 35 ist aus einem Karbongewebe, einem gewebten Material aus Karbonfaserfäden, ausgebildet, und hat eine Länge, die leicht kürzer als die der festen Elektrolytmembran 31 ist. Katalysatorelektroden 32, 33 sind jeweils auf der Oberfläche der Gasdiffusionselektroden 34, 35, die der festen Elektrolytmembran 31 zugewandt sind, eingebettet. Die Katalysatorelektroden 32, 33 sind aus Karbonpulvertragendem Platin, einer Legierung aus Platin und einem anderen Metall, oder Ähnlichem als ein Katalysator ausgebildet. Jeder der Separatoren 36, 38 hat eine im Wesentlichen rechtwinklige Form, und ist aus gasundurchlässigem, dichtem Carbon ausgebildet, das heißt Carbon, das komprimiert ist, um eine Gasundurchlässigkeitseigenschaft aufzuweisen. Die Separatoren 36, 38 dienen als Trennwände der Einheitszelle 30. Ein Brennstoffgasdurchgang 37 ist in der Oberfläche des Separators 36 ausgebildet, der der Gasdiffusionselektrode 34 zugewandt ist. Ein Oxidierungsgasdurchgang 39 ist in der Oberfläche des Separators 38 ausgebildet, der der Gasdiffusionselektrode 35 zugewandt ist. Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Barcode 41 auf der freiliegenden Seitenfläche des Separators 38 vorgesehen. Durch die Separatoren 36, 38 und die NEA 29 ohne Gasdiffusionselektroden 34, 35 festgelegte Spalte sind mit einem Dichtungsmaterial 40 gefüllt, um ein Austreten von Brennstoffgas und Oxidierungsgas und eine Mischung dieser Gase in den Spalten zu verhindern.
Die Gasdiffusionselektrode 34 ist eine Brennstoffelektrode, zu der Brennstoffgas, das heißt Wasserstoff oder ein hochkonzentriertes, wasserstoffenthaltendes Gas von dem Brennstoffgasdurchgang 37 zugeführt wird. An der Gasdiffusionselektrode 34 werden Protonen (H⁺) und Elektronen (e) aus Wasserstoffmolekülen (H₂) produziert. Demgegenüber ist die Gasdiffusionselektrode 35 eine Luftelektrode, zu der Oxidierungsgas, das heißt Luft, von einem Oxidierungsgasdurchgang 39 zugeführt wird. An der Gasdiffusionselektrode 35 wird Wasser (H₂O) aus der Reaktion von Sauerstoffmolekülen (O₂), Protonen (H⁺) und Elektronen (e) produziert. Die an der Gasdiffusionselektrode 34 produzierten Protonen bewegen sich durch die feste Elektrolytmembran 31 zu der Gasdiffusionselektrode. Die an der Gasdiffusionselektrode 34 produzierten Elektronen wandern durch einen nicht gezeigten externen Weg zu der Gasdiffusionselektrode 35. Die Gasdiffusionselektrode 34 hat ein erhöhtes Phermi-Niveau als ein Ergebnis des Aufnehmens der Elektronen von den Wasserstoffmolekülen. In dessen hat die Gasdiffusionselektrode 35 ein erhöhtes Fermi-Niveau als ein Ergebnis des Abgebens der Elektronen an die Sauerstoffmoleküle. Eine derartiger Fermi-Niveau-Unterschied zwischen den Elektroden 34, 35 verursacht eine elektromotorische Kraft. Jede Einheitszelle 30 hat eine elektromotorische Kraft von ungefähr einem Volt. Daher ist eine Vielzahl von Einheitszellen 30 miteinander in Reihe verbunden, um die Brennstoffzelle 10 auszubilden, die eine gewünschte Spannung erzeugt.
Jede in dem Barcode 41 enthaltene Codenummer bezieht sich auf die Informationen bezüglich der Einheitszelle 30. Genauer gesagt, wie in 4 gezeigt ist, speichert ein interner Speicher 51 eines Datenbankcomputers 50 eine Datenbank, in der sich Codenummern der Barcodes 41 auf die Informationen bezüglich der Einheitszellen 30 beziehen. Der Barcode 41 wird optisch mit einem mit dem Datenbankcomputer 50 verbundenen Barcodeleser 52 gelesen, und der Datenbankcomputer 50 entnimmt dann die Informationen bezüglich der Codenummer des Barcodes 41 zum Anzeigen. Die Informationen bezüglich der Einheitszelle 30 weisen unveränderliche Informationen auf, die keine Aktualisierung erfordern, wie zum Beispiel anfängliche Ausgabecharakteristika, anfängliche Lade-/Entladecharakteristika der Brennstoffzelle 30, Materialien und Herstellungsbedingungen der festen Elektrolytmembran 31 und der Gasdiffusionselektroden 34, 35 der NEA 29, Produktname, Hersteller, Herstellungsdatum, Material und Herstellungsbedingungen der Separatoren 36, 38, und Form der Gasdurchgänge. Die Informationen können ferner Wartungsinformationen aufweisen, wie zum Beispiel eine Aufzeichnung der vergangenen Reparaturen.
Nachfolgend ist ein Beispiel des Herstellens der Brennstoffzelle 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben. In dem Herstellungsvorgang der Brennstoffzelle 10 wird eine Zellschichtung 11 durch Schichten einer Vielzahl von Einheitszellen 30 ausgebildet. In diesem Schritt werden Einheitszellen 30 mit denselben oder ähnlichen Informationen ausgewählt und verwendet, um die Zellschichtung 11 auszubilden. Die Zellschichtung 11 kann aus den Einheitszellen 30 mit denselben oder ähnlichen Ausgabecharakteristika und Lade-/Entladecharakteristika, oder mit Komponenten, wie zum Beispiel einer feste Elektrolytmembran 31 und Gasdiffusionselektroden 34, 35, die aus demselben oder ähnlichem Material mit denselben oder ähnlichen Herstellungsbedingungen hergestellt sind, ausgebildet sein. Das garantiert, dass die resultierende Brennstoffzelle 10 aus den Einheitszellen 30 mit derselben oder einer ähnlichen Qualität ausgebildet ist. Als ein Ergebnis wird die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle 10 wahrscheinlicher stabilisiert sein.
Nachfolgend ist ein Beispiel der Verwendung der Brennstoffzelle 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Falls eine auf einem Brennstoffzellenfahrzeug montierte Brennstoffzelle 10 eine herabgesetzte Leistungsfähigkeit während einem Betrieb zeigt, muss die Vielzahl der Einheitszellen 30 in der Brennstoffzelle 10 eine nach der anderen untersucht werden, um die defekte Einheitszelle 30 zu bestimmen. Falls die Brennstoffzelle 10 zum Beispiel nicht länger eine gewünschte Spannung ausgeben kann, wird die Einheitszelle 30 mit der reduzierten Ausgabespannung bestimmt. Der Barcode 41, der an der freiliegenden Seitenfläche des Separators 38 der bestimmten Einheitszelle 30 vorgesehen ist, wird optisch mit dem Barcodeleser 52 gelesen. Die Informationen bezüglich dieser Einheitszelle 30 werden anschließend auf der Anzeige des Datenbankcomputers 50 bestätigt. Durch wiederholtes Durchführen einer derartigen Datensammlung können Informationen, wie zum Beispiel anfängliche Ausgabecharakteristika und anfängliche Lade-/Entladecharakteristika, Materialien und Herstellungsbedingungen der festen Elektrolytmembran 31 und der Gasdiffusionselektroden 34, 35 und eine Aufzeichnung der vergangenen Wartung für die Einheitszellen 30 erhalten werden, die unter Verdacht stehen, die Leistungsfähigkeit herabzusetzen. Zudem können die Informationen bezüglich der Einheitszellen 30, die in der Lage sind, ihre ausreichende Leistungsfähigkeit beizubehalten, auf ähnliche Weise erhalten werden.
Wie vorhergehend genau beschrieben ist, ist der Barcode 41 gemäß dem Ausführungsbeispiel von der frei liegenden Seitenfläche des Separators 38 der Einheitszelle 30 zugänglich. Das erlaubt es, die Informationen einfach ohne Zerlegen der Einheitszelle 30 zu lesen. Zudem sind die Informationen der Einheitszelle 30 von dem Barcode 41 bekannt. Daher können Informationen, die nicht durch die äußere Erscheinung bestimmt werden können, erhalten werden, was eine Verbesserung der Servicehandlung ergibt. Zudem können die Bedingungen der Einheitszellen 30 (zum Beispiel anfängliche Ausgabecharakteristika und anfängliche Lade-/Entladecharakteristika, und Materialien und Herstellungsbedingungen), die vorzugsweise eine zufriedenstellende Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle 10 beibehalten, ebenfalls bekannt sein. Als ein Ergebnis kann basierend auf den Informationen bezüglich der neuen Einheitszelle 30, die aus dem Barcode 41 erhalten werden, bestimmt werden, ob die neue Einheitszelle 30 nach Austausch richtig funktionieren wird, bevor die defekte Einheitszelle 30 mit einer neuen ausgetauscht wird.
Es sollte festgehalten werden, dass in dem vorgehend genannten Ausführungsbeispiel der Barcode 41 auf der Seitenfläche des Separators 38 vorgesehen ist. Wie in 5A gezeigt ist, kann der Barcode 41 jedoch mit einem optisch oder mechanisch lesbaren konkaven Abschnitt 42 ausgetauscht werden, der ein vorgeschriebenes Muster entsprechend einer Codenummer ausbildet. Alternativ kann, wie in 5B gezeigt ist, ein magnetisch lesbares Band vorgesehen sein, d. h. ein Magnetband 43, das Codenummern speichert. Mit Bezug auf 5C kann ein elektrisch lesbarer IC-Chip 44, der Codenummern speichert, auf der Seitenfläche des Separators 38 vorgesehen sein. Mit Bezug auf 5D kann ein IC-Chip 45, der Codenummern speichert, in dem Separator 38 eingebettet sein, und Elektroden 45A des IC-Chips 45 können von der Seitenfläche des Separators 38 frei liegen. In diesem Fall ist der IC-Chip 45 in einem Abschnitt des Separators 38 eingebettet, der nicht störend auf den Brennstoffgasdurchgang 37 und den Oxidierungsgasdurchgang 39 einwirkt. Jeder der vorhergehend genannten Fälle bietet dieselben Effekte wie die des Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Das magnetische Band 43 und die IC-Chips 44, 45, die in 5B bis 5D gezeigt sind, können die Informationen bezüglich der Einheitszelle 30 anstelle der Codenummern, die sich auf die Informationen beziehen, direkt speichern. Das macht es möglich, die Informationen bezüglich der Einheitszelle 30 durch Lesen von gespeicherten Daten zu erhalten, ohne dass eine Datenabfrage notwendig ist.
In dem vorhergehend genannten Ausführungsbeispiel ist der Barcode 41 auf jeder der Einheitszellen 30 vorgesehen.
Die Zellschichtung 11 kann aus einer Vielzahl von Modulen ausgebildet sein, die durch Schichtung einer vorbestimmten Anzahl von Einheitszellen 30 ausgebildet sind, das heißt einer Vielzahl von Zellmodulen (siehe die japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. 9-92324). In diesem Fall kann der Barcode 41 auf jedem der Zellmodule vorgesehen sein. Genauer gesagt kann der Barcode 41 auf der frei liegenden Fläche von jedem Zellmodul (zum Beispiel die Seitenfläche von einem der Separatoren der Vielzahl von Einheitszellen 30 eines jeden Zellmoduls) vorgesehen sein. Der Barcode 41 kann mit den Informationen bezüglich der Vielzahl von Einheitszellen 30, die das Zellmodul bilden, oder der Informationen bezüglich des Zellmoduls (zum Beispiel anfängliche Ausgabecharakteristika und anfängliche Lade-/Entladecharakteristika des Zellmoduls) in Bezug stehen.
Zweites Ausführungsbeispiel
Das zweite Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen dasselbe wie das erste Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, dass der Barcode 41 mit dem IC-Chip 44 ersetzt wird, wie in 5C gezeigt ist. Daher ist nur der Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel nachfolgend beschrieben. 6 zeigt den Aufbau eines Systems, das in einem Brennstoffzellenfahrzeug zur Anwendung kommt, in dem die Brennstoffzelle des zweiten Ausführungsbeispiels eingebaut ist. Mit Bezug auf 6 sind die IC-Chips 44 mit einer Steuereinrichtung 60 verbunden, die in dem Brennstoffzellenfahrzeug eingebaut ist. Die Steuereinrichtung 60 ist mit Sensoren 61 zum Messen der Ausgabespannung der jeweiligen Einheitszellen 30 verbunden. Die Steuereinrichtung 60 liest die jeweiligen Ausgabespannungen der Einheitszellen 30 von den Sensoren 61 zu vorbestimmten Zeitabständen und schreibt diese in die entsprechenden IC-Chips 44. Als ein Ergebnis wird eine Veränderung der Ausgabespannung über die Zeit, das heißt ein Funktionsverhalten der Einheitszelle während dem Laufen des Fahrzeugs in den IC-Chips 44, gespeichert.
In dem Fall, in dem die in dem Brennstoffzellenfahrzeug eingebaute Brennstoffzelle 10 nicht im Stande ist, eine gewünschte Spannung über ein Verstreichen der Zeit zu erzeugen, wird die Brennstoffzelle 10 von dem Fahrzeug abgenommen, um die Daten zu lesen, die in dem IC-Chip enthalten sind, der auf der freiliegenden Seitenfläche des Separators 38 einer jeden Einheitszelle 30 vorgesehen ist. Als ein Ergebnis kann bestimmt werden, welche Einheitszelle 30 eine herabgesetzte Leistung aufweist.
Gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeder IC-Chip 44 von der freiliegenden Seitenfläche des Separators 38 der jeweiligen Einheitszelle 30 zugänglich. Das macht es möglich, die Informationen einfach ohne Zerlegen der Brennstoffzelle 10 zu lesen. Da die Informationen erhalten werden können, die nicht aus der äußeren Erscheinung bestimmt werden können, kann eine Servicehandlung weiter vereinfacht werden. Darüber hinaus können Daten über das funktionelle Verhalten während eines Laufens des Fahrzeugs aktualisiert und gesammelt werden. Die Daten des funktionellen Verhaltens können die Ursache von entweder herabgesetzter Leistung oder bevorzugter Leistung der Einheitszelle 30 klären. Außerdem weist die Brennstoffzelle 10 selbst die Informationen bezüglich der Einheitszellen 30 auf. Daher kann sowohl eine Leistung der Einheitszellen 30 bestimmt, als auch Ursachen einer herabgesetzten oder verbesserten Leistung untersucht werden, auch wenn die Brennstoffzelle 10 von dem Brennstoffzellenfahrzeug abgelöst ist.
In dem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 60 gestaltet, um Daten von dem IC-Chip 44 einer jeden Brennstoffzelle 30 zu lesen, was während einem Laufen des Brennstoffzellenfahrzeugs notwendig ist, um eine Antriebssteuerung des Brennstoffzellenfahrzeugs oder eine Lade-/Entladesteuerung der Brennstoffzelle 10 basierend auf den gelesenen Daten durchzuführen. In dem Fall, in dem die Brennstoffzelle 10 von dem Brennstoffzellenfahrzeug zur Wartung abgenommen wird, und anschließend in demselben oder einem anderen Brennstoffzellenfahrzeug eingebaut wird, werden die Ausgabecharakteristika und die Lade-/Entladecharakteristika bei der Wartung in dem IC-Chip 44 gespeichert. Demnach liest die Steuereinrichtung 60 die vorhergehend genannten Daten, um eine Antriebssteuerung gemäß den Ausgabecharakteristika durchzuführen, und um die Lade-/Entladecharakteristika gemäß den Lade-/Entladecharakteristika durchzuführen.
In dem vorhergehend genannten Ausführungsbeispiel dient der IC-Chip 44, der an der Seitenfläche des Separators 38 vorgesehen ist, als das Speichermedium. Das Speichermedium ist jedoch nicht auf den IC-Chip begrenzt. Wie in 5D gezeigt ist, kann der IC-Chip 45, der Codenummern speichert, in einem Abschnitt des Separators 38 eingebettet sein, der nicht störend auf den Brennstoffgasdurchgang 37 und den Oxidierungsgasdurchgang 39 einwirkt. Dann sind die Elektroden 45A des IC-Chips 45 auf der freiliegenden Seitenfläche des Separators 38 vorgesehen. Der vorhergehend genannte Fall kann zudem denselben Effekt wie der aus dem Ausführungsbeispiel der Erfindung liefern.
In dem vorhergehend genannten Ausführungsbeispiel ist der IC-Chip 44 auf jeder der Einheitszellen 30 vorgesehen.
Die Zellschichtung 11 kann durch Schichtung einer vorbestimmten Anzahl von gestapelten Einheitszellen 30, das heißt einer Vielzahl von Zellmodulen (siehe die japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung Nummer 9-92324) ausgebildet sein. In diesem Fall kann der IC-Chip 44 auf jedem der Zellmodule vorgesehen sein. Genauer gesagt kann der IC-Chip 44 auf der freiliegenden Fläche eines jeden der Zellmodule (das heißt der Seitenfläche von jedem der Separatoren der Vielzahl von Einheitszellen 30, die das Zellmodul bilden) vorgesehen sein. Der IC-Chip 44 kann die Informationen bezüglich der Vielzahl von Einheitszellen 30, die in dem Zellmodul enthalten sind, oder die Informationen bezüglich des Zellmoduls (wie z. B. Ausgabecharakteristika und Lade-/Entladecharakteristika des Zellmoduls) speichern.
In diesem Ausführungsbeispiel kann die Seitenfläche einer jeden Einheitszelle eine unterschiedliche Anzahl von konkaven Abschnitten aufweisen, die die Kapazität der Einheitszelle darstellen, so dass jede Kapazität der jeweiligen Einheitszellen ermittelt werden kann. Der verschiedene Typ der Einheitszelle kann zudem von solchen unterschieden werden, die durch die Anzahl von konkaven Abschnitten zusammen verbunden wurden. Alternativ kann die Außenfläche der Einheitszelle gemäß der Kapazität verschieden gefärbt sein.
Während die Erfindung ausführlich in Form von Ausführungsbeispielen beschrieben ist, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass die hierin offenbarte Erfindung nur auf eine darstellende und beispielhafte Weise vorliegt und in verschiedenen Formen ausgeführt sein kann, ohne von dem technischen Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den Ansprüchen definiert ist.
Eine Brennstoffzelle (10) hat eine Schichtung (11) einer Vielzahl von Einheitszellen (30), Stromabnehmerplatten (12, 12), die an beiden Enden der Schichtung (11) angeordnet sind, Endplatten (16, 16), die jeweils außerhalb der Stromabnehmerplatten (12, 12) mit dazwischen eingeschobenen Isolierplatten (14, 14) vorgesehen sind, und Befestigungselementen (18) zum Befestigen der Endplatten (16, 16) in der Schichtungsrichtung, um eine gewünschte Druckkraft auf die Schichtung (11) aufzubringen. Ein Barcode (41), der bestimmten Informationen bezüglich einer Einheitszelle (30) entspricht, ist auf der freiliegenden Seitenfläche eines Separators (38) der Einheitszelle (30) vorgesehen. Gemäß dieser Brennstoffzelle (10) kann der Barcode (41) einfach gelesen werden, ohne ein Zerlegen der Brennstoffzelle (10) zu erfordern. Da die Informationen bezüglich der Brennstoffzelle von dem Barcode (41) erhalten werden können, können zudem die Informationen, die nicht aus einer äußeren Erscheinung bestimmt werden können, erhalten werden, was verbesserte Servicehandlungen ergibt.

Claims

Brennstoffzelle (10), ausgebildet aus einer Vielzahl von Elementarzellen (30), von denen jede durch Zwischenlegen einer Festelektrolytmembran (31) zwischen Separatoren (36, 38) ausgebildet ist, die geschichtet und durch ein Anbringelement (18) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abfragecode (41), ein spezieller Informationsindikator (42), ein spezielles Informationsidentifizierungselement (43) oder ein Datenspeichermedium (44), das bestimmten Informationen bezüglich der Elementarzelle (30) entspricht, mit einem der Separatoren (36, 38) jeder Elementarzelle (30) vorgesehen ist, wobei er Abfragecode (41), der spezielle Informationsindikator (42) oder das spezielle Informationsidentifizierungselement (43) an einer freiliegenden Fläche der Brennstoffzelle (10) vorgesehen ist, um von außerhalb der Brennstoffzelle (10) erreichbar zu sein, wobei das Datenspeichermedium (44) von der freiliegenden Fläche der Brennstoffzelle (10) erreichbar ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der Abfragecode (41) zumindest eines von einem optisch lesbaren Code, einem magnetisch lesbaren Code, einem elektrisch lesbaren Code und einem mechanisch lesbaren Code aufweist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abfragecode zumindest eines von einem Barcode (41), einem Muster mit einem konkaven Abschnitt (42), einem Magnetband (43) und einem IC-Chip (44, 45) aufweist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei das Datenspeichermedium zumindest eines von einer Aktualisierung und einer Hinzufügung der Informationen erlaubt.
Brennstoffzelle nach Anspruch 4, wobei das Datenspeichermedium einen IC-Chip (44, 45) aufweist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1 oder 5, wobei das Datenspeichermedium (44) innerhalb des Separators von jeder Brennstoffzelle (10) eingebettet ist, um von außerhalb der Brennstoffzelle (10) erreichbar zu sein.
Brennstoffzellenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Informationen zumindest eines von Ausgabecharakteristika, Lade-/Entladecharakteristika, einer Aufzeichnung eines früheren Gebrauchs, einer Herstellaufzeichnung, einer Wartungsaufzeichnung, und einer Verhaltensänderung nach der Zeit enthalten.