鋰電世界  在“日本第12屆氫燃料電池展”（東京有明國際會展中心，2016年3月2～4日）上，島津制作所參考展示了可測量燃料電池單元內(nèi)部氧濃度的傳感器“FC-3D Monitor FCM-3D-Oxy形”。現(xiàn)有產(chǎn)品只能測量單元內(nèi)電極表面的氧濃度，而這款開發(fā)品連電極內(nèi)部也可以測量。設(shè)想用于試制品的評測，有助于開發(fā)更小尺寸的燃料電池單元。

    知道氧濃度就能知道電極各部位的發(fā)電情況，這是因為，在氫氣和氧氣發(fā)生反應(yīng)的部位，氧濃度會降低。了解氧濃度，有助于改進(jìn)燃料電池的電極材料和氣體的流路形狀，提高反應(yīng)效率。

    燃料電池是由幾百片可使氫和氧發(fā)生反應(yīng)的燃料電池單元重疊構(gòu)成的。電池單元為層結(jié)構(gòu)，從內(nèi)側(cè)起依次為“電解質(zhì)”、“催化劑層”、“電極”。電極的作用是傳導(dǎo)氣體和電力。輸送氫的電極為“氫極”（負(fù)極），輸送氧的電極為“氧極”（正極）。氫在氫極與催化劑層之間離子化，釋放電子。氫離子穿過“電解質(zhì)”移動到氧極，與氧發(fā)生反應(yīng)生成水。將這一反應(yīng)中釋放的電子提取到外部電路，即可作為電池使用。

    原產(chǎn)品“FC-O2 Monitor FCM-405H-Oxy形”只能測量氧極表面附近的氧濃度。測量方法是在氧極表面涂布會與氧發(fā)生反應(yīng)的色素。但要調(diào)查電極內(nèi)部的反應(yīng)情況，只能依賴計算機(jī)模擬。

    此次的傳感器將檢測部制成針狀，可插入電極內(nèi)測量內(nèi)部的氧濃度。檢測部采用直徑50μm的光纖。光纖頂端涂有可與氧發(fā)生反應(yīng)的色素“鉑卟啉絡(luò)合物”。色素的光特性會隨著氧濃度的變化而變化，因此可以測量氧濃度。

    光纖深度方向的測量范圍為氧極內(nèi)距離催化劑層表面0～100μm的范圍。可以檢測光纖頂端周圍0～1μm的氧濃度。最多能同時測量5個部位，最小間隔為5mm。

    島津制作所計劃2016年夏季前后推出實際產(chǎn)品，售價約為3000萬日元。