(57)【要約】【課題】燃料電池システム用膜要素を構成する電解質膜に皺などが発生することを抑制させるのに有利な燃料電池システム用膜要素の保管方法を提供する。【解決手段】燃料電池システム用膜要素の保管方法は、周りの環境の湿度に応じて吸湿および加湿することにより調湿可能な調湿部材１と、燃料電池システムで用いられる電解質膜４または電解質膜４を組み付けた膜組付体で形成された燃料電池システム用膜要素とを準備する。次に、調湿部材１で調湿可能な雰囲気に燃料電池システム用膜要素を保管する保管工程を実施する。【選択図】図１
2010067361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周りの環境の湿度に応じて吸湿および加湿することにより周りの環境の湿度を調湿可能な調湿部材と、燃料電池システムで用いられる電解質膜または前記電解質膜を組み付けた膜組付体からなる燃料電池システム用膜要素とを準備する準備工程と、
前記調湿部材で調湿可能な雰囲気に前記燃料電池システム用膜要素を保管する保管工程とを実施する燃料電池システム用膜要素の保管方法。
【請求項２】
請求項１において、前記燃料電池システム用膜要素は、（ｉ）〜（ｖ）のうちの少なくとも１種である燃料電池システム用膜要素の保管方法。
（ｉ）前記電解質膜と前記電解質膜をこれの厚み方向において挟持する燃料極および酸化剤極とを有する膜電極接合体
（ｉｉ）前記膜電極接合体を構成する前の前記電解質膜
（ｉｉｉ）前記膜電極接合体と前記膜電極接合体をこれの厚み方向において挟持する配流板とを有する発電モジュール
（ｉｖ）前記電解質膜と前記電解質膜の表面に設けられたシール部材とを有する加湿用膜組付体
（ｖ）前記加湿用膜組付体を構成する前の前記電解質膜
【請求項３】
請求項１または２において、前記調湿部材は吸水性ポリマーを含有する燃料電池システム用膜要素の保管方法。
【請求項４】
請求項１または２において、前記調湿部材は、吸水性ポリマーと前記吸水性ポリマーを保持する保持材料とを含む材料を基材として形成されている燃料電池システム用膜要素の保管方法。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、前記保管工程において、前記調湿部材は、前記燃料電池システム用膜要素を保管する保管空間を形成する袋形状をなしている燃料電池システム用膜要素の保管方法。
【請求項６】
請求項１〜４のうちの一項において、前記保管工程は、前記燃料電池システム用膜要素と共に前記調湿部材を保管装置の保管空間に保管して実行される燃料電池システム用膜要素の保管方法。
【請求項７】
請求項１〜５のうちの一項において、前記保管工程において、前記燃料電池システム用膜要素と前記調湿部材とが非接触状態に維持されている燃料電池システム用膜要素の保管方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池システムに使用される燃料電池または加湿器に装備される膜要素を保管する方法に関する。膜要素は、電解質膜自体、または、電解質膜が組み付けられた膜組付体を意味する。
【背景技術】
【０００２】
従来、保護膜を付着させた膜電極接合体と密閉フィルムとを用い、膜電極接合体を密閉フィルムでカバーした状態で、燃料ガスを含んだ不活性ガスを密閉フィルム内に封入することにより、密閉フィルム内の膜電極接合体を保管する保管方法が知られている（特許文献１）。このものによれば、外部からの酸素、水分および不純物は密閉フィルム内に侵入することが抑制されている。
【特許文献１】特開２００６−６６１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記した保管方法によれば、密閉フィルム内の湿度の変動を長期にわたり抑えるには、限界がある。従って密閉フィルム内の電解質膜に皺などが発生し、電解質膜の寸法変化が誘発されるおそれがある。この場合、電解質膜等の組付精度が低下するおそれがある。ここで、電解質膜における水分量が過剰に多いときには電解質膜は膨張する傾向があり、電解質膜における水分量が過剰に少ないときには、電解質膜は収縮する傾向がある。
【０００４】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池システム用膜要素の電解質膜に皺、寸法変化などが発生することを抑制させるのに有利な燃料電池システム用膜要素の保管方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明に係る燃料電池システム用膜要素の保管方法は、周りの環境の湿度に応じて吸湿および加湿することにより周りの環境の湿度を調湿可能な調湿部材と、燃料電池システムで用いられる電解質膜または電解質膜を組み付けた膜組付体で形成された燃料電池システム用膜要素とを準備する準備工程と、調湿部材で調湿可能な雰囲気に燃料電池システム用膜要素を保管する保管工程とを実施する。
【０００６】
燃料電池システム用膜要素（以下、膜要素ともいう）は、燃料電池システムにおいて用いられる電解質膜それ自体、または、電解質膜を組み付けた膜組付体で形成されている。この膜要素は（ｉ）〜（ｖ）のうちの少なくとも１種とすることができる。
（ｉ）電解質膜と電解質膜をこれの厚み方向において挟持する燃料極および酸化剤極とを有する膜電極接合体（ＭＥＡともいう）
（ｉｉ）膜電極接合体を構成する前の電解質膜
（ｉｉｉ）膜電極接合体と膜電極接合体をこれの厚み方向において挟持する配流板とを有する発電モジュール
（ｉｖ）電解質膜と電解質膜の表面に設けられたシール部材とを有する加湿用膜組付体
（ｖ）加湿用膜組付体を構成する前の電解質膜
本発明方法によれば、調湿部材は、周りの環境の湿度に応じて吸湿および加湿することにより、周りの環境の湿度を調湿可能である。即ち、周りの環境の湿度が過剰に高いとき、調湿部材は、周りの湿気を吸収する吸湿作用を奏する。また、周りの環境の湿度が過剰に低いとき、調湿部材は、調湿部材の水分を放出する加湿作用を奏する。このように調湿部材は周りの環境の湿度を調整する調湿作用を果たす。
【０００７】
このような調湿作用を果たす調湿部材は、好ましくは、吸水性ポリマーを含有する。更に好ましくは、調湿部材は、吸水性ポリマーと吸水性ポリマーを保持する保持材料とを含む材料を基材として形成することできる。保持材料としては、好ましくは、未加硫または半加硫のゴム材料とすることができる。または、保持材料としては、吸水性ポリマーを保持できるものであれば良く、湿分を透過できるように通気性を有する繊維群、繊維集積体などが挙げられる。この場合、繊維群の内部、繊維集積体の内部に吸水性ポリマーを存在させることができる。
【０００８】
保管工程において、好ましくは、調湿部材は、膜要素を保管する保管空間を形成する袋形状をなしている。この場合、膜要素を保管する保管空間を調湿部材が形成しているため、保管空間に保管されている膜要素の水分量の過剰の変動が抑制される。袋形状であれば、保管空間に対面する調湿部材の表面積が確保され、調湿面積が確保される。
【０００９】
保管工程において、好ましくは、調湿部材はシート形状をなしている。シート形状であれば、調湿部材の表面積が確保され、調湿面積が確保される。
【００１０】
好ましくは、保管工程は、調湿部材を膜要素と共に保管空間に保管して実行される。この場合、調湿部材および膜要素の双方が保管空間に保管されているため、保管時において、膜要素における水分保持量の過剰変動が抑制される。殊に、膜要素を構成する電解質膜における水分保持量の過剰変動が抑制される。故に、湿度変動に基づく電解質膜の寸法変化が抑制される。
【００１１】
好ましくは、保管工程において、膜要素と調湿部材とが非接触状態に維持されている。この場合、膜要素と調湿部材との間に調湿用空間が良好に形成される。殊に、調湿部材が粘着性を有する場合には、保管時において膜要素と調湿部材とが非接触状態に維持されることが好ましい。この場合、調湿部材の一部が膜要素に付着することが抑制されるため、電解質膜等の膜要素の劣化が抑制され、膜要素の保護性が高められ、電解質膜等の膜要素の性能確保に有利である。従って、保管工程において、好ましくは、膜要素と調湿部材とを非接触状態に離間させて維持させる非接触部材を用いることができる。
【００１２】
調湿材料で形成された調湿部材の調湿作用は、内部に設けられている保管空間の湿度（相対湿度）を目標湿度プラスマイナス１５％，２０％、２５％等の範囲内に維持することができるように設定されていることが好ましい。目標湿度（相対湿度）としては膜要素等の条件によって２０〜７０％の範囲内において適宜選択できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、調湿部材は調湿作用を奏する。このため、膜要素が保管されている雰囲気の湿度に応じて、調湿部材は、雰囲気の水分を吸収したり、調湿部材の水分を雰囲気に放出したりする。このため、膜要素が保管されているとき、膜要素における水分量が過剰に減少したり、過剰に増加したりすることが抑制される。この結果、膜要素が保管されているとき、膜要素の寸法変化が抑制され、膜要素の組付精度が良好に確保される。従って、燃料電池システム用膜要素の電解質膜等の膜要素に皺などが発生することを抑制させるのに有利であり、電解質膜等の膜要素の寸法変化を抑制させる有利である。殊に、膜要素を構成する電解質膜の寸法変化が抑制され、電解質膜の組付精度が良好に確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１〜図５を参照して説明する。先ず、周りの環境の湿度に応じて吸湿および加湿することにより環境の湿度を調湿可能な調湿材料で形成された調湿部材１を準備する。調湿部材１の基材は、吸水性ポリマーと吸水性ポリマーを保持する保持材料とを含む材料とされている。保持材料は、未加硫または半加硫のゴム材料とされている。具体的には、調湿部材１は、質量比で、吸水性ポリマー４０〜９０％と、残部が未加硫または半加硫のゴム材料を含有する調湿材料で形成されている。
【００１５】
市販の乾燥剤は、湿気を吸収すると、その後は乾燥能力を消失させるが、加湿作用を有するものではない。しかしながら吸水性ポリマーは、環境の湿度が高いとき、環境の湿気を吸収し、環境の湿度が低くなると、吸水性ポリマーに含まれている湿気を環境に放出させるという調湿機能を有する。その効果は長期にわたり継続される。また吸水性ポリマーによる湿度調整では、エアコンのような運転エネルギーを要しない。さらに、ゴムが未加硫または半加硫のまま用いられるので、吸水性ポリマーの吸湿に起因する膨張に対する制約が抑えられる。ひいては吸水性ポリマーの調湿機能が確保される。したがって、本実施形態に係る調湿部材１が使用される場合には、湿度を長期間にわたって低コストで所定範囲に調整できる。
【００１６】
調湿部材１を形成するにあたり、ベースとなるゴムは所定の分子量のものを未加硫または半加硫のまま用いられる。吸水性ポリマーは、粉末状または粒状で、自重の数倍（２倍）〜数１０倍（６０倍）以上の吸水能力を有するポリマーで形成できる。吸水性ポリマーは、水分を吸収するときには分子中に水分を取り込み、膨張する。ゴムが未加硫のまままたは半加硫で用いられるのは、主として、吸水性ポリマーの膨張をできるだけ阻害しないようにし、吸水性ポリマーによる調湿作用を確保するためである。ゴムの加硫度が高くなると、吸水性ポリマーの膨張が阻害され易くなり、調湿部材１の湿度調整機能を低下させるおそれがある。なお、吸水性ポリマーに保持されている湿分量が過剰に少ないときには、膜要素を保管する保管工程に先立って、必要に応じて、吸水性ポリマーに必要量の水分を保持させておくように、吸水性ポリマーの湿分量を予めチューニングしておくこともできる。
【００１７】
上記した未加硫または半加硫のゴムとしては、天然ゴム、合成ゴムおよび熱可塑性エラストマーから選ばれる１種、または２種以上のブレンドを好適に用いることができる。合成ゴムの例としては、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム等が挙げられる。熱可塑性エラストマーの例としては、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー等のうちの１種または２種以上が挙げられる。これらの中でも、吸水性ポリマーとの相溶性の点および吸水性に関して極性の大きい点でアクリルゴムが好ましい。
【００１８】
上記した吸水性ポリマーとしては、雰囲気中の湿度が高くなると吸湿して雰囲気中の湿度を低下させ、逆に雰囲気中の湿度が低くなると放湿して雰囲気の湿度を高めるものを用いる。
【００１９】
このような吸水性ポリマーとしては、アクリル酸塩・アクリルアミド共重合体、ポリビニルアルコール・無水マレイン酸反応物、酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体ケン化物、ポリアクリロニトリル共重合体等が例示される。これらの中でも、吸水率、安定性、価格の点からアクリル酸塩系架橋物が特に好ましい。
【００２０】
調湿部材１を構成する調湿材料は、前述した未加硫または半加硫のゴムと吸水性ポリマーとを含有する調湿材料により成形される。この場合、質量比で調湿材料の全体を１００％とするとき、吸水性ポリマーの含有量は質量比で３０〜９０％、５０〜８０％、６０〜７０％とすることが好ましい。ここで、吸水性ポリマーの含有量が下限値未満であると、吸湿能力および加湿能力が小さくなり、実用に支障を来すおそれがある。これに対して吸水性ポリマーの含有量が上限値を超えると、ゴムとしての形状保持ができなくなり、成形が困難となるおそれがある。ゴムは湿分透過性を有することが好ましい。
【００２１】
ここで、吸水性ポリマーの含有量のより好ましい範囲としては、配合材料の条件等によっては、質量比で４０〜８５％、５０〜８０％、特に６５〜７５％が好ましい。また、未加硫または半加硫のゴムの含有量の好ましい範囲は質量比で３０〜１０％、特に２５〜１５％が好ましい。なお、場合によっては、調湿材料には他の任意成分、例えば可塑剤、滑剤、顔料等を適宜配合することができる。
【００２２】
上記した調湿部材１を構成する調湿材料は、ムーニー粘度が２０〜１００、特に３０〜９０であることが好ましい。調湿材料のムーニー粘度が過剰に大きいと、ゴムを加硫するのと同じような効果が生じ、吸水性ポリマーの膨張の阻害要因となるおそれがある。一方、調湿材料のムーニー粘度が過剰に小さいと、調湿材料の成形性が悪くなるとともに、調湿部材１が水分を吸収したときにおける形状保持性が悪くなるおそれがある。
【００２３】
上記した調湿材料で形成された調湿部材１の調湿作用は、内部に設けられている保管空間２の湿度（相対湿度）を５０％プラスマイナス１５％の範囲内に維持することができるように設定されている。殊に、５０％プラスマイナス１０％の範囲内に維持することができるように設定されている。このような調湿作用が得られるように、吸水性ポリマーの材質、配合量、ゴムの加硫程度等が実験またはシミューション等に応じて設定されている。
【００２４】
図１に示すように、上記した調湿部材１は、その内部に保管空間２を形成する有底の袋形状をなしている。従って、保管工程では、調湿部材１の保管空間２に膜要素を保管した状態で保管する。調湿部材１は、調湿材料単体で袋状に形成されていても良いし、調湿材料の外面側を覆うように樹脂等で形成された保護フィルム１ｒが保護部材として被覆されていても良い。この場合、保護フィルム１ｒは、調湿材料の形状および厚み等を維持させるのに有効である。更に、保護フィルム１ｒは、調湿部材１の外方の外気に対する遮断性を高めるため、外気の湿度が調湿部材１の調湿材料に影響を与えることを抑制するのに貢献できる。
【００２５】
袋状の調湿部材１は可撓性を有しており、閉鎖された底部１０と、出入用の開口部１１と、開口部１１をシールする互いに脱着可能な第１シール部１２ｆおよび第２シール部１２ｓとからなるシール部１２とを有する。なお調湿部材１において、シール部１２が設けられる部位１ｍについては、部位１ｍ以外の部位よりも、調湿材料を構成するゴム組成物の加硫度を高めることにしても良い。この場合、シール部１２が設けられる部位１ｍの強度が確保されるため、シール部１２の脱落が抑制される。
【００２６】
袋状の調湿部材１の内部に形成されている保管空間２に膜要素を保管させるとき、シール部１２をシールし、保管空間２を密閉させることが好ましい。この場合、外気が保管空間２に進入することが抑制される。調湿部材１は可撓性を有しており、高い自由変形性を有するため、保管空間２に保管される膜要素の形状および数等に応じて変形できるため、保管空間２に膜要素を保管し易い。
【００２７】
本実施形態によれば、膜要素が保管されている調湿部材１の保管空間２の雰囲気の湿度が過剰に高くなれば、調湿部材１を構成する調湿材料は、保管空間２の雰囲気の水分を吸収する。また、膜要素が保管されている調湿部材１の保管空間２の雰囲気の湿度が過剰に低くなれば、調湿部材１を構成する調湿材料に保持されている水分は保管空間２の雰囲気に放出される。この結果、膜要素が調湿部材１の保管空間２に保管されているとき、膜要素の寸法変化が抑制される。従って、膜要素を構成する電解質膜に皺等が発生することが抑制される。
【００２８】
保管工程において、膜要素と調湿部材１とができるだけ非接触状態となるように維持することができる。調湿部材１の未加硫ゴムの配合が多い場合のように、調湿部材１が粘着性を有する場合であっても、保管時において膜要素と調湿部材１とができるだけ非接触状態に維持されるため、調湿部材１の一部が膜要素に付着することが抑制され、膜要素の劣化が抑制され、保管工程における膜要素の保護性が高められる。従って、袋状の調湿部材１の保管空間２の内部に空気等の気体を残留させたり、封入させたりすることもできる。
【００２９】
但し、調湿部材１が粘着性を有しない場合、あるいは、調湿部材１の一部が膜要素に付着した場合であっても、膜要素に影響を与えない場合には、保管工程において、膜要素と調湿部材１とがかなりの面積にわたり互いに接触するようにしても良い。
【００３０】
膜要素の保管工程が終了すると、シール部１２を離脱させ、袋状の調湿部材１の内部に形成されている保管空間２から膜要素を取り出す。
【００３１】
上記した袋状の調湿部材１の保管空間２に保管される膜要素（調湿対象物）としては、（ｉ）〜（ｖ）のうちの少なくとも１種とすることができる。保管空間２に保管される膜要素の数は単数でも、複数でも良い。
【００３２】
（ｉ）図２に示すように、イオン伝導性（一般的にはプロトン伝導性）を有する電解質膜４と電解質膜４をこれの厚み方向において挟持する燃料極５および酸化剤極６とを有するシート状のＭＥＡ７が膜要素として採用されている。従って、ＭＥＡ７が調湿部材１の保管空間２に保管される。電解質膜４は、パーフルオロスルホン酸樹脂等の炭化フッ素系、炭化水素系等の高分子系でも良いし、ガラス質等の無機材料系でも良いし、無機材料と有機材料との混合系でも良い。電解質膜４は高分子イオン交換膜等のイオン交換膜でも良い。電解質膜４は調湿部材１の保管空間２に保管される。
【００３３】
（ｉｉ）図３に示すように、ＭＥＡ７を構成する前のシート状の電解質膜４が膜要素として採用されている。ＭＥＡ７用の電解質膜４は調湿部材１の保管空間２に保管される。図３に示すように、電解質膜４はシート状であっても良いし、あるいは、図４に示すようにシート状の電解質膜４がロール状に巻回された巻回体８でも良い。なお、ＭＥＡ７を構成する前の電解質膜４には、剥離フィルム４ｒが被覆されていても良いし、被覆されていなくても良い。剥離フィルム４ｒが被覆されている場合には、剥離フィルム４ｒはイオン伝導性（プロトン伝導性）を有しないため、電解質膜４を使用するＭＥＡ７を組み付ける直前に剥離される。
【００３４】
（ｉｉｉ）図５に示すように、ＭＥＡ７とＭＥＡ７をこれの厚み方向において挟持する配流板９とを有する発電モジュール１０を保管するように、発電モジュール１０が膜要素として採用されている。従って発電モジュール１０が調湿部材１の保管空間２に保管される。配流板９としては炭素系でも良いし、合金鋼等の金属系でも良い。一方の配流板９は、燃料をＭＥＡ７の燃料極５に供給する燃料通路９０をもつ。他方の配流板９は、酸化剤ガスをＭＥＡ７の酸化剤極６に供給する酸化剤通路９１をもつ。
【００３５】
（ｉｖ）図７に示すように、加湿用の電解質膜４Ｂと電解質膜４Ｂの表面に設けられたシール部２２０，２２１とを有する加湿用膜組付体２２が膜要素として採用されている。従って加湿用膜組付体２２が保管空間２に保管される。加湿用膜組付体２２における電解質膜４Ｂは、炭化フッ素系でも良いし、炭化水素系でも良いし、無機材料系でも良い。
【００３６】
（ｖ）加湿用膜組付体２２を構成する前の電解質膜４Ｂを保管するように、電解質膜４Ｂが膜要素として採用されている。従って加湿用の電解質膜４Ｂが保管空間２に保管される。
【００３７】
ところで、図６に示すように、燃料電池システムにおいて使用される加湿器２０を組み付ける加湿用膜組付体２２が膜要素として採用されている。加湿器２０は、ドライの酸化剤ガスが供給される酸化剤ガス供給通路２０ａと、加湿器２０で加湿された酸化剤ガスが排出される酸化剤ガス排出通路２０ｂと、湿った酸化剤オフガスが供給される酸化剤オフガス供給通路２０ｃと、吸湿された酸化剤オフガスが排出される酸化剤オフガス排出通路２０ｄとを有する。
【００３８】
図７に示すように、加湿器２０には加湿用膜組付体２２が組み付けられている。加湿用膜組付体２２は、シート状の加湿用の電解質膜４Ｂと、加湿用の電解質膜４Ｂを挟むように電解質膜４Ｂに接合されたシール材料で形成されたリング状のシール部２２０，２２１とを有する。
【００３９】
図７に示すように、加湿用の電解質膜４Ｂは、燃料電池の酸化剤極６に供給される前の酸化剤ガスが通過する加湿通路２２６に対面する加湿面４０６と、燃料電池の酸化剤極６から排出された後の湿った酸化剤オフガスが通過する吸湿通路２２７に対面する吸湿面４０７とを有する。湿った酸化剤オフガスが吸湿通路２２７を通過する。このため、湿った酸化剤オフガスの水分が電解質膜４Ｂの吸湿面４０７に吸湿され、その吸湿された水分が加湿面４０６に移動する。従って、酸化剤ガスが加湿通路２２６を通過するとき、加湿用の電解質膜４Ｂの加湿面４０６により加湿される。
【００４０】
ここで、加湿用の電解質膜４Ｂは、厚み方向に水分（液相としての水、気
相としての水）を透過させる水分透過性を有しており、パーフルオロスルホン酸樹脂等の炭化フッ素系でも良いし、炭化水素系でも良いし、ガラス質等の無機材料系でも良い。上記した加湿器２０は、パネル状の複数の加湿用膜組付体２２をセパレータ２２５と共に厚み方向に積層させることにより形成される。なお、セパレータ２２５は硬質樹脂または金属で形成されており、シール部２２０，２２１を嵌合するシール溝２２９をもつ。
【００４１】
（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について図８を参照して説明する。先ず、周りの環境の湿度に応じて吸湿および加湿することにより環境の湿度を調湿可能な袋形状の調湿部材１Ｂを準備する。調湿部材１Ｂは二重袋形状とされており、内側部材として機能する内袋部４２０と、外側部材として機能する外袋部４３０とを有する。内袋部４２０は、材料自体が湿分透過性（水蒸気透過性）をもつ高分子材料、または、湿分透過性（水蒸気透過性）を発揮できる厚み方向に貫通する多数の細孔を有する多孔質のシート材料で形成されている。このような内袋部４２０を形成する材料としては、多孔質フィルム、水蒸気透過性高分子材料が例示される。多孔質フィルムとしては、ミクロテックス（日東電工社製）、ゴアテックス（ジャパンゴアテックス社製）等のフッ素樹脂多孔質フィルム等が例示される。水蒸気透過性を発揮できる高分子材料としては、２軸延伸ポリスチレンフィルム等の２軸延伸フィルムが例示される。
【００４２】
外袋部４３０は、吸水性ポリマーと吸水性ポリマーを保持する未加硫または半加硫のゴムとで形成された実施形態１に係る調湿材料で形成されている。
【００４３】
上記した調湿材料で形成された調湿部材１は、内部に設けられている内袋部４２０で形成されている保管空間２の湿度を５０％プラスマイナス１５％の範囲内に維持することができる。殊に、５０％プラスマイナス１０％の範囲内に維持することができる。
【００４４】
図８に示すように、内袋部４２０は、内底部４２１と、出入用の内開口部４２２とを有する。外袋部４３０は、外底部４３１と、出入用の外開口部４３２と、外開口部４３２を外気に対してシールする外シール部４３３とを有する。このように調湿部材１Ｂの内袋部４２０は、その内部に保管空間２を形成する袋形状をなしている。従って保管工程では、調湿部材１の内袋部４２０の保管空間２に膜要素を保管した状態で保管する。この結果、粘着性をもつ外袋部４３０と膜要素とが直接接触することが回避され、膜要素の保護性を高めることができる。内袋部４２０は非接触部材として機能することができる。
【００４５】
調湿部材１Ｂを内袋部４２０の保管空間２に膜要素を保管させるときには、外シール部４３３同士を結合させて保管空間２の内部をシールすることが好ましい。この場合、外気が内袋部４２０の保管空間２に進入することが抑制される。ここで、膜要素が保管される保管空間２を形成する内袋部４２０は、膜要素に直接接触する頻度が少ない外袋部４３０よりも粘着性が少なくされている。この場合、保管空間２に保管される膜要素の保護性を更に高めることができる。場合によっては、シール部４３３を廃止し、保管空間２の内部をシールしない構造でも良い。更に場合によっては、内袋部４２０は、吸水性ポリマーと吸水性ポリマーを保持する未加硫または半加硫のゴムとで形成された実施形態１に係る調湿材料で形成されていても良い。
【００４６】
（実施形態３）
以下、本発明の実施形態３について図９を参照して説明する。先ず、周りの環境の湿度に応じて吸湿および加湿することにより環境の湿度を調湿可能なシート状の調湿部材１Ｃを準備する。調湿部材１Ｃは、上記した吸水性ポリマーと吸水性ポリマーを保持する未加硫または半加硫のゴムとが混在する実施形態１に係る調湿材料で形成されている。
【００４７】
図９に示すように、保管空間２をもつ容器状をなす保管装置５００が用意されている。保管装置５００は、箱形状をなす容器本体５０１と、容器本体５０１に対して着脱可能な蓋５０５とを有する。容器本体５０１は、膜要素を保管するための保管空間２および保管空間２に連通する出入口５０６をもつ。蓋５０５は出入口５０６を開閉させる。保管空間２の底側に調湿部材１Ｃが交換可能に設けられている。更に、蓋５０５のうち保管空間２に対面する内面５０５ｉに調湿部材１Ｃが交換可能に接合されて設けられている。これにより調湿部材１Ｃの調湿面積が確保され、保管空間２における調湿作用を高めるのに貢献できる。
【００４８】
上記した膜要素を保管するときには、膜要素を保管装置５００の保管空間２に保管する。図９に示すように、保管されている膜要素が保管空間２の底側の調湿部材１Ｃに接触しないように、通気孔５０９をもつ通気部材５０８（非接触部材）が保管空間２内に仕切り状に設けられている。その理由としては、調湿部材１Ｃは未加硫または半加硫のゴムを含むため粘着性を示すことがあり、調湿部材１Ｃと膜要素との粘着を抑え、膜要素の保護を図るためである。未加硫または半加硫のゴムが膜要素に付着することは、好ましくない。
【００４９】
本実施形態によれば、このように膜要素と調湿部材１Ｃとが互いに非接触となるように、膜要素は通気部材５０８の載置面５０８ｅに載せられた状態で保管空間２において保管される。通気部材５０８は、保管時において、膜要素と調湿部材１Ｃとが互いに非接触となるように維持する非接触部材として機能できる。
【００５０】
このように膜要素が保管装置５００の保管空間２に保管されているとき、保管装置５００の保管空間２の雰囲気の湿度が過剰に高くなれば、保管空間２に保管されている調湿部材１を構成する調湿材料は、保管空間２の雰囲気に含まれている湿分を吸収する。これに対して、膜要素が保管されている保管装置５００の保管空間２の雰囲気の湿度が過剰に低下すれば、保管空間２に保管されている調湿部材１を構成する調湿材料に保持されている湿分は、保管装置５００の保管空間２の雰囲気に放出される。この結果、膜要素が箱形状をなす保管装置５００の保管空間２に保管されているとき、膜要素の寸法変化が抑制される。従って、湿度変化に基づいて、膜要素の電解質膜に皺等が発生することが抑制され、保管中における電解質膜の寸法変化が抑制される。
【００５１】
図９に示すように、蓋５０５を形成する壁、容器本体５０１を形成する壁は、外方の外気と保管空間２内の調湿部材１Ｃとの遮断性を高めるため、保管空間２の外方の外気の湿度が調湿部材１の調湿材料に影響を与えることを抑制する保護部材として機能することができる。
【００５２】
なお、本実施形態においても、上記した調湿材料で形成された調湿部材１Ｃは、保管空間２の湿度を５０％プラスマイナス１５％の範囲内に維持することができる。殊に、５０％プラスマイナス１０％の範囲内に維持することができる。
【００５３】
（実施形態４）
図１０は本発明の実施形態４を示す。本実施形態は実施形態３と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。図１０に示すように、着脱可能な蓋５０５のうち保管空間２に対面する内面に調湿部材１Ｃが設けられている。調湿部材１Ｃは、吸水性ポリマーと吸水性ポリマーを保持する保持材料とを含む材料を基材として形成されている。更に、通気孔５０９をもつ通気部材５０８の下方に位置するように、調湿部材１Ｋが保管空間２の底側に設けられている。
【００５４】
調湿部材１Ｋは上記した吸水性ポリマーで形成されており、吸水性ポリマーを保持する保持材料を有していないので、高い吸水性および加湿性を有する。更に、図１０に示すように、調湿部材１Ｋと膜要素との間において通気部材５０８が設けられているため、調湿部材１Ｋと膜要素とが非接触となり、保管中における膜要素の変質が抑制される。調湿部材１Ｋは上記した吸水性ポリマーで形成されており、吸水性ポリマーを保持する保持材料を有していないので、調湿部材１Ｋの定形性が得られにくいが、調湿部材１Ｋは通気部材５０８の下方に配置されており、膜要素と非接触であるため、支障がない。
【００５５】
（実施形態５）
以下、本発明の実施形態５について図１１を参照して説明する。保管装置５００Ｅが用意されている。保管装置５００Ｅは、保管空間２を形成する引き出し状の複数の容器本体５０１Ｅを多段に有する。図１１に示すように、容器本体５０１Ｅの底側には、シート状の調湿部材１Ｅが設けられている。従ってシート状の調湿部材１Ｅの表面積が確保されている。調湿部材１Ｅは、吸水性ポリマーと吸水性ポリマーを保持する保持材料とを含む材料を基材として形成されている。
【００５６】
図１１に示すように、保管空間２に保管されている膜要素が保管空間２の底側の調湿部材１Ｅに接触しないように、通気孔５０９をもつ通気部材５０８が設けられている。通気部材５０８は、膜要素と調湿部材１Ｅとの間に位置している。調湿部材１Ｅは未加硫または半加硫のゴムを含むため、粘着性を有する。このため、調湿部材１Ｅと膜要素との直接接触が抑えられ、膜要素にゴムが付着しないようにされている。従って、膜要素は、通気部材５０８に載せられた状態で保管装置５００Ｅの保管空間２において保管される。
【００５７】
この場合においても、膜要素が保管されている保管装置５００Ｅの保管空間２の雰囲気の湿度が過剰に高くなれば、保管空間２に保管されている調湿部材１Ｅを構成する調湿材料は、保管空間２の雰囲気の過剰の水分を吸収する。また、膜要素が保管されている保管装置５００Ｅの保管空間２の雰囲気の湿度が過剰に低下すれば、保管空間２に保管されている調湿部材１Ｅを構成する調湿材料に保持されている水分は、保管装置５００Ｅの保管空間２の雰囲気に放出される。この結果、膜要素が保管装置５００Ｅの保管空間２に保管されているとき、膜要素における水分含有量は良好に確保され、保管されている膜要素の寸法変化が抑制される。従って、膜要素の電解質膜において皺等が発生することが抑制される。
【００５８】
なお、調湿部材１Ｅは、吸水性ポリマーと吸水性ポリマーを保持する保持材料とを含む材料を基材として形成されているが、これに限らず、保持材料を含むことなく、吸水性ポリマーで形成されていても良い。未加硫ゴム等の保持材料が調湿材料に配合されていないときには、調湿部材１Ｅの定形性が得られにくいが、支障がない。
【００５９】
（実施形態６）
図１２は本発明の実施形態６を示す。本実施形態は実施形態３，４と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。図１２に示すように、保管空間２をもつ偏平容器状をなす保管装置５００Ｍが用意されている。保管装置５００Ｍは、偏平箱形状をなす容器本体５０１Ｍと、容器本体５０１Ｍに対して開閉可能な蓋５０５Ｍとを有する。容器本体５０１Ｍは、シート形状をなす薄肉の電解質膜４，４Ｂ，ＭＥＡ７等といった薄形の膜要素を保管するための偏平形状の保管空間２と、保管空間２に連通する出入口５０６とをもつ。蓋５０５Ｍは枢支具５０９Ｍにより開閉方向に揺動されて出入口５０６を開閉させる。蓋５０５Ｍのうち保管空間２に対面する内面５０５ｉにはシート状の調湿部材１Ｃが交換可能に接合されて設けられている。これにより調湿部材１Ｃの調湿面積が確保され、保管空間２における調湿作用を高めるのに貢献できる。調湿部材１Ｃは、吸水性ポリマーと吸水性ポリマーを保持する保持材料とを含む材料を基材として形成されている。蓋５０５Ｍが閉鎖されたとき、保管空間２に保管されている膜要素と調湿部材１Ｃとは非接触となるように、膜要素と調湿部材１Ｃとの間には調湿空間が形成される。故に保管中における膜要素の変質が抑制される。
【００６０】
（実施形態７）
図１３は本発明の実施形態７を示す。本実施形態は実施形態６と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。図１３に示すように、保管空間２をもつ偏平容器状をなす保管装置５００Ｍが用意されている。更に、通気孔５０９をもつ通気部材５０８が容器本体５０１Ｍの底側に位置するように、シート状の調湿部材１Ｃが保管空間２の底側に交換可能に敷設されている。調湿部材１Ｃは上記した吸水性ポリマーとこれを保持する未加硫または半加硫のゴムとを主要成分とするように形成されている。保管空間２に保管される膜要素としては、シート形状をなす薄肉の電解質膜４，４Ｂ，ＭＥＡ７等といった薄形の膜要素が好ましい。図１３に示すように、底側に敷設されたシート状の調湿部材１Ｃと膜要素との間において仕切り部材として機能できる通気部材５０８が設けられているため、底側の調湿部材１Ｃと膜要素とが非接触となり、保管中における膜要素の変質が抑制される。図１３に示すように、蓋５０５Ｍのうち保管空間２に対面する内面５０５ｉにはシート状の調湿部材が設けられていない。このため保管空間２に対して膜要素を出し入れするとき、蓋５０５Ｍの内面５０５ｉの調湿部材に膜要素が誤って接触することが抑制され、膜要素に対する保護性が高められている。
【００６１】
（試験例１）
加湿用の電解質膜の湿度（相対湿度）と加湿用の電解質膜の寸法変化率との関係を調べる試験を、本発明者は実施した。試験例１で用いた電解質膜は、官能基としてスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸樹脂（ジャパンゴアテックス株式会社，ゴアセレクト、厚み：１００マイクロメートル）とした。図１４はその試験結果を示す。図１４において、○印はその湿度における電解質膜の寸法変化の最小値を示し、△印はその湿度における電解質膜の寸法変化率の最大値を示す。湿度が４０〜７０％の領域では、○印と△印とが重なっている。図１４に示す試験結果から理解できるように、電解質膜の寸法変化を小さく維持するためには、電解質膜が保管される雰囲気の湿度（相対湿度）を３０〜６０％にすることが好ましいといえる。殊に、寸法変化率をプラスマイナス０．２％に維持させるためには、電解質膜が保管される雰囲気の湿度４５〜５５％にすることが好ましい。なかでも電解質膜の寸法変化率を０％にするためには、電解質膜が保管される雰囲気の湿度を５０％にすることが好ましいといえる。
【００６２】
なお、図１４の試験結果から理解できるように、電解質膜の寸法変化率は雰囲気の湿度４０％を境にして急激に増加していた。なお、上記した試験結果によれば、加湿用の電解質膜の試験結果であるが、燃料電池のＭＥＡ７の電解質膜についても同様の結果が得られる。加湿用の電解質膜とＭＥＡ７の電解質膜とは、組成が基本的に共通するからである。
【００６３】
（試験例２）
加湿用の電解質膜が保管される雰囲気の湿度（相対湿度）が時間経過により変化する程度を調べる試験を、本発明者は実施した。この試験で用いられた実施形態１に係る調湿材料で形成された調湿部材は、雰囲気の湿度（相対湿度）が５０％を基準に、雰囲気の温度が５０％を高めに超えると、雰囲気の水分を吸収し、雰囲気の温度が５０％を低めるに超えると、雰囲気に加湿させるような機能を有するように、吸水性ポリマーおよび未加硫のゴムが設定されている。
【００６４】
図１５はその試験結果を示す。図１５において、特性線Ｗ１は、実施形態１に係る調湿材料で形成された調湿部材が設けられている保管空間２の湿度変化を示す。特性線Ｗ２は、空調が実施されていない室内における湿度変化を示す。特性線Ｗ３は、容器内にシリカゲルを保管した場合における容器内の湿度変化を示す。
【００６５】
特性線Ｗ１から理解できるように、実施形態１に係る調湿材料で形成された調湿部材が設けられている保管空間２の湿度変化は抑えられており、５０％プラスマイナス５％の範囲内に維持されており、良好であった。このように実施形態１に係る調湿材料で形成された調湿部材は、良好な調湿作用を有することがわかった。
【００６６】
これに対して、特性線Ｗ２に示すように、空調が実施されていない室内における湿度変化は大きかった。更に特性線Ｗ３に示すように、シリカゲルが保管されている室では、湿度は３０％程度と過剰に乾燥されてしまった。その理由としては、シリカゲルは雰囲気に含まれる水分を吸湿させる作用を有するものの、雰囲気を加湿させる作用を期待できないためであると推察される。
【００６７】
（別の実施形態）
本発明の別の実施形態について図１６を参照して説明する。先ず、周りの環境の湿度に応じて吸湿および加湿することにより環境の湿度を調湿可能なシート状の調湿部材１Ｓを準備する。調湿部材１Ｓはシート形状とされており、内側部材として機能する内シート部４２０Ｓと、調湿性を有する外側部材として機能する外シート部４３０Ｓとを有する。内シート部４２０Ｓは、材料自体が湿分透過性（水蒸気透過性）をもつ高分子材料、または、湿分透過性（水蒸気透過性）を発揮できる厚み方向に貫通する多数の細孔を有する多孔質のシート材料で所定の厚み（例えば５〜２０００マイクロメートルの範囲内）を有するように形成されている。内シート部４２０Ｓおよび外シート部４３０Ｓは、一体的に接合されて積層されていても良いし、あるいは、個別に分離しており、厚み方向に単に重ねるだけの構造でも良い。
【００６８】
このような内シート部４２０Ｓを形成する材料としては、多孔質フィルム、水蒸気透過性高分子材料が例示される。多孔質フィルムとしては、ミクロテックス（日東電工社製）、ゴアテックス（ジャパンゴアテックス社製）等のフッ素樹脂多孔質フィルム等が例示される。水蒸気透過性を発揮できる高分子材料としては、２軸延伸ポリスチレンフィルム等の２軸延伸フィルムが例示される。外シート部４３０Ｓは、吸水性ポリマーと吸水性ポリマーを保持する未加硫または半加硫のゴムとで形成された実施形態１に係る調湿材料で形成されている。
【００６９】
上記した調湿材料で形成された調湿部材１Ｓは、内部に設けられている内シート部４２０Ｓで形成されている保管空間２Ｓの湿度を５０％プラスマイナス１５％の範囲内に維持することができる。殊に、５０％プラスマイナス１０％の範囲内に維持することができる。
【００７０】
図１６に示すように、内シート部４２０Ｓは、保管空間２Ｓを形成するシート状をなしている。従って保管工程では、互いに対向する内シート部４２０Ｓで形成される保管空間２に膜要素を保管した状態で保管する。具体的には複数の内シート部４２０Ｓで膜要素を挟み、更に外シート部４３０Ｓで外側から挟む。この場合、図１６に示すように、厚み方向において、外シート部４３０Ｓ、内シート部４２０Ｓ、膜要素、内シート部４２０Ｓ、外シート部４３０Ｓの順に積層されている。この結果、粘着性をもつ外シート部４３０Ｓと膜要素とが直接接触することが回避され、膜要素の保護性が高められている。内シート部４２０Ｓは、外シート部４３０Ｓよりも粘着性が少なくされているが、膜要素側の湿分を透過させる湿分透過性を有するため、膜要素の目標湿分に対して吸湿作用および加湿作用を果たすことができる。
【００７１】
更に、図１７に示す実施形態によれば、図１６に示す実施形態と同様に、外シート部４３０Ｓは、吸水性ポリマーと吸水性ポリマーを保持する未加硫または半加硫のゴムとで形成された実施形態１に係る調湿材料で形成されている。更に、外シート部４３０Ｓの外面には、つまり、膜要素に背向する側の外面には、保護シート４５０Ｓが積層される。保護シート４５０Ｓは、ハンドリング性を考慮して、粘着性を有する外シート４３０Ｓを外面から被覆して保持している。内シート部４２０Ｓ、外シート部４３０Ｓ、保護シート４５０Ｓは、一体的に接合されて積層されていても良いし、あるいは、個別に分離しており、厚み方向に単に重ねるだけの構造でも良い。
【００７２】
（他の実施形態）
上記した実施形態によれば、調湿部材を構成する調湿材料は、保管空間２の湿度を５０％プラスマイナス１５％の範囲内に維持することができるが、これに限らず、保管空間２の湿度を５０％プラスマイナス２０％の範囲内に維持するように設計されていても良い。また、５０％プラスマイナス５％の範囲内に維持するように設計されていても良い。場合によっては、４０％プラスマイナス１０％の範囲内に維持するように設計されていても良い。６０％プラスマイナス１０％の範囲内に維持するように設計されていても良い。更に、６５％プラスマイナス１０％の範囲内に維持するように設計されていても良い。
【００７３】
なお、本発明は上記し且つ図面に示した各実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。本明細書から次の技術的思想も把握される。
【００７４】
（付記項１）周りの環境の湿度に応じて吸湿および加湿することにより周りの環境を調湿可能な調湿材料を基材として形成された燃料電池システム用膜要素の調湿部材。
【００７５】
（付記項２）付記項１において、調湿材料は吸水性ポリマーを含む燃料電池システム用膜要素の調湿部材。
【００７６】
（付記項３）付記項２において、前記調湿材料は前記吸水性ポリマーと前記吸水性ポリマーを保持する保持材料を有する材料を基材として形成されており、前記保持材料は未加硫または半加硫のゴム材料である燃料電池システム用膜要素の調湿部材。
【００７７】
（付記項４）燃料電池システム用膜要素を保管するための保管空間をもつ箱形状をなす容器本体と、容器本体に対して開閉可能な蓋と、容器本体または蓋のうちの少なくとも一方に設けられ調湿材料で形成された調湿部材とを具備する燃料電池システム用膜要素保管装置。膜要素を調湿しつつ保管空間に保管でき、湿度変化に伴う膜要素の寸法変化が抑制される。
【００７８】
（付記項５）膜要素に対面するシート状または袋状の内側部材と、シート状または袋状の内側部材を介して膜要素に対面する外側部材とを有しており、内側部材は、外側部材よりも、湿分透過性（水蒸気透過性）をもち、外側部材は、内側部材よりも、周りの環境の湿度に応じて吸湿および加湿することにより周りの環境を調湿可能な調湿性を有する燃料電池システム用膜要素の調湿部材。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、燃料電池システムに使用される膜電極接合体、膜電極接合体を構成する前の電解質膜、発電モジュール、加湿用膜組付体、加湿用膜組付体を構成する電解質膜等を保管する際に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施形態１に係り、調湿部材の断面図である。
【図２】調湿部材の保管空間に保管される膜要素としてのＭＥＡの断面図である。
【図３】調湿部材の保管空間に保管される膜要素としてのシート状の電解質膜の断面図である。
【図４】調湿部材の保管空間に保管される膜要素としてのシート状の電解質膜が巻回された巻回体の断面図である。
【図５】調湿部材の保管空間に保管される膜要素としての発電モジュールの断面図である。
【図６】加湿器を説明するための斜視図である。
【図７】調湿部材の保管空間に保管される膜要素としての加湿用膜組付体を説明するための説明図である。
【図８】実施形態２に係り、調湿部材の断面図である。
【図９】実施形態３に係り、調湿部材が収容されている保管装置の断面図である。
【図１０】実施形態４に係り、調湿部材が収容されている保管装置の断面図である。
【図１１】実施形態５に係り、調湿部材が収容されている保管装置の斜視図である。
【図１２】実施形態６に係り、調湿部材が収容されている保管装置の断面図である。
【図１３】実施形態７に係り、調湿部材が収容されている保管装置の斜視図である。
【図１４】試験結果を示し、電解質膜の湿度と寸法変化率との関係を示すグラフである。
【図１５】試験結果を示し、時間と湿度との関係を示すグラフである。
【図１６】他の実施形態を示し、調湿部材の保管空間にシート状の膜要素を保管している状態の断面図である。
【図１７】他の実施形態を示し、調湿部材の保管空間にシート状の膜要素を保管している状態の断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１は調湿部材、２は保管空間、４電解質膜（膜要素）、５は燃料極、６は酸化剤極、７はＭＥＡ（膜要素）、８は巻回体、９は配流板、１０は発電モジュール（膜要素）、２０は加湿器、２２は加湿用膜組付体（膜要素）、２２０はシール部、２２５はセパレータ、２２６は加湿通路、２２７は吸湿通路、４０６は加湿面、４０７は吸湿面、４２０は内袋部、４３０は外袋部、５００は保管装置、５０１は容器本体、５０５は蓋、５０６は出入口を示す。
【図１】
2010067361.tif 000003
【図２】
2010067361.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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