(57)【要約】【課題】電解質膜と電極との間の界面抵抗を含む合算抵抗を定量的に評価する。【解決手段】電解質膜の一方の面に第１電極が配置され、前記電解質膜の他方の面に第２電極が配置される膜電極接合体を備える燃料電池を用意し、前記第１電極に不活性ガスを導入する評価前工程と、前記不活性ガスが導入された状態で、前記膜電極接合体の交流インピーダンスを、周波数を変化させながら測定する測定工程と、前記測定工程により測定された周波数毎の交流インピーダンスに基づいて、所定の周波数範囲についての交流インピーダンス特性を求める第１の演算工程と、ワールブルグインピーダンスを備える等価回路へ前記交流インピーダンス特性をフィッティングすることにより、前記電解質膜の抵抗と、前記電解質膜と前記第１電極との間の界面抵抗とを少なくとも含む所定の合算抵抗を求める第２の演算工程とを備える燃料電池の評価方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の評価方法であって、
電解質膜の一方の面に第１電極が配置され、前記電解質膜の他方の面に第２電極が配置される膜電極接合体を備える燃料電池を用意し、前記第１電極に不活性ガスを導入する評価前工程と、
前記不活性ガスが導入された状態で、前記膜電極接合体の交流インピーダンスを、周波数を変化させながら測定する測定工程と、
前記測定工程により測定された周波数毎の交流インピーダンスに基づいて、所定の周波数範囲についての交流インピーダンス特性を求める第１の演算工程と、
ワールブルグインピーダンスを備える等価回路へ前記交流インピーダンス特性をフィッティングすることにより、前記電解質膜の抵抗と、前記電解質膜と前記第１電極との間の界面抵抗とを少なくとも含む所定の合算抵抗を求める第２の演算工程と
を備える燃料電池の評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の評価方法において、
前記等価回路は、
前記合算抵抗を表す合算抵抗成分と、補正抵抗成分とを備える構成である、燃料電池の評価方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料電池の評価方法において、
前記第１の演算工程は、
前記測定工程により測定された各周波数における交流インピーダンスを複素平面に入れ込むプロット工程と、
前記プロット工程により得られる各プロット点から複素インピーダンスプロット曲線を求めるプロット曲線演算工程と、
前記複素インピーダンスプロット曲線における前記所定の周波数範囲を、前記交流インピーダンス特性として選定する選定工程と
を備える、燃料電池の評価方法。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池の評価方法において、
前記複素インピーダンスプロット曲線は、
前記複素平面の実部軸に対する角度が所定の閾値以下である第１の線分と、該第１の線分より低周波側であって前記複素平面の実部軸に対する角度が所定の閾値以上である第２の線分とを少なくとも含み、
前記選定工程は、
前記所定の周波数範囲の下限を、前記第１の線分と第２の線分との間の転換点についての周波数として前記選定を行う工程を備える、燃料電池の評価方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の燃料電池の評価方法において、
前記選定工程は、
前記所定の周波数範囲の上限を、前記複素平面の虚部値が所定の正値となる点についての周波数として前記選定を行う工程を備える、燃料電池の評価方法。
【請求項６】
燃料電池の製造方法であって、
電解質膜、第１電極、および第２電極を用意する準備工程と、
前記電解質膜、第１電極、および第２電極を用いて、所定の製造条件で膜電極接合体を製造する膜電極接合体製造工程と、
前記製造された膜電極接合体にガス拡散層およびセパレータを積層することにより燃料電池を製造する燃料電池製造工程と、
前記製造された燃料電池に備えられる膜電極接合体の第１電極に不活性ガスを導入した状態で、前記膜電極接合体の交流インピーダンスを、周波数を変化させながら測定する測定工程と、
前記測定工程により測定された周波数毎の交流インピーダンスに基づいて交流インピーダンス特性を求め、等価回路へ前記交流インピーダンス特性をフィッティングすることにより、前記電解質膜の抵抗と、前記電解質膜と前記第１電極との間の界面抵抗とを少なくとも含む所定の合算抵抗を求める演算工程と、
前記演算工程により求めた合算抵抗に基づいて前記製造条件を求め、該求めた製造条件を膜電極接合体製造工程にフィードバックするフィードバック工程と
を備える燃料電池の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池の製造方法において、
前記膜電極接合体製造工程は、
前記電解質膜の両面に前記第１電極と第２電極とを配置した積層体をホットプレスする工程を備え、
前記製造条件は、
前記ホットプレスの温度と圧力についての条件である、燃料電池の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池の製造方法において、
前記演算工程は、
前記フィッティングを、所定の周波数範囲についての交流インピーダンス特性を用いて行う工程を備え、
前記等価回路は、
ワールブルグインピーダンスを備える構成である、燃料電池の製造方法。
【請求項９】
電解質膜の一方の面に第１電極が配置され、前記電解質膜の他方の面に第２電極が配置される膜電極接合体を備える燃料電池を評価する燃料電池の評価装置であって、
前記第１電極に不活性ガスを導入した状態で、前記膜電極接合体の交流インピーダンスを、周波数を変化させながら測定する測定部と、
前記測定部により測定された周波数毎の交流インピーダンスに基づいて、所定の周波数範囲についての交流インピーダンス特性を求める第１の演算部と、
ワールブルグインピーダンスを備える等価回路へ前記交流インピーダンス特性をフィッティングすることにより、前記電解質膜の抵抗と、前記電解質膜と前記第１電極との間の界面抵抗とを少なくとも含む所定の合算抵抗を求める第２の演算部と
を備える燃料電池の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を評価する技術、または、燃料電池を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池が知られている。燃料電池は、電解質膜の両面に電極が配置される膜電極接合体を備える。一方の電極に酸素を含む酸化ガス（例えば、空気）を供給し、他方の電極に燃料ガス（例えば、水素）を供給することにより、水素と酸素とを電気化学的に反応させて直接的に電気エネルギを取り出すことができる。
【０００３】
燃料電池を検査・評価するものとして、交流インピーダンス法が提案されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０７１８８２号公報
【０００５】
しかしながら、前記従来の技術では、燃料電池の良否を判定するだけで、燃料電池の状態を定量的に評価することができなかった。特に、電解質膜と電極との間の界面抵抗を含む合算抵抗を定量的に評価することができないという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、電解質膜と電極との間の界面抵抗を含む合算抵抗を定量的に評価可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
[適用例１]   燃料電池の評価方法であって、電解質膜の一方の面に第１電極が配置され、前記電解質膜の他方の面に第２電極が配置される膜電極接合体を備える燃料電池を用意し、前記第１電極に不活性ガスを導入する評価前工程と、前記不活性ガスが導入された状態で、前記膜電極接合体の交流インピーダンスを、周波数を変化させながら測定する測定工程と、前記測定工程により測定された周波数毎の交流インピーダンスに基づいて、所定の周波数範囲についての交流インピーダンス特性を求める第１の演算工程と、ワールブルグインピーダンスを備える等価回路へ前記交流インピーダンス特性をフィッティングすることにより、前記電解質膜の抵抗と、前記電解質膜と前記第１電極との間の界面抵抗とを少なくとも含む所定の合算抵抗を求める第２の演算工程とを備える燃料電池の評価方法。
【０００９】
上記構成の燃料電池の評価方法によれば、測定した周波数毎の交流インピーダンスに基づいて、所定の周波数範囲についての交流インピーダンス特性を求め、ワールブルグインピーダンスを備える等価回路へ前記交流インピーダンス特性をフィッティングすることにより、前記電解質膜の抵抗と、前記電解質膜と前記第１電極との間の界面抵抗とを少なくとも含む所定の合算抵抗を求めることができる。したがって、上記界面抵抗を含む合算抵抗を定量的に評価することができる。
【００１０】
[適用例２]  適用例１に記載の燃料電池の評価方法において、前記等価回路は、前記合算抵抗を表す合算抵抗成分と、補正抵抗成分とを備える構成である、燃料電池の評価方法。
【００１１】
適用例２に記載の燃料電池の評価方法によれば、等価回路から合算抵抗成分を求めることで、評価を容易に行うことができる。
【００１２】
[適用例３]  適用例１または２に記載の燃料電池の評価方法において、前記第１の演算工程は、前記測定工程により測定された各周波数における交流インピーダンスを複素平面に入れ込むプロット工程と、前記プロット工程により得られる各プロット点から複素インピーダンスプロット曲線を求める工程と、前記複素インピーダンスプロット曲線における前記所定の周波数範囲を、前記交流インピーダンス特性として選定する工程とを備える、燃料電池の評価方法。
【００１３】
適用例３に記載の燃料電池の評価方法によれば、所定の周波数範囲についての交流インピーダンス特性を容易に求めることができる。
【００１４】
[適用例４]  適用例３に記載の燃料電池の評価方法において、前記複素インピーダンスプロット曲線は、前記複素平面の実部軸に対する角度が所定の閾値以下である第１の線分と、該第１の線分より低周波側であって前記複素平面の実部軸に対する角度が所定の閾値以上である第２の線分とを少なくとも含み、前記選定工程は、前記所定の周波数範囲の下限を、前記第１の線分と第２の線分との間の転換点についての周波数として前記選定を行う工程を備える、燃料電池の評価方法。
【００１５】
適用例４に記載の燃料電池の評価方法によれば、等価回路に備えられるワールブルグインピーダンスで解析することが困難となる周波数範囲をフィッティングを行う周波数範囲から外すことができる。したがって、合算抵抗を高精度に測定することができる。
【００１６】
[適用例５]  適用例３または４に記載の燃料電池の評価方法において、前記選定工程は、前記所定の周波数範囲の上限を、前記複素平面の虚部値が所定の正値となる点についての周波数として前記選定を行う工程を備える、燃料電池の評価方法。
【００１７】
適用例５に記載の燃料電池の評価方法によれば、周波数がより高くなった高周波域での測定精度を高めることができる。
【００１８】
[適用例６]  燃料電池の製造方法であって、電解質膜、第１電極、および第２電極を用意する準備工程と、前記電解質膜、第１電極、および第２電極を用いて、所定の製造条件で膜電極接合体を製造する膜電極接合体製造工程と、前記製造された膜電極接合体にガス拡散層およびセパレータを積層することにより燃料電池を製造する燃料電池製造工程と、前記製造された燃料電池に備えられる膜電極接合体の第１電極に不活性ガスを導入した状態で、前記膜電極接合体の交流インピーダンスを、周波数を変化させながら測定する測定工程と、前記測定工程により測定された周波数毎の交流インピーダンスに基づいて交流インピーダンス特性を求め、等価回路へ前記交流インピーダンス特性をフィッティングすることにより、前記電解質膜の抵抗と、前記電解質膜と前記第１電極との間の界面抵抗とを少なくとも含む所定の合算抵抗を求める演算工程と、前記演算工程により求めた合算抵抗に基づいて前記製造条件を求め、該求めた製造条件を膜電極接合体製造工程にフィードバックするフィードバック工程とを備える燃料電池の製造方法。
【００１９】
上記構成の記載の燃料電池の製造方法によれば、前記測定工程と前記演算工程により、前記電解質膜と前記第１電極との間の界面抵抗を含む合算抵抗が求められ、その求められた合算抵抗により、膜電極接合体の製造条件が修正される。したがって、界面抵抗が適正となるように膜電極接合体の製造条件を決めることができることから、燃料電池の品質安定性を確保して燃料電池の製造を行うことができる。
【００２０】
[適用例７]  適用例６に記載の燃料電池の製造方法において、前記膜電極接合体製造工程は、前記電解質膜の両面に前記第１電極と第２電極とを配置した積層体をホットプレスする工程を備え、前記製造条件は、前記ホットプレスの温度と圧力についての条件である、燃料電池の製造方法。
【００２１】
適用例７に記載の燃料電池の製造方法によれば、電解質膜に第１電極と第２電極とをホットプレスする際の温度と圧力についての条件を適正に決めることができる。
【００２２】
[適用例８]  適用例７に記載の燃料電池の製造方法において、前記演算工程は、前記フィッティングを、所定の周波数範囲についての交流インピーダンス特性を用いて行う工程を備え、前記等価回路は、ワールブルグインピーダンスを備える構成である、燃料電池の製造方法。
【００２３】
適用例８に記載の燃料電池の製造方法によれば、適用例１に記載の燃料電池の評価方法と同様に、界面抵抗を含む合算抵抗を定量的に評価することができることから、燃料電池の品質安定性をより確保することができる。
【００２４】
[適用例９]  電解質膜の一方の面に第１電極が配置され、前記電解質膜の他方の面に第２電極が配置される膜電極接合体を備える燃料電池を評価する燃料電池の評価装置であって、前記第１電極に不活性ガスを導入した状態で、前記膜電極接合体の交流インピーダンスを、周波数を変化させながら測定する測定部と、前記測定部により測定された周波数毎の交流インピーダンスに基づいて、所定の周波数範囲についての交流インピーダンス特性を求める第１の演算部と、ワールブルグインピーダンスを備える等価回路へ前記交流インピーダンス特性をフィッティングすることにより、前記電解質膜の抵抗と、前記電解質膜と前記第１電極との間の界面抵抗とを少なくとも含む所定の合算抵抗を求める第２の演算部とを備える燃料電池の評価装置。
【００２５】
上記構成の燃料電池の評価装置によれば、適用例１に記載の燃料電池の評価方法と同様に、界面抵抗を含む合算抵抗を定量的に評価することができる。
【００２６】
なお、前記燃料電池の製造方法は、装置発明としての態様で実現することも可能である。さらには、前記燃料電池の評価方法および燃料電池の製造方法を実行するためのコンピュータプログラムとしての態様や、そのようなコンピュータプログラムを記録した記録媒体としての態様や、上記コンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など、種々の態様で実現することも可能である。
【００２７】
また、本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、本発明の各工程を実行する装置の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の各工程を実行する部分のみを構成するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施例としての燃料電池評価装置１０の概略構成を燃料電池ＮＤとともに示す説明図である。
【図２】燃料電池セルＣＬの概略構成を表わす説明図である。
【図３】燃料電池評価装置１０で実行される燃料電池セル評価処理を示すフローチャートである。
【図４】燃料電池ＮＤのサイクリックボルタモグラムを示す説明図である。
【図５】複素インピーダンスプロット曲線Ｖを示すグラフである。
【図６】等価回路Ｅ１の回路構成を示す説明図である。
【図７】第１実施例における燃料電池セルＣＬの製造方法を示すフローチャートである。
【図８】第２実施例で用いる燃料電池評価装置１０と燃料電池セルＣＬとの接続の様子を示す説明図である。
【図９】ＭＥＡ化条件（温度圧力）と合算抵抗との関係を示す表ＴＬについての図である。
【図１０】第３実施例の製造方法で使用される燃料電池評価装置において実行される燃料電池セル評価処理を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施例で用いられる等価回路Ｅ２の回路構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
【００３０】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池評価装置のハードウェア構成：
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池評価装置１０の概略構成を燃料電池ＮＤとともに示す説明図である。図示するように、燃料電池評価装置（以下、単に「評価装置」とも呼ぶ）１０は、２組の配線２０、３０により燃料電池ＮＤと接続されている。
【００３１】
評価装置１０は、第１の配線２０を介して燃料電池ＮＤに交流電流を流し、第２の配線３０を介して燃料電池ＮＤの交流インピーダンスを測定し、その測定の結果から、燃料電池ＮＤにおける後述の燃料電池セルＣＬの内部状態を評価する。
【００３２】
評価装置１０は、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１６、入出力制御部１８、および表示部１９等を備えている。ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１４に予め記憶されたプログラムに従う処理を実行することにより、測定部１２ａ、第１の演算部１２ｂ、および第２の演算部１２ｃとしての各機能を実現する。これら機能を実現することで、上述した燃料電池セルＣＬの内部状態の評価が行われる。評価結果は、入出力制御部１８を介して表示部１９に表示される。なお、表示部１９による表示に換えて、評価結果を音声等、別の手法で報知する構成としてもよい。
【００３３】
燃料電池ＮＤは、固体高分子型の燃料電池であり、酸化ガス（例えば、空気）と、燃料ガス（例えば、水素）とを用いて、発電を行う。燃料電池ＮＤは、複数の燃料電池セルＣＬと、２つのエンドプレートＥＰと、２つのターミナルＴＭと、を備えている。燃料電池セルＣＬは、ターミナルＴＭを挟んで、２つのエンドプレートＥＰによって挟持される。すなわち、燃料電池ＮＤは、燃料電池セルＣＬが、複数個積層された層状構造を有している。また、燃料電池ＮＤは、テンションプレート（図示せず）がボルト（図示せず）によって各エンドプレートＥＰに結合されることによって、各燃料電池セルＣＬを、積層方向に所定の力で締結する構造となっている。なお、燃料電池ＮＤにおいて、ターミナルＴＭとエンドプレートＥＰとの間に、絶縁を確保するためインシュレータを備えていても良い。
【００３４】
図２は、燃料電池セルＣＬの概略構成を表わす説明図である。燃料電池セルＣＬは、膜電極接合体（以下、ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と呼ぶ）５０と、ガス拡散層６０、７０と、セパレータ８０、９０と、シール部材１１０とを備える。
【００３５】
ＭＥＡ５０は、電解質膜５１と、電解質膜５１の一方の面に配置されるカソード５２と、電解質膜５１の他方の面に配置されるアノード５３とにより構成される。カソード５２が適用例１における「第１電極」に相当し、アノード５３が適用例１における「第２電極」に相当する。
【００３６】
電解質膜５１は、固体高分子材料であるフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す。なお、電解質膜５１は、フッ素系樹脂に限ることなく、例えば、炭化水素系樹脂で構成されていてもよい。
【００３７】
カソード５２およびアノード５３は、触媒金属（例えば、白金（Ｐｔ））を担持した担体（例えば、カーボン）と、電解質（例えば、フッ素系樹脂）とから構成される。なお、カソード５２およびアノード５３に含まれる電解質は、フッ素系樹脂に限ることなく、例えば、炭化水素系樹脂で構成されていてもよい。
【００３８】
ガス拡散層６０はＭＥＡ５０の一方の面に配置され、ガス拡散層７０はＭＥＡ５０の他方の面に配置される。各ガス拡散層６０、７０５は、導電性を有するカーボン製の多孔質部材であり、例えば、カーボンクロスやカーボンペーパによって形成される。
【００３９】
燃料電池セルＣＬにおいて各部材を積層する方向を積層方向とも呼ぶ。積層方向は、燃料電池セルＣＬの各部材の厚さ方向と同一の方向である。
【００４０】
セパレータ８０、９０は、ガス不透過の導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、プレス成形した金属板によって形成することができる。セパレータ８０は、片面において凸部８２ａと凹部８２ｂとが交互に形成された凹凸形状を有している。そして、セパレータ８０において、凸部８２ａは、ガス拡散層６０（カソード５２または電解質膜５１）を押圧し、凹部８２ｂは、ガス拡散層６０との間にガス拡散層６０（カソード５２）に対して酸化ガスを給排するためセル内流路８２を形成する。また、セパレータ９０は、片面において凸部９２ａと凹部９２ｂとが交互に形成された凹凸形状を有している。セパレータ９０において、凸部９２ａは、ガス拡散層７０（アノード５３または電解質膜５１）を押圧し、凹部９２ｂは、ガス拡散層７０との間にガス拡散層７０（アノード５３）に対して燃料ガスを給排するためセル内流路９２を形成する。
【００４１】
各セパレータ８０、９０は、その外周近くの互いに対応する位置に、孔部１０３〜１０６を備えている。各セパレータ８０、９０を、ＭＥＡ５０およびガス拡散層６０、７０と共に積層して燃料電池ＮＤを組み立てると、積層された各セパレータ８０、９０の対応する位置に設けられた孔部は、互いに重なり合って、積層方向に燃料電池ＮＤ内部を貫通する流路を形成する。具体的には、孔部１０３は、酸化ガス供給マニホールドを形成し、孔部１０４は、酸化ガス排出マニホールドを形成し、孔部１０５は、燃料ガス供給マニホールドを形成し、孔部１０６は、燃料ガス排出マニホールドを形成する。酸化ガス供給マニホールドは、セル内流路８２に酸化ガスを導入するための流路であり、酸化ガス排出マニホールドは、セル内流路８２から酸化ガスを排出するための流路である。燃料ガス供給マニホールドは、セル内流路９２に燃料ガスを導入するための流路であり、燃料ガス排出マニホールドは、セル内流路９２から燃料ガスを排出すための流路である。
【００４２】
シール部材１１０は、燃料電池セルＣＬにおいて、セル内流路８２、セル内流路９２、および上記各マニホールド周辺に配設され、セル内流路８２、セル内流路９２、および上記各マニホールドのガスシール性を確保する。
【００４３】
評価装置１０は、第１の配線２０を介して、ターミナルＴＭに接続されると共に、第２の配線３０を介して、内部状態を評価（検査）したい燃料電池セル（以下では、検査対象燃料電池セルとも呼ぶ）ＣＬのセパレータ８０およびセパレータ９０に接続される。評価装置１０のＣＰＵ１２は、以下に示す燃料電池セル評価処理を実行する。なお、燃料電池セル評価処理は、ＲＯＭ１４に格納されたプログラムにより記述される処理ルーチンである。
【００４４】
Ａ２．燃料電池評価装置のソフトウェア構成：
図３は、評価装置１０で実行される燃料電池セル評価処理を示すフローチャートである。この燃料電池セル評価処理は、検査対象燃料電池セルＣＬにおける内部状態（後述する合算抵抗）を評価（検査）するための処理である。
【００４５】
なお、この燃料電池セル評価処理を実行するに先立ち、燃料電池ＮＤには、以下の処理が施されている（評価前工程）。すなわち、燃料電池ＮＤにおいて、燃料ガス供給マニホールドから活性ガスとしての水素を導入し、酸化ガス供給マニホールドから不活性ガスとしての窒素（あるいはアルゴン等）を導入し、各マニホールドを封止する。その結果、検査対象燃料電池セルＣＬにおいて、アノード５３に水素が封入され、カソード５２に窒素が封入された状態となっている。また、燃料電池ＮＤに導入する水素および窒素は、相対湿度が、０．１〜６０％の範囲内である低湿度なガスを用いている。この場合、水素および窒素は、相対湿度が、１０〜２０％の範囲内であることが特に好ましい。さらに、この燃料電池セル評価処理は、燃料電池ＮＤの温度が、９０℃程度の高温状態で行う。
【００４６】
図３に示すように、評価装置１０のＣＰＵ１２は、処理が開始されると、まず、燃料電池ＮＤに周波数を所定間隔で変化させつつ、交流電流を流し、各周波数において検査対象燃料電池セルＣＬ（具体的には、検査対象燃料電池セルＣＬのＭＥＡ５０と各ガス拡散層６０、７０の接合体）の交流インピーダンスを検出（測定）する（ステップＳ１１０）。
【００４７】
図４は、燃料電池ＮＤのサイクリックボルタモグラムを示す説明図である。縦軸が電流値［Ａ］を示し、横軸が電圧［Ｖ］を示す。サイクリックボルタモグラムは、電流−電圧曲線として示される。図中の１点鎖線で示した領域が、電気２重層領域（約０．３〜０．５Ｖ）である。ステップＳ１１０の処理においては、図４に示す電気２重層領域（約０．３〜０．５Ｖ）内の電圧を印加し、電気２重層領域内の電流値でもって交流電流を供給する。
【００４８】
図３に戻って、ステップＳ１１０の実行後、ＣＰＵ１２は、ステップＳ１１０で検出した交流インピーダンスに基づいて、検査対象燃料電池セルＣＬについての複素インピーダンスプロット曲線Ｖを算出する（ステップＳ１２０）。複素インピーダンスプロット曲線は、単に「複素インピーダンスプロット」と呼ばれることもあり、また、「コール・コールプロット」とも呼ばれる。複素インピーダンスプロット曲線Ｖは、次の通りのものである。
【００４９】
図５は、複素インピーダンスプロット曲線Ｖを示すグラフである。図５において、縦軸は、交流インピーダンスの虚部値Ｚ２を表しており、以下では「虚部軸」とも呼び、横軸は、交流インピーダンスの実部値Ｚ１を表しており、以下では「実部軸」とも呼ぶ。複素インピーダンスプロット曲線Ｖは、虚部軸と実部軸とで形成される平面（以下では「複素平面」とも呼ぶ）上に、ステップＳ１１０で検出された各周波数における交流インピーダンスを入れ込み（プロットし）、それら入れ込んだ点（プロット点）に基づいて作成される曲線（近似曲線）である。
【００５０】
図示において、複素インピーダンスプロット曲線Ｖは実線で示されている。図中の四角形がプロット点である。複素インピーダンスプロット曲線Ｖにおいて、左下側ほど高周波となっている。
【００５１】
図３に戻り、ステップＳ１２０の実行後、ＣＰＵ１２は、ステップＳ１２０で算出した複素インピーダンスプロット曲線Ｖから所定の周波数範囲を選定する処理を行う（ステップＳ１３０）。
【００５２】
複素インピーダンスプロット曲線Ｖは、その形状から、おおまかには、３つの線分Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に分けることができる。線分Ｌ１は、高周波域の部分であり、その接線の傾き（実部値Ｚ１に対する虚部値Ｚ２の変化量）θが４５度よりもかなり大きな値（例えば６０度以上）となっている。線分Ｌ２は、中周波域（上記高周波域に続く低周波側の領域）の部分であり、その接線の傾きθが４５度もしくは４５度付近の角度となっている。ここで、４５度付近とは、例えば４５ア５度である。線分Ｌ３は、低周波域（上記中周波域に続く低周波側の領域）の部分であり、その接線の傾きθは４５度よりもかなり大きな値（例えば８０度以上）となっている。
【００５３】
高周波域の線分Ｌ１と中周波域の線分Ｌ２との間の境界は、虚部軸Ｚ２におけるゼロレベルをクロスするゼロクロス点Ｐａ付近である。中周波域の線分Ｌ２と低周波域の線分Ｌ３との間の境界は、低周波側に向かって上記接線の傾きθが所定の閾値（例えば４５ア５度）を超える点、すなわち転換点Ｐｂである。
【００５４】
本実施例では、ステップＳ１３０で選定する所定の周波数範囲を、所定点Ｐｃの周波数と上記転換点Ｐｂの周波数との間と定めた。所定点Ｐｃは、虚部値Ｚ２が所定の正値（０よりも大きい値）となる点である。上記所定の正値は、例えば０．１８である。ＣＰＵ１２は、ステップＳ１２０で得られた複素インピーダンスプロット曲線Ｖを辿ることにより、接線の傾きθが所定の閾値を超える転換点Ｐｂを求め、その転換点Ｐｂの周波数を上記所定の周波数範囲の下限に定めるととともに、複素インピーダンスプロット曲線Ｖにおいて虚部値Ｚ２が上記所定の正値となる所定点Ｐｃを求め、その所定点Ｐｃの周波数を上記所定の周波数範囲の上限とする。
【００５５】
なお、本実施例では、上述したように、ＣＰＵが、上記所定の周波数範囲の上限および下限を演算により求めていたが、これに換えて、予め定めた周波数範囲、例えば、１０ｋＨｚから１００Ｈｚとしてもよい。上記１０ｋＨｚという上限は、予め実験により決定したもので、所定点Ｐｃを採りそうな値である。上記１００Ｈｚという下限は、予め実験により決定したもので、転換点Ｐｂを採りそうな値である。なお、これら例示の数値は、これらに限る必要はない。
【００５６】
図３に戻り、ステップＳ１３０の実行後、ＣＰＵ１２は、複素インピーダンスプロット曲線ＶにおけるステップＳ１３０で選定された所定の周波数範囲の部分Ｖｓ（図５）を、予め用意された等価回路へフィッティングすることにより、電解質膜５１の抵抗（以下、「膜抵抗」とも呼ぶ）を主要とする合算抵抗を算出する処理を行う（ステップＳ１４０）。
【００５７】
図６は、等価回路Ｅ１の回路構成を示す説明図である。等価回路Ｅ１は、本発明の発明者によって見いだされたものである。図示するように、等価回路Ｅ１は、回路パラメータとして、膜抵抗等成分Ｒｍと、ワールブルグインピーダンスＺｗと、補正抵抗成分Ｒｈとを備えている。
【００５８】
膜抵抗等成分Ｒｍは、電解質膜５１の抵抗と、材料（カソード５２側のガス拡散層６０等）のバルク抵抗（以下、単に「材料バルク抵抗」と呼ぶ）と、電解質膜５１とカソード５２との間の界面抵抗（以下、単に「界面抵抗」と呼ぶ）との総和を表す。上記３者の内で電解質膜５１の抵抗が最も大きいことから、ここでは、上記３者の総和を「膜抵抗等成分」と呼んでいる。膜抵抗等成分Ｒｍが、適用例１における「合算抵抗成分」に相当する。
【００５９】
なお、同一の電解質膜やガス拡散層を使用している燃料電池の場合、電解質膜５１の抵抗と、材料バルク抵抗とは同一の値となる。上記３者のうちで界面抵抗だけが異なった値を示す可能性がある。界面抵抗はもともと小さい値であるが、従来の技術によれば、界面抵抗を大きく見積もる虞がある。このため、本実施例では、膜抵抗等成分Ｒｍを高精度に検出可能な評価装置を提供することで、電解質膜の抵抗と材料バルク抵抗とに変動がない条件下において、界面抵抗を高精度に評価することを計っている。
【００６０】
ワールブルグインピーダンスＺｗは、本実施例では拡張型のものであり、次式（１）の関数式で示すことが可能なものである。
【００６１】
Ｚｗ＝Ｒ×ctnh［（Ｔ×Ｉ×ω）＾ｐ］／（Ｔ×Ｉ×ω）＾ｐ  …（１）
ここで、Ｒは抵抗であり、Ｔは周期であり、ωは角周波数である。ｐは、任意の定数であり、例えば０〜１の値をとる。ｐが０．５の値をとったときに、複素インピーダンスプロット曲線Ｖは４５度の傾きとなる。
【００６２】
補正抵抗成分Ｒｈは、評価装置１０の性能等に基づいて擬似的に設定される補正のための抵抗成分であり、詳しくは、擬似リアクタンス成分Ｌｇと、擬似抵抗成分Ｒｇとから成る。
【００６３】
図７に示すように、等価回路Ｅ１は、上述した補正抵抗成分Ｒｈ、膜抵抗等成分ＲｍおよびワールブルグインピーダンスＺｗが直列に接続された構成である。この構成の等価回路Ｅ１は、関数式等の形態でＲＯＭ１４に格納される。
【００６４】
ステップＳ１４０では、詳細には、補正抵抗成分Ｒｈ、膜抵抗等成分ＲｍおよびワールブルグインピーダンスＺｗの各値を変化させて、上記式（１）から求まるＺｗが、ステップＳ１３０で選定された所定の周波数範囲の複素インピーダンスプロット曲線Ｖと最も近似するようにして、その最も近似したときの膜抵抗等成分Ｒｍの値を求めることで、膜抵抗を主要とする合算抵抗の算出を行っている。合算抵抗は、前述したように、電解質膜５１の抵抗、材料バルク抵抗、および界面抵抗の総和である。
【００６５】
ステップＳ１３０で選定を行う際の所定の周波数範囲についての意味を、等価回路Ｅ１を用いてさらに説明する。
【００６６】
図５に示す複素インピーダンスプロット曲線Ｖにおける中周波域の線分Ｌ２は、ワールブルグインピーダンスＺｗ（図６）の影響を大きく受ける。複素インピーダンスプロット曲線Ｖのおける高周波域の線分Ｌ１において所定点Ｐｃとゼロクロス点Ｐａとの間の領域は、補正抵抗成分Ｒｈ（図６）の影響を大きく受ける。中周波域の線分Ｌ２と低周波域の線分Ｌ３との転換点Ｐｂは、上記所定の周波数範囲の下限としたが、これは、これ以上の低周波側に移行すると、ワールブルグインピーダンスで解析することが容易でなくなるためである。
【００６７】
一方、上記所定の周波数範囲の上限は、虚部値Ｚ２が所定の正値となる所定点Ｐｃであるが、これは、これ以上、高周波側に移行すると、補正抵抗成分Ｒｈで解析することが困難となるためである。評価装置１０においては、抵抗値が小さくなると多くの電流が流れる。その電流を高周波で交流をかけることは難しく、精度不足となる。これを補正抵抗成分Ｒｈに含まれる擬似リアクタンス成分Ｌｇで補正しているが、より高い周波数が必要となると、擬似リアクタンス成分Ｌｇでも補正しきれない場合がある。この限界の周波数が上記所定点Ｐｃである。
【００６８】
図３に戻り、上述したように、ステップＳ１４０までの処理により、膜抵抗等成分Ｒｍである合算抵抗が算出される。その後、ＣＰＵ１２は、上記算出された合算抵抗が所定の閾値を超えていないかを判定することにより、界面抵抗が大きすぎないかを評価し、その評価結果を、入出力制御部１８を介して表示部１９に表示する（ステップＳ１５０）。前述したように、電解質膜の抵抗と材料バルク抵抗とに変動がない条件下においてこの燃料電池セル評価処理を行うものとすることで、膜抵抗等成分Ｒｍの変動は界面抵抗の変動によるものとすることができることから、上記界面抵抗の評価が可能となる。
【００６９】
例えば、評価結果は、合算抵抗が所定の閾値以下である場合には「ＯＫ」と表示し、合算抵抗が所定の閾値を超えた場合には「ＮＧ」と表示する。さらに、本実施例では、評価結果に併せて、合算抵抗の値も表示部に１９に表示する構成とした。もちろん、合算抵抗の値は表示せず、「ＯＫ」か「ＮＧ」かの評価結果だけを表示する構成としてもよい。また、他の実施形態として、ステップＳ１５０の処理に換えて、合算抵抗の値を評価結果として表示する構成とすることもできる。ステップＳ１５０の実行後、この燃料電池セル評価処理を終了する。
【００７０】
上記燃料電池セル評価処理におけるステップＳ１１０の処理が測定部１２ａの機能に、ステップＳ１２０およびＳ１３０の処理が第１の演算部１２ｂの機能に、ステップＳ１４０の処理が第２の演算部１２ｃの機能にそれぞれ対応する。
【００７１】
Ａ３．効果：
上記第１実施例の燃料電池評価装置１０によれば、周波数毎の交流インピーダンスを測定し、各交流インピーダンスに基づいて、所定の周波数範囲についての複素インピーダンスプロット曲線Ｖを求め、ワールブルグインピーダンスを備える等価回路Ｅ１へ前記所定の周波数範囲についての複素インピーダンスプロット曲線Ｖをフィッティングすることにより、電解質膜５１の抵抗と、電解質膜５１とカソード５２との間の界面抵抗とを少なくとも含む所定の合算抵抗を求めることができる。したがって、燃料電池ＮＤを分解することなく、上記界面抵抗を含む合算抵抗を定量的に評価することができる。
【００７２】
特に本実施例では、等価回路Ｅ１は、回路パラメータとして、膜抵抗等成分Ｒｍと、ワールブルグインピーダンスＺｗと、補正抵抗成分Ｒｈとを備えていることから、上記合算抵抗を容易かつ高精度に測定することができる。
【００７３】
Ａ４．第１実施例の変形例：
前記第１実施例では、測定された各周波数における交流インピーダンスに基づいて、複素インピーダンスプロット曲線を求め、その後に、複素インピーダンスプロット曲線から所定の周波数範囲を選定するように構成していたが、これに換えて、測定された各周波数における交流インピーダンスから、直ちに、所定の周波数範囲についての複素インピーダンスプロット曲線を求める構成としてもよい。
【００７４】
さらには、測定工程において測定する範囲を最初から所定の周波数範囲に限定して、その測定結果に基づいて作成される曲線を所定の周波数範囲についての交流インピーダンス特性とすることもできる。ここでは、「所定の周波数範囲」は、前述した転換点Ｐｂの周波数と転換点Ｐｂの周波数との間の範囲を予め実験によって求めて、その値を採用する構成とする。この構成によっても第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００７５】
前記第１実施例では、ステップＳ１３０で選定する所定の周波数範囲、すなわちフィッティングを行う所定の周波数範囲を、所定点Ｐｃと転換点Ｐｂとの間と定めたが、これに限る必要はない。例えば、所定の周波数範囲の下限は、転換点Ｐｂより低周波側に移行する構成としてもよいし、高周波側に移行する構成としてもよい。また、所定の周波数範囲の上限は所定点Ｐｃであるが、この所定点Ｐｃを特定するための虚部値Ｚ２の値（前述した「所定の正値」）は正の値であれば適宜違った値とすることもできる。
【００７６】
Ｂ．第２実施例：
本発明の第２実施例について次に説明する。第２実施例は、燃料電池の製造方法を示す実施例である。製造する燃料電池は、第１実施例で詳述した燃料電池セルＣＬ（図２）である。すなわち、一つの燃料電池セルＣＬの製造方法として本発明の燃料電池の製造方法が適用される。この燃料電池セルＣＬの製造方法は、所定の作業者によって行われる。また、雰囲気温度は２３℃にて行なわれる。
【００７７】
図７は、本実施例における燃料電池セルＣＬの製造方法を示すフローチャートである。図示するように、作業者は、まず、電解質（例えば、フッ素系樹脂）と、溶媒（例えば、水、アルコール等）と、触媒担持担体（例えば、白金担持カーボン）と、テフロン（登録商標）製の基材とを用意する（ステップＳ２１０）。次に、作業者は、電解質、溶媒、および、触媒担持担体を混合させ、触媒インクを作成する（ステップＳ２２０）。
【００７８】
続いて、作業者は、触媒インクを基材上にデカール法で塗工して、層状インクを形成する（ステップＳ２３０）。続いて、作業者は、層状インク上に熱風発生装置（図示せず）により熱風を流し乾燥させ、カソード５２を製造する（ステップＳ２４０）。その後、作業者は、アノード５３および電解質膜５１を用意し（ステップＳ２５０）、電解質膜５１を、製造したカソード５２とアノード５３とで挟持することで、ＭＥＡ５０を製造する（ＭＥＡ化：ステップＳ２６０）。
【００７９】
ＭＥＡ化は、電解質膜５１の両面にカソード５２とアノード５３とを配置した状態で、ホットプレス機を用いてホットプレスすることにより行う。ホットプレスの条件は１２０℃、３ＭＰａである。このホットプレスの温度および圧力についての条件を、以下「ＭＥＡ化条件」と呼ぶ。
【００８０】
続いて、作業者は、前記製造したＭＥＡ５０を用いて、燃料電池セルＣＬを製造する（ステップＳ２７０）。具体的には、ガス拡散層６０、７０、セパレータ８０、９０、およびシール部材１１０を用意し、ステップＳ２６０で製造したＭＥＡ５０の周囲にシール部材１１０を配置し、それらをセパレータ８０、９０で挟持することにより、燃料電池セルＣＬを製造する。
【００８１】
その後、作業者は、前記製造した燃料電池セルＣＬのカソード５２に不活性ガスとしての窒素（あるいはアルゴン等）を、アノード５３に活性ガスとしての水素を導入し、封入する（ステップＳ２８０）。燃料電池セルＣＬに導入する水素および窒素は、第１実施例と同様な低加湿なガスを用いる。また、本実施例において、燃料電池セルＣＬに導入する水素および窒素の温度は、２３℃程度としている。次いで、作業者は、第１実施例で詳述した燃料電池評価装置１０を用いて、燃料電池セルＣＬの評価を行う（ステップＳ２９０）。
【００８２】
図８は、第２実施例で用いる燃料電池評価装置１０と燃料電池セルＣＬとの接続の様子を示す説明図である。図示するように、評価装置１０を、第１および第２の配線２２０、２３０を介して、ステップＳ２７０で製造した燃料電池セルＣＬと接続する。このように接続して、燃料電池評価装置１０で燃料電池セルＣＬの評価（検査）を行う。
【００８３】
図７に戻り、作業者は、評価装置１０の表示部１９に表示された「ＯＫ」か「ＮＧ」かの評価結果を見て「ＯＫ」か「ＮＧ」かを判定する（ステップＳ３００）。ここで、「ＯＫ」であると判定された場合には、ステップＳ２７０で製造した燃料電池セルＣＬは高品質であることから、燃料電池セルＣＬは完成したものとする。これで燃料電池の製造方法は終了する。
【００８４】
一方、ステップＳ３００で、評価結果が「ＮＧ」であると判定された場合には、作業者は、ステップＳ２７０で製造した燃料電池セルＣＬを廃棄し（ステップＳ３１０）、ステップＳ２９０で評価を行った評価装置１０で表示される合算抵抗の値に基づいて、ＭＥＡ化条件（温度、圧力）を修正する（ステップＳ３２０）。
【００８５】
図９は、ＭＥＡ化条件（温度、圧力）と合算抵抗との関係を示す表ＴＬについての図である。図示するように、表ＴＬには、ＭＥＡ化条件（温度、圧力）に対する合算抵抗が示されている。この表ＴＬは、ＭＥＡ化条件（温度、圧力）を種々に切り替えて合算抵抗の値を求めるという実験から作成したものである。この表ＴＬから、ホットプレスの際の温度と圧力によって合算抵抗、ひいては界面抵抗が変化することがわかる。なお、図示の表ＴＬには、５パターンしか記載されていないが、より多数のパターンが記載されたものとすることが好ましい。
【００８６】
作業者は、図９に例示した表ＴＬを見て、評価装置１０に表示される合算抵抗の値に対応した温度と圧力を導き出し、その温度と圧力にＭＥＡ化条件を修正する（ステップＳ３２０）。ここで、ＭＥＡ化条件の修正とは、具体的には、ステップＳ２６０のＭＥＡ化の処理で用いるホットプレス機の温度と圧力の設定を、上記表ＴＬから導いた温度と圧力に変更するものである。
【００８７】
ステップＳ３２０の実行後、作業者は、最初のステップＳ２１０の処理に戻ってステップＳ２１０以後の処理を繰り返し実行する。なお、この繰り返しの際には、ステップＳ２６０のＭＥＡ化の処理は、ステップＳ３１０の処理で修正したＭＥＡ化条件（温度、圧力）でもって実行されることになる。すなわち、作業者は、評価装置１０に表示される合算抵抗の値に基づいて温度と圧力を求め、この求めた温度と圧力をステップＳ２０６のＭＥＡ化の処理にフィードバックしている。
【００８８】
したがって、第２実施例によれば、電解質膜とカソードとの間の界面抵抗が適正となるようにＭＥＡ５０の製造条件、すなわち、ＭＥＡ化条件を決めることができることから、燃料電池の品質安定性を確保して燃料電池セルＣＬの製造を行うことができるという効果を奏する。また、従来、燃料電池の評価をして評価結果をＭＥＡ化にフィードバックしていないので、界面抵抗を下げるためにＭＥＡ化の温度や圧力を過度に高く設定していた。これに対して第２実施例では、必要十分な温度や圧力を掛ければすむことから、余分なエネルギによるコスト上昇を防ぐとともに電解質膜、電極への物理的負荷の低減により燃料電池の性能向上を図ることが可能となるといった効果も奏する。
【００８９】
さらに、第２実施例では、第１実施例と同一の燃料電池評価装置１０を用いて、電解質膜５１とカソード５２との間の界面抵抗を含む合算抵抗を定量的に求めることができることから、燃料電池セルＣＬの品質安定性をより確保することができる。
【００９０】
なお、第２実施例では、ステップＳ３２０でホットプレスの温度と圧力の双方を修正する構成としたが、これに換えていずれか一方を修正する構成としてもよい。この構成によっても、従来例に比べて界面抵抗を適正に調整することができる。
【００９１】
Ｃ．第３実施例：
本発明の第３実施例について次に説明する。第３実施例は、第２実施例と同様の燃料電池製造方法を示す実施例であり、第２実施例と比較して、使用する燃料電池評価装置が相違する。
【００９２】
図１０は、第３実施例の製造方法で使用される燃料電池評価装置において実行される燃料電池セル評価処理を示すフローチャートである。図示するように、燃料電池評価装置のＣＰＵは、処理が開始されると、第１実施例と同一のステップＳ１１０およびＳ１２０を実行する。この結果、第１実施例と同一の複素インピーダンスプロット曲線Ｖが算出される。第１実施例では、その後、複素インピーダンスプロット曲線Ｖから所定の周波数範囲の選定を行っていたが、この第３実施例ではその選定を行うことなく、複素インピーダンスプロット曲線Ｖをそのまま等価回路へフィッティングすることにより、合算抵抗を算出する処理を行う（ステップＳ４３０）。上記等価回路は、第１実施例で用いた等価回路Ｅ１（図６）と相違した回路構成となっている。
【００９３】
図１１は、第３実施例で用いられる等価回路Ｅ２の回路構成を示す説明図である。等価回路Ｅ２は、本発明の発明者によって見いだされた等価回路である。図示するように、等価回路Ｅ２は、回路パラメータとして、膜抵抗等成分Ｒｍと、複数のイオン伝導抵抗成分Ｒｉと、複数のＣＰＥ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｐｈａｓｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）成分３４０と、複数の反応抵抗成分Ｒａと、補正抵抗成分Ｒｈとを備えている。膜抵抗等成分Ｒｍと補正抵抗成分Ｒｈは、第１実施例と同様のものである。
【００９４】
イオン伝導抵抗成分Ｒｉは、カソード５２中の電解質のイオン伝導抵抗を表す。ＣＰＥ成分３４０は、カソード５２において電解質と担体との界面に生じる抵抗を表す。反応抵抗成分Ｒａは、ＭＥＡ５０において、アノード５３から水素（活性ガス）が電解質膜５１を透過してカソード５２に移動したリークガスが生じている場合に、リークガスがカソード５２の触媒で反応した際に生じる反応抵抗を表す。
【００９５】
ＣＰＥ成分３４０の容量性リアクタンスＬｃは、以下の式（２）で求めることができる。
Ｌｃ＝１／{Ｃ（ｊω）Ｐ}  …（２）
Ｃ：静電容量  ω：周波数  Ｐ：任意の定数（例えば、０．８〜０．９）
【００９６】
等価回路Ｅ２において、ＣＰＥ成分３４０と、反応抵抗成分Ｒａは、並列に接続される。以下では、ＣＰＥ成分３４０と反応抵抗成分Ｒａとから成る並列回路をＣＰＥ並列回路とも呼ぶ。そして、等価回路Ｅ２は、補正抵抗成分Ｒｈと、膜抵抗等成分Ｒｍと、イオン伝導抵抗成分Ｒｉとが直列に接続されると共に、一つのＣＰＥ並列回路の一端が膜抵抗等成分Ｒｍとイオン伝導抵抗成分Ｒｉとの間に接続され、他のＣＰＥ並列回路の一端が隣接するイオン伝導抵抗成分Ｒｉ間にそれぞれ接続され、さらに、各ＣＰＥ並列回路の他端がラインＫにそれぞれ接続されるラダー状の回路である。
【００９７】
上記のように構成した等価回路Ｅ２では、複素インピーダンスプロット曲線Ｖから所定の周波数範囲の選定を行うことなく、複素インピーダンスプロット曲線Ｖをそのままフィッティングを行うことにより、上記膜抵抗等成分Ｒｍを始めとする各成分を求めることができる。特に、膜抵抗等成分Ｒｍを始めとする各成分定量的に求めることが可能となっている。
【００９８】
図１０に戻って、ステップＳ４３０の実行後、ステップＳ４３０で求めた膜抵抗等成分Ｒｍに基づいて、第１実施例と同様に、界面抵抗の評価結果と、合算抵抗の値とを表示部に表示する（ステップＳ１５０）。その後、この燃料電池セル評価処理を終了する。
【００９９】
上記燃料電池セル評価処理で得られた評価結果と界面抵抗の値とを用いて、第２実施例と同様にして燃料電池セルＣＬを製造する。
【０１００】
したがって、第３実施例によれば、第２実施例と同様に、界面抵抗が適正となるようにＭＥＡ５０の製造条件を決めることができることから、燃料電池の品質安定性を確保して燃料電池セルＣＬの製造を行うことができる。また、第３実施例では、等価回路Ｅ２を用いた燃料電池評価装置を用いて、電解質膜５１とカソード５２との間の界面抵抗を含む合算抵抗を定量的に求めることができることから、燃料電池セルＣＬの品質安定性をより確保することができる。
【０１０１】
なお、第２実施例および第３実施例では、燃料電池セルの製造方法は、人である作業者が行うようにしていたが、これに換えて、作業者による作業をオートメーション装置により自動化する構成としてもよい。この構成によれば、より簡便に適正な燃料電池セルを作成することができる。
【０１０２】
Ｄ．変形例：
なお、前述した第１ないし第３実施例および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の各実施例や各変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。
【０１０３】
Ｄ１．変形例１：
上記各実施例では、燃料電池ＮＤのアノード５３に活性ガスとしての水素が、カソード５２に不活性ガスとしての窒素がそれぞれ導入された状態で、評価装置１０は、燃料電池セル評価処理において、電解質膜５１とカソード５２との間の界面抵抗を含む合算抵抗を求めているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、燃料電池ＮＤのアノード５３に窒素、カソード５２に水素を導入し、評価装置１０は、燃料電池セル評価処理において、電解質膜５１とアノード５３との間の界面抵抗を含む合算抵抗を求めるようにしてもよい。このようにすれば、ＭＥＡ５０において、アノード５３の状態を推定することが可能となる。
【０１０４】
Ｄ２．変形例２：
上記各実施例の燃料電池評価装置は、燃料電池セル評価処理の処理において、燃料電池ＮＤに導入する水素および窒素は、相対湿度が、６０％より高いガスを用いるようにしてもよい。このようにしても上記実施例の少なくとも効果の一部を奏することができる。
【０１０５】
Ｄ３．変形例３：
上記各実施例の燃料電池評価装置が燃料電池セル評価処理を行う燃料電池ＮＤは、固体高分子型燃料電池としているが、本発明は、これに限られるものではなく、固体酸化物型燃料電池電解質型や溶融炭酸塩電解質型等、種々のタイプの燃料電池であってもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…燃料電池評価装置
１２…ＣＰＵ
１２ａ…測定部
１２ｂ…第１の演算部
１２ｃ…第２の演算部
１４…ＲＯＭ
１６…ＲＡＭ
１８…入出力制御部
１９…表示部
２０…第１の配線
３０…第２の配線
５０…ＭＥＡ
５１…電解質膜
５２…カソード
５３…アノード
６０…ガス拡散層
７０…ガス拡散層
８０…セパレータ
８２…セル内流路
８２ａ…凸部
８２ｂ…凹部
９０…セパレータ
９２…セル内流路
９２ａ…凸部
９２ｂ…凹部
１０３〜１０６…孔部
１１０…シール部材
Ｖ…複素インピーダンスプロット曲線
Ｅ１…等価回路
Ｒｍ…膜抵抗等成分
Ｚｗ…ワールブルグインピーダンス
Ｒｈ…補正抵抗成分
Ｌｇ…擬似リアクタンス成分
Ｒｇ…擬似抵抗成分
Ｐａ…ゼロクロス点
Ｐｂ…転換点
Ｐｃ…所定点
Ｅ２…等価回路
ＮＤ…燃料電池
ＣＬ…燃料電池セル
ＴＭ…ターミナル
ＥＰ…エンドプレート
【図１】
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【図２】
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【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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