(57)【要約】【課題】電圧印加時にケバが消失するときの電流減少を耐電圧検査時に検出することができる膜電極接合体の検査方法を提供する。【解決手段】膜電極接合体に、所定の開始電圧から終了電圧まで掃引しながら電圧を印加するとともに、電圧の印加によって膜電極接合体に流れる電流値を測定する工程と、測定された電流値に基づいて膜電極接合体の耐電圧特性を検査する工程とを有する膜電極接合体の検査方法であって、電圧印加中における、所定時間当たりの電流変化量が所定値以下の場合に不良と判定する工程をさらに有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体に、所定の開始電圧から終了電圧まで掃引しながら電圧を印加するとともに、電圧の印加によって前記膜電極接合体に流れる電流値を測定する工程と、測定された電流値に基づいて前記膜電極接合体の耐電圧特性を検査する工程とを有する膜電極接合体の検査方法であって、
電圧印加中における、所定時間当たりの電流変化量が所定値以下の場合に不良と判定する工程をさらに有する、膜電極接合体の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜電極接合体の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜電極接合体の耐電圧検査方法として、所定の電圧を印加して耐電圧を検査する工程と、耐電圧検査時の印加電圧よりも低い電圧を印加してリーク電流を検査する工程と、を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この検査方法によれば、高電圧を印加している間には完全に絶縁破壊せずＯＫと判定されてしまうが、部分的に破壊を受けた膜電極接合体およびセルを検出し、ＮＧ判定をすることができることから、耐電圧検査工程において不良と検出されなかった電解質膜について不良か否か判定することができ、不良品の流出を回避することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０８１５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、膜電極接合体の耐電圧の検査時に、電解質膜に対して拡散層基材繊維（＝ケバ）が一部刺さっている場合がある。この場合、検査時に電圧を印加するとケバに電流が生じて（流れて）発熱することによってケバおよび貫通部の電解質も消失し、これと同時に、ケバが刺さっている部分の膜も消失する。このようなセルは、同検査時に検出する必要があるが、従来のリーク電流測定の追加では検出できない。このため、電圧印加時にケバが消失するときの電流減少を、耐電圧検査時に検出する必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、電圧印加時にケバが消失するときの電流減少を、耐電圧検査時に検出することができる膜電極接合体の検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る検査方法は、膜電極接合体に、所定の開始電圧から終了電圧まで掃引しながら電圧を印加するとともに、電圧の印加によって膜電極接合体に流れる電流値を測定する工程と、測定された電流値に基づいて膜電極接合体の耐電圧特性を検査する工程とを有する膜電極接合体の検査方法であって、
電圧印加中における、所定時間当たりの電流変化量が所定値以下の場合に不良と判定する工程をさらに有する、というものである。
【０００７】
上記態様の検査方法によれば、耐電圧特性を検査すると同時に、膜電極接合体内の一部の発熱による電解質膜の消失を検査することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電圧印加時にケバが消失するときの電流減少を、耐電圧検査時に検出することができる膜電極接合体の検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】膜電極接合体の検査方法について説明する膜電極接合体またはセルの概略図である。
【図２】膜電極接合体の検査方法の処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、良品とケバ貫通品とのそれぞれに耐電圧検査で電圧を掃引し、高電圧まで印加したときの電流と電圧との関係を示すグラフ、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、図３（ａ）、（ｂ）での電流／時間の傾きの５点平均と電圧との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
【００１１】
以下、図を参照しつつ、膜電極接合体１０（またはセル）の検査方法を説明する（図１、図２等参照）。
【００１２】
本実施形態の検査方法では、まず、電圧印加・電流検出装置２０を用いて、膜電極接合体１０に所定の開始電圧から終了電圧まで掃引しながら電圧を印加するとともに、電圧の印加によって膜電極接合体１０に流れる電流値を測定し、測定された電流値に基づいて膜電極接合体１０の耐電圧特性を検査する（ステップＳＰ１）。
【００１３】
検査の結果、絶縁破壊が生じておらずＯＫであればステップＳＰ３へ進む（ステップＳＰ２にてＯＫ）。一方、絶縁破壊が生じていれば（ステップＳＰ２にてＮＧ）、一連の検査を終了する。
【００１４】
ステップＳＰ３では、短絡ケバ消失が生じているかどうか判断する。これは、膜電極接合体の電解質膜に対してケバ（拡散層の基材繊維）１２が一部刺さっている場合（図１参照）、耐電圧検査時に電圧を印加するとケバ１２に電流が生じて発熱することによってケバ１２および貫通部の電解質も消失し、これと同時に、ケバ１２が刺さっている部分の膜も消失するので（図１において、膜電極接合体１０の消失部を符号１４で示す）、電圧印加時にケバ１２が消失するときの電流減少を検出するためのものである。
【００１５】
上記のステップＳＰ３では、電圧印加中における、所定時間当たりの電流変化量が所定値以下の場合に、不良（ＮＧ）と判定する（ステップＳＰ３にてＮＧ）。これについて以下に説明する（図３参照）。
【００１６】
膜電極接合体１０の良品であっても、触媒層及び拡散層部材であるカーボンの酸化電流、電解質中に含まれる水の電解電流が観測される。これらの反応電流が減少するときの電流／時間の傾きを、貫通ケバ（短絡ケバ）消失時の電流／時間の傾きと誤判定しないよう、電流／時間の傾きに閾値を設ける必要がある。
【００１７】
図３（ａ）、（ｂ）は、良品とケバ貫通品とのそれぞれに耐電圧検査で電圧を掃引し、高電圧まで印加したときの電流と電圧との関係を示している。図３（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、図３（ａ）、（ｂ）での電流／時間の傾きの５点平均と電圧との関係を示している。
【００１８】
電流／時間の傾きの閾値としては、一例として、−０．１Ａ／ｓ以上が好ましい（図３（ｃ）、（ｄ）参照）。ノイズの影響を避けるため、傾きの移動平均が連続して３点以上検出されたときをＮＧと判定するのがよい。
【００１９】
なお、ここまで説明したごとき検査を実施するには下記の設備等が必要である。特に図示はしないが、以下に列記する。
・燃料電池の膜電極接合体、またはセルを板で挟んで面圧をかけることができる設備。
・板の間に電圧を印加できる設備。
・電圧を掃引しながら印加できる設備。
・電圧印加時に電流の時間変化を検出できる設備。
・電流／時間の傾きを検知して、正値または負値を検出できる設備。
・電流／時間の傾きの移動平均を計算できる設備。
・電流／時間の傾きの移動平均が、負値の閾値を超えた場合にＮＧ判定できる設備。
・電流／時間の傾きの移動平均が、負値の閾値を連続で超えた場合にＮＧ判定できる設備。
【００２０】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状およびサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、膜電極接合体の検査に適用して好適である。
【符号の説明】
【００２２】
１０…膜電極接合体、１２…ケバ（基材繊維）、１４…消失部、２０…電圧印加・電流検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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