(57)【要約】【課題】拡散層の内部の撥水性について評価することができる拡散層の撥水性評価方法を提供する。【解決手段】拡散層の撥水性評価方法において、評価多孔体を含水させる工程と、評価多孔体の含水量から評価多孔体の全体飽和度を算出する工程と、評価多孔体の厚み方向の複数の位置における評価多孔体の内部の画像をＸ線ＣＴ装置で取得する工程と、評価多孔体の含水時の画像と評価多孔体の乾燥時の画像に基づいて厚み方向におけるそれぞれの飽和度を算出する工程と、飽和度が判定基準値Ａ以下となる評価多孔体の計測点数を評価多孔体の全計測点数で割った値を貫通度として算出する工程と、貫通度が全体飽和度Ｃにおける予め定めた判定基準値Ｂ以上である場合に、評価多孔体が良品であると判断する工程とを備えるよう構成する。【選択図】図５
2018181652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散層の撥水性評価方法において、
前記拡散層を含水させる工程と、
前記拡散層の含水量から前記拡散層の全体飽和度を算出する工程と、
前記拡散層の厚み方向の複数の位置における前記拡散層の内部の画像をＸ線ＣＴ装置で取得する工程と、
前記拡散層の含水時の前記画像と前記拡散層の乾燥時の前記画像に基づいて前記厚み方向におけるそれぞれの飽和度を算出する工程と、
前記飽和度が所定の値以下となる前記拡散層の計測点数を前記拡散層の全計測点数で割った値を貫通度として算出する工程と、
前記貫通度が所定の全体飽和度における予め定めた所定の貫通度の値以上である場合に、前記拡散層が良品であると判断する工程と、
を備えることを特徴とする拡散層の撥水性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散層の撥水性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の拡散層の撥水性評価方法として、燃料電池を構成するガス拡散層に塗布される撥水剤の撥水性を試験する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この撥水剤が塗布される燃料電池は、固体高分子膜からなる電解質膜と、電解質膜を挟み込む一対の触媒層と、この触媒層を挟み込む一対のガス拡散層と、さらにガス拡散層を挟み込む一対のセパレータとにより積層された積層体で構成される。一対の触媒層は、アノード触媒層とカソード触媒層とで構成され、一対のガス拡散層は、アノードガス拡散層とカソードガス拡散層とで構成されている。
【０００４】
この燃料電池において、アノードガス拡散層に水素が供給され、カソードガス拡散層に酸素が供給されると、それぞれのガス拡散層（以下、単に拡散層という。）で水素および酸素が拡散され、電解質膜で化学反応が起きる。アノード触媒層およびカソード触媒層は、この化学反応を促進させるとともに、電極として機能する。燃料電池は、この化学反応により発電されるとともに、水が生成されるようになっている。この生成水により燃料電池内に目詰まりが起きると発電効率が低下してしまうので、拡散層に撥水剤を塗布することで、生成水が速やかに燃料電池外に排出されるようにしている。
【０００５】
特許文献１に記載の拡散層に塗布される撥水剤の撥水性の試験方法は、接触角試験により行われる。接触角試験は、試験片に撥水剤を塗布して乾燥させ、塗膜上に水を滴下し、塗膜上の水滴の接触角を接触角計により測定することで行われる。この接触角試験により、拡散層の撥水性を評価することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２１６２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の撥水剤の撥水性の試験方法によれば、拡散層の撥水性の評価は、拡散層の表面に水を滴下し、表面上の水滴の接触角を接触角計により測定することで行われることになる。この評価方法では、拡散層の表面の撥水性を評価することができるが、拡散層の内部の撥水性については評価することができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、拡散層の内部の撥水性について評価することができる拡散層の撥水性評価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】
【０００９】
本発明に係る拡散層の撥水性評価方法は、前記拡散層を含水させる工程と、前記拡散層の含水量から前記拡散層の全体飽和度を算出する工程と、前記拡散層の厚み方向の複数の位置における前記拡散層の内部の画像をＸ線ＣＴ装置で取得する工程と、前記拡散層の含水時の前記画像と前記拡散層の乾燥時の前記画像に基づいて前記厚み方向におけるそれぞれの飽和度を算出する工程と、前記飽和度が所定の値以下となる前記拡散層の計測点数を前記拡散層の全計測点数で割った値を貫通度として算出する工程と、前記貫通度が所定の全体飽和度における予め定めた所定の貫通度の値以上である場合に、前記拡散層が良品であると判断する工程と、を備えるよう構成される。
【００１０】
本発明に係る拡散層の撥水性評価方法においては、含水させた拡散層の含水量から拡散層の全体飽和度が算出される。Ｘ線ＣＴ装置により拡散層の厚み方向の複数の位置における拡散層の内部が撮像され、複数の位置における拡散層の画像が取得される。
【００１１】
Ｘ線ＣＴ装置により取得された含水時の拡散層の厚み方向の複数の位置における各画像と、Ｘ線ＣＴ装置により取得された乾燥時の拡散層の厚み方向の複数の位置における各画像に基づいて、厚み方向の複数の位置におけるそれぞれの飽和度が算出される。
【００１２】
算出された厚み方向の複数の位置におけるそれぞれの飽和度が、所定の値以下となる拡散層の計測点数を、拡散層の厚み方向の複数の位置におけるそれぞれの飽和度の全計測点数で割った値が貫通度として算出される。算出された貫通度が、所定の全体飽和度における予め定めた所定の貫通度の値以上であるか否かが比較され、算出された貫通度が予め定めた所定の貫通度の値以上である場合に、拡散層が良品であると判断される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、拡散層の内部の撥水性について評価することができる拡散層の撥水性評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る評価多孔体ユニットの図であり、（ａ）は、評価多孔体ユニットの正面図を示し、（ｂ）は、評価多孔体ユニットの断面図を示す。
【図２】本発明の実施形態に係る評価多孔体ユニットに液水含侵装置内で液水を含侵させる状態を示す液水含侵装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る評価多孔体ユニットを電子天秤に載置した状態を示す電子天秤の斜視図を示す。
【図４】本発明の実施形態に係る撥水性評価装置の概略構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る評価多孔体の撥水性評価方法のフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る評価多孔体の乾燥過程における経過時間と全体飽和度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る評価多孔体の乾燥過程における経過時間と全体飽和度との関係を示すグラフであり、含水時の画像と乾燥時の画像と、両者の差分の画像を示す。
【図８】本発明の実施形態に係る評価多孔体の厚み方向の断面位置と飽和度との関係を示すグラフであり、全体飽和度がａからｆの各グラフを示す。
【図９】本発明の実施形態に係る他の評価多孔体の厚み方向の断面位置と飽和度との関係を示すグラフであり、全体飽和度がａからｆの各グラフを示す。
【図１０】本発明の実施形態に係る評価多孔体の厚み方向の断面位置と飽和度との関係を示すグラフであり、破線は飽和度の判定基準値を示す。
【図１１】本発明の実施形態に係る評価多孔体の全体飽和度と貫通度との関係を示すグラフであり、評価多孔体がｇからｊの各グラフを示す。
【図１２】本発明の実施形態に係る評価多孔体の全体飽和度と貫通度との関係を示すグラフであり、破線は貫通度の判定基準値を示す。
【図１３】本発明の実施形態に係る他の評価多孔体の全体飽和度と貫通度との関係を示すグラフであり、破線は貫通度の判定基準値を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る拡散層の撥水性評価方法を、撥水性評価装置１０を用いて実施した実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法について図面を参照して説明する。
【００１６】
実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法は、水素や酸素などのガスを拡散させる拡散層で形成された評価多孔体１の撥水性を撥水性評価装置１０で評価する方法により行われる。評価多孔体１は、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、ガスを導入する導入孔２ａが形成された親水性多孔体ホルダ２と、ガスを排出する排出孔３ａが形成された撥水性多孔体ホルダ３とにより挟み込まれた評価多孔体ユニット５を構成している。評価多孔体ユニット５は、接着剤４で側面の全周に亘って、接着固定されている。
【００１７】
評価多孔体１は、多孔質性を有する公知の材料で形成される。公知の材料として、例えば、カーボンクロスなどの炭素繊維で形成された織物や、導電性および多孔質性を有する金属メッシュなどのシート状材料が挙げられる。なお、実施形態に係る評価多孔体１は、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における拡散層を構成する。
【００１８】
評価多孔体ユニット５は、図２に示すように、液水含侵装置６に浸漬されて評価多孔体ユニット５に液水が含侵されるようになっている。また、液水が含侵された評価多孔体ユニット５は、図３に示すように、電子天秤７に載置されて重量が測定されるようになっている。
【００１９】
図２に示す液水含侵装置６は、真空容器６ａと、液水が満たされたビーカ６ｂと、真空ポンプ６ｃとを備えている。真空容器６ａには、ビーカ６ｂが収容されるようになっており、ビーカ６ｂ内の液水には、評価多孔体ユニット５が浸漬されるようになっている。
【００２０】
真空ポンプ６ｃは、真空容器６ａに接続されており、真空容器６ａに収容されたビーカ６ｂの内部を真空にして、評価多孔体ユニット５に液水を真空含侵させるようになっている。即ち、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における拡散層を含水させるようになっている。
【００２１】
撥水性評価装置１０は、図４に示すように、Ｘ線ＣＴ装置２０および演算装置３０で構成される。Ｘ線ＣＴ装置２０は、Ｘ線源２１と、Ｘ線検出器２２と、回転テーブル２３と、保持具２４と、各構成要素を制御するコントローラ２５とを備えている。
【００２２】
Ｘ線源２１は、Ｘ線を生成し評価多孔体ユニット５に向けてＸ線ビームを照射するようになっている。Ｘ線検出器２２は、評価多孔体ユニット５を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出素子で構成されており、Ｘ線検出器２２は、評価多孔体１を透過したＸ線をその強さに応じた電気信号に変換し、複数枚の画像のＸ線データなどの検出情報を出力するようになっている。
【００２３】
回転テーブル２３は、保持具２４を装着するとともに、図４に示す矢印Ｒの方向に３６０度回転するテーブルで構成されている。保持具２４は、評価多孔体ユニット５の親水性多孔体ホルダ２および撥水性多孔体ホルダ３を、着脱可能に挟み込んで保持する保持部２４ａと、回転テーブル２３に着脱可能に装着される装着部２４ｂとを有している。
【００２４】
Ｘ線ＣＴ装置２０は、回転テーブル２３上の評価多孔体ユニット５を回転させた状態で、評価多孔体ユニット５にＸ線を照射し、評価多孔体ユニット５を透過したＸ線について、あらゆる角度からのＸ線データを取得し得るようになっており、評価多孔体ユニット５内の評価多孔体１が撮像され複数枚の画像が出力されようになっている。
【００２５】
演算装置３０は、検出情報入力部３１と、演算部３２と、記憶部３３と、表示部３４と、操作部３５とを備えている。検出情報入力部３１は、Ｘ線ＣＴ装置２０のＸ線検出器２２と接続されており、検出情報入力部３１には、Ｘ線検出器２２から出力される複数枚の画像のＸ線データなどの検出情報が入力される。
【００２６】
演算部３２は、検出情報入力部３１に入力された検出情報に基づいて、対数変換や感度補正などの前処理の演算を行って画像の再構成に必要な投影データを作成するようになっており、生成した投影データに基づいて評価多孔体１の断層像などの画像を再構成するようになっている。
【００２７】
また、演算部３２においては、Ｘ線ＣＴ装置２０から出力された乾燥時の評価多孔体１の厚み方向の断面位置における評価多孔体１の各画像と、Ｘ線ＣＴ装置２０から出力された含水時の評価多孔体１の厚み方向の断面位置における評価多孔体１の各画像に基づいて、厚み方向の断面位置におけるそれぞれの飽和度が算出される。ここで、厚み方向の断面位置は、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における厚み方向の複数の位置を構成する。
【００２８】
ここで、飽和度をｓとし、含水時の評価多孔体１の内部の液水面積（ｍ２）をＡｗとし、乾燥時の評価多孔体１の内部の空隙面積（ｍ２）をＡｏとすると、ｓ＝Ａｗ／Ａｏの関係がある。
【００２９】
また、演算部３２においては、算出された厚み方向の断面位置におけるそれぞれの飽和度が、判定基準値Ａ以下となる評価多孔体１の計測点数を、評価多孔体１の厚み方向の断面位置におけるそれぞれの飽和度の全計測点数で割った値が貫通度として算出される。
【００３０】
なお、本実施形態における判定基準値Ａは、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における飽和度の所定の値を構成する。判定基準値Ａは、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における飽和度の評価の基準となる値で、拡散層の品質が確保されるよう、評価データや演算データなどのデータに基づいて最適値が設定される。
【００３１】
また、演算部３２においては、算出された貫通度と全体飽和度との関係が算出される。
貫通度と全体飽和度とは互いに反比例の関係にあり、評価多孔体１の撥水性の程度によって異なるが、評価多孔体１が高い撥水性を有する場合、貫通度は、全体飽和度が高くなるにつれて、徐々に低くなる曲線を描く関係にある。評価多孔体１が低い撥水性を有する場合、貫通度は、全体飽和度が高くなるにつれて、急激に低くなる曲線を描く関係にある。
【００３２】
ここで、全体飽和度は、評価多孔体１の内部の残存液水量（ｍ３）を評価多孔体１の内部の全液水量（ｍ３）で割った値をいう。演算部３２においては、全体飽和度は、評価多孔体１が乾燥する過程における含水時、乾燥時および含水時から乾燥時までの間の中間時点における複数の時点で算出される。
【００３３】
評価多孔体１の内部の液水量（ｍ３）は、評価多孔体ユニット５を電子天秤７に載置し、電子天秤７により測定された評価多孔体ユニット５の重量に基づいて算出される。なお、評価多孔体１の内部の液水量（ｍ３）は、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における含水量を構成する。
【００３４】
また、演算部３２においては、算出された貫通度が、予め定められた判定基準値Ｂ以上であるか否かが、基準となる全体飽和度Ｃの貫通度で比較され、算出された貫通度が判定基準値Ｂ以上である場合に、評価多孔体１が良品であると判断される。
【００３５】
なお、本実施形態における判定基準値Ｂは、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における所定の貫通度の値を構成し、基準となる全体飽和度Ｃは、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における所定の全体飽和度を構成する。判定基準値Ｂおよび全体飽和度Ｃは、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における貫通度の評価の基準となる値をいい、拡散層の品質が確保されるよう、評価データや演算データなどのデータに基づいて最適値が設定される。
【００３６】
また、演算部３２においては、算出された飽和度、貫通度および全体飽和度などの算出結果に基づいて、グラフが作成される。例えば、評価多孔体１の乾燥過程における経過時間と全体飽和度との関係を示すグラフ、評価多孔体１の厚み方向の断面位置と飽和度との関係を示すグラフ、評価多孔体１の全体飽和度と貫通度との関係を示すグラフが作成される。
【００３７】
記憶部３３は、演算部３２において算出された飽和度、貫通度および全体飽和度などの算出結果を記憶するとともに、再構成された評価多孔体１の断層像などの画像や評価データや演算データなどのデータを記憶するようになっている。
【００３８】
表示部３４は、演算部３２において算出された飽和度、貫通度および全体飽和度などの算出結果を表示するとともに、算出結果に基づくグラフや再構成された評価多孔体１の断層像などの画像を表示するようになっている。
【００３９】
操作部３５は、例えば、キーボード、マウスなどのポインティングデバイス、テンキーおよび各種スイッチボタンなどにより構成され、操作者によって情報が入力されるようになっている。具体的には、検出情報入力部３１、演算部３２、記憶部３３および表示部３４で必要なデータなどの情報の入力操作が行われるようになっている。
【００４０】
以上のように構成された実施形態に係る撥水性評価装置１０の動作について簡単に説明する。
【００４１】
図４に示すように、保持具２４の保持部２４ａにより評価多孔体ユニット５が保持され装着部２４ｂが回転テーブル２３に装着されると、コントローラ２５の指令により回転テーブル２３の矢印Ｒの方向への回転が開始する。
【００４２】
回転テーブル２３が回転すると、Ｘ線源２１からＸ線が評価多孔体ユニット５に向かって照射される。評価多孔体ユニット５を透過したＸ線は、Ｘ線検出器２２の複数のＸ線検出素子で検出され、Ｘ線検出器２２から複数枚の画像のＸ線データなどの検出情報が、演算装置３０の検出情報入力部３１に出力される。
【００４３】
検出情報入力部３１が、Ｘ線検出器２２から出力された検出情報の入力を受けると、演算部３２により演算が行われる。演算により、飽和度、貫通度および全体飽和度などの算出結果、グラフおよび評価多孔体１の良否の判定結果が得られる。得られた算出結果、グラフおよび評価多孔体１の良否の判定結果は、記憶部３３に記憶されるとともに、表示部３４に表示され、撥水性評価装置１０の動作が終了する。他の評価多孔体ユニット５を評価する場合も、開始から終了まで最初の評価多孔体ユニット５における動作と同様の動作が行われる。
【００４４】
以下、実施形態に係る評価多孔体１の撥水性を撥水性評価装置１０を用いて評価する方法、即ち評価多孔体１の撥水性評価方法についてフローチャートおよび図面を参照して説明する。
【００４５】
実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法においては、まず、評価対象物が作製され撥水性の評価が開始される。即ち、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す評価多孔体１、親水性多孔体ホルダ２および撥水性多孔体ホルダ３が作製される。この評価多孔体１は、親水性多孔体ホルダ２と、撥水性多孔体ホルダ３とにより挟み込まれ、接着剤４で固定されて、図５に示すように、評価対象物としての評価多孔体ユニット５が作製される（ステップＳ１）。
【００４６】
次いで、作製された評価多孔体ユニット５が、図２に示す液水含侵装置６のビーカ６ｂを満たす液水に浸漬され、真空ポンプ６ｃにより真空容器６ａが真空にされ、評価多孔体ユニット５が真空含侵される。即ち、評価多孔体１が含水される（ステップＳ２）。ステップＳ２における評価多孔体ユニット５が真空含侵されることが、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における工程、即ち、拡散層を含水させる工程に対応する。
【００４７】
次いで、含水した評価多孔体ユニット５が電子天秤７に載置されて評価多孔体ユニット５の重量が測定され、評価多孔体ユニット５を構成する評価多孔体１の重量が算出され記録される。評価多孔体１の重量は、評価多孔体１の乾燥過程における含水時、乾燥時および含水時から乾燥時までの間の中間時点における複数の時点で算出される。即ち、乾燥過程における評価多孔体ユニット５の重量変化が複数の時点で測定され評価多孔体１の重量が算出される。
【００４８】
算出された評価多孔体１の重量に基づいて、評価多孔体１の内部の全液水量（ｍ３）および残存液水量（ｍ３）が算出される。算出された残存液水量（ｍ３）を全液水量（ｍ３）で割った値が、全体飽和度として算出される。全体飽和度は、評価多孔体１が乾燥する過程における含水時、乾燥時および含水時から乾燥時までの間の中間時点における複数の時点で算出される（ステップＳ３）。
【００４９】
ステップＳ３において、評価多孔体１の重量に基づいて評価多孔体１の内部の全液水量（ｍ３）および残存液水量（ｍ３）が算出され、評価多孔体１の全体飽和度が算出されることが、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における工程、即ち、拡散層の含水量から拡散層の全体飽和度を算出する工程に対応する。
【００５０】
次いで、ステップＳ２と同様に、評価多孔体ユニット５が、図２に示す液水含侵装置６のビーカ６ｂを満たす液水に浸漬され、真空ポンプ６ｃにより真空容器６ａが真空にされ、評価多孔体ユニット５が真空含侵される（ステップＳ４）。
【００５１】
含水した評価多孔体ユニット５は、保持具２４に保持されＸ線ＣＴ装置２０の回転テーブル２３に装着されて回転し撮像される。即ち、回転する評価多孔体ユニット５にＸ線源２１から、Ｘ線が照射され、透過したＸ線がＸ線検出器２２により検出され、評価多孔体１の内部の厚み方向の断面位置における各画像が取得される（ステップＳ５）。
【００５２】
取得された複数の画像に基づいて、演算装置３０の演算部３２で演算され、評価多孔体１内の液水の分布が立体像として取得される。この立体像の取得は、評価多孔体１の含水時から乾燥時までの乾燥過程における複数の時点に対応する全体飽和度毎に行われる。即ち、含水時の全体飽和度、乾燥時の全体飽和度および中間時点の全体飽和度毎に評価多孔体１内の液水分布の各状態がそれぞれ立体像として取得される。
【００５３】
複数の画像に基づく演算は、全体飽和度が０になるまで、即ち、評価多孔体１が乾燥状態になるまで、全体飽和度毎に繰り返される。図６に示すように、評価多孔体１の乾燥過程において含水状態から乾燥状態に至る時間の経過に伴って、全体飽和度が低くなり乾燥状態において全体飽和度が０となる。
【００５４】
また、図７に示すように、評価多孔体１の乾燥過程における含水時の液水の分布の状態を(1)含水時の画像で表示することができ、乾燥時における液水の分布の状態を(2)乾燥時の画像で表示することができ、(3)これらの画像(1)と(2)との差分の画像を表示することができる。これらの画像は、飽和度を算出する際に利用することができる。
【００５５】
ステップＳ５において、Ｘ線ＣＴ装置２０により、評価多孔体１の内部の厚み方向の断面位置の画像が取得されることが、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における工程、即ち、拡散層の厚み方向の断面位置における拡散層の内部の画像をＸ線ＣＴ装置で取得する工程に対応する。
【００５６】
続いて、ステップＳ５で取得された評価多孔体１の含水時および乾燥時の各画像に基づいて、演算装置３０の演算部３２で、各全体飽和度において、評価多孔体１の厚み方向の断面位置における飽和度が算出され、飽和度の分布が取得される。飽和度をｓとし、含水時の評価多孔体１の内部の液水面積（ｍ２）をＡｗとし、乾燥時の評価多孔体１の内部の空隙面積（ｍ２）をＡｏとすると、関係式、ｓ＝Ａｗ／Ａｏにより、全体飽和度毎の飽和度が算出される（ステップＳ６）。
【００５７】
図８は、評価多孔体１の厚み方向の断面位置における飽和度を表すグラフで、厚み方向の断面位置と飽和度との関係が全体飽和度毎に描かれる。含水時の全体飽和度ｆは、塗りつぶしの◆印のグラフ、乾燥時の全体飽和度ａは×印のグラフ、含水時と乾燥時の中間時点の全体飽和度ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、それぞれ短冊印のグラフ、＊印のグラフ、▲印のグラフ、■印のグラフでそれぞれ描かれる。図９は、他の評価多孔体１の厚み方向の断面位置における飽和度を表すグラフで、図８と同様に厚み方向の断面位置と飽和度との関係が全体飽和度毎に描かれる。
【００５８】
ステップＳ６において、評価多孔体１の含水時および乾燥時の各画像に基づいて、評価多孔体１の厚み方向の断面位置における飽和度が算出されることが、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法における工程、即ち、拡散層の含水時の画像と拡散層の乾燥時の画像に基づいて厚み方向におけるそれぞれの飽和度を算出する工程に対応する。
【００５９】
次いで、演算部３２において、算出された厚み方向の断面位置におけるそれぞれの飽和度が、図１０に示すように、判定基準値Ａ以下となる評価多孔体１の計測点数を、評価多孔体１の厚み方向の断面位置におけるそれぞれの飽和度の全計測点数で割った値が貫通度として算出される（ステップＳ７）。図１０に示す評価多孔体１は、全計測点数が１３点、判定基準値Ａ以下が２点となっている。
【００６０】
ステップＳ７において、飽和度が、判定基準値Ａ以下となる評価多孔体１の計測点数を、評価多孔体１の厚み方向の断面位置におけるそれぞれの飽和度の全計測点数で割った値が貫通度として算出されることが、発明に係る拡散層の撥水性評価方法における工程、即ち、飽和度が所定の値以下となる拡散層の計測点数を拡散層の全計測点数で割った値を貫通度として算出する工程に対応する。
【００６１】
次いで、演算部３２において、算出された貫通度と全体飽和度との関係が算出される（ステップＳ８）。図１１に示すように、貫通度と全体飽和度とは互いに反比例の関係にあり、評価多孔体１の撥水性の程度によって異なるが、評価多孔体１が高い撥水性を有する場合、貫通度は、全体飽和度が高くなるにつれて、徐々に低くなる曲線を描く関係にある。評価多孔体１が低い撥水性を有する場合、貫通度は、全体飽和度が高くなるにつれて、急激に低くなる曲線を描く関係にある。
【００６２】
図１１に示す破線は、高い撥水性を有する評価多孔体ｊの曲線が表され、二点鎖線は、低い撥水性を有する評価多孔体ｇの曲線が表され、一点鎖線および太い破線は、中程度の撥水性を有する評価多孔体ｈ、ｉの曲線がそれぞれ表される。図１１の太線の矢印Ｙで示されるように、評価多孔体ｇから評価多孔体ｊになるほど親水性を有するものから高い撥水性を有するものになる。
【００６３】
次いで、演算部３２においては、算出された貫通度が、所定の全体飽和度における予め定めた判定基準値Ｂ以上であるか否かが比較され、算出された貫通度が予め定めた判定基準値Ｂ以上である場合に、評価多孔体１が良品であると判断される。
【００６４】
所定の全体飽和度は、良否判断の対象となる評価多孔体１の全体飽和度における判定の基準となる全体飽和度Ｃをいい、図１２に示すように、破線で示す判定基準値Ｂと、細線で示す判定基準値としての全体飽和度Ｃとにより評価多孔体１の良否が判定される。具体的には、関係式、全体飽和度Ｃの貫通度≧判定基準値Ｂを満たすか否かで評価多孔体１の良否が判断される（ステップＳ９）。
【００６５】
ステップＳ９において、関係式、全体飽和度Ｃの貫通度≧判定基準値Ｂを満たす評価多孔体１を良品であると判断することは、発明に係る拡散層の撥水性評価方法における工程、即ち、貫通度が所定の全体飽和度における予め定めた所定の貫通度の値以上である場合に、拡散層が良品であると判断する工程に対応する。
【００６６】
ステップＳ９において、評価多孔体１が、全体飽和度Ｃの貫通度≧判定基準値Ｂを満たすと判断された場合は、評価多孔体１は良品であると判定され（ステップＳ１０）、評価多孔体１の評価が終了する。評価多孔体１が、全体飽和度Ｃの貫通度≧判定基準値Ｂを満たさないと判断された場合は、評価多孔体１は不良品であると判定され（ステップＳ１１）、評価多孔体１の評価が終了する。
【００６７】
具体的には、図１２に示す曲線が描かれる評価多孔体１は、全体飽和度Ｃの貫通度＜判定基準値Ｂとなり、不良品であると判断される。他方、図１３に示す曲線が描かれる評価多孔体１は、全体飽和度Ｃの貫通度＞判定基準値Ｂとなり、良品であると判断される。
【００６８】
以上のように構成された実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法の効果について説明する。
【００６９】
本実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法では、ステップＳ３において、評価多孔体１の重量に基づいて評価多孔体１の内部の全液水量（ｍ３）および残存液水量（ｍ３）が算出され、評価多孔体１の全体飽和度が算出される。このステップＳ３により、評価多孔体１の内部に分布する液水の状態を、全体飽和度という度合いで表すことができる。
また、全体飽和度は評価多孔体１の重量に基づいて算出されるので、簡単な方法で精度よく算出することができる。
【００７０】
また、本実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法では、ステップＳ５において、Ｘ線ＣＴ装置２０により、評価多孔体１の内部の厚み方向の断面位置の画像が取得される。このステップＳ５により、評価多孔体１の内部の液水の分布状態を画像で取得することができる。
【００７１】
また、本実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法では、ステップＳ６において、評価多孔体１の含水時および乾燥時の各画像に基づいて、評価多孔体１の厚み方向の断面位置における飽和度が算出される。このステップＳ６により、評価多孔体１の含水時および乾燥時における液水の分布状態を飽和度という度合いで表すことができる。
【００７２】
また、本実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法では、ステップＳ７において、飽和度が、判定基準値Ａ以下となる評価多孔体１の計測点数を、評価多孔体１の厚み方向の断面位置におけるそれぞれの飽和度の全計測点数で割った値が貫通度として算出される。このステップＳ７により、算出した飽和度から評価多孔体１の内部における撥水性を貫通度という度合いで表すことができ、貫通度という指標により評価多孔体１の内部における撥水性を評価することができる。
【００７３】
また、本実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法では、ステップＳ９において、全体飽和度Ｃの貫通度≧判定基準値Ｂを満たす評価多孔体１が良品であると判断される。
このステップＳ９により、算出された評価多孔体１の貫通度を、全体飽和度Ｃおよび判定基準値Ｂの基準に照らして、評価多孔体１の貫通度が適正か否かを判断することで、評価多孔体１が良品であるか否かを判定することができる。
【００７４】
本実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法によれば、評価多孔体１の内部の撥水性、即ち、拡散層の内部の撥水性について評価することができ、評価多孔体１が良品であるか否かを判定することができる。
【００７５】
変形例１
本発明に係る拡散層の撥水性評価方法は、以上に説明した実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法以外の方法、即ち、変形例１に係る評価多孔体の撥水性評価方法で構成するようにしてもよい。変形例１に係る評価多孔体の撥水性評価方法は、実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法と、ほぼ同様の方法であるが、評価多孔体の良否の判定方法が異なる。
【００７６】
変形例１に係る評価多孔体の撥水性評価方法においては、演算装置３０の演算部３２で、横軸に全体飽和度、縦軸に貫通度を目盛ったグラフを作成し、作成したグラフの曲線全体を、予め設定した基準となるグラフの曲線と比較することで、評価多孔体１の良否を判定する。変形例１に係る評価多孔体の撥水性評価方法においても、本実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法と同様の効果が得られる。
【００７７】
変形例２
また、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法は、変形例２に係る評価多孔体の撥水性評価方法で構成するようにしてもよい。変形例２に係る評価多孔体の撥水性評価方法は、実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法と、ほぼ同様の方法であるが、評価多孔体ユニット５の作製方法が異なる。
【００７８】
変形例２に係る評価多孔体の撥水性評価方法においては、装備された燃料電池の拡散層に、荷重が加わった状態で装備されることがあり、実際に拡散層に荷重が加わった状態と同様の状態にして、評価多孔体１の撥水性評価方法を実施する。例えば、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す親水性多孔体ホルダ２と、撥水性多孔体ホルダ３とにより評価多孔体１を挟み込む際に、親水性多孔体ホルダ２および撥水性多孔体ホルダ３に荷重を加えるようにする。この荷重を加えることで、評価多孔体１を圧縮変形させ、圧縮変形した状態で接着剤４により接着固定し、評価多孔体ユニット５を作製する。
【００７９】
この構成により、実際に使用される実機としての燃料電池に近い環境における拡散層としての評価多孔体１の撥水性を的確に評価することができる。よって評価多孔体１の良否を的確に判定することができる。変形例２に係る評価多孔体の撥水性評価方法においても、本実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法と同様の効果が得られる。
【００８０】
変形例３
また、本発明に係る拡散層の撥水性評価方法は、変形例３に係る評価多孔体の撥水性評価方法で構成するようにしてもよい。変形例３に係る評価多孔体の撥水性評価方法は、実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法におけるＸ線源２１を、中性子線を生成し照射する中性子線源に替えるとともに、Ｘ線検出器を中性子線検出器に替えて、評価多孔体１の撥水性を評価する。
【００８１】
Ｘ線源２１を中性子線源に替えても、Ｘ線源２１の場合と同様に画像が得られ、評価多孔体１の内部の撥水性について評価することができ、評価多孔体１が良品であるか否かが判定される。変形例３に係る評価多孔体の撥水性評価方法においても、本実施形態に係る評価多孔体１の撥水性評価方法と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８２】
１…評価多孔体、２…親水性多孔体ホルダ、２ａ…導入孔、３…撥水性多孔体ホルダ、３ａ…排出孔、４…接着剤、５…評価多孔体ユニット、６…液水含侵装置、６ａ…真空容器、６ｂ…ビーカ、６ｃ…真空ポンプ、７…電子天秤、１０…撥水性評価装置、２０…Ｘ線ＣＴ装置、２１…Ｘ線源、２２…Ｘ線検出器、２３…回転テーブル、２４…保持具、２４ａ…保持部、２４ｂ…装着部、２５…コントローラ、３０…演算装置、３１…入力部、３２…演算部、３３…記憶部、３４…表示部、３５…操作部、Ａ…飽和度の判定基準値、Ｂ…貫通度の判定基準値、Ｃ…基準となる全体飽和度
【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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【図１２】
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【図１３】
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