(57)【要約】【課題】高濃度の過酸化水素水を大量に加熱する必要がなく、過酸化水素ガスを高濃度で安定的に試験片に暴露でき、１２０℃以下の低温・低湿度下において迅速評価が可能な化学的安定性評価装置を提供すること。【解決手段】蒸発容器２２内に送液された過酸化水素水を加熱手段２４を用いて蒸発させ、過酸化水素ガスを含むガスを発生させる過酸化水素気化部２０と、蒸発容器２２内に過酸化水素水を送液する過酸化水素水送液部３０と、蒸発容器２２内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部４０と、試験片を収容するための暴露容器５２内に、蒸発容器２２内で発生した過酸化水素ガス及びキャリアガス供給部４０から供給されるキャリアガスを含む入ガスを供給する試験片暴露部５０と、暴露容器５２から排出される排ガスを回収する排ガス回収部６０とを備えた化学的安定性評価装置１０。【選択図】図１
2011089828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発容器内に送液された過酸化水素水を加熱手段を用いて蒸発させ、過酸化水素ガスを含むガスを発生させる過酸化水素気化部と、
前記蒸発容器内に前記過酸化水素水を送液する過酸化水素水送液部と、
前記蒸発容器内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、
試験片を収容するための暴露容器内に、前記蒸発容器内で発生した前記過酸化水素ガス及び前記キャリアガス供給部から供給される前記キャリアガスを含む入ガスを供給する試験片暴露部と、
前記暴露容器から排出される排ガスを回収する排ガス回収部と
を備えた化学的安定性評価装置。
【請求項２】
前記蒸発容器は、少なくともその内表面がフッ素樹脂からなる請求項１に記載の化学的安定性評価装置。
【請求項３】
前記過酸化水素気化部−前記試験片暴露部−前記排ガス回収部間にある前記過酸化水素ガスを含むガスと接触する経路の全部は、少なくともその内表面がフッ素樹脂からなる請求項１に記載の化学的安定性評価装置。
【請求項４】
前記過酸化水素送液部は、前記過酸化水素水を前記蒸発容器に供給するためのシリンジポンプを備えている請求項１から３までのいずれかに記載の化学的安定性評価装置。
【請求項５】
前記排ガス回収部は、
前記排ガスに含まれる成分の一部を溶媒に溶解させ又は前記排ガスに含まれる成分の全部又は一部を凝縮させ、回収液を得る回収手段と、
前記回収液のｐＨ、電気伝導率、及び、イオン成分濃度のいずれか１以上を測定する測定手段と
をさらに備えた請求項１から４までのいずれかに記載の化学的安定性評価装置。
【請求項６】
前記試験片は、有機材料を含む燃料電池の構成要素である請求項１から５までのいずれかに記載の化学的安定性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的安定性評価装置に関し、さらに詳しくは、過酸化水素ガス雰囲気下における各種材料（例えば、電解質膜、触媒層、膜電極接合体、シール材などの燃料電池の構成要素として用いられる材料）の化学的安定性を迅速に評価することが可能な化学的安定性評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池は、固体高分子電解質膜の両面に電極が接合された膜電極接合体（ＭＥＡ）を基本単位とする。また、固体高分子型燃料電池において、電極は、一般に、拡散層と触媒層の二層構造をとる。拡散層は、触媒層に反応ガス及び電子を供給するためのものであり、カーボンペーパー、カーボンクロス等が用いられる。また、触媒層は、電極反応の反応場となる部分であり、一般に、白金等の電極触媒を担持したカーボンと固体高分子電解質との複合体からなる。
【０００３】
ＭＥＡは、触媒層で副生成する過酸化水素又はその分解生成物であるラジカルに対して不安定であることが知られている。例えば、電解質膜及び触媒層内電解質は、過酸化水素又はラジカルによって劣化する。触媒層内電解質が劣化すると、プロトン伝導性が低下して電池性能が低下すると言われている。また、電解質膜が劣化すると、電解質膜の穴明きや裂けに至ると言われている。
また、触媒層の炭素担体や拡散層の炭素材料も副生成する過酸化水素に攻撃され、撥水性能が低下（親水化）して出力が低下する可能性がある。
また、触媒層に用いられるＰｔ、Ｒｕ、Ｐｄのような貴金属材料、及び、セパレータ（バイポーラプレート）、エンドプレート、マニホールド等に用いられるステンレス鋼、Ｔｉ等の金属材料は、Ｃｌ-、Ｆ-等のハロゲンイオンと過酸化水素とが存在すると、腐食されやすくなることが知られている。
さらに、ガスシール部の樹脂プレートやシール材等の有機材料は、過酸化水素やラジカルで劣化する。有機材料が劣化すると、シール性が低下したり、シール材の劣化生成物による電極被毒で電池性能が低下すると言われている。
【０００４】
これらの燃料電池材料（特に、電解質）の安定性を評価する手法としては、電解質を微量の鉄イオンを存在させた過酸化水素水溶液に浸漬し、重量変化あるいは溶出した酸成分（ＨＦ、ＨＣＯＯＨなど）の濃度を定量する方法が一般的であった（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この方法は飽和湿度下における試験であり、多くの課題が存在する。
その１つは、実際の燃料電池は低湿度下で運転することが多いため、飽和湿度下で得られた材料間の優劣や推定寿命が実際の電池寿命と必ずしも対応しないという問題である。
【０００５】
次に、燃料電池材料は、必ずしも高濃度の鉄イオンで汚染されることがない。そのため、材料の安定性を鉄イオンを添加することなく評価したい、あるいは、材料の劣化がごく微量の鉄イオンにどの程度影響されるか（鉄イオン感受性）を明らかにしたいという要請があった。しかしながら、上記浸漬試験では、鉄イオンをある濃度以上（通常は、溶液中に５〜２０ｐｐｍ）存在させないと劣化速度が著しく穏やかとなる。そのため、鉄イオン無添加の試験や低濃度の鉄イオン添加で試験を行うことは、極めて困難であった。
【０００６】
ところで、近年、電解質の安定性は、低湿度で促進されることが広く知られるようになった。従って、これら燃料電池材料の安定性を低湿度下において、鉄イオンを添加することなく、あるいは、微量の鉄イオン存在下で、再現性良く迅速に評価できる装置の開発が求められるようになってきた。
そこで、最近、パーフルオロ系電解質においては、
（１）過酸化水素水を入れたガラス容器内でＮ2等の不活性ガスをバブリングさせ、
（２）バブリングにより発生した蒸気を電解質に１００℃以上の高温で暴露し、
（３）電解質の分解によって生じたＨＦガスをアルカリ水溶液に通じて回収する方法（いわゆるドライフェントン法）、
が試みられるようになってきた（例えば、非特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１８０６９３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「固体高分子形燃料電池の劣化要因に関する研究−劣化要因の基礎的研究」、委託先  京都大学工学研究科、www.nedo.go.jp/iinkai/gijutsu/hyouka/kotai/17h/chukan_youso/youso19-21.pdf
【非特許文献２】"Highly Durable MEA for PEMFC Under High Temperatue and Low Humidity Conditions", www.fuelcellseminar.com/pdf/2006/Wednesday/3B/Endoh_Eiji_0945_3B_95(rv3).pdf 2006 FC Seminar No.1, Eiji Endoh, Ph.D.eiji-endoh@agc.co.jpSatoru Honmura, Hisao Kawazoe Asahi Glass Research Center1150 Hazawacho, Kanagawaku, Yokohama, JAPAN
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のドライフェントン法も以下のような課題を抱えている。
（１）劣化を促進しようとして過酸化水素水を高温（例えば、８０℃以上）にすると、過酸化水素の自己分解が激しくなり、次第に過酸化水素濃度が低下する。従って、再現性のある結果が得られない。
また、劣化を促進するためには、通常、３ｗｔ％を超える高濃度の過酸化水素水を６０〜８０℃で大量にバブリングし続けることが必要である。しかしながら、これは、過酸化水素濃度が次第に減少する以前の問題として危険であり、安全上問題が大きい。
【００１０】
（２）過酸化水素水の蒸気圧は、８０℃以下では沸点（濃度３０ｗｔ％で約１０５℃）の数分の１となる。そのため、市販の高濃度の過酸化水素水（濃度３０ｗｔ％）を使用しても、バブリング法では高濃度の過酸化水素蒸気を送ることができず、促進劣化が困難である。また、試験終了時に使用した大量の高濃度過酸化水素水を廃棄しなければならず、廃液処理コストが大きく経済的ではない。
【００１１】
（３）比較的耐久性の高い電解質に対しては、化学的安定性を短時間で調べるために過酸化水素ガスの暴露温度を高くすることが考えられる。しかしながら、１２０℃を超える温度では電解質の耐熱性（脱スルホン、脱カルボニル等が起きる）を主とする評価となり、通常の電池作動温度である８０℃前後の劣化モードを再現しなくなる。
一方、暴露温度を低温にすると、バブリングで生成した過酸化水素蒸気が結露しやすくなる。過酸化水素水蒸気が結露すると、湿度が上昇し、劣化促進倍率が低下する。
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、高濃度の過酸化水素水を大量に加熱する必要がなく、過酸化水素ガスを高濃度で安定的に試験片に暴露でき、１２０℃以下の低温・低湿度下において迅速評価が可能な化学的安定性評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明に係る化学的安定性評価装置は、
蒸発容器内に送液された過酸化水素水を加熱手段を用いて蒸発させ、過酸化水素ガスを含むガス発生させる過酸化水素気化部と、
前記蒸発容器内に前記過酸化水素水を送液する過酸化水素水送液部と、
前記蒸発容器内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、
試験片を収容するための暴露容器内に、前記蒸発容器内で発生した前記過酸化水素ガス及び前記キャリアガス供給部から供給される前記キャリアガスを含む入ガスを供給する試験片暴露部と、
前記暴露容器から排出される排ガスを回収する排ガス回収部と
を備えていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
蒸発容器内に相対的に少量の過酸化水素水を送液し、これを全量蒸発させると、試験片を高濃度の過酸化水素ガスに安定して暴露できる。また、高濃度の過酸化水素水を大量に加熱する必要がないので、安全であり、廃液処理コストも少ない。さらに、高濃度の過酸化水素ガスを安定して発生させることができるので、１２０℃以下の低温・低湿度下において迅速に化学的安定性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る化学的安定性評価装置の概略構成図である。
【図２】全量気化方式を用いて暴露試験を行ったときの、回収液の電気導電率σの相対湿度ＲＨ依存性を示す図である。
【図３】全量気化方式を用いて暴露試験を行ったときの、電解質膜の重量変化ΔＷの温度依存性を示す図である。
【図４】全量気化方式を用いて暴露試験を行ったときの、回収液の電気導電率σ及びｐＨの温度依存性を示す図である。
【図５】回収液の電気導電率σのＦｅ2+濃度依存性を示す図である。
【図６】回収液の電気導電率σとＦ-排出速度との対応を示す図である。
【図７】暴露時の過酸化水素濃度及び温度による電解質膜の最大応力の変化を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．  化学的安定性評価装置］
図１に、本発明の一実施の形態に係る化学的安定性評価装置の概略構成図を示す。図１において、化学的安定性評価装置１０は、過酸化水素気化部２０と、過酸化水素水送液部３０と、キャリアガス供給部４０と、試験片暴露部５０と、排ガス回収部６０とを備えている。
【００１７】
［１．１．  過酸化水素気化部］
過酸化水素気化部２０は、後述する過酸化水素水送液部３０から送液される過酸化水素水を一時的に貯留する蒸発容器２２、２２…と、蒸発容器２２、２２…内に送液された過酸化水素水を蒸発させるための加熱手段２４とを備えている。過酸化水素気化部２０は、高濃度の過酸化水素ガスを生成するために非常に重要な部分である。
図１に示す例において、過酸化水素気化部２０は、４個の蒸発容器２２、２２…を備えているが、これは単なる例示であり、蒸発容器２２、２２…の個数は、目的に応じて任意に選択することができる。
【００１８】
蒸発容器２２、２２…の材質は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。しかしながら、蒸発容器２２、２２…としてガラス製容器を用いた場合において、これに高濃度の過酸化水素水を入れて加熱したときには、ガラス容器中のナトリウム等のアルカリが接触分解反応を促す触媒となる。そのため、蒸発容器２２、２２…としてガラス製容器を用いると、高濃度の過酸化水素ガスを発生させるのが困難となる。
また、蒸発容器２２、２２…として、ガラス、セラミックス又は金属を用いると、不純物が溶出するおそれがある。
【００１９】
これに対し、蒸発容器２２、２２…として、少なくともその内表面が樹脂からなるものを用いると、過酸化水素の接触分解反応を抑制することができる。そのため、高濃度の過酸化水素ガスを発生させるのが容易化する。
蒸発容器２２、２２の少なくとも内表面を構成する樹脂としては、具体的には、
（１）ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素樹脂、
（２）ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの炭化水素樹脂、
などがある。
【００２０】
これらの樹脂の内、ＰＰ、ＰＥ、ＰＡ等では、耐熱性が不足し、不純物グレードも低い。ＰＥＥＫのような半導体製造で使用されているような高純度スーパーエンプラは、蒸発容器２２、２２…として使用可能であるが、１７０℃加熱（酸化性の過酸化水素水）に耐えられる容器として市販製造されていない。
これに対し、フッ素樹脂は、過酸化水素に対する耐性及び耐熱性が高く、１７０℃加熱に耐えられる容器として市販製造されているので、蒸発容器２２、２２…を構成する材料として好適である。
なお、蒸発容器２２、２２…は、その全体が樹脂（特に、フッ素樹脂）からなるものでも良く、あるいは、表面のみが樹脂（特に、フッ素樹脂）からなるものでも良い。例えば、熱伝導を良好にし、熱容量を下げるために、蒸発容器２２、２２…は、銅やアルミ製の容器内面にＥＴＦＥなどのフッ素樹脂をライニングやラミネートしたものでも良い。この点は、後述する暴露容器、回収容器、配管、継ぎ手などの過酸化水素水又は過酸化水素ガスと接触する経路を構成する部材も同様である。
【００２１】
加熱手段２４は、蒸発容器２２、２２…内に送液された過酸化水素水を蒸発させ、過酸化水素ガスを発生させることが可能なものであれば良い。すなわち、加熱手段２４は、過酸化水素水の沸点（過酸化水素濃度３０ｗｔ％の時は、約１０５℃）以上、蒸発容器２２、２２…の耐熱温度（フッ素樹脂の場合、通常、２００℃前後）以下の温度に加熱できるものであれば良い。
加熱手段２４としては、具体的には、
（１）蒸発容器２２、２２…の外部に巻き付けられたリボンヒーター、ラバーヒーターなどのヒーター、
（２）蒸発容器２２、２２…と密着させるためのアルミ合金や銅などからなるヒータブロックと、ヒーターブロックに挿入されたロッドヒーターとを備えた加熱装置、
（３）蒸発容器２２、２２…全体を加熱するための恒温槽、
などがある。
図１に示す例において、加熱手段２４には、恒温槽が用いられている。
【００２２】
［１．２．  過酸化水素水送液部］
過酸化水素水送液部３０は、蒸発容器２２、２２…内に過酸化水素水を送液するためのものである。過酸化水素水送液部３０は、送液装置３２、３２…を備え、送液装置３２、３２…は、配管３４、３４…を介して蒸発容器２２、２２…に接続されている。
図１に示す例において、過酸化水素水送液部２０は、複数個の送液装置３２、３２…を備えているが、これは単なる例示であり、送液装置３２、３２…の個数は、目的に応じて任意に選択することができる。
【００２３】
送液装置３２、３２…は、相対的に少量の過酸化水素水を一定速度で送液（滴下）できるものが好ましい。相対的に少量の過酸化水素水を送液するのは、蒸発容器２２、２２…内に送液させた過酸化水素水を全量蒸発させるためである。
送液装置３２、３２…としては、具体的には、
（１）液体の自然落下を利用した点滴装置、
（２）チューブをしごくロータリーポンプ、
（３）ダイアフラムポンプ、
（４）スクリューポンプ、
（５）シリンジポンプ、
などがある。
【００２４】
これらの内、点滴装置は、
（ａ）空気が混入すると、一定速度で過酸化水素水を滴下することができないおそれがある、
（ｂ）過酸化水素水の微量の滴下は、困難である、
などの問題がある。
ロータリーポンプは、
（ａ）チューブが次第に弾性を失い滴下速度が減少するため、一定速度で長期間送液できない、
（ｂ）頻繁にチューブを取り替える必要がある、
（ｃ）小径チューブでの送液に限界があり、過酸化水素水の微量の滴下は困難である、
などの問題がある。
また、ダイアフラムポンプは、過酸化水素水の微量の滴下は可能であるが、装置が複雑大型化して高価である。
さらに、スクリューポンプは、接液部を金属以外の樹脂（例えば、フッ素樹脂）にすれば過酸化水素水の送液も可能であるが、過酸化水素水の微量の滴下は困難である。
【００２５】
これに対し、シリンジポンプを用いて過酸化水素水を送液する方法は、
（ａ）シリンジ（注射器）の径と送り速度を変えることにより、０．０１μＬ／ｍｉｎから１０ｍＬ／ｍｉｎ程度の広範囲の送液が可能である、
（ｂ）ポンプ１台で複数個のシリンジを並列駆動させることができ、経済的である、
という利点がある。シリンジポンプは、いわゆるマイクロシリンジポンプが好ましい。
【００２６】
シリンジは、ガラス製でも良い。これは、シリンジは常温で使用されるために、シリンジ内ので過酸化水素の分解速度が比較的小さいためである。しかしながら、過酸化水素の分解を抑制するには、シリンジは、少なくともその内表面が樹脂からなるものが好ましい。また、シリンジからの微量の有機、無機成分の溶出を抑制するためには、シリンジは、少なくともその内表面がフッ素樹脂からなるものが好ましい。
また、金属製の注射針を通じて配管３４、３４…に接続することは、金属イオンの溶出を招くおそれがあるため好ましくない。そのため、樹脂製シリンジを、少なくともその内表面が樹脂からなる配管３４、３４…に直接接続するのが好ましい。さらに、配管３４、３４…は、部分的に高温に曝されるので、配管３４、３４…の少なくとも内表面を構成する樹脂は、特にフッ素樹脂が好ましい。
【００２７】
［１．３．  キャリアガス供給部］
キャリアガス供給部４０は、蒸発容器２２、２２…内にキャリアガスを供給するためのものである。キャリアガス供給部４０は、キャリアガス供給源（図示せず）と、流量計４２、４２…とを備えている。流量計４２、４２…は、配管４４、４４…を介して蒸発容器２２、２２…に接続されている。
図１に示す例においては、各蒸発容器２２、２２…毎にキャリアガスの流量を個別に制御できるように、合計４個の流量計４２、４２…が設けられているが、これは単なる例示であり、１個の流量計４２で複数個の蒸発容器２２、２２…に供給されるキャリアガスの流量を制御しても良い。
【００２８】
蒸発容器２２、２２…内で過酸化水素水を気化させると、蒸発容器２２、２２…内はその温度での飽和蒸気圧となっており、湿度は１００％近い。キャリアガスは、蒸発容器２２、２２…内で発生させたガスを試験片暴露部５０に送るためだけではなく、蒸発容器２２、２２…内で発生させたガスの湿度を下げるためにも用いられる。
キャリアガスは、特に限定されるものではなく、例えば、Ｎ2、Ａｒ、Ｏ2、Ａｉｒ、ＣＯ2などを用いることができる。これらの中でも、高純度のＮ2、Ａｒ等の不活性ガスは、過酸化水素の安定性を増すので、キャリアガスとして特に好適である。
【００２９】
キャリアガス供給源（例えば、ボンベ）以外の集中配管からのガス導入（例えば、エアーコンプレッサーを用いて大気（エアー）をキャリアガスとして用いる場合）に関しては、蒸発容器２２、２２…への異物（例えば、金属継ぎ手のバリなど）と不純物粒子の混入を防止するため、キャリアガス供給源と流量計４２、４２…との間に、フィルター（図示せず）を繋ぐのが好ましい。蒸発容器２２、２２…に微量不純物粒子が混入すると、過酸化水素の分解を促すおそれがある。
配管４４、４４…、継ぎ手（図示せず）等は、過酸化水素ガスの逆流も考慮して、少なくともその内表面が樹脂からなるものが好ましい。配管４４、４４…、継ぎ手等は、特に、少なくともその内表面がフッ素樹脂からなるものが好ましい。
蒸発容器２２、２２…にキャリアガスが流入する際に蒸発容器２２、２２…の温度を下げることがないように、蒸発容器２２、２２…への導入部分（図１に示す例では、恒温槽（加熱手段２４）の外側）にある配管４４、４４…をヒータ加熱しても良い。
また、配管４４、４４…内部のガスと外部との熱交換を十分に行えるように、配管４４、４４…を恒温槽（加熱手段２４）内部で引き回しても良い。あるいは、恒温槽（加熱手段２４）内にキャリアガスを一時的に貯留するためのガスバッファー容器（図示せず）を設け、これを流量計４２、４２…と蒸発容器２２、２２…の間に接続しても良い。
【００３０】
［１．４．  試験片暴露部］
試験片暴露部５０は、試験片を収容するための暴露容器５２、５２…と、暴露容器５２、５２…を所定の温度に加熱する加熱手段５４とを備えている。各暴露容器５２、５２…は、配管５６、５６…を介して各蒸発容器２２、２２…に接続されている。すなわち、試験片が収容された暴露容器５２、５２…内には、蒸発容器２２、２２…で発生した過酸化水素ガス及びキャリアガス供給部４０から供給されるキャリアガスを含む入ガスが供給されるようになっている。
図１に示す例において、試験片暴露部５０は、４個の暴露容器５２、５２…を備えているが、これは単なる例示であり、暴露容器５２、５２…の個数は、目的に応じて任意に選択することができる。
【００３１】
暴露容器５２、５２…は、過酸化水素ガスが試験片に均一に接触するように、ガス流入部（開口部）は、できるだけ拡大しておくことが好ましい。
暴露容器５２、５２…は、高温の過酸化水素ガスに曝されるので、少なくともその内表面が樹脂からなるものが好ましく、特にフッ素樹脂からなるものが好ましい。また、配管５６、５６…及び継ぎ手（図示せず）も同様であり、少なくとも過酸化水素ガスと接触する面が樹脂からなるものが好ましく、特にフッ素樹脂からなるものが好ましい。
また、入ガスの温度を下げることがないように、配管５６、５６…の露出部分（図１に示す例では、加熱手段２４、５４の外側）をヒータ加熱しても良い。
【００３２】
加熱手段５４は、暴露容器５２、５２…内を所定の温度に保持するためのものである。加熱手段５４は必ずしも必要ではないが、加熱手段５４を設けると、暴露容器５２、５２…を一定の温度に保つのが容易化する。
加熱手段５４は、暴露容器５２、５２…内を所定の温度に保持することが可能なものであればよい。
加熱手段５４としては、具体的には、
（１）暴露容器５２、５２…の外部に巻き付けられたリボンヒーター、ラバーヒーターなどのヒーター、
（２）暴露容器５２、５２…と密着させるためのアルミ合金や銅などからなるヒータブロックと、ヒーターブロックに挿入されたロッドヒーターとを備えた加熱装置、
（３）暴露容器５２、５２…全体を加熱するための恒温槽、
などがある。
図１に示す例において、加熱手段５４には、恒温槽が用いられている。
【００３３】
［１．５．  排ガス回収部］
排ガス回収部６０は、暴露容器５２から排出される排ガスを回収するためのものである。排ガス回収部６０は、回収容器６２、６２…と、冷却手段６４とを備えている。各回収容器６２、６２…は、配管６６を介して各暴露容器５２、５２…に接続されている。
図１に示す例において、排ガス回収部６０は、４個の回収容器６２、６２…を備えているが、これは単なる例示であり、回収容器６２、６２…の個数は、目的に応じて任意に選択することができる。
【００３４】
回収容器６２、６２…を用いて排ガスを回収する方法としては、
（ａ）回収容器６２、６２…に排ガスを直接、捕集する第１の方法、
（ｂ）回収容器６２、６２…に溶媒を入れ、そこへ排ガスをバブリングさせ、排ガス中の成分（例えば、酸成分）を溶媒に溶解させる第２の方法、
などがある。
回収容器６２、６２…は、過酸化水素ガスを含む排ガス又は過酸化水素を含む回収液と接触する。従って、回収容器６２、６２…は、少なくとも内表面が樹脂からなるものが好ましく、特にその内表面がフッ素樹脂から成るものが好ましい。
【００３５】
排ガスの回収方法として第１の方法を用いた場合、通常、回収容器６２、６２…内で水蒸気を含む排ガスの全部又は一部が凝縮して、回収液が得られる（回収手段）。
同様に、排ガスの回収方法として第２の方法を用いた場合、排ガス中の成分を含んだ回収液が得られる（回収手段）。排ガス中の成分を溶解させるための溶媒は、目的に応じて最適なものを選択する。溶媒としては、具体的には、
（ａ）純水、
（ｂ）ＮａＯＨやＫＯＨなどのアルカリを溶解させたアルカリ水溶液、
などがある。
特に、アルカリ水溶液を溶媒として用いると、ＨＦやＨＣＯＯＨなどの揮発性酸成分の回収率を上げることができる。
【００３６】
回収容器６２、６２…に排ガス中の成分を含む回収液が得られる場合において、回収容器６２、６２…にｐＨ、電気伝導率、イオン成分濃度などを測定する手段（測定手段）を設けると、回収液のｐＨ、電気伝導率、イオン成分濃度などを測定することができる。回収容器６２、６２…は、これらの測定手段のいずれか１つを備えていても良く、あるいは、２以上を備えていても良い。また、回収容器６２、６２…毎に、異なる測定手段を備えていても良い。
例えば、フッ素系電解質を過酸化水素ガスに曝すと、分解生成物としてフッ化水素酸が生成する。これを溶媒に溶解させ、得られた回収液中のＦ-濃度をイオン選択性電極やイオンクロマトグラフ装置で測定すると、Ｆ-イオン排出量を定量することができる。
同様に、試験片が電解質を含む場合において、排ガス中の成分を純水中に溶解させ、公知の方法を用いて回収液のｐＨや電気導電率を測定すると、電解質の劣化の程度を知ることができる。すなわち、測定されたｐＨや電気導電率は、電解質の劣化指標となる。
【００３７】
冷却手段６４は、回収容器６２、６２…を冷却するためのものである。冷却手段６４は、必ずしも必要ではないが、冷却手段６４を設けると、排ガスの回収率を向上させることができる。
冷却手段６４としては、具体的には、氷浴、ペルティエ素子による冷却、冷凍機（水や冷媒を用いる）、水冷管を回収容器６２、６２…に巻き付けることによる冷却などがある。
【００３８】
［１．６．  過酸化水素ガスと接触する経路］
上述したように、過酸化水素ガスと接触する経路に過酸化水素を分解させる作用がある材料（例えば、ガラス）を用いると、過酸化水素が途中で分解し、高濃度の過酸化水素ガスを発生させるのが困難となる。
従って、少なくとも蒸発容器２２、２２…は、少なくともその内表面が樹脂からなるものが好ましい。特に、蒸発容器２２、２２…は、少なくともその内表面がフッ素樹脂からなるものが好ましい。
【００３９】
さらに、過酸化水素ガスと接触する経路の全部は、少なくともその内表面が樹脂からなる部材で構成するのが好ましい。特に、高温に曝される部位には、少なくともその内表面がフッ素樹脂からなる部材で構成するのが好ましい。
特に、過酸化水素ガスと接触する経路の中でも、過酸化水素気化部２０−試験片暴露部５０−排ガス回収部６０間の経路（容器、配管、継ぎ手など）は、高濃度の過酸化水素水又は過酸化水素ガスに曝されるので、少なくともその内表面がフッ素樹脂からなるものが好ましい。
【００４０】
［２．  化学的安定性評価方法］
本発明に係る化学的安定性評価装置を用いた化学的安定性評価は、以下のようにして行う。
【００４１】
［２．１．  試験片］
まず、暴露容器５２、５２…内に試験片を挿入する。試験片は、特に限定されるものではなく、目的に応じて任意に選択することができる。特に、試験片として燃料電池の構成要素を用いると、燃料電池作動環境下における構成要素の化学的安定性を迅速かつ正確に評価することができる。
試験片は、適当な大きさに切断して暴露容器５２、５２…内に装着する。必要に応じて、試験片をセラミックス又はフッ素樹脂製のフィルターで挟んでも良い。
【００４２】
ここで、「燃料電池の構成要素」とは、
（ａ）電解質膜、触媒層、ＭＥＡ、シール材などの有機材料を含む燃料電池の構成要素、
（ｂ）拡散層、セパレータ、エンドプレート、マニホールド、配管などに用いられる炭素材料や金属材料、
などがある。
特に、有機材料は、過酸化水素により劣化しやすいので、これを含む燃料電池の構成要素は、試験片として特に好適である。
【００４３】
また、電解質膜、触媒層、ＭＥＡなどの電解質を含む試験片の場合、予め電解質のイオン交換を行い、これを試験片として用いても良い。このような試験片を用いると、化学的安定性に及ぼす金属イオンの影響を調べることができる。
金属イオンの中でも、II価のＦｅイオン（Ｆｅ2+）は、中性〜弱酸性下でも溶解度が高く、イオン交換により電解質内に導入しやすく、フェントン活性を高める作用がある。従って、電解質をＦｅ2+イオンによりイオン交換すると、電解質の劣化を促進し、短時間での評価が可能である。
但し、III価のＦｅイオン（Ｆｅ3+）は、溶解度が小さく、イオン交換により電解質内に導入されにくい。また、フェントン活性を高める作用がある他の金属イオンは、一般に、高価であり、経済的ではない。
【００４４】
［２．２．  過酸化水素水の送液］
暴露容器５２、５２…内に試験片を装着した後、所定の温度に加熱された蒸発容器２２、２２…内に過酸化水素水を送液する。
［２．２．１．  過酸化水素濃度］
蒸発容器２２、２２…に供給される過酸化水素水の過酸化水素濃度は、特に限定されるものではなく、目的に応じて任意に選択することができる。一般に、過酸化水素濃度が高くなるほど、短時間で試験片の劣化が進行するので、試験を迅速に行うことができる。試験を効率よく行うためには、過酸化水素濃度は、０．０３ｗｔ％以上が好ましい。過酸化水素濃度は、さらに好ましくは、０．３ｗｔ％以上である。
一方、過酸化水素濃度が高くなりすぎると、試験片の劣化は促進されるが、安全性や経済性に劣る。従って、過酸化水素濃度は、３０ｗｔ％以下が好ましい。
本発明では、過酸化水素水の全量気化方式を採用しているので、過酸化水素濃度が３ｗｔ％以下であっても、入ガス中の過酸化水素濃度をバブリング方式よりも高めることができる。そのため、劣化が促進され、短時間での評価が可能である。また、高濃度の過酸化水素水を必ずしも用いる必要がないので、経済的であり、安全性も高い。
【００４５】
［２．２．２．  送液速度］
蒸発容器２２、２２…への過酸化水素水の送液速度は、暴露容器５２、５２…の空間体積（試験片の大きさに関係する）と、蒸発容器２２、２２…の大きさに応じて、適時適量を選択する。通常、一定速度で過酸化水素水を送液するが、目的に応じて送液速度を変動させても良い。
一般に、送液速度が遅すぎると、過酸化水素ガスの濃度が低下し、試験片を促進劣化させることができない。そのため、試験に長時間を要する。
一方、送液速度が速すぎると、気化潜熱が大きくなり、全量をスムーズに気化できなくなるおそれがある。また、相対的に多量の過酸化水素水を全量気化させるためには、巨大な蒸発容器２２、２２…が必要となったり、あるいは、蒸発容器２２、２２…の加熱温度が蒸発容器２２、２２…を構成する材料の常用耐熱限界を超えるおそれがある。
例えば、空間体積が１０ｍＬ程度である場合、送液速度は、０．０５〜０．５ｍＬ／ｍｉｎが好ましい。
【００４６】
［２．２．３．  加熱温度］
蒸発容器２２、２２…の加熱温度は、蒸発容器２２、２２…の材料、過酸化水素水の送液速度等に応じて、最適な温度を選択する。蒸発容器２２、２２…内に供給された過酸化水素水を短時間で全量気化させるためには、蒸発器２２、２２…の加熱温度は、過酸化水素水の沸点以上の温度が好ましい。一般に、高温で加熱するほど、気化速度が増すので、比較的多量の過酸化水素水を送液する場合には、できるだけ高温で加熱することが好ましい。ヒーターの加熱温度（恒温槽制御温度）は、１４０〜１７０℃が好ましい。
なお、従来のドライフェントン装置では、バブリング方式を用いており、バブリングに用いる過酸化水素水の量は、一般に５００ｍＬ前後である。一方、本発明に係る装置は、全量気化方式を採用しているので、蒸発容器２２、２２…内にはごく少量の過酸化水素水しかないので、安全性が高い。
【００４７】
［２．３．  キャリアガスの供給］
所定の温度に加熱された蒸発容器２２、２２…に所定量の過酸化水素水を送液すると、蒸発容器２２、２２…内に、水蒸気及び過酸化水素ガスを含むガスが発生する。次いで、蒸発容器２２、２２内に、キャリアガス供給部４０からキャリアガスを供給すると、過酸化水素ガス及びキャリアガスを含む入ガスが暴露容器５２、５２…に供給される。
キャリアガスの流量は、目的に応じて最適な流量を選択する。一般に、キャリアガスの供給速度が遅すぎると、入ガスの湿度が８０％を超える。入ガスの湿度が８０％を超えると、飽和湿度下で試験をしているのと大差がなく、劣化を促進させるのが困難となる。従って、キャリアガスの供給速度は、０．０５Ｌ／ｍｉｎ以上が好ましい。
一方、キャリアガスの供給速度が速すぎると、キャリアガスによる冷却で蒸発容器２２、２２…の温度が下がりやすくなる。また、湿度が１０％未満になると、僅かな湿度変化で劣化速度がばらつきやすくなり、再現性のある試験を行うのが困難となる。従って、キャリアガスの供給速度は、１Ｌ／ｍｉｎ以下が好ましい。
【００４８】
［２．４．  暴露容器の湿度及び温度］
蒸発容器２２、２２…に所定量のキャリアガスを供給すると、暴露容器５２、５２…内には、所定の湿度を有する入ガスが供給される。暴露容器５２、５２…内の湿度及び温度は、目的に応じて最適なものを選択する。
一般に、暴露容器５２、５２…内の湿度が低すぎると、劣化速度にばらつきが生じやすくなる。従って、暴露容器５２、５２…内の湿度は、１０％以上が好ましい。
一方、暴露容器５２、５２…内の湿度が高すぎると、劣化を促進させるのが困難となる。従って、暴露容器５２、５２…内の湿度は、８０％以下が好ましい。暴露容器５２、５２…内の湿度は、さらに好ましくは、６０％以下である。
【００４９】
一般に、暴露容器５２、５２…内の温度が低すぎると、試験に長時間を要する。従って、暴露容器５２、５２…内の温度は、９０℃以上が好ましい。
一方、暴露容器５２、５２…内の温度が高すぎると、分解が激しく進行し、燃料電池の作動環境を反映しない過剰な試験となるおそれがある。従って、試験温度は、１２０℃以下が好ましい。
【００５０】
暴露容器５２、５２…内の湿度は、キャリアガス流量、過酸化水素水の送液速度などにより制御することができる。また、暴露容器５２、５２…内の温度は、暴露容器５２、５２…を加熱する加熱手段５４の温度、入ガスの温度（蒸発容器２２、２２…を加熱する加熱手段２４の温度）などにより制御することができる。
【００５１】
［２．５．  評価］
試験片を入ガスに暴露した後、暴露容器５２、５２…から試験片を回収する。また、回収容器６２、６２…から回収液を回収する。
暴露試験後の試験片は、試験目的に応じて、機械的性質の変化、重量変化、分子量変化などの測定に共される。
機械的性質の変化としては、例えば、
（１）引張試験による破断強度、弾性率、伸び等の測定、
（２）硬度計による硬さ測定、
（３）粘弾性測定、
などがある。
【００５２】
また、回収液は、試験目的に応じて、ｐＨ、電気導電率、イオン成分濃度などの測定に共される。
例えば、フッ素系電解質を含む試験片を評価した場合、回収液には、Ｆ-イオンが含まれる。従って、回収液に含まれるＦ-濃度を測定することにより、電解質の劣化の程度を知ることができる。
一方、炭化水素系電解質を含む試験片を評価した場合、一般に回収液にはＦ-イオンは含まれない。しかしながら、回収液の電気導電率やｐＨを測定することにより、電解質の劣化の程度を知ることができる。
【００５３】
［３．  化学的安定性評価装置の作用］
過酸化水素水を気化させる方法としては、例えば、バブリング法、超音波振動法などが考えられる。しかしながら、バブリング法や超音波振動法では、相対的に多量の過酸化水素水が必要であり、経済的ではない。また、バブリング法や超音波振動法では、過酸化水素濃度の高いガスを発生させることができない。そのため、劣化の促進倍率が低く、評価には長時間を要する。さらに、多量の過酸化水素水を扱うため、安全性にも問題がある。
【００５４】
これに対し、蒸発容器２２、２２…内に相対的に少量の過酸化水素水を送液し、これを全量蒸発させると、試験片を過酸化水素ガスに安定して暴露できる。また、蒸発容器２２、２２…内に送液された過酸化水素水が直ちに気化するので、過酸化水素を無駄なく使用でき、経済的である。
また、過酸化水素水を長時間加熱することがないため、長時間の加熱期間中に過酸化水素が分解して、過酸化水素水中の過酸化水素濃度が低下するのを防ぐことができる。この時、蒸発容器２２、２２…として、少なくともその内表面が樹脂（特に、フッ素樹脂）であるものを用いると、過酸化水素の分解をさらに抑制することができる。
【００５５】
また、過酸化水素水は沸騰気化しているため、過酸化水素水をバブリングしたり、超音波振動子で気化させる場合に比べて、試験片を高濃度（高いガス分圧）の過酸化水素ガスに暴露することができる。そのため、劣化の促進倍率が高く、短時間で評価を行うことができる。しかも、高濃度の過酸化水素水を大量に加熱する必要がないので、安全であり、廃液処理コストも少ない。
さらに、高濃度の過酸化水素ガスを安定して発生させることができるので、１２０℃以下の低温・低湿度下において迅速に化学的安定性を評価することができる。
【実施例】
【００５６】
（実施例１、比較例１）
［１．  試験方法（実施例１）］
［１．１．  暴露試験］
図１に示す化学的安定性評価装置を用いて、電解質膜の評価を行った。暴露容器５２、５２…には、外径１２０φ、内径９０φのＰＴＦＥ製容器を用いた。蒸発容器２２、２２…には、内容積５００ｍＬのＰＴＦＥ製容器を用いた。回収容器６２、６２…には、内容積５００ｍＬのＰＥ製容器を用いた。
湿度コントロール用のＮ2ガスを、ニードルバルブ付きの流量計４２、４２…を通して蒸発容器２２、２２…に送った（Ｎ2＝０．１Ｌ／ｍｉｎ〜１．０Ｌ／ｍｉｎ）。
送液装置３２には、テルモ社製のＰＥ製注射器（６０ｍＬ）と、KD Scientific社製シリンジポンプ２台（１台に２本の注射器をセット）とを用いた。配管３４、３４…には、外径２φのＰＴＦＥチューブを用いた。過酸化水素水の濃度は１ｗｔ％、送液速度は０．１２ｍＬ／ｍｉｎ、送液量と時間は３６ｍＬ／５ｈｒとした。
【００５７】
試料の炭化水素系電解質膜（６０ｍｍ×６０ｍｍ□）は、ＰＴＦＥ製の網２枚で挟んで、暴露容器５２、５２…内部に固定した。評価装置のパイプ及び継ぎ手は、すべてＰＴＦＥ製とした。また、ガスが通過する恒温槽２４、５４の外側にある配管５６、５６…は、リボンヒータで１２５℃に加熱した。
【００５８】
［１．２．  評価］
暴露容器５２、５２…を通過したガスを、超純水（σ＜１μＳｃｍ-1）１００ｍＬを入れた回収容器６２、６２…にバブリングさせ、酸性ガス成分を捕集した。回収率は約９５％、回収液総量は約１３０ｍＬ（初期水量１００ｍＬ＋回収過酸化水素水３０ｍＬ）であった。酸性ガス成分及びＨ2Ｏ2ガスの回収率を上げるため、回収容器６２、６２…を断熱材で囲まれた氷浴６４中に沈めた。
捕集された酸成分の量に対応する指標として、回収液の導電率を簡易導電率計（堀場製作所製；Twin cond B-173）で、ｐＨをｐＨメータ（堀場製作所製；Ｆ−７、緩衝溶液ｐＨ４．０とｐＨ２．０で較正）で調べた。
さらに、試験前後で８０℃×２ｈｒの真空乾燥処理を施して膜重量を計測し、重量変化ΔＷを求めた。
【００５９】
［２．  試験方法（比較例１）］
［２．１．  暴露試験］
試料の炭化水素系電解質膜（６０ｍｍ×６０ｍｍ□）は、ＰＴＦＥ製の網２枚で挟んで、暴露容器内部に固定した。蒸発容器に濃度１ｗｔ％の過酸化水素水５００ｍＬを入れ、８０℃に加熱した。蒸発容器内の過酸化水素水にＮ2ガスを０．３Ｌ／ｍｉｎの速さでバブリングし、得られた過酸化水素ガスを、１００℃に加熱した暴露容器に送った。暴露時間は、５時間とした。
［２．２．  評価］
実施例１と同様の手順に従い、評価を行った。
【００６０】
［３．  結果］
［３．１．  回収液の電気導電率］
図２に、全量気化方式を用いて暴露試験を行ったときの、回収液の電気導電率σの相対湿度ＲＨ依存性を示す。また、図３に、全量気化方式を用いて暴露試験を行ったときの、電解質膜の重量変化ΔＷの温度依存性を示す。さらに、図４に、全量気化方式を用いて暴露試験を行ったときの、回収液の電気導電率σ及びｐＨの温度依存性を示す。
図２〜図４より、以下のことがわかる。
（１）バブリング方式（比較例１）の場合、回収液のσ＝１μＳｃｍ-1、ｐＨ＝５．９であるのに対し、全量気化方式（実施例１）の場合、１００℃、ＲＨ＝３０％の条件下（図２）では、回収液のσ＝４μＳｃｍ-1、ｐＨ＝５．３であった。すなわち、バブリング方式では、酸性成分の排出が小さく、劣化速度が小さいことが判明した。
（２）湿度６０％以下では、劣化が進み、酸性成分の放出が著しくなる（図２）。
（３）Ｎ2ガス流量＝０．３Ｌ／ｍｉｎの場合、暴露温度１２０℃では、分解が激しくなり、重量変化が極端に大きくなる（図３）。１２０℃を超える暴露温度は、試験温度としてはやや過剰である。
（４）Ｎ2ガス流量＝０．３Ｌ／ｍｉｎの場合（相対湿度３１〜４７％に相当）、暴露温度が高くなるほど、電解質の劣化が激しくなる。その結果、回収液の電気導電率σの上昇と、酸性成分排出量の増加によるｐＨの低下が起こる（図４）。
【００６１】
（実施例２）
［１．  試験方法］
［１．１．  試料］
実施例１とは別の炭化水素系電解質膜（９×５５ｍｍ）を用意し、酸基の１０％を各種イオンでイオン交換した。すなわち、膜を各種金属イオンの硝酸塩、硫酸塩、又は、リン酸水素塩の水溶液５０ｍＬに８０℃×８ｈｒ浸漬した。例えば、Ｆｅ2+を２．１ｐｐｍ含む水溶液５０ｍＬに膜を浸漬する場合、膜中の酸基置換量は１０％に相当する。金属イオンを含む水溶液に浸漬した後、膜を超純水で２回以上洗浄した。
［１．２．  暴露試験］
試料を１１０℃に加熱した暴露容器に固定し、図１に示す装置を用いて暴露試験を行った。過酸化水素水濃度＝１ｗｔ％、Ｎ2＝０．３Ｌ／ｍｉｎ、送液加速度＝０．１２ｍＬ／ｍｉｎ、暴露時間＝１ｈｒとした。
［１．３．  評価］
実施例１と同様の手順に従い、回収液の電気導電率σ及び膜の重量変化ΔＷを測定した。
【００６２】
［２．  結果］
表１に、結果を示す。表１より、以下のことがわかる。
（１）炭化水素系電解質をテトラブチルアンモニウムでイオン交換した場合、入手ままに比べて化学的安定性か改善される。
（２）炭化水素系電解質をＦｅ2+、Ｃｕ2+、Ｐｄ2+、Ｒｕ3+などの遷移金属イオンでイオン交換した場合、入手ままに比べて化学的安定性が悪化する。
【００６３】
【表１】
2011089828.tif 000003
【００６４】
（実施例３）
［１．  試験方法］
［１．１．  試料］
実施例２で用いた炭化水素系電解質（ＨＣ系膜）と、パーフルオロ系電解質膜（Ｆ系膜、大きさ９×５５ｍｍ）とを用意した。これらの膜について、Ｆｅ2+イオン濃度を変えた以外は、実施例２と同様にして、イオン交換を行った。
［１．２．  暴露試験］
図１に示す装置を用いて、暴露試験を行った。過酸化水素水濃度＝３ｗｔ％、送液速度＝０．１２ｍＬ／ｍｉｎ、相対湿度＝５５％（Ｎ2＝０．１Ｌ／ｍｉｎ）、暴露温度×時間＝１２０℃×５ｈｒとした。
［１．３．  評価］
実施例１と同様の手順に従い、回収液の電気導電率σを測定した。
【００６５】
［２．  結果］
図５に、回収液の電気導電率σのＦｅ2+濃度依存性を示す。ＨＣ系膜では、Ｆ系膜で見られる式（１）で表す高濃度鉄イオン導入による・ＯＨラジカル安定化作用は見られなかった。
Ｆｅ2+＋・ＯＨ→Ｆｅ3+＋ＯＨ-      ・・・（１）
【００６６】
（実施例４）
［１．  試験方法］
外径１８ｍｍφのガラス製試験管と、ＰＴＦＥ製試験管を用意し、各々０．３ｗｔ％の過酸化水素水を５ｍＬ加えた。これらをアルミ製サーモブロックにいれ、１０７℃沸騰加熱（空気冷却還流）させた。その後、過酸化水素水を冷却し、ＫＩ法で過酸化水素濃度の維持率を調べた。
［２．  結果］
ガラス製試験管の維持率は９２％であるのに対し、ＰＴＦＥ製試験管の維持率は９９％であった。この事から、沸騰気化式の過酸化水素蒸気暴露試験機の蒸発容器には、ガラス製品は不適当であると判断した。
【００６７】
（実施例５）
［１．  試験方法］
実施例１で用いたシリンジポンプ、及び、メタロールポンプ（しごきポンプ）を用いて、濃度１ｗｔ％の過酸化水素水を送液した。送液速度は、０．１２ｍＬ／ｍｉｎとし、送液時間は、５ｈｒ／日とした。また、過酸化水素水を５ｈｒ送液する毎に、膜の劣化速度を評価した。その他の試験条件は、実施例１と同様とした。
［２．  結果］
メタロールポンプで送液した場合、送液速度は次第に低下し、１０日目には０．０９ｍＬ／ｍｉｎまで低下した。これに伴い、膜の劣化速度も低下した。さらに、１４日目には、外径２φのＰＴＦＥチューブに穴が開き、試験を行うことが不可能になった。
一方、シリンジポンプで送液した場合、１０日経過後も送液速度は０．１２ｍＬ／ｍｉｎと一定であった。また、膜の劣化速度に低下は見られなかった。
【００６８】
（実施例６）
［１．  試験方法］
図１に示す装置を用いて、種々のパーフルオロ系電解質膜（膜種類、添加剤、膜厚さ等が異なる）の過酸化水素蒸気暴露試験を行った。暴露温度×暴露時間＝１２０℃×５ｈｒ、過酸化水素水濃度＝２０ｗｔ％、送液速度＝０．１２ｍＬ／ｍｉｎ、Ｎ2ガス流量＝０．８５Ｌ／ｍｉｎとした。
暴露試験後、回収液の電気導電率σ及びＦ-濃度を測定した。さらに、Ｆ-濃度からＦ-排出速度を算出した。
【００６９】
［２．  結果］
図６に、回収液の電気導電率σとＦ-排出速度との関係を示す。
図６より、電気導電率σとＦ-排出速度との間に良好な対応関係があることがわかる。すなわち、Ｆ-排出速度は、Ｆ-濃度を測定しなくても、回収液の電気導電率σを測定することによって、推定可能であることがわかる。
【００７０】
（実施例７）
［１．  試験方法］
［１．１．  暴露試験］
図１に示す装置を用いて、炭化水素系電解質膜（大きさ６０ｍｍ×６０ｍｍ、厚さ１０μｍ）の過酸化水素蒸気暴露試験を行った。Ｎ2ガス流量（希釈率）＝０．３Ｌ／ｍｉｎ一定として、過酸化水素水濃度と温度を変えて５ｈｒ暴露した。
［１．２．  引張試験］
暴露試験後の膜について、引張試験を行った。クロスヘッドスピードは、１０ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００７１】
［２．  結果］
図７に、暴露時の過酸化水素濃度及び温度による電解質膜の最大応力（引張強さ）の変化を示す。
図７より、高温暴露かつ高濃度過酸化水素蒸気暴露では、最大応力の低下が著しくなることがわかる。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係る化学的安定性評価装置は、過酸化水素ガス雰囲気下における各種材料（例えば、電解質膜、触媒層、膜電極接合体、シール材などの燃料電池の構成要素として用いられる材料）の化学的安定性を迅速に評価する装置として用いることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０    化学的安定性評価装置
２０    過酸化水素気化部
２２    蒸発容器
３０    過酸化水素水送液部
４０    キャリアガス供給部
５０    試験片暴露部
５２    暴露容器
６０    排ガス回収部
【図１】
2011089828.tif 000004
【図２】
2011089828.tif 000005
【図３】
2011089828.tif 000006
【図４】
2011089828.tif 000007
【図５】
2011089828.tif 000008
【図６】
2011089828.tif 000009
【図７】
2011089828.tif 000010