(57)【要約】【課題】膜‐電極‐ガス拡散層接合体の良否判定の精度低下を抑制することができる燃料電池用の膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法の提供。【解決手段】当該燃料電池用の膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法は、膜‐電極‐ガス拡散層接合体（Ｗ１０）の外観に基づいて良否を判定する第１のステップ（ＳＴ２）と、不良と判定された膜‐電極‐ガス拡散層接合体（Ｗ１０）に貫通孔（Ｈ１）を形成する第２のステップ（ＳＴ３）と、第１のステップ（ＳＴ２）において良否を判定された膜‐電極‐ガス拡散層接合体（Ｗ１０）に光を照射し、貫通孔（Ｈ１）を通過した光を検出する第３のステップ（ＳＴ５）と、第３のステップ（ＳＴ５）において光が検出されなかった膜‐電極‐ガス拡散層接合体（Ｗ１０）の発電性能を検査し、良否を発電性能に基づいて判定する第４のステップ（ＳＴ６）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜‐電極‐ガス拡散層接合体の外観を検査し、前記外観に基づいて前記膜‐電極‐ガス拡散層接合体の良否を判定する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて不良と判定された前記膜‐電極‐ガス拡散層接合体に、膜、電極、及びガス拡散層を貫通する貫通孔を形成する第２のステップと、
前記第２のステップの後において、前記第１のステップにおいて良否を判定された前記膜‐電極‐ガス拡散層接合体に光を照射し、前記貫通孔を通過した前記光を検出する第３のステップと、
前記第３のステップにおいて前記光が検出されなかった前記膜‐電極‐ガス拡散層接合体の発電性能を検査し、前記発電性能を検査した前記膜‐電極‐ガス拡散層接合体の良否を前記発電性能に基づいて判定する第４のステップと、を備える、
燃料電池用の膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池用の膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状に連続した複数のシート状体の製造方法が特許文献１に開示されている。このシート状体の製造方法では、まず、複数のシート状体をそれぞれ検査した後、不良品と判定されたシート状体の一部に孔を形成する。続いて、このシート状体の一部が発光素子と受光素子との間を通過するよう、複数のシート状体を搬送させる。さらに、発光素子が光を受光素子へ発することによって、シート状体の一部に孔が有れば、受光素子が当該光を受光することができて、当該シート状体を不良品と判定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８１８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者等は、このような製造方法の構成要素を、燃料電池用の膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法に適用することを想到したが、その際、以下の課題を想起した。
孔にゴミ等が付着すると、発光素子から発せられた光がこのゴミ等に遮断され、不良品と判定することができないことがあった。そのため、膜‐電極‐ガス拡散層接合体の良否判定の精度が低下することがあった。
【０００５】
本発明は、膜‐電極‐ガス拡散層接合体の良否判定の精度低下を抑制するものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る燃料電池用の膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法は、
膜‐電極‐ガス拡散層接合体の外観を検査し、前記外観に基づいて前記膜‐電極‐ガス拡散層接合体の良否を判定する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて不良と判定された前記膜‐電極‐ガス拡散層接合体に、膜、電極、及びガス拡散層を貫通する貫通孔を形成する第２のステップと、
前記第２のステップの後において、前記第１のステップにおいて良否を判定された前記膜‐電極‐ガス拡散層接合体に光を照射し、前記貫通孔を通過した前記光を検出する第３のステップと、
前記第３のステップにおいて前記光が検出されなかった前記膜‐電極‐ガス拡散層接合体の発電性能を検査し、前記発電性能を検査した前記膜‐電極‐ガス拡散層接合体の良否を前記発電性能に基づいて判定する第４のステップと、を備える。
【０００７】
このような構成によれば、貫通孔が形成された膜‐電極‐ガス拡散層接合体は、発電性能が低下する。そのため、貫通孔が形成された膜‐電極‐ガス拡散層接合体は、第４のステップにおいて、低い発電性能に基づいて、不良と判定される。すなわち、第３のステップにおいて、光がゴミ等により遮断されて貫通孔を通過できなかった膜‐電極‐ガス拡散層接合体であっても、第４のステップにおいて、正しく不良と判定することができる。膜‐電極‐ガス拡散層接合体の良否判定の精度低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、膜‐電極‐ガス拡散層接合体の良否判定の精度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法を示す模式断面図である。
【図２】実施の形態１に係る膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法を示す模式上面図である。
【図３】実施の形態１に係る膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法の一ステップを示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１１】
（実施の形態１）
図１〜図３を参照して実施の形態１に係る膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法について説明する。図１は、実施の形態１に係る膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法を示す模式断面図である。図２は、実施の形態１に係る膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法を示す模式上面図である。図３は、実施の形態１に係る膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法の一ステップを示す模式断面図である。なお、図３では、見易さのため、ガス拡散層Ｗ１と膜電極接合体Ｗ２との図示を省略した。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０は、ガス拡散層Ｗ１と、膜電極接合体Ｗ２とを備えており、例えば、燃料電池に好適である。なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
【００１３】
まず、図１及び図２に示すように、膜電極接合体Ｗ２と、ガス拡散層Ｗ１とを接合し、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０を形成する（接合ステップＳＴ１）。具体的には、単数、又は１方向（ここでは、ｘ軸方向）にベルト状に連続する複数の膜電極接合体Ｗ２と、この膜電極接合体Ｗ２と同じ長さのガス拡散層Ｗ１とを接合する。図１及び図２に示す膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０の例は、４つの膜電極接合体Ｗ２と、当該４つの膜電極接合体Ｗ２と同じ長さのガス拡散層Ｗ１とを接合したものである。膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０は、次以降のステップにおいて、所定の搬送速度で搬送されるとよい。
【００１４】
膜電極接合体Ｗ２の一例は、カソード側膜電極層Ｗ３と、電解質膜Ｗ４と、アノード側膜電極層Ｗ５とを備え、この順に積層した接合体である。膜電極接合体Ｗ２は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）である。ガス拡散層Ｗ１は、ＧＤＬ（Gas Diffusion Layer Assembly）である。膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０の一例は、ＭＥＧＡ（Membrane Electrode ＆Gas Diffusion Layer Assembly）であり、燃料電池の一構成要素として利用することができる。
【００１５】
続いて、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０の外観を検査し、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０において不良個所が存在するか否かを判定する（第１の外観検査ステップＳＴ２）。当該検査は、多種多様な検査方法を用いて行ってよい。例えば、検査者による目視検査を行ってもよいし、画像解析ソフトウェアを用いて膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０の外観像を解析処理することによって行ってもよい。膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０において不良個所は、様々な態様であり、例えば、損傷や剥がれなどがある。
【００１６】
続いて、パンチＰ１を用いて膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０の不良個所に打刻し、貫通孔Ｈ１を形成する（打刻ステップＳＴ３）。パンチＰ１に併せて接地面Ｇ１を用いて不良個所に打刻するとよい。接地面Ｇ１として、例えば、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０とともに移動する台等を利用することができる。具体的には、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０がパンチＰ１と接地面Ｇ１との間に位置するよう、接地面Ｇ１を配置する。パンチＰ１を膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０に衝突させ、又は押し当てて、貫通させた後、接地面Ｇ１がパンチＰ１を受け止める。これによって、エッジ形状が安定した貫通孔Ｈ１を膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０に形成する。なお、第１の外観検査ステップＳＴ２において、不良個所が存在しないと判定した膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０には、貫通孔Ｈ１を形成することなく、次のステップに送る。
【００１７】
貫通孔Ｈ１は、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０を貫通している。言い換えると、貫通孔Ｈ１は、ガス拡散層Ｗ１と、カソード側膜電極層Ｗ３と、電解質膜Ｗ４と、アノード側膜電極層Ｗ５とを貫通している。
【００１８】
貫通孔Ｈ１の径は、レーザ光が十分に通過することのできる大きさであればよい。また、貫通孔Ｈ１の径は、貫通孔Ｈ１の有る膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０と、貫通孔Ｈ１の無い膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０の発電性能との差を認識できるような大きさであればよい。
【００１９】
続いて、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０を１製品ごとに裁断する（裁断ステップＳＴ４）。図１及び図２に示す例では、裁断すると、４つの膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０が得られる。
【００２０】
続いて、図３に示すように、レーザ光を用いて、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０の外観を検査し、貫通孔Ｈ１の有無を判定する（第２の外観検査ステップＳＴ５）。貫通孔Ｈ１を有すると判定された膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０を不良品とし、他の複数の膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０から取り除き、次のステップに送らない。貫通孔Ｈ１を有しないと判定された膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０を良品とし、そのまま次のステップに送る。
【００２１】
具体的には、まず、レーザ光をレーザ発生器Ｌ１から膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０へ照射する。レーザ発生器Ｌ１及びレーザ検出器Ｄ１は、透過型レーザセンサを利用することができる。レーザ光は、多波長レーザを用いることができる。また、レーザ光は、所定のレンズを通過させることで平行化してもよい。
【００２２】
膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０が貫通孔Ｈ１を有する場合、レーザ光が貫通孔Ｈ１を通過し、その通過したレーザ光がレーザ検出器Ｄ１によって検出されることが多い。この検出によって、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０が、貫通孔Ｈ１を有すると判定され、不良品として他の複数の膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０から取り除かれ、次ステップに送られない。但し、レーザ光は、ゴミ等が貫通孔Ｈ１を塞ぐことによって、貫通孔Ｈ１を通過できず、レーザ検出器Ｄ１によって検出されないこともあり得る。このとき、この膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０が、貫通孔Ｈ１を有しないと判定され、良品として取り扱われ、次ステップに送られる。つまり、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０は、他の複数の膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０から取り除かれない。
【００２３】
一方、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０が貫通孔Ｈ１を有しない場合、レーザ光が膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０に遮断され通過できないため、レーザ検出器Ｄ１によって検出されない。なお、貫通孔Ｈ１が無いと判定された膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０は、良品として取り扱われ、次ステップに送られる。つまり、この膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０は、他の複数の膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０から取り除かれない。
【００２４】
最後に、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０の発電性能を検査する（発電検査ステップＳＴ６）。第２の外観検査ステップＳＴ５において、検査を誤って良品とされた膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０は、実際には、貫通孔Ｈ１を有するため、発電性能、例えば発電効率が、貫通孔Ｈ１の無い膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０と比較して低い。第２の外観検査ステップＳＴ５において検査を誤って良品とされた膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０の発電効率が、所定の値を下回った場合、不良品と判定する。従って、第２の外観検査ステップＳＴ５において、検査を誤って良品とされた膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０を不良品として判定することができる。ここで、本ステップの完了後において、不良と判断された膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０を、良品と判断された膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０から区別し、不良と判断された膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０とを払い出して所定の位置に置いてもよい。良品と判断された膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０が残存する。
【００２５】
以上、膜‐電極‐ガス拡散層接合体の製造方法の構成によれば、貫通孔Ｈ１が形成された膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０は、発電性能が低下するため、発電検査ステップＳＴ６において、低い発電性能に基づいて、不良と判定される。よって、貫通孔Ｈ１を有する膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０は、第２の外観検査ステップＳＴ５において、光がゴミ等によって貫通孔Ｈ１を通過できず、良品と判定されても、発電検査ステップＳＴ６において、低い発電性能に基づいて、不良と判定される。これによって、膜‐電極‐ガス拡散層接合体Ｗ１０の良否判定の精度低下を抑制することができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２７】
ＳＴ２  第１の外観検査ステップ            ＳＴ３  打刻ステップ
ＳＴ５  第２の外観検査ステップ            ＳＴ６  発電検査ステップ
Ｗ１０  膜‐電極‐ガス拡散層接合体
Ｗ１  ガス拡散層                          Ｗ２  膜電極接合体
Ｗ３  カソード側膜電極層                  Ｗ４  電解質膜
Ｗ５  アノード側膜電極層
Ｌ１  レーザ発生器                        Ｄ１  レーザ検出器
Ｐ１  パンチ                              Ｇ１  接地面
Ｈ１  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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