(57)【要約】【課題】透過Ｘ線を用いる検査方法および検査装置のように高価でなく、誰でも容易に操作することが可能な燃料電池用の触媒層の品質検査方法、燃料電池の製造方法、燃料電池用の触媒層の品質検査装置、および燃料電池用の触媒層の仕分けシステムを提供すること。【解決手段】燃料電池用の触媒層の品質検査方法であって、載置台上に載置された燃料電池用の触媒層に対向するように静電容量センサの検査ヘッドを上下動自在に配置し、前記触媒層または前記静電容量センサの前記検査ヘッドのいずれか一方をいずれか他方に対し相対的に平面移動するように走査し、前記触媒層の形状を、前記静電容量センサの検出結果に基いて検出するとともに、前記触媒層の内部および外部の品質を、前記触媒層の電気的特性の変化として検出するようにしたことを特徴とする。【選択図】図２
2015125982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用の触媒層の品質検査方法であって、
載置台上に載置された燃料電池用の触媒層に対向するように静電容量センサの検査ヘッドを上下動自在に配置し、
前記触媒層または前記静電容量センサの前記検査ヘッドのいずれか一方をいずれか他方に対し相対的に平面移動するように走査し、
前記触媒層の形状を、前記静電容量センサの検出結果に基いて検出するとともに、前記触媒層の内部および外部の品質を、前記触媒層の電気的特性の変化として検出するようにしたことを特徴とする燃料電池用の触媒層の品質検査方法。
【請求項２】
前記検査ヘッドに対向して配置した変位センサによって前記検査ヘッドの上下方向への変化量を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用の触媒層の品質検査方法。
【請求項３】
前記静電容量センサで得られた前記触媒層の電気的特性の変化に関する情報と、前記変位センサで得られた前記検査ヘッドの上下方向への変位情報に基いて、前記触媒層の内部品質のみの情報を得るようにしたことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池用の触媒層の品質検査方法。
【請求項４】
前記触媒層と前記検査ヘッドとの間に生じる静電容量の変化を色調の変化としてマッピングすることにより、前記触媒層の内部構造ならびに形状分布を識別することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用の触媒層の品質検査方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の品質検査方法により触媒層を検査し、検査された触媒層の良品と、高分子電解質膜と、電極とを接合して製造することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の品質検査方法により燃料電池用の触媒層を検査し、検査された良品の触媒層と高分子電解質膜と電極とを接合して、良品の積層体を構成し、この良品の積層体を複数具備させてスタックを製造することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【請求項７】
燃料電池用の触媒層と高分子電解質膜と電極とを接合して接合体を構成し、この接合体を請求項１〜４のいずれかに記載の品質検査方法により、前記燃料電池用の触媒層を検査し、検査された良品の接合体を複数具備させて製造することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【請求項８】
燃料電池用の触媒層の品質検査装置であって、
載置台上に載置された燃料電池用の触媒層に対向するように静電容量センサの検査ヘッドを上下動自在に配置するとともに、前記検査ヘッドに対向させて当該検査ヘッドの上下方向への変化量を検出する変位センサを配置し、
前記触媒層または前記静電容量センサの前記検査ヘッドのいずれか一方をいずれか他方に対し相対的に平面移動するように走査し、
前記触媒層の形状を、前記静電容量センサの検出結果に基いて検出するとともに、前記触媒層の内部および外部の品質を、前記触媒層の電気的特性の変化として検出するようにしたことを特徴とする燃料電池用の触媒層の品質検査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料電池用の触媒層の品質検査装置と、前記品質検査装置で検査された触媒層を内部品質の検査結果に基いてグレード分けを行うグレード分け装置とをインラインで接続し、前記触媒層の品質検査と前記触媒層の品質検査に基くグレード分けとを連続的に行うことを特徴とする燃料電池用の触媒層の仕分けシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池用の触媒層の品質検査方法、膜電極接合体の製造方法、燃料電池用の触媒層の品質検査装置、および燃料電池用の触媒層の仕分けシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電源の小グリッド化、自動車をはじめとした移動体への応用など、燃料電池の用途は拡大の一途にある。
燃料電池には、電解質の種類や電極の種類により種々のタイプに分類され、代表的なものとしては、アルカリ型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、固体高分子型がある。中でも、有望な燃料電池として、低温（−４０℃程度）から１２０℃程度で作動可能な固体高分子型燃料電池が注目を集めており、その心臓部とも言えるデバイスが膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）である。
【０００３】
ところで、膜電極接合体（ＭＥＡ）では、燃料電池の反応速度を高め、燃料電池のエネルギー変換効率を高めるために、燃料電池のカソード電極の表面やアノード電極の表面には、触媒を含む層が設けられている。
【０００４】
このような膜電極接合体（ＭＥＡ）の触媒層については、燃料電池車への利用の為、その量産化技術、検査技術の開発が急務となっている。中でも、膜電極接合体（ＭＥＡ）の触媒層を対象とした不適合箇所を判断する非破壊検査法には、例えば、特許文献１に開示されているように、現在のところ透過Ｘ線による検査方法が実用化されていること以外、決定的な手法は存在しない。
【０００５】
しかしながら、透過Ｘ線による検査装置は、一基当たりの価格が非常に高価（例えば５０００万円以上）であるにも関わらず、検出した欠陥部位の所在については、アノード側に欠陥部位があるのかまたはカソード側に欠陥部位があるのか判断ができないなどの問題がある。
【０００６】
また、透過Ｘ線の装置に関しては、設置に対して行政への届け出、専任の技術者が必要な場合も発生するため、使い勝手が悪いという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３８６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑み、透過Ｘ線を用いる品質検査方法および品質検査装置のように高価でなく、誰でも容易に操作することが可能な燃料電池用の触媒層の品質検査方法、膜電極接合体の製造方法、燃料電池用の触媒層の品質検査装置、および燃料電池用の触媒層の仕分けシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記従来技術の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、検査における被対象物との距離、構造（密度・電気特性）の違いにより静電容量などの電気的特性に差が生まれることに着目し、膜電極接合体（ＭＥＡ）による欠陥を検査すれば有用な情報を取り出すことを見出した。
【００１０】
本発明は、例えば以下の（１）〜（９）に関する。
（１）
燃料電池用の触媒層の品質検査方法であって、
載置台上に載置された燃料電池用の触媒層に対向するように静電容量センサの検査ヘッドを上下動自在に配置し、
前記触媒層または前記静電容量センサの前記検査ヘッドのいずれか一方をいずれか他方に対し相対的に平面移動するように走査し、
前記触媒層の形状を、前記静電容量センサの検出結果に基いて検出するとともに、前記触媒層の内部および外部の品質を、前記触媒層の電気的特性の変化として検出するようにしたことを特徴とする燃料電池用の触媒層の品質検査方法。
【００１１】
（２）
前記検査ヘッドに対向して配置した変位センサによって前記検査ヘッドの上下方向への変化量を検出することを特徴とする（１）に記載の燃料電池用の触媒層の品質検査方法。
【００１２】
（３）
前記静電容量センサで得られた前記触媒層の電気的特性の変化に関する情報と、前記変位センサで得られた前記検査ヘッドの上下方向への変位情報に基いて、前記触媒層の内部品質のみの情報を得るようにしたことを特徴とする（２）に記載の燃料電池用の触媒層の品質検査方法。
【００１３】
（４）
前記触媒層と前記検査ヘッドとの間に生じる静電容量の変化を色調の変化としてマッピングすることにより、前記触媒層の内部構造ならびに形状分布を識別することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の燃料電池用の触媒層の品質検査方法。
【００１４】
（５）
上記（１）〜（４）のいずれかに記載の品質検査方法により触媒層を検査し、検査された触媒層の良品と、高分子電解質膜と、電極とを接合して製造することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【００１５】
（６）
上記（１）〜（４）のいずれかに記載の品質検査方法により燃料電池用の触媒層を検査し、検査された良品の触媒層と高分子電解質膜と電極（拡散層）とを接合して、良品の積層体を構成し、この良品の積層体を複数具備させて製造することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【００１６】
（７）
燃料電池用の触媒層と高分子電解質膜と電極（拡散層）とを接合して接合体を構成し、この接合体を（１）〜（４）のいずれかに記載の品質検査方法により、前記燃料電池用の触媒層を検査し、検査された良品の接合体を複数具備させて製造することを特徴とする膜電極接合体の製造方法。
【００１７】
（８）
燃料電池用の触媒層の品質検査装置であって、
載置台上に載置された燃料電池用の触媒層に対向するように静電容量センサの検査ヘッドを上下動自在に配置するとともに、前記検査ヘッドに対向させて当該検査ヘッドの上下方向への変化量を検出する変位センサを配置し、
前記触媒層または前記静電容量センサの前記検査ヘッドのいずれか一方をいずれか他方に対し相対的に平面移動するように走査し、
前記触媒層の形状を、前記静電容量センサの検出結果に基いて検出するとともに、前記触媒層の内部および外部の品質を、前記触媒層の電気的特性の変化として検出するようにしたことを特徴とする燃料電池用の触媒層の品質検査装置。
【００１８】
（９）
上記（８）に記載の燃料電池用の触媒層の品質検査装置と、前記品質検査装置で検査された触媒層を内部品質の検査結果に基いてグレード分けを行うグレード分け装置とをインラインで接続し、前記触媒層の品質検査と前記触媒層の品質検査に基くグレード分けとを連続的に行うことを特徴とする燃料電池用の触媒層の仕分けシステム。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、透過Ｘ線を用いる品質検査方法および品質検査装置とは異なり、安価で誰でも容易に操作することができる。
また、本発明によれば、透過Ｘ線を用いる品質検査方法および品質検査装置のように、検査対象となる触媒層の厚さ方向全体を含んでの情報ではなく、静電容量センサで検査する片側のみの情報を得ることができるので、検査対象のどの部分に欠陥があるのかを明確に判別することができる。さらには、その判別結果を、色調の変化として白色あるいは黒色のように異なる色でマッピングすることにより、様々な種類の内部欠陥を、視覚により容易に識別することが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明に係る燃料電池用の触媒層の仕分けシステムによれば、触媒層の品質検査を行った後に、内部品質の検査結果に基づいた適正なグレード分けをインラインで直ちに行うことができるので、良好な燃料電池を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の好ましい実施の形態で検査対象となる触媒層を備えた膜電極接合体の概略断面図である。
【図２】図２は本発明の好ましい実施の形態に係る品質検査装置の概略図である。
【図３】図３は、図２に示した静電容量センサの測定回路の測定手法を説明するための図である。
【図４】図４は図２に示した静電容量センサで触媒層を検査するときの状況図と、発振周波数および静電容量との関係と、変位センサを用いて外形を調べたときの高さ変位量を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態による燃料電池用の触媒層の品質検査方法、膜電極接合体の製造方法、燃料電池用の触媒層の品質検査装置、および燃料電池用の触媒層の仕分けシステムについて説明する。
【００２３】
図１は燃料電池用の膜電極接合体（ＭＥＡ）２を示した概略断面図である。
この膜電極接合体（ＭＥＡ）２では、高分子電解質膜４の両面にカソード触媒層６とアノード触媒層８とが形成され、さらに、カソード触媒層６とアノード触媒層８の両側に、ガス拡散層１０、ガス拡散（燃料拡散）層１２がそれぞれ形成されている。
なお、カソード触媒層６とアノード触媒層８は、図４に示したように、触媒粉３１を有し、好ましくはイオン導電材３２を有している。
【００２４】
なお、本実施の形態において、主な検査対象は燃料電池用のカソード触媒層６とアノード触媒層８である。例えば、カソード触媒層６を品質検査するには、ガス拡散層１０とカソード触媒層６が一体にされたガス拡散層付きの接合体１４の状態にして品質検査する場合もあれば、高分子電解質膜４の上にカソード触媒層６を塗布した状態（ガス拡散層１０無し）で品質検査する場合もある。
【００２５】
これと同様に、アノード側を品質検査するには、ガス拡散（燃料拡散）層１２とアノード触媒層８が一体にされたガス拡散層付きの接合体１６の状態にして品質検査する場合もあれば、高分子電解質膜４の上にアノード触媒層８を塗布した状態（ガス拡散層１２無し）で品質検査する場合もある。
【００２６】
さらには、全てを一体化し膜電極接合体（ＭＥＡ）２の状態にしてから、または膜電極接合体（ＭＥＡ）２よりガス拡散層１０とガス拡散（燃料拡散）層１２を除いた状態：触媒コート膜（ＣＣＭ：Catalyst Coated Membrane）状態でアノード側・カソード側それぞれを品質検査する場合もある。また、触媒層のみを予めポリテトラフルオロエチレン膜等にコートした後に、高分子電解質膜４に転写する転写法においては、転写前のカソード触媒層６やアノード触媒層８をそれぞれ品質検査する事も出来る。
【００２７】
いずれにしても、膜電極接合体（ＭＥＡ）２のカソードとアノード側は、片側ずつ検査が行われる。これにより、片側のみの検査結果を得ることができる。
図２に示したように、本実施の形態に係る品質検査装置２０は、検査対象を載置する載置台２２の上に、検査対象に対向するように配置された静電容量センサ２４と、静電容量センサ２４の上方に配置される変位センサ２６とを備えている。変位センサ２６としては、レーザー変位センサを例示することができる。またこれらセンサは複数単位を備える(マルチヘッド化)事も可能であり、これにより走査時間・測定時間の短縮等の効果が得られる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、静電容量センサ２４と変位センサ２６とが具備されているが、変位センサ２６は本発明の必須構成要件でない。すなわち、変位センサ２６を用いずに静電容量センサ２４だけを用いても、例えば、膜電極集合体（ＭＥＡ）２よりガス拡散層１０、１２を除いた状態で検査した場合、カソード触媒層６の外部の形状および内部の品質についての情報と、アノード触媒層８の外部の形状および内部の品質についての情報を得ることは可能である。
【００２９】
静電容量センサ２４のみを用いた場合には、外部の形状に関する情報と内部の品質に関する情報とが混在した状態で得られる。また、ガス拡散層１０、１２を付けた膜電極集合体（ＭＥＡ）２の状態で見た場合には、各観察側全体の合成情報となる。これに対し、本実施の形態のように、静電容量センサ２４と変位センサ２６、または発信周波数から得られる変位情報とを同時に用いれば、検査対象となるカソード触媒層６またはアノード触媒層８の内部品質のみの情報を得ることができる。
【００３０】
このような理由から本実施の形態では、静電容量センサ２４と変位センサ２６、発振コイル４３の複数の検知デバイスが用いられていることが好ましい。
以下に、静電容量センサ２４について簡単に説明する。
【００３１】
載置台２２には、静電容量センサ２４を上下方向に移動自在に支持する可動式測定アーム２７が取り付けられている。
このように可動式測定アーム２７が介在されることにより、検査ヘッド２４ａが、検査対象であるカソード触媒層６の触媒層１０の表面高さに応じて上下に変位させることが可能にされている。
【００３２】
さらに、測定アーム２７は、高さ調整機構３０を介して上下方向に移動可能に構成されている。また高さについては、後述する検査ヘッド２４ａを非接触式とさせる浮上の為の、フローティングエア吹き出し量に応じて調整が出来るので、高さ調整方法についてはこの限りでない。
【００３３】
また、上記静電容量センサ２４は、例えば、図３のように構成されている。すなわち、静電容量センサ２４は、触媒層１４との間に常に一定のエアギャップを形成するため触媒層１４にエアを噴出する検査ヘッド２４ａと、検査ヘッド２４ａに設けられたコイル４３と、コイル４３に接続された発振器５０と、コイル４３と触媒層１４との相対的な位置を変化させる上述した高さ調整機構３０などからなる位置変化手段と、スイッチ５１とを備え、発振器５０から出力される信号を検知する検出器５４により、発振周波数を検知している。またこの発信周波数については、検査装置ならびに被検査対象全体で構成される共振回路より、被検査対象の形状と内部構造の変化に応答するものである。
【００３４】
以下、図２の品質検査装置２０において、静電容量センサ２４のみを用いた場合の検査の方法について、図４を参照しながら説明する。
なお、以下では、膜電極接合体２よりガス拡散層１０、ガス拡散（燃料拡散）層１２を除いた物を固定した状態で、静電容量センサ２４の検査ヘッド２４ａをアノード触媒層８に対して平面移動させた場合について説明する。
【００３５】
すなわち、載置台２２上の膜電極接合体２よりガス拡散層１０、ガス拡散（燃料拡散）層１２を除いた物に対し、例えば、静電容量センサ２４の検査ヘッド２４ａを触媒層１４との間の距離を一定に保つようにエアーを噴出させながら図４の（１）の位置から水平方向に移動させて、（２）の位置、（３）の位置、（４）の位置、および（５）の位置と順番に走査していくとする。
【００３６】
なお、図４において、燃料電池用触媒層における一般的な欠陥を示す。  （１）の位置では、アノード触媒層８が正常の膜厚と正常の密度で形成されており、内部欠陥などが存在しない。
（２）の位置ではアノード触媒層８の表面が凸となっており、触媒層１０の厚さが大きくなっている。（３）の位置では、触媒層１０表面が凹となっており、触媒層１０の厚さが小さくなっている。（４）の位置では、アノード触媒層８の内部にボイドが形成され密度が小さい。（５）の位置では、イオン導電材(イオノマー)が存在していない。
【００３７】
このような形状および内部品質を備えたアノード触媒層８を、（１）〜（５）の順番で静電容量センサ２４の検査ヘッド２４ａで走査した場合の一般的な検査結果は、用いる素材、構造に応じて共振周波数の式により、以下のとおりとなる。
【００３８】
先ず、正常部である（１）の位置において測定される発振周波数および静電容量の値を基準値とする。なお、基準とする正常部としてふさわしい部位であるかどうかは全測定領域データにより平均化された数値またはデータ画像によって判断する。
表面が凸となっている（２）の位置では、基準値に対し発振周波数は低く測定される。また、このとき、静電容量は基準値より高く測定される。
【００３９】
表面が凹となっている（３）の位置では、発振周波数は基準値に対し高く測定される。また、このとき、静電容量は基準値より低く測定される。
内部にボイドがある（４）の位置では、発振周波数が基準値より低く測定される。また、このとき、静電容量は基準値より高く測定される。
イオノマーが存在しない（５）の位置では、発振周波数が基準値より低く測定される。また、このとき、静電容量は基準値より高く測定される。
【００４０】
このように、静電容量センサ２４を用いただけであっても触媒層１４の外部または内部の品質の違いにより、発振周波数または静電容量が異なる値として測定されることが確認される。
【００４１】
したがって、静電容量センサ２４を用いることにより、膜電極接合体（ＭＥＡ）２よりガス拡散層１０、ガス拡散（燃料拡散）層１２を除いた物の触媒層１０または触媒層１２の内部または外部の品質の検査を行うことが可能であることが分かる。
【００４２】
このように、静電容量センサ２４だけでも内部または外部の品質の検査を行うことが可能であるものの、静電容量センサ２４だけを用いた場合、外部の形状に関する情報(図４の（２）、（３）)と内部の品質に関する情報（図４の（４）、（５））とが混在した状態で得られる。
【００４３】
内部の品質のみの情報を得るためには、図２に示したように他のセンシング技術として、変位センサ２６を用いる。このように、変位センサ２６を静電容量センサ２４とともに用いれば、内部品質に係わる情報のみを取り出すことが可能になる。
【００４４】
以下に、変位センサ２６について説明する。
この変位センサ２６は、例えば、レーザー変位計である。このような変位センサ２６は、図２に示したように、静電容量センサ２４の検査ヘッド２４ａに対向して配置される。そして、この変位センサ２６は、走査中の検査ヘッド２４ａの上下方向への変化量を検出し、その変化量を演算処理装置３４で処理すれば、アノード触媒層８の外部の形状を検出することができる。すなわち、変位センサ２６により、（１）の位置における測定値を基準値とした場合に、（２）の位置では、変位量が大きくなり、（３）の位置、（４）の位置、（５）の位置では再び基準値となる。このようにして、検査ヘッド２４ａの高さ方向の変位量を取得することにより、アノード触媒層８の外部の形状を得ることができる。
【００４５】
したがって、このように、変位センサ２６を静電容量センサ２４とともに用いれば、静電容量センサ２４により得られた情報から、検査ヘッド２４ａの上下方向への変位情報とを差し引くことにより、アノード触媒層８の内部品質のみの情報(図４の（４）、（５）)を得ることが可能になる。また拡散層付の場合には、変位情報を拡散層の情報としてフィルタリング処理する事で、同様に触媒層のみの品質情報として把握する事も可能である。
また、凸部（２）に内部ボイド（４）や導電助剤無し（５）のような不良箇所が混在している場合にも、その寸法と静電容量から、内部欠陥の存在の可能性を知る事も可能である。
【００４６】
さらに、このようにして得られた静電容量の変化を、演算処理装置３４からデータとして取出して色調の変化としてマッピングすることにより、内部品質の主たる欠陥を様々なタイプに分類できる。例えば、静電容量の変化を、色調の変化として、静電容量の低い部分を黒色、静電容量の高い部分を白色にマッピングした場合の内部品質の違いの結果は、以下の通りである。
・灰色領域（コントラスト平坦面）…正常部
・白点…小さな凸部、イオノマー少、内部ボイド部
・黒点…小さな凹部、メタルリッチ相
・白線…高分子電解質膜上の凸の皺
・黒線…高分子電解質膜上の凹の皺
・黒リング…大きなメタルリッチ相
・白リング…カーボン偏析部
【００４７】
この差については、その部位の内部の密度、導電率等の差により発生しており、材質によりその挙動は異なる。一般的な燃料電池用部材に用いられる材料については、上記のような挙動になる。またリング状に観察像が見える物については、周囲の正常箇所との変曲点が過大な場合に観察される傾向があり、これは正常部(バックグラウンド)との大きなギャップによる為である。
【００４８】
このように静電容量の変化を異なる色調にマッピングすれば、目視により一目瞭然として内部品質を識別することが可能になった。なお、色調の変化は、黒と白に限定されるものではない。
【００４９】
また、このようにして品質検査が完了して良品として判断されたアノード触媒層８のみを利用してガス拡散（燃料拡散）層１０に接合し、同様の対応をカソード側にすれば、良品の膜電極接合体（ＭＥＡ）２を製造することができる。またこの検査は、アノード・カソード片面のみ、あるいは両面共に高分子電解質膜４に存在していても構わない。
【００５０】
さらに、例えば、品質検査を行う前の触媒層６や８に拡散層１０や１２を予め接合し、拡散層付きの状態、膜電極接合体（ＭＥＡ）２にした状態から、カソード触媒層６あるいはアノード触媒層８の検査を行うこともできる。
すなわち、本発明では、カソード触媒層６あるいはアノード触媒層８の検査を、膜電極接合体２を製造する工程のどの段階で行っても良い。
【００５１】
さらに、本発明では、品質検査により、良品とされた触媒層のみを使用して、良品と判断されなかった触媒層を非使用とすることもできる。
さらに、良品の膜電極接合体（ＭＥＡ）２を複数束ねることで、スタック化した燃料電池を形成することができる。
またこれら内部検査結果による良品判定の他、合わせて得られた形状情報も外部検査結果として取り入れ、この良品判定のレベルをより向上させる事も可能である。
【００５２】
さらに、品質検査装置の下流に、内部品質の検査結果に基いてグレード分けを行うグレード分け装置を配置すれば、品質検査が完了して同品質と判断された触媒層を、同一グループとして仕分けすることができる。これら同品質の触媒層を高分子電解質膜に接合すれば、同品質の膜電極接合体２を得ることができる。
【００５３】
このようにすれば、インライン上に品質検査とグレード分けを行うことができるので、大量生産をすることができる。また生産コストを大幅に下げて生産することができる。よって、例えば、燃料電池車の量産化に寄与することができる。
【００５４】
以下は、マッピングした場合の実験結果の一例である。
イオノマーが少なくボイドとなった場合は、「白点」としてボイドが表れた。
メタルリッチ相が小さい部分は「黒点」として表れた。
メタルリッチ相が大きい部分が「黒リング」状に表れた。
【００５５】
このように静電容量の変化が異なる色調にマッピングされた試料サンプルを実際に切断して、切断面を走査型電子顕微鏡で確認したところ、マッピングと同様の欠陥があることが確認された。
【００５６】
以上説明したように、本発明では、静電容量センサを用いることにより燃料電池用の膜電極接合体（ＭＥＡ）の触媒層を、非破壊で効果的に品質検査を行うことができるので、燃料電池車への利用のため量産化技術を向上させることが可能となった。
【００５７】
また、静電容量センサを用いた品質検査装置は、安価に構成することができる。
さらに、本発明では、インライン上に品質検査装置とグレード分け装置とを配置することにより、検査が完了した後の触媒層を、直ちに最終ユーザーの仕様に適合した燃料電池用の触媒層あるいは膜電極接合体を出荷することが可能になる。
【００５８】
また、マッピングされた検査データから、ある基準値を超えた場合には、その触媒層を用いることなく、破棄することもできる。このようにすれば、不良品が市場に出回ることがない。  更に本発明の装置を用いると、欠陥の位置と欠陥の種類に関しての情報を非破壊で得ることが出来る。そのため、欠陥のクラス分けを実施することが出来る。これらの欠陥に関する情報を用いて、工程の歩留まりを向上する事に適用できる。例えば、イオノマーの無い部分が観測された場合、インク化工程を改善することによって歩留まりを向上する事が考えられる。また、欠陥と工程の運転条件の関係を予め把握することによって、欠陥クラス分け結果から工程の運転条件を最適化するようにフィードバックすることもできる。
【符号の説明】
【００５９】
２          膜電極接合体
４          高分子電解質膜
６          カソード触媒層
８          アノード触媒層
１０        ガス拡散層
１２        ガス拡散（燃料拡散）層
１４、１６  拡散層付きの触媒層
２０        品質検査装置
２２        載置台
２４        静電容量センサ
２４ａ      検査ヘッド
２６        変位センサ
２７        可動式測定アーム
３０        高さ調整機構
３１        触媒粉
３２        イオン導電材（イオノマー）
３４        演算処理装置
４３        コイル
５０        発振器
５１        スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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