(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料としての燃料電池用セパレータ及び対極を溶液中に有する第１液槽と、参照電極槽を有する第２液槽と、前記第１液槽と前記第２液槽とを電気的に接続する液橋と、前記参照電極槽と前記第２液槽とを電気的に接続する寒天からなる塩橋とを含み、前記第１液槽の溶液の一部を取り出し、取り出した一部の溶液を前記第２液槽の溶液として用いる腐食評価装置であり、
前記第１液槽の溶液の温度と前記第２液槽の溶液の温度とをそれぞれ異なる温度に調整する温度調整手段を備え、
前記温度調節手段は、前記第１液槽の溶液の温度を燃料電池の作動温度の範囲内に調節し、前記第２液槽の溶液の温度を前記塩橋が溶出しない温度に調節することを特徴とする腐食評価装置。
【請求項２】
前記第１液槽の溶液の温度は、６０℃以上である、請求項１に記載の腐食評価装置。
【請求項３】
前記燃料電池用セパレータが、金属製の材料をセパレータ基材とする、請求項１又は２記載の腐食評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩橋の機能劣化を抑制すると共に、試料の使用温度と同じ状態で腐食評価をすることのできる腐食評価装置、詳細には、特に燃料電池用セパレータの耐食性の評価として用いられる電気化学的な腐食評価を、電池環境である高温で行える腐食評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池用セパレータ等を試料（試験極）としてその腐食性等の性能を評価するための装置が利用されている。
【０００３】
例えば、特開２００３−２７２６４９号公報では、燃料電池用セパレータの試作品について、電気化学的分極特性評価法による分極電流、発電試験時の電池起電力、及びセパレータ寿命を測定する装置が開示されている（特許文献１）。この装置は、セパレータ試作品の評価を行う際に、試作品と対極を酸性液内に配置し、その液槽と参照電極との間を塩橋で結ぶものである。
【０００４】
しかし、この装置では、セパレータの腐食評価のために液槽内を燃料電池作動中の温度と同程度の高温とすると参照電極との間に温度差があるため、塩橋（寒天）が溶解し、正確な腐食評価ができなくなるという問題がある。
【０００５】
燃料電池用メタルセパレータの耐食性の評価装置としては、３電極系を用いる電気化学的な腐食評価装置が用いられている。３電極系を用いる従来の腐食評価装置の例としては、図３に示す腐食評価装置３０等が挙げられる。図３は、従来の腐食評価装置の概略構成図で、一般的な腐食評価装置の配置例を示すものである。
【０００６】
図３に示すように、腐食評価装置３０は、試験極１及び対極２が入っている電解槽３１と、参照電極３が入っている参照電極槽１３と、該電解槽３１及び該参照電極槽１３を電気的に繋ぐ寒天からなる塩橋３２と、試験極１、対極２及び参照電極３それぞれと配線で電気的に接続されている本体部１５と、を備えた構造となっている。そして、電解槽３１の周囲には、該電解槽３１中の溶液を所望の温度に調節する温度調整水３３が配置されている。
【０００７】
しかし、図３に示す腐食評価装置３０を使用して高温下で腐食評価を行うと、塩橋としての寒天が６０℃程度で溶解してしまう。このため、試験極１の入っている電解槽３１を燃料電池環境である６０℃以上の高温にすると、寒天が溶け出し、電解槽３１及び参照電極槽１３それぞれの溶液が混合してしまい、正確な腐食の評価が行えなくなる。また、参照電極３として一般的に利用される銀−塩化銀電極では、参照電極槽１３内の溶液は塩化カリウム（ＫＣｌ）溶液であるため、電解槽３１に塩化物イオンが混入してしまう。このことは、塩化物イオンの混入を避けたい腐食評価試験では重要な問題になる。
【特許文献１】特開２００３−２７２６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする問題点は、前述した従来技術の問題である。
従って、本発明の目的は、塩橋の機能劣化を抑制すると共に、試料の使用温度と同じ状態で、正確な腐食評価を行うことのできる腐食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】
【０００９】
本発明者等は、鋭意研究したところ、腐食評価装置における試料（試験極）、塩橋（寒天）及び参照電極にはそれぞれ次に示す温度環境が望まれることの知見（第１の知見）を得た。
試料の温度環境    ：温度が安定し、評価を行いたい温度にすること。
塩橋の温度環境    ：温度が安定し、塩橋である寒天が溶け出さない温度にすること
（室温でよい）。
参照電極の温度環境：温度が安定し、室温が望ましい（参照電極は温度で特性が変わ
るため。また、動作保証が室温であるものが多い）。
【００１０】
そして、本発明者等は、前記第１の知見（腐食評価装置における前記各部の好適温度環境）に基づき、更に研究した結果、試料及び対極を溶液中に有する第１液槽と、参照電極を有する第２液槽とを含み、該第１液槽と該第２液槽とが電気的に接続される腐食評価装置において、試験極等の試料の温度環境と、参照電極の温度環境とを別々に制御し、またこのとき参照電極を室温程度の温度（同じ温度）に制御する特定の温度調整手段を備えた腐食評価装置が、前記目的を達成し得ることの知見（第２の知見）を得た。
【００１１】
本発明は、かかる第２の知見に基づきなされたもので、試料としての燃料電池用セパレータ及び対極を溶液中に有する第１液槽と、参照電極槽を有する第２液槽と、前記第１液槽と前記第２液槽とを電気的に接続する液橋と、前記参照電極槽と前記第２液槽とを電気的に接続する寒天からなる塩橋とを含み、前記第１液槽の溶液の一部を取り出し、取り出した一部の溶液を前記第２液槽の溶液として用いる腐食評価装置であり、前記第１液槽の溶液の温度と前記第２液槽の溶液の温度とをそれぞれ異なる温度に調整する温度調整手段を備え、前記温度調節手段は、前記第１液槽の溶液の温度を燃料電池の作動温度の範囲内に調節し、前記第２液槽の溶液の温度を前記塩橋が溶出しない温度に調節することを特徴とする腐食評価装置を提供するものである。
【００１２】
本発明は、かかる構成からなり、第１液槽の溶液の一部を温度調整手段で第２液槽の使用温度領域に調整して接触させるので、参照電極との電気的接続部の機能劣化を抑制すると共に、試料（試験極等）の使用温度と同じ状態で腐食評価をすることができる。
また、試料が如何なる温度環境の腐食評価試験を行っても、第２液槽は常に室温程度の温度環境下で安定し、正確な腐食評価が可能となる。
【００１３】
また、この腐食評価装置は、第１液槽の溶液の一部を温度調整手段で塩橋の使用温度領域に調整して接触させることが可能であるから、塩橋の機能劣化を抑制すると共に、試料（試験極等）の使用温度と同じ状態で腐食評価をすることができる。
また、試料が如何なる温度環境の腐食評価試験を行っても、塩橋部、参照電極は常に室温程度の温度環境下で安定し、正確な腐食評価が可能となる。
【００１４】
この腐食評価装置は、塩橋部である寒天を冷却する構造を有するものであるため、高温での腐食評価においても寒天の溶出を防ぐことができる。
【００１５】
この腐食評価装置は、前記第１液槽の溶液の温度が燃料電池の作動温度の範囲内にあるから、試料としての燃料電池セパレータの正確な腐食評価を行うことができる。
【００１６】
前記第１液槽の溶液の温度が６０℃以上であれば、燃料電池用セパレータの正確な腐食評価を行うことができる。
【００１８】
前記燃料電池用セパレータが、金属製の材料をセパレータ基材としたものである場合には、特に燃料電池用メタルセパレータの耐食性等の腐食評価を正確に行うことができ、優れた燃料電池用メタルセパレータの選定が可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、塩橋の機能劣化を抑制すると共に、試料の使用温度と同じ状態で、正確な腐食評価を行うことのできる腐食評価装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、斯かる実施例により何等制限されるものではない。
【実施例１】
【００２４】
実施例１に係る腐食評価装置は、図１に示す構造を有するものである。
図１に示すように、本実施例１に係る腐食評価装置１０は、試験極１及び対極２が溶液中に入っている第１電解槽１１と、参照電極３が参照電極槽１３を介して溶液中に入っている第２電解槽１２と、第２電解槽１２及び参照電極槽１３を電気的に結ぶ寒天からなる塩橋４と、第１電解槽１１及び該第２電極槽１２を電気的に結ぶ液橋１４と、試験極１、対極２及び参照電極３それぞれと配線で電気的に接続されている本体部１５と、を備えた構造となっている。
【００２５】
第１電解槽１１の周囲には、該第１電解槽１１中の溶液を所望の温度に調節する温度調整水２１が配置されている。また、第２電解槽１２の周囲には、該第２電解槽１２中の塩橋４を所望の温度に調節する温度調整水２２が配置されている。また、第１電解槽１１と第２電解槽１２との間には、液橋１４が設けられている。試験極１としては、燃料電池用メタルセパレータの試料が使用されている。
【００２６】
そして、第２電解槽１２には、第１電解槽１１の溶液から一部を取り出したものが溶液として用いられる。この第２電解槽１２の溶液は、温度調整水２２により第１電解槽１１の溶液の温度と異なる温度に調節され、塩橋４に接触している。
【００２７】
ここで、塩橋４として使用される寒天について詳述する。寒天は、ガラクタンの慣用名であり、ゲル化剤として使用されるものである。寒天の特性は、加熱するとゾルになり冷却するとゲルになることである。塩橋４としての寒天は、第１電解槽１１と第２電解槽１２とを電気的につなぐため、塩化カリウム、硝酸カリウム、硫酸カリウム等の水溶液を寒天で固めた形態として使用される。
【００２８】
第１電解槽１１の溶液の温度は、温度調整水２１により、８０℃に設定されている。この第１電解槽１１の溶液の温度は、特に制限されるものではないが、燃料電池の作動温度の範囲内（例えば、６０℃以上、好ましくは６０℃〜９０℃）にあることが、評価性向上の点から望まれる。
【００２９】
一方、第２電解槽１２の温度は、温度調整水２２により、２５℃に設定されている。この第２電解槽１２の溶液の温度は、第１電解槽１１の溶液の温度と異なる限り特に制限されるものではないが、冷却水等の冷媒で冷却した環境下、特に２５℃以下であることが望まれる。
【００３０】
このように、本実施例１に係る腐食評価装置１０は、電解槽が、試験極１の入った第１電解槽１１と塩橋４（寒天）の入った第２電解槽１２との２つに分離され、試験極１の入った第１電解槽１１が温度調整水２１で温度調節され、また塩橋４の入った第２電解槽１２が温度調整水２２で温度調節される。これにより、試験極１は高温環境に、塩橋４（寒天）は低温環境下（好ましくは２５℃以下）に置くことが可能になり、高温環境の腐食評価試験においても寒天が冷却されるため溶出せず、正確な腐食の測定が可能になる。
【実施例２】
【００３１】
実施例２に係る腐食評価装置は、図２に示す構造を有するものである。尚、図２において、図１で使用される部材と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３２】
図２に示すように、本実施例２に係る腐食評価装置２０は、塩橋４としての寒天とともに、参照電極３が入った参照電極槽１３が第２電解槽１２に浸かっている以外については、前述した実施例１に係る腐食評価装置１０と同様の構成を有している。従って、本実施例２において特に詳述しない点については、実施例１で詳述したことが適宜適用される。
【００３３】
即ち、本実施例２に係る腐食評価装置２０は、試験極１及び対極２が溶液中に入っている第１電解槽１１と、参照電極３が参照電極槽１３を介して溶液中に入っている第２電解槽１２と、第２電解槽１２及び参照電極槽１３を電気的に結ぶ寒天からなる塩橋４と、第１電解槽１１及び第２電極槽１２を電気的に結ぶ液橋１４と、試験極１、対極２及び参照電極３それぞれと配線で電気的に接続されている本体部１５と、を備えた構造となっている。
【００３４】
本実施例２において、第２電解槽１２の周囲には、該第２電解槽１２中の塩橋４及び参照電極槽１３を所望の温度に調節する温度調整水２２が配置されている。
そして、第２電解槽１２には、第１電解槽１１の溶液から一部を取り出したものが溶液として用いられる。この第２電解槽１２の溶液は、温度調整水２２により第１電解槽１１の溶液の温度と異なる温度に調節され、塩橋４及び参照電極槽１３に接触している。
【００３５】
このように、本実施例２に係る腐食評価装置２０は、電解槽が、試験極１の入った第１電解槽１１と塩橋４（寒天）及び参照電極槽１３の入った第２電解槽１２との２つに分離され、試験極１の入った第１電解槽１１が温度調整水２１で温度調節され、また塩橋４及び参照電極槽１３の入った第２電解槽１２が温度調整水２２で温度調節される。これにより、試験極１は高温環境に、塩橋４（寒天）及び参照電極槽１３は低温環境下（好ましくは２５℃以下）に置くことが可能になり、高温環境の腐食評価試験においても寒天が冷却されるため溶出せず、参照電極槽１３の温度も一定となり、精度高く、確実な腐食評価が可能になる。
【００３６】
図２に示す本実施例２に係る腐食評価装置２０は、前述した図１に示す実施例１に係る腐食評価装置１０に対して、参照電極槽の温度調整も行える構造になっている。即ち、塩橋４としての寒天と参照電極３が入った参照電極槽１３とが両方とも第２電解槽１２に浸かっている。このため、腐食評価装置２０は、参照電極の温度一定保持を積極的に進めた構造である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、塩橋の機能劣化を抑制すると共に、試料の使用温度と同じ状態で、正確な腐食評価を行うことのできる腐食評価装置、耐腐食性に優れた燃料電池用セパレータ、発電効率等の性能に優れる燃料電池、及び優れた性能を有する車両として、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、実施例１に係る腐食評価装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、実施例２に係る腐食評価装置を示す概略構成図である。
【図３】図３は、従来の腐食評価装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０，２０，３０・・・腐食評価装置、１・・・試験極、２・・・対極、３・・・参照電極、４・・・塩橋（寒天）、１１・・・第１電解槽、１２・・・第２電解槽、１３・・・参照電極槽、１４・・・液橋、１５・・・本体部、２１，２２・・・温度調整水、３１・・・電解槽、３２・・・塩橋（寒天）、３３・・・温度調整水
【図１】
0004826872.tif 000002
【図２】
0004826872.tif 000003
【図３】
0004826872.tif 000004