(57)【要約】【課題】電解質膜の片面に液水が存在する場合を模擬した耐久性評価試験ができる電解質膜耐久性評価装置を提供する。【解決手段】電解質膜１１０の耐久性を評価する電解質膜耐久性評価装置であって、電解質膜１１０の一方の面に、ガスを供給するガス供給手段１０ａと、電解質膜１１０の他方の面に、液水を供給する液水供給手段１０ｂと、ガスの湿度を制御する湿度制御手段４０ａ、４１ａと、電解質膜１１０の損傷をガス系または液水系内における水分の挙動で検出する電解質膜損傷検出手段２６ｂと、を備える。【選択図】図１
2007311193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の耐久性を評価する電解質膜耐久性評価装置であって、
前記電解質膜の一方の面に、ガスを供給するガス供給手段と、
前記電解質膜の他方の面に、液水を供給する液水供給手段と、
前記ガスの湿度を制御する湿度制御手段と、
前記電解質膜の損傷をガス系または液水系内における水分の挙動で検出する電解質膜損傷検出手段と、
を備えることを特徴とする電解質膜耐久性評価装置。
【請求項２】
前記液水系が、液水の温度を制御する温度制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電解質膜耐久性評価装置。
【請求項３】
前記電解質膜が格納容器に収容され、該容器内には、前記電解質膜の一方の面に面する空間と、前記電解質膜の他方の面に面する空間と、が区画形成され、
一方の空間には前記ガス供給手段によってガスが供給され、他方の空間には前記液水供給手段によって液水が供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電解質膜耐久性評価装置。
【請求項４】
前記液水が純水であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電解質膜耐久性評価装置。
【請求項５】
前記ガスが不活性ガスであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電解質膜耐久性評価装置。
【請求項６】
前記湿度制御手段が複数あることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電解質膜耐久性評価装置。
【請求項７】
前記複数の湿度制御手段が供給ガスを直接導入する手段を有することを特徴とする請求項６に記載の電解質膜耐久性評価装置。
【請求項８】
前記複数の湿度制御手段が切り替え制御可能であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の電解質膜耐久性評価装置。
【請求項９】
前記格納容器の上流側の液水供給系に流量計が、前記格納容器の下流側の液水排出系に閉止弁が、それぞれ設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電解質膜耐久性評価装置。
【請求項１０】
前記電解質膜損傷検出手段が前記格納容器の下流側のガス排出系に介設した水分離器であり、分離した水分量の変化により電解質膜の損傷を検出することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電解質膜耐久性評価装置。
【請求項１１】
前記格納容器の上流側の液水供給系または前記格納容器の下流側の液水排出系の少なくともいずれか一方に気液分離器が設けられており、気液分離器内の気相の増加により電解質膜の損傷を検出することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電解質膜耐久性評価装置。
【請求項１２】
電解質膜の耐久性を評価する電解質膜耐久性評価方法であって、
前記電解質膜の一方の面にガスを供給するとともに、前記電解質膜の他方の面に液水を供給し、
前記ガスの湿度を制御して、
前記電解質膜の損傷をガス系または液水系内における水分の挙動で検出することを特徴とする電解質膜耐久性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池等に用いられる電解質膜の耐久性を評価する電解質膜耐久性評価装置および電解質膜耐久性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電解質膜耐久性評価装置は、電解質膜の両面に圧力差を付けてガスを供給し、高圧側の圧力低下により電解質膜の損傷を検出していた（特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、電解質膜の一方の面に、供給ラインにより所定圧力の第１ガスを供給し、電解質膜の他方の面に、別の供給ラインにより第１ガスの圧力より低い所定圧力の第２ガスを供給する。分岐ラインを通る第１ガスおよび第２ガスは、それぞれバブラにより所定湿度に加湿される。
【０００４】
２つのバルブを用いて第１ガスの湿度が所定のサイクルで切り替えられ、別の２つのバルブを用いて第２ガスの湿度が所定のサイクルで切り替えられる。電解質膜に供給される第１ガスおよび第１ガスの圧力がそれぞれモニターされ、計測された圧力差に基づいて電解質膜の損傷が判定され、電解質膜が損傷するまでの時間が計測される。
【特許文献１】特開２００５−１６６５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電解質膜耐久性評価装置は、実際の燃料電池で起こりうるカソード側の電解質膜の片面に生成水（液水）が存在する場合を模擬した耐久性評価試験を行っておらず、十分な耐久試験結果を得る事ができなかった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、電解質膜の片面に液水が存在する場合を模擬した耐久性評価試験ができる電解質膜耐久性評価装置および電解質膜耐久性評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る電解質膜耐久性評価装置は、電解質膜の耐久性を評価する電解質膜耐久性評価装置であって、前記電解質膜の一方の面に、ガスを供給するガス供給手段と、前記電解質膜の他方の面に、液水を供給する液水供給手段と、前記ガスの湿度を制御する湿度制御手段と、前記電解質膜の損傷をガス系または液水系内の水分の挙動で検出する電解質膜損傷検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように構成された本発明に係る電解質膜耐久性評価装置によれば、電解質膜の一方の面にガス供給手段によりガスを供給するとともに、電解質膜の他方の面に液水供給手段により液水を供給し、湿度制御手段によりガスの湿度を制御して、電解質膜損傷検出手段がガス系または液水系内の水分の挙動により電解質膜の損傷を検出するので、電解質膜の片面に液水が存する場合を模擬した耐久性評価試験ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は第１の実施形態に係る電解質膜耐久性評価装置のガス供給および排出、液水供給および排出の配管系の構成例を示す概略図である。
【００１１】
図１を参照して、第１の実施形態に係る電解質膜耐久性評価装置の配管系は、ガスを扱うガス供給ライン１０ａ、ガス分岐ライン１２ａおよびガス排出ライン１４ａと、液水を扱う液水供給ライン１０ｂおよび液水排出ライン１４ｂと、から概ね構成されている。そして、ガス供給ライン１０ａとガス排出ライン１４ａとの間、および液水供給ライン１０ｂと液水排出ライン１４ｂとの間には、電解質膜１１０を収容する試料格納容器１００が設けられている。
【００１２】
ガス供給ライン１０ａは、本発明のガス供給手段に相当し、一端がユーティリティ施設やガスボンベに接続され、他端が電解質膜１１０を収容する試料格納容器１００に接続されている。所定のガスが、ガス供給ライン１０ａを経由して試料格納容器１００の第１空間（ガス室）１０６に供給される（図２および図３参照）。ユーティリティ施設等からガス供給ライン１０ａに供給されるガスとしては、窒素、アルゴン等の不活性ガスや、空気、酸素および水素が好適である。ユーティリティ施設等から供給されるガスは湿気を含まず、乾燥していることが好ましい。
【００１３】
ガス供給ライン１０ａは、ガス供給の上流側から順に、バルブ２０ａ、レギュレータ２２ａ、圧力計２３ａ、マスフロー２４ａ、流量計２６ａ、加熱ヒータ２８ａ、バルブ３８ａ、加湿器４０ａ、バルブ４２ａ、圧力計３２ａ、露点計３４ａおよび保温ヒータ３６ａが設けられている。このガス供給ライン１０ａの下流端部は、電解質膜１１０によって仕切られた試料格納容器１００の第１空間（ガス室）１０６の流入側に接続されている。
【００１４】
バルブ２０ａは、これを開閉することによって、ガス供給ライン１０ａへガスを供給し、または遮断する。
【００１５】
レギュレータ２２ａは、これより下流側のガス供給ライン１０ａに流れるガスのガス圧を制限する。圧力計２３ａは、レギュレータ２２ａにより制限したガスの圧力を測定する。
【００１６】
マスフロー２４ａは、これより下流側におけるガス供給ライン１０ａ内のガスの流量を調節する。流量は任意に設定可能であるが、典型的な流量は１リットル／ｍｉｎである。流量計２６ａは、マスフロー２４ａにより調節されたガスの流量を測定する。
【００１７】
加熱ヒータ２８ａは、ガス供給ライン１０ａを流れるガスを所定の温度に加熱する。
【００１８】
バルブ３８ａは、ガス分岐ライン１２ａの流入側接続部の下流側を開閉する。加湿器（バプラ）４０ａは、本発明の湿度制御手段に相当し、これを通過したガスを所定の湿度に加湿する。バルブ４２ａは、ガス分岐ライン１２ａの流出側接続部の上流側を開閉する。
【００１９】
バルブ３８ａは、電解質膜１１０の評価中は常時開放され、加湿器４０ａ内は加圧状態となっている。加湿器４０ａを通ったガスは、所定の湿度に調節される。バルブ４２ａは開度制御が可能であり、加湿器４０ａ内が常に加圧状態であるため、バルブ４２ａの開閉によるガス供給ライン１０ａの圧力変動を抑制し、圧力が安定したガスを試料格納容器１００の第１空間１０６に供給することができる。
【００２０】
ガス分岐ライン１２ａは、その流入側接続部が上記バルブ３８ａの上流側に分岐接続され、その流出側接続部が上記バルブ４２ａの下流側に合流接続されており、ガス供給ライン１０ａを流れるガスをガス分岐ライン１２ａにバイパスさせうるようになっている。
【００２１】
このガス分岐ライン１２ａは、本発明のガス供給手段の一部に相当し、ガス流の上流側から順に、バルブ３９ａ、加湿器４１ａおよびバルブ４３ａが設けられている。
【００２２】
バルブ３９ａは、ガス分岐ライン１２ａの加湿器４１ａの上流側を開閉する。加湿器（バプラ）４１ａは、本発明の湿度制御手段に相当し、これを通過したガスを所定の湿度に加湿する。バルブ４３ａは、ガス分岐ライン１２ａの加湿器４１ａの下流側を開閉する。
【００２３】
バルブ３９ａは、電解質膜１１０の評価中は常時開放され、加湿器４１ａ内は加圧状態となっている。加湿器４１ａを通ったガスは、所定の湿度に調節される。バルブ４３ａは開度制御が可能であり、加湿器４１ａ内が常に加圧状態であるため、バルブ４３ａの開閉によりガス供給ライン１０ａおよびガス分岐ライン１２ａの圧力変動を抑制し、圧力が安定したガスを試料格納容器１００の第１空間１０６に供給することができる。
【００２４】
ガス分岐ライン１２ａを通って加湿されたガスは、バルブ４２ａの下流側でガス供給ライン１０ａを流れるガスと合流する。このようにガス供給ライン１０ａから分岐したガスを加湿した後、ガス供給ライン１０ａに合流させることにより、ガス供給ライン１０ａとガス分岐ライン１２ａとの分岐点の上流側と、ガス供給ライン１０ａとガス分岐ライン１２ａとの合流点の下流側とで配管抵抗を揃えることができるので、ガスの流量変動が抑制される。
【００２５】
本実施形態のガスを扱う配管系では、湿度制御手段として、ガス供給ライン１０ａに介設された加湿器４０ａと、ガス分岐ライン１２ａに介設された加湿器４１ａと、が設けられており、上記加湿器４０ａの上流側にバルブ３８ａが介設され、上記加湿器４１ａの上流側にバルブ３９ａが介設されているので、湿度制御手段が切り替え制御可能である。したがって、加湿器４０ａおよび加湿器４１ａにてそれぞれ異なる湿度に加湿された第１ガスを混合することで、第１ガスの湿度を任意に調整することができ、任意の湿度差パターンを設定した耐久試験を実施することができる。
【００２６】
また、湿度制御手段としての加湿器４０ａまたは４１ａから、通過する第１ガスを加湿する為に導入してある水を完全に抜くことで、ガス供給ライン１０ａまたはガス分岐ライン１２ａから供給ガスが加湿器で加湿されずに直接導入されるので、供給ガスとしてボンベガスを使用した場合に極力露点の低いガスを使った耐久試験を実施することができる。
【００２７】
圧力計３２ａおよび露点計３４ａは、バルブ３８ａの下流側におけるガス供給ライン１０ａ内の圧力および露点を測定する。
【００２８】
保温ヒータ３６ａは、ガス供給ライン１０ａを所定の温度に保温し、試料格納容器１００の第１空間１０６に供給されるガスの温度および湿度を調節する。
【００２９】
ガス排出ライン１４ａは、一端が試料格納容器１００の第１空間１０６の流出側に接続され、他端がたとえば実験棟の排気ポートに接続されている。排出ライン１４ａを経由して、試料格納容器１００の第１空間１０６からガスが排出される。
【００３０】
ガス排出ライン１４ａには、ガス流の上流側から順に、保温ヒータ５０ａ、水分離器５２ａおよびバックプレッシャレギュレータ５４ａが設けられている。
【００３１】
保温ヒータ５０ａは、ガス排出ライン１４ａを所定の温度に加熱する。これにより、ガス排出ライン１４ａ内の結露が防止され、水詰まりを防止することができる。
【００３２】
水分離器５２ａは、本発明の電解質膜損傷検出手段に相当し、ガス排出ライン１４ａを流れるガスを冷却することにより、ガスに含まれる水分を除去する。
【００３３】
バックプレッシャレギュレータ５４ａは、これより上流側の配管全体の圧力を所定の圧力値に保つ。
【００３４】
液水供給ライン１０ｂは、本発明の液水供給手段に相当し、一端がユーティリティ施設や液水タンクに接続され、他端が電解質膜１１０を収容する試料格納容器１００の第２空間（液水室）１０８の流入側に接続されている。所定の液水が、液水供給ライン１０ｂを経由して試料格納容器１００の第２空間１０８に供給される。ユーティリティ施設等から液水供給ライン１０ｂに供給される液水としては、純水またはイオンを溶解させた水が好適である。
【００３５】
液水供給ライン１０ｂには、液水流れの上流側から順に、バルブ２０ｂ、流量計２６ｂおよび圧力計３２ｂが設けられている。
【００３６】
バルブ２０ｂは、これを開閉することによって、液水供給ライン１０ｂへ液水を供給し、または遮断する。
【００３７】
流量計２６ｂは、液水供給ライン１０ｂにおける液水の流量を測定する。圧力計３２ｂは、液水供給ライン１０ｂ内の圧力を計測する。加熱ヒータ３６ｂは、本発明の温度制御手段に相当し、試料格納容器１００の第２空間１０８側を区画するケース１０４（図２および図３参照）に面して設けられ、試料格納容器１００の第２空間１０８側を所定の温度に保温調節する。このように液水供給ライン１０ｂの一部である試料格納容器１００に液水の温度を制御する加熱ヒータ３６ｂが設けられているので、発電中の温度上昇を模擬することができる。
【００３８】
液水排出ライン１４ｂは、一端が試料格納容器１００の第２空間１０８の流出側に接続され、他端がたとえば実験棟の排水ポートまたは液水供給ライン１０ｂに循環するように接続されている。液水排出ライン１４ｂを経由して、試料格納容器１００の第２空間１０８から液水が排出される。
【００３９】
この液水排出ライン１４ｂには、バルブ８０ｂが設けられている。バルブ８０ｂは、排水ポートへの液水の排水または液水供給ライン１０ｂへの導入を遮断できる。また図示しないが液水ラインにパージガスを導入することで液水の排出を促進することができる。
【００４０】
上述したように、試料格納容器１００の上流側の液水供給ライン１０ｂに上記流量計２６ｂが設けられており、試料格納容器１００の下流側の液水排水ライン１４ｂにバルブ（閉止弁）８０ｂが設けられているので、液水供給ライン１０ｂの流量変化により電解質膜１１０の損傷を把握することができる。したがって、流量計２６ｂは、本発明の電解質膜損傷検出手段に相当する。
【００４１】
図２は試料格納容器１００を示す斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００４２】
図２および図３を参照して、試料格納容器１００は、ケース１０２およびケース１０４からなる。ケース１０２にはガス供給ライン１０ａおよびガス排出ライン１４ａが接続され、ケース１０４には液水供給ライン１０ｂおよび液水排出ライン１４ｂが接続されている。ケース１０２および１０４は、それぞれ凹状の箱体に一つまたは複数のガスの流路を設置している。
【００４３】
電解質膜１１０は、シール部材１１２にその両面が挟まれた状態でケース１０２と１０４との間にこれらによって区画された空間を仕切るように配され、ケース１０２および１０４は複数の止着部材１１２により締結接合される。これにより、ケース１０２内部に電解質膜１１０で仕切られた第１空間（ガス室）１０６が、ケース１０４内部に電解質膜１１０で仕切られた第２空間（液水室）１０８が区画形成される。なお、電解質膜１１０は、たとえば、フッ素系電解質膜、炭化水素系電解質膜などの周知組成のものに限られず、新規開発品であっても構わない。
【００４４】
以上の如く構成された本実施形態の電解質膜耐久性評価装置によれば、試料格納容器１００に電解質膜１１０が収容され、該容器１００内が電解質膜１１０の一方の面に面する第１空間１０６と、電解質膜１１０の他方の面に面する第２空間１０８と、に区画され、第１空間１０６にはガス供給ライン１０ａによってガスが供給され、第２空間１０８には液水供給ライン１０ｂによって液水が供給されるので、密閉空間に所定のガス流れを実現して耐久試験をすることができる。また、液水として純水を用いれば、発電中の生成水を模擬することができる。さらに、ガス供給ライン１０ａに供給するガスとして不活性ガスを用いれば、ガスによる電解質膜１１０への影響を排除した耐久試験ができる。
【００４５】
そして、湿度制御手段である加湿器４０ａ、４１ａによりガスの湿度を制御して、電解質膜損傷検出手段である流量計２６ｂが液水供給ライン１０ｂの流量変化により電解質膜１１０の損傷を検出するので、電解質膜１１０の片面に液水が存する場合を模擬した耐久性評価試験ができる。このように液水の挙動により電解質膜１１０の損傷を検出するので、ガス物性の変化を検出するのに比較して簡便な検出系を構成することができる。
【００４６】
次に、上記の如く構成された電解質膜耐久性評価装置を用いて実施する本発明に係る電解質膜耐久性評価方法を説明する。すなわち、本発明に係る電解質膜耐久性評価方法は、試料格納容器１００内に収容された電解質膜１１０の一方の面に面した第１空間（ガス室）１０６にガス供給ライン１０ａを通じてガスを供給するとともに、電解質膜１１０の他方の面に面した第２空間（液水室）１０８に液水供給ライン１０ｂを通じて液水を供給し、電解質膜１１０の損傷をガス系または液水系における水分の挙動により検出する。本実施形態では、上述したように電解質膜損傷検出手段としての流量計２６ｂが液水供給ライン１０ｂの流量変化により電解質膜１１０の損傷を検出する。
【００４７】
また、本発明に係る電解質膜耐久性評価方法におけるバルブ４２ａ、４３ａ、４２ｂおよび４３ｂの開度制御について具体的に説明する。ここでは、加湿器４０ａへは水は導入されておらず、加湿器４０ａを通過する第１ガスは加湿されずに導入される場合を説明する
図４はバルブ４２ａおよびバルブ４３ａの開度制御の様子を示す説明図である。
【００４８】
図１および図４を参照して、まず、初期状態ｔ０（測定開始時刻）においては、バルブ４２ａが開放され、バルブ４３ａが閉成されている。
【００４９】
時刻ｔ１においては、バルブ４２ａを開放したまま、バルブ４３ａを開放する。これにより、バルブ４２ａの上流側のガス供給ライン１０ａに加湿ガスが合流し、試料格納容器１００に供給されるガスの湿度が上昇する。
【００５０】
時刻ｔ２においては、バルブ４２ａを閉成する。これにより、試料格納容器１００に供給されるガスは加湿ガスのみとなる。
【００５１】
時刻ｔ３においては、バルブ４３ａを開放にしたまま、バルブ４２ａを開放する。これにより、バルブ４２ａのガス供給ライン１０ａに乾燥ガスが送られ、試料格納容器１００に供給されるガスの湿度が減少する。
【００５２】
時刻ｔ４においては、バルブ４３ａを閉成する。これにより、試料格納容器１００に供給されるガスは乾燥ガスのみとなる。
【００５３】
ｔ５以降においては、ｔ１〜ｔ４までの動作を繰り返すことにより、乾燥−加湿のサイクルが生じる。これにより、バルブ切り替え時の衝撃が低減され、試料格納容器１００に供給されるガスの流量または圧力の脈動変化を抑制することができる。
【００５４】
図５はバルブ４２ａおよびバルブ４３ａの開度を比例制御する場合の様子を示す説明図である。
【００５５】
図１および図５を参照して、乾燥状態から加湿状態へ移行する場合（ｔ１〜ｔ２）には、バルブ４３ａがｔ１〜ｔ１’の間において徐々に開放され、バルブ４２ａがｔ１’〜ｔ２の間において徐々に閉成される。
【００５６】
逆に、加湿状態から乾燥状態へ移行する場合（ｔ３〜ｔ４）には、バルブ４２ａがｔ３〜ｔ３’の間において徐々に開放され、バルブ４３ａがｔ１’〜ｔ２の間において徐々に閉成される。乾燥状態または加湿状態の継続時間は任意であるが、燃料電池の稼動状態を想定すると、数分〜６時間が好適である。これにより、バルブ切り替え時の衝撃がより効果的に低減され、試料格納容器１００に供給されるガスの流量または圧力の脈動変化を抑制することができる。
【００５７】
図４および図５に示したバルブ４２ａおよびバルブ４３ａの開度制御は、たとえば、それぞれ専用のシーケンシャルコントローラにより予め定められたサイクルで動作させることができる。また、本実施形態の電解質膜耐久性評価装置には、バルブ４２ａ、４３ａ、４２ｂおよび４３ｂの開閉動作を統括的に制御する制御部を別途設けてもよい。
【００５８】
図６は第２の実施形態の電解質膜耐久性評価装置のガス供給および排出、液水供給および排出の配管系の構成例を示す概略図である。
【００５９】
図６を参照して、第２の実施形態を説明する。ガス供給ライン１０ａおよびガス分岐ライン１２ａ、液水排出ライン１４ｂは第１の実施形態と同一の配管構成を有し、また格納容器１００の第２空間１０８側にも加熱ヒータ３６ｂが備えられている。したがって、第１の実施形態と異なる配管構成のガス排出ライン１４ａおよび液水供給ライン１０ｂについて説明する。
【００６０】
ガス排出ライン１４ａは、一端が試料格納容器１００の第１空間（ガス室）１０６の流出側に接続され、他端がたとえば実験棟の排気ポートに接続されている。このガス排出ライン１４ａを経由して、試料格納容器１００の第１空間１０６からガスが排出される。
【００６１】
ガス排出ライン１４ａには、ガス流の上流側から順に、保温ヒータ５０ａ、水分離器５２ａおよびバックプレッシャレギュレータ５４ａが設けられている。
【００６２】
保温ヒータ５０ａは、ガス排出ライン１４ａを所定の温度に加熱する。これにより、排出ライン１４ａ内の結露が防止され、排出ライン１４ａの水詰まりを防ぐことができる。
【００６３】
水分離器５２ａは、排出ライン１４ａのガスを冷却することにより、ガスに含まれる水を除去する。この水分離器５２ａは分離した液水部がたとえば実験棟の排水ポートに接続されている。
【００６４】
水分離器５２ａから排水ポートまでのラインにはドレンタンク５３ａおよびバルブ８０ａが設けられている。ドレンタンク５３ａでは、分離した液水の増減を液面変化により把握することができる。液水の増減は電解質膜１１０を透過した水分や電解質膜１１０が損傷したことにより流入する液水により変化するが、前者と後者とでは水分量が大きく違うため区別して判断することが可能である。したがって、水分離器５２ａおよびこれに附属するドレンタンク５３ａは、本発明の電解質膜損傷検出手段を構成する。バルブ８０ｂは、排水ポートへの液水の排水を遮断することができる。
【００６５】
バックプレッシャレギュレータ５４ａは、これより上流側の配管全体の圧力を所定の圧力値に保つ。
【００６６】
液水供給ライン１０ｂは一端がユーティリティ施設や液水タンクに接続され、他端が電解質膜１１０を収容する試料格納容器１００の第２空間（液水室）１０８の流入側に接続されている。所定の液水が、液水供給ライン１０ｂを経由して試料格納容器１００の第２空間１０８に供給される。ユーティリティ施設等から供給される液水としては、純水またはイオンを溶解させた水が好適である。
【００６７】
液水供給ライン１０ｂには、液水供給の上流側から順に、バルブ２０ｂ、気液分離器５２ｂおよび圧力計３２ｂが設けられている。
【００６８】
バルブ２０ｂは、これを開閉することにより、液水供給ライン１０ｂへ液水を供給し、遮断することができる。
【００６９】
気液分離器５２ｂは、本発明の電解質膜損傷検出装置に相当し、試料格納容器１００に収容した電解質膜１１０を介してガス供給ライン１０ａから液水供給ライン１０ｂに混入したガスを水と分離する。気液分離器５２ｂの水と分離した気相部分には、パージのためのガス供給ライン１０ｃとガス排出ライン１４ｃとが接続されている。このように試料格納容器１００の上流側の液水供給ライン１０ｂに気液分離器５２ｂが設けられているので、液水系の水分の挙動に伴う気液分離器５２ｂ内の気相の増加により電解質膜１１０の損傷を検出することができる。この気液分離器５２ｂは試料格納容器１００の下流側の液水排水ライン１４ｂに、あるいは液水供給ライン１０ｂと液水排水ライン１４ｂとの双方に設けられていても構わない。
【００７０】
ガス供給ライン１０ｃは一端がユーティリティ施設やガスボンベに接続され、他端が水分離器５２ｂの気相部分に接続されている。所定のガスが、ガス供給ライン１０ｃを経由して水分離器５２ｂに供給される。ユーティリティ施設等からガス供給ライン１０ｃを介して供給されるガスとしては、窒素、アルゴン等の不活性ガスが好適である。ユーティリティ施設等から供給されるガスの湿度は乾燥していることが好ましい。
【００７１】
ガス排出ライン１４ｃは一端が水分離器５２ｂの気相部分に接続され、他端がたとえば実験棟のガス排気ポートに接続されている。ガス排出ライン１４ｃには水分離器５２ｂの気相部分側から順にガス濃度計５１ｂおよびバルブ８１ｂが設けられている。ガス濃度計５１ｂはガス供給ライン１０ｃのガスを検知対象としており、数ｐｐｍオーダーの濃度を検出できる。より初期における電解質膜１１０の損傷を検出するためにはｐｐｂオーダーの濃度を検出できることが望ましい。
【００７２】
圧力計３２ｂは、液水供給ライン１０ｂ内の圧力を計測する。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、例えば燃料電池の耐久試験をする装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１の実施形態に係る電解質膜耐久性評価装置のガス供給および排出、液水供給および排出の配管系の構成例を示す概略図である。
【図２】試料格納容器の斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】バルブ４２ａおよびバルブ４３ａの開度制御の様子を示す説明図である。
【図５】バルブ４２ａおよびバルブ４３ａの開度を比例制御する場合の様子を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態に係る電解質膜耐久性評価装置のガス供給および排出、液水供給および排出の配管系の構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ａ    ガス供給手段（ガス供給ライン）、
１０ｂ    液水供給手段（液水供給ライン）、
１０ｃ    ガス供給ライン、
１２ａ    ガス分岐ライン、
１４ａ    ガス排出ライン、
１４ｂ    液水排出ライン、
１４ｃ    ガス排出ライン、
２６ｂ    電解質膜損傷検出手段（流量計）、
３６ｂ    温度制御手段（加熱ヒータ）、
３８ａ、３９ａ、４２ａ、４３ａ    バルブ、
４０ａ、４１ａ    湿度制御手段（加湿器）、
５２ａ    電解質膜損傷検出手段（水分離器）、
５２ｂ    電解質膜損傷検出手段（気液分離器）、
５３ａ    電解質膜損傷検出手段（ドレンタンク）、
１００    格納容器、
１０６    第１空間
１０８    第２空間
１１０    電解質膜。
【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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