(57)【要約】【課題】膜電極接合体の耐電圧特性の検査を適切に実行する。【解決手段】膜電極接合体の電極間に印加する電圧を開始電圧から開始電圧よりも高い終了電圧までの電圧領域で掃引しながら印加するとともに、電圧の印加によって電極間に流れる電流を測定する。測定された電流の電流値に基づいて膜電極接合体の耐電圧特性を検査する。膜電極接合体の電極間に印加する電圧を掃引する場合において、膜電極接合体中の水の電気分解によって電流に発生する第１ピークを検出し、電圧の掃引の開始から第１ピークが検出されるまでの第１ピーク検出時間を測定し、測定した第１ピーク検出時間から得られる前記電圧の実際の掃引速度に基づいて電圧が終了電圧まで到達するのに要する時間を算出し、算出した時間に基づいて電圧の掃引を実行する。【選択図】図４
2016207523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体の検査方法であって、
（ａ）前記膜電極接合体の電極間に印加する電圧を開始電圧から前記開始電圧よりも高い終了電圧までの電圧領域で掃引しながら印加するとともに、前記電圧の印加によって前記電極間に流れる電流を測定する工程と、
（ｂ）測定された前記電流の電流値に基づいて前記膜電極接合体の耐電圧特性を検査する工程と、
を備え、
前記工程（ａ）は、
（ａ１）前記膜電極接合体中の水の電気分解によって前記電流に発生する第１ピークを検出し、前記電圧の掃引の開始から前記第１ピークが検出されるまでの第１ピーク検出時間を測定する工程と、
（ａ２）測定した前記第１ピーク検出時間から得られる前記電圧の実際の掃引速度に基づいて前記電圧が前記終了電圧まで到達するのに要する時間を算出する工程と、
（ａ３）算出した前記時間が経過するまで前記電圧の掃引を実行する工程と、
を含む、
ことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の検査方法であって、
前記工程（ａ）における前記電圧の掃引は、
第１の設定掃引速度で一定の第１の終了時間まで行われ、前記電流に前記第１ピークが含まれる第１区間と、
前記第１区間に引き続き、前記膜電極接合体中のカーボンの酸化によって前記電流に発生する第２ピークが含まれるように設定される第２の電圧に到達する第２の終了時間まで、前記第１の設定掃引速度よりも遅い第２の設定掃引速度で行われる第２区間と、
前記第２区間に引き続き、前記終了電圧に到達する第３の終了時間まで、前記第２の設定掃引速度よりも速い第３の設定掃引速度で行われる第３区間と、
に区分され、
前記第２の終了時間は、前記工程（ａ２）において、前記第１ピーク検出時間から得られる前記第１の区間における前記電圧の実際の第１の掃引速度と前記第１の設定掃引速度前記第２の設定掃引速度とから得られる前記第２の区間における前記電圧の実際の第２の掃引速度に基づいて、前記第１区間の終了時における第１の電圧から前記第２の電圧に到達するまでの時間を算出することにより設定され、
前記第３の終了時間は、前記工程（ａ２）において、前記第１の掃引速度と前記第１の設定掃引速度と前記第３の設定掃引速度とから得られる前記第３の区間における前記電圧の実際の第３の掃引速度に基づいて、前記第２の電圧から前記終了電圧に到達するまでの時間を算出することにより設定される、
検査方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の検査方法であって、
前記工程（ａ）は、前記終了電圧の印加を終了して前記電圧の印加を停止した後に、再度、一定の区間において一定の電圧を印加する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、前記一定の電圧の印加時における前記電流の電流値に基づいて前記膜電極接合体の耐電圧特性を検査する工程を含む、
検査方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の検査方法であって、
前記工程（ａ）は、前記第１ピーク検出時間が基準時間に対して閾値時間以上遅くなった場合に、前記膜電極接合体の電極間に前記電圧を印加するための検査電極の劣化に関する通知を実行する工程を含む、
検査方法。
【請求項５】
固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体の検査装置であって、
前記膜電極接合体の電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧の印加によって前記電極間に流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記電圧印加手段を制御して、前記膜電極接合体の電極間に印加する電圧を開始電圧から前記開始電圧よりも高い終了電圧までの電圧領域で掃引しながら印加するとともに、前記電流測定手段によって測定された前記電流に基づいて前記膜電極接合体の耐電圧特性を検査する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記膜電極接合体中の水の電気分解によって前記電流に発生する第１ピークを検出し、前記電圧の掃引の開始から前記第１ピークが検出されるまでの第１ピーク検出時間を測定し、
測定した前記第１ピーク検出時間から得られる前記電圧の実際の掃引速度に基づいて前記電圧が前記終了電圧まで到達するのに要する時間を算出し、
算出した前記時間に基づいて前記電圧の掃引を制御する、
ことを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ、以下、「ＭＥＡ」とも呼ぶ）を検査する方法として、ＭＥＡに電圧を印加し、耐電圧の基準を満たさない場合に発生する絶縁破壊後の電流を検知する耐電圧検査が知られている。例えば、特許文献１には、ＭＥＡに、一定電圧を印加して、ＭＥＡに流れる電流値を検出し、検出した電流値を閾値と比較することによりリークの有無を判定することにより、ＭＥＡを検査する方法が記載されている。また、この検査は、検査の開始から一定時間の経過をもって終了するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５４９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、検査設備において検査を繰り返し実行した場合、ＭＥＡに電圧を印加するための検査電極に酸化が徐々に進行し、これに応じて検査設備の測定系の内部抵抗が増加する。内部抵抗の増加は内部抵抗での電圧降下の増加を招き、ＭＥＡに印加する電圧として検査電極間に印加した電圧に比べて、ＭＥＡに実質的に印加する電圧の低下を招く。これにより、一定の掃引速度でＭＥＡに印加する電圧を上昇させて検査を行う場合、ＭＥＡに印加する電圧の上昇速度が実質的に低下することになる。このため、検査の終了時間を一定時間の経過で規定した場合、ＭＥＡに実質的に印加する電圧が低下することによって、検査に要する電圧がＭＥＡに実質的に印加されることなく検査が終了することになり、適切な検査が実行できない可能性がある、という問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体の検査方法が提供される。この検査方法は、（ａ）前記膜電極接合体の電極間に印加する電圧を開始電圧から前記開始電圧よりも高い終了電圧までの電圧領域で掃引しながら印加するとともに、前記電圧の印加によって前記電極間に流れる電流を測定する工程と；（ｂ）測定された前記電流の電流値に基づいて前記膜電極接合体の耐電圧特性を検査する工程と；を備える。前記工程（ａ）は、（ａ１）前記膜電極接合体中の水の電気分解によって前記電流に発生する第１ピークを検出し、前記電圧の掃引の開始から前記第１ピークが検出されるまでの第１ピーク検出時間を測定する工程と；（ａ２）測定した前記第１ピーク検出時間から得られる前記電圧の実際の掃引速度に基づいて前記電圧が前記終了電圧まで到達するのに要する時間を算出する工程と、（ａ３）算出した前記時間が経過するまで前記電圧の掃引を実行する工程と；を含む。
この形態の検査方法では、膜電極接合体の電極中の水の電気分解によって電流に発生する第１ピークが検出されるまでの第１ピーク検出時間から得られる膜電極接合体の電極間の印加電圧の実際の掃引速度に基づいて、膜電極接合体の電極間の印加電圧が終了電圧まで到達するのに要する時間を算出することができる。そして、算出した時間が経過するまで電圧の掃引を実行することにより、検査に要する最終電圧を膜電極接合体の電極間に印加することができ、適切な検査を実施することができる。
【０００７】
（２）上記形態の検査方法において、前記工程（ａ）における前記電圧の掃引は、第１の設定掃引速度で一定の第１の終了時間まで行われ、前記電流に前記第１ピークが含まれる第１区間と；前記第１区間に引き続き、前記膜電極接合体中のカーボンの酸化によって前記電流に発生する第２ピークが含まれるように設定される第２の電圧に到達する第２の終了時間まで、前記第１の設定掃引速度よりも遅い第２の設定掃引速度で行われる第２区間と；前記第２区間に引き続き、前記終了電圧に到達する第３の終了時間まで、前記第２の設定掃引速度よりも速い第３の設定掃引速度で行われる第３区間と；に区分されるとしてもよい。そして、前記第２の終了時間は、前記工程（ａ２）において、前記第１ピーク検出時間から得られる前記第１の区間における前記電圧の実際の第１の掃引速度と前記第１の設定掃引速度と前記第２の設定掃引速度とから得られる前記第２の区間における前記電圧の第２の掃引速度に基づいて、前記第１区間の終了時における第１の電圧から前記第２の電圧に到達するまでの時間を算出することにより設定され；前記第３の終了時間は、前記工程（ａ２）において、前記第１の掃引速度と前記第１の設定掃引速度と前記第３の設定掃引速度とから得られる前記第３の区間における前記電圧の実際の第３の掃引速度に基づいて、前記第２の電圧から前記終了電圧に到達するまでの時間を算出することにより設定される；としてもよい。
この形態の検査方法においても、検査に要する最終電圧を膜電極接合体の電極間に印加することができ、適切な検査を実施することができる。
また、カーボンの酸化による第２ピークが含まれる第２区間における第２の設定掃引速度を、水の電気分解による第１ピークが含まれる第１区間における第１の設定掃引速度よりも遅くすることにより、第１の設定掃引速度と同じにする場合と比較して、第２ピーク値を小さくすることができる。これにより、電流の測定に要する設備の小型化、低コスト化が可能である。また、第１区間の第１の設定掃引速度を第２区間の第２の設定掃引速度よりも速くすることにより、検査時間の短縮化を図ることができる。また、第２区間の第２の設定掃引速度よりも速い第３の設定掃引速度の第３区間で、膜電極接合体の電極間に印加する電圧を第２の区間の終了時における第２の電圧から最終電圧まで掃引することにより、第２の設定掃引速度で最終電圧まで掃引する場合に比べて、カーボン酸化によって発生する膜電極接合体の劣化を抑制することができるとともに、検査時間の短縮化を図ることができる。
【０００８】
（３）上記形態の検査方法において、前記工程（ａ）は、前記終了電圧の印加を終了して前記電圧の印加を停止した後に、再度、一定の区間において一定の電圧を印加する工程を含み；前記工程（ｂ）は、前記一定の電圧の印加時における前記電流の電流値に基づいて前記膜電極接合体の耐電圧特性を検査する工程を含む；としてもよい。
この形態の検査方法では、膜電極接合体の電極間に印加する電圧を開始電圧から終了電圧まで掃引することによる膜電極接合体耐電圧特性の検査の後に、再度、一定の電圧を印加して、膜電極接合体の電極間に流される前記電流を測定し、測定した電流の電流値に基づいて膜電極接合体の耐電圧特性を確認することができる。
【０００９】
（４）上記形態の検査方法において、前記工程（ａ）は、前記第１ピーク検出時間が基準時間に対して閾値時間以上遅くなった場合に、前記膜電極接合体の電極間に前記電圧を印加するための検査電極の劣化に関する通知を実行する工程を含むとしてもよい。
この形態の検査法方法では、適切な検査を継続しつつ、検査電極の劣化に関する通知を実行することにより、例えば、検査電極の交換を促すことができる。
【００１０】
（５）本発明の他の形態によれば、固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体の検査装置が提供される。この形態の検査装置は、前記膜電極接合体の電極間に電圧を印加する電圧印加手段と；前記電圧の印加によって前記電極間に流れる電流を測定する電流測定手段と；前記電圧印加手段を制御して、前記膜電極接合体の電極間に印加する電圧を開始電圧から前記開始電圧よりも高い終了電圧までの電圧領域で掃引しながら印加するとともに、前記電流測定手段によって測定された前記電流に基づいて前記膜電極接合体の耐電圧特性を検査する制御部と；を備える。前記制御部は、前記膜電極接合体中の水の電気分解によって前記電流に発生する第１ピークを検出し、前記電圧の掃引の開始から前記第１ピークが検出されるまでの第１ピーク検出時間を測定し；測定した前記第１ピーク検出時間に基づいてから得られる前記電圧の実際の掃引速度に基づいて前記電圧が前記終了電圧まで到達するのに要する時間を算出し；算出した前記時間に基づいて前記電圧の掃引を制御する。
この形態の検査装置では、膜電極接合体の電極中の水の電気分解によって電流に発生する第１ピークが検出されるまでの第１ピーク検出時間から得られる膜電極接合体の電極間の印加電圧の実際の掃引速度に基づいて、膜電極接合体の電極間の印加電圧が終了電圧まで到達するのに要する時間を算出することができる。そして、算出した時間が経過するまで電圧の掃引を実行することにより、検査に要する最終電圧を膜電極接合体の電極間に印加することができ、適切な検査を実施することができる。
【００１１】
また、上述の形態によれば、低コスト化、省資源化、製造の容易化、性能の向上等の種々の課題の少なくとも１つを解決することができる。
【００１２】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池の検査システム、品質評価装置、品質評価方法などの種々の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】検査装置の構成を示す模式図である。
【図２】検査装置を用いた参考例としての膜電極接合体の検査方法を示す説明図である。
【図３】検査装置を用いた実施形態としての膜電極接合体の検査方法において第１ピークの時間に応じて検査時間を変化させた例を示す表である。
【図４】第１ピーク検出時間に応じて検査時間を変化させた場合における膜電極接合体の検査方法の一例を示す説明図である。
【図５】図２に示した参考例としての検査方法において、膜電極接合体の電極間の印加電圧が検査終了時に到達する終了電圧の例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての検査装置１０の構成を示す模式図である。検査装置１０は、固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体（ＭＥＡ）４０の電極間に、開始電圧から開始電圧よりも高い終了電圧までの所定の電圧領域で電圧を掃引しながら印加し、ＭＥＡ４０の耐電圧が基準を満たしているか否かを検査する装置である。開始電圧は、通常０Ｖであり、終了電圧は、耐電圧Ｖｂの基準として規定される電圧値、本例では、３．３Ｖ±０．１Ｖである。なお、耐電圧Ｖｂは、絶縁破壊を起こさずに一定時間耐えられる電圧（「絶縁破壊電圧」とも呼ぶ）である。
【００１５】
検査装置１０は、測定部２０と、一対の検査電極としての陽極２４及び陰極２５と、を備える。測定部２０は、測定制御部２１と、陽極２４と陰極２５との間に電気的に接続される電圧印加手段としての直流電圧源２２と、陽極２４と直流電圧源２２との間に直列に設けられた電流測定手段としての電流計２３と、を備える。測定制御部２１は、直流電圧源２２を制御して、陽極２４と陰極２５との間に電圧を印加し、電極間に流れた電流を測定する。直流電圧源２２としては可変電圧源が用いられる。測定制御部２１は、直流電圧源２２を制御することにより、上述した電圧領域において、電極間に印加する電圧を掃引することができる。また、測定制御部２１は、電圧を掃引することによってＭＥＡ４０に流れた電流を測定し、測定した電流値をディスプレイ（図示省略）に視認可能に表示する。
【００１６】
陽極２４と陰極２５との間には、検査対象のＭＥＡ４０が挟持されている。図示するようにＭＥＡ４０は、電解質膜４２を備える。電解質膜４２の一方の面には、アノードとしての触媒電極４３及び触媒電極４３の外面のガス拡散層４５が形成されている。電解質膜４２の他方の面には、カソードとしての触媒電極４４及び触媒電極４４の外面のガス拡散層４６が形成されている。これらアノード及びカソードが、本発明の膜電極接合体の電極に相当する。
【００１７】
電解質膜４２は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂や炭化水素系樹脂材料等により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好なプロトン伝導性（電気伝導性）を示す。本実施形態では、電解質膜４２として、パーフルオロスルホン酸膜であるナフィオン（登録商標）を例とする。
【００１８】
触媒電極４３および触媒電極４４は、電気化学反応を促進する触媒を含有する触媒インクを電解質膜４２上に塗布し、所定時間乾燥させ触媒層として形成したものである。本実施形態では、触媒インクは、触媒担持カーボンとしての白金担持カーボンと、アイオノマーと、所定の溶媒とを混合したものを用いる。本実施形態においては、電解質膜４２に触媒インクを塗布することによって触媒層を形成するが、所定の基材上に触媒インクを塗布して触媒層を形成した後、形成した触媒層を電解質膜４２に接合するとしてもよい。
【００１９】
ガス拡散層４５およびガス拡散層４６は、ガス透過性および導電性を有する部材によって構成されている。本実施形態では、ガス拡散層４５，４６は、カーボンクロスやカーボンペーパなどのカーボン多孔質部材によって形成されている。ガス拡散層４５，４６を設けることによって、燃料電池として機能させた際に、触媒電極４３，４４に対するガス供給効率を向上させることができる。
【００２０】
なお、本実施形態においては、室温２５±３℃、湿度５０±１０％の環境下で、検査装置１０を用いてＭＥＡ４０の耐電圧特性の検査（耐電圧検査）を行う。
【００２１】
以下では、まず、検査装置１０を用いた実施形態としてのＭＥＡ４０の検査方法について説明する前に、検査装置１０を用いた参考例としてのＭＥＡ４０の検査方法について説明する。
【００２２】
図２は、検査装置１０を用いた参考例としての膜電極接合体４０の検査方法を示す説明図である。図２は、検査装置１０を用いてＭＥＡ４０の電極間に電圧を印加する場合の、印加電圧の掃引、及び、印加電圧の掃引に伴い測定される電流を、横軸を経過時間［ｓｅｃ］としたグラフで示している。上段のグラフは、直流電圧源２２に設定され、陽極２４と陰極２５との間に印加される直流の電圧（以下、「設定印加電圧」とも呼ぶ）Ｖａ［Ｖ］を示しており、中段のグラフは、ＭＥＡ４０の電極間に実際に印加される直流の電圧（以下、単に「印加電圧」とも呼ぶ）Ｖａｒ［Ｖ］を示している。下段のグラフは、印加電圧に応じて電流計２３によって測定される電流Ｉｒ［Ａ］を示している。
【００２３】
設定印加電圧Ｖａの掃引は、第１区間〜第３区間の３つの区間に区分されている。第１区間は、掃引の開始時間（０ｓｅｃ）から第１の終了時間ｔ１ｅまでの区間であり、第２区間は第１の終了時間ｔ１ｅから第２の終了時間ｔ２ｅまでの区間であり、第３区間は第２の終了時間ｔ２ｅから第３の終了時間ｔ３ｅまでの区間である。第１区間は、第１の設定掃引速度Ｓｒ１ｓが２Ｖ／ｓｅｃに設定されており、第１の終了時間ｔ１ｅは開始時間からの経過時間で１ｓｅｃに設定されている。第２区間は、第２の設定掃引速度Ｓｒ２ｓが０．５２Ｖ／ｓｅｃに設定されており、第２の終了時間ｔ２ｅは開始時間からの経過時間で２．９ｓｅｃに設定されている。第３区間は、第３の設定掃引速度Ｓｒ３ｓが３Ｖ／ｓｅｃに設定されており、第３の終了時間ｔ３ｅは開始時間からの経過時間で３ｓｅｃに設定されている。従って、設定印加電圧Ｖａは、第１区間において開始電圧Ｖ０（０Ｖ）から第１の設定電圧Ｖ１（２Ｖ）まで掃引され、第２区間において第１の設定電圧Ｖ１から第２の設定電圧Ｖ２（３Ｖ）まで掃引され、第３区間において第２の設定電圧Ｖ２から終了電圧（基準の耐電圧Ｖｂ：３．３Ｖ）である第３の設定電圧Ｖ３まで掃引される。そして、設定印加電圧Ｖａは、第３の終了時間ｔ３ｅの経過後、一旦、０Ｖとされて、電圧の印加を停止し、印加電圧の掃引に応じた電流の測定を終了する。但し、設定印加電圧Ｖａは、その後の一定の確認区間において、一定の設定電圧Ｖｈとされ、再度、電流Ｉｒの確認測定が実行される。なお、第１〜第３の設定掃引速度Ｓｒ１ｓ〜Ｓｒ３ｓはゼロよりも大きい値とされる。また、一定の設定電圧Ｖｈは、耐電圧が基準を満たさずに絶縁破壊が発生した場合に膜電極接合体に流れる大電流が発生し得る電圧値に設定される。例えば、後述する水の電気分解が発生する電圧以上の電圧値に設定される。本例では１．４Ｖである。
【００２４】
この参考例の検査方法では、陽極２４と陰極２５との間に、上述した第１区間〜第３区間における電圧の掃引に応じた設定印加電圧Ｖａを印加し（上段のグラフ）、これに応じて、検査対象のＭＥＡ４０の電極間に流れる電流Ｉｒを測定する（下段のグラフ）。そして、測定した電流Ｉｒに基づいて耐電圧が基準を満たしているか否か、すなわち、耐電圧特性を検査する。例えば、耐電圧が基準を満たしていないＭＥＡ４０を対象として検査を行った場合には、設定印加電圧Ｖａを掃引している間に、ＭＥＡ４０に絶縁破壊が生じて大電流が流れる。これにより、測定した電流Ｉｒのグラフに突出した電流値が現れる。基準の耐電圧Ｖｂ（３．３Ｖ）が印加されるまでに、絶縁破壊が発生しない場合の電流Ｉｒは、通常、４００Ａ未満の電流値である。そこで、閾値電流Ｉｔｈを４００Ａとし、測定した電流Ｉｒに閾値電流Ｉｔｈ以上の突出した電流値が発生するか否かに基づいて、ＭＥＡ４０が耐電圧の基準を満たしているか否か判定することができる。例えば、下段のグラフの測定ケースＣ５の場合には、電流Ｉｒに閾値電流Ｉｔｈ以上の大電流の電流値が発生しているので、絶縁破壊が発生して耐電圧が基準を満たしていないと判定される。他の測定ケースＣ１〜Ｃ４の場合には、いずれも、電流Ｉｒが閾値電流Ｉｔｈ未満の電流値であるので、絶縁破壊は発生しておらず耐電圧は基準を満たしていると判定される。
【００２５】
ところで、下段のグラフの４つの測定ケースＣ１〜Ｃ４では、第１区間の設定印加電圧Ｖａが開始電圧Ｖ０（０Ｖ）〜第１の設定電圧Ｖ１（２Ｖ）の電圧領域に現れる電流Ｉｒの比較的小さい電流ピーク(以下、「第１ピーク」とも呼ぶ)は、主に陽極２４側のＭＥＡ４０の電極（アノード）に含まれる水の電気分解によって生じる電流ピークである。また、第２区間の設定印加電圧Ｖａが第１の設定電圧Ｖ１（２Ｖ）〜第２の設定電圧Ｖ２（３Ｖ）の電圧領域に現れる比較的大きい電流ピーク（以下、「第２ピーク」とも呼ぶ）は、主に触媒電極４３に含まれる触媒担持カーボンの酸化により発生する電流ピーク（「カーボン酸化ピーク」とも呼ぶ）である。
【００２６】
ここで、第２区間の設定掃引速度Ｓｒ２ｓが他の区間の設定掃引速度Ｓｒ１ｓ，Ｓｒ３ｓと比べて遅く設定されているのは、以下の理由による。すなわち、第２ピークであるカーボン酸化ピークの値は、ＭＥＡ４０の電極間の印加電圧の掃引速度が速いほど大きくなることが実験から分かっている。この第２ピークの値が大きくなると、カーボン酸化によるピーク電流と絶縁破壊による大電流との切り分けが困難となる可能性がある。そこで、第２区間に現れる第２ピークを小さく抑えて、設定した閾値電流Ｉｔｈによって絶縁破壊による電流の検出を容易にするために、第２区間における第２の設定掃引速度Ｓｒ２ｓを他の区間の設定掃引速度Ｓｒ１ｓ，Ｓｒ３ｓと比べて遅く設定している。また、第３区間の設定掃引速度Ｓｒ３ｓを他の区間の設定掃引速度Ｓｒ１ｓ，Ｓｒ２ｓに比べて速くしているのは、カーボン酸化の発生による熱損失等によりＭＥＡ４０に含まれる電解質等の材料に劣化等が発生しやすくなるので、第２区間の電圧領域以上において終了電圧としての基準の耐電圧Ｖｂに設定された第３の設定電圧Ｖ３まで早急に掃引を行なって電圧の印加を終了させるためである。
【００２７】
ところで、４つの測定ケースＣ１〜Ｃ４の電流Ｉｒについて着目してみると、下段のグラフに示すように、第１区間において第１ピークが発生する時間（以下、「第１ピークの時間」とも呼ぶ）に応じて、第２区間において第２ピークが発生する時間（以下、「第２ピークの時間」とも呼ぶ）も変化する。具体的には、第１ピークの時間が遅くなるのに応じて、第２ピークの時間も遅くなる。そして、例えば、Ｃ４では、第２ピークの発生途中で第３区間の第３の終了時間ｔ３ｅ（３ｓｅｃ）が経過して電圧の掃引が終了するという現象が発生している。
【００２８】
そこで、ＭＥＡ４０の電極間の実際の印加電圧Ｖａｒについて着目してみると、中段のグラフに示すように、各区間の終了時間ｔ１ｅ，ｔ２ｅ，ｔ３ｅにおいて到達する電圧は、設定印加電圧Ｖａの第１〜第３の設定電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対して変化することが分かった。具体的には、測定ケースＣ１では、第１〜第３の終了時間ｔ１ｅ，ｔ２ｅ，ｔ３ｅにおいて到達する第１〜第３の終了電圧Ｖ１ｅ〜Ｖ３ｅは、設定印加電圧Ｖａの第１〜第３の設定電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３とほぼ同じ電圧となっている。これに対して、測定ケースＣ２〜Ｃ４では、設定印加電圧Ｖａの第１〜第３の設定電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対して、第１ピークの時間が遅くなるのに応じて、印加電圧の実際の掃引速度が遅くなり、第２の測定ケースＣ２、第３の測定ケースＣ３、第４の測定ケースＣ４の順により低くなっている。
【００２９】
このように、各区間の終了時間におけるＭＥＡ４０の電極間への印加電圧が設定印加電圧よりも低くなる現象の理由としては、主に、以下の点が考えられる。すなわち、課題で説明したように、検査を繰り返し実行した場合、検査装置１０の検査電極（陽極２４及び陰極２５）が酸化して内部抵抗（検査電極の固有抵抗もしくはＭＥＡ４０との接触抵抗）が増加する。このために、内部抵抗における電圧降下の増加により、ＭＥＡ４０の電極間に印加される実際の印加電圧Ｖａｒが設定印加電圧Ｖａに比べて低下する、ことが考えられる。なお、検査するＭＥＡ４０の電極間のインピーダンス特性の変化による影響も考えられる。
【００３０】
ここで、第１ピークはＭＥＡ４０に含まれる水の電気分解により発生する電流ピークであり、第２ピークはＭＥＡ４０の触媒電極４３，４４に含まれる触媒担持カーボンの酸化により発生する電流ピークである。水の電気分解が発生するための電圧は理論上少なくとも１．２３Ｖ以上であり、第１ピークが発生する電圧Ｖｏｐは、同一の条件で作製されたＭＥＡ４０においては、あらかじめほぼ同じ一定の電圧と考えられる。本例では、Ｖｏｐは１．４Ｖである。従って、第１ピークの時間が遅くなるということは、ＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒの実際の掃引速度（以下、「第１の掃引速度」と呼ぶ）が設定印加電圧Ｖａの第１の設定掃引速度Ｓｒ１ｓに比べて遅くなっている、と考えられる。そして、第２区間における印加電圧Ｖａｒの実際の掃引速度（以下、「第２の掃引速度」と呼ぶ）も、第１の掃引速度と同様に遅くなっている、と考えらえる。例えば、カーボンの酸化による電流ピークである第２ピークは、印加電圧の掃引速度が速いほど大きくなることが実験から分かっており、下段のグラフから分かるように、第２ピークの時間が遅くなるとともに大きさが小さくなっているということは、印加電圧の掃引速度が遅くなっている、と考えられるからである。また、第３区間は時間が短いため、第３区間における印加電圧Ｖａｒの実際の掃引速度（以下、「第３の掃引速度」と呼ぶ）が第３の設定掃引速度Ｓｒ３ｓに比べて遅くなっていることの影響は図では分かり難いが、同様に遅くなっている、と考えられる。
【００３１】
そこで、本実施形態では、以下で説明するように、第１ピークの時間を検出し、検出した第１ピークの時間に応じて第２区間の第２の終了時間ｔ２ｅ及び第３区間の第３の終了時間ｔ３ｅを変化させて、ＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒが開始電圧Ｖ０から基準の耐電圧Ｖｂに相当する終了電圧（第３の設定電圧Ｖ３と同じ電圧）まで掃引されるようにする。なお、第１ピークの時間の検出は、例えば、電流計２３（図１）で測定される電流Ｉｒの電流値をモニタして、第１区間中に第１ピークが発生するまでの経過時間を計測することにより検出することができる。以下では、検出した第１ピークの時間を「第１ピーク検出時間」とも呼ぶ。
【００３２】
図３は、検査装置１０を用いた実施形態としての膜電極接合体４０の検査方法において、第１ピーク検出時間ｔｐ１に応じて検査時間を変化させた例を示す表である。図３は、例として、図２に示した４つの測定ケースＣ１〜Ｃ４の場合について、それぞれ、第１ピーク検出時間ｔｐ１と、印加電圧Ｖａｒの第１の掃引速度Ｓｒ１と、第１区間の第１の終了時間ｔ１ｅ及び印加電圧Ｖａｒの第１の終了電圧Ｖ１ｅと、第２区間の第２の終了時間ｔ２ｅ及び印加電圧Ｖａｒの第２の終了電圧Ｖ２ｅと、第３区間の第３の終了時間ｔ３ｅ及び印加電圧Ｖａｒの第３の終了電圧Ｖ３ｅを示している。
【００３３】
本例では、第１区間における第１の終了時間ｔ１ｅを一定の時間（本例では１ｓｅｃ）として、第１区間の開始から第１ピークが発生するまでの経過時間（第１ピーク検出時間）ｔｐ１を検出する。そして、第２区間において、ＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒの第２の終了電圧Ｖ２ｅを一定の電圧（本例では３Ｖ）として、以下に示すように、第１ピーク検出時間ｔｐ１に基づいて第２区間の第２の終了時間ｔ２ｅを算出し、第２区間の長さを変化させる。同様に第３区間においても、印加電圧Ｖａｒの第３の終了電圧Ｖ３ｅを一定の電圧（本例では基準の耐電圧Ｖｂ：３．３Ｖ）として、以下に示すように、第１ピーク検出時間ｔｐ１に基づいて第３区間の第３の終了時間ｔ３ｅ算出し、第３区間の長さを変化させる。
【００３４】
第１区間におけるＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒの第１の掃引速度Ｓｒ１は、第１ピーク検出時間ｔｐ１に基づいて下式（１）で表すことができる。
Ｓｒ１＝Ｖｏｐ／ｔｐ１  …（１）
ここで、Ｖｏｐは第１ピークが発生する電圧、すなわち、水の電気分解が発生する電圧であり、本例では１．４Ｖである。
なお、図３に示した各測定ケースＣ１〜Ｃ４の第１の掃引速度Ｓｒ１は、それぞれ、上式（１）により算出した値である。
【００３５】
第１区間の第１の終了時間ｔ１ｅ（１ｓｅｃ）においてＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒが掃引により到達する第１の終了電圧Ｖ１ｅは、上式（１）の第１の掃引速度Ｓｒ１、より具体的には、第１ピーク検出時間ｔｐ１に基づいて下式（２）で表すことができる。
Ｖ１ｅ＝Ｓｒ１＊ｔ１ｅ＝（Ｖｏｐ／ｔｐ１）＊ｔ１ｅ  …（２）
なお、図３に示した各測定ケースＣ１〜Ｃ４の第１の終了電圧Ｖ１ｅは、それぞれ、上式（２）により算出した値であり、第１ピーク検出時間ｔｐ１が遅くなるのに応じて、第１の掃引速度Ｓｒ１が遅くなり、第１の終了電圧Ｖ１ｅが低くなっている。
【００３６】
第２区間における第２の掃引速度Ｓｒ２は、上式（１）の第１の掃引速度Ｓｒ１に基づいて下式（３）で表すことができる。
Ｓｒ２＝Ｓｒ１＊（Ｓｒ２ｓ／Ｓｒ１ｓ）  …（３）
ここで、Ｓｒ１ｓは第１の設定掃引速度であり、Ｓｒ２ｓは第２の設定掃引速度である。本例では、Ｓｒ１ｓは２Ｖ／ｓｅｃであり、Ｓｒ２Ｓは０．５２Ｖ／ｓｅｃである。
【００３７】
ＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒが掃引により第２の終了電圧Ｖ２ｅ（３Ｖ）に到達する第２の終了時間ｔ２ｅは、上式（３）の第２の掃引速度Ｓｒ２、より具体的には、第１の掃引速度Ｓｒ１に基づいて下式（４）で表すことができる。
ｔ２ｅ＝ｔ１ｅ＋（Ｖ２ｅ−Ｖ１ｅ）／Ｓｒ２
＝ｔ１ｅ＋（Ｖ２ｅ−Ｖ１ｅ）／［Ｓｒ１＊（Ｓｒ２ｓ／Ｓｒ１ｓ）］  …（４）
ここで、ｔ１ｅは第１区間の第１の終了時間（１ｓｅｃ）である。Ｖ２ｅは第２区間の第２の終了電圧（３Ｖ）であり、Ｖ１ｅは上式（１）で表される第１区間の第１の終了電圧である。
また、第２の掃引速度Ｓｒ２は、上式（３）で表され、第１ピーク検出時間ｔｐ１に基づく第１の掃引速度Ｓｒ１に第１の設定掃引速度Ｓｒ１ｓに対する第２の設定掃引速度Ｓｒ２ｓの比を乗じたものであり、第１ピーク検出時間ｔｐ１に応じて変化する。従って、上式（４）で表される第２の終了時間ｔ２ｅも、第１ピーク検出時間ｔｐ１に基づいていると言える。
なお、図３に示した各測定ケースＣ１〜Ｃ４の第２の終了時間ｔ２ｅは、それぞれ、上式（４）により算出した値であり、第１ピーク検出時間ｔｐ１が遅くなるのに応じて、印加電圧Ｖａｒが第２の終了電圧Ｖ２ｅに到達する第２の終了時間ｔ２ｅは遅くなっている。
【００３８】
第３区間における第３の掃引速度Ｓｒ３は、上式（１）の第１の掃引速度Ｓｒ１に基づいて下式（５）で表すことができる。
Ｓｒ３＝Ｓｒ１＊（Ｓｒ３ｓ／Ｓｒ１ｓ）  …（５）
ここで、Ｓｒ１ｓは第１区間における設定印加電圧Ｖａの第１の設定掃引速度であり、Ｓｒ３ｓは第３区間における設定印加電圧Ｖａの第３の設定掃引速度である。本例では、Ｓｒ１ｓは２Ｖ／ｓｅｃであり、Ｓｒ３ｓは３Ｖ／ｓｅｃである。
【００３９】
ＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒが掃引により第３の終了電圧Ｖ３ｅ（Ｖｂ：３．３Ｖ）に到達する第３の終了時間ｔ３ｅは、上式（５）の第３の掃引速度Ｓｒ３、より具体的には、第１の掃引速度Ｓｒ１に基づいて下式（６）で表すことができる。
ｔ３ｅ＝ｔ２ｅ＋（Ｖ３ｅ−Ｖ２ｅ）／Ｓｒ３
＝ｔ２ｅ＋（Ｖ３ｅ−Ｖ２ｅ）／［Ｓｒ１＊（Ｓｒ３ｓ／Ｓｒ１ｓ）］  …（６）
ここで、ｔ２ｅは上式（４）で表される第２区間の第２の終了時間である。Ｖ３ｅは第３区間の第３の終了電圧（Ｖｂ：３．３Ｖ）であり、Ｖ２ｅは第２区間の第２の終了電圧（３Ｖ）である。
また、第３の掃引速度Ｓｒ３は、上式（５）で表され、第１ピーク検出時間ｔｐ１に基づく第１の掃引速度Ｓｒ１に第１の設定掃引速度Ｓｒ１ｓに対する第３の設定掃引速度Ｓｒ３ｓの比を乗じたものであり、第１ピーク検出時間ｔｐ１に応じて変化するものである。従って、上式（６）で表される第３の終了時間ｔ３ｅも、第１ピーク検出時間ｔｐ１に基づいていると言える。
なお、図３に示した各測定ケースＣ１〜Ｃ４の第３の終了時間ｔ３ｅは、それぞれ、上式（６）により算出した値であり、第１ピーク検出時間ｔｐ１が遅くなるのに応じて、印加電圧Ｖａｒが第３の終了電圧Ｖ３ｅに到達する第３の終了時間ｔ３ｅは遅くなっている。
【００４０】
図４は、図３に示したように第１ピーク検出時間ｔｐ１に応じて検査時間を変化させた場合における膜電極接合体４０の検査方法の一例を示す説明図である。図４は、図３に示した第４の測定ケースＣ４を例として、検査装置１０を用いてＭＥＡ４０の電極間に電圧を印加する場合の、印加電圧の掃引、及び、印加電圧の掃引に伴い測定される電流を、横軸を経過時間［ｓｅｃ］としたグラフで示している。なお、図中の破線は、図２に示した参考例のＭＥＡ４０の検査方法による第４の測定ケースＣ４を示している。また、説明の便宜上、図２に示した確認区間を省略して示している。
【００４１】
図４に示すように、本実施形態のＭＥＡ４０の検査方法では、第２区間の第２の終了時間ｔ２ｅにおけるＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒの第２の終了電圧Ｖ２ｅが、第２の設定電圧Ｖ２と等しい電圧（３Ｖ）となるように、設定印加電圧Ｖａに関わらず、第２の終了時間ｔ２ｅを遅らせている。また、第３区間の第３の終了時間ｔ３ｅにおける印加電圧Ｖａｒの第３の終了電圧Ｖ３ｅが、掃引の終了電圧である第３の設定電圧Ｖ３と等しい電圧（基準の耐電圧Ｖｂ：３．３Ｖ）となるように、設定印加電圧Ｖａに関わらず、第３の終了時間ｔ３ｅを遅らせている。これにより、検査電極間に印加される設定印加電圧Ｖａを掃引することにより、ＭＥＡ４０の電極間に、開始電圧Ｖ０から掃引の終了電圧である第３の設定電圧Ｖ３（基準の耐電圧Ｖｂ：３．３Ｖ）に等しい第３の終了電圧Ｖ３ｅが印加されるまで、ＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒを掃引して、検査を実行することができる。この結果、図２において説明した参考例における第４の測定ケースＣ４（図４に破線で示す）のように、第２ピークの発生途中で第３区間の第３の終了時間ｔ３ｅ（３ｓｅｃ）が経過して、電圧の掃引を終了して検査が実質的に中断してしまうのを防止することが可能である。従って、繰り返し検査を実行することによって検査電極の内部抵抗が増加しても、適切な検査を実行することができる。
【００４２】
Ｂ．第２実施形態：
本実施形態は、第１実施形態の耐電圧特性の検査に加えて、後述するように、第１ピーク検出時間に基づいて、検査電極の劣化に関する通知を行う。以下では、まず、第１ピーク検出時間と検査終了時の終了電圧との関係について説明する。
【００４３】
図５は、図２に示した参考例としての検査方法において、膜電極接合体４０の電極間の印加電圧Ｖａｒが検査終了時に到達する終了電圧の例を示す表である。図５は、例として、４つの測定ケースＣ１１〜Ｃ１４の場合について、それぞれ、第１ピーク検出時間ｔｐ１と、印加電圧Ｖａｒの第１の掃引速度Ｓｒ１と、第１区間の第１の終了時間ｔ１ｅ及び印加電圧Ｖａｒの第１の終了電圧Ｖ１ｅと、第２区間の第２の終了時間ｔ２ｅ及び印加電圧Ｖａｒの第２の終了電圧Ｖ２ｅと、第３区間の第３の終了時間ｔ３ｅ及び印加電圧Ｖａｒの第３の終了電圧Ｖ３ｅを示している。図２で説明したように、第１区間の第１の終了時間ｔ１ｅは１ｓｅｃ、第２区間の第２の終了時間ｔ２ｅは２．９ｓｅｃ、第３区間の第３の終了時間ｔ３ｅは３ｓｅｃに固定されている。
【００４４】
第１実施形態で説明したように、ＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒが、第１区間の第１の終了時間ｔ１ｅにおいて到達する第１の終了電圧Ｖ１ｅと、第２区間の第２の終了時間ｔ２ｅにおいて到達する第２の終了電圧Ｖ２ｅと、第３区間の第３の終了時間ｔ３ｅにおいて到達する第３の終了電圧Ｖ３ｅは、第１ピーク検出時間ｔｐ１の変化、すなわち、第１の掃引速度Ｓｒ１の変化に応じて変化する。図５の例では、第２の測定ケースＣ１２の第１ピーク検出時間ｔｐ１（以下、「基準時間ｔｐ１ｒ」とも呼ぶ）を基準として、基準時間ｔｐ１ｒよりも長い第３及び第４の測定ケースＣ１３，Ｃ１４では、各区間の終了電圧Ｖ１ｅ〜Ｖ３ｅは、第３の測定ケースＣ１３、第４の測定ケースＣ１４の順でより低くなる。第１ピーク検出時間ｔｐ１が基準時間ｔｐ１ｒよりも短い第１の測定ケースＣ１１では、各区間の終了電圧Ｖ１ｅ〜Ｖ３ｅは、基準の第２の測定ケースＣ１２よりも高くなる。なお、図５に示した各区間の終了電圧Ｖ１ｅ〜Ｖ３ｅは、以下に示すようにして、第１ピーク検出時間ｔｐ１に基づいて算出した値である。
【００４５】
第１実施形態において説明したように、第１区間におけるＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒの第１の掃引速度Ｓｒ１は、上式（１）で表すことができ、図５に示した各測定ケースＣ１１〜Ｃ１４の第１の掃引速度Ｓｒ１は、それぞれ、上式（１）により算出した値である。また、第１区間の第１の終了時間ｔ１ｅ（１ｓｅｃ）における第１の終了電圧Ｖ１ｅも、上式（２）で表すことができ、図５に示した各測定ケースＣ１１〜Ｃ１４の第１の終了電圧Ｖ１ｅは、それぞれ、上式（２）により算出した値である。
【００４６】
同様に、第２区間の第２の終了時間ｔ２ｅ（２．９ｓｅｃ）における第２の終了電圧Ｖ２ｅは、上式（３）で表される第２の掃引速度Ｓｒ２、具体的には、第１の掃引速度Ｓｒ１に基づいて下式（７）で表すことができる。
Ｖ２ｅ＝Ｖ１ｅ＋Ｓｒ２＊（ｔ２ｅ―ｔ１ｅ）
＝Ｖ１ｅ＋［Ｓｒ１＊（Ｓｒ２ｓ／Ｓｒ１ｓ）］＊（ｔ２ｅ−ｔ１ｅ）  …（７）
ここで、Ｖ１ｅは上式（２）で表される第１の終了電圧である。Ｓｒ１ｓは第１区間における設定印加電圧Ｖａの第１の設定掃引速度であり、Ｓｒ２ｓは第２区間における設定印加電圧Ｖａの第２の設定掃引速度である。本例では、Ｓｒ１ｓは２Ｖ／ｓｅｃであり、Ｓｒ２ｓは０．５２Ｖ／ｓｅｃである。ｔ２ｅは第２区間の第２の終了時間（２．９ｓｅｃ）であり、ｔ１ｅは第１区間の第１の終了時間（１ｓｅｃ）である。
なお、図５に示した各測定ケースＣ１１〜Ｃ１４の第２の終了電圧Ｖ２ｅは、それぞれ、上式（７）により算出した値である。
【００４７】
また、同様に、第３区間の第３の終了時間ｔ３ｅ（３ｓｅｃ）における第３の終了電圧Ｖ３ｅは、上式（５）で表される第３の掃引速度Ｓｒ３、具体的には、第１の掃引速度Ｓｒ１に基づいて下式（８）で表すことができる。
Ｖ３ｅ＝Ｖ２ｅ＋Ｓｒ３＊（ｔ３ｅ―ｔ２ｅ）
＝Ｖ２ｅ＋［Ｓｒ１＊（Ｓｒ３ｓ／Ｓｒ１ｓ）］＊（ｔ３ｅ−ｔ２ｅ）  …（８）
ここで、Ｖ２ｅは上式（７）で表される第２の終了電圧である。Ｓｒ１ｓは第１区間における設定印加電圧Ｖａの第１の設定掃引速度であり、Ｓｒ３ｓは第３区間における設定印加電圧Ｖａの第３の設定掃引速度である。本例では、Ｓｒ１ｓは２Ｖ／ｓｅｃであり、Ｓｒ３ｓは３Ｖ／ｓｅｃである。ｔ３ｅは第３区間の第３の終了時間（３ｓｅｃ）であり、ｔ２ｅは第２区間の第２の終了時間（２．９ｓｅｃ）である。
なお、図５に示した各測定ケースＣ１１〜Ｃ１４の第３の終了電圧Ｖ３ｅは、それぞれ、上式（８）により算出した値である。
【００４８】
本実施形態において、第３区間の第３の終了電圧Ｖ３ｅ、すなわち、検査の規格として設定されている基準の耐電圧Ｖｂは、例えば、３．３Ｖに対して±０．１Ｖの範囲内とされている。すなわち、終了電圧の許容最低電圧Ｖａｌは３．２Ｖまでである。図５から分かるように、第３の終了電圧Ｖ３ｅが３．３Ｖとなる第２の測定ケースＣ１２の第１ピーク検出時間ｔｐ１の基準時間ｔｐ１ｒ（＝０，６９７５ｓｅｃ）に対して、第３の測定ケースＣ１３においては第３の終了電圧Ｖ３ｅが許容最低電圧Ｖａｌ（３．２Ｖ）となり、第４の測定ケースＣ１４においては第３の終了電圧Ｖ３ｅが許容最低電圧Ｖａｌよりも低くなっている。従って、第３の測定ケースＣ１３の第１ピーク検出時間ｔｐ１（０．７１９３ｓｅｃ）よりも検出した第１ピークの時間が長い場合には、第３の終了電圧Ｖ３ｅが許容最低電圧Ｖａｌよりも低くなる、と考えられる。
【００４９】
そこで、第３の終了電圧Ｖ３ｅが許容最低電圧Ｖａｌ（３．２Ｖ）となる第３の測定ケースＣ１３の第１ピーク検出時間ｔｐ１（０．７１９３ｓｅｃ）と、基準時間ｔｐ１ｒ（０．６９７５ｓｅｃ）との差０．０２１８ｓｅｃを閾値時間ｔｔｈとして、第１ピーク検出時間ｔｐ１が、基準時間ｔｐ１ｒに対して閾値時間ｔｔｈ以上遅くなった場合には、検査電極（陽極２４及び陰極２５）の劣化に関する通知として、検査電極の交換を要求するアラームを、測定部２０の不図示のディスプレイに表示する。これにより、検査電極の交換を促すことができ、早期に検査電極を交換することで、より適切な状態で検査を実行することが可能である。
【００５０】
なお、上記した基準時間ｔｐ１ｒおよび閾値時間ｔｔｈは、一例として示したものであり、これに限定されるものではなく、検査対象の膜電極接合体の特性や、検査条件等に応じて適宜設定される。
【００５１】
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５２】
（１）変形例１
上記実施形態では、開始電圧から終了電圧までの掃引を、第１の掃引速度で一定の第１の終了時間まで行われ、電流に第１ピークが含まれる第１区間と、第２ピークが含まれるように設定される第２の電圧に到達する第２の終了時間まで、第１の掃引速度よりも遅い第２の掃引速度で行われる第２区間と、終了電圧に到達する第３の終了時間まで、第２の掃引速度以上の第３の掃引速度で行われる第３区間と、に区分している場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、第３区間を省略して、膜電極接合体の電極間の印加電圧が第２の掃引速度で終了電圧に到達するまでの第２の終了時間を求めて、第２の終了時間となるまで第２区間を実行するようにしてもよい。また、第２区間及び第３区間を省略して、第１の掃引速度で終了電圧に到達するまでの第１の終了時間を求めて、第１の終了時間となるまで第１区間を実行するようにしてもよい。但し、検査の短時間化、および、第２ピークの電流と絶縁破壊による電流との切り分けの容易性、膜電極接合体の熱損失による劣化の抑制等の点で、実施形態のように３つの区間に区分されることが好ましい。
【００５３】
（２）変形例２
上記実施形態においては、膜電極接合体の電極間の印加電圧として、各区間の設定掃引速度として、第１区間を２Ｖ／ｓｅｃ、第２区間を０．５２Ｖ／ｓｅｃ、第３区間を３Ｖ／ｓｅｃとして説明したが、これに限定されるものではない。実施形態で説明したように、第２区間の第２の掃引速度を遅くして第２区間で検出される第２ピークを小さくし、第１区間の第１の掃引速度を第２区間の第２の掃引速度よりも速くするとともに、第３区間の第３の掃引速度を第２区間の第２の掃引速度以上として、絶縁破壊による電流の検出を容易にするとともに、検査の短時間化を図ることができればよい。
【００５４】
(３)変形例３
上記実施形態では、ＭＥＡ４０のアノードを陽極２４側としカソードを陰極２５側とした場合を例に説明したが、カソードを陽極２４側としアノードを陰極２５側としてもよい。但し、通常、カソードの触媒電極４４の方がアノードの触媒電極４３に比べて触媒担持カーボン量が多く、カーボン酸化による劣化を受けやすいので、実施形態のように配置した方が好ましい。
【００５５】
（４）変形例４
上記実施形態では、上記式（１）〜式（６）に従って、第１ピーク検出時間に基づいて印加電圧の実際の掃引速度を算出し、算出した実際の掃引速度に基づいて印加電圧が終了電圧まで到達するのに要する時間を算出している。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、式（４）に式（１）〜式（３）を代入すれば、第１の掃引速度Ｓｒ１及び第２の掃引速度Ｓｒ２を算出する過程を経ることなく、第２の終了時間ｔ２ｅを算出することができる。同様に、式（６）に式（１）〜式（５）を代入すれば、第１の掃引速度Ｓｒ１及び第３の掃引速度Ｓｒ３を算出する過程を経ることなく、第３の終了時間ｔ３ｅを算出することができる。この場合にも、測定した第１ピーク検出時間から得られる印加電圧の実際の掃引速度に基づいて印加電圧が終了電圧まで到達するのに要する時間を算出するという点では、上記実施形態と等価である。
【００５６】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…検査装置
２０…測定部
２１…測定制御部
２２…直流電圧源
２３…電流計
２４…陽極
２５…陰極
４２…電解質膜
４３,４４…触媒電極
４５,４６…ガス拡散層
ＭＥＡ…膜電極接合体
【図１】
2016207523.tif 000003
【図２】
2016207523.tif 000004
【図３】
2016207523.tif 000005
【図４】
2016207523.tif 000006
【図５】
2016207523.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月25日(2016.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体の検査方法であって、
（ａ）前記膜電極接合体の電極間に印加する電圧を開始電圧から前記開始電圧よりも高い終了電圧までの電圧領域で掃引しながら印加するとともに、前記電圧の印加によって前記電極間に流れる電流を測定する工程と、
（ｂ）測定された前記電流の電流値に基づいて前記膜電極接合体の耐電圧特性を検査する工程と、
を備え、
前記工程（ａ）は、
（ａ１）前記膜電極接合体中の水の電気分解によって前記電流に発生する第１ピークを検出し、前記電圧の掃引の開始から前記第１ピークが検出されるまでの第１ピーク検出時間を測定する工程と、
（ａ２）測定した前記第１ピーク検出時間から得られる前記電圧の実際の第１の掃引速度に基づいて前記電圧が前記終了電圧まで到達するのに要する時間を算出する工程と、
（ａ３）算出した前記時間が経過するまで前記電圧の掃引を実行する工程と、
を含む、
ことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の検査方法であって、
前記工程（ａ）における前記電圧の掃引は、
第１の設定掃引速度で一定の第１の終了時間まで行われ、前記電流に前記第１ピークが含まれる第１区間と、
前記第１区間に引き続き、前記膜電極接合体中のカーボンの酸化によって前記電流に発生する第２ピークが含まれるように設定される第２の電圧に到達する第２の終了時間まで、前記第１の設定掃引速度よりも遅い第２の設定掃引速度で行われる第２区間と、
前記第２区間に引き続き、前記終了電圧に到達する第３の終了時間まで、前記第２の設定掃引速度よりも速い第３の設定掃引速度で行われる第３区間と、
に区分され、
前記第２の終了時間は、前記工程（ａ２）において、前記第１ピーク検出時間から得られる前記第１の区間における前記第１の掃引速度と前記第１の設定掃引速度と前記第２の設定掃引速度とから得られる前記第２の区間における第２の掃引速度に基づいて、前記第１区間の終了時における第１の電圧から前記第２の電圧に到達するまでの時間を算出することにより設定され、
前記第３の終了時間は、前記工程（ａ２）において、前記第１の掃引速度と前記第１の設定掃引速度と前記第３の設定掃引速度とから得られる前記第３の区間における第３の掃引速度に基づいて、前記第２の電圧から前記終了電圧に到達するまでの時間を算出することにより設定される、
検査方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の検査方法であって、
前記工程（ａ）は、前記終了電圧の印加を終了して前記電圧の印加を停止した後に、再度、一定の区間において一定の電圧を印加する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、前記一定の電圧の印加時における前記電流の電流値に基づいて前記膜電極接合体の耐電圧特性を検査する工程を含む、
検査方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の検査方法であって、
前記工程（ａ）は、前記第１ピーク検出時間が基準時間に対して閾値時間以上遅くなった場合に、前記膜電極接合体の電極間に前記電圧を印加するための検査電極の劣化に関する通知を実行する工程を含む、
検査方法。
【請求項５】
固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体の検査装置であって、
前記膜電極接合体の電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧の印加によって前記電極間に流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記電圧印加手段を制御して、前記膜電極接合体の電極間に印加する電圧を開始電圧から前記開始電圧よりも高い終了電圧までの電圧領域で掃引しながら印加するとともに、前記電流測定手段によって測定された前記電流に基づいて前記膜電極接合体の耐電圧特性を検査する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記膜電極接合体中の水の電気分解によって前記電流に発生する第１ピークを検出し、前記電圧の掃引の開始から前記第１ピークが検出されるまでの第１ピーク検出時間を測定し、
測定した前記第１ピーク検出時間から得られる前記電圧の実際の掃引速度に基づいて前記電圧が前記終了電圧まで到達するのに要する時間を算出し、
算出した前記時間に基づいて前記電圧の掃引を制御する、
ことを特徴とする検査装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の一形態は、固体高分子型燃料電池に用いられる膜電極接合体の検査方法である。この膜電極接合体の検査方法は、（ａ）前記膜電極接合体の電極間に印加する電圧を開始電圧から前記開始電圧よりも高い終了電圧までの電圧領域で掃引しながら印加するとともに、前記電圧の印加によって前記電極間に流れる電流を測定する工程と、（ｂ）測定された前記電流の電流値に基づいて前記膜電極接合体の耐電圧特性を検査する工程と、を備える。前記工程（ａ）は、（ａ１）前記膜電極接合体中の水の電気分解によって前記電流に発生する第１ピークを検出し、前記電圧の掃引の開始から前記第１ピークが検出されるまでの第１ピーク検出時間を測定する工程と；（ａ２）測定した前記第１ピーク検出時間から得られる前記電圧の実際の第１の掃引速度に基づいて前記電圧が前記終了電圧まで到達するのに要する時間を算出する工程と；（ａ３）算出した前記時間が経過するまで前記電圧の掃引を実行する工程と；を含む。
この形態の検査方法では、膜電極接合体の電極中の水の電気分解によって電流に発生する第１ピークが検出されるまでの第１ピーク検出時間から得られる膜電極接合体の電極間の印加電圧の実際の第１の掃引速度に基づいて、膜電極接合体の電極間の印加電圧が終了電圧まで到達するのに要する時間を算出することができる。そして、算出した時間が経過するまで電圧の掃引を実行することにより、検査に要する最終電圧を膜電極接合体の電極間に印加することができ、適切な検査を実施することができる。
上記形態の検査方法において、前記工程（ａ）における前記電圧の掃引は、第１の設定掃引速度で一定の第１の終了時間まで行われ、前記電流に前記第１ピークが含まれる第１区間と；前記第１区間に引き続き、前記膜電極接合体中のカーボンの酸化によって前記電流に発生する第２ピークが含まれるように設定される第２の電圧に到達する第２の終了時間まで、前記第１の設定掃引速度よりも遅い第２の設定掃引速度で行われる第２区間と；前記第２区間に引き続き、前記終了電圧に到達する第３の終了時間まで、前記第２の設定掃引速度よりも速い第３の設定掃引速度で行われる第３区間と；に区分されるとしてもよい。そして、前記第２の終了時間は、前記工程（ａ２）において、前記第１ピーク検出時間から得られる前記第１の区間における前記第１の掃引速度と前記第１の設定掃引速度と前記第２の設定掃引速度とから得られる前記第２の区間における第２の掃引速度に基づいて、前記第１区間の終了時における第１の電圧から前記第２の電圧に到達するまでの時間を算出することにより設定され；前記第３の終了時間は、前記工程（ａ２）において、前記第１の掃引速度と前記第１の設定掃引速度と前記第３の設定掃引速度とから得られる前記第３の区間における第３の掃引速度に基づいて、前記第２の電圧から前記終了電圧に到達するまでの時間を算出することにより設定される；としてもよい。
この形態の検査方法においても、検査に要する最終電圧を膜電極接合体の電極間に印加することができ、適切な検査を実施することができる。
また、カーボンの酸化による第２ピークが含まれる第２区間における第２の設定掃引速度を、水の電気分解による第１ピークが含まれる第１区間における第１の設定掃引速度よりも遅くすることにより、第１の設定掃引速度と同じにする場合と比較して、第２ピーク値を小さくすることができる。これにより、電流の測定に要する設備の小型化、低コスト化が可能である。また、第１区間の第１の設定掃引速度を第２区間の第２の設定掃引速度よりも速くすることにより、検査時間の短縮化を図ることができる。また、第２区間の第２の設定掃引速度よりも速い第３の設定掃引速度の第３区間で、膜電極接合体の電極間に印加する電圧を第２の区間の終了時における第２の電圧から最終電圧まで掃引することにより、第２の設定掃引速度で最終電圧まで掃引する場合に比べて、カーボン酸化によって発生する膜電極接合体の劣化を抑制することができるとともに、検査時間の短縮化を図ることができる。
その他、本発明は、以下の形態としても実現することが可能である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
（２）上記形態の検査方法において、前記工程（ａ）における前記電圧の掃引は、第１の設定掃引速度で一定の第１の終了時間まで行われ、前記電流に前記第１ピークが含まれる第１区間と；前記第１区間に引き続き、前記膜電極接合体中のカーボンの酸化によって前記電流に発生する第２ピークが含まれるように設定される第２の電圧に到達する第２の終了時間まで、前記第１の設定掃引速度よりも遅い第２の設定掃引速度で行われる第２区間と；前記第２区間に引き続き、前記終了電圧に到達する第３の終了時間まで、前記第２の設定掃引速度よりも速い第３の設定掃引速度で行われる第３区間と；に区分されるとしてもよい。そして、前記第２の終了時間は、前記工程（ａ２）において、前記第１ピーク検出時間から得られる前記第１の区間における前記電圧の実際の第１の掃引速度と前記第１の設定掃引速度と前記第２の設定掃引速度とから得られる前記第２の区間における前記電圧の第２の掃引速度に基づいて、前記第１区間の終了時における第１の電圧から前記第２の電圧に到達するまでの時間を算出することにより設定され；前記第３の終了時間は、前記工程（ａ２）において、前記第１の掃引速度と前記第１の設定掃引速度と前記第３の設定掃引速度とから得られる前記第３の区間における前記電圧の第３の掃引速度に基づいて、前記第２の電圧から前記終了電圧に到達するまでの時間を算出することにより設定される；としてもよい。
この形態の検査方法においても、検査に要する最終電圧を膜電極接合体の電極間に印加することができ、適切な検査を実施することができる。
また、カーボンの酸化による第２ピークが含まれる第２区間における第２の設定掃引速度を、水の電気分解による第１ピークが含まれる第１区間における第１の設定掃引速度よりも遅くすることにより、第１の設定掃引速度と同じにする場合と比較して、第２ピーク値を小さくすることができる。これにより、電流の測定に要する設備の小型化、低コスト化が可能である。また、第１区間の第１の設定掃引速度を第２区間の第２の設定掃引速度よりも速くすることにより、検査時間の短縮化を図ることができる。また、第２区間の第２の設定掃引速度よりも速い第３の設定掃引速度の第３区間で、膜電極接合体の電極間に印加する電圧を第２の区間の終了時における第２の電圧から最終電圧まで掃引することにより、第２の設定掃引速度で最終電圧まで掃引する場合に比べて、カーボン酸化によって発生する膜電極接合体の劣化を抑制することができるとともに、検査時間の短縮化を図ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
ここで、第１ピークはＭＥＡ４０に含まれる水の電気分解により発生する電流ピークであり、第２ピークはＭＥＡ４０の触媒電極４３，４４に含まれる触媒担持カーボンの酸化により発生する電流ピークである。水の電気分解が発生するための電圧は理論上少なくとも１．２３Ｖ以上であり、第１ピークが発生する電圧Ｖｏｐは、同一の条件で作製されたＭＥＡ４０においては、あらかじめほぼ同じ一定の電圧と考えられる。本例では、Ｖｏｐは１．４Ｖである。従って、第１ピークの時間が遅くなるということは、ＭＥＡ４０の電極間の印加電圧Ｖａｒの実際の掃引速度（以下、「第１の掃引速度」と呼ぶ）が設定印加電圧Ｖａの第１の設定掃引速度Ｓｒ１ｓに比べて遅くなっている、と考えられる。そして、第２区間における印加電圧Ｖａｒの掃引速度（以下、「第２の掃引速度」と呼ぶ）も、第１の掃引速度と同様に遅くなっている、と考えらえる。例えば、カーボンの酸化による電流ピークである第２ピークは、印加電圧の掃引速度が速いほど大きくなることが実験から分かっており、下段のグラフから分かるように、第２ピークの時間が遅くなるとともに大きさが小さくなっているということは、印加電圧の掃引速度が遅くなっている、と考えられるからである。また、第３区間は時間が短いため、第３区間における印加電圧Ｖａｒの掃引速度（以下、「第３の掃引速度」と呼ぶ）が第３の設定掃引速度Ｓｒ３ｓに比べて遅くなっていることの影響は図では分かり難いが、同様に遅くなっている、と考えられる。