(57)【要約】【課題】電解質膜の性状に起因した発電性能の新たな検査手法を提供する。【解決手段】ＭＥＡを、アノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極に水素ガスが継続して供給される状況とする。その上で、外部電源ユニット１１０〜、アノード側電極５２とカソード側電極５３とに、カソード側電極５３が高電位となるように電流を流すと共に、電流値が漸増するように上記の両電極に電流を流す。このように電流を流してから、電圧計測ユニット１２０の計測した両電極間の計測電圧を時系列的にプロットして検査対象ＭＥＡについての電圧推移を把握し、把握した電圧推移により、検査対象ＭＥＡの発電性能検査を行う。【選択図】図１
2016115460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜をアノード側電極とカソード側電極とで挟持した燃料電池の検査方法であって、
前記アノード側電極と前記カソード側電極の一方の電極に水素ガスを供給し、他方の電極に水素ガスまたは不活性ガスを供給する第１工程と、
前記他方の電極が高電位となるように、前記一方の電極と前記他方の電極とに外部電源から電流を流し、前記一方の電極と前記他方の電極の両電極間の電位差を計測する第２工程と、
該第２工程において所定の電流値の電流を流した際に計測した前記両電極間の電位差と、前記第２の工程における電流を流す前の状態の前記両電極間の電位差である初期電位差と、に基づいて前記燃料電池の性能を検査する第３工程とを備える、
燃料電池の検査方法。
【請求項２】
前記第１工程では、前記アノード側電極とカソード側電極の両電極に水素ガスを供給する、請求項１に記載の燃料電池の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質膜を挟んでアノード側電極とカソード側電極とを備え、アノード側電極には水素ガスを、カソード側電極には酸素含有の酸化ガスの供給を受けて発電する。燃料電池は、例えば車両の駆動電力を得る、或いは発電プラントにおける送電電力を得るといった各種用途に用いられており、一定の発電性能を当初から備えること、或いは、保守点検等により発電能力の維持確認などが求められるので、その検査手法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２８９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発電電力は、プロトン（Ｈ＋）がアノード側電極から電解質膜を経てカソード側電極に移動するというプロトン伝導性に起因して得られるので、電解質膜には、プロトン伝導性を阻害しない性状が求められる。電解質膜におけるプロトン伝導性は、電解質膜を構成する例えばパーフルオロスルホン酸等の高分子樹脂の純度の低下、換言すれば、高分子樹脂への異物混入（以下、こうした異物混入（コンタミネーション；contaminationを、単にコンタミと称する）により低下することが知られている。しかしながら、上記の特許文献で提案された検査手法では、水素ガスと酸化ガスを供給して燃料電池を発電させつつ各種項目の検査を効率よく遂行しているものの、電解質膜の性状に起因した発電性能の検査については何の対処もなされていない。こうしたことから、電解質膜の性状に起因した発電性能の新たな検査手法を提供することが要請されるに到った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池の検査方法が提供される。この燃料電池の検査方法は、電解質膜をアノード側電極とカソード側電極とで挟持した燃料電池の検査方法であって、前記アノード側電極と前記カソード側電極の一方の電極に水素ガスを供給し、他方の電極に水素ガスまたは不活性ガスを供給する第１工程と、前記他方の電極が高電位となるように、前記一方の電極と前記他方の電極とに外部電源から電流を流し、前記一方の電極と前記他方の電極の両電極間の電位差を計測する第２工程と、該第２工程において所定の電流値の電流を流した際に計測した前記両電極間の電位差と、前記第２の工程における電流を流す前の状態の前記両電極間の電位差である初期電位差と、に基づいて前記燃料電池の性能を検査する第３工程とを備える。
【０００７】
上記形態の燃料電池の検査方法では、第１工程でのガス供給により、一方の電極に水素ガスが存在し、他方の電極に水素ガスまたは不活性ガスが存在する状況とする。その上で、第２工程では、他方の電極が高電位となるように、一方の電極と他方の電極とに外部電源から電流を流すので、水素ガスが存在する低電位の一方の電極では、水素分子がプロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）に電離し、プロトンは一方の電極から電解質膜を経て他方の電極に移動する。こうして移動したプロトンは、他方の電極において電子の存在下で結合して水素分子となる。電解質膜を挟んだ両電極での化学反応は、プロトンの移動のみに基づいて起きることから、両電極での化学反応の進行状況は、電解質膜のプロトン伝導性の良否、即ち電解質膜におけるコンタミの状況に左右される。
【０００８】
電解質膜を挟んだ両電極での化学反応は、第２工程で流される電流のいずれの電流値においても起き、電解質膜のプロトン伝導性が正常であれば、いずれの電流値においても、一方の電極と他方の電極の両電極間の計測電位差は、第２の工程における電流を流す前の状態の両電極間の電位差である初期電位差と同程度、或いは初期電位差よりも所定の範囲で相違するに過ぎない。ところが、コンタミにより電解質膜のプロトン伝導性が阻害されていると、プロトンの移動に起因した他方の電極でのプロトンの結合を経た水素分子の生成が起き難くなり、プロトンの非結合は電流増加に伴って顕在化し、一方の電極と他方の電極の両電極間の計測電位差の低下をもたらす。そして、上記形態の燃料電池の検査方法は、所定の電流値の電流を流した際の計測電位差と初期電位差とに基づいて燃料電池の性能を検査するので、計測電位差が初期電位差よりも所定量大きい電位差であると、発電性能不良と判定することが可能となる。この結果、上記形態の燃料電池の検査方法によれば、コンタミによるプロトン伝導性の阻害という電解質膜の性状に起因した発電性能を検査することができる。
【０００９】
（２）上記形態の燃料電池の検査方法において、前記第１工程では、前記アノード側電極とカソード側電極の両電極に水素ガスを供給するようにしてもよい。こうすれば、電解質膜を挟んだ両電極は共に水素ガス存在下である故に、初期電位差は、一方の電極に水素ガスが存在し他方の電極にも水素ガスが存在する状況下で理論的に得られる両電極間の理論電位差と等価となるので、電圧低下による発電性能の良否判定が簡便となる。また、検査終了後において、不活性ガスのパージが不要となるので、検査工数や検査コストの低減が可能となる。
【００１０】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電解質膜をアノード側電極とカソード側電極で挟持した膜電極接合体の検査方法や検査装置としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池検査方法の概略を機器構成を含めて示す説明図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料電池検査方法の手順を示す説明図である。
【図３】燃料電池の検査手順と性能判定の様子を概略的に示す説明図である。
【図４】第２実施形態に係る燃料電池検査方法の概略を図１と同様に示す説明図である。
【図５】燃料電池の検査手順と性能判定の様子を図３と同様に示す説明図である。
【図６】他の実施形態における燃料電池検査方法の概略を示す説明図である。
【図７】複数の電池セルをスタックした完成品としての燃料電池を検査対象として性能検査する様子を概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は第１実施形態に係る燃料電池検査方法の概略を機器構成を含めて示す説明図である。図１に示すように、この検査方法では、燃料電池を構成する電池セルの膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly／ＭＥＡ）を検査対象とする。ＭＥＡは、電解質膜５１の両側にアノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極を備える。電解質膜５１は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂（パーフルオロスルホン酸系樹脂）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、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。
【００１３】
アノード側電極５２およびカソード側電極５３は、例えば白金、あるいは白金合金等の触媒を担持した導電性粒子、例えばカーボン粒子（以下、触媒担持カーボン粒子と称する）を、プロトン伝導性を有するアイオノマーで被覆して構成された電極触媒層である。通常、アイオノマーは、電解質膜５１と同質の固体高分子材料である高分子電解質樹脂（例えば、上記のフッ素系樹脂）であり、その有するイオン交換基によりプロトン伝導性を有する。本実施形態では、白金（Ｐｔ）を、触媒担持カーボン粒子であるカーボンブラックに３０ｗｔ％の重量比で担持させ、アイオノマーについては、米国デュポン社製のナフィオン（ナフィオンは登録商標、以下同じ）を用いた。
【００１４】
なお、ＭＥＡは、ガス透過性を有する導電性のアノード側ガス拡散層とカソード側ガス拡散層とで挟持されて、通常、使用され、各ガス拡散層の外側には、ガス供給流路と形成するセパレーターが配設される。こうした構成は、本発明の要旨と直接関係しないので、詳細な説明は省略する。
【００１５】
上記したＭＥＡの発電性能検査を行うため、本実施形態の検査方法では、ガス導入部材１０１、１０２と、外部電源ユニット１１０と、電圧計測ユニット１２０と、制御装置２００とを用いる。ガス導入部材１０１、１０２の両ガス導入部材は、アノード側電極５２とカソード側電極５３とを個別に気密に覆い、アノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極に水素ガスを、外部のガス供給源、例えば水素ガスタンクから供給可能に構成されている。
【００１６】
外部電源ユニット１１０は、アノード側電極５２とカソード側電極５３と給電ライン１１２にて接続され、カソード側電極５３が高電位となるように電流を流す。また、外部電源ユニット１１０は、制御装置２００の制御を受けて、後述するように電流値が漸増するように上記の両電極に電流を流す。
【００１７】
電圧計測ユニット１２０は、対向するアノード側電極５２とカソード側電極５３の所定の電極パート１２３から延びる計測ライン１２２にて、アノード側電極５２とカソード側電極５３と接続されている。そして、この電圧計測ユニット１２０は、アノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極間の電圧差を随時計測して、その計測結果（計測電圧差）を制御装置２００に出力する。
【００１８】
制御装置２００は、論理演算を行うＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むコンピューターとして構成され、ガス導入部材１０１、１０２へのガス供給制御の他、外部電源ユニット１１０により電極に流される電流制御、電圧計測ユニット１２０から得た計測電圧差による発電性能判定等を統括する。
【００１９】
次に、ＭＥＡの発電性能検査について説明する。図２は第１実施形態に係る燃料電池検査方法の手順を示す説明図、図３は燃料電池の検査手順と性能判定の様子を概略的に示す説明図である。
【００２０】
発電性能検査に当たり、ＭＥＡを図１に示すようにガス導入部材１０１、１０２にセットする（ステップＳ１００）。次いで、アノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極に、制御装置２００の制御下で水素ガスを継続して供給する（ステップＳ１１０）。これにより、アノード側電極５２に水素ガスが存在し、カソード側電極５３にも水素ガスが存在する状況となる。こうした水素ガスの継続供給下において、制御装置２００は、外部電源ユニット１１０を駆動制御し、アノード側電極５２とカソード側電極５３とに、カソード側電極５３が高電位となるように電流を流す（ステップＳ１２０）。この際、制御装置２００は、図３の上段に示すように、電流値が漸増するように上記の両電極に電流を流す。電流値の上限は、ＭＥＡに設計上許容される最大電流値の９０〜９５％の電流値とされる。こうすることで、性能検査によるＭＥＡの損傷を回避できる。なお、比較的短時間で上記の電流値となるように電流を流すようにしてもよい。
【００２１】
制御装置２００は、外部電源ユニット１１０により電流を流してから、電圧計測ユニット１２０からの計測電圧差を受け取り、その電圧差を時系列的にプロット（記憶）し、図３の下段に示すように、検査対象ＭＥＡについての電圧推移を把握する（ステップＳ１３０）。そして、把握した電圧推移により、検査対象ＭＥＡの発電性能良否が以下に記すように判定され、本実施形態での性能検査がなされる（ステップＳ１４０）。
【００２２】
既述した水素ガスの継続供給により、ＭＥＡは、アノード側電極５２に水素ガスが存在し、カソード側電極５３にも水素ガスが存在する状況となる。こうした状況下で、カソード側電極５３が高電位となるように、アノード側電極５２とカソード側電極５３とに外部電源ユニット１１０から電流値が漸増するように電流が流されるので、水素ガスが存在する低電位のアノード側電極５２では、図１に模式的に示すように、水素分子がプロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）に電離する。電離したプロトンは、アノード側電極５２から電解質膜５１を経てカソード側電極５３に移動する。こうして移動したプロトンは、カソード側電極５３において電子の存在下で結合して水素分子となる。電解質膜５１を挟んだアノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極での化学反応は、プロトンの移動のみに基づいて起きることから、両電極での化学反応の進行状況は、電解質膜５１のプロトン伝導性の良否、即ち電解質膜５１におけるコンタミの状況に左右される。
【００２３】
電解質膜５１を挟んだ両電極での化学反応は、外部電源ユニット１１０から流される電流のいずれの電流値においても起きる。そして、プロトン伝導性が正常な電解質膜５１を有するＭＥＡ（良品ＭＥＡ）であれば、いずれの電流値においても、アノード側電極５２とカソード側電極５３との間で電圧計測ユニット１２０により計測した計測電位差は、アノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極に共に水素ガスが存在する状況下での電流を流す前の状態のアノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極間の電位差である初期電位差と同程度、或いは初期電位差よりも所定の範囲で相違するに過ぎない。この場合、良品ＭＥＡは、コンタミによるプロトン伝導性の阻害を起こさないとはいえ、コンタミ以外にプロトンの移動を阻害する抵抗を若干は有する。このため、良品ＭＥＡについての上記した初期電位差は、アノード側電極５２に水素ガスが存在しカソード側電極５３に水素ガスが存在する状況下で理論的に得られる両電極間の理論電位差（＝０Ｖ）と等価ではあるものの、良品ＭＥＡについての計測電位差は、電流増に伴って初期電位差からやや低下する。この様子は、図３の下段における電圧推移において良品ＭＥＡ・電圧軌跡として示されている。
【００２４】
ところで、コンタミにより電解質膜５１のプロトン伝導性が阻害されることがある。こうしてプロトン伝導性が阻害された電解質膜５１を有するＭＥＡ（不良品ＭＥＡ）では、プロトンの移動に起因したカソード側電極５３でのプロトンの結合を経た水素分子の生成が起き難くなり、プロトンの非結合は電流増加に伴って顕在化し、アノード側電極５２とカソード側電極５３との間で計測した計測電圧差（ΔＶHH）の増大をもたらす。この様子は、図３の下段における電圧推移において不良品ＭＥＡ・電圧軌跡として示されている。制御装置２００は、この電圧差低下（ΔＶHH）の程度と良品・不良品の判定結果とを対応付けて所定のメモリーに記憶しているので、所定の電流値の電流を流した際の計測電圧差が、既述した初期電位差よりも所定量以上に大きく低下した電位差であると、具体的には、電流密度が１．２Ａ／ｃｍ２程度の所定の電流値の電流を流した際の電位差（ΔＶHH）が−０．３Ｖ程度の所定の電圧差を超えて下がっていれば、検査対象ＭＥＡには、コンタミによるプロトン伝導性の阻害という電解質膜５１の性状に起因した発電性能の不良があると判定できる。その一方、所定の電流値の電流を流した際の電圧差（ΔＶHH）が所定の電圧差範囲に収まっている、或いは電位差増大が見られなければ、検査対象ＭＥＡには、電解質膜５１の性状に起因した発電性能の不良はなく、検査対象ＭＥＡは良品であると判定できる。この良否判定は、所定の電流値の電流を流した際の計測電圧差と、電流を流す前の状態の両電極間の電位差である初期電位差とに基づいた検査の結果である。こうした検査完了後に、ＭＥＡは取り外され（ステップＳ１５０）、良品ＭＥＡは、発電セルに組み込まれて燃料電池の構成部材となる。なお、発電性能検査を行う際の上記した計測電位差、即ち電流密度と電圧降下程度との関係は、電解質膜５１の厚みの影響を受けるので、電解質膜５１の厚みを考慮して電流密度や電圧降下程度を規定すればよい。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池の検査方法では、アノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極への水素ガス供給と、水素ガス供給下での両電極への電流通電、所定の電流値の電流を流した差異の両電極間の電圧計測という手順により、電解質膜５１の性状に起因した発電性能の良否を容易に検査できる。
【００２６】
本実施形態の燃料電池の検査方法では、電解質膜５１を挟んだアノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極を、共に水素ガス存在下とするので、既述した初期電位差は理論電位差と等価のゼロＶとなる。よって、本実施形態の燃料電池の検査方法によれば、電圧低下による発電性能の良否判定が簡便となる。
【００２７】
次に、第２実施形態に係る検査方法について説明する。図４は第２実施形態に係る燃料電池検査方法の概略を図１と同様に示す説明図、図５は燃料電池の検査手順と性能判定の様子を図３と同様に示す説明図である。図４に示すように、第２実施形態にあっても、機器構成は先の実施形態と同一であり、アノード側電極５２には水素ガスを供給し、カソード側電極５３には不活性ガスたる窒素ガスを供給する点で相違する。この実施形態では、検査対象ＭＥＡをアノード側電極５２に水素ガスが存在し、カソード側電極５３には窒素ガスが存在する状況とする点で異なるものの、こうしたガス状況下で、カソード側電極５３が高電位となるように、アノード側電極５２とカソード側電極５３とに外部電源ユニット１１０から電流値が漸増するように電流を流す。よって、水素ガスが存在する低電位のアノード側電極５２では、図４に模式的に示すように、水素分子がプロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）に電離する。電離したプロトンは、アノード側電極５２から電解質膜５１を経てカソード側電極５３に移動する。こうして移動したプロトンは、窒素ガスが存在するカソード側電極５３において結合して水素分子となる。電解質膜５１を挟んだアノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極での化学反応は、プロトンの移動のみに基づいて起きることから、両電極での化学反応の進行状況は、電解質膜５１のプロトン伝導性の良否、即ち電解質膜５１におけるコンタミの状況に左右される。
【００２８】
電解質膜５１を挟んだ両電極での化学反応は、外部電源ユニット１１０から流される電流のいずれの電流値においても起きる。そして、プロトン伝導性が正常な電解質膜５１を有するＭＥＡ（良品ＭＥＡ）であれば、いずれの電流値においても、アノード側電極５２とカソード側電極５３との間で電圧計測ユニット１２０により計測した計測電位差は、アノード側電極５２に水素ガスがカソード側電極５３に窒素ガスが存在する状況下での電流を流す前の状態のアノード側電極５２とカソード側電極５３の両電極間の電位差である初期電位差と同程度、或いは初期電位差よりも所定の範囲で相違するに過ぎない電位差となる。この様子は、図５の下段における電圧推移において良品ＭＥＡ・電圧軌跡として示されている。
【００２９】
ところが、コンタミによりプロトン伝導性が阻害された電解質膜５１を有するＭＥＡ（不良品ＭＥＡ）では、プロトンの移動に起因したカソード側電極５３でのプロトンの結合を経た水素分子の生成が起き難くなり、プロトンの非結合は電流増加に伴って顕在化し、アノード側電極５２とカソード側電極５３との間で計測した計測電圧の電圧低下（ΔＶHN）をもたらす。この様子は、図５の下段における電圧推移において不良品ＭＥＡ・電圧軌跡として示されている。制御装置２００は、この電圧低下（ΔＶHN）の程度と良品・不良品の判定結果とを対応付けて所定のメモリーに記憶しているので、所定の電流値の電流を流した際の計測電圧差が、既述した初期電位差よりも所定量以上に大きく低下した電位差であると、具体的には、所定の電流値の電流を流した際の電圧低下（ΔＶHN）が所定の電位差を超えていれば、検査対象ＭＥＡには、コンタミによるプロトン伝導性の阻害という電解質膜５１の性状に起因した発電性能の不良があると判定できる。その一方、所定の電流値の電流を流した際の電位差（ΔＶHN）が所定の電圧値に収まっている、或いは電位差増大が見られなければ、検査対象ＭＥＡには、電解質膜５１の性状に起因した発電性能の不良はなく、検査対象ＭＥＡは良品であると判定できる。この実施形態での良否判定にあっても、所定の電流値の電流を流した際の計測電圧差と、電流を流す前の状態の両電極間の電位差である初期電位差とに基づいた検査の結果である。こうした検査完了後に、ＭＥＡは取り外され、良品ＭＥＡは、発電セルに組み込まれて燃料電池の構成部材となる。なお、発電性能検査を行う際の上記した計測電位差は、電解質膜５１の厚みの影響を受けるので、検査判定に当たっては、技術したように電解質膜５１の厚みを考慮すればよい。
【００３０】
以上説明したように、この実施形態の燃料電池の検査方法によっても、アノード側電極５２への水素ガス供給とカソード側電極５３への窒素ガス供給と、これらガス供給下での両電極への電流通電、所定の電流値の電流を流した差異の両電極間の電圧計測という手順により、電解質膜５１の性状に起因した発電性能の良否を容易に検査できる。
【００３１】
次に、他の実施形態について説明する。図６は他の実施形態における燃料電池検査方法の概略を示す説明図である。図示するように、この実施形態では、電圧計測ユニット１２０による電圧計測ポイントである電極パート１２３を、アノード側電極５２とこれに対向するカソード側電極５３において、ｍ行ｎ列のマトリックス状に設け（図では６行５列）、それぞれの電極パート１２３から得られた電圧を各電極パーツごとに把握する。こうすれば、電解質膜５１の面内における良否分布の様子が判明するので、電解質膜５１の良否判定精度を高めることができる。例えば、１〜３箇所程度の電極パート１２３において大きな電位差（ΔＶHH／ΔＶHN）が見られて不良であるとしても、他の箇所で電位差増大が見られずに性能良品であれば、電解質膜５１の全体としては性能良品としたりできる。その反面、ｍＸｎ箇所の３割以上の複数箇所の電極パート１２３において大きな電位差（ΔＶHH／ΔＶHN）が見られて不良であれば、他の箇所で電位差増大が見られなくても、電解質膜５１の全体としては性能不良としたりできる。
【００３２】
次に、電池セルをスタックした燃料電池としての性能検査の様子について説明する。図７は複数の電池セルをスタックした完成品としての燃料電池を検査対象として性能検査する様子を概略的に示す説明図である。図示するように、この実施形態では、燃料電池１００を検査対象とする。この燃料電池１００は、電解質膜５１をアノード側電極５２とカソード側電極５３で挟持したＭＥＡを更にガス拡散部材とセパレーターで挟持した複数の電池セルを、スタックして構成され、例えば燃料電池搭載車両や燃料電池発電システムに組み込まれる完成品である。燃料電池１００を検査対象とする場合であっても、燃料電池１００のアノード側には水素ガスをスタック外部から継続供給し、カソード側には水素ガスまたは窒素ガスをスタック外部から継続供給する。その上で、外部電源ユニット１１０により、各電池セルのカソード側電極５３が高電位となるように、アノード側電極５２とカソード側電極５３とに外部電源ユニット１１０から電流値が漸増するように電流を流す。そして、各電池セルにおけるアノード側電極５２とカソード側電極５３との間の電圧をセルモニター１０６で把握する。こうした構成の検査方法であれば、燃料電池１００の全体としての発電性能良否を、電解質膜５１のプロトン伝導性の良否に基づき検査できる。また、燃料電池１００を構成する発電セルごとに、発電性能良否を電解質膜５１のプロトン伝導性の良否に基づき検査できるので、発電性能不良と特定した発電セルを交換して、燃料電池１００の全体としての発電性能を維持、もしくは向上できる。
【００３３】
この他、カソード側電極５３についても水素ガスを供給するようにでき、こうすれば、完成品としての燃料電池１００の検査後に、不活性ガスのパージが不要となるので、検査工数や検査コストを低減できる。
【００３４】
本発明は、上述の実施形態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の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又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。
【００３５】
上記の実施形態では、ＭＥＡ或いは燃料電池１００を検査対象としたが、ＭＥＡをアノード側・カソード側のガス拡散部材で挟持したＭＥＧＡ（Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly）を検査対象とすることもできる。
【００３６】
上記の実施形態では、アノード側電極５２に水素ガスを供給し、カソード側電極５３については、水素ガス或いは窒素ガスの一方を供給するようにしたが、カソード側電極５３に水素ガスを供給し、アノード側電極５２に水素ガス或いは窒素ガスの一方を供給し、アノード側電極５２が高電位となるように，両電極に電流を流すようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
５１…電解質膜
５２…アノード側電極
５３…カソード側電極
１００…燃料電池
１０１、１０２…ガス導入部材
１０６…セルモニター
１１０…外部電源ユニット
１１２…給電ライン
１２０…電圧計測ユニット
１２２…計測ライン
１２３…電極パート
２００…制御装置
【図１】
2016115460.tif 000003
【図２】
2016115460.tif 000004
【図３】
2016115460.tif 000005
【図４】
2016115460.tif 000006
【図５】
2016115460.tif 000007
【図６】
2016115460.tif 000008
【図７】
2016115460.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月15日(2016.4.15)
【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】
電解質膜をアノード側電極とカソード側電極とで挟持した燃料電池の検査方法であって、
前記アノード側電極と前記カソード側電極の一方の電極に水素ガスを供給し、他方の電極に水素ガスまたは不活性ガスを供給する第１工程と、
前記他方の電極が高電位となるように、前記一方の電極と前記他方の電極とに外部電源から電流を流し、前記一方の電極と前記他方の電極の両電極間の電位差を計測する第２工程と、
該第２工程において所定の電流値の電流を流した際に計測した前記両電極間の電位差と、前記第２工程における電流を流す前の状態の前記両電極間の電位差である初期電位差と、に基づいて前記燃料電池の性能を検査する第３工程とを備える、
燃料電池の検査方法。
【請求項２】
前記第１工程では、前記アノード側電極と前記カソード側電極の両電極に水素ガスを供給する、請求項１に記載の燃料電池の検査方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
電解質膜を挟んだ両電極での化学反応は、第２工程で流される電流のいずれの電流値においても起き、電解質膜のプロトン伝導性が正常であれば、いずれの電流値においても、一方の電極と他方の電極の両電極間の計測電位差は、第２の工程における電流を流す前の状態の両電極間の電位差である初期電位差と同程度、或いは初期電位差よりも所定の範囲で相違するに過ぎない。ところが、コンタミにより電解質膜のプロトン伝導性が阻害されていると、プロトンの移動に起因した他方の電極でのプロトンの結合を経た水素分子の生成が起き難くなり、プロトンの非結合は電流増加に伴って顕在し、他方の電極の両電極間の計測電位は、電流増加に伴って低下する。よって、一方の電極と他方の電極の両電極間の計測電位差は、電流増加に伴って初期電位差より増大する。そして、上記形態の燃料電池の検査方法は、所定の電流値の電流を流した際の計測電位差と初期電位差とに基づいて燃料電池の性能を検査するので、計測電位差が初期電位差よりも所定量大きい電位差であると、発電性能不良と判定することが可能となる。この結果、上記形態の燃料電池の検査方法によれば、コンタミによるプロトン伝導性の阻害という電解質膜の性状に起因した発電性能を検査することができる。