(57)【要約】      （修正有）【課題】多孔体の使用状態に即した酸素拡散係数を測定する技術を提供する。【解決手段】多孔体の酸素拡散係数測定装置であって、多孔体に接して配置される選択透過膜であって、多孔体２００と接する第１の面１６１からの液水は透過させず、第１の面の裏側の第２の面１６２からの液水は透過させる選択透過膜１６と、選択透過膜の第２の面側に配置される液水供給路１４２と、液水供給路および選択透過膜を介して多孔体に液水を供給する液水供給装置と、多孔体の表面に酸素を含むガスを供給するガス供給装置と、を備える。【選択図】図２
2016205924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の多孔体面と、前記第１の多孔体面の裏側の面である第２の多孔体面とを備える多孔体の酸素拡散係数を測定する装置であって、
前記多孔体の前記第１の多孔体面に接して配置される選択透過膜であって、前記多孔体と接する第１の面からの液水は透過させず、前記第１の面の裏側の第２の面からの液水は透過させる選択透過膜と、
前記選択透過膜の前記第２の面側に配置される液水供給路と、
前記液水供給路および前記選択透過膜を介して前記多孔体に液水を供給する液水供給装置と、
前記多孔体の前記第２の多孔体面側に酸素を含むガスを供給するガス供給装置と、
を備える、酸素拡散係数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素拡散係数測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多孔体（多孔性材料）内の酸素拡散係数を測定する種々の酸素拡散係数測定装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０５７９７号公報
【特許文献２】特開２０１３−３３０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、薄膜状の多孔体が、燃料電池のガス拡散層（Ｇａｓ−Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ−Ｌａｙｅｒ：ＧＤＬ）として用いられる場合がある。燃料電池の発電時、反応ガスは、多孔体表面を流通しつつ多孔体内に拡散されて透過する。また、燃料電池の発電において、酸素極で水が生成されると、生成された水（以下、生成水とも称する。）は多孔体内を流通して、多孔体表面を流れる反応ガスの流れに伴って燃料電池外に排出される。
【０００５】
特許文献１，２に記載の酸素拡散係数測定装置では、上記したような、ガスおよび生成水の流れが考慮されていなかった。そこで、多孔体の使用状態に即した酸素拡散係数を測定する技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、第１の多孔体面と、前記第１の多孔体面の裏側の面である第２の多孔体面とを備える多孔体の酸素拡散係数を測定する装置が提供される。この酸素拡散係数測定装置は、前記多孔体の前記第１の多孔体面に接して配置される選択透過膜であって、前記多孔体と接する第１の面からの液水は透過させず、前記第１の面の裏側の第２の面からの液水は透過させる選択透過膜と、前記選択透過膜の前記第２の面側に配置される液水供給路と、前記液水供給路および前記選択透過膜を介して前記多孔体に液水を供給する液水供給装置と、前記多孔体の前記第２の多孔体面側に酸素を含むガスを供給するガス供給装置と、を備える。
【０００８】
多孔体を燃料電池のＧＤＬとして用いる場合、多孔体表面にガスが供給されると共に、発電に伴って生成された水(液水)が多孔体内を流通して排出される。この形態の多孔体の酸素拡散係数測定装置では、選択透過膜が多孔体の第１の多孔体面に接して配置され、液水は選択透過膜を介して多孔体に供給される。選択透過膜は、多孔体と接する第１の面からの液水は透過させないため、液水が選択透過膜を介して多孔体に供給されると、選択透過膜により液水の逆流を防ぐことができるため、液水は、多孔体内を流通して排出される。そのため、多孔体内に液水を流通させつつ、ガスを流通させて、多孔体の酸素拡散係数を測定することができる。その結果、多孔体の使用状態に即した酸素拡散係数を測定することができる。
【０００９】
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、酸素拡散係数測定方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】酸素拡散係数測定装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】多孔体挟持体の概略構成を示す説明図である。
【図３】多孔体と選択透過膜との関係を示す説明図である。
【図４】支持部材，酸素消費装置，および酸素濃度検出部の概略構成を説明する説明図である。
【図５】酸素拡散係数測定装置におけるガスおよび液水の流れを示す説明図である。
【図６】酸素拡散係数測定装置を用いて酸素拡散係数を測定した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
Ａ．実施形態：
Ａ１．酸素拡散係数測定装置の構成：
図１は本発明の一実施形態としての酸素拡散係数測定装置の概略構成を説明するための説明図である。図１では、各構成を明瞭に示すために、一部の構成にハッチングを付している。本実施形態の酸素拡散係数測定装置１００は、酸素拡散係数測定装置１００は、酸素拡散係数測定対象の多孔体にガスを供給すると共に、液水を流通させた状態で、多孔体の酸素拡散係数を測定することが可能な装置である。酸素拡散係数測定装置１００は、多孔体挟持体１０と、液水供給装置２０と、ガス供給装置３０と、支持部材４０と、酸素消費装置５０と、酸素濃度検出部６０と、酸素消費量制御部７０と、酸素拡散係数算出部８０と、押圧部９２と、載置台９４と、を主に備える。
【００１２】
図２は、多孔体挟持体１０の概略構成を示す説明図である。図２は、図１の紙面に平行な平面で切断した切断面を示す。多孔体挟持体１０は、上部挟持体１２と、下部挟持体１４と、選択透過膜１６と、を備え、上部挟持体１２と下部挟持体１４との間に選択透過膜１６を介して、測定対象の多孔体２００を挟持する。
【００１３】
上部挟持体１２は、平面形状が選択透過膜１６と同一の平板状を成し、多孔体２００と対向する面に、複数の溝流路１２２を備える（図２）。上部挟持体１２は、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンによって形成されている。後述するように、上部挟持体１２の溝流路１２２に酸素を含むガス（空気）が供給される。
【００１４】
下部挟持体１４は、上部挟持体１２と同様の平板状を成し、選択透過膜１６と接する第１の挟持体面に開口する供給口を複数備える液水供給路１４２と、第１の挟持体面の裏側の第２の挟持体面から第１の挟持体面を貫通する複数の透過ガス通過孔１４４と、を備える。後述するように、液水供給路１４２には液水が供給され、多孔体２００を透過した透過ガスが透過ガス通過孔１４４を流通する。下部挟持体１４は、上部挟持体１２と同様に緻密質カーボンによって形成されている。上部挟持体１２および下部挟持体１４は、プレス成形されたステンレス鋼などの金属材料によって形成してもよい。なお、上部挟持体１２と下部挟持体１４とは、互いに異なる材料で形成してもよい。
【００１５】
図３は、多孔体２００と選択透過膜１６との関係を示す説明図である。図３において、各構成に、図２と同一のハッチングを付している。多孔体２００は、平面形状が略矩形状の薄膜状を成し、選択透過膜１６と接する第１の多孔体面２０２と、第１の多孔体面２０２の裏側の面である第２の多孔体面２０４と、を有する。本実施形態では、多孔体２００として、カーボンフェルトを用いたが、カーボンペーパー，カーボンクロス，金属多孔体等の他の導電性多孔体を用いてもよい。多孔体２００は、燃料電池のＧＤＬに用いられる。多孔体２００の外周には、枠状のシール材２１０が形成されている。本実施形態において、シール材２１０はシリコーンゴムによって形成されているが、これに限定されず、シリコーン樹脂、フッ素ゴム等の種々の弾性材料を用いることができる。
【００１６】
選択透過膜１６は、平面形状がシール材２１０の外周形状と同一の略矩形状の薄膜状（シート状）を成す。選択透過膜１６は、多孔体２００と接触する第１の面１６１からはガスのみを透過させ、第１の面１６１の裏側の第２の面１６２からはガスおよび液水を透過させる。すなわち、選択透過膜１６は、第２の面１６２側からは液水を透過させ、第１の面１６１側では、液水を透過させない（はじく）。本実施形態において、選択透過膜１６として、三井デュポンフロロケミカル社製のテフロンＡＦ（テフロンは登録商標）を用いたが、同様の特性を有する他のＰＴＦＥ（ＰｏｌｙＴｅｔｒａＦｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌｅｎｅ：ポリテトラフルオロエチレン）膜を用いてもよいし、他のフッ素系樹脂膜を用いてもよい。
【００１７】
図１に示すように、液水供給装置２０は、液水供給配管２２を介して多孔体挟持体１０に接続されている。詳しくは、液水供給配管２２は、下部挟持体１４（図２）の液水供給路１４２に接続されている。液水供給配管２２には、液水供給配管２２内の液水の圧力を測定する圧力センサ２４が設けられている。液水供給装置２０は、圧力センサ２４による液水の圧力に基づいて、多孔体挟持体１０に導入される液水が所定の流量（流速）になるように調整して、液水供給配管２２に液水を供給する。
【００１８】
ガス供給装置３０は、ガス供給配管３２を介して多孔体挟持体１０に接続されている。詳しくは、ガス供給配管３２は、上部挟持体１２（図２）の溝流路１２２に接続されている。ガス供給配管３２にはガス流量制御装置３６と、ガス温度および湿度制御装置３８が設けられている。ガス供給装置３０が大気から取込んでガス供給配管３２に供給したガス（空気）は、ガス流量制御装置３６によって所定の流量に調節された後、ガス温度制御装置３８によって所定の温度に調節されて溝流路１２２に供給される。これにより、酸素を含むガスが多孔体２００の第２の多孔体面２０４側に供給される。また、図１に示すように、排出配管３４が多孔体挟持体１０に接続されており、溝流路１２２に供給されたガスや多孔体２００に供給され多孔体２００を透過した液水が排出配管３４を介して外部に排出される。
【００１９】
載置台９４は、多孔体挟持体１０が載置される載置面と、多孔体２００を透過したガスが通過する透過ガス通過孔を備える。押圧部９２は、図１の紙面上下方向に移動可能に構成され、ロードセル９６による検出荷重に基づいて、多孔体挟持体１０に対して所定の面圧を付与する。
【００２０】
図４は、支持部材４０，酸素消費装置５０，および酸素濃度検出部６０の概略構成を説明する説明図である。図４（Ａ）は、支持部材４０，酸素消費装置５０，および酸素濃度検出部６０を、載置台９４側から見た平面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
支持部材４０は、略円環状に形成され、凹部４２および孔部４４を備える。支持部材４０には、凹部４２の周に沿って酸素消費装置５０が埋設され、貫通孔である孔部４４には、酸素濃度検出部６０が嵌設される。図１に示すように、支持部材４０は載置台９４の載置面の裏側の面（図１の紙面下側の面）に接触して配置され、多孔体２００の下側（図１の紙面下側）に酸素消費装置５０および酸素濃度検出部６０を配置し、支持している。また、支持部材４０の凹部４２には、多孔体２００を透過した透過ガスが収容される。
【００２２】
酸素消費装置５０は、複数（本実施形態では１０個）の直列接続された空気亜鉛電池５２を備える。図４（Ｂ）に示すように、空気亜鉛電池５２が支持部材４０の凹部４２に収容された透過ガスに接触するように、円状に配置されている（図４（Ａ））。酸素消費装置５０では、下記の式（１）の反応により酸素を消費する。
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  …（１）
【００２３】
酸素消費量制御部７０は可変抵抗を備え、抵抗値を調整することにより、酸素消費装置５０の出力電流を調整して酸素消費装置５０による酸素消費量が所定の消費量になるように制御している。
【００２４】
酸素濃度検出部６０は、支持部材４０の孔部４４に一部が嵌合して設けられる。酸素濃度検出部６０の一部が支持部材４０の孔部４４に嵌合されることにより孔部４４が封止される。酸素濃度検出部６０は、酸素拡散係数測定装置１００において、多孔体２００の第１の多孔体面２０２側（図１紙面下側）の閉塞空間（後述する）内の酸素濃度を検出する。本実施形態において、酸素濃度検出部６０としてガルバニ電池式酸素センサを用いるが、ジルコニア式酸素センサ，磁気式酸素センサ等種々の酸素センサを用いることができる。
【００２５】
図５は、酸素拡散係数測定装置１００におけるガスおよび液水の流れを示す説明図である。液水供給装置２０から所定の流量で供給された液水は、液水供給配管２２を介して下部挟持体１４の液水供給路１４２に導入され、選択透過膜１６を透過して多孔体２００内を流通し、溝流路１２２内のガスの流れに伴って排出配管３４を介して外部に排出される（図中実線矢印）。ここで、上述の通り、選択透過膜１６は、多孔体２００と接する第１の面１６１側からは液水を透過させないため、一旦多孔体２００に導入された液水は逆流しない。
【００２６】
一方、ガス供給装置３０から供給されたガス（空気）は、流量および温度が調整されてガス供給配管３２を介して上部挟持体１２の溝流路１２２に導入され、溝流路１２２を流通しつつ多孔体２００に供給される。ガスは多孔体２００の第１の多孔体面２０２から多孔体２００内に拡散する。多孔体２００を透過した透過ガスは、選択透過膜１６を透過して下部挟持体１４の透過ガス通過孔１４４および載置台９４の透過ガス通過孔９４２を介して支持部材４０の凹部４２に収容される（図中破線矢印）。ここで、多孔体２００の外周にはシール材２１０が形成されているため、多孔体２００に供給されたガスは、多孔体２００の側面からは排出されない。すなわち、多孔体２００を透過するガスは、全て、選択透過膜１６と接触する第１の多孔体面２０２から排出され、下部挟持体１４の透過ガス通過孔１４４，載置台９４の透過ガス通過孔９４２，および支持部材４０の凹部４２で形成される閉塞空間に収容される。なお、選択透過膜１６と下部挟持体１４との間、下部挟持体１４と載置台９４との間、載置台９４と支持部材４０との間にさらにシール材を備えてもよい。これにより、さらにシール性が向上される。
【００２７】
Ａ２．酸素拡散係数の測定方法：
次に、図１，５に基づいて、酸素拡散係数測定装置１００による酸素拡散係数の測定方法について説明する。まず、選択透過膜１６の第１の面１６１上に測定対象の多孔体２００（外周にシール材２１０が形成されている）を積層したものを上部挟持体１２と下部挟持体１４とで挟持する。このとき、図５に示すように、多孔体２００が上部挟持体１２と接し、選択透過膜１６が下部挟持体１４と接する。測定対象の多孔体２００が挟持された多孔体挟持体１０を、載置台９４に載置し、押圧部９２によって所定の面圧で押圧する（図１）。押圧部９２による面圧は、シール材２１０によるシール性が確保できる程度の面圧である。
【００２８】
まず、ガス供給装置３０，ガス流量制御装置３６，およびガス温度および湿度制御装置３８を制御して、所定のガス流量，温度，および湿度のガス（空気）を、上部挟持体１２の溝流路１２２に供給する。続いて、液水供給装置２０を制御して、所定の流量の液水を、下部挟持体１４の液水供給路１４２に供給する。本実施形態では、酸素と水素の電気化学反応により発電する燃料電池の発電量１Ａ／ｃｍ２に相当するガスおよび液水を供給する。具体的には、空気中の酸素濃度を０．５％，ストイキ比を１．０として、毎分３．５ｍＬ／ｃｍ２の流速でガスが供給される。液水は、毎分５．６μＬ／ｃｍ２の流速で供給される。
【００２９】
次に、酸素消費量制御部７０において通電し、酸素消費装置５０による酸素消費を開始させるとともに、酸素濃度検出部６０による酸素濃度の検出を開始させる。ここで、酸素消費量制御部７０は、可変抵抗を所定の抵抗値に設定することにより、酸素消費装置５０において所定の酸素消費量で酸素を消費させる。
【００３０】
初期状態において、上部挟持体１２の溝流路１２２，下部挟持体１４の透過ガス通過孔１４４，載置台９４の透過ガス通過孔９４２，および支持部材４０の凹部４２には、大気が満たされている。以下、下部挟持体１４，載置台９４，および支持部材４０を合わせて「透過ガス収容部」とも称する。透過ガス収容部内の空間は、下部挟持体１４の透過ガス通過孔１４４，載置台９４の透過ガス通過孔９４２，および支持部材４０の凹部４２で形成される。
【００３１】
また、溝流路１２２には、大気から取込んだガス（空気）が供給されているため、ガス供給装置３０によるガスの供給が開始された後も、溝流路１２２内の酸素濃度は、大気中とほぼ同じである。酸素消費装置５０による酸素消費が開始されると、透過ガス収容部内の酸素濃度が低下する。そうすると、溝流路１２２内のガスと透過ガス収容部内の酸素濃度差によって、溝流路１２２内の酸素が多孔体２００および選択透過膜１６を透過して、透過ガス収容部に移動する（図５）。酸素が多孔体２００を透過する速度は、溝流路１２２内のガスと透過ガス収容部内のガスの酸素濃度差が大きくなるにつれて大きくなる。透過ガス収容部内のガスの酸素濃度は、酸素消費装置５０による酸素消費の開始後、徐々に減小し、多孔体２００を透過する酸素の透過速度と酸素消費装置５０による消費速度とが略同じになると略一定の値に安定する。
【００３２】
酸素濃度検出部６０によって検出される酸素濃度が安定したら、酸素消費量制御部７０における通電を終了し（すなわち、酸素消費装置５０による酸素の消費を終了し）、酸素拡散係数算出部８０によって、多孔体２００の酸素拡散係数を算出する。このとき、酸素濃度が安定した際の酸素濃度、酸素消費装置５０の出力電流値を用いる。
【００３３】
具体的には、酸素拡散係数算出部８０は、フィックの第１法則（式（２））を利用して多孔体２００の酸素拡散係数を算出する。
Ｊ＝−Ｄ×ｄｃ／ｄｘ  …  （２）
Ｊ：酸素のモル流速［ｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）］
Ｄ：酸素拡散係数［ｍ２／ｓ］
ｄｃ／ｄｘ：酸素濃度勾配［ｍｏｌ／ｍ４］
【００３４】
上記式（２）におけるＪ（酸素のモル流速）は、下記式（３）を用いて算出される。
Ｊ＝Ｑ／Ｓ  …  （３）
Ｑ：酸素拡散量［ｍｏｌ／ｓ］
Ｓ：多孔体２００の平面面積［ｍ２］
【００３５】
上述の通り、本実施形態の酸素消費装置５０では、上記式（１）の反応により酸素を消費して発電するため、上記式（３）におけるＱ（酸素拡散量）は、酸素消費装置５０の出力電流（酸素消費量制御部７０を流れる電流）を用いて、下記式（４）によって算出される。
Ｑ＝Ｉ／（４Ｆ）  …  （４）
Ｉ：酸素消費装置５０の出力電流［Ａ］
Ｆ：ファラデー定数［ｃ／ｍｏｌ］
【００３６】
上記式（２）におけるｄｃ／ｄｘ（酸素濃度勾配）としては、酸素濃度検出部６０による酸素濃度検出値が安定したときの酸素濃度勾配を用いる。具体的には、上部挟持体１２の溝流路１２２内の酸素濃度［ｍｏｌ／ｍ３］と、透過ガス収容部内のガスの酸素濃度［ｍｏｌ／ｍ３］との差を、多孔体２００の厚さ［ｍ］で除する。透過ガス収容部内のガスの酸素濃度は、酸素濃度検出部６０による検出値を用いる。多孔体２００の厚さは、予め測定された値を用いる。なお、酸素拡散係数測定装置１００が膜厚計を備え、押圧部９２により面圧が付与された状態の多孔体２００の厚さを膜厚計により測定して、その測定値を用いてもよい。
【００３７】
上部挟持体１２の溝流路１２２内の酸素濃度としては、溝流路１２２入口における酸素濃度ｃｉｎと溝流路１２２出口における酸素濃度ｃｏｔの平均値ｃａｖｅを用いる。溝流路１２２入口における酸素濃度は、ガス供給装置３０から供給される酸素濃度に等しい。溝流路１２２出口における酸素濃度は、酸素分圧を用いて算出される。ガス供給配管３２にはガス供給配管３２内の圧力Ｐｉｎを検出する圧力センサ３１が設けられ、排出配管３４には排出配管３４内の圧力Ｐｏｔを検出する圧力センサ３３が設けられている。溝流路１２２出口の酸素濃度は、これらの検出値を用いて、酸素濃度と酸素分圧との関係から、下記式（５）によって算出される。
ｃａｖｅ＝ｃｉｎ×（Ｍｉｎ×Ｐｉｎ＋Ｍｏｔ×Ｐｏｔ）×（１／２）×Ｍｔ／（Ｍｉｎ×Ｐｉｎ）  …  （５）
ｃａｖｅ：溝流路１２２内の平均酸素濃度［ｍｏｌ／ｍ３］
ｃｉｎ：溝流路１２２入口における酸素濃度［ｍｏｌ／ｍ３］
Ｍｉｎ：溝流路１２２入口の酸素のモル流量［ｍｏｌ／ｓ］
Ｐｉｎ：溝流路１２２入口の全圧［ＭＰａ］
Ｍｏｔ：溝流路１２２出口の酸素のモル流量［ｍｏｌ／ｓ］
Ｐｏｔ：溝流路１２２出口の全圧［ＭＰａ］
Ｍｔ：導入ガス全体のモル流量［ｍｏｌ／ｓ］
【００３８】
溝流路１２２入口における酸素濃度ｃｉｎは、ガス供給装置３０から供給されるガス（空気）の酸素濃度と等しいため、既知である。溝流路１２２入口の酸素のモル流量Ｍｉｎは、溝流路１２２入口における酸素濃度ｃｉｎにガス供給装置３０から供給されるガスの体積流量［ｍ３／ｓ］を乗して算出される。溝流路１２２入口の全圧Ｐｉｎは、圧力センサ３１によって検出される。溝流路１２２出口の酸素のモル流量Ｍｏｔは、Ｍｉｎ−（酸素拡散量）で算出される。酸素拡散量は、酸素消費装置５０による酸素消費量に等しく、上記式（４）によって算出される。溝流路１２２出口の全圧Ｐｏｔは、圧力センサ３１によって検出される。
【００３９】
このように、酸素拡散係数算出部８０は、酸素消費装置５０による酸素消費量，酸素濃度検出部６０による酸素濃度を用いて、フィックの第１法則により多孔体２００の酸素拡散係数を算出する。
【００４０】
Ａ３．実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の酸素拡散係数測定装置１００は、選択透過膜１６，液水供給装置２０，およびガス供給装置３０を備える。選択透過膜１６は、第２の面からは液水を透過させるものの第１の面からは液水を透過させない選択透過性を有する多孔質膜であるため、液水供給装置２０から供給された液水は、選択透過膜１６を透過して多孔体２００に導入されるものの、多孔体２００の選択透過膜１６側からは排出されない（逆流しない）ため、上部挟持体１２の溝流路１２２に排出される。溝流路１２２にはガス供給装置３０からガスが供給されるため、溝流路１２２に排出された液水は、ガス供給装置３０から供給されたガスの流れに伴って、排出配管３４に排出される。その結果、液水供給装置２０から液水を供給することにより、多孔体２００内に液水を流通させることができる。例えば、発電に伴い酸素極において水が生成される燃料電池において、酸素極側のＧＤＬとして多孔体２００を用いる場合、燃料電池の発電中、生成水が多孔体２００を透過して外部に排出されると共に、酸素が多孔体２００に拡散されて酸素極に供給される。本実施形態では、多孔体２００がこのような燃料電池のＧＤＬとして用いられる場合の使用状態を模擬することができるため、使用状態に即した酸素拡散係数を測定することができる。
【００４１】
図６は、本実施形態の酸素拡散係数測定装置１００を用いて、ガス供給装置３０から供給されるガスのガス流速および液水供給装置２０から供給される液水の液水供給量を変更して多孔体２００の酸素拡散係数を測定した結果を示す。酸素拡散係数Ｄは、ガス流速が大きくなるにつれて大きくなる。また、液水供給量が多くなると酸素拡散係数Ｄが小さくなる。すなわち、多孔体２００の酸素拡散係数Ｄは、多孔体２００が用いられる状態によって異なる。そのため、例えば、多孔体２００が燃料電池のＧＤＬとして用いられる場合に、本実施形態の酸素拡散係数測定装置１００を用いて、ガス流速および液水供給量と、酸素拡散係数Ｄと、の関係を求め、その結果に基づいて、燃料電池に供給するガス流量等を調整することにより、燃料電池の発電を適切に制御することができる。
【００４２】
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や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。例えば次のような変形も可能である。
【００４３】
（１）上記実施形態において、酸素消費装置５０が直列接続された複数の空気亜鉛電池５２を備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、複数の空気亜鉛電池５２が並列接続される構成にしてもよいし、空気亜鉛電池５２を１つ備える構成にしてもよい。
【００４４】
（２）上記実施形態において、酸素消費装置５０の空気亜鉛電池５２が支持部材４０の凹部４２に設けられる例を示したが、例えば、載置台９４の透過ガス通過孔９４２に設けてもよい。このようにしても、多孔体２００の下側（ガス透過側）のガスの酸素濃度を検出することができる。
【００４５】
（３）上記実施形態において、酸素消費装置５０が空気亜鉛電池を備える構成を例示したが、リチウム，アルミニウム等他の金属を用いた空気金属電池を用いてもよい。また、酸素と水素を用いて発電する種々の燃料電池を用いてもよい。このようにしても、酸素消費装置５０によって酸素を消費させて、酸素の拡散を促進することができる。なお、酸素消費装置５０において用いられる電池の種類に応じて、式（４）を変更すればよい。
【００４６】
（４）上記実施形態において、下部挟持体１４が液水供給路１４２および透過ガス通過孔１４４を備える構成を例示したが、載置台９４が液水供給路１４２および透過ガス通過孔１４４を備える構成にしてもよい。このようにする場合には、載置台９４の上に選択透過膜１６、多孔体２００、上部挟持体１２の順に載置すればよい。このようにしても、多孔体２００の第１の多孔体面２０２から多孔体２００に液水を供給しつつ、多孔体２００の第１の多孔体面２０２から排出される透過ガスを収集することができる。
【００４７】
（５）酸素拡散係数の算出方法は、上記実施形態に限定されず、公知の種々の方法により算出することができる。
【００４８】
（６）上記実施形態では、多孔体２００，および選択透過膜１６を透過した透過ガスを収容する構成を例示したが、透過ガスを収容する構成を備えなくてもよい。透過ガスを収容せず（貯めず）、流量計等を用いて多孔体を透過した酸素量を計測する構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０…多孔体挟持体
１２…上部挟持体
１４…下部挟持体
１６…選択透過膜
２０…液水供給装置
２２…液水供給配管
２４…圧力センサ
３０…ガス供給装置
３１…圧力センサ
３２…ガス供給配管
３３…圧力センサ
３４…排出配管
３６…ガス流量制御装置
３８…ガス温度および湿度制御装置
４０…支持部材
４２…凹部
４４…孔部
５０…酸素消費装置
５２…空気亜鉛電池
６０…酸素濃度検出部
７０…酸素消費量制御部
８０…酸素拡散係数算出部
９２…押圧部
９４…載置台
９６…ロードセル
１００…酸素拡散係数測定装置
１２２…溝流路
１４２…液水供給路
１４４…透過ガス通過孔
１６１…第１の面
１６２…第２の面
２００…多孔体
２１０…シール材
９４２…透過ガス通過孔
【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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