JP2009277613A - Evaluation method of fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池の評価方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating a fuel cell.
従来から、膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)と、反応ガスを流通させるための拡散層とが積層されてなる燃料電池において、膜電極接合体と拡散層との間の密着性を評価するための種々の技術が知られている。 Conventionally, in a fuel cell in which a membrane electrode assembly (MEA) and a diffusion layer for circulating a reaction gas are laminated, the adhesion between the membrane electrode assembly and the diffusion layer is evaluated. Various techniques for doing this are known.
しかし、発電中の燃料電池における交流インピーダンスにより検査をおこなう方法では、不良がある場合に燃料電池を分解する必要があった。また、交流インピーダンスに基づく検査方法は、膜電極接合体と拡散層との間の密着性による影響の他、種々の要因が影響する虞があり、密着性を良好に評価することは難しかった。 However, in the method in which the inspection is performed based on the AC impedance in the fuel cell during power generation, it is necessary to disassemble the fuel cell when there is a defect. In addition, the inspection method based on the alternating current impedance may be affected by various factors in addition to the influence of the adhesion between the membrane electrode assembly and the diffusion layer, and it is difficult to evaluate the adhesion well.
本発明は、上記した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされた発明であり、膜電極接合体と拡散層との密着性を良好に評価することを目的とする。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-described conventional problems, and an object thereof is to satisfactorily evaluate the adhesion between the membrane electrode assembly and the diffusion layer.
上記課題の少なくとも一部を解決するために本願発明は以下の態様を採る。 In order to solve at least a part of the above problems, the present invention employs the following aspects.
本発明の第1の態様は、燃料電池の評価方法を提供する。本発明の第1の態様に係る燃料電池の評価方法は、少なくとも一方の面に拡散層が配置された膜電極接合体を準備する工程と、前記膜電極接合体を液体に浸す工程と、液体に浸した前記膜電極接合体の含水量を変化させて、前記膜電極接合体の抵抗値を測定する工程と、前記抵抗値を用いて膜電極接合体と拡散層との密着の良否を評価する工程と、を備える。 A first aspect of the present invention provides a method for evaluating a fuel cell. The fuel cell evaluation method according to the first aspect of the present invention includes a step of preparing a membrane electrode assembly in which a diffusion layer is disposed on at least one surface, a step of immersing the membrane electrode assembly in a liquid, and a liquid The step of measuring the resistance value of the membrane electrode assembly by changing the water content of the membrane electrode assembly immersed in the film, and evaluating the quality of adhesion between the membrane electrode assembly and the diffusion layer using the resistance value And a step of performing.
本発明の第1の態様に係る燃料電池の評価方法によれば、含水量を変化させて測定された膜電極接合体の抵抗値により、膜電極接合体と拡散層との密着性を良好に評価することができる。 According to the evaluation method of the fuel cell according to the first aspect of the present invention, the adhesion between the membrane electrode assembly and the diffusion layer is improved by the resistance value of the membrane electrode assembly measured by changing the water content. Can be evaluated.
本発明の第1の態様に係る燃料電池の評価方法において、前記膜電極接合体の含水量は、前記拡散層の表面に乾燥ガスを流すことにより変化させてもよい。この場合、拡散層の表面に乾燥ガスを流すことにより膜電極接合体の含水量を良好に変化させることができる。 In the fuel cell evaluation method according to the first aspect of the present invention, the water content of the membrane electrode assembly may be changed by flowing a dry gas over the surface of the diffusion layer. In this case, the water content of the membrane electrode assembly can be favorably changed by flowing a dry gas over the surface of the diffusion layer.
本発明の第1の態様に係る燃料電池の評価方法において、前記密着の良否の評価は、前記乾燥ガスを所定の時間流した後に測定された前記抵抗値を用いておこなってもよい。この場合、乾燥ガスを所定の時間流した後の抵抗値により、膜電極接合体と拡散層との密着性を良好に評価することができる。 In the fuel cell evaluation method according to the first aspect of the present invention, the quality of the adhesion may be evaluated using the resistance value measured after flowing the dry gas for a predetermined time. In this case, the adhesion between the membrane electrode assembly and the diffusion layer can be satisfactorily evaluated by the resistance value after flowing the dry gas for a predetermined time.
本発明の第1の態様に係る燃料電池の評価方法において、前記密着の良否の評価は、前記乾燥ガスを所定の時間流したときの前記抵抗値の変化量を用いておこなってもよい。この場合、抵抗値の変化量により、膜電極接合体と拡散層との密着性を良好に評価することができる。 In the fuel cell evaluation method according to the first aspect of the present invention, the quality of the adhesion may be evaluated using a change amount of the resistance value when the dry gas is allowed to flow for a predetermined time. In this case, the adhesion between the membrane electrode assembly and the diffusion layer can be satisfactorily evaluated by the amount of change in the resistance value.
本発明の第1の態様に係る燃料電池の評価方法において、前記抵抗値は、前記膜電極接合体の積層方向に交流電圧を印加することにより生じる抵抗値であってもよい。この場合、積層方向に交流電圧を印加することにより生じる抵抗値により、膜電極接合体と拡散層との密着性を良好に評価することができる。 In the fuel cell evaluation method according to the first aspect of the present invention, the resistance value may be a resistance value generated by applying an alternating voltage in the stacking direction of the membrane electrode assembly. In this case, the adhesion between the membrane electrode assembly and the diffusion layer can be satisfactorily evaluated based on the resistance value generated by applying an alternating voltage in the stacking direction.
本発明の第1の態様に係る燃料電池の評価方法において、前記密着の良否の評価は、基準とする膜電極接合体の抵抗値との比較によりおこなってもよい。この場合、評価を行う膜電極接合体と基準とする膜電極接合体のそれぞれの抵抗値の比較により、膜電極接合体と拡散層との密着性を良好に評価することができる。 In the fuel cell evaluation method according to the first aspect of the present invention, the quality of the adhesion may be evaluated by comparison with a resistance value of a reference membrane electrode assembly. In this case, the adhesion between the membrane electrode assembly and the diffusion layer can be satisfactorily evaluated by comparing the resistance values of the membrane electrode assembly to be evaluated and the reference membrane electrode assembly.
本発明の第1の態様に係る燃料電池の評価方法はさらに、多孔質導電体とガス流路付導電体を備える評価装置を準備する工程と、前記多孔質導電体上に前記膜電極接合体を配置し、前記拡散層上に前記ガス流路付導電体を配置して前記膜電極接合体を挟持する工程と、を備え、前記多孔質導電体に液体を流入することにより前記膜電極接合体を液体に浸し、前記ガス流路付き導電体の流路を介して前記拡散層の表面に乾燥ガスを流し、前記多孔質導電体と前記ガス流路付導電体の間に交流電圧を印加することにより前記膜電極接合体の抵抗値を測定してもよい。この場合、多孔質導電体とガス流路付導電体を備える評価装置を用いることで膜電極接合体と拡散層との密着性を良好に評価することができる。 The method for evaluating a fuel cell according to the first aspect of the present invention further includes a step of preparing an evaluation apparatus including a porous conductor and a conductor with a gas flow path, and the membrane electrode assembly on the porous conductor. And arranging the gas flow passage-equipped conductor on the diffusion layer to sandwich the membrane electrode assembly, and by flowing a liquid into the porous conductor, the membrane electrode junction A body is immersed in a liquid, a dry gas is allowed to flow on the surface of the diffusion layer through the flow path of the gas flow path conductor, and an AC voltage is applied between the porous conductor and the gas flow path conductor. By doing so, the resistance value of the membrane electrode assembly may be measured. In this case, the adhesion between the membrane / electrode assembly and the diffusion layer can be satisfactorily evaluated by using an evaluation apparatus including a porous conductor and a gas flow path-equipped conductor.
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、評価方法、評価装置、評価方法と評価装置を組み合わせた形態等、様々な形態で実現することができるほか、適宜、組み合わせたり、一部を省略して適用することができる。 The present invention can be realized in various forms, for example, an evaluation method, an evaluation apparatus, a combination of the evaluation method and the evaluation apparatus, and the like. It can be applied in combination or with some omitted.
以下、本発明に係る燃料電池の評価方法について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, a fuel cell evaluation method according to the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
A.第1の実施例
A1.評価装置の構成
図1は、第1の実施例に係る評価装置の概略構成を例示した説明図である。本発明に係る燃料電池の評価方法を実施するための評価装置10は、押圧装置500と、マスフローコントローラ600と、送水ポンプ700と、抵抗測定器800とを備える。押圧装置500は、評価をおこなう拡散層付膜電極接合体(後に例示する。以降、拡散層付MEAと呼ぶ)100を所定の圧力で押圧する装置であり、上側導電体410と、下側導電体420と、しぼり510と、ロードセル520とを備える。
A. First Example A1. Configuration of Evaluation Device FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an evaluation device according to a first example. An
押圧装置500は、下側導電体420上に拡散層付MEA100を配置し、拡散層付MEA100の上側から上側導電体410を接触させて拡散層付MEA100を挟持する。この状態で、しぼり510を操作することにより上側導電体410と下側導電体420とを接近させて拡散層付MEA100に圧力を加える。拡散層付MEA100に加えられる面圧は、下側導電体420の下側に配置されたロードセル520により検出される。
In the
上側導電体410は、導電性部材により形成され、拡散層付MEA100と接触する面には、ガス流路付き導電体300が配置されている。ガス流路付き導電体300は、拡散層付MEA100と接触する面側に溝部を備え、溝部と拡散層付MEA100とが接触することによりガス流路310が形成される。なお、上側導電体410およびガス流路付き導電体300は、ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属により形成できるほか、金属以外の材料を用いてもよい。また、ガス流路付き導電体300は、エキスパンドメタルを用いてもよい。
The
下側導電体420は、上側導電体410と同様に、導電性部材により形成され、拡散層付MEA100と接触する面には、多孔質導電体200が配置されている。多孔質導電体200は、発泡焼結金属体等の導電性多孔体により構成されている。多孔質導電体200の気孔率や細孔径によって特に限定されることなく用いることができる。なお、発泡焼結金属体は、チタンのほか、ステンレス、ニッケルもしくは銅等により作製してもよい。また、多孔質導電体200は、エキスパンドメタルを用いてもよい。
Similarly to the
マスフローコントローラ600は、ガス流量の制御が可能な送ガスポンプである。マスフローコントローラ自体は公知であり、市販のものを用いることができる。マスフローコントローラ600は、送風管610によりガス流路310と接続され、ガス流路310にガスを流通させる。本実施例では、流通させるガスとして窒素ガスを用いるが、これに限らず、他種のガスであってもよい。
The
送水ポンプ700は、液体が収容された容器等の液体供給手段から、液体を圧送するポンプである。送水ポンプ自体は公知であり、市販のものを用いることができる。送水ポンプ700は、送水管710により多孔質導電体200と接続され、多孔質導電体200に液体を送る。本実施例では、液体として純水等の高純度の水を用いているが、少なくとも水を含有する液体であればよい。
The
抵抗測定器800は、2つの電極を備え、電極間に交流電圧を印加して、電極間の抵抗値を検出する装置である。抵抗測定器自体は公知であり、市販のものを用いることができる。2つの電極はそれぞれ上側導電体410と下側導電体420に接続され、拡散層付MEA100の抵抗値を測定する。
The
評価対象となる拡散層付MEA100の構成について例示する。拡散層付MEA100は、電解質膜110の両面にアノードとカソードとなる触媒層120がそれぞれ配置されたMEA(Membrane‐Electrode Assembly:膜電極接合体)115の両側にそれぞれ拡散層130を配置した構成を備える。また、拡散層付MEA100の外周には、射出成形により形成されたシリコーンゴムによる枠状のシール部材150が拡散層付MEA100と一体的に形成されている。電解質膜110は、フッ素系樹脂により形成された高分子電解質膜により形成されている。触媒層120は、触媒として白金および白金合金を担持したカーボン担体より形成されている。拡散層130は、撥水処理が施されたカーボンペーパーにより形成されている。この撥水処理が施されたカーボンペーパーは、例えば、カーボンとテフロン(登録商標)を混合させた混合液を、カーボンペーパーに含浸させることにより作製することができる。なお、カーボンペーパーの代わりに、例えば、カーボンフェルト、カーボンクロス等を用いてもよい。
The configuration of the
評価対象となる拡散層付MEA100の構成についてはこれに限られず、種々の構成を備える拡散層付MEA100について評価を行うことができる。例えば、MEA115の一方にのみに拡散層130が配置されている拡散層付MEA100についても評価を行うことができる。
The configuration of the
A2.評価方法
評価装置10を用いた本発明に係る評価方法について説明する。この評価方法により評価されるMEA115と拡散層130との密着の良否とは、触媒層120に拡散層130を積層した際に、例えば、拡散層130が備える撥水性により、触媒層120を構成する触媒インクがはじかれる等を原因として生じる触媒層120と拡散層130との間の細孔(隙間)の有無である。この細孔が存在しない、もしくは、存在しても少ない状態を密着が良いとし、また、細孔が所定以上存在する状態を密着の不良としている。
A2. Evaluation Method An evaluation method according to the present invention using the
図2は、第1の実施例に係る評価方法を説明するためのフローチャートである。図3は、第1の実施例に係る評価方法を説明するための模式図である。はじめに、評価をおこなう拡散層付MEA100を準備する(ステップS100)。そして、準備した拡散層付MEA100を押圧装置500に組み付ける(ステップS110)。具体的には、拡散層付MEA100を多孔質導電体200の上に配置する。この際、評価を行う拡散層付MEA100が、触媒層120/拡散層130の接合面(界面)を複数備える場合には、密着の良否を評価する接合面を構成する拡散層130が拡散層付MEA100の上面となるように配置する。MEA115の一方にのみに拡散層130を備える拡散層付MEA100についても、拡散層130が上側となるように配置する。その後、拡散層付MEA100の上面となる拡散層130の上にガス流路付き導電体300を配置して拡散層付MEA100を挟持し、しぼり510を用いて拡散層付MEA100の面圧がスタック状態時の締結圧力と同じ程度となるように加圧する。拡散層付MEA100の面圧は、スタック状態時の締結圧力と同じ程度とすることが好ましいが、これ以外の圧力であってもよい。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the evaluation method according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an evaluation method according to the first embodiment. First, the
拡散層付MEA100に水を含浸させる(ステップS120)。具体的には、図3(a)に示すように、送水ポンプ700から多孔質導電体200に水を圧送することにより、多孔質導電体200との接触面を介して、送水ポンプ700の圧力もしくは毛細現象により拡散層付MEA100の全体に水を含浸させる。MEA115、触媒層120/拡散層130の間に形成された細孔V、および、上面の拡散層130まで水が含浸した状態で以降のステップを実施するため、10分程度この状態を維持する。
その後、拡散層付MEA100に乾燥ガスを流す(ステップS140)。具体的には、図3(b)に示すように、マスフローコントローラ600により、乾燥した窒素ガス(以降単に「乾燥ガス」と呼ぶ)をガス流路310に流通させる。乾燥ガスの流量は1NL/min程度となるように調整する。乾燥ガスの流量はこれと異なる流量であってもよい。ガス流路310を流通する乾燥ガスは、拡散層130の表面と接触することにより拡散層130から水を吸収する。拡散層130は、上面側が乾燥することで、図3(c)のX部拡大図に示すように、下面側において、細孔Vの内部に存在する水分を吸収する。細孔Vの内部から水分が減少すると、細孔Vと面する触媒層120の表面fからMEA115が含んでいる水が吸収され、MEA115の含水量が減少する。乾燥ガスを流す間、送水ポンプ700による多孔質導電体200への水の供給は継続していてもよいし、停止していてもよい。
Thereafter, a dry gas is passed through
拡散層付MEA100に乾燥ガスを流した状態で抵抗測定器により測定を行う(ステップS160)。具体的には、ガス流路310に乾燥ガスを流通させて拡散層付MEA100の含水量を変化させながら、上側導電体410と下側導電体420との間に1kHz、±200mVの交流電圧を印加して抵抗値を測定する。本実施例では、拡散層付MEA100のMEA115と拡散層130との密着の度合を示す評価対象値Eとして、乾燥ガスを流通させる直前の抵抗値Rsと、乾燥ガスを10秒間流通させた後の抵抗値Rbとの差ΔRを用いた。本実施例では、抵抗値Rbは、乾燥ガスを10秒間流通させた後の抵抗値としたが、これに限定されず、例えば、乾燥ガスを5秒間流通させた後の抵抗値であってもよいし、15秒間流通させた後の抵抗値であってもよい。
Measurement is performed by a resistance measuring instrument in a state where a dry gas is passed through the
MEA115と拡散層130との密着が良好な場合、細孔Vが存在しないか、存在しても少ないため、乾燥ガスを流通させても触媒層120の表面fから水が蒸発しにくく、MEA115からの水の蒸発速度が遅い。よって、MEA115は湿潤状態を維持することで拡散層付MEA100の抵抗値の増加が抑制され、評価対象値Eは小さくなる。しかし、MEA115と拡散層130との密着が悪く、細孔Vが多く存在していると、細孔Vと面する表面fの面積が大きくなり、MEA115からの水の蒸発速度が速くなる。そのため、MEA115の乾燥に伴う拡散層付MEA100の抵抗値の増加が速く、評価対象値Eが大きくなる。
When the adhesion between the
拡散層付MEA100の評価対象値Eと閾値E0との比較をおこなう(ステップS180)。評価対象値Eが閾値E0より小さい場合は、拡散層付MEA100においてMEA115と拡散層130との密着は良好と評価される。評価対象値Eが閾値E0より大きい場合は、MEA115と拡散層130との密着は不良と評価される。閾値E0は、予め、MEA115と拡散層130との密着が良好な拡散層付MEA100について、ステップS100〜S160をおこない、求めた評価対象値Eである。比較に用いる評価対象値Eを求める際には、拡散層付MEA100に水を含浸させる時間、乾燥ガスの流量、送水ポンプ700による多孔質導電体200への水の供給時間、抵抗値Rbを測定するまでの乾燥ガスの流通時間等、種々の条件を揃える必要がある。
The evaluation target value E of the
A3.評価例
上述の評価方法により、作製方法の異なる2つの拡散層付MEAの評価をおこなった。以下、2つの拡散層付MEAをそれぞれ評価対象1、評価対象2と呼ぶ。図4は、評価対象1および評価対象2の作製方法を説明する説明図である。
A3. Evaluation Example Two MEAs with diffusion layers having different production methods were evaluated by the above-described evaluation method. Hereinafter, the two MEAs with diffusion layers are referred to as an evaluation object 1 and an evaluation object 2, respectively. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a method for producing the evaluation object 1 and the evaluation object 2.
評価対象1は、はじめに、白金担持カーボンと、電解質溶液と、水と、エタノールとを混合し、ホモジナイザで分散させて触媒インクを作製し、電解質膜110および撥水処理が施されたカーボンペーパーである拡散層130上にそれぞれスプレー塗工してMEA115および触媒層付き拡散層135を作製した。その後、MEA115と触媒層付き拡散層135とを140℃、3MPaで4分間熱圧着して拡散層付MEA100とした。
Evaluation object 1 is a carbon paper in which platinum-supported carbon, an electrolyte solution, water, and ethanol are mixed and dispersed with a homogenizer to produce a catalyst ink, and the
評価対象2は、評価対象1と同様の触媒インクを作製し、電解質膜110にのみスプレー塗工してMEA115を作製した。その後、MEA115と撥水処理が施されたカーボンペーパーである拡散層130とを140℃、3MPaで4分間熱圧着して拡散層付MEA100とした。
The evaluation object 2 produced the catalyst ink similar to the evaluation object 1, and spray-coated only on the
図5は、評価対象1および評価対象2の抵抗値を示した説明図である。評価対象1および評価対象2に本発明に係る評価方法を実施した。閾値をE0=400mohmとして、評価対象1の評価対象値E1は、E1=380mohmとなった。また、評価対象2の評価対象値E2は、E2=500mohmとなった。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing resistance values of the evaluation object 1 and the evaluation object 2. The evaluation method according to the present invention was applied to the evaluation object 1 and the evaluation object 2. Assuming that the threshold value is E0 = 400 mohm, the evaluation target value E1 of the evaluation target 1 is E1 = 380 mohm. Moreover, the evaluation target value E2 of the evaluation target 2 was E2 = 500 mohm.
評価対象1については、撥水処理が施された拡散層130上に触媒インクをスプレー塗工したため、触媒層120と拡散層130との密着が良好となり、接合面に細孔Vの発生が抑制されている。そのため、評価対象値E1は閾値E0より小さくなり、密着は良好と判定された。反対に、評価対象2については、MEA115と拡散層130とを熱圧着のみにより接合しているため、接合面に細孔Vが存在することから、評価対象値E2は閾値E0より大きくなり、密着は不良と判定された。評価対象1および評価対象2による評価結果から、本発明に係る評価方法によりMEA115と拡散層130との密着の良否が良好に評価できることが確認された。
For the evaluation target 1, since the catalyst ink was spray-coated on the
以上説明した第1の実施例に係る燃料電池の評価方法によれば、含水量を変化させて測定された拡散層付MEA100の抵抗値により、MEA115と拡散層130との密着性を良好に評価することができる。具体的には、触媒層120と拡散層130との接合面に存在する細孔Vによって、MEA115からの水の蒸発速度が変化する。この蒸発速度の変化が、拡散層付MEA100の評価対象値Eに反映されるため、MEA115と拡散層130との密着性を良好に評価することができる。
According to the fuel cell evaluation method according to the first embodiment described above, the adhesion between the
第1の実施例に係る燃料電池の評価方法によれば、拡散層130の表面に乾燥ガスを流すことにより、MEA115と拡散層130との密着性を良好に評価することができる。具体的には、乾燥ガスにより拡散層130の表面から水を吸収することで、細孔Vを介して触媒層120の表面fからMEA115の水を蒸発させることができる。これにより、細孔Vの存在によるMEA115からの水の蒸発速度の変化を顕著にすることができる。
According to the evaluation method of the fuel cell according to the first example, the adhesion between the
第1の実施例に係る燃料電池の評価方法によれば、乾燥ガスを所定時間(本実施例では10秒間)流通させた後の抵抗値を評価対象値としているため、評価対象値は、MEA115からの水の蒸発速度を反映した値とすることができ、MEA115と拡散層130との密着性を良好に評価することができる。
According to the fuel cell evaluation method of the first example, the resistance value after the dry gas is circulated for a predetermined time (in this example, 10 seconds) is set as the evaluation target value. Therefore, the adhesion between the
第1の実施例に係る燃料電池の評価方法によれば、MEA115と拡散層130との密着の良否の評価は、基準とする膜電極接合体の評価対象値を閾値とし、この閾値との比較によりおこなうため、MEA115と拡散層130との密着の良否以外を要因とする抵抗値変化の影響を抑制でき、MEA115と拡散層130との密着性を良好に評価することができる。
According to the evaluation method of the fuel cell according to the first example, the evaluation of the adhesion between the
第1の実施例に係る燃料電池の評価方法によれば、拡散層付MEA100を多孔質導電体200およびガス流路付き導電体300により挟持して評価を行うため、MEA115と拡散層との密着性を良好に評価することができる。具体的には、拡散層付MEA100を挟持することにより、拡散層付MEA100の面圧をスタック状態時と同じ状況下での密着性を評価できる。また、多孔質導電体200上に拡散層付MEA100を配置することにより、拡散層付MEA100の全体に短い時間で均一に水を含浸させることができる。また、ガス流路付き導電体300を拡散層130上に配置することにより、触媒層120の表面fから均一に水を蒸発させることができ、細孔Vの存在により良好にMEA115を乾燥させることができる。
According to the evaluation method of the fuel cell according to the first embodiment, the
B.変形例
なお、この発明は上記の実施例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り、例えば以下のような実施も可能である。
B. Modifications Note that the present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following implementations are also possible. .
B1.変形例1:
本実施例では、評価対象値Eは、乾燥ガスを流通させる直前の抵抗値Rsと、乾燥ガスを10秒間流通させた後の抵抗値Rbとの差ΔRを用いているが、評価対象値Eは、任意の単位期間(例えば1秒間)における抵抗の変化量(変化率)であってもMEA115と拡散層130との密着性を良好に評価することができる。また、評価対象値Eは、抵抗値Rsと抵抗値Rbとの差ΔRではなく、抵抗値自体(例えば抵抗値Rb)を評価対象値Eとしてもよい。
B1. Modification 1:
In this example, the evaluation target value E uses the difference ΔR between the resistance value Rs immediately before the drying gas is circulated and the resistance value Rb after the drying gas is circulated for 10 seconds. Can satisfactorily evaluate the adhesion between the
B2.変形例2:
本実施例では、含水量を変化させるため、乾燥ガスを流通させているが、例えば、細孔V内の空気を加熱することによりMEA115を乾燥させる等、乾燥ガスを流通させない方法によっても、MEA115と拡散層130との密着性を評価することができる。
B2. Modification 2:
In this embodiment, the dry gas is circulated in order to change the water content. However, the
B3.変形例3
本実施例では、多孔質導電体200を介して拡散層付MEA100に水を含浸させているが、例えば、拡散層付MEA100を水に漬けた後、評価装置10にセットする、もしくは、液体ではなく水蒸気を含んだガスを流入する等、他の方法により拡散層付MEA100に水を含浸させてもよい。
B3. Modification 3
In this embodiment, the
B4.変形例4
本実施例では、閾値E0として、MEA115と拡散層130との密着が良好な拡散層付MEA100の評価対象値Eを用いているが、例えば、各構成部材の抵抗値等から算出された算出値等これ以外の値を閾値として用いてもよい。
B4. Modification 4
In this embodiment, the evaluation target value E of the
B5.変形例5
本実施例では、触媒層120/拡散層130の接合面を複数備える拡散層付MEA100について、一方の接合面についての評価方法を説明しているが、当然、一方の評価後に、反転させて、同様の評価を行ってもよい。これにより拡散層付MEA100の全体についてMEA115と拡散層130との密着性を良好に評価することができる。
B5. Modification 5
In this example, for the
以上本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができることは言うまでもない。 Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the spirit of the present invention.
10…評価装置
100…拡散層付MEA
110…電解質膜
120…触媒層
130…拡散層
135…触媒層付き拡散層
150…シール部材
200…多孔質導電体
300…ガス流路付き導電体
310…ガス流路
410…上側導電体
420…下側導電体
500…押圧装置
520…ロードセル
600…マスフローコントローラ
610…送風管
700…送水ポンプ
710…送水管
800…抵抗測定器
10 ...
DESCRIPTION OF
Claims (7)
少なくとも一方の面に拡散層が配置された膜電極接合体を準備する工程と、
前記膜電極接合体を液体に浸す工程と、
液体に浸した前記膜電極接合体の含水量を変化させて、前記膜電極接合体の抵抗値を測定する工程と、
前記抵抗値を用いて膜電極接合体と拡散層との密着の良否を評価する工程と、を備える燃料電池の評価方法。 A fuel cell evaluation method comprising:
Preparing a membrane electrode assembly in which a diffusion layer is disposed on at least one surface;
Immersing the membrane electrode assembly in a liquid;
Changing the water content of the membrane electrode assembly immersed in a liquid, and measuring the resistance value of the membrane electrode assembly;
And a step of evaluating the adhesion between the membrane electrode assembly and the diffusion layer using the resistance value.
前記膜電極接合体の含水量は、前記拡散層の表面に乾燥ガスを流すことにより変化させる燃料電池の評価方法。 The fuel cell evaluation method according to claim 1,
The method for evaluating a fuel cell, wherein the water content of the membrane electrode assembly is changed by flowing a dry gas over the surface of the diffusion layer.
前記密着の良否の評価は、前記乾燥ガスを所定の時間流した後に測定された前記抵抗値を用いておこなう燃料電池の評価方法。 The fuel cell evaluation method according to claim 2,
The evaluation of the quality of the adhesion is a fuel cell evaluation method in which the resistance value measured after flowing the dry gas for a predetermined time is used.
前記密着の良否の評価は、前記乾燥ガスを所定の時間流したときの前記抵抗値の変化量を用いておこなう燃料電池の評価方法。 The fuel cell evaluation method according to claim 2,
The evaluation of the quality of the adhesion is a fuel cell evaluation method in which the amount of change in the resistance value when the dry gas is allowed to flow for a predetermined time is used.
前記抵抗値は、前記膜電極接合体の積層方向に交流電圧を印加することにより生じる抵抗値である燃料電池の評価方法。 In the fuel cell evaluation method according to claim 3 or 4,
The method for evaluating a fuel cell, wherein the resistance value is a resistance value generated by applying an alternating voltage in a stacking direction of the membrane electrode assembly.
前記密着の良否の評価は、基準とする膜電極接合体の抵抗値との比較によりおこなう燃料電池の評価方法。 6. The fuel cell evaluation method according to claim 2, wherein:
The evaluation of the quality of the adhesion is a method for evaluating a fuel cell, which is performed by comparison with a resistance value of a membrane electrode assembly as a reference.
多孔質導電体とガス流路付導電体を備える評価装置を準備する工程と、
前記多孔質導電体上に前記膜電極接合体を配置し、前記拡散層上に前記ガス流路付導電体を配置して前記膜電極接合体を挟持する工程と、を備え、
前記多孔質導電体に液体を流入することにより前記膜電極接合体を液体に浸し、
前記ガス流路付き導電体の流路を介して前記拡散層の表面に乾燥ガスを流し、
前記多孔質導電体と前記ガス流路付導電体の間に交流電圧を印加することにより前記膜電極接合体の抵抗値を測定する燃料電池の評価方法。 The fuel cell evaluation method according to any one of claims 1 to 6 further includes:
A step of preparing an evaluation apparatus including a porous conductor and a conductor with a gas flow path;
Arranging the membrane electrode assembly on the porous conductor, arranging the gas channel-attached conductor on the diffusion layer, and sandwiching the membrane electrode assembly,
Immersing the membrane electrode assembly in the liquid by flowing the liquid into the porous conductor,
A dry gas is flowed to the surface of the diffusion layer through the flow path of the conductor with the gas flow path,
A method for evaluating a fuel cell, wherein a resistance value of the membrane electrode assembly is measured by applying an AC voltage between the porous conductor and the conductor with a gas flow path.
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JP2008130467A JP2009277613A (en) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | Evaluation method of fuel cell |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016080435A (en) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | Inspection device |
-
2008
- 2008-05-19 JP JP2008130467A patent/JP2009277613A/en active Pending
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