JP2011091028A - 燃料電池材料の欠陥検出方法及び燃料電池材料の分別方法、並びに燃料電池用単セルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、燃料電池材料の欠陥の検出する方法、特に燃料電池用の単セルの欠陥を検出する方法を効率的に行うことができる技術を提供するものである。
【解決手段】 本発明は、変位センサー、透過型光電センサー、ＣＣＤ（チャージ・カップルド・デバイス）ラインセンサーおよび／または反射型光電センサーにより、燃料電池材料の欠陥を検出することを特徴とする燃料電池材料の欠陥検出方法である。また、当該燃料電池材料欠陥検出方法を用いた当該燃料電池材料の分別方法を提供する。さらには、当該セル欠陥検出方法する工程を含む当該セルの製造方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池用の単セル等の欠陥検出方法及び欠陥検出後における燃料電池材料分別方法、並びに当該単セルの製造方法である。

燃料電池材料、特に電解質の一方の面に燃料極、他方の面に空気極が形成された単セルや、電解質の一方の面にのみ燃料極もしくは空気極が形成された単セルを製造する際に欠陥が生じており、製品中に多量の欠陥を有するセルが混入することがあり、かかる混入を防止するに際して目視により分別することが一般的に行われていた。しかし、目視による場合には個人差が大きく十分に欠陥の検出が困難なことが多く見られた。また、単一欠陥の検出装置を用いることについて、多くの技術が提示されているが、欠陥の種類、大きさ、範囲がバラバラで一度に多数種の欠陥を効率的に検出することは困難であった。また全ての欠陥を検出することは事実上無理がありかつ無駄でもある。

一方、欠陥は用途により支障となるものとならないものがあるために一義的に欠陥と検定することにも無理がある。これらの欠陥を特定しかつ連続的に効率よく検出する技術はほとんど提案されていなかったのが現状である。

なお、ジルコニア電解質シート表面の個々の表面欠陥検出について、特許文献１にＣＣＤカメラによる異物・キズの検査方法や、特許文献２にレーザー光による凹凸、突起、ウネリ、バリの検査方法という技術の提案がある。しかしながら、燃料電池用単セルに関しては、セル表面が多孔質電極で構成されているため、電極構成材料は通常、その色が黒色、黒灰色や緑色であるため、反射光等による単セルおよび／またはハーフセルの欠陥検出方法についての技術がわずかに特許文献３に提案されているだけである。

再公表特許 ＷＯ１９９９／５５６３９号公報 特開２００４−１９８３７４号公報 特願２００８−８０８９９号

本発明は、燃料電池材料の欠陥の検出する方法、特に燃料電池用の単セルの欠陥を検出する方法を効率的に行うことができる技術を提供するものである。

本願発明者らは、鋭意検討した結果、上記課題は下記の手段を見出すことにより上記課題を解決することができ、発明を完成した。本発明は、変位センサーと透過型光電センサー、ＣＣＤ（チャージ・カップルド・デバイス）ラインセンサーおよび／または反射型光電センサーにより、燃料電池材料の欠陥を検出することを特徴とする燃料電池材料の欠陥検出方法である。また、当該燃料電池材料欠陥検出方法を用いた当該燃料電池材料の分別方法である。さらには、当該単セル欠陥検出方法する工程を含む当該単セルの製造方法である。

本発明を用いることで各種燃料電池材料の欠陥を一連の工程により検出することができ、欠陥を有する燃料電池材料を分別除去することができるものである。欠陥は数多く存在するが、特に燃料電池用に用いられる単セルにおいて重大な欠陥を選定し、かつ各種の測定装置のうち製造工程に合致したものを選定することで、燃料電池材料製造工程において、欠陥検出を一連の工程の下に簡便かつ容易に検出することができることで、製造工程をコンパクト化、スピードアップ化を図ることができる。

本発明にかかる第一の発明は、変位センサー、透過型光電センサー、ＣＣＤラインセンサーおよび／または反射型光電センサーにより、燃料電池材料の欠陥を検出することを特徴とする燃料電池用材料欠陥検出方法である。

当該燃料電池とは、セル、集電体、インターコネクター、電極基板、セパレータなどを含むものを指し、本発明にかかる単セルは、当該燃料電池に用いられる燃料電池材料の一つである。当該単セルは基本的に燃料極、電解質および空気極から構成され、当該単セルの種類は、電解質を支持主体としたセルである電解質支持型セル、燃料極を支持主体としたセルである燃料極支持型セル、および空気極を支持主体としたセルである空気極支持型セルがある。なお、電解質と電極と間に中間層を有すること、電極と他の部分を接合するコンタクト層を有すること、集電するための集電体層を有することもできる。

また本発明では、単セルの前駆体（仕掛品）である燃料極と電解質または空気極と電解質で構成されるハーフセルも単セルに含まれ、欠陥検出方法の対象となる。当該ハーフセルの種類は、電解質を支持主体としたハーフセルである電解質支持型ハーフセル、燃料極を支持主体としたハーフセルである燃料極支持型ハーフセルや空気極を支持主体としたハーフセルである空気極支持型ハーフセルがある。

なお、当該単セルは下記で述べる材料を焼成して得られるものであるが、当該焼成前の前駆体単セルや前駆体ハーフセルも本発明の欠陥検出方法の対象とすることもできる。

当該単セルはシート状のものであれば何れのものであってもよく、形状は平面の面積が１０〜１０００ｃｍ２、好ましくは５０〜８００ｃｍ２、更に好ましくは１００〜６００ｃｍ２である。当該単セルの厚さは１００〜２０００μｍ、好ましくは２５０〜１５００μｍ更に好ましくは３００〜１２００μｍである。

当該燃料電池材料の材質はセラミックス製のものが好ましく、電解質材料としては、安定化剤としてＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯなどのアルカリ土類金属の酸化物、Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，ＣｅＯ２，Ｐｒ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ３，Ｓｍ２Ｏ３，Ｅｕ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３，Ｔｂ２Ｏ３，Ｄｙ２Ｏ３，Ｈｏ２Ｏ３，Ｅｒ２Ｏ３，Ｙｂ２Ｏ３などの希土類元素の酸化物、Ｂｉ２Ｏ３，Ｉｎ２Ｏ３等から選ばれる１種もしくは２種以上の酸化物を固溶させたジルコニア系酸化物；これらに分散強化剤としてＡｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５などが添加された分散強化型ジルコニア系酸化物；イットリア、サマリア、ガドリニア等でドープされたセリア系酸化物；ランタンガレート、およびランタンガレートのランタンまたはガリウムの一部が、ストロンチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、コバルト、鉄、ニッケル、銅などで置換されたランタンガレート型ペロブスカイト構造酸化物；などを使用することができる。上に例示したもの中でも、より高度の熱的、機械的、化学的特性を有する電解質シートとして、３〜１２モル％の酸化スカンジウム、２〜１０モル％の酸化イットリウムもしくは３〜１５モル％の酸化イッテルビウムで安定化された正方晶及び／又は立方晶構造のジルコニアが特に好ましい。

また、燃料極としては、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｒｕ等と、上記のジルコニア系酸化物やセリア系酸化物とのサーメットが好適に使用される。特に好ましくは、Ｎｉと８〜１０モル％のＹ２Ｏ３を含む安定化ジルコニアからなるサーメットや、Ｎｉと９〜１２モル％のＳｃ２Ｏ３を含む安定化ジルコニアからなるサーメットである。

また、空気極としては、ランタンマンガナイト、ランタンコバルタイトやランタンフェライトのランタンの一部が、セリウム、サマリウム、プラセオジウムなどの他の希土類元素やストロンチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウムなどのアルカリ土類元素などで置換された、および／またはマンガン、コバルト、鉄の一部が銅、ニッケルなどで置換されたペロブスカイト構造酸化物；などを使用することができる。特に、好適には、Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３（０．２≦ｘ≦０．６），Ｐｒ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３（０．２≦ｘ≦０．６），Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏ１−ｙＦｅｙＯ３（０．２≦ｘ≦０．６、０．６≦ｙ≦０．９），Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３（０．１≦ｘ≦０．６）が使用される。さらには、これらペロブスカイト型酸化物に、Ｇｄ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３およびＳｍ２Ｏ３から選択される少なくとも１種の酸化物を１０〜３５モル％含むセリア系酸化物、または、８〜１０モル％のＹ２Ｏ３を含むイットリア安定化ジルコニアもしくは９〜１２モル％のＳｃ２Ｏ３を含むスカンジア安定化ジルコニア加えた混合も好適に使用される。

さらには、固体電解質と空気極との間に、これらの固相反応防止のために、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３およびＳｍ２Ｏ３から選択される少なくとも１種の酸化物を１０〜３５モル％含むセリア系酸化物がそれらの中間層として存在していてもよい。

また、燃料極とセパレータとの間に生じる隙間を埋めて両者間の密着度を向上させ、これにより接触抵抗を減じ、集電効率を向上させるなどの目的で、Ｎｉ粉体、Ｎｉ合金粉体、Ｐｔ粉体、Ｐｔ合金粉体、Ａｇ粉体、Ａｇ合金粉体、Ａｕ粉体、Ａｕ合金粉体などからなる燃料極コンタクト層や、同じく空気極とセパレータとの間に生じる隙間を埋めて両者間の密着度を向上させ、これにより接触抵抗を減じ、集電効率を向上させるなどの目的で、Ａｇ粉体もしくはＡｇ合金粉体および／または上記ペロブスカイト型酸化物などからなる空気極コンタクト層や形成されていてもよい。

上記材料を通常の手段により成型し、加圧または焼成して、ハーフセル次いで単セルとすることができる。単に成型したものは前駆体（仕掛品）であり、前駆体を加圧、焼成してハーフセル、次いで単セルとすることができる。特に、本発明の検出方法に好適に使用される単セルの製造方法は、ジルコニア系粉末、セリア系粉末またはランタンガレート系粉末の少なくとも一種の粉体、溶媒およびバインダーを含むスラリー原料を混合してスラリーを調製する工程（スラリー調製工程）；得られたスラリーをフィルム上に塗工する工程（塗工工程）；フィルム上に塗工されたスラリーを乾燥してグリーンシートとする工程（グリーンシート化工程）；グリーンシートを焼成して電解質シートとする工程（焼成工程）；電解質シートの一方の面に燃料極を形成する工程（燃料極形成工程）；次いで、当該電解質シートの他方の面に空気極を形成する工程（空気極形成工程）；および得られた単セルの欠陥を、変位センサー、透過型光電センサー、ＣＣＤラインセンサーおよび／または反射型光電センサーにより検出する工程（単セル検査工程）を含むことが好ましい。

単セルでは通常上記電解質材料と電極材料との熱膨張係数が異なるので、上記燃料極形成工程や上記空気極形成工程において、電解質シートに電極材料ペーストのスクリーン印刷した後の焼付け時や、電解質グリーンシートと電極グリーンシートの加圧積層後の共焼成時に単セル全面にわたる反りが発生しやすく大きな問題となる。また、前記工程中のスクリーン印刷などによる電極形成時や焼付け時などで、単セル周縁部電解質に発生するクラック、ハーフセルや単セルの欠けやキズ、可視性付着異物等の欠陥が生じることがある。また、スクリーン印刷などによって形成された電極の位置ずれや欠損が生じることもある、これら欠陥はセルの破損や発電性能に悪影響を及ぼすもので、単セルの欠陥を検出することが燃料電池の信頼性に大きく作用することになる。

本発明では、上記のような燃料電池用単セルの欠陥を検出するために変位センサーを用いる。変位センサーは、物体がある位置から他の位置へ移動したときその移動量（変位量）を測定するもので、変位にとどまらず、物体の高さ、幅や厚みなどの寸法測定にも利用できるもので、上記の燃料極や空気極を焼付けに等により形成したときに、電解質との熱膨張の差によって生じる単セルの全面にわたって生じる反りを上記変位量として検出できるものである。特に、この反りは、単セルの強度に大きく係り、ある程度の高さを超えると、単セルを積層してスタック化するときやハーフセルの電極形成されていない電解質面に他のスクリーン印刷などで電極を形成するときに、セル破壊が起こる可能性が高くなるので、特に重要な検出項目である。

単セルの反り欠陥を検出できる変位センサーとしては、渦電流式、光学式、超音波式の非接触型変位センサーと、ダイヤルゲージを用いた差動トランスを用いた接触式変位センサーとがある。これらのうち、渦電流式変位センサーは、精度は高いものの応答速度が遅く、超音波式変位センサーは応答速度が遅い。また、接触式変位センサーは、やはり応答速度が遅いという問題がある。従って本発明方法では、高精度であり、応答速度が速く、且つ測定範囲が広い非接触型の光学式変位センサーを好適に選択する。さらに、光学式変位センサーには、分光干渉式、共焦点式、三角測距式、レーザーフォーカス式のものがあるが、高精度であり、燃料電池材料の検査への適性を有し、測定範囲が広く、特に反りなど厚さ方向の欠陥の検出能に優れることから、本発明方法では三角測距式変位センサーやレーザーフォーカス式センサーが好適であり、三角測距式変位センサーを最も好適に用いる。

三角測距式変位センサーは、例えば、投光器、受光器、受光信号を画像処理するコントロールユニット、コントロールユニットからの画像信号を欠陥ビューとして処理する画像処理コンピューターなどから構成される。三角測距式変位センサーは、投光器からセラミックシートへ光を照射してその反射光を受光器で検出し、三角測量法により燃料電池材料の高さ方向の変位（反り高さ）を検出するものである。

本発明で用いる三角測距式変位センサーとしては、燃料電池材料の反りを検出するという目的に適したものとして、６５０ｎｍ以上、７２０ｎｍ以下程度の範囲の波長光を光源とする光学式のものを好適に用いる。

光学式の三角測距式変位センサーとしては、例えば、波長が７００ｎｍ程度の赤色可視光を発するＬＥＤを利用するＬＥＤ三角測距式変位センサーや、波長が６７０ｎｍ程度の赤色可視光のレーザー光を利用するレーザー三角測距式変位センサーを挙げることができる。

ＬＥＤ三角測距式変位センサーは、その分解能が１μｍ以下のものであれば、燃料電池材料１００ｍｍに対して１１μｍ以上、より好ましくは３０μｍ以上、さらに好ましくは４０μｍ以上の反りを有効に検出できる。また、突起や凹みは、その直径が１５μｍ以上、より好ましくは３０μｍ以上、さらに好ましくは４０μｍ以上、特に好ましくは５０μｍ以上であれば、十分に検出できる。

なお、三角測距式変位センサーは、その原理上、使用される光はスポット光であるので、比較的広い範囲の欠陥である反りを検出するには、センサーを複数個用い、反りを限りなく効率的に検出できるようにすることが好ましい。

本発明で使用する透過型光電センサーは、投光部、受光部、受光信号を画像処理するコントロールユニット、およびコントロールユニットからの画像信号を欠陥ビューとして処理する画像処理コンピューターから構成される。その測定原理は、投光部から出力されたレーザー光やＬＥＤ光は検査対象物表面を透過し投光部と反対側の受光部に入光するが、欠陥があるとレーザー光やＬＥＤ光が一部遮蔽されて受光部への入光量が通常時と比べ変化するので、この変化量を欠陥として検出するものであり、投光部からの光が受光部に入るように投光部と受光部を対向配置した間に、検出物体（単セルやハーフセル）が来て光を遮ると受光部に入る光が減少する。この透過光減少量を測定し、欠陥を検出するもので、動作の安定性が高く、検出物体のツヤ・色・傾きなどの影響を受けにくい特徴がある。本発明ではセル周縁部電解質のクラックの検出では、直進性と干渉性に優れたレーザー光によって上記クラックを正確に検出できる透過型レーザーセンサーを用いることが好ましい。

また、本発明では、燃料電池材料中の欠けやキズ、可視性付着異物、電極の位置ずれや欠損を、ＣＣＤラインセンサーおよび／または反射型光電センサーにより検出する。ＣＣＤラインセンサーはＬＥＤ光などの検査対象物表面から反射される光の強弱を電気信号に変換する半導体素子で構成させるＣＣＤカメラで検出するもので、特に、当該燃料電池材料の欠け、可視性付着異物、電極の位置ずれや欠損が１４μｍ以上であれば好適に検出できる。

欠けとは燃料電池材料における固体電解質、燃料極、空気極部分での欠落部分をいい、製造時に他のものとの衝突、焼成時の熱収縮による剥がれ等により生じるものと考えられ、燃料電池材料の強度を低下させる。

可視性付着異物とは、燃料電池材料の材質とは異なるアルミナやシリカなどであり、スクリーン印刷やその焼付け等の電極形成時に生じるものである。異物はそれ自体が絶縁性であり、また電極材料と固相反応を起こしやすく新たな欠陥を生じさせる原因となり、燃料電池の発電性能に悪影響を及ぼす。異物の大きさは相当直径が２００μｍ以下、好ましくは１７０μｍ以下であり、平面面積が０．０２５〜２．２５ｍｍ２、好ましくは０．０６２５〜１．０ｍｍ２である。

また、電極の位置ずれや欠損とは、電極形成時、特に電極ペーストあるいは電解質ペーストを用いてスクリーン印刷によって単セルを作製するとき、印刷不良によって所定の位置から印刷位置がずれたり、一部が印刷されずに下地の電解質や電極が剥き出しになっていたり電極層の厚さが薄くなっている箇所（単セルの一方の端面から反対側の端面までのほぼ直線状につらなる山脈のような盛り上がりや一部盛り上がりあるいは、一部へこみを含む）を言い、その平面面積が０．０２５〜２．２５ｍｍ２、好ましくは０．０６２５〜１．０ｍｍ２である箇所を検出する。この電極位置ずれや欠損は、単セルとセパレータとの接触が不十分になり集電や通電に支障を来たし、電池発電性能が低下する問題となる

また、本発明に用いる反射型光電センサーは、投光部、受光部、受光信号を画像処理するコントロールユニット、およびコントロールユニットからの画像信号を欠陥ビューとして処理する画像処理コンピューターから構成される。その測定原理は、投光部から出力されたレーザー光やＬＥＤ光は検査対象物表面を正反射し受光部に入光するが、欠陥部ではレーザー光やＬＥＤ光の散乱や反射率の変化が生じるために受光部への入光量が通常時と比べ変化するので、この変化量を欠陥として検出するものであり、ＣＣＤラインセンサーと同じく欠陥を検出することができる。

上記光電センサーでは、上記欠陥以外にも、当該燃料電池材料のウネリ、変形も検出することができる。ウネリは燃料電池材料製造時の焼成段階での熱膨張の差や、温度ムラや収縮ムラ等により燃料電池材料の外周辺にある波状の変形をいい、強度を低下させるために好ましくはないものである。特に燃料電池用の単セルにおいてウネリは１００ｍｍの長さに対して１１μｍ以上、より合否判定精度を良くするためには３０μｍ以上、更に合否判定精度を良くするために４０μｍ以上のものに対して有効に検出できる。変形とは燃料電池材料周縁部以外の箇所で多く発生する富士山状の突起であり、相当直径が１５μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、更に好ましくは４０μｍ以上、最も好ましくは５０μｍ以上であり、その高さは１１μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、更に好ましくは４０μｍ以上、最も好ましくは５０μｍ以上の欠陥を有効に検出できる。

本発明では、ＣＣＤラインセンサーと反射型光電センサーは、両方をあるいはいずか一方のみを、変位センサーと透過型光電センサーとに組み合わせて使用することができる。これら４つのタイプや３つのタイプのセンサーからなる検出方法では、その順序には制約がなくいずれが最初からでもよい。

検出方法の手順は特に制約がなく、変位センサーと透過型光電センサーに、ＣＣＤラインセンサーおよび／または反射型光電センサーを適宜組み合わせて検出工程を合わせて行うことができる。当該欠陥が燃料電池材料の平面上に生じることは表面、裏面を測定することが必要となる。また欠陥の検出は燃料電池材料の一端から始め他端まで行うことを要し、燃料電池材料を固定し検出装置を移動することも、検出装置を固定し燃料電池材料を移動することによっても行うことができる。通常、一軸方向の測定で足りるが、燃料電池材料の形状によっては検査対象の燃料電池材料を９０度回転させることによって二軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の測定も必要となる。上記移動を伴って測定する場合には、１０〜３００ｍｍ／分、好ましくは２０〜２５０ｍｍ／分である。

本発明にかかる第二の発明は、上記欠陥の検出方法を行った後、当該燃料電池材料を分別する方法である。上記の各欠陥の大きさを超える欠陥が発見されたときは当該燃料電池材料を、それら以外の燃料電池材料と分別するものである。欠陥の生じた燃料電池材料は再度燃料電池材料の原料として再利用することも可能である。

本発明にかかる第三の発明は、上記欠陥の検出方法を含む燃料電池用単セルの製造方法である。上記単セルの欠陥を検出することによって、不良単セルを分別排除でき、燃料電池の信頼性を高めることが可能となる。

なお、本発明の検査方法でセルを検査する場合は、当然のことながら、セル自体の欠陥のみを検査するために、検査結果に影響を及ぼすようなホコリなどの検査環境の影響を極力排除する必要がある。

具体的には、透過型光電センサーを用いる欠陥検出工程において、検査用セル表面に付着したホコリは検査画像に黒く写りこみ、この黒く写った部分が、実際のクラックや異物等と同じ欠陥として捉えられ検査合否判定でＮＧと判定してしまい、この誤検出で本来合格となるセルを不合格として本発明の検査方法信頼を損なう場合がある。

そこで、検査作業室内をクラス１万程度以下の環境にするとともに、検査機に検査用セルを投入する前にホコリを除去することが好ましい。ここで言うホコリとは、微小な糸くず、毛髪、ダンボールの微小紙片、クッション材の微小破片などである。

該ホコリ除去の方法としては、クリーンブラシでセル表面を清浄するシステムやクリーンロール（２１）間に検査用セル（１１）を接触通過させて該セル片面もしくは両面に付着したほこりを除去するシステム、さらに前記クリーンロールに付着したホコリを粘着ロール（２２）で除去してクリーンロールを常に清浄に保たせながら該シート片面もしくは両面を清浄するシステムなどがある。図２にローラーコンベアで搬送される検査用セルの両面を清浄するシステムの一例を示す。

上記ホコリ除去システムは、各欠陥検出工程で検査用セルを通過させる前に行うのことが好ましい。その中でも、最初に該セルを通過させ三角測距式変位センサーで欠陥を検査する欠陥検出工程前のローラーコンベアやサーボスライダーに配置することが特に好ましい。

以下に実施例により本発明を、図面を用いて詳細に説明するが本発明の趣旨に反しない限り当該実施例に限定されるものではない。

図１の燃料電池材料欠陥検出システムの模式図に示すように、まず、披検査体である単セル（１）がサーボスライダー上を進みＬＥＤ変位センサー（Ａ）に導入される。投光部は単セル上側に位置し、投光部から斜め下方向に単セルに照射された光は反射して同じく燃料電池材料上側に位置する受光部に入り光位置検出素子で単セル全面にわたる反りを検出する。なお、単セルは、一般的な製法で作製した８モル％イットリア安定化ジルコニアシート（厚さ約３００μｍ、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ）を電解質とし、一方の面に、ＮｉＯ／１０Ｓｃ１Ｃｅ安定化ジルコニア（質量比：５／５）からなる厚さ約５０μｍ燃料極と、他方の面に、Ｌａ０．６Ｓｒ０．４ＭｎＯ３からなる厚さ約４０μｍの空気極からなる３層膜からなる単セルを使用した。燃料極と空気極は電解質周縁部から５ｍｍ内側の部分に形成されている。

ＬＥＤ変位センサー（Ａ）を出た単セルはローラーコンベア上に移り、そのまま透過型レーザーセンサー（Ｂ）に導入される。投光部は単セル上側に位置し、赤色発光ダイオードを光源とする投光部から斜め下方向に単セルに照射された光（６８０ｎｍ）は透過して同じく単セル下側に位置する受光部でその入光量が検出され、単セル周縁部５ｍｍ幅に発生しているクラックを検出する。なお、単セル移動速度は３０ｍｍ／秒である。

次いで、単セルは不良・合格単セル分別部（Ｆ）に移動して、上記欠陥が検出された不良単セル（２）はそのまま不良単セル収納部（Ｇ）に収納される。一方、検査合格単セル（３）は、サーボスライダー上を進みＣＣＤラインセンサー（Ｃ）に導入される。検査後の単セルは検査用単セル９０度回転部（Ｅ）に導入され、さらに反射型レーザーセンサー（Ｄ）に導入される。投光部は単セル上側に位置し、赤色発光ダイオードを光源とする投光部から斜め下方向に単セルに照射されたレーザー光（６８０ｎｍ）は反射して同じく単セル上側に位置する受光部（光電子増倍管）でその入光量を測定し上記欠陥が検出される。検査後の単セルは不良・合格単セル分別部（Ｆ）に移動して、上記欠陥が検出された不良単セル（２）はそのまま不良単セル収納部（Ｇ）に収納され、合格単セルは検査合格単セル収納部（Ｈ）に収納される。なお、単セル移動速度は３０ｍｍ／秒である。

本発明は燃料電池材料、特に燃料電池用単セルの欠陥の検出に用いることができる。更に当該方法を用い燃料電池材料欠陥の有無を分別することもできる。

本発明の燃料電池材料欠陥検出システム基本構成の模式図 ローラーコンベアで搬送される検査用セルの両面を清浄するシステムの模式図

１：検査用単セル
２：不良単セル
３：検査合格単セル
Ａ：ＬＥＤ変位センサー
Ｂ：透過型レーザーセンサー
Ｃ：ＣＣＤラインセンサー
Ｄ：反射型レーザーセンサー
Ｅ：検査用単セル９０度回転部
Ｆ：不良・合格単セル分別部
Ｇ：不良単セル収納部
Ｈ：検査合格単セル収納部
Ｉ：サーボスライダー
Ｊ：ローラーコンベア
２１：クリーンロール
１１：検査用セル
２２：粘着ロール

Claims (9)

1. 変位センサー、透過型光電センサー、ＣＣＤラインセンサーおよび／または反射型光電センサーにより、燃料電池用の単セルの欠陥を検出することを特徴とする燃料電池材料の欠陥検出方法。
2. 当該単セルが厚さ１００〜２０００μｍかつ平面面積１０〜１０００ｃｍ２であることを特徴とする請求項１記載の欠陥検出方法。
3. 前記燃料電池材料が固体酸化物形燃料電池に用いられることを特徴とする請求項１〜２記載の欠陥検出方法。
4. 前記変位センサーにより、反りを検出することを特徴とする請求項１記載の欠陥検出方法。
5. 前記透過型光電センサーにより、燃料電池用単セル周縁部のクラックを検出することを特徴とする請求項１記載の欠陥検出方法。
6. ＣＣＤラインセンサーおよび／またはレーザー反射型光電センサーにより、欠け、キズ、印刷位置、印刷抜け、及び印刷ムラの少なくとも一つの欠陥を検出することを特徴とする請求項１記載の欠陥検出方法。
7. 前記検出が１０〜３００ｍｍ／秒でなされることを特徴とする請求項１記載の欠陥検出方法。
8. 請求項１〜７記載の欠陥検出方法使用後に、当該単セルを分別することを特徴とする燃料電池材料分別方法。
9. 燃料電池用の単セルを製造するための方法であって、
   ジルコニア系粉末、セリア系粉末またはランタンガレート系粉末の少なくとも一種の粉体、溶媒およびパインダーを含むスラリー原料を混合してスラリーを調製する工程（スラリー調製工程）；
   得られたスラリーをフィルム上に塗工する工程（塗工工程）；
   フィルム上に塗工されたスラリーを乾燥してグリーンシートとする工程（グリーンシート化工程）；
   グリーンシートを焼成して電解質シートとする工程（焼成工程）;
   電解質シートの一方の面に燃料極を形成する工程（燃料極形成工程）；
   次いで、当該電解質シートの他方の面に空気極を形成する工程（空気極形成工程）；および
   得られた単セルを請求項１〜７のいずれかに記載の方法で検査する工程（単セル検査工程）；
   を含むことを特徴とする燃料電池用単セルの製造方法。

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