JP2014032173A5

JP2014032173A5 -

Info

Publication number: JP2014032173A5
Application number: JP2013085363A
Authority: JP
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2033-04-16

Description

本実施例では、電解質膜５００の平板２２０側に燃料電池構成部材としてガス拡散層５１０を配置したが、ガス拡散層の代わりに、マイクロポーラス層を配置しても良い。また、ガス拡散層５１０を配置する代わりに、電解質膜５００に触媒層を形成し、膜電極接合体としても良い。

Claims

燃料電池に用いられる膜材料の突き刺し強度測定装置であって、
膜材料に突き刺す先端部を有する突き刺し器具であって、前記先端部の直径が１０［μｍ］以下である突き刺し器具と、
前記突き刺し器具を５０［μｍ／ｓ］以下の速度で移動させる移動装置と、
前記膜材料を挟んで保持する２枚の平板であって、前記先端部を貫通させる孔をそれぞれ向かい合う位置に有する２枚の平板を有する膜材料保持治具と、
前記膜材料保持治具を積載し、前記先端部が前記膜材料に突き刺されたときの突き刺し荷重を測定する荷重測定部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記突き刺し荷重の変動開始から前記突き刺し荷重が最大値に至るまでの時間と、前記時間における前記突き刺し器具の移動速度とから突き刺しに要したストロークを算出する、
突き刺し強度測定装置。
請求項１に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記突き刺し器具は、前記先端部として、燃料電池のガス拡散層に使用されるカーボン繊維を交換可能に保持できる、突き刺し強度測定装置。
請求項１に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記先端部は、タングステンを含む超硬合金で形成されている、突き刺し強度測定装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記荷重測定部は、９．８μＮ以下の荷重を測定可能である、突き刺し強度測定装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の突き刺し強度測定装置において、さらに、
前記２枚の平板のそれぞれに設けられた孔のうちの前記突き刺し器具側の第１の平板に設けられた孔を通過する前記先端部が前記膜材料に突き刺さる部分を斜め方向から撮影する撮影装置と、
撮影された前記先端部を表示する表示装置と、
を備え、
前記第１の平板に設けられた前記孔は、前記第１の平板の厚さの１０倍以上の直径を有している、突き刺し強度測定装置。
請求項５に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記撮影装置は、５０〜５００倍に拡大可能なレンズを有する、突き刺し強度測定装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の突き刺し強度測定装置において、さらに、
前記膜材料の前記先端部が突き刺さる突き刺し面の裏面と、前記突き刺し器具と、の間に電圧を印加するための電圧印加装置を備え、
前記膜材料保持治具は、絶縁体で構成されており、前記膜材料の前記裏面側に、前記膜材料と異なる燃料電池構成部材を保持し、
前記荷重測定部は、前記移動装置が前記突き刺し器具を移動して前記膜材料に突き刺したときの突き刺し荷重を測定し、
前記制御部は、前記先端部が前記膜材料を突き抜けて前記裏面に達したことを前記突き刺し器具と前記裏面との間の電圧の変化を用いて検出し、前記先端部が前記膜材料を突き抜けたときにおける突き刺し荷重を前記膜材料の突き刺し強度とする、突き刺し強度測定装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の突き刺し強度測定装置において、さらに、
前記膜材料の前記先端部が突き刺さる突き刺し面の裏面と、前記突き刺し器具と、の間に電圧を印加するための電圧印加装置と、
前記電圧により前記突き刺し器具に流れる電流を測定する電流測定装置を備え、
前記制御部は、前記先端部が前記膜材料を突き抜けて前記裏面に達したことを前記突き刺し器具に流れる電流を用いて検出し、前記先端部が前記膜材料を突き抜けたときにおける突き刺し荷重を前記膜材料の突き刺し強度とする、突き刺し強度測定装置。
請求項８に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記制御部は、前記先端部が前記膜材料に接触してから前記先端部が前記膜材料を突き抜けるまでの前記先端部に流れる電流の変化を用いて、前記膜材料の良否を検出する、突き刺し強度測定装置。
請求項８または９に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記電圧印加装置は、前記裏面と、前記突き刺し器具と、の間の電圧を一定に保つ電圧安定化装置を備える、突き刺し強度測定装置。
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の突き刺し強度測定装置において、さらに、
前記突き刺し器具と直列に接続された電気抵抗を備える、突き刺し強度測定装置。
請求項１１に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記電流測定装置は、前記電気抵抗の電圧降下を測定し、前記電圧降下を前記電気抵抗の既知の抵抗値で除算することにより前記突き刺し器具に流れる電流を測定する、突き刺し強度測定装置。
請求項７に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記燃料電池構成部材はガス拡散層であることを特徴とする、突き刺し強度測定装置。
請求項７に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記燃料電池構成部材はマイクロポーラス層であることを特徴とする、突き刺し強度測定装置。
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記２枚の平板は、それぞれ直径の異なる複数の孔であって、前記先端部を貫通させる孔を含む複数の孔を有する、突き刺し強度測定装置。
請求項１５に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記複数の孔の直径は、前記膜材料が用いられる燃料電池において前記燃料電池のガス拡散層に前記燃料電池のセパレータが重ねられて配置されるときの前記セパレータに形成されて前記ガス拡散層に接する反応ガス用の流路溝の幅と等しい大きさである、突き刺し強度測定装置。
請求項１〜１６のいずれかに一項に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記突き刺し強度測定装置は、前記先端部が前記膜材料に突き刺さる角度を調整可能である、突き刺し強度測定装置。
請求項１〜１７のいずれかに一項に記載の突き刺し強度測定装置において、さらに、
前記先端部が突き刺さる部分の温度を制御する温度制御部を備える、突き刺し強度測定装置。
請求項１８に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記温度制御部は、
前記膜材料保持治具の下部に取り付けられたヒータと、
前記膜材料の温度測定手段と、
を有し、
前記温度測定手段で測定された温度に基づいて前記ヒータの発熱量を調整する
突き刺し強度測定装置。
請求項１９に記載の突き刺し強度測定装置において、さらに、
前記先端部が突き刺さる部分の湿度を制御する湿度制御部を備える、突き刺し強度測定装置。
請求項２０に記載の突き刺し強度測定装置において、
前記湿度制御部は、前記ヒータの上部に前記突き刺し器具が突き刺さる部分を加湿するための液溜めを備える、突き刺し強度測定装置。