KR101493113B1 - 이온 전도성 전해질막의 검사방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

전해질막(10)의 제1면(10a)에 검지막(11)을 접합하고, 검지막(11)을 수소화한 후, 산소가스를 전해질막(10)의 제2면(10b)측의 공간에 공급한다. 전해질막(10)에 결함부(10c)가 있으면 산소가스가 제1면(10a)으로 누설되어, 결함부(10c) 근방의 검지막(11)의 탈수소화에 의해 검지막(11)의 전기저항이 변화한다. 그 변화를 토대로 결함부(10c)의 유무가 검사된다. 추가적으로 전해질막(10)의 제2면(10b)에 공기극(14)을 접합하고, 검지막(11)과 공기극(14) 사이에 전기회로(17)를 접속한다. 검지막(11)을 수소화한 후, 공기극(14)측의 공간에 공급한 산소가스를 이온화하고, 산소이온이 가열된 전해질막(10)을 투과하여 검지막(11)을 탈수소화한다. 산소이온의 많고 적음에 따라 변화하는 검지막(11)의 전기저항을, 복수의 영역 각각에 대해 측정함으로써, 산소이온 전도성의 균일성을 검사한다.

Description

이온 전도성 전해질막의 검사방법 및 장치{Method and apparatus for examining ion-conductive electrolyte membrane}
본 발명은 이온 전도성 전해질막의 검사방법 및 장치에 관한 것이다.
이온 전도성 전해질막(이하, 간단히 「전해질막」으로 표시하는 경우가 있다)은, 예를 들면 연료전지에 사용되고, 산소이온 전도성 전해질막은, 예를 들면 고체 산화물형 연료전지의 막전극 접합체(membrane electrode assembly)에 사용된다. 이와 같은 막전극 접합체는, 전해질막인 고체 산화물 전해질막의 한쪽 면에 연료극(수소극)이, 다른 쪽 면에 공기극(산소극)이 접합되어 구성된다. 이와 같은 막전극 접합체를 가진 고체 산화물형 연료전지에서는, 연료극에 수소 또는 일산화탄소가 공급되고, 공기극에 산소 또는 공기가 공급된다. 막전극 접합체가 가열되면, 산소가 공기극에서 전자를 받아 산소이온화된다. 이 산소이온은, 전해질막을 투과하여 연료극에 도달하고, 수소(또는 일산화탄소)와 반응하여, 물(수증기) 또는 이산화탄소가 생성되는 동시에, 전자가 방출된다. 이 전자가 부하를 흘러 부하에 전력을 공급하고, 재차 공기극에 도달하면, 공기극에 공급된 산소를 산소이온화한다.
따라서, 고체 산화물형 연료전지에서는, 막전극 접합체의 일부를 구성하는 전해질막에 핀홀이나 크랙 등의 결함부가 있으면, 전해질막에 가스 누출이 발생하여 발전능력이 저하된다. 결함부는, 전해질막 중 어느 한쪽 면측의 공간에 예를 들면 수소가스를 공급한 경우, 전해질막의 다른 쪽 면에 수소가스의 누설을 발생시킨다. 따라서, 수소센서로 누설 수소가스의 농도를 측정함으로써 결함부의 존재를 검지할 수 있다. 이러한 측정에 사용되는 수소센서로서는, 예를 들면 수소 흡수 합금을 사용한 것 등이 있어, 예를 들면 일본국 특허공개 제2004-233097호 공보에 개시되어 있다.
또한 고체 산화물형 연료전지에 있어서, 막전극 접합체를 전기적으로 직렬 접속하여 출력전압을 높일 때의 최대 출력 전류는, 산소이온 전도가 가장 낮은 막전극 접합체에 의해 결정된다. 따라서, 직렬 접속되는 막전극 접합체는, 산소이온 전도가 가능한 한 균일한 것이 바람직하다. 이에, 전해질막의 양면에 금속전극을 압접(壓接)한 상태로 전해질막의 교류 임피던스 등의 전기적 특성을 측정하여, 전해질막의 산소이온 전도성을 추정하는 기술이 개발되어, 예를 들면 일본국 특허공개 제2006-286397호 공보에 의해 제안되어 있다.
그러나, 분위기 중에 확산된 누설 수소가스를 검지하는 검사방법에서는, 누설 수소가스의 확산에 의해, 전해질막의 결함부를 검지하는 감도가 저하된다. 또한, 분위기 중의 누설 수소가스를 검지해도 결함부의 위치를 검지할 수 없다.
또한, 전해질막의 전기적 특성(교류 임피던스 등)의 측정은, 산소이온 전도성의 직접적인 측정이 아니라, 산소이온 전도성을 추정하는 것에 지나지 않고, 이 뿐만 아니라 산소이온 전도성이 전해질막의 모든 영역에서 균일한지 여부를 검사하는 것은 아니다.
본 발명은 이와 같은 과제에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 이온 전도성 전해질막을 보다 정확하게 검사하는 것이 가능한 검사방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 이온 전도성 전해질막의 검사방법에서는, 박막층을 설치한 검지막(檢知膜)을 이온 전도성 전해질막의 제1면에 접합한다. 이온 전도성 전해질막의 제1면측의 공간에 수소가스를 공급하여, 검지막을 수소화해 두고, 이온 전도성 전해질막의 제2면측의 공간에 산소가스를 공급한다. 이온 전도성 전해질막에 결함부가 있는 경우에는, 결함부를 매개로 하여 산소가스가 이온 전도성 전해질막의 제2면으로부터 제1면으로 누설되기 때문에, 결함부 근방의 박막층이 탈수소화되어 박막층의 전기저항이 변화한다. 즉, 탈수소화로 발생되는 박막층의 전기저항의 변화를 검지함으로써, 결함부의 유무를 고감도로 신속하게 검사할 수 있다.
또한 예를 들면, 전해질막의 한쪽 면을 복수의 영역으로 구분하고, 이들 영역마다 검지막의 박막층을 설치한 경우에는, 결함부가 있는 영역의 박막층이 누설 수소가스로 탈수소화되어 전기저항이 변화한다. 따라서, 이 경우에는, 영역마다 설치된 박막층의 전기저항을 각각 측정하여, 전기저항이 변화하는 박막층을 검지함으로써, 결함부가 존재하는 영역을 특정할 수 있다.
이온 전도성 전해질막의 제2면측의 공간에 있어서의 기압은, 검지막측의 공간에 있어서의 기압보다도 높게 해도 된다. 이 경우, 결함부에 있어서의 수소가스의 누설량이 증가하여, 보다 신속하게 결함부를 발견할 수 있다.
검지막은, 예를 들면 이온 전도성 전해질막에 접하는 촉매층과, 박막층을 갖고 있어도 된다. 이 경우, 이온 전도성 전해질막에 접하는 촉매층이 이온 전도성 전해질막을 투과한 산소가스로 박막층을 탈수소화하여, 박막층의 전기저항이 변화하기 때문에, 이 전기저항의 변화를 검지함으로써 결함부를 발견할 수 있다.
구체적으로는, 박막층은, 예를 들면 마그네슘·니켈 합금, 마그네슘·티탄 합금, 마그네슘·니오브 합금, 마그네슘·망간 합금, 마그네슘·코발트 합금 또는 마그네슘으로 형성되어도 된다. 또한 촉매층은, 예를 들면 팔라듐 또는 백금으로 형성되어도 된다. 이 경우, 박막층은 수소화 또는 탈수소화되면 신속하고 또한 가역적으로 전기저항이 변화한다.
또는 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 이온 전도성 전해질막의 검사방법에서는, 이온 전도성 전해질막의 제1면이 복수의 영역으로 구분된다. 이들 영역마다 대응하여 박막층이 설치된 검지막이 이온 전도성 전해질막의 제1면에 접합되는 동시에, 이온 전도성 전해질막의 제2면에 공기극이 접합된다. 검지막측의 공간에는 수소가스가 공급되고, 검지막이 수소화된다. 이와 같은 상태로, 영역마다, 박막층과 공기극 사이에 전기회로가 접속되고, 이온 전도성 전해질막이 가열되어 이온 전도성 전해질막에 산소이온 전도성이 생긴다. 이와 같은 상태에 있어서, 산소가스가 공기극측의 공간에 공급되어 공기극에 의해 산소이온화되면, 이 산소이온이 공기극으로부터 이온 전도성 전해질막에 공급되어, 이온 전도성 전해질막을 투과하여 박막층을 탈수소화한다. 이때 탈수소화된 박막층은, 박막층이 존재하는 영역의 이온 전도성 전해질막을 투과한 산소이온의 많고 적음에 따라 전기저항이 변화한다.
예를 들면, 각 영역이 동일 면적, 동일 형상이고, 또한 촉매층 및 박막층이 각 영역에 있어서 동일한 화학적·전기적 특성을 갖고 있는 경우에, 어느 영역에 있어서도 이온 전도성 전해질막의 산소이온 전도성이 균일하면, 어느 영역에 있어서도 박막층의 전기저항이 균일하게 변화한다. 따라서, 전술한 바와 같이 하여, 영역마다 설치된 박막층의 전기저항을 각각 측정하면, 전기저항 변화의 균일성을 토대로, 이온 전도성 전해질막의 산소이온 전도성의 균일성을 신속하게 검사할 수 있다.
따라서, 균일한 산소이온 전도성을 갖는 이온 전도성 전해질막 또는 막전극 접합체를 신속하게 선별하는 것도 가능해진다. 이와 같은 검사방법을, 예를 들면 연료전지의 제조공정에 적용하면, 제조공정의 간소화와 비용 삭감을 실현할 수 있다.
예를 들면, 전기회로를 전원회로로 하여, 전원회로의 음전극이 공기극에 전기적으로 접속되고, 전원회로의 양전극이 박막층에 전기적으로 접속되게 해도 된다. 이 경우, 공기극으로 전자가 공급되어, 공기극에 있어서의 산소의 이온화가 촉진된다. 또한, 산소이온은, 음전압의 전기적 척력(斥力)으로 이온 전도성 전해질막을 투과하고 또한 검지막에 도달한다. 따라서, 이온 전도성 전해질막에 있어서의 산소이온 전도성이 높아지고, 이온 전도성 전해질막의 산소이온 전도성의 균일성을 보다 양호하게 검사할 수 있다.
검지막은, 예를 들면 이온 전도성 전해질막과 접하는 촉매층과, 박막층을 갖고 있어도 된다. 이 경우, 이온 전도성 전해질막을 투과한 산소이온은, 촉매층의 촉매작용에 의해 박막층을 탈수소화하기 때문에, 박막층의 전기저항이 변화한다. 따라서, 영역마다 박막층의 전기저항을 검지하면, 이온 전도성 전해질막의 산소이온 전도성의 균일성을 검사할 수 있다.
공기극은, 예를 들면 산소 확산막과 캐소드극을 갖고, 캐소드극이 전원회로의 음전극에 전기적으로 접속되는 동시에 이온 전도성 전해질막과 접하도록 해도 된다. 이 경우, 산소 확산막이 산소가스를 확산하여, 캐소드극에서 효율적으로 산소이온을 생성할 수 있다.
구체적으로는, 박막층은, 예를 들면 마그네슘·니켈 합금, 마그네슘·티탄 합금, 마그네슘·니오브 합금, 마그네슘·망간 합금, 마그네슘·코발트 합금 또는 마그네슘으로 형성되어도 된다. 또한 촉매층은, 예를 들면 팔라듐 또는 백금으로 형성되어도 된다. 이 경우, 박막층은 수소화 또는 탈수소화되면 신속하고 또한 가역적으로 전기저항이 변화한다.
또는 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 이온 전도성 전해질막의 검사장치는, 복수의 박막층을 가지고 제1면에 접합된 검지막과, 제2면에 접합된 공기극을 갖는 산소이온 전도성 전해질막의 검사장치로서, 공기극측의 공간 및 검지막측의 공간을 형성하는 용기와, 이온 전도성 전해질막의 제1면을 복수의 영역으로 구분하고, 이들 영역에 대응하여 설치된 복수의 박막층 중 어느 하나와 공기극 사이에, 스위치를 매개로 하여 접속되는 전기회로와, 이온 전도성 전해질막을 가열하여 이온 전도성 전해질막에 산소이온 전도성을 발생시키는 히터와, 박막층마다의 전기저항을 측정하는 저항 측정기를 갖고 있다.
이 검사장치에서는, 검지막측의 공간에 수소가스를 공급하여, 검지막을 수소화해 두고, 스위치가 오프(OFF)인 상태에 있어서 공기극측의 공간에 산소가스가 공급된다. 저항 측정기는, 복수의 박막층의 전기저항을 각각 측정한다. 이온 전도성 전해질막에 결함부가 있는 경우에는, 결함부가 있는 영역의 박막층이 탈수소화되어 박막층에 전기저항의 변화가 발생하기 때문에, 각 박막층의 전기저항의 변화를 검지함으로써 결함부의 유무를 검사할 수 있다.
또한, 히터로 이온 전도성 전해질막을 가열하여 이온 전도성 전해질막에 산소이온 전도성을 발생시키고, 스위치를 온(ON)으로 하는 동시에 공기극측의 공간에 산소가스를 공급한다. 전기회로가 접속되어 있는 박막층의 전기저항을 저항 측정기로 측정함으로써, 복수의 박막층의 전기저항이 각각 측정된다. 이때의 박막층의 전기저항의 균일성을 토대로, 이온 전도성 전해질막에 있어서의 산소이온 전도성의 균일성을 검사할 수 있다.
따라서, 이 검사장치는, 검지막의 수소화, 스위치의 조작, 히터의 조작 및 산소가스의 공급이라는 조작만으로, 이온 전도성 전해질막에 있어서의 결함부의 유무 및 산소이온 전도성의 균일성 양쪽을 연속하는 공정으로 검사할 수 있다. 이 결과, 결함부를 갖지 않고 또한 산소이온 전도성이 균일한 이온 전도성 전해질막 또는 막전극 접합체의 검사 및 선별을, 보다 저비용으로 실현할 수 있다.
예를 들면, 전기회로를 전원회로로 하여, 전원회로의 음전극이 공기극에 전기적으로 접속되고, 전원회로의 양전극이 박막층에 전기적으로 접속되게 해도 된다. 이 경우, 공기극으로 전자가 공급되어, 공기극에 있어서의 산소의 이온화가 촉진된다. 또한, 산소이온은, 음전압의 전기적 척력으로 이온 전도성 전해질막을 투과하고 또한 검지막에 도달한다. 따라서, 이온 전도성 전해질막에 있어서의 산소이온 전도성이 높아져, 이온 전도성 전해질막의 산소이온 전도성의 균일성을 보다 양호하게 검사할 수 있다.
또한, 공기극측의 공간에 있어서의 기압을 검지막측의 공간에 있어서의 기압보다도 높게 유지하는 기압 조정 수단을 설치하도록 해도 된다. 이 경우, 결함부에 있어서의 산소가스의 누설량이 증가하여, 보다 신속하게 결함부를 발견할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 검사방법에 있어서 검사대상이 되는 전해질막과, 이 전해질막에 접합된 검지막을 나타내는 사시도,
도 2는 도 1 중의 II-II선에 따른 개략 단면도,
도 3은 본 발명의 제1 실시형태의 검사방법에 의해, 전해질막의 결함부를 검사하기 위해, 전해질막 등을 용기에 수용한 경우의 일 구성예를 나타내는 개략도,
도 4는 본 발명의 제2 실시형태의 검사방법에 있어서 검사대상이 되는 전해질막과, 이 전해질막에 접합된 검지막을 나타내는 사시도,
도 5는 도 4의 전해질막의 일 영역에 있어서의 박막층 등의 개략 구성을 나타내는 평면도,
도 6은 도 4에 나타내어지는 전해질막의 각 영역에서 박막층이 갖는 저항값을 측정하기 위한 저항 측정기의 일례를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 제3 실시형태의 검사방법에 있어서 검사대상이 되는 전해질막을, 이 전해질막에 접합된 검지막 및 공기극과 함께 나타내는 사시도,
도 8은 도 7의 전해질막, 검지막 및 공기극의 개략 단면도,
도 9는 도 7에 나타내어지는 영역(R11 내지 R58) 중의 한 영역에 있어서의 전해질막의 산소이온 전도성을 검사하기 위한 회로구성을 나타내는 동시에, 전해질막에 있어서의 산소이온 전도성을 설명하는 모식도,
도 10은 도 9의 회로에 의한 박막층의 저항값의 측정을 설명하는 도면, 및
도 11은 본 발명의 제3 실시형태의 검사방법에 의해 전해질막의 산소이온 전도성을 검사하기 위해, 전해질막 등을 용기에 수용한 경우의 일 구성예를 나타내는 동시에, 본 발명의 제4 실시형태의 검사장치를 나타내는 개략 구성도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태의 이온 전도성 전해질막의 검사방법 및 검사장치에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 제1 실시형태의 이온 전도성 전해질막의 검사방법으로서, 이온 전도성 전해질막에 있어서의 핀홀이나 크랙 등의 결함부 유무를 검사하기 위한 방법을, 도 1 내지 도 3을 토대로 설명한다.
도 1은 검사대상이 되는 전해질막과, 이 전해질막에 접합된 검지막을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1 중의 II-II선에 따른 전해질막 등의 단면도이고, 도 3은 검사를 위해 도 1에 나타내어지는 전해질막 등을 용기에 수용한 경우의 일 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 1 및 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 전해질막(10)과 동일 평면상형을 갖는 검지막(11)은, 촉매층(12)과 박막층(13)을 갖는다. 전해질막(10)의 한쪽 면인 제1면(10a)에 촉매층(12)이 접합되고, 촉매층(12)의 표면에 박막층(13)이 형성되어 있다. 박막층(13)은, 도 1에 나타내어지는 바와 같이 선상으로 형성되고, 촉매층(12)의 표면(12a)의 거의 전영역에 지그재그로 배치되어 있다. 박막층(13)의 일단측(一端側)에는 전극(13a)이, 타단측(他端側)에는 전극(13b)이 각각 형성되어 있다. 또한, 도 2 중의 부호(10b)는, 전해질막(10)의 다른 쪽 면인 제2면을 나타내고 있다. 전해질막(10)은, 예를 들면, 8 mol-YSZ(이트리아 안정화 지르코니아), 5 mol-YSZ, SDC(스칸디아 도핑된 세리아), GDC(가돌리늄 도핑된 세리아) 또는 ScSZ(스칸디아 안정화 지르코니아) 등으로 형성할 수 있다.
박막층(13)은, 예를 들면 MgNix(0≤x＜0.6)의 박막이다. 박막층(13)은, 마그네슘·티탄 합금, 마그네슘·니오브 합금, 마그네슘·망간 합금, 마그네슘·코발트 합금 또는 마그네슘으로 형성해도 된다. 촉매층(12)은, 예를 들면 팔라듐 또는 백금으로 되고, 두께는 1 ㎚ 내지 100 ㎚이다. 이와 같은 검지막(11)이, 수소 농도가 100 ppm 정도 이상의 분위기에 접촉하면, 10 밀리초 정도로, 박막층(13)이 신속하고 또한 가역적으로 수소화되어 전기저항(이하, 간단히 「저항값」으로 표시하는 경우가 있다)이 신속하게 변화한다(저항값이 높아진다).
또한 수소화된 박막층(13)에 산소분자를 공급하면, 산소분자와 박막층(13)을 수소화한 수소분자가 결합하여 수증기가 됨으로써, 산소분자가 박막층(13)을 탈수소화한다. 박막층(13)이, 산소 농도가 100 ppm 정도 이상의 분위기에 접촉하면, 10 밀리초 정도로, 박막층(13)이 탈수소화되어 저항값이 신속하게 변화한다(저항값이 낮아진다).
또한, 폴리에틸렌 시트 상에 박막층(13)을 형성하고, 추가적으로 촉매층(12)을 형성한 검지막(11)에서는, 그 취급이 용이해진다. 이 경우, 도 1 및 도 2에 있어서의 검지막(11)의 윗면에 폴리에틸렌 시트가 위치한다.
전해질막(10)을 검사하는 경우, 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 검지막(11)이 접합된 전해질막(10)을 용기(20)에 수용한다. 먼저, 용기(20)의 제2 공급구(22a)로부터 제2공간(22)에, 예를 들면 펌프(도시하지 않음)를 사용하여 수소가스(H2)를 공급하고, 검지막(11)의 박막층(13)을 촉매층(12)의 촉매작용으로 수소화한다. 이렇게 하여 박막층(13)을 수소화한 후, 제2공간(22)에, 예를 들면 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스를, 예를 들면 펌프(도시하지 않음)를 사용하여 공급한다. 이러한 가스를 공급하는 이유는, 박막층(13)의 수소화상태를 유지하기 위함이다. 또는, 제2공간(22)에 불활성 가스를 공급하면서, 수소를 조금 공급해서 제2공간(22)의 수소 농도를 예를 들면 100 ppm 내지 1% 정도로 하여, 검지막(11)을 수소화해도 된다. 다음으로, 전해질막(10)의 제2면(10b)측의 제1공간(21)에, 제1 공급구(21a)로부터 산소가스(O2)를 공급한다. 제1공간(21)과 제2공간(22)은 전해질막(10)으로 차단되어 있다. 바람직하게는, 제1공간(21)의 기압이 제2공간(22)의 기압보다도 높게 유지된다. 또한 제2공간(22)의 둘레벽(23)에는, 전해질막(10)을 용기(20)에 수용할 때나 용기(20)로부터 꺼낼 때 등에 사용되는 창(24)이 설치되고, 창(24)은 유리(25)로 차폐되어 있다. 또한, 검지막(11)이 접합된 전해질막(10)은, 그 주변부를 프레임(도시하지 않음)으로 협지(狹持)하거나 하여 용기(20)의 내부에 고정되어 수용되어 있다.
전해질막(10)에 핀홀 등의 결함부가 없는 경우, 제1공간(21)에 공급된 산소가스는, 전해질막(10)에 막혀 검지막(11)에 접촉할 수 없다. 따라서, 검지막(11)은 탈수소화되지 않고, 박막층(13)의 전극(13a)과 전극(13b) 사이의 저항값(이하, 박막층(13)의 저항값으로 표시하는 경우가 있다)은 변화하지 않는다.
한편, 전해질막(10)에 크랙(10c)(결함부)이 있을 때에는, 도 2 및 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 산소가스가 전해질막(10)의 제2면(10b)측으로부터 크랙(10c)을 거쳐 전해질막(10)의 제1면(10a)측으로 누설된다. 그러면 크랙(10c) 근방의 검지막(11)의 부분(11c)에 위치하는 박막층(13)은, 누설 산소가스의 많고 적음에 따라 탈수소화되기 때문에, 박막층(13)의 저항값이 신속하게 변화한다. 크랙(10c)이 박막층(13)의 바로 아래에 존재하지 않는 경우에도, 누설 산소가스는, 크랙(10c) 근방에서 확산되기 때문에, 촉매층(12) 표면(12a)의 거의 전영역에 걸쳐서 배치된 박막층(13) 중 어느 한 부분에 있어서의 저항값을 변화시킨다. 즉, 제1공간(21)에 수소가스를 공급하기 전후에 있어서, 박막층(13)의 저항값이 변화했을 때에는, 박막층(13)이 전해질막(10)의 결함부에 기인하는 누설 산소가스로 탈수소화된 것으로 생각할 수 있기 때문에, 전해질막(10)에 핀홀 등의 결함부가 존재한다고 판단할 수 있다.
또한, 검지막(11)과 전해질막(10)의 제1면(10a)의 접합은, 양쪽 막 사이에 간극이 전혀 생기지 않는 완전한 밀착상태만을 의미하는 것은 아니다. 왜냐하면, 양쪽 막을 접합할 때 약간의 간극이 생겼다 하더라도, 크랙(10c)에서 누설된 산소가스는, 크랙(10c)의 가장 가까운 박막층(13)을 탈수소화할 수 있기 때문이다.
또한, 산소이온 전도성 전해질막을 검사하는 경우에 있어서, 전해질막(10)의 제2면(10b)에 산소극이 접합되어 있어도 된다. 왜냐하면, 전해질막(10)에 결함부가 있을 때에는, 산소가스는, 산소극을 투과한 후 결함부를 통해 전해질막(10)의 제1면(10a)으로 누설되어 박막층을 탈수소화하기 때문이다. 따라서, 산소이온 전도성 전해질막에 산소극을 접합한 막전극 접합체의 반완성품 상태에 있어서, 결함부의 유무를 검사할 수 있다. 또한, 산소극을 접합함으로써, 검지막(11)과 전해질막(10)의 접합체(양쪽 막 모두 매우 얇음)에 산소극의 두께가 더해져, 전해질막(10) 등의 취급이 용이해진다.
또한, 전해질막의 형상은, 본 실시형태와 같이 평판형상에 한정되지 않고, 다른 평면적인 형상이어도 된다. 또한, 원기둥형상의 전해질막의 경우에는, 원기둥형상의 전해질막의 바깥둘레면에 검지막을 접합하고, 원기둥의 안둘레면측의 공간에 산소가스를 공급하거나 해도 된다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태의 이온 전도성 전해질막의 검사방법으로서, 이온 전도성 전해질막의 결함부를 특정하기 위한 검사방법을, 도 4 내지 도 6을 토대로 설명한다. 또한, 제1 실시형태에 있어서의 구성요소와 동일한 기능을 갖는 구성요소에는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 4에 나타내어지는 바와 같이, 전해질막(10)의 한쪽 면인 제1면(10a)은, 예를 들면 가로방향으로 8개, 세로방향으로 5개인 40의 영역(동일 정사각형상의 영역)으로 나뉜다. 이들 영역의 각각에 대응하는 검지막(11) 표면의 각 영역(영역(R11 내지 R58))에는, 도 5에 나타내어지는 바와 같이, 각각 박막층(13)이 전극(13a) 및 전극(13b)과 함께 형성되어 있다.
여기서 각 영역의 박막층(13)은, 조성·형상 등이 동일하여, 화학적·전기적 특성이 일치하고 있다. 영역(R11 내지 R58)에 각각 형성된 각 박막층(13)은, 도 6에 나타내어지는 저항 측정기(M)에 전기적으로 접속된다. 저항 측정기(M)는, 영역(R11 내지 R58)에 대응한 단자(T11a 내지 T58a)와, 단자(T11b 내지 T58b)를 갖고 있다. 단자(T11a 및 T11b)는 쌍을 이루어, 영역(R11)의 전극(13a 및 13b)과 각각 전기적으로 접속된다. 다른 각 단자에 대해서도, 단자(T11a 및 T11b)의 쌍과 동일하게, 같은 번호를 가지며 부호「a」를 갖는 단자와 부호 「b」를 갖는 단자(예를 들면, 단자(T12a 및 T12b))가 쌍을 이루어, 각각의 쌍의 단자와 같은 번호를 갖는 영역(R12 내지 R58)에 설치된 전극(13a, 13b)에 각각 접속된다.
저항 측정기(M)는 프로그램 제어되어 각 영역의 박막층(13)의 저항값을 소정의 주기로 측정·기록한다. 이 프로그램 제어에 있어서 저항 측정기(M)는, 각 영역의 박막층(13)에 있어서의 저항값의 변화 뿐 아니라, 각 영역에 있어서의 박막층(13)의 저항값이 소정 허용차의 범위 내에서 균일한지 여부를 판단한다. 또한, 각 영역에 있어서의 박막층(13)의 저항값이 균일하지 않다고 판단한 경우, 저항 측정기(M)는 어떤 영역의 박막층(13)의 저항값이 다른 영역과 상이한지를 판단한다.
저항 측정기(M)를 사용한 전해질막(10)의 구체적인 검사방법은 이하와 같다. 전해질막(10)의 제1면(10a)에는 검지막(11)이 접합되어 있고, 이 전해질막(10)이 제1 실시형태와 동일하게 용기(20)에 수용된다. 다음으로, 제1 실시형태와 동일하게 하여 검지막(11)을 수소화하여 검지막(11)을 수소화상태로 유지한다. 또한, 제1공간(21)에 산소가스(O2)를 공급하면서, 저항 측정기(M)가 각 영역에 있어서의 박막층(13)의 저항값을 측정한다.
전해질막(10)에 핀홀 등의 결함부가 전혀 없는 경우, 제1공간(21)에 공급된 산소가스는, 전해질막(10)에 막혀 검지막(11)에 접촉할 수 없다. 이 때문에, 검지막(11)은 탈수소화되지 않고, 영역(R11 내지 R58)에 있어서의 박막층(13)의 저항값은 모두 변화하지 않는다. 따라서, 이 경우에는 저항 측정기(M)는 전해질막(10)이 결함부를 갖고 있지 않다고 판단한다.
한편, 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 예를 들면 영역(R33)의 전해질막(10)에 크랙(10c)이 있는 경우에는, 산소가스가 전해질막(10)의 제2면(10b)측으로부터 크랙(10c)을 거쳐 제1면(10a)측으로 누설된다. 이 때문에, 촉매층(12)의 촉매작용에 의해, 크랙(10c)의 근방에 위치하는 영역(R33)의 박막층(13)의 저항값이 변화한다. 이때 저항 측정기(M)는 영역(R33)의 저항값이 다른 영역과 상이한 것을 검지하여, 영역(R33)에 결함부가 있다고 판단한다.
또한, 저항 측정기(M)는 결함부가 영역(R33) 이외의 영역에 있는 경우, 또는 결함부가 복수의 영역에 존재하는 경우에도, 동일하게 이들 영역을 결함부를 가진 영역으로서 판단할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제3 실시형태의 이온 전도성 전해질막의 검사방법으로서, 이온 전도성 전해질막의 산소이온 전도성의 검사방법을, 도 7 내지 도 11을 토대로 설명한다.
여기서 도 7은 검사대상이 되는 전해질막을, 이 전해질막에 접합된 검지막 및 공기극과 함께 나타내는 사시도이다. 도 8은 이들 전해질막, 공기극, 및 검지막의 개략 단면도이다. 도 9는 전해질막에 있어서의 산소이온 전도성을 검사하기 위한, 공기극과 검지막 사이의 전원회로의 접속예를 나타내는 동시에, 전해질막에 있어서의 산소이온 전도성을 설명하는 모식도이다. 도 10은, 이와 같은 회로를 사용한 박막층 저항값의 측정을 설명하는 도면이다. 도 11은 제3 실시형태의 검사방법에 의해 전해질막의 산소이온 전도성을 검사하기 위해, 전해질막 등을 용기에 수용한 경우의 일 구성예를 나타내는 개략도이다. 또한 전술한 제1 및 제2 실시형태의 구성요소와 동일한 기능을 갖는 구성요소에는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 7에 나타내어지는 바와 같이, 전해질막(10)은 전술한 제2 실시형태와 동일하게 영역(R11 내지 R58)으로 구분되어 있다. 전해질막(10)의 한쪽 면인 제1면(10a)에는, 전해질막(10)과 동일 평면상형을 갖는 검지막(11)이 접합되어 있다. 전해질막(10)의 각 영역에 대응하는 검지막(11) 표면의 각 영역(영역(R11 내지 R58))에는, 전술한 제2 실시형태와 동일하게 각각 박막층(13)이 전극(13a) 및 전극(13b)과 함께 형성되어 있다. 도 7 및 도 8에 나타내어지는 바와 같이, 전해질막(10)과 동일 평면상형을 갖는 공기극(14)은, 산소 확산막(15) 및 캐소드극(16)을 갖고, 캐소드극(16)에서 전해질막(10)의 다른 쪽 면인 제2면(10b)에 접합되어 있다. 이렇게 하여 검지막(11) 및 공기극(14)은 전해질막(10)을 사이에 두고 마주보고 있다.
공기극(14)이 갖는 산소 확산막(15)은, 예를 들면 카본 클로스, 카본 페이퍼 등의 탄소섬유, 또는 다공질 수지, 다공질 세라믹 또는 다공질 금속(발포금속) 등으로 구성된다. 산소 확산막(15)의 두께는, 예를 들면 0.1 mm 내지 50 mm이다. 또한 캐소드극(16)은 백금 등의 산소이온 촉매막 등으로 구성된다.
공기극(14)은 전해질막(10)과 함께 연료전지의 막전극 접합체의 일부를 구성하는 것이어도 되고, 검사 전용의 부재로서 검사시에 일시적으로 전해질막(10)에 접합되어도 된다.
도 9에 나타내어지는 바와 같이, 공기극(14)의 캐소드극(16)에는 전원회로(17)의 음전극(17n)이 접속되고, 박막층(13)이 갖는 전극(13a)에는, 전원회로(17)의 양전극(17p)이 스위치(S)를 매개로 하여 접속되어 있다. 즉 전원회로(17)는, 박막층(13)으로부터 전자를 꺼내어 캐소드극(16)으로 이동시키는 전기회로를 형성하는 동시에, 박막층(13)을 캐소드극(16)에 대해 양전위로 바이어스하여, 박막층(13)과 캐소드극(16) 사이에 전계를 발생시킬 수 있다.
전해질막(10)의 산소이온 전도성을 검사하는 경우, 도 11에 나타내어지는 바와 같이, 공기극(14) 및 검지막(11)이 접합된 전해질막(10)이 용기(20)에 수용된다. 그리고, 전술한 제1 실시형태와 동일하게 해서 검지막(11)을 수소화하여 검지막(11)을 수소화상태로 유지한다. 다음으로, 용기(20) 내에 있어서의 공기극(14)측의 제1공간(21)에, 제1 공급구(21a)로부터 산소가스(O2)가 공급된다. 물론 양쪽 공간은, 전해질막(10) 등으로 차단되어 있다. 또한 도 11 중의 부호 21b는, 미반응의 산소가스를 회수하기 위한 회수구를 나타내고, 마찬가지로 부호 22b는 검지막(11)을 수소화할 때에 미반응의 수소가스 등을 배출하기 위한 가스 배출구를 나타낸다. 또한 바람직하게는, 제1공간(21)은 펌프(기압 조정 수단)(26)에 의해, 제2공간(22)보다 높은 기압으로 유지된다. 이 경우, 펌프(26)의 가압에 의해 산소가스가 공기극(14)을 통과하기 쉬워진다.
전해질막(10)을 히터로 가열하면, 머지않아 공기극에 있어서 산소가스(O2)가 이온화되어, 산소이온(O-)이 전해질막(10)을 투과하게 된다. 보다 구체적으로는, 도 9에 나타내어지는 바와 같이, 제1공간(21)에 공급된 산소가스(O2)는, 공기극(14)의 산소 확산막(15)으로 확산되어 캐소드극(16)에 도달한다. 이때, 스위치(S)가 온(ON)으로 되어 있으면, 산소가스(O2)는, 전원회로(17)의 음전극(17n)으로부터 캐소드극(16)에 공급된 전자(e)를 획득하여, 산소이온(O-)이 된다. 이 산소이온(O-)은, 전원회로(17)의 음전압에 의한 전기적 척력과, 캐소드극(16)에 대해 양전위로 바이어스된 박막층(13)의 전기적 인력에 의해, 도면 중에 화살표(A)로 나타내어지는 바와 같이, 전해질막(10)을 투과하여 검지막(11)의 촉매층(12)에 도달한다. 이와 같이 하여 촉매층(12)에 도달한 산소이온(O-)은, 전해질막(10)과 촉매층(12)의 계면 근방에 있어서, 전자(e)를 분리하여 일단 산소가스(O2)가 된다. 이렇게 생성된 산소가스(O2)는, 촉매층(12)의 작용으로 박막층(13)과 반응하여 박막층(13)을 탈수소화한다. 이때, 박막층(13)의 탈수소화의 정도는, 검지막(11)에 도달한 산소이온(O-)의 많고 적음에 의한다.
또한, 스위치(S)는, 제1공간(21)에 산소가스(O2)를 공급한 후에 온(ON)되어도, 또는 산소가스(O2)의 공급 전에 온(ON)되어도 된다. 즉, 전해질막(10)이 가열되고, 스위치(S)가 온(ON)되어, 전해질막(10)에 산소이온(O-)이 투과하게 되면 된다.
또한, 전해질막(10)을 가열하는 히터는, 복사열로 전해질막(10)을 가열하는 것, 또는 도 11에 나타내어지는 바와 같이 제1공간(21)에 공급되는 산소가스를 가열하는 히터(Ht)여도 된다. 히터(Ht)에 의한 가열온도는, 예를 들면 전해질막(10)을 연료전지에 사용한 경우에 있어서의 소위 발전 개시온도로, 예를 들면 섭씨 300 내지 1000도 정도이지만, 산소이온이 전해질막(10)을 전도하기 시작하는 온도이면, 발전 개시온도 이하여도 된다.
전해질막(10)의 산소이온 전도성이 영역(R11 내지 R58)의 각각에 있어서 균일하면, 각 영역에 있어서 촉매층(12)에 도달하는 산소이온(O-)의 양이 동일해진다. 따라서, 저항 측정기(M)가 각 영역에 있어서의 박막층(13)의 저항값을 측정하여, 각 영역에 있어서의 박막층(13)의 저항값이 소정의 허용범위 내에서 균일성을 갖는지 여부를 판단한다. 이와 같은 판단을 행함으로써, 전해질막(10)의 각 영역에 있어서의 산소이온 전도가 예를 들면 품질 보증상 허용 가능한 범위 내에서 균일한지 여부를 판단할 수 있다. 전해질막(10)의 산소이온 전도성이 불균일한 경우에는, 산소이온 전도성이 낮은 영역에 접한 검지막(11)의 박막층(13)의 저항값이 다른 영역과 상위하다. 따라서 저항 측정기(M)는, 전해질막(10)의 산소이온 전도성이 불균일한지 여부를 판단할 수 있을 뿐 아니라, 산소이온 전도성이 떨어지는 영역을 검지할 수 있다.
또한, 검지막(11)과 전해질막(10)의 제1면(10a)의 접합은, 양쪽 막 사이에 간극이 전혀 생기지 않는 완전한 밀착상태만을 의미하는 것은 아니다. 또한, 공기극(14)과 전해질막(10)의 제2면(10b)의 접합도 마찬가지이다. 왜냐하면, 양쪽 또는 어느 한 쪽의 접합에 있어서 약간의 간극이 존재해도, 박막층(13)과 캐소드극(16) 사이에 발생한 전계의 작용에 의해, 캐소드극(16)에서 발생한 산소이온(O-)은 전해질막(10)을 투과하고, 또한 검지막(11)을 향해 직진하기 때문이다.
또한, 공기극(14)이 전해질막(10)과 함께 연료전지의 막전극 접합체의 일부를 형성하는 경우에는, 전해질막(10)에 공기극(14)을 접합한 상태에서, 막전극 접합체의 산소이온 전도성을 검사할 수 있다.
그런데, 영역(R11 내지 R58)에 있어서의 각 박막층(13)의 저항값은, 예를 들면 도 10에 나타내어지는 바와 같이, 각 박막층(13)의 전극(13a)을 전원회로(17)의 양전극(17p)에 접속한 상태에서 측정하는 것도 가능하다. 즉, 전원회로(17)의 접속에 의해 전해질막(10)에 산소이온(O-)을 투과시키면서, 저항 측정기(M)에 의해 각 박막층(13)의 저항값을 측정할 수 있다. 이때 각 박막층(13)을 흐르는 전자(e)는, 각 박막층(13)의 전극(13a) 및 전극(13b) 사이에 전위차를 발생시킨다. 그러나, 영역(R11) 내지 영역(R58)에 있어서의 산소이온 전도성이 동일하면, 각 박막층(13)의 전극(13a) 및 전극(13b) 사이의 전위차가 동일해진다. 따라서 저항 측정기(M)는, 각 박막층(13)의 전극(13a) 및 전극(13b) 사이의 전위차를 토대로, 각 박막층(13)의 저항값의 상위를 검지할 수 있다. 여기서 전해질막은, 평판형상에 한정되지 않고, 다른 형상이어도 되는 것은, 전술한 제1 실시형태와 동일하다.
다음으로, 본 발명의 제4 실시형태의 이온 전도성 전해질막의 검사방법 및 장치로서, 이온 전도성 전해질막의 결함부의 검사와 산소이온 전도성의 검사를, 연속 공정으로 행할 수 있는 검사방법 및 장치에 대해, 전술한 각 실시예의 설명에 사용한 각 도면을 토대로 설명한다.
본 실시형태에 있어서 검사장치(30)는, 도 11에 나타내어지는 바와 같이, 상기 제3 실시형태와 동일하게 구성되고, 도 7 및 도 8에 나타내어지는 전해질막(10)을 검사대상으로 한다. 즉 검사장치(30)는, 도 9 내지 도 11에 나타내어지는 바와 같이, 용기(20), 전원회로(17), 히터(Ht), 스위치(S), 및 저항 측정기(M)를 갖고 있다. 용기(20)의 내부에는, 전해질막(10)에 의해 가로막힌 제1공간(공기극측의 공간)(21) 및 제2공간(22)이 형성된다. 히터(Ht)는, 전해질막(10)을 가열하여 전해질막(10)에 산소이온 전도성을 발생시킨다.
검사장치(30)는, 스위치(S)가 오프(OFF)일 때, 전술한 제2 실시형태의 순서로 전해질막(10)의 결함부의 검사를 행할 수 있다. 또한 스위치(S)가 온(ON)일 때, 전술한 제3 실시형태의 순서로 전해질막(10)의 산소이온 전도성의 검사를 행할 수 있다.
여기서, 검사장치(30)에 있어서의 전해질막(10)의 결함부의 검사에 의해 결함부가 발견된 경우, 이 전해질막(10)은 산소이온 전도성의 균일성을 검사할 필요도 없이, 소정의 품질을 갖지 않는다고 판단할 수 있다. 이와 같은 결함부 검사에 합격한 전해질막(10)에 대해서, 전술한 바와 같은 산소이온 전도성의 균일성의 검사를 행하면, 결함부를 갖지 않고 또한 산소이온 전도성이 균일한 전해질막(10)을 선별할 수 있다. 이 경우, 전해질막이 결함부를 갖고 있지 않을 때에는, 검지막을 다시 수소화하지 않고 산소이온 전도성의 검사를 행할 수 있다.
즉 검사장치(30)는, 선행하는 결함부의 유무 검사로 소정의 품질을 갖지 않는 전해질막(10)을 발견할 수 있기 때문에, 결함부가 있는 전해질막(10)에 대한 산소이온 전도성의 균일성 검사를 행하지 않아도 된다. 따라서, 검사장치(30)는 연속 검사에 의해 검사시간을 단축할 뿐 아니라, 쓸데없는 검사에 소요되는 시간을 삭감하여 추가적인 검사시간의 단축이 가능해진다. 물론 산소이온 전도성의 균일성 검사를 결함부의 검사에 선행시킨 경우에 있어서도, 마찬가지로 검사시간을 삭감할 수 있다. 이 경우, 산소이온 전도성의 균일성을 검사한 후, 검지막(11)을 다시 수소화할 필요가 있다. 이렇게 하여 검사장치(30)는, 전해질막(10)의 검사공정의 간편화와 시간 단축을 실현할 수 있다.
또한 본 발명은, 전술한 각 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 벗어나지 않는 범위에 있어서, 적절히 변형해서 실시할 수 있다.

Claims (13)

  1. 박막층을 설치한 검지막을 이온 전도성 전해질막의 제1면에 접합하고,
    상기 이온 전도성 전해질막의 제1면측의 공간에 수소가스를 공급하여, 상기 검지막을 수소화해 두고,
    상기 이온 전도성 전해질막의 제2면측의 공간에 산소가스를 공급하여,
    상기 이온 전도성 전해질막에 결함부가 있는 경우에, 상기 제2면으로부터 상기 제1면으로의 상기 결함부를 매개로 한 상기 산소가스의 누설에 의해 탈수소화되는 상기 박막층의 전기저항의 변화를 검지하여, 상기 결함부의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사방법으로서,
    상기 박막층은 상기 이온 전도성 전해질막의 상기 제1면을 구분하여 설치된 복수의 영역 각각에 대응하여 복수 설치되어,
    전기저항의 변화가 발생한 박막층이 있는 영역에 상기 결함부가 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이온 전도성 전해질막의 상기 제2면측의 공간에 있어서의 기압이, 상기 검지막측의 공간에 있어서의 기압보다도 높은 것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검지막은 상기 이온 전도성 전해질막에 접하는 촉매층과, 상기 박막층을 갖고,
    상기 이온 전도성 전해질막에 결함부가 있는 경우에, 상기 촉매층이 상기 결함부를 통과한 산소가스로 상기 박막층을 탈수소화할 때에 발생하는, 상기 박막층의 전기저항의 변화를 검지하여 상기 결함부의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 박막층은 마그네슘·니켈 합금, 마그네슘·티탄 합금, 마그네슘·니오브 합금, 마그네슘·망간 합금, 마그네슘·코발트 합금 또는 마그네슘으로 형성되고,
    상기 촉매층은 팔라듐 또는 백금으로 형성되는
    것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사방법.
  5. 이온 전도성 전해질막의 제1면을 복수의 영역으로 구분하여,
    상기 영역마다 대응하여 박막층이 설치된 검지막을 상기 이온 전도성 전해질막의 상기 제1면에 접합하고,
    상기 이온 전도성 전해질막의 제2면에 공기극을 접합하며,
    상기 검지막측의 공간에 수소가스를 공급하여 상기 검지막을 수소화해 두고,
    상기 영역마다, 상기 박막층과 상기 공기극 사이에 전기회로를 접속하여,
    상기 이온 전도성 전해질막을 가열해서 상기 이온 전도성 전해질막에 산소이온 전도성을 발생시키고,
    상기 공기극측의 공간에 산소가스를 공급하여, 당해 산소가스를 상기 공기극에 의해 이온화하며,
    상기 이온화로 생성된 산소이온을, 상기 공기극으로부터 상기 이온 전도성 전해질막에 공급하여 상기 이온 전도성 전해질막을 투과시키고,
    상기 이온 전도성 전해질막을 투과한 상기 산소이온에 의해 탈수소화한 각 박막층의 전기저항을, 상기 영역마다 검지하여,
    상기 영역마다 검지된 상기 박막층의 전기저항의 균일성을 토대로, 상기 이온 전도성 전해질막의 산소이온 전도성의 균일성을 검사하는
    것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전기회로가 전원회로이고, 상기 전원회로의 음전극이 상기 공기극에 전기적으로 접속되며, 상기 전원회로의 양전극이 상기 박막층에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검지막은 상기 이온 전도성 전해질막과 접하는 촉매층과, 상기 박막층을 가지고,
    상기 영역마다 상기 박막층의 전기저항을 검지할 때에는, 상기 촉매층이 상기 이온 전도성 전해질막을 투과한 산소이온으로 상기 박막층을 탈수소화할 때 발생하는, 상기 영역마다의 박막층의 전기저항의 변화를 검지하는 것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 공기극은 산소 확산막과 캐소드극을 가지고, 상기 캐소드극이 상기 전원회로의 음전극에 전기적으로 접속되는 동시에 상기 이온 전도성 전해질막과 접하는 것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 박막층은 마그네슘·니켈 합금, 마그네슘·티탄 합금, 마그네슘·니오브 합금, 마그네슘·망간 합금, 마그네슘·코발트 합금 또는 마그네슘으로 형성되고,
    상기 촉매층은 팔라듐 또는 백금으로 형성되는
    것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사방법.
  10. 복수의 박막층을 갖고 제1면에 접합된 검지막과, 제2면에 접합된 공기극을 갖는 산소이온 전도성 전해질막의 검사장치로서,
    상기 공기극측의 공간 및 상기 검지막측의 공간을 형성하는 용기와,
    상기 이온 전도성 전해질막의 상기 제1면을 복수의 영역으로 구분하고, 이들 영역에 대응하여 설치된 상기 복수의 박막층 중 어느 하나와 상기 공기극 사이에, 스위치를 매개로 하여 접속되는 전기회로와,
    상기 이온 전도성 전해질막을 가열하여 상기 이온 전도성 전해질막에 산소이온 전도성을 발생시키는 히터와,
    상기 박막층마다의 전기저항을 측정하는 저항 측정기를 갖고,
    상기 검지막측의 공간에 수소가스를 공급하여 상기 검지막을 수소화해 두며,
    상기 스위치가 오프(OFF)인 상태에 있어서 상기 공기극측의 공간에 산소가스를 공급하고,
    상기 저항 측정기에 의해 상기 복수의 박막층의 전기저항을 각각 측정하여,
    상기 이온 전도성 전해질막에 결함부가 있는 경우에, 상기 결함부가 있는 영역의 상기 박막층의 탈수소화로 발생하는 상기 박막층의 전기저항의 변화를 검지함으로써 상기 결함부의 유무를 검사하고,
    상기 히터에 의해 상기 이온 전도성 전해질막을 가열하여 상기 이온 전도성 전해질막에 산소이온 전도성을 발생시키며,
    상기 스위치가 온(ON)인 상태에 있어서 상기 공기극측의 공간에 산소가스를 공급하고,
    상기 저항 측정기가 상기 복수의 박막층의 전기저항을 각각 측정하여,
    이들 전기저항의 균일성을 토대로, 상기 이온 전도성 전해질막에 있어서의 산소이온 전도성의 균일성을 검사하는
    것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전기회로가 전원회로이고, 상기 전원회로의 음전극이 상기 공기극에 전기적으로 접속되며, 상기 전원회로의 양전극이 상기 박막층에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사장치.
  12. 제10항에 있어서,
    추가적으로, 상기 공기극측의 공간에 있어서의 기압을 상기 검지막측의 공간에 있어서의 기압보다도 높게 유지하는 기압 조정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 이온 전도성 전해질막의 검사장치.
  13. 삭제
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