KR20180070394A - 연료전지 막-전극 접합체의 결함 검출 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료전지 막-전극 접합체의 결함 검출 방법 및 그 장치를 제공한다.
상기 연료전지 막-전극 접합체의 결함 검출 방법은, 전해질막과, 상기 전해질막의 일면에 접합되는 연료극 촉매 및, 상기 전해질막의 타면에 접합되는 공기극 촉매를 구비하는 전극을 포함하는, 막 전극 접합체의 결함 검출 방법에 있어서, 광원조사부를 통해, 상기 막 전극 접합체에 빛을 조사하는 광 조사단계와, 수광부에 의해, 상기 광원조사부에서 조사되어, 상기 막 전극 접합체를 투과한 빛을 수광하는 수광단계와, 상기 수광단계에서 수광된 빛을 전달받고, 전달된 상기 빛의 광투과율과 세기를 측정하는 측정단계와, 상기 측정단계에서 측정된, 상기 막 전극 접합체를 투과한 상기 빛의 광투과율과 세기를 통해, 상기 막 전극 접합체의 광투과 특성을 분석하여, 상기 막 전극 접합체의 결함을 판단하는 판단단계를 포함할 수 있다.
상기 연료전지 막-전극 접합체의 결함 검출 방법은, 전해질막과, 상기 전해질막의 일면에 접합되는 연료극 촉매 및, 상기 전해질막의 타면에 접합되는 공기극 촉매를 구비하는 전극을 포함하는, 막 전극 접합체의 결함 검출 방법에 있어서, 광원조사부를 통해, 상기 막 전극 접합체에 빛을 조사하는 광 조사단계와, 수광부에 의해, 상기 광원조사부에서 조사되어, 상기 막 전극 접합체를 투과한 빛을 수광하는 수광단계와, 상기 수광단계에서 수광된 빛을 전달받고, 전달된 상기 빛의 광투과율과 세기를 측정하는 측정단계와, 상기 측정단계에서 측정된, 상기 막 전극 접합체를 투과한 상기 빛의 광투과율과 세기를 통해, 상기 막 전극 접합체의 광투과 특성을 분석하여, 상기 막 전극 접합체의 결함을 판단하는 판단단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 연료전지 막-전극 접합체의 결함 검출 방법 및 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 막 전극 접합체의 광투과특성을 이용한 연료전지 막-전극 접합체의 결함 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.
연료전지 스택(Fuel Cell Stack)은, 여러 개의 셀들이 직렬연결(Series Connection)되어 있고, 수소 원료의 화학적 에너지를 전기 에너지로 직접 변환시켜 직류 전류를 생성하는 발전장치이다. 스택은, 반응기체가 흐를 수 있도록 가공 혹은 몰딩된 두 개의 분리판과, 그 사이에서 전기화학 반응을 일으키는 막 전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)와, 분리판과 막전극 접합체 사이에서 기체의 흐름을 조절하는 가스 확산층(Gas Diffusion Layer, GDL)과, 밀봉을 위한 가스켓으로 구성된다.
수소 연료전지 차량의 스택 엔진의 핵심 부품인 고분자 전해질 막-전극 접합체 부품의 품질이 균일하지 않을 경우 스택의 출력 및 초기/내구 성능 저하에 직접적인 영향을 미친다. 핀홀, 파손, 찢어짐 등 구조적 결함을 가진 막-전극 접합체가 검출되지 않고 차량용 연료전지 스택 생산에 투입될 경우, 스택 셀 전압 안정성 저하, 스택 내 전기화학반응 대신 발생한 연소 반응에 의한 부품 소손, 불량 셀 발생으로 인한 스택 생산 비용 증가 등의 문제가 발생한다.
종래 연료전지 막-전극 접합체의 결함을 검출하는 방법으로, AFM (Atomic Force Microscopy), SEM (Scanning Electron Microscopy), 적외선 이미지 프로세싱, X-ray radiography등 막 열화발생시 사용하는 사후 분석방법이 있으나 이는 매우 국부적인 표면에 국한되므로 초기 부품 단계의 연료전지 차량용 대면적 막 전극 접합체를 검수하는 데에 부적절하다.
또한, 종래 연료전지 스택 생산 라인에서 적용되는 방법으로, 막-전극 접합체의 특정 기체의 투과 특성을 이용한 방법과, 전기화학적 측정 방법인 개회로전압(OCV, Open Circuit Voltage) 측정 또는 동일 전류 밀도에서의 전압차이를 측정하여 판별하는 기술이 있으나, 막-전극 접합체 결함 유형, 크기 등에 대해 변별력이 없으며, 결함 검출이 이뤄지고 난 후 불량 막-전극 접합체 셀 투입에 따른 리페어 단계에서의 부품 손실이 발생하고 작업 시간이 증가하여, 스택 생산 비용이 증가하는 문제가 있다.
또한, 종래 검사대상의 표면을 촬영하여 결함으로 의심되는 이미지를 검출하는 방법은, 다층의 복합막 구조인 막 전극 접합체 표면의 결함이 실제 관통인지 전극 도포 불량 또는 스크래치 인지 판별이 어려운 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 연료전지 차량용 막 전극 접합체와 같은 대면적의 결함 검출이 가능하고, 막 전극 접합체 자체의 결함 유무를 판단하며, 결함의 유형과 크기 및 빈도수에 대한 수치화 및 정량화가 가능한 연료전지 막-전극 접합체의 결함 검출 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 연료전지 생산 공정의 투입 전에 결함을 검출하여 셀 전압의 안전성을 확보하고, 이로 인해 연료전지 스택의 내구 품질을 향상시키는 연료전지 막-전극 접합체의 결함 검출 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법은, 전해질막과, 상기 전해질막의 일면에 접합되는 연료극 촉매 및, 상기 전해질막의 타면에 접합되는 공기극 촉매를 구비하는 전극을 포함하는, 막 전극 접합체의 결함 검출 방법에 있어서, 광원조사부를 통해, 상기 막 전극 접합체에 빛을 조사하는 광 조사단계와, 수광부에 의해, 상기 광원조사부에서 조사되어, 상기 막 전극 접합체를 투과한 빛을 수광하는 수광단계와, 상기 수광단계에서 수광된 빛을 전달받고, 전달된 상기 빛의 광투과율과 세기를 측정하는 측정단계와, 상기 측정단계에서 측정된, 상기 막 전극 접합체를 투과한 상기 빛의 광투과율과 세기를 통해, 상기 막 전극 접합체의 광투과 특성을 분석하여, 상기 막 전극 접합체의 결함을 판단하는 판단단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 의한 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치는, 전해질막과, 상기 전해질막의 일면에 접합되는 연료극 촉매 및, 상기 전해질막의 타면에 접합되는 공기극 촉매를 구비하는 전극을 포함하는, 막 전극 접합체의 결함 검출 장치에 있어서, 암실에 설치되며, 광원으로부터 상기 막 전극 접합체에 빛을 조사하는 광원조사부와, 상기 광원조사부에 조사되어, 상기 막 전극 접합체를 투과한 빛을 수광하는 수광부와, 상기 수광부에서 수광된 빛을 전달받고, 전달된 상기 빛의 광투과율과 세기를 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 측정된 상기 막 전극 접합체를 투과한 상기 빛의 광투과율과 세기를 통해, 상기 막 전극 접합체의 광투과 특성을 분석하여, 상기 막 전극 접합체의 결함을 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
이와 같은, 본 발명에 따른 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치는 연료전지 차량용 막 전극 접합체와 같은 대면적의 결함을 검출하기 용이한 이점이 있으며, 막 전극 접합체 자체의 결함 유무를 판단할 수 있고, 결함의 유형과 크기 및 빈도수에 대한 수치화 및 정량화가 가능한 이점이 있다.
이에 따라, 부품 자체의 결함을 가진 막 전극 접합체를, 연료전지 생산 공정의 투입 전에 검출하여 제거할 수 있으므로, 셀 전압의 안전성을 확보할 수 있다. 따라서, 연료전지 스택의 내구 품질을 향상시켜, 연료전지 차량 운전 시에, 스택의 품질을 보증하는 범위가 확대될 수 있다.
또한, 불량한 막 전극 접합체의 투입에 따른 수리공정에서 발생하는 비용을 절감할 수 있으므로, 스택의 안정성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 구체적인 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 막 전극 접합체의 결함의 유형의 예시와 정상인 경우가 도시된 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 각 유형에 따른 막 전극 접합체의 광투과특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법의 플로우차트이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 의해 검출된, 막 전극 접합체의 광투과특성의 일 례를 나타낸 그래프이다.
도 2는 도 1의 구체적인 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 막 전극 접합체의 결함의 유형의 예시와 정상인 경우가 도시된 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 각 유형에 따른 막 전극 접합체의 광투과특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법의 플로우차트이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 의해 검출된, 막 전극 접합체의 광투과특성의 일 례를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명의 일실시예에 의한 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치(100)는, 전해질막(20)과, 전해질막(20)의 일면에 접합되는 연료극 촉매(31) 및, 전해질막(20)의 타면에 접합되는 공기극 촉매(32)를 구비하는 전극(30)을 포함하는, 막 전극 접합체(10)의 결함을 검출하는 것을 기초로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치(100)는, 광원조사부(200)와, 수광부(300)와, 측정부(400) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.
광원조사부(200)는, 암실(40)에 설치되며, 광원(210)으로부터 막 전극 접합체(10)에 빛을 조사할 수 있다. 구체적으로, 도 1을 참조하면, 막 전극 접합체(10)는 도시된 화살표 방향으로 이동할 수 있고, 광원조사부(200)는 이러한 막 전극 접합체(10)의 어느 일면에 광원(210)을 조사할 수 있다. 이때, 광원(210)은 대상 물체인 막 전극 접합체(10)를 고려하여 전 영역의 파장을 가질 수 있다.
수광부(300)는, 광원조사부(200)에 조사되어, 막 전극 접합체(10)를 투과한 빛을 수광할 수 있다. 수광부(300)는, 막 전극 접합체(10)를 사이에 두고, 광원조사부(200)와 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 여기서 수광부(300)는 광원조사부(200)에 조사되어 막 전극 접합체(10)를 투과한 빛을 수광할 수 있다면, 다양한 종류의 광 수광장치가 적용될 수 있다.
한편, 측정부(400)는, 수광부(300)에서 수광된 빛을 전달받고, 전달된 빛의 광투과율(Light transmission)과 세기(Intensity)를 측정할 수 있다. 구체적으로, 측정부(400)는, 빛의 파장(Wavelength)에 따른 광투과율과, 전해질막(20)의 두께에 따른 세기 등을 측정할 수 있다.
제어부(500)는, 측정부(400)에서 측정된 막 전극 접합체(10)를 투과한 빛의 광투과율과 세기를 통해, 막 전극 접합체(10)의 광투과 특성을 분석하여, 막 전극 접합체(10)의 결함을 판단할 수 있다.
구체적으로, 막 전극 접합체(10)는, 전해질막(20)과 전극(30) 중 적어도 어느 하나에 결함이 있는 경우, 막 전극 접합체(10) 고유의 물리, 화학적 광투과 특성에 의해, 막 전극 접합체(10)를 통과하는 빛의 파장별, 산란(dispersion), 방출(emission), 흡수(absorption), 발광(radiation), 투과(Transmittance)되는 복사선 세기와 파장에 차이가 발생한다.
따라서, 제어부(500)는, 측정부(400)에 측정된 이러한 차이점을 분석하고, 정량화하여, 연료전지 양산 공정에서 사용되는 대면적의 고분자 전해질 막 전극 접합체(10)의 결함의 유무와 결함의 유형을 판단할 수 있다.
이와 같은, 본 발명에 따른 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치(100)는 연료전지 차량용 막 전극 접합체(10)와 같은 대면적의 결함을 검출하기 용이한 이점이 있으며, 막 전극 접합체(10) 자체의 결함 유무를 판단할 수 있고, 결함의 유형과 크기 및 빈도수에 대한 수치화 및 정량화가 가능한 이점이 있다.
이에 따라, 부품 자체의 결함을 가진 막 전극 접합체(10)를, 연료전지 생산 공정의 투입 전에 검출하여 제거할 수 있으므로, 셀 전압의 안전성을 확보할 수 있다. 따라서, 연료전지 스택의 내구 품질을 향상시켜, 연료전지 차량 운전 시에, 스택의 품질을 보증하는 범위가 확대될 수 있다.
또한, 불량한 막 전극 접합체(10)의 투입에 따른 수리공정에서 발생하는 비용을 절감할 수 있으므로, 스택의 안정성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 광원조사부(200)는, 확산렌즈(230)와, 제1 이동부재(250)를 포함할 수 있다.
확산렌즈(230)는, 광원(210)으로부터 빛을 전달받고, 전달된 빛을 확산시켜 막 전극 접합체(10)로 조사할 수 있다. 이에 따라, 막 전극 접합체(10)가 넓은 면적인 경우에도 대응할 수 있다.
제1 이동부재(250)는, 확산렌즈(230)가 장착되며, 확산렌즈(230)가 검사위치로 이동하도록, 확산렌즈(230)를 막 전극 접합체(10)에 평행한 방향으로 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 이동부재(250)는, 막 전극 접합체(10)가 XY 평면상에 배치되는 경우, 확산렌즈(230)를 XY 방향으로 정밀하게 이동시키는 정밀 XY 스테이지로 제공될 수 있다. 다만, 제1 이동부재(250)는 이에 한정하는 것은 아니며, 확산렌즈(230)를 막 전극 접합체(10)의 검사위치로 이동시킬 수 있다면, 다양한 종류의 이동장치가 사용될 수 있다.
한편, 수광부(300)는, 집광렌즈(330)와, 제2 이동부재(350)를 포함할 수 있다.
집광렌즈(330)는, 막 전극 접합체(10)를 사이에 두고, 확산렌즈(230)에 대향하는 위치에 구비되며, 막 전극 접합체(10)를 투과한 빛을 집광할 수 있다. 집광렌즈(330)는, 확산렌즈(230)에 의해 확산되어 막 전극 접합체(10)에 조사된 후 투과된 빛을, 모은 다음 측정부(400)로 전달할 수 있다.
제2 이동부재(350)는, 집광렌즈(330)가 장착되며, 집광렌즈(330)가 확산렌즈(230)와 대응되는 위치로 이동하도록, 집광렌즈(330)를 막 전극 접합체(10)에 평행한 방향으로 이동시킬 수 있다.
구체적으로, 제2 이동부재(350)는, 제1 이동부재(250)와 마찬가지로, 막 전극 접합체(10)에 평행한 방향으로 이동할 수 있으며, 일 례로 XY 스테이지가 사용될 수 있다. 또한, 제2 이동부재(350)는, 집광렌즈(330)를 이동시켜서, 집광렌즈(330)가 확산렌즈(230)에 대응되는 위치 즉, 막 전극 접합체(10)를 사이에 두고, 집광렌즈(330)와 확산렌즈(230)가 막 전극 접합체(10)에 수직한 방향으로 배치되도록 할 수 있다.
한편, 광원조사부(200)는, 광원(210)에서 발생된 빛을 광섬유(220)를 통해 확산렌즈(230)로 전달할 수 있다. 또한, 수광부(300)는, 집광렌즈(330)에서 발생된 빛을 광섬유(320)를 통해 측정부(400)로 전달할 수 있다.
이러한 광섬유(220,320)를 통해 빛을 전달함으로써, 광원(210)에서 발생된 빛이 확산렌즈(230)로 전달되는 과정과, 집광렌즈(330)에서 집광된 빛이 측정부(400)로 전달되는 과정에서, 빛의 손실이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
한편, 이하에서는, 도 3 내지 도 4를 참조하여, 가시광선 파장영역에서, 막 전극 접합체(10)의 결함에 따른 광투과특성을 설명한다.
먼저 도 3에는 막 전극 접합체(10) 상태의 유형의 예시가 도시된다.
도 3을 참조하면, 막 전극 접합체(10)가 정상인 경우에는, 전해질막(20)의 두께가 일정하고, 전극(30)의 도포 상태가 균일하여 전해질막(20)이 노출되지 않는다(유형 Ⅰ 참조).
한편, 막 전극 접합체(10)의 결함의 종류에는, 막 전극 접합체(10)에 관통된 핀홀이 발생한 경우(유형 Ⅱ 참조)와, 막 전극 접합체(10)가 찢어지는 등의 파손으로 전극(30)에 스크래치가 발생하여 전해질막(20)이 노출되는 경우(유형 Ⅲ 참조)가 있다. 또한, 막 전극 접합체(10) 자체가 얇아지는 경우(유형 Ⅳ 참조)와, 전극(30)의 도포가 불량하여 전해질막(20)이 댜량 노출된 경우(유형 Ⅴ 참조)와, 유형 Ⅴ의 상태에서 전해질막(20)이 얇아지는 경우 (유형 Ⅵ 참조)등이 있다.
도 4 및 도 5는 이러한 결함의 유형에 따른 막 전극 접합체(10)의 광투과특성을 나타내는 그래프이다.
먼저, 막 전극 접합체(10)는 근 가시광선 파장영역인 400nm-700nm의 범위에서, 결함에 따른 광투과 특성이 잘 나타나므로, 본 발명의 실시예에서는 가시광선 파장영역에서의 막 전극 접합체(10)의 광투과특성을 분석한다. 또한, 막 전극 접합체(10)에 핀홀 등의 결함이 발생하면, 막 전극 접합체(10)는 특히 특정의 가시광선 파장영역의 빛을 잘 투과시킬 수 있으므로, 본 발명에서는 이러한 특정의 가시광선 파장영역에서 빛이 투과하였는지와 세기를 통해 결함을 종류를 판단한다.
이하에서는 설명의 편의상 근 가시광선 파장영역인 400nm-700nm를 제1 파장영역으로 정의하고, 상기한 특정의 가시광선 파장영역을 제2 파장영역으로 정의할 수 있다. 또한, 특정 가시광선 파장영역인 제2 파장영역을 540nm-560nm로 정의할 수 있다. 일 례로 막 전극 접합체(10)가 고분자 전해질막(20)과, 백금촉매가 사용된 전극(30)을 포함하며, 전해질막(20)의 두께가 약 35㎛인 경우에, 핀홀 등의 결함으로 광이 투과되는 특정 가시광선 파장영역은 540nm-560nm 사이일 수 있다. 다만, 제2 파장영역은 이에 한정되는 것은 아니며, 막 전극 접합체(10)의 종류와 두께에 따라 변경될 수 있다.
도 4를 참조하면, 막 전극 접합체(10)가 정상인 유형 Ⅰ의 경우에는 제1 파장영역에서 광투과량이 거의 검출되지 않는다. 또한, 유형 Ⅳ와 같이, 전해질막(20)은 얇아지나 전극(30)의 도포가 균일한 경우, 적은 범위(약 1% 이하)의 광투과율을 보인다.
한편, 유형 Ⅱ와 같이, 막 전극 접합체(10)에 관통된 홀이 발생하나, 홀 이외의 영역에서 전극(30)의 도포가 균일한 경우에는, 상기한 제2 파장영역에서 소정량의 광투과량이 검출되고, 제2 파장영역 이외의 영역에서 파장별 광투과량의 차이가 거의 없다. 유형 Ⅲ과 같이, 막 전극 접합체(10)가 찢어지는 등의 파손으로 막과 전극(30)에 스크래치가 발생하여 전해질막(20)이 노출되는 경우에는 제2 파장영역에서 광투과량이 검출되고, 제2 파장영역 이외의 가시광선 파장영역에서 파장이 증가함에 따라 광투과량이 증가할 수 있다.
한편 도 5에는, 유형 Ⅴ 및 유형 Ⅵ과 같이, 전해질막(20)이 스크래치나 관통되지 않으나, 전극(30)의 도포가 불량한 경우가 도시된다. 유형 Ⅴ와 같이 전극(30)이 도포되지 않은 정상의 전해질막(20)은, 파장이 증가함에 따라 광투과율이 증가하는 경향을 보인다. 또한, 유형 Ⅵ와 같이, 노출된 전해질막(20)의 두께가 얇아지는 불량이 발생한 경우, 노출된 정상의 전해질막(20)의 광투과율을 상회하는 경향을 보인다.
따라서, 이러한 막 전극 접합체(10)의 광투과특성을 이용하여, 측정부(400)에서 측정된 빛을 검출하고 정량화하여, 제어부(500)에서 결함의 유무와 결함의 종류를 판단할 수 있다.
구체적으로, 측정부(400)는 수광부(300)에 수광된, 빛의 파장에 따른 광투과율 또는, 빛의 파장에 따른 복사선의 세기 또는, 빛의 전해질막(20)에 두께에 따른 광투과율을 측정할 수 있다.
또한, 이하에서 설명하는 파장영역과 광투과율 범위는 다음과 같이 정의한다. 제1 파장영역은 근 가시광선의 파장영역인 400nm-700nm이다. 제2 파장영역은 막 전극 접합체(10)에 결함이 있는 경우 광투과량이 검출되는 파장영역이며, 도시된 실험예에 사용된 막 전극 접합체(10)의 경우에는 540nm-560nm 사이의 파장영역이다. 제1 범위는 전극(30)의 도포 상태에 결함이 있는 경우의 제2 파장영역에서의 광투과율 범위이고, 도시된 실험에 사용된 막 전극 접합체(10)의 경우에는 55-100%의 범위이다. 제2 범위는 전극(30)이 도포되지 않은 전해질막(20)에 결함이 없는 경우의 광투과율 범위이며, 도시된 실험에 사용된 막 전극 접합체(10)의 경우에는 20-85%이다.
상기 제어부(500)는, 측정부(400)에서 측정된 광투과율이, 제2 파장영역에서, 전해질막(20)의 두께에 반비례하고, 제1 범위 이내인 경우, 막 전극 접합체(10)는 전극(30)의 도포 상태의 결함으로 전해질막(20)이 노출되고, 전해질막(20)은 정상상태인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(500)는, 제2 파장영역에서 광투과량이 검출되고, 제1 파장영역 중에 제2 파장영역 이외의 파장영역에서 광투과량이 검출되지 않은 경우, 막 전극 접합체(10)는 관통되는 결함이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(500)는, 제2 파장영역에서 광투과량이 검출되고, 제1 파장영역 중에 제2 파장영역 이외의 파장영역에서 광투과량이 검출되며, 측정부(400)에서 측정된 광투과율이, 파장이 증가함에 따라 증가할 경우, 전극(30)의 스크래치로 전해질막(20)이 노출된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(500)는, 측정부(400)에서 측정된 광투과율이, 제2 범위를 초과하는 경우, 전해질막(20)이 노출되고, 두께가 얇아지는 결함이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(500)는, 가시광선의 파장영역인 제1 파장영역에서 광투과량이 기설정된 광투과율 범위인 제4 범위 미만인 경우, 막 전극 접합체(10)는 정상상태인 것으로 판단할 수 있다.
한편, 이하에서는, 도시된 실시예를 참조하여, 본 발명의 다른 측면에 의한 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법을 설명한다. 본 발명의 다른 측면에 의한 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 장치를 사용한 방법이며, 도 3 내지 도 5에 도시된 광투과 특성이 적용될 수 있다. 도 6은 본 발명에 따른 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법의 플로우차트를 도시한 도면이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 관한 막 전극 접합체(10)의 광투과특성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 따른 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법은, 광 조사단계(S110)와, 수광단계(S130)와, 측정단계(S150)와, 판단단계(S170)를 포함할 수 있다.
광 조사단계(S110)는, 광원조사부(200)를 통해, 막 전극 접합체(10)에 빛을 조사할 수 있다. 구체적으로, 광원(210)에서 조사된 빛은 광섬유(220)를 통해 확산렌즈(230)로 전달되어 확산되며, 확산된 빛은 대면적의 막 전극 접합체(10)에 조사될 수 있다.
수광단계(S130)는, 수광부(300)에 의해, 광원조사부(200)에서 조사되어, 막 전극 접합체(10)를 투과한 빛을 수광할 수 있다. 구체적으로, 수광단계(S130)는, 막 전극 접합체(10)를 투과한 빛이 집광렌즈(330)로 수광 및 집광되어 광섬유(320)를 통해 측정부(400)로 전달될 수 있다.
측정단계(S150)는, 수광단계(S130)에서 수광된 빛을 전달받고, 전달된 빛의 광투과율과 세기를 측정할 수 있다.
판단단계(S170)는, 측정단계(S150)에서 측정된, 막 전극 접합체(10)를 투과한 빛의 광투과율과 세기를 통해, 막 전극 접합체(10)의 광투과 특성을 분석하여, 막 전극 접합체(10)의 결함을 판단할 수 있다.
한편, 광 조사단계(S110) 전에, 광원조사부(200)를 이동시키는 제1 이동부재(250)와, 수광부(300)를 이동시키는 제2 이동부재(350)를 통해, 광원조사부(200)와 수광부(300)를 대응되는 위치에 배치시키는, 광원조사부(200)와 수광부(300)를 막 전극 접합체(10)의 검사위치로 이동시키고, 이동단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 이동단계는 광 조사단계(S110) 전에 수행되며, 판단단계(S170)를 통해 특정 검사위치에서의 결함 검출이 완료되면, 다시 이동단계로 복귀하여 상기한 단계를 반복할 수 있다.
이하에서는 도 7 내지 도 9를 참조하여, 판단단계(S170)를 구체적으로 설명한다.
먼저 이하에서 설명하는 파장영역과 광투과율 범위는 다음과 같이 정의한다. 제1 파장영역은 근 가시광선의 파장영역인 400nm-700nm이다. 제2 파장영역은 막 전극 접합체(10)에 결함이 있는 경우 광투과량이 검출되는 파장영역이며, 도시된 실험에 사용된 막 전극 접합체(10)의 경우에는 540nm-560nm 사이의 범위이다. 제1 범위는 전극(30)의 도포 상태에 결함이 있는 경우의 제2 파장영역에서의 광투과율 범위이고, 도시된 실험에 사용된 막 전극 접합체(10)의 경우에는 55-100%의 범위이다. 제2 범위는 전극(30)이 도포되지 않은 전해질막(20)에 결함이 없는 경우의 광투과율 범위이며, 도시된 실험에 사용된 막 전극 접합체(10)의 경우에는 20-85%이다.
또한, 측정단계(S150)는 수광단계(S130)에 수광된 빛의 파장에 따른 광투과율 또는 빛의 파장에 따른 복사선의 세기 또는 빛의 전해질막(20)에 두께에 따른 광투과율을 측정할 수 있다.
예를 들어 판단단계(S170)는, 측정단계(S150)에서 측정된 광투과율이, 제2 파장영역에서, 전해질막(20)의 두께에 반비례하고, 제1 범위 이내인 경우, 막 전극 접합체(10)는 전극(30)의 도포 상태의 결함으로 전해질막(20)이 노출되고, 전해질막(20)은 정상상태인 것으로 판단할 수 있다.
구체적으로, 도 3의 유형 Ⅴ와 유사한 경우로, 전극(30)의 도포 상태가 불량한 결함이 있으나, 전해질막(20)은 정상상태인 경우이다(도 7의 A 및 도 8의 A 참조). 이 경우, 측정단계(S150)에 측정된 광투과율은, 전해질막(20)의 두께에 반비례한다. 그리고, 측정단계(S150)에서 측정된 광투과율은 제1 범위 이내이다. 즉, 이러한 두 가지의 광투과 특성이 검출되면, 판단단계(S170)는, 전극(30) 결함 및 전해질막(20)이 정상인 것으로 판단한다. 도시된 실시예에 사용된 막 전극 접합체(10)는, 이 경우 55-100% 범위의 광투과율을 보인다.
또한, 막 전극 접합체(10)의 결함이, 전극(30)의 도포 상태의 결함으로 전해질막(20)이 노출되고, 전해질막(20)은 정상상태인 경우, 측정단계(S150)에서 측정된 광투과율은, 제1 파장영역에서, 제2 범위 이내일 수 있다. 상기한 광투과 특성과 함께, 광투과율이 제2 범위 이내이면, 노출된 전해질막(20)이 정상상태인 것을 더욱 명확하게 판단할 수 있다. 도시된 실시예에 사용된 막 전극 접합체(10)는, 이 경우 20-85% 범위의 광투과율을 보인다. 다만, 상기한 제1 범위 및 제2 범위는, 상기한 범위에 한정하는 것은 아니며, 적용된 막 전극 접합체(10)의 종류 및 두께에 따라 변경될 수 있다.
또한, 막 전극 접합체(10)의 결함이, 전극(30)의 도포 상태의 결함으로 전해질막(20)이 노출되고, 전해질막(20)은 정상상태인 경우, 측정단계(S150)에서는, 제1 파장영역 내에서, 낮은 파장영역의 빛을 흡수하여 높은 파장영역의 복사선을 방출하는 것으로 측정될 수 있다. 즉, 노출된 전해질막(20)이 정상이면, 가시광선 파장영역에서, 낮은 파장대의 빛을 흡수하여 높은 파장대의 복사선을 방출하는, 광투과특성을 보인다. 따라서, 이러한 광투과특성이 검출되며, 노출된 전해질막(20)이 정상상태인 것을 더욱 명확하게 판단할 수 있다.
한편, 판단단계(S170)는, 측정단계(S150)에서, 제2 파장영역에서의 광투과량이 검출되고, 제1 파장영역 중에 제2 파장영역 이외의 파장영역에서 광투과량이 검출되지 않은 경우, 막 전극 접합체(10)는 관통되는 결함이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
즉, 측정단계(S150)에서, 제2 파장영역에 광투과량이 존재하면서, 제2 파장영역 이외의 가시광선 파장영역에서는 광투과량이 검출되지 않는 경우에, 판단단계(S170)는, 막 전극 접합체(10)가, 핀홀이나 찢어짐 등으로 관통되는 결함이 발생한 것을 판단한다. 다만, 관통 파손 결함인 모든 경우에, 제2 파장영역 이외의 영역에서 광투과량이 검출되지 않는 것은 아니다.
한편, 판단단계(S170)는, 측정단계(S150)에서, 제2 파장영역에서의 광투과량이 검출되고, 제1 파장영역 중에 제2 파장영역 이외의 파장영역에서, 기설정된 광투과율 범위인 제3 범위인 경우, 막 전극 접합체(10)는 관통되는 결함이 발생하고, 결함의 크기가 소정 크기(예를 들어, 길이 1mm이상의 관통 핀홀)의 관통된 핀홀보다 큰 것으로 판단할 수 있다.
구체적으로, 측정단계(S150)에서, 제2 파장영역에서 광투과율이 검출되면서, 제2 영역 이외의 가시광선 파장영역에서 제3 범위인 경우에, 판단단계(S170)는 관통으로 인한 파손의 범위가, 연료전지 스택의 품질을 저하시키는 정도의 크기인 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 본 실험예에 적용된 막 전극 접합체(10)의 경우, 제3 범위가 2% 이상인 경우, 반응면의 불량의 크기가 1mm 이상의 관통 핀홀보다 크다고 판단할 수 있고, 판단단계(S170)는 연료전지 스택의 운전에 영향을 주는 크기의 결함으로 판단할 수 있다(도 7의 B 참조).
한편, 판단단계(S170)는, 제2 파장영역에서 광투과량이 검출되고, 제1 파장영역 중에 제2 파장영역 이외의 파장영역에서 광투과량이 검출되며, 측정단계(S150)에서 측정된 광투과율이, 파장이 증가함에 따라 증가할 경우, 전극(30)의 스크래치로 전해질막(20)이 노출된 것으로 판단할 수 있다.
구체적으로, 제2 파장영역에서 광투과량이 검출되고, 제2 파장영역 이외의 가시광선 파장영역에서 광투과량이 검출되면서, 파장이 증가함에 따라 광투과율이 증가할 경우(도 7의 A와 도 8의 B 참조), 판단단계(S170)는 전극(30)의 스크래치로 전해질막(20)이 노출되는 결함이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이때, 상기한 바와 같이, 측정단계(S150)에서 측정된 광 투과율이 제1 범위 이내이면, 전해질막(20)은 정상상태인 것을 판단할 수 있다.
또한 이 경우, 판단단계(S170)는, 측정단계(S150)에서 측정된 광투과율이, 제2 범위를 초과하는 경우, 전해질막(20)이 노출되고, 두께가 얇아지는 결함이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
즉, 측정단계(S150)에서, 광투과율이, 파장이 증가함에 따라 증가하면서 광투과율이 제2 범위를 상회하는 것으로 측정되면, 판단단계(S170)는, 전극(30) 스크래치로 전해질막(20)이 노출되는 결함과 함께, 전해질막(20)이 얇아지는 불량이 발생한 것을 판단할 수 있다. 즉, 전극(30) 도포 불량이면서, 전해질막(20)도 결함이 있는 상태로 판단될 수 있다. 여기서, 도 8의 C 를 참조하면, 도시된 실험예에서는, 광투과율이 제2 범위인 20-85%를 상회하는 경우, 노출된 전해질막(20)의 두께가 얇아지는 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한 이 경우, 판단단계(S170)는, 수광단계(S130)에서, 수광부(300)에 의해 난반사하는 빛이 감지된 경우, 전해질막(20)에 스크래치가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
즉, 노출된 전해질막(20)에 스크래치가 발생한 경우, 막 전극 접합체(10)를 투과한 광은 난반사하는 경향이 있다. 따라서, 측정단계(S150)에서, 광투과율이, 파장이 증가함에 따라 증가하면서 광투과율이 제2 범위를 상회하는 것으로 측정되고, 난반사하는 빛이 검출되면, 판단단계(S170)는, 노출된 전해질막(20)에 스크래치가 발생한 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 판단단계(S170)는, 가시광선의 파장영역인 제1 파장영역에서 광투과량이 기설정된 광투과율 범위인 제4 범위 미만인 경우, 막 전극 접합체(10)는 정상상태인 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 제4 범위는, 연료전지 스택의 품질에 영향을 주지 않는 정도의 투과율을 의미하며, 도시된 실험예의 막 전극 접합체(10)의 경우 1%미만(제4 범위)의 광투과율이 검출되면(도 7 및 도 8의 D 참조), 판단단계(S170)는 막 전극 접합체(10)가 정상인 것으로 판단한다. 여기서 도시된 그래프와 같이, 막 전극 접합체(10)가 정상인 경우, 파장별 광투과량의 차이가 거의 없다.
이와 같이, 판단단계(S170)에서는, 측정단계(S150)에서 검출된 막 전극 접합체(10)의 광투과 특성을, 다각도로 분석하여, 막 전극 접합체(10)에 포함된 전해질막(20)과 전극(30)의 결함의 유무와 결함의 종류를 판단할 수 있다.
이와 같은, 본 발명에 따른 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치는 연료전지 차량용 막 전극 접합체와 같은 대면적의 결함을 검출하기 용이한 이점이 있으며, 막 전극 접합체 자체의 결함 유무를 판단할 수 있고, 결함의 유형과 크기 및 빈도수에 대한 수치화 및 정량화가 가능한 이점이 있다.
이에 따라, 부품 자체의 결함을 가진 막 전극 접합체를, 연료전지 생산 공정의 투입 전에 검출하여 제거할 수 있으므로, 셀 전압의 안전성을 확보할 수 있다. 따라서, 연료전지 스택의 내구 품질을 향상시켜, 연료전지 차량 운전 시에, 스택의 품질을 보증하는 범위가 확대될 수 있다.
또한, 불량한 막 전극 접합체의 투입에 따른 수리공정에서 발생하는 비용을 절감할 수 있으므로, 스택의 안정성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.
100: 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치
200: 광원조사부 210: 광원
220: 광섬유 230: 확산렌즈
250: 제1 이동부재 300: 수광부
320: 광섬유 330: 집광렌즈
350: 제2 이동부재 400: 측정부
500: 제어부 10: 막 전극 접합체
20: 전해질막 30: 전극
200: 광원조사부 210: 광원
220: 광섬유 230: 확산렌즈
250: 제1 이동부재 300: 수광부
320: 광섬유 330: 집광렌즈
350: 제2 이동부재 400: 측정부
500: 제어부 10: 막 전극 접합체
20: 전해질막 30: 전극
Claims (20)
- 전해질막과, 상기 전해질막의 일면에 접합되는 연료극 촉매 및, 상기 전해질막의 타면에 접합되는 공기극 촉매를 구비하는 전극을 포함하는, 막 전극 접합체의 결함 검출 방법에 있어서,
광원조사부를 통해, 상기 막 전극 접합체에 빛을 조사하는 광 조사단계;
수광부에 의해, 상기 광원조사부에서 조사되어, 상기 막 전극 접합체를 투과한 빛을 수광하는 수광단계;
상기 수광단계에서 수광된 빛을 전달받고, 전달된 상기 빛의 광투과율과 세기를 측정하는 측정단계; 및,
상기 측정단계에서 측정된, 상기 막 전극 접합체를 투과한 상기 빛의 광투과율과 세기를 통해, 상기 막 전극 접합체의 광투과 특성을 분석하여, 상기 막 전극 접합체의 결함을 판단하는 판단단계를 포함하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 광 조사단계 전에,
상기 광원조사부를 이동시키는 제1 이동부재와, 상기 수광부를 이동시키는 제2 이동부재를 통해, 상기 광원조사부와 상기 수광부를 대응되는 위치에 배치시키고, 상기 광원조사부와 상기 수광부를 상기 막 전극 접합체의 검사위치로 이동시키는, 이동단계를 더 포함하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정단계는, 상기 수광단계에서 수광된 상기 빛의, 파장에 따른 광투과율을 측정하고,
가시광선의 파장영역을 제1 파장영역으로 정의하고, 상기 제1 파장영역 내의, 상기 막 전극 접합체에 결함이 있는 경우 광투과량이 검출되는 파장영역을 제2 파장영역으로 정의하며, 상기 전극의 도포 상태에 결함이 있는 경우의 상기 제2 파장영역에서의 광투과율의 범위를 제1 범위로 정의할 때,
상기 판단단계는, 상기 측정단계에서 측정된 광투과율이, 상기 제2 파장영역에서, 상기 전해질막의 두께에 반비례하고, 상기 제1 범위 이내인 경우, 상기 막 전극 접합체는 상기 전극의 도포 상태의 결함으로 상기 전해질막이 노출되고, 상기 전해질막은 정상상태인 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법. - 제3항에 있어서,
상기 측정단계에서 측정된 광투과율은, 상기 제1 파장영역에서, 상기 전극이 도포되지 않은 상기 전해질막에 결함이 없는 경우의 광투과율 범위인 제2 범위 이내인, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법. - 제3항에 있어서,
상기 측정단계에서는, 상기 제1 파장영역 내에서, 낮은 파장영역의 빛을 흡수하여 높은 파장영역의 복사선을 방출하는 것으로 측정되는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정단계는, 상기 수광단계에 수광된 상기 빛의, 파장에 따른 광투과율을 측정하고,
가시광선의 파장영역을 제1 파장영역으로 정의하고, 상기 제1 파장영역 내의, 상기 막 전극 접합체에 결함이 있는 경우 광투과량이 검출되는 파장영역을 제2 파장영역으로 정의하며,
상기 판단단계는, 상기 제2 파장영역에서 광투과량이 검출되고, 상기 제1 파장영역 중에 상기 제2 파장영역 이외의 파장영역에서 광투과량이 검출되지 않은 경우, 상기 막 전극 접합체는 관통되는 결함이 발생된 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정단계는, 상기 수광단계에 수광된 상기 빛의, 파장에 따른 광투과율을 측정하고,
가시광선의 파장영역을 제1 파장영역으로 정의하고, 상기 제1 파장영역 내의, 상기 막 전극 접합체에 결함이 있는 경우 광투과량이 검출되는 파장영역을 제2 파장영역으로 정의하며,
상기 판단단계는, 상기 측정단계에서, 상기 제2 파장영역에서의 광투과량이 검출되고, 상기 제1 파장영역 중에 상기 제2 파장영역 이외의 파장영역에서, 기설정된 광투과율 범위인 제3 범위인 경우, 상기 막 전극 접합체는 관통되는 결함이 발생하고, 상기 결함의 크기가 소정 크기(길이 1mm이상의 관통 핀홀임)의 관통된 핀홀보다 큰 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정단계는, 상기 수광단계에서 수광된 상기 빛의, 파장에 따른 광투과율을 측정하고,
가시광선의 파장영역을 제1 파장영역으로 정의하고, 상기 제1 파장영역 내의, 상기 막 전극 접합체에 결함이 있는 경우 광투과량이 검출되는 파장영역을 제2 파장영역으로 정의하며,
상기 판단단계는, 상기 제2 파장영역에서 광투과량이 검출되고, 상기 제1 파장영역 중에 상기 제2 파장영역 이외의 파장영역에서 광투과량이 검출되며, 상기 측정단계에서 측정된 광투과율이, 파장이 증가함에 따라 증가할 경우, 전극의 스크래치로 상기 전해질막이 노출된 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법. - 제8항에 있어서,
상기 전극이 도포되지 않은 상기 전해질막에 결함이 없는 경우의 광투과율 범위인 제2 범위라고 정의할 때,
상기 판단단계는, 상기 측정단계에서 측정된 광투과율이, 상기 제2 범위를 초과하는 경우, 상기 전해질막이 노출되고, 두께가 얇아지는 결함이 발생한 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법. - 제9항에 있어서,
상기 판단단계는, 상기 수광단계에서, 상기 수광부에 의해 난반사하는 빛이 감지된 경우, 상기 전해질막에 스크래치가 발생한 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정단계는, 상기 수광단계에 수광된 상기 빛의, 파장에 따른 광투과율을 측정하고,
상기 판단단계는, 가시광선의 파장영역인 제1 파장영역에서 광투과량이 기설정된 광투과율 범위인 제4 범위 미만인 경우, 상기 막 전극 접합체는 정상상태인 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 방법. - 전해질막과, 상기 전해질막의 일면에 접합되는 연료극 촉매 및, 상기 전해질막의 타면에 접합되는 공기극 촉매를 구비하는 전극을 포함하는, 막 전극 접합체의 결함 검출 장치에 있어서,
암실에 설치되며, 광원으로부터 상기 막 전극 접합체에 빛을 조사하는 광원조사부;
상기 광원조사부에 조사되어, 상기 막 전극 접합체를 투과한 빛을 수광하는 수광부;
상기 수광부에서 수광된 빛을 전달받고, 전달된 상기 빛의 광투과율과 세기를 측정하는 측정부; 및,
상기 측정부에서 측정된 상기 막 전극 접합체를 투과한 상기 빛의 광투과율과 세기를 통해, 상기 막 전극 접합체의 광투과 특성을 분석하여, 상기 막 전극 접합체의 결함을 판단하는 제어부를 포함하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치. - 제12항에 있어서, 상기 광원조사부는,
상기 광원으로부터 상기 빛을 전달받고, 전달된 상기 빛을 확산시켜 상기 막 전극 접합체로 조사하는 확산렌즈; 및,
상기 확산렌즈가 장착되며, 상기 확산렌즈가 검사위치로 이동하도록, 상기 확산렌즈를 상기 막 전극 접합체에 평행한 방향으로 이동시키는 제1 이동부재를 포함하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치. - 제13항에 있어서, 상기 수광부는,
상기 막 전극 접합체를 사이에 두고, 상기 확산렌즈에 대향하는 위치에 구비되며, 상기 막 전극 접합체를 투과한 빛을 집광하는 집광렌즈; 및,
상기 집광렌즈가 장착되며, 상기 집광렌즈가 상기 확산렌즈와 대응되는 위치로 이동하도록, 상기 집광렌즈를 상기 막 전극 접합체에 평행한 방향으로 이동시키는 제2 이동부재를 포함하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치. - 제14항에 있어서,
상기 광원조사부는, 상기 광원에서 발생된 빛을 광섬유를 통해 상기 확산렌즈로 전달하고,
상기 수광부는, 상기 집광렌즈에서 발생된 빛을 광섬유를 통해 상기 측정부로 전달하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치. - 제12항에 있어서,
상기 측정부는, 상기 수광부에 수광된 상기 빛의, 파장에 따른 광투과율을 측정하고,
가시광선의 파장영역을 제1 파장영역으로 정의하고, 상기 제1 파장영역 내의, 상기 막 전극 접합체에 결함이 있는 경우 광투과량이 검출되는 파장영역을 제2 파장영역으로 정의하며, 상기 전극의 도포 상태에 결함이 있는 경우의 상기 제2 파장영역에서의 광투과율의 범위를 제1 범위로 정의할 때,
상기 제어부는, 상기 측정부에서 측정된 광투과율이, 상기 제2 파장영역에서, 상기 전해질막의 두께에 반비례하고, 상기 제1 범위 이내인 경우, 상기 막 전극 접합체는 상기 전극의 도포 상태의 결함으로 상기 전해질막이 노출되고, 상기 전해질막은 정상상태인 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치. - 제12항에 있어서,
상기 측정부는, 상기 수광부에 수광된 상기 빛의, 파장에 따른 광투과율을 측정하고,
가시광선의 파장영역을 제1 파장영역으로 정의하고, 상기 제1 파장영역 내의, 상기 막 전극 접합체에 결함이 있는 경우 광투과량이 검출되는 파장영역을 제2 파장영역으로 정의하며,
상기 제어부는, 상기 제2 파장영역에서 광투과량이 검출되고, 상기 제1 파장영역 중에 상기 제2 파장영역 이외의 파장영역에서 광투과량이 검출되지 않은 경우, 상기 막 전극 접합체는 관통되는 결함이 발생된 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치. - 제12항에 있어서,
상기 측정부는, 상기 수광부에 수광된 상기 빛의, 파장에 따른 광투과율을 측정하고,
가시광선의 파장영역을 제1 파장영역으로 정의하고, 상기 제1 파장영역 내의, 상기 막 전극 접합체에 결함이 있는 경우 광투과량이 검출되는 파장영역을 제2 파장영역으로 정의하며,
상기 제어부는, 상기 제2 파장영역에서 광투과량이 검출되고, 상기 제1 파장영역 중에 상기 제2 파장영역 이외의 파장영역에서 광투과량이 검출되며, 상기 측정부에서 측정된 광투과율이, 파장이 증가함에 따라 증가할 경우, 전극의 스크래치로 상기 전해질막이 노출된 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치. - 제18항에 있어서,
상기 전극이 도포되지 않은 상기 전해질막에 결함이 없는 경우의 광투과율 범위인 제2 범위라고 정의할 때,
상기 제어부는, 상기 측정부에서 측정된 광투과율이, 상기 제2 범위를 초과하는 경우, 상기 전해질막이 노출되고, 두께가 얇아지는 결함이 발생한 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치. - 제12항에 있어서,
상기 측정부는, 상기 수광부에 수광된 상기 빛의, 파장에 따른 광투과율을 측정하고,
상기 제어부는, 가시광선의 파장영역인 제1 파장영역에서 광투과량이 기설정된 광투과율 범위인 제4 범위 미만인 경우, 상기 막 전극 접합체는 정상상태인 것으로 판단하는, 연료전지 막 전극 접합체의 결함 검출 장치.
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