WO2021191738A1 - サブガスケット、燃料電池及びその検査方法 - Google Patents

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WO2021191738A1
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押川克彦
高掠庄吾
Original Assignee
ロベルト•ボッシュ•ゲゼルシャフト•ミト•ベシュレンクテル•ハフツング
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a sub-gasket, a fuel cell, and an inspection method thereof.
  • a sub-gasket may be provided at the end of the membrane electrode assembly of the fuel cell.
  • the sub-gasket has the role of sealing the inside of the fuel cell in contact with the separates placed on both sides of the film electrode joint (1 ⁇ / 1) and preventing gas leakage to the outside of the fuel gas.
  • Has see, for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to easily inspect a gas leak.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the fuel cell of the present embodiment.
  • FIG. 4 is an internal perspective view showing the configuration of an inspection device.
  • FIG. 1 shows the configuration of the fuel cell 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the fuel cell 1 the membrane electrode assembly 3, a pair of separators (hereinafter, M embrane E lectrode A ssembly, referred to as MEA 'sometimes.) - evening 4 subgasket 5 ⁇ It is equipped with a battery material 7.
  • MEA 3 includes an electrolyte membrane 1 and a pair of electrodes 2. Electrodes 2 and Separation 4 are laminated on both sides of the electrolyte membrane 1, respectively.
  • the z direction represents the stacking direction.
  • the X and y directions are directions that are orthogonal to each other in the plane that is orthogonal to the z direction.
  • the electrolyte membrane 1 may be a composite membrane in which a porous base material 1a is impregnated with a polymer electrolyte.
  • the porous base material 1a is not particularly limited as long as it can support a polymer electrolyte, and a porous, woven cloth-like, non-woven fabric-like, or fibril-like film can be used.
  • the material is not particularly limited as the material of the polymorphic substrate 1a, the above-mentioned polymer electrolyte can be used from the viewpoint of enhancing the ionic conductivity.
  • one electrode 2 is an electrode and is also called a fuel electrode.
  • the other electrode 2 is a cascade, which is also called an air electrode.
  • fuel gas hydrogen gas is supplied to the anode and air containing oxygen gas is supplied to the cathode.
  • oxygen gas ( ⁇ 2 ) is supplied, and oxygen ions ( ⁇ 2 — ) are generated by electrons moving from an external circuit.
  • the catalyst layer 21 promotes the reaction of hydrogen gas and oxygen gas by the catalyst.
  • the catalyst layer 21 contains a catalyst, a carrier that carries a catalyst, and an ionomer that coats them.
  • the hornworm medium include metals such as platinum (se), ruthenium (Ru), iridium (I "), rhodium (R h), paradium (), and tungsten ( ⁇ 1 ⁇ ⁇ ), and mixtures of these metals.
  • Examples thereof include alloys. Among them, platinum, a mixture containing platinum, an alloy and the like are preferable from the viewpoints of catalytic activity, toxicity resistance to carbon monoxide, heat resistance and the like.
  • Separator 4 is a plate provided with a plurality of ribs 4 on the surface, and is also called a pibo love rate. Each rib 4 is provided with a recess 4 3 on the surface of the separator 4. The recesses 4 3 form each of the fuel gas flows between the separator 4 and 1 ⁇ / 1. Each of these streams is also the amount of water discharged by the reaction of the fuel gas.
  • the material of the separator 4 for example, in addition to force-bon, a metal such as stainless steel is used.
  • the sub-gasket 5 is a film or plate provided at the end 5 of 1 ⁇ / 1 Mihachi 3. Specifically, two frame-shaped sub-gaskets 5 are provided so as to sandwich the edge 5 of the electrolyte membrane 1 on the outer peripheral side of the hornworm medium layer 2 1. Such a sub-gasket 5 functions as a support for 1 ⁇ / 1 Mihachi 3 or a protective material for the end part 5. In addition, the sub-gasket 5 contacts the separation 4 at the outer peripheral edge and seals the gas inside the fuel cell 10.
  • the material of the sub-gasket 5 a tree having low conductivity can be used.
  • the material for the tree month is not particularly limited, and examples thereof include polyphenylene sulfoid (5), polypropylene containing glass (10), polystyrene (5), silicone tree month, and fluorine-based tree month.
  • the fuel cell 10 is provided with a plurality of gas storage bodies 60 on the inner surface 5 or the surface of the sub-gasket 5.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing an arrangement example of the gas storage body 60 arranged inside and on the surface of the sub-gasket 5.
  • the gas reservoir 60 stores gas and releases the stored gas when energy is applied.
  • Energy for outgassing can be applied, for example, by irradiation with infrared rays, force ⁇ heat, or the like.
  • the plurality of gas reservoirs 60 are dispersedly arranged at different positions in the in-plane direction (X — plane) of the sub-gasket 5. This makes it easier for the gas to be released uniformly and makes it easier to detect gas leaks.
  • the sub-gasket 5 having the gas storage body 60 in the inner part 5 is prepared by mixing, for example, the gas storage body 60 in which gas is stored in the resin composition of the sub-gasket 5 and planting the gas storage body 60. It can be obtained by film forming using a fat composition by a melt gasket method and then drying at a low temperature.
  • the sub-gasket 5 can also be formed by mixing the gas storage body 60 before storing the gas in the composition of the sub-gasket 5 and melting and extruding the gas, and then storing the gas. can.
  • the sub-gasket 5 having the gas reservoir 60 on the surface can be formed, for example, by applying an ink containing the gas reservoir 60 on the surface of the sub-gasket 5.
  • Ink can contain Pinder Juzuki, and the gas reservoir 60 is evenly distributed in the in-plane direction (X — V plane) of the subgasket 5. From the point of view of causing the ink to be dispersed, the ink can be dispersed.
  • Fig. 3 is a flow chart showing the manufacturing process of the fuel cell 10.
  • IV! Mihachi 3 is manufactured by the mouth-le-to-mouth method.
  • the seal of the mouth-shaped porous base material 13 is unwound.
  • An electrolyte membrane 1 is formed by impregnating the unwound porous base material 13 with a polymer electrolyte (step 5 1).
  • Ink containing the material of the hornworm medium layer 2 1 is applied to both sides of the electrolyte membrane 1 and dried as necessary to form the hornworm medium layer 2 1 (step 5 2).
  • the sub-gasket 5 is arranged at the end of the electrolyte membrane 1 having the catalyst layer 2 1, and the electrolyte membrane 1 and the sub-gasket 5 are joined by heating and heating such as a hot press. (Step 5 3). Furthermore, the gas diffusion layer sheets are arranged on both sides of the electrolyte membrane 1, that is, on the catalyst layer 2 1 to form the gas diffusion layer 2 2 (step 54).
  • the manufactured fuel cell 10 is further transported to the inspection device.
  • the inspection equipment inspects the sealability of the gas (step 57).
  • the energy-applying unit 52 is, for example, a light source such as an infrared lamp or an ultraviolet lamp, or a heat source.
  • a light source such as an infrared lamp or an ultraviolet lamp
  • gas is released from the gas storage 60 inside or on the surface of the sub-gasket 5.
  • Sensor-5 3 is located around the fuel cell 10 to detect the gas concentration.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a gas reservoir 60 that releases gas. If the sealing performance is not sufficient, for example, if the sub-gasket 5 has defects such as cracks and pinholes, the gas released from the gas storage 60 of the inner part 5 of the sub-gasket 5 passes through the defects. Leaks out of the fuel cell 10. Therefore, the sensor-5 3 detects a high gas concentration. On the other hand, if the sealing property is sufficient and there is no defect in the subgasquette 5, the gas released from the gas storage 60 located on the inner peripheral side of the sealing material 7 is sealed inside the fuel cell 10. It is not leaked to the outside. Also, the gas in the gas storage 60 of the inner part 5 of the sub-gasket 5 does not leak to the outer part of the sub-gasket 5.
  • the control unit 51 can identify the position where the gas concentration is particularly high and predict the position where the gas leak occurs.
  • a multi-layered Juzuki film may be used as the sub-gasket 5, and the gas reservoir 60 may be placed only on the outermost layer.
  • the gas storage body 60 of the inner part 5 of the sub-gasket 5 can be roostered on the surface side, and the gas for detecting a gas leak can be efficiently released.
  • the gas reservoir 60 may be placed on the surface of the separator 4 on the electrolyte membrane 1 side. Similarly, by placing the gas reservoir 60 on the inner peripheral side of the sealing material 7, the accuracy of detecting gas leaks is improved.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing an example of a gas reservoir 60 placed on both the sub-gasket 5 and the separate-evening 4.
  • the gas reservoir 60 may be arranged on the surface or the inside of the seal material 7.

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Abstract

ガス漏れを容易に検査する。 燃料電池（10）が備えるサブガスケット（5）であって、前記サブガスケット（5）の表面又は内部に複数のガス貯蔵体（60）を備え、前記ガス貯蔵体（60）は、ガスを吸収して内部に貯蔵し、エネルギーが付与されると前記貯蔵したガスを放出するサブガスケット（5）。

Description

\¥02021/191738 卩（：1' 2021/052204
【書類名】明細書
【発明の名称】サブガスケット、燃料電池及びその検査方法 【技術分野】
[ 0001] 本発明は、サブガスケット、燃料電池及びその検査方法に関する。
【背景技術】
[ 000 2 ] 燃料電池の膜電極接合体の端部には、サブガスケットが設けられることがある。サブガスケットは、膜電 極接合体 （1\/1巳 ） の両側に配置されるセパレ-夕と接触して燃料電池内部を封止し、燃料ガスの外 部へのガス漏れを防ぐ役割を有する （例えば、特許文献 1参照） 。
【先行技術文献】
【特許文献】
[ 0 0 0 3 ]
【特許文献 1】特開 2 0 1 8 - 1 8 1 6 0 4号公報 【発明の概要】
【発明が角军決しようとする課題】
[ 0 0 0 4 ] 燃料電池の製造時、ガス漏れがないか、封止性の検査が行われる。検査には、検査用のガスを供給 する設備を酉己置する必要があるため、通常、製造ラインとは別のライン上で検査が実施される。そのため、 検査用のラインのスペ-スや、燃料電池を別ラインへ移動させる時間が必要であった。
[ 0 0 0 5 ] 本発明は、ガス漏れを容易に検査することを目的とする。
【課題を角军決するための手段】
[ 000 6 ] \¥0 2021/191738 卩（：1' 2021/052204 本発明の一態様は、燃料電池 （1 0） が備えるサブガスケット （5） であって、前記サブガスケット （
5 ） の表面又は内咅5（こ複数のガス貯蔵体 （6 0） を備え、前記ガス貯蔵体 （6 0） は、ガスを貯蔵し 、エネルギーが付与されると前記貯蔵したガスを放出するサブガスケット （5） 。
[ 0 0 0 7 ] 本発明の他の一態様は、サブガスケット （5） を備える燃料電池 （1 0） であって、前記サブガスケッ 卜 （5） の表面又は内部にガス貯蔵体 （6 0） と、を備え、前記ガス貯蔵体 （6 0） は、ガスを貯蔵 し、エネルギ-が付与されると前記貯蔵したガスを放出する燃料電池 （1 0） 。
[ 0 0 0 8 ] 本発明の他の一態様は、サブガスケット （5） を備える燃料電池 （1 0） の検査方法であって、前記 サブガスケット （5） は、表面又は内咅5（こ、ガスを貯蔵する複数のガス貯蔵体 （6 0） を備え、前記ガス 貯蔵体 （6 0） にエネルギーを付与し、前記ガス貯蔵体 （6 0） が貯蔵するガスを放出させるステップと 、前記放出されたガスのガス濃度を検出するステップと、前記ガス濃度に応じて、前記燃料電池 （ 1 0 ） のガス漏れを検出するステップと、を含む燃料電池 （1 0） の検査方法。
【発明の効果】
[ 0 0 0 9 ] 本発明によれば、ガス漏れを容易に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
[ 0 0 1 0 ]
【図 1】本実施形態の燃料電池の構成を示す断面図である。
【図 2】ガス貯蔵体の配置例を示す拡大断面図である。
【図 3】燃料電池の製造過程を示、すフローチヤートである。
【図 4】検査装置の構成を示す内部透視図である。
【図 5】ガスを放出するガス貯蔵体を示す拡大断面図である。
【図 6】ガス貯蔵体の他の配置例を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】 [0 0 1 1] 以下、本発明のサブガスケット、燃料電池及びその検査方法の実施の形態について、図面を参照して 説明する。以下に説明する構成は、本発明の一例 （代表例） であり、これに限定されない。
[0 0 1 2] 図 1は、本発明の一実施形態の燃料電池 1 0の構成を示す。 図 1に示すように、燃料電池 1 0は、膜電極接合体 3 （以下、 M e m b r a n e E l e c t r o d e A s s e m b l y， M E Aと呼ぶ'場合がある。） 、 1対のセパレ-夕 4、サブガスケット 5及 びシ -ル材 7を備える。 M E A 3は、電解質膜 1及び 1対の電極 2を備える。電解質膜 1の両側には それぞれ電極 2及びセパレ-夕 4が積層されている。図中、 z方向は積層方向を表す。 X方向及び y方 向は、 z方向に直交する面内において互いに直交する方向である。
[0 0 1 3] 電解質膜 1は、イオン伝導性の高分子電解質の膜である。電解質膜 1としては、例えばナフィオン （ 登録商標） 、フレミオン （登録商標） 、アシブレックス （登録商標） 、アクイヴィオン （登録商標） 等の パーフルオ □スルホン酸ポリマー ； スルホン化ポリエーテルエーテルケトン （S P E E K） 、スルホン化ポリイミド 等の芳香族系ポリマ- ; ポリビニルスルホン酸、ポリビニルリン酸等の脂肪族系ポリマ-等が挙げられる。
[0 0 1 4] 電解質膜 1は、耐久性向上の観点から、多孔質基材 1 aに高分子電解質を含浸させた複合膜で あってもよい。多孔質基材 1 aとしては、高分子電解質を担持できるのであれば特に限定されず、多孔質 、織布状、不織布状、フィブリル状等の膜を用いることができる。多孑し質基材 1 aの材料としても特に限 定されないが、イオン伝導性を高める観点から、上述したような高分子電解質を用いることができる。なか でも、フッ素系ポリマーであるポリテトラフルオ □エチレン、ポリテトラフルオ □エチレンーク □□トリフルオ □エチレン 共重合体、ポリク □□トリフルオ □エチレン等は、強度及び形状安定性に優れる。
[0 0 1 5] \¥02021/191738 卩（：1' 2021/052204
1対の電極 2のうち、一方の電極 2はアノ-ドであり、燃料極とも呼ばれる。他方の電極 2はカソ-ドで あり、空気極とも卩乎ばれる。燃料ガスとして、アノードには水素ガスが供給され、カソードには酸素ガスを含む 空気が供給される。
[0016] アノ-ドでは、水素ガス （1~12） が供給され、 当該水素ガス （1~12） から電子 （6一） とプロトン （1~1 +
） を生成する反応が生じる。電子は、図示しない外咅5回路を経由してカソ-ドへ移動する。この電子の移 動により外部回路では電流が発生する。プ □トンは電解質膜 1を経由してカソ-ドへ移動する。
[0017] カソ-ドでは、酸素ガス （〇 2） が供給され、外部回路から移動してきた電子により酸素イオン （〇 2 —
） が生成される。酸素イオンは、電解質膜 1から移動してきたプロトン （2 1~1 +） と結合して、水 （N 20 ） になる。
[00 18] 電極 2は、触媒層 2 1を備える。本実施形態の電極 2は、燃料ガスの拡散性向上のため、さらにガス 拡散層 2 2を備える。
[0019] 触媒層 2 1は、触媒によって水素ガス及び酸素ガスの反応を促進する。触媒層 2 1は、触媒と、触 媒を担持する担体及びこれらを被覆するアイオノマーを含む。 角虫媒としては、例えば白金 （ セ） 、ルテニウム （R u） 、イリジウム （ I 「） 、ロジウム （R h） 、パ ラジウム （ ） 、タングステン （\1\〇 等の金属、これら金属の混合物、合金等が挙げられる。なかでも、 触媒活性、一酸化炭素に対する耐被毒性、耐熱性等の観点から、 白金、 白金を含む混合物、合金 等が好ましい。
[ 002 0 ] 担体としてはメソポ-ラスカ-ボン、 セブラック等の細孔を有する導電性の多孔性金属化合物が挙げ られる。分散性が良好で表面積が大きく、触媒の担持量が多い場合でも高温での粒子成長が少ない観 点からは、メソポーラスカーボンが好ましい。 \¥02021/191738 卩（：1' 2021/052204 アイオノマーとしては、電解質膜 1と同様のイオン伝導性の高分子電解質を使用することができる。
[ 0 0 2 1 ] ガス拡散層 2 2は、供給された燃料ガスを触媒層 2 1に均一に拡散することができる。ガス拡散層 2 2 としては、例えば導電性、ガス透過性及びガス拡散性を有する力-ボン繊維等の多孔性繊維シ-卜の 他、発泡金属、エキスパンドメタル等の金属板等を用いることができる。
[ 0 0 2 2 ] セパレータ 4は、複数のリブ 4 匕が表面に設けられたプレートであり、パイボーラブレートとも呼ばれる。各リ ブ 4 匕によってセパレータ 4の表面に凹部 4 3が設けられる。凹部 4 3は、セパレータ 4と 1\/1巳 八 3との間 に燃料ガスの流 £各を形成する。この流 £各は、燃料ガスの反応によって生じた水の排出 £各でもある。
[ 0 0 2 3 ] セパレータ 4の材料としては、例えば力ーボンの他、ステンレス鋼等の金属が用いられる。
[ 0 0 2 4 ] サブガスケット 5は、 1\/1巳 八 3の端咅5に設けられるフイルム又はプレートである。具体的には、角虫媒層 2 1 よりも外周側の電解質膜 1の端咅5を挟むように、 2つのフレーム状のサブガスケット 5が設けられる。このよう なサブガスケット 5は、 1\/1巳 八 3の支持体又は端咅5の保護咅5材として機能する。また、サブガスケット 5は 、外周縁部においてセパレ-夕 4と当接し、燃料電池 1 0内部のガスを封止する。
[ 0 0 2 5 ] サブガスケット 5の材料としては、導電性が低い樹月旨を用いることができる。樹月旨材料としては特に限定 されず、例えばポリフエニレンスルフイド （ 5） 、ガラス入りポリプロピレン （ 一 0） 、ポリスチレン （ 5） 、シリコーン樹月旨、フッ素系樹月旨等が挙げられる。
[ 0 0 2 6 ] シール材 7は、サブガスケット 5とセパレータ 4の間に酉己置される。サブガスケット 5とセパレータ 4とは、シー ル材 7を介して当接する。シ -ル材 7（こより、燃料電池 1 0のガスの封止性を高めることができる。シ-ル 材 7としては、エラストマー材料等を使用できる。
[ 0 0 2 7 ] \¥02021/191738 卩（：17132021/052204
（ガス貯蔵体） 燃料電池 1 0は、サブガスケット 5の内咅5又は表面に複数のガス貯蔵体 6 0を備える。 図 2は、サブガスケット 5の内部及び表面に配置されたガス貯蔵体 6 0の配置例を示す拡大断面図 である。
[ 0 0 2 8 ] ガス貯蔵体 6 0は、ガスを貯蔵し、エネルギーが付与されると貯蔵したガスを放出する。ガス放出のための エネルギーは、例えば赤外線の照射、力 □熱等により付与することができる。
[ 0 0 2 9 ] ガス貯蔵体 6 0からガスを放出することにより、燃料電池 1 0の封止性の検査を行うことができる。燃 料電池 1 0に検査用のガスを供給する必要がなく、燃料電池 1 0の製造ライン上で検査を容易に行う ことができる。検査用の別ラインのスペースやガスの供給設備が不要であり、別ラインへ燃料電池 1 0を移 す時間も削減できるため、製造コストを削減することが可能である。
[ 0 0 3 0 ] ガス貯蔵体 6 0が貯蔵するガスは特に限定されず、例えば水素ガス、酸素ガス、窒素ガス、炭酸ガス等 であってもよい。また、検出できるガスであれば、フ 蒸気であってもよいし、空気であってもよい。検査時の安 全性を高める観点からは、可燃性ガスよりは非可燃性ガスを使用できる。
[ 0 0 3 1 ] ガス貯蔵体 6 0が貯蔵するガスは、アノード側のガス貯蔵体 6 0とカソード側のガス貯蔵体 6 0とで異 なっていてもよい。例えば、供給される燃料ガスと同様に、アノード側のガス貯蔵体 6 0が水素ガスを貯蔵し 、カソード側のガス貯蔵体 6 0が酸素ガスを貯蔵してもよい。ガス貯蔵体 6 0が貯蔵するガスは、発電時 の化学反応への影響が少ない、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガスであってもよい。
[ 0 0 3 2 ] ガス貯蔵体 6 0としては、例えば多孔質ガラスビ-ズ、ガス吸蔵合金等を用いることができる。導電性等 の物性に及ぼす影響を減らす観点から、多孔質ガラスビ-ズが好ましく、細孔の形成性の観点からは、ホウ ケイ酸ガラスビーズがより好ましい。特に、酸化鉄 （F e 3〇 4） がドープされたホウケイ酸ガラスビーズは、フ 素ガスの貯蔵に適している。
[ 0 0 3 3 ] 水素ガスを貯蔵した多孑し質ガラスビーズは、例えばホウケイ酸又はアルミナホウケイ酸等のガラスフリットを 、必要に応じて 0 . 1〜 1 0質量％の酸化鉄を配合して熱し、 5 0 0 - 7 0 0 °Cの温度下で溶融した 状態で水素雰囲気にして急冷し、粒子状に成形することで形成することができる。水素ガスを吸蔵した多 孑し質ガラスビ-ズは、例えば Douglas B.Rapp, James E.Shelbv, "Photo-Induced Hydrogen outgassing of glass, Journal of Non Crystalline Solids", 349 (2004) pp.254 -259等を参照できる
[ 0 0 3 4 ] ガス貯蔵体 6 0のサイズは、ガスの貯蔵量に応じて設定すればよいが、多孑し質ガラスビ-ズの場合、その 粒径は例えば 0 . 1〜 1 0 0 0 とすることができる。
[ 0 0 3 5 ] ガス貯蔵体 6 0の酉己合量は、検査に必要なガスを放出できるように、ガス貯蔵体 6 0のガス吸蔵量と 、サブガスケット 5の表面積又は体積とに応じて、決定すればよい。
[ 0 0 3 6 ] 複数のガス貯蔵体 6 0は、サブガスケット 5の面内方向 （ X — 平面） の異なる位置に分散して配 置されることが好ましい。これにより、均一にガスが放出されやすくなり、ガス漏れを検出しやすくなる。
[ 0 0 3 7 ] 内咅5にガス貯蔵体 6 0を有するサブガスケット 5は、例えばサブガスケット 5の樹脂組成物中にガスを貯 蔵させたガス貯蔵体 6 0を混合し、この植す脂組成物を用いて溶融キヤスト法によりフイルム成形した後、低 温乾燥することで得ることができる。また、サブガスケット 5は、サブガスケット 5の樹月旨組成物中にガスを吸 蔵する前のガス貯蔵体 6 0を混合して溶融押出した後、ガスを吸蔵させることによっても形成することがで きる。表面上にガス貯蔵体 6 0を有するサブガスケット 5は、例えばガス貯蔵体 6 0を含むインクをサブガ スケット 5の表面上に塗布することにより形成することができる。ガス貯蔵体 6 0の位置を固定する観点か \¥02021/191738 卩（：17132021/052204 ら、インクはパインダー樹月旨を含むことができる。また、ガス貯蔵体 6 0をサブガスケット 5の面内方向 （ X — V 平面） に均一に分散させる観点から、インクは分散斉を含むことができる。
[ 0 0 3 8 ]
（燃料電池の製造方法） 図 3は、燃料電池 1 0の製造過程を示すフロ-チヤ-卜である。以下の例では、 IV!巳八 3が口-ル·トウ· 口ール方式により製造される。
[ 0 0 3 9 ] まず口-ル状の多孔質基材 1 3のシ-卜が巻き出される。巻き出された多孔質基材 1 3に高分子電解 質を含浸させることにより電解質膜 1が形成される （ステップ 5 1） 。この電解質膜 1の両面に角虫媒層 2 1の材料を含むインクが塗布され、必要に応じて乾燥されて、角虫媒層 2 1が形成される （ステップ 5 2
[ 0 0 4 0 ] 次いで、触媒層 2 1を有する電解質膜 1の端部にサブガスケット 5が配置され、熱プレス等の加熱及 び加温によって、電解質膜 1とサブガスケット 5が接合される （ステップ 5 3） 。さらに、電解質膜 1の両 側に、つまり触媒層 2 1上にガス拡散層用シ-卜が配置され、ガス拡散層 2 2が形成される （ステップ 5 4 ） 。
[ 0 0 4 1 ] ガス拡散層 2 2まで積層されたシ-卜は所定サイズに裁断される （ステップ 5 5） 。裁断されたシ-卜は ベルトコンベアー等により搬送されて、その両側にセパレータ 4が配置される （ステップ 5 6） 。これにより、セ パレ-夕 4 /ガス拡散層 2 2 /触媒層 2 1 /サブガスケット 5が設けられた電解質膜 1 /角虫媒層 2 1 / ガス拡散層 2 2 /セパレ-夕 4の順に積層された燃料電池 1 0が製造される。
[ 0 0 4 2 ] 製造された燃料電池 1 0はさらに検査装置へ搬送される。検査装置では、ガスの封止性の検査が行 われる （ステップ 5 7） 。
[ 0 0 4 3 ] \¥02021/191738 卩（：1' 2021/052204 図 4は、検査装置 5 0の内部を搬送方向から示す内部透視図である。 検査装置 5 0は、制御部 5 1、エネルギ-付与部 5 2及びセンサ- 5 3を備える。エネルギ-付与部 5 2及びセンサー 5 3は、チャンパー 5 4内に配置される。チャンパー 5 4は開放されていてもよいが、ガスの 検出精度を高める観点から封止されてもよい。例えば、燃料電池 1 0の搬送口を開閉可能なシャッタ- を備えるチャンパー 5 4であれば、燃料電池 1 0の搬送後、チャンパー 5 4内を封止することができる。
[ 0 0 4 4 ] エネルギ-付与部 5 2は、例えば赤外線ランプ、紫外線ランプ等の光源、又は熱源等である。エネルギ -付与部 5 2によりエネルギ-が燃料電池 1 0に付与されると、サブガスケット 5の内部又は表面のガス 貯蔵体 6 0からガスが放出される。センサ- 5 3は、燃料電池 1 0周辺に配置されて、ガス濃度を検出 する。
[ 0 0 4 5 ] 図 5は、ガスを放出するガス貯蔵体 6 0を示す拡大断面図である。 封止性が十分でない場合、例えばサブガスケット 5にクラック、ピンホ-ル等の欠陥が発生している場合 、サブガスケット 5の内咅5のガス貯蔵体 6 0から放出されたガスが欠陥を介して燃料電池 1 0の外部へ 漏れ出る。そのため、センサ- 5 3によって高いガス濃度が検出される。一方、封止性が十分であり、サブガ スケット 5の欠陥もない場合、シール材 7より内周側に位置するガス貯蔵体 6 0から放出されたガスは、 燃料電池 1 0の内部に封止され、外部には漏れ出ない。また、サブガスケット 5の内咅5のガス貯蔵体 6 0 のガスもサブガスケット 5の外咅 に漏れ出ない。
[ 0 0 4 6 ] なお、サブガスケット 5の表面においてシール材 7よりも外周側に位置するガス貯蔵体 6 0からのガスは、 燃料電池 1 0の外咅5（こ流出する。そのため、封止性が十分である場合であってもセンサー 5 3によりガス は検出されるが、シ -ル材 7よりも内周側に比べて外周側のガス貯蔵体 6 0の数は少なく、そのガス量は 微量である。よって、制御部 5 1は、検出されたガス濃度を閾値と比較し、閾値を超える場合はガス漏れ が生じていると半 断する。閾値は、ガス貯蔵体 6 0の配合量、ガス貯蔵体 6 0が貯蔵するガス量等から 予め実験的に求めることができる。 \¥02021/191738 卩（：17132021/052204
[ 0 0 4 7 ] センサ- 5 3としては、ガス濃度を検出できるのであれば特に限定されない。例えば、接触燃焼式、電気 化学式等のセンサー 5 3が使用できる。接触燃焼式によれば、ガスとの接触による抵抗値の変化からガス 濃度が検出される。電気化学式（こよれば、ガスとの接触により検出素子が酸化又は還元されて流れる電 流量からガス濃度が検出される。
[ 0 0 4 8 ] ガス漏れの位置に近いほどガス濃度が高くなるため、アクチユエータ等によってセンサー 5 3を移動させるか 、複数のセンサ- 5 3を異なる位置に配置し、複数の位置でガス濃度を検出するようにしてもよい。制御 部 5 1は、ガス濃度が特に高い位置を特定してガス漏れの発生位置を予測することができる。
[ 0 0 4 9 ] 以上のように、本実施形態によれば、サブガスケット 5の表面又は内咅5のガス貯蔵体 6 0により、燃料 電池 1 0の封止性の検査用のガスを放出できる。燃料電池 1 0に検査用のガスを供給する必要がなく 、燃料電池 1 0の製造ライン上で検査を容易に行うことができる。
[ 0 0 5 0 ] 以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されない
[ 0 0 5 1 ] 例えば、サブガスケット 5として多層構造の樹月旨フイルムを使用し、最表層にのみガス貯蔵体 6 0を酉己 置するようにしてもよい。これにより、サブガスケット 5の内咅5のガス貯蔵体 6 0を表面側に酉己置させることが でき、ガス漏れ検出用のガスを効率的に放出することができる。
[ 0 0 5 2 ] また、サブガスケット 5の表面上のガス貯蔵体 6 0をシール材 7より内周側に酉己置させてもよい。これによ り、シール材 7より外周側において外咅5へ放出されるガス量を減らすことができる。ガス漏れが発生したとき と発生していないときのガス濃度の差が大きくなるため、ガス漏れの検出精度が高まる。
[ 0 0 5 3 ] \¥02021/191738 卩（：1' 2021/052204 サブガスケット 5の代わりに、セパレータ 4の電解質膜 1側の表面にガス貯蔵体 6 0を酉己置するようにし てもよい。この場合も上記と同様に、シール材 7より内周側にガス貯蔵体 6 0を酉己置することにより、ガス 漏れの検出精度が高まる。
[ 0 0 5 4 ] また、サブガスケット 5とセパレ-夕 4の両方にガス貯蔵体 6 0が配置されてもよい。 図 6は、サブガスケット 5とセパレ-夕 4の両方に配置されたガス貯蔵体 6 0の例を示す拡大断面図で ある。
[ 0 0 5 5 ] さらに、シ -ル材 7の表面又は内部にもガス貯蔵体 6 0が配置されてもよい。
[ 0 0 5 6 ] 上記実施形態ではガス濃度を検出したが、燃料電池 1 0の周辺のガス圧を検出し、その変化量によ ってガス漏れを検査する構成であってもよい。例えば、ガス貯蔵体 6 0が空気を吸蔵して放出し、そのガス 圧の変化をセンサーによって検出してもよい。
【符号の説明】
[ 0 0 5 7 ]
1 0 .· ·燃料電池、 1 .· ·電解質膜、 2 .· ·電極、 2 1 .· ·触媒層、 2 2 · · ·ガス拡散層、 5 .· ·サブ ガスケット、 6 0 ·· ·ガス貯蔵体、 5 0 ·· ·検査装置

Claims

\¥02021/191738 卩（：1' 2021/052204【書類名】請求の範囲
【請求項 1】 燃料電池 （1 0） が備えるサブガスケット （5） であって、 前記サブガスケット （5） の表面又は内部に複数のガス貯蔵体 （6 0） を備え、 前記ガス貯蔵体 （6 0） は、ガスを貯蔵し、エネルギ-が付与されると前記貯蔵したガスを放出する サブガスケット （5） 。
【請求項 2】 前記ガス貯蔵体 （6 0） は、多孔質ガラスビ-ズである 請求項 1に記載のサブガスケット （5） 。
【請求項 3】 前記複数のガス貯蔵体 （6 0） は、前記サブガスケット （5） の面内方向において異なる位置に配 置される 請求項 1又は 2に記載のサブガスケット （5） 。
【請求項 4】 サブガスケット （5） を備える燃料電池 （1） であって、 前記サブガスケット （5） の表面又は内部にガス貯蔵体 （6 0） を備え、 前記ガス貯蔵体 （6 0） は、ガスを貯蔵し、エネルギ-が付与されると前記貯蔵したガスを放出する 燃料電池 （1 0） 。
【請求項 5】 膜電極接合体 （3） と、 前記膜電極接合体 （3） の両側に配置される 1対のセパレ-夕 （4） と、を備え、 前記ガス貯蔵体 （6 0） は、前記セパレ-夕 （4） の前記膜電極接合体 （3） 側の表面上にさら に配置される 請求項 4に記載の燃料電池 （1 0） 。
【請求項 6】 \¥0 2021/191738 卩（：1' 2021/052204 前記膜電極接合体 （3） は、 1対の電極 （2） を備え、 前記 1対の電極 （2） のうち、アノード側の前記ガス貯蔵体 （5） とカソード側の前記ガス貯蔵体 （ 5 ） とで貯蔵するガスが異なる 請求項 5に記載の燃料電池 （1 0） 。
【請求項 7】 サブガスケット （5） を備える燃料電池 （1 0） の検査方法であって、 前記サブガスケット （5） は、表面又は内部に、ガスを貯蔵する複数のガス貯蔵体 （6 0） を備え、 前記ガス貯蔵体 （6 0） にエネルギーを付与し、前記ガス貯蔵体 （6 0） が貯蔵するガスを放出させ るステップと、 前記放出されたガスのガス濃度を検出するステップと、 前記ガス濃度に応じて、前記燃料電池 （1 0） のガス漏れを検出するステップと、を含む 燃料電池 （1 0） の検査方法。
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