电解质膜的膜厚测定方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电解质膜的膜厚测定方法及其装置。电解质膜用膜厚测定装置(30)具有放射检测介质(42)的检测介质发送部(44)、检测金属催化剂的检测部(46)和分析机构(34)。分析机构(34)根据在由检测部(46)生成的检测信号的厚度方向曲线中的强度，求出该厚度方向曲线中的第一拐点和第二拐点。分析机构(34)进一步将从第一拐点至第二拐点的距离评价为电解质膜(16)的膜厚。根据本发明专利技术，能够通过非破坏检查来测定膜电极组件中的电解质膜的膜厚，并且能够实际使用测定电解质膜的膜厚后的膜电极组件。

【技术实现步骤摘要】
电解质膜的膜厚测定方法及其装置
本专利技术涉及一种测定构成膜电极组件的电解质膜的膜厚的电解质膜的膜厚测定方法及其装置。
技术介绍
燃料电池的单体电池通过由一组隔离部件夹持膜电极组件而构成。在此，膜电极组件具有阳极电极、阴极电极、以及由被这些阳极电极和阴极电极夹持的固体高分子构成的电解质膜。阳极电极和阴极电极分别具有包含金属催化剂的电极催化剂层和与该电极催化剂层相邻的气体扩散层，其中的电极催化剂层面向所述电解质膜。制造商通常将电解质膜的膜厚作为公称膜厚来发布。然而，例如，当异物侵入到阴极电极的气体扩散层与电极催化剂层之间时，电极催化剂层中的侵入部位的附近出现歪斜，而接近阳极电极的电极催化剂层。因此，在该部分中，电解质膜的实际膜厚为局部小于公称膜厚的膜厚。如果使用具有这样的电解质膜的膜电极组件来构成燃料电池的话，则担心会发生短路。因此，为了除去存在膜厚局部变小的部位的电解质膜，想到测定被隔离部件夹持前的膜电极组件中的电解质膜的膜厚。作为测定膜厚的测定装置，已知一种日本专利技术专利公报特表2012-506792号的特别是段落[0135]所记载的台式低测力高度计(litematic，三丰社制)等接触式测定计。即，根据接触测定对象的表面和背面的触头彼此之间的距离，求出该测定对象的厚度。然而，在这种情况下所测定的是阳极电极、电解质膜和阴极电极的总厚度，而无法评价电解质膜的厚度。此外，如日本专利技术专利公开公报特开2015-195187号的特别是段落[0060]所记载的那样，还已知一种使用扫描型电子显微镜测定电解质膜的膜厚的技术。在该情况下，能够基于观察视野中呈现的膜电极组件中的电解质膜的表观膜厚和倍率，算出电解质膜的膜厚。
技术实现思路
为了利用扫描型电子显微镜评价膜厚，必须从膜电极组件切出样品片。即，所谓的破坏检查。由于被切出了样品片的膜电极组件成为一部分消失的状态，因此，无法使用该膜电极组件来构成单体电池。换言之，在使用扫描型电子显微镜的情况下，无法测定实际使用的电解质膜的膜厚。本专利技术的主要目的在于，提供一种能够通过非破坏检查来测定膜电极组件中的电解质膜的膜厚的电解质膜的膜厚测定方法。本专利技术的另一目的在于，提供一种能够实际使用测定电解质膜的膜厚后的膜电极组件的电解质膜的膜厚测定方法。本专利技术的又一目的在于，提供一种能够实施上述膜厚测定方法的膜厚测定装置。根据本专利技术的一技术方案，提供一种电解质膜的膜厚测定方法，该电解质膜的膜厚测定方法测定膜电极组件中的所述电解质膜的膜厚，其中，所述膜电极组件通过由具有包含金属催化剂的第一电极催化剂层的第一电极和具有包含金属催化剂的第二电极催化剂层的第二电极夹持由固体高分子构成的电解质膜而构成，该电解质膜的膜厚测定方法包括如下工序：沿着从所述第一电极催化剂层侧朝向所述第二电极催化剂层侧的厚度方向发送检测所述第一电极催化剂层和所述第二电极催化剂层的所述金属催化剂的检测介质，并获得检测信号的厚度方向曲线；和根据所述厚度方向曲线中的所述检测信号的强度，通过分析机构求出该厚度方向曲线中的第一拐点和第二拐点，并将从所述第一拐点至所述第二拐点的距离评价为所述电解质膜的膜厚。另外，根据本专利技术的另一技术方案，提供一种电解质膜用膜厚测定装置，电解质膜用膜厚测定装置测定膜电极组件中的所述电解质膜的膜厚，其中，所述膜电极组件通过由具有包含金属催化剂的第一电极催化剂层的第一电极和具有包含金属催化剂的第二电极催化剂层的第二电极夹持由固体高分子构成的电解质膜而构成，该电解质膜用膜厚测定装置具有：检测介质发送部，其沿着从所述第一电极催化剂层侧朝向所述第二电极催化剂层侧的厚度方向发送检测所述第一电极催化剂层和所述第二电极催化剂层的所述金属催化剂的检测介质；检测部，其检测所述金属催化剂；和分析机构，其根据由所述检测部生成的检测信号的厚度方向曲线中的所述检测信号的强度，求出所述厚度方向曲线中的第一拐点和第二拐点，并且将从所述第一拐点到所述第二拐点的距离评价为所述电解质膜的膜厚。这样，在本专利技术中，首先使用检测介质检测膜电极组件中的金属催化剂，并基于此时所得到的检测信号的厚度方向曲线，求出电解质膜的膜厚。即，在这种情况下，能够通过非破坏检查来测定膜厚。因此，能够使用为了判断在膜电极组件中是否侵入了异物而测定膜厚后的膜电极组件来构成燃料电池，因此，能够抑制发生短路。在该结构中，优选设置使检测介质发送部和检测部沿着膜电极组件的面方向相对地进行扫描的扫描机构。在这种情况下，通过使检测介质发送部和检测部相对于膜电极组件的面方向相对位移，从而容易连续地测定膜电极组件的多个部位的膜厚。优选检测介质发送部将焦点直径小于电解质膜的公称膜厚的介质作为检测介质进行发送。这是因为，在该情况下，会在检测信号中明确地显现出第一拐点和第二拐点，因此，能够高精度地评价膜厚。作为检测介质发送部的优选的具体例，可列举将X射线作为检测介质放射的X射线放射部。在这种情况下，X射线所接触到的金属催化剂发出荧光。检测部接收该荧光而生成检测信号，由此，实施上述评价。根据本专利技术，通过检测介质检测膜电极组件中的金属催化剂，并且，从基于此时所得到的检测信号的厚度方向曲线中的强度所求出的厚度方向曲线中的第一拐点和第二拐点，求出电解质膜的膜厚。即，在该情况下，能够通过非破坏检查来测定膜厚。因此，能够使用为了判断在膜电极组件中是否侵入了异物而测定膜厚后的膜电极组件来构成燃料电池。据此，能够抑制在该燃料电池中发生短路。根据参照附图所要说明的以下实施方法的说明，可以容易地理解上述的目的、特征和优点。附图说明图1是膜电极组件的概略剖视图。图2是本专利技术的实施方式所涉及的电解质膜用膜厚测定装置的概略系统构成图。图3是检测信号的厚度方向曲线和对该检测信号进行微分而得到的微分值图表。图4是表示异物侵入到膜电极组件的状态的主要部分放大剖视图。具体实施方式以下，以本专利技术所涉及的电解质膜的膜厚测定方法与用于实施该方法的电解质膜用膜厚测定装置的关系对本专利技术所涉及的电解质膜的膜厚测定方法，列举优选的实施方式，参照附图详细地进行说明。另外，以下，有时将电解质膜用膜厚测定装置、膜电极组件分别记载为“膜厚测定装置”、“MEA”。首先，参照图1对MEA10进行说明。MEA10具有阳极电极12(第一电极)、阴极电极14(第二电极)、以及夹插于这些阳极电极12与阴极电极14之间的电解质膜16。在图1中，表示出了阳极电极12位于上方、阴极电极14位于下方的状态，当然也可以相反。阳极电极12具有与电解质膜16相邻的第一电极催化剂层18和位于该第一电极催化剂层18的外侧的第一气体扩散层20。通过将用于促进氢气电离而成为质子的阳极侧反应的金属催化剂经由离子导电高分子粘合剂结合来形成第一电极催化剂层18。作为金属催化剂的代表例，可列举Pt(铂)、Pd(钯)、或它们的合金等铂族。此外，也可以通过经由离子导电高分子粘合剂使将上述那样的金属催化剂承载于碳黑等上的物质结合来形成第一电极催化剂层18。另外，阳极侧反应如下述的式(1)所示。H2→2H++2e…(1)在此，e表示电子。第一气体扩散层20由碳纸或碳布等碳材料形成。当使燃料电池工作时，燃料气体(例如氢气)被供给到第一气体扩散层20。该燃料气体中所含的氢到达第一电极催化剂层1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解质膜(16)的膜厚测定方法，测定膜电极组件(10)中的所述电解质膜(16)的膜厚，其中，所述膜电极组件(10)通过由具有包含金属催化剂的第一电极催化剂层(18)的第一电极(12)和具有包含金属催化剂的第二电极催化剂层(22)的第二电极(14)夹持由固体高分子构成的电解质膜(16)而构成，其特征在于，包括如下工序：沿着从所述第一电极催化剂层(18)侧朝向所述第二电极催化剂层(22)侧的厚度方向发送检测所述第一电极催化剂层(18)和所述第二电极催化剂层(22)的所述金属催化剂的检测介质(42)，并获得检测信号的厚度方向曲线；和根据所述厚度方向曲线中的所述检测信号的强度，通过分析机构(34)求出该厚度方向曲线中的第一拐点和第二拐点，并将从所述第一拐点至所述第二拐点的距离评价为所述电解质膜(16)的膜厚。

【技术特征摘要】
2017.09.29 JP 2017-1902411.一种电解质膜(16)的膜厚测定方法，测定膜电极组件(10)中的所述电解质膜(16)的膜厚，其中，所述膜电极组件(10)通过由具有包含金属催化剂的第一电极催化剂层(18)的第一电极(12)和具有包含金属催化剂的第二电极催化剂层(22)的第二电极(14)夹持由固体高分子构成的电解质膜(16)而构成，其特征在于，包括如下工序：沿着从所述第一电极催化剂层(18)侧朝向所述第二电极催化剂层(22)侧的厚度方向发送检测所述第一电极催化剂层(18)和所述第二电极催化剂层(22)的所述金属催化剂的检测介质(42)，并获得检测信号的厚度方向曲线；和根据所述厚度方向曲线中的所述检测信号的强度，通过分析机构(34)求出该厚度方向曲线中的第一拐点和第二拐点，并将从所述第一拐点至所述第二拐点的距离评价为所述电解质膜(16)的膜厚。2.根据权利要求1所述的电解质膜(16)的膜厚测定方法，其特征在于，使发送所述检测介质(42)的检测介质发送部(44)和检测所述金属催化剂的检测部(46)沿着所述膜电极组件(10)的面方向相对地进行扫描。3.一种电解质膜用膜厚测定装置(30)，测定膜电极组件(10)中的所述电解质膜(16)的膜厚，其中，所述膜电极组件(10)通过由具有包含金属催化剂的第一电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：赤堀重人，吉田升平，长谷川聪志，玉井知子，横井麻衣，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP