檢查裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】檢查裝置
[0001]本申請(qǐng)主張基于2014年10月14日提出的申請(qǐng)編號(hào)2014-209771號(hào)的日本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，并通過(guò)參照將其全部公開(kāi)內(nèi)容引入本申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種檢查膜電極接合體等工件的檢查裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]JP2002-90346A中記載了檢查陶瓷片有無(wú)貫通孔等缺陷的檢查裝置。該檢查裝置由平行配置的兩片電極板夾持陶瓷片的兩面，通過(guò)檢查在該電極間施加了直流高電壓時(shí)產(chǎn)生的放電電流，檢查該陶瓷片中有無(wú)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]但是，在將以往的檢查裝置用于燃料電池的膜電極接合體的檢查的情況下，存在以下的課題:膜電極接合體包含碳材料和水分。因此，在施加電壓時(shí)，碳和水進(jìn)行如下反應(yīng)，有電流流動(dòng)并進(jìn)行發(fā)熱。
[0005]C+2H20 — C02+4H++4e
[0006]在此，燃料電池的膜電極接合體(工件)為了確保外緣部的絕緣性，具有帶階梯部的結(jié)構(gòu)。因此，在以往的檢查裝置中，階梯部和電極之間會(huì)產(chǎn)生間隙。由于該間隙作為空氣隔熱層發(fā)揮功能，因此有可能無(wú)法使階梯部中的熱量充分散發(fā)而使溫度上升，使工件劣化。
[0007]本發(fā)明為了解決上述課題的至少一部分而作出，能夠按照如下方式實(shí)現(xiàn)。
[0008](I)根據(jù)本發(fā)明的一方式，提供一種檢查具有階梯部的工件的檢查裝置。該檢查裝置具備:一對(duì)電極板，夾持上述工件并對(duì)上述工件施加電壓，且包含配置于上述階梯部側(cè)的第一電極板和配置于上述工件的上述階梯部的相反側(cè)的第二電極板；及傳熱部件，以在上述階梯部和上述第一電極板之間不會(huì)產(chǎn)生間隙的方式配置。若在階梯部和一對(duì)電極板中的上述階梯部側(cè)的第一電極板之間存在間隙，則在該間隙內(nèi)存在隔熱性高的空氣。在對(duì)工件施加電壓而使工件的階梯部的溫度上升的情況下，由于空氣作為隔熱材料發(fā)揮功能而無(wú)法傳遞熱量，因此，可能會(huì)使工件的階梯部的溫度過(guò)度上升而使工件劣化。根據(jù)該方式，由于能夠使用傳熱部件使階梯部的熱量散發(fā)，因此，能夠抑制階梯部的溫度上升，并能夠抑制工件的劣化。
[0009](2)在上述方式的檢查裝置中，也可以是，上述傳熱部件為氟樹(shù)脂制的片材。氟樹(shù)脂是具有絕緣性且熱量和化學(xué)性能穩(wěn)定的物質(zhì)，具有空氣的10倍的導(dǎo)熱率，因此，優(yōu)選作為傳熱部件。
[0010](3)在上述方式的檢查裝置中，也可以是，上述第一電極板具有與上述傳熱部件形成一體且能夠與上述階梯部嵌合的形狀，并與上述階梯部接觸。電極板通常由金屬形成，且比空氣的導(dǎo)熱性大。在該方式中，一電極板具有與傳熱部件形成一體且能夠與上述階梯部嵌合的形狀，由于與上述階梯部接觸，因此也作為傳熱部件發(fā)揮功能，能夠抑制階梯部的溫度上升，并能夠抑制工件的劣化。
[0011]發(fā)明效果
[0012]此外，本發(fā)明還能夠以多種形式實(shí)現(xiàn)。例如，除檢查膜電極接合體等工件的檢查裝置外，還能夠以檢查裝置的散熱結(jié)構(gòu)等方式實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是表示膜電極接合體的檢查裝置的概略結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
[0014]圖2是放大表示實(shí)施方式的一對(duì)電極板和夾持于其間的膜電極接合體的說(shuō)明圖。
[0015]圖3是放大表示比較例的一對(duì)電極板和夾持于其間的膜電極接合體的說(shuō)明圖。
[0016]圖4是表示電解質(zhì)膜的膜厚和耐電壓的關(guān)系的說(shuō)明圖。
[0017]圖5是表示膜電極接合體中不含有異物時(shí)的電流的測(cè)定波形的一例的圖。
[0018]圖6是表示膜電極接合體中含有異物時(shí)的電流的測(cè)定波形的一例的圖。
[0019]圖7是表示濕度、電壓施加速度和在膜電極接合體中流動(dòng)的峰值電流的關(guān)系的說(shuō)明圖。
[0020]圖8是表示本發(fā)明的變形例的說(shuō)明圖。
[0021]圖9是表不本發(fā)明的另一變形例的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1是表示膜電極接合體的檢查裝置的概略結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。檢查裝置20具備直流電源200、電流檢測(cè)器210、一對(duì)電極板220、230、測(cè)力傳感器260、底座270和按壓機(jī)構(gòu)280。電極板220、230配置在底座270上，并夾持膜電極接合體100 (也稱為“工件100”。)。直流電源200通過(guò)在電極板220、230之間供給電壓而對(duì)膜電極接合體100施加電壓。電流檢測(cè)器210檢測(cè)在電極板220、230間流動(dòng)的電流。在電極板220上配置測(cè)力傳感器260，進(jìn)而，在其上配置有按壓機(jī)構(gòu)280。按壓機(jī)構(gòu)280對(duì)膜電極接合體100施加面壓。測(cè)力傳感器260將施加到膜電極接合體100的面壓作為電信號(hào)而輸出。能夠根據(jù)測(cè)力傳感器260的輸出信號(hào)來(lái)測(cè)定施加到膜電極接合體100的面壓。
[0023]圖2是放大表示一對(duì)電極板和夾持于其間的膜電極接合體的說(shuō)明圖。膜電極接合體100是檢查裝置20的檢查對(duì)象。膜電極接合體100具備電解質(zhì)膜110、陰極側(cè)催化劑層120、陽(yáng)極側(cè)催化劑層130、陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層140和陽(yáng)極側(cè)氣體擴(kuò)散層150。以包圍膜電極接合體100的外緣的方式配置有兩片傳熱片240、250。
[0024]電解質(zhì)膜110是具有質(zhì)子導(dǎo)電性的電解質(zhì)膜。作為電解質(zhì)膜110，例如可使用如全氟碳磺酸聚合物那樣的氟系電解質(zhì)樹(shù)脂(離子交換樹(shù)脂)。陰極側(cè)催化劑層120和陽(yáng)極側(cè)催化劑層130具有載持催化劑(例如鉑金)的碳。在本實(shí)施方式中，在電解質(zhì)膜110的第一面111的整個(gè)區(qū)域涂布陽(yáng)極側(cè)催化劑層130。另一方面，陰極側(cè)催化劑層120僅涂布在電解質(zhì)膜110的第二面112中的部分區(qū)域(發(fā)電區(qū)域)。這是因?yàn)?，與陰極側(cè)催化劑層120相比，陽(yáng)極側(cè)催化劑層130的每單位面積的催化劑量較少。典型的是，陽(yáng)極側(cè)催化劑層130的每單位面積的催化劑量在陰極側(cè)催化劑層120的每單位面積的催化劑量的1/2以下，例如也可以為約1/3。因此，即使在電解質(zhì)膜110的第一面111的整個(gè)區(qū)域上涂布催化劑也不會(huì)過(guò)度浪費(fèi)。而且，這是因?yàn)?，與僅將陽(yáng)極側(cè)催化劑層130涂布在電解質(zhì)膜110的第一面111的部分區(qū)域上相比，將陽(yáng)極側(cè)催化劑層130涂布在電解質(zhì)膜110的第一面111的整個(gè)區(qū)域的涂布工序更為簡(jiǎn)單。另外，通過(guò)將陰極側(cè)催化劑層120僅涂布在電解質(zhì)膜110的第二面112中的部分區(qū)域(發(fā)電區(qū)域)，能夠確保膜電極接合體100的外緣部的絕緣性。
[0025]在陰極側(cè)催化劑層120上配置有陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層140，在陽(yáng)極側(cè)催化劑層130上配置有陽(yáng)極側(cè)氣體擴(kuò)散層150。陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層140和陽(yáng)極側(cè)氣體擴(kuò)散層150由碳紙形成。但是，陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層140和陽(yáng)極側(cè)氣體擴(kuò)散層150也可以取代碳紙而由碳無(wú)紡布形成。
[0026]在膜電極接合體100的電解質(zhì)膜110的第二面112的外緣部不存在陰極側(cè)催化劑層120、陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層140。S卩，膜電極接合體100在外緣部具備階梯部115。階梯部115由陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層140的表面141、陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層140的側(cè)面142和電解質(zhì)膜110的第二面112構(gòu)成。
[0027]傳熱片240具有框架形狀。能夠在傳熱片240的框架形狀的內(nèi)側(cè)嵌入陰極側(cè)催化劑層120和陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層140。傳熱片240與膜電極接合體100的電解質(zhì)膜110的第二面112中的構(gòu)成階梯部115的部分無(wú)縫連接。傳熱片250具有框架形狀。能夠在傳熱片250的框架形狀的內(nèi)側(cè)嵌入陽(yáng)極側(cè)催化劑層130和陽(yáng)極側(cè)氣體擴(kuò)散層150。傳熱片240、250由特氟隆(尹7 口 y )(注冊(cè)商標(biāo))那樣的氟樹(shù)脂形成。氟樹(shù)脂是具有絕緣性且熱量和化學(xué)性能穩(wěn)定的物質(zhì)。如后述那樣，傳熱片240、250被用作用于使膜電極接合體100產(chǎn)生的熱量散發(fā)的傳熱部件。氟樹(shù)脂具有空氣的約10倍的導(dǎo)熱率。若是具有絕緣性且導(dǎo)熱率比空氣足夠高的(例如5倍以上)材料，則也可以由除氟樹(shù)脂以外的其它材料形成傳熱片240、250。例如，傳熱片240、250也可以由氮化鋁、氧化鋁那樣的陶瓷類材料形成。
[0028]圖3是放大表示比較例的一對(duì)電極板和夾持于其間的膜電極接合體的說(shuō)明圖。比較例在沒(méi)有配置兩片傳熱片240、250這一點(diǎn)上與實(shí)施方式不同。
[0029]在檢查膜電極接合體100的情況下，通過(guò)電極板220、230，對(duì)膜電極接合體100施加預(yù)定的面壓而施加電壓。膜電極接合體100的電解質(zhì)膜110、陰極側(cè)催化劑層120、陽(yáng)極側(cè)催化劑層130含有水分，陰極側(cè)催化劑層120、陽(yáng)極側(cè)催化劑層130具備載持催化劑的碳。在該狀態(tài)下，如對(duì)膜電極接合體100施加電壓，則會(huì)引起以下式(I)的反應(yīng)，并有電流流