CN103534852A

CN103534852A - 燃料电池用气体扩散层及其制造方法

Info

Publication number: CN103534852A
Application number: CN201280023067.6A
Authority: CN
Inventors: 奥山阳三; 桑田茂昌; 儿玉一史
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: CN103534852B; EP2722917A4; US9325022B2; EP2722917B1; EP2722917A1; CA2839646C; US20140120451A1; CA2839646A1; JP5839161B2; JP2013004343A; WO2012172993A1

Abstract

本发明的燃料电池用气体扩散层具备气体扩散层基材和形成于基材表面的微细多孔质层。而且，其特征在于，微细多孔质层由粘合剂和至少含有鳞片状石墨的碳材料构成为片材状，微细多孔质层的片材粘合于上述基材上。这种燃料电池用气体扩散层在气体扩散层基材内不会混入构成微细多孔质层的成分，能够确保透气性。另外，由于在微细多孔质层含有作为导电材料的鳞片状石墨，因此，能够提高导电性、透气性。因此，能够有助于提高固体高分子燃料电池的性能。

Description

燃料电池用气体扩散层及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于固体高分子燃料电池（PEFC）且具备微细多孔质层（MPL）的燃料电池用气体扩散层（GDL）及其制造方法。

背景技术

与例如固体氧化物燃料电池或熔化碳酸盐燃料电池等其它类型的燃料电池相比，使用质子传导率的固体高分子电解质膜的固体高分子燃料电池在低温下动作。因此，也期待固体高分子燃料电池作为汽车等移动体用的动力源，也开始其的实用化。

用于固体高分子燃料电池的气体扩散电极一般由电极催化剂层和气体扩散层构成。电极催化剂层含有由与高分子电解质膜同种类或不同种类的离子交换树脂（高分子电解质）覆盖的催化剂担载碳微粒子。而且，气体扩散层具有向催化剂层供给反应气体并且对产生于催化剂层的电荷进行集电的作用。而且，通过以对向的状态使这种气体扩散电极的催化剂层一侧与高分子电解质膜接合，形成膜电极接合体（MEA：Membtane Electrode Assembly）。通过将多个这种膜电极接合体经由具备气体流路的隔板层叠，构成固体高分子燃料电池。

在这种用于固体高分子燃料电池的气体扩散层中，公知有在气体扩散层的催化剂层侧将以碳材料等的导电性物质为主体的微细多孔质层设为中间层所具备的结构。该中间层为了降低气体扩散层和催化剂层之间的电阻并且使气体流动顺畅而设置。这样，微细多孔质层与气体扩散层基材一起构成气体扩散层。因此，与气体扩散层整体相同，对于微细多孔质层不仅要求有优异的导电性，而且要求有优异的透气性。

作为这种气体扩散电极用的材料或构造，例如专利文献1中公开有由PTFE树脂的微细调节部和微细纤维部形成的含有导电性物质粉末（碳黑）的层。在该层中夹持有同样由PTFE树脂的微细调节部和微细纤维构成且不含有导电性物质粉末的层。

专利文献1：（日本）特开昭60－193269号公报

通常，气体扩散电极的导电性和透气性可以说处于“折衷”关系。即，成为如下结果，当要增加孔隙率并提高透气性时，导电性恶化，另一方面，当作为致密的构造要提高导电性时，透气性恶化。这样，兼得这些特性是极其困难的。例如，在上述专利文献1所记载的材料中，通过如上述夹持的片材的延伸工序，形成所希望的孔隙，可实现充分的透气性。另一方面，由于介设有不包含导电材料的PTFE树脂层，因此，厚度方向的电阻变高。另外，由于导电材料仅为碳黑，因此，面方向的电阻也变高。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种燃料电池用气体扩散层及其制造方法，能够兼得处于通常折衷关系的气体扩散层的导电性和透气性，并有助于提高固体高分子燃料电池的性能。

本发明的燃料电池用气体扩散层具备气体扩散层基材和形成于基材表面的微细多孔质层。而且，其特征在于，微细多孔质层由粘合剂和至少含有鳞片状石墨的碳材料构成为片材状，微细多孔质层的片材粘合于基材。

本发明的方式的燃料电池用气体扩散层的制造方法具有：调整含有粘合剂及碳材料的微细多孔质层片材制作用的墨的工序；向保持片材上涂敷墨进行烧结而在保持片材上形成微细多孔质层片材的工序。而且，其特征在于，具有：从保持片材剥离微细多孔质层片材的工序；将从保持片材剥离的微细多孔质层片材粘合于气体扩散层基材的工序。

附图说明

图1是表示使用本发明一实施方式的燃料电池用气体扩散层构成的膜电极构造体的构造例的概略剖面图；

图2表示构成本发明一实施方式的燃料电池用气体扩散层的微细多孔质层的鳞片状石墨的形状，（a）为平面图，（b）为侧面图；

图3表示作为本发明一实施方式的燃料电池用气体扩散层的微细多孔质层的间隔部件而发挥作用的粒状石墨的形状，（a）为平面图，（b）为侧面图；

图4是表示作为本发明一实施方式的燃料电池用气体扩散层的微细多孔质层的截面构造的一例而使用了由大径鳞片状石墨和碳黑（导电通路部件）构成的碳材料的例子的概略剖面图；

图5是表示作为截面构造的一例而使用了由鳞片状石墨和小径鳞片状石墨（导电通路部件）构成的碳材料的例子的概略剖面图；

图6是表示作为截面构造的一例而使用了由鳞片状石墨、碳黑（导电通路部件）和粒状石墨（间隔部件）构成的碳材料的例子的概略剖面图；

图7是表示作为截面构造的一例而使用了由鳞片状石墨、小径鳞片状石墨（导电通路部件）和粒状石墨（间隔部件）构成的碳材料的例子的概略剖面图；

图8是表示本发明一实施方式的燃料电池用气体扩散层的制作顺序的工序图；

图9是表示通过实施例得到的微细多孔质层片材的厚度方向的透气性和电阻的关系的图表；

图10是对比表示通过实施例及比较例得到的电池单元在干燥条件下的发电性能的图表；

图11是对比表示通过实施例及比较例得到的电池单元在湿润条件下的发电性能的图表。

符号说明

1 膜电极接合体（MEA）

10 电解质膜

20 催化剂层

30 燃料电池用气体扩散层（GDL）

31 微细多孔质层（MPL）

32 气体扩散层基材（GDL基材）

Gf 鳞片状石墨

Gfs 小径鳞片状石墨（导电通路部件）

Gg 粒状石墨（间隔部件）

C 碳黑（导电通路部件）

具体实施方式

下面，将本发明实施方式的燃料电池用气体扩散层（GDL）与其所使用的微细多孔质层（MPL）片材及它们制造方法一同进行更具体地说明。在此，下面将MPL片材简称作片材。另外，在本说明书中，“％”在没有特别说明则表示质量百分率。另外，为了便于说明，附图的尺寸比率被扩大，有时与实际的比率不同。

［GDL］

如上述，本发明的GDL是在GDL基材上粘合由粘合剂和至少含有鳞片状石墨的碳材料构成的MPL片材而成的结构。当然，该GDL适合作为燃料电池的气体扩散层而使用。另外，粘合不是简单地将材料涂布于粘接面而形成，而是指将独立成型的材料与粘接面接合。

通常，具备MPL的GDL一般为GDL基材和湿式涂布于其上而形成的MPL的层叠构造。但是，在这种MPL的形成方法中，由于MPL墨进入GDL基材内，GDL基材被堵塞，所以透气性恶化。另外，GDL基材表面的凹凸在墨涂布形成MPL后仍残留，因此，GDL基材纤维对电解质膜的攻击性的缓和效果小。

与之相对，本发明的GDL不是在GDL基材上直接涂布墨，而是将另外准备的MPL片材贴合于GDL基材上。因此，不会因墨浸入而产生基材的堵塞。另外，通过进行片材的贴附，基材表面的凹凸被吸收。因此，能够缓和GDL基材纤维对电解质膜的攻击性。

图1表示使用了本发明的GDL的膜电极接合体（MEA）的构造例。图示的MEA1在以电解质膜10为中心的阳极、阴极两极分别配置催化剂层20、MPL31、GDL基材32而构成。即，利用MPL31及GDL基材32构成GDL30。在此，MPL31由粘接于GDL基材32上的MPL片材构成。

作为电解质膜10，除了通常使用的全氟磺酸系电解质膜之外，还可以使用烃系电解质膜。作为全氟磺酸系电解质，具体而言，列举：Nafion（注册商标DuPont社制）、Aciphex（注册商标，旭化成株式会社制）、Flemion（注册商标，旭硝子株式会社制）等等。另外，作为烃系电解质，列举：具有磺酸基的烃系树脂、将磷酸等无机酸掺杂于烃系高分子化合物而得到的物质、一部分由质子导电体的官能团取代而得到的有机/无机混合聚合物、在高分子基体中含浸有磷酸溶液或硫酸溶液的质子导电体等。但是，考虑到抗氧化性、低透气性、制造的容易度及低成本等时，优选具有磺酸基的烃系高分子电解质。作为本实施方式中使用的烃系电解质，例如列举：磺化聚芳醚砜（S－PES）、聚苯并咪唑（PBI）、聚苯并恶唑（PBO）、磺化聚苯氧基苄基苯（S－PPBP）、聚醚醚酮（S－PEEK）等作为适当的例子。

另外，作为催化剂层20，在碳上担载有铂或铂合金的物质中混入全氟磺酸系电解质溶液或烃系电解质溶液而形成。在此，作为碳，可以使用油炉法炭黑，乙炔黑，科琴黑，热裂法炭黑，槽法炭黑等碳黑或石墨，活性炭等。另外，根据需要也可以添加防水剂或增孔剂。

如上述，作为必须的碳材料，由MPL片材构成的MPL31含有鳞片状石墨和粘合剂。在此，从进一步提高导电性或透气性的观点出发，除此之外，优选使用作为导电通路部件或间隔部件发挥作用的碳材料。另外，导电通路部件是介设于鳞片状石墨之间来提高鳞片状石墨之间的导电性的材料。另外，间隔部件是通过介设于鳞片状石墨之间而使鳞片状石墨之间的距离伸长并提高燃料气体及氧化剂气体这样的反应气体的透过性的材料。另外，作为MPL31的厚度，优选为10～100μm的范围。

鳞片状石墨的结晶性高，形成图2（a）所示那样的鳞状的形状。而且，如图2（a）及（b）所示，具有较高的长宽比（平均平面直径D1／厚度H1）。本发明中，鳞片状石墨是指厚度H1为0.05～1μm、上述长宽比为10～1000左右的石墨。鳞片状石墨有助于提高MPL的厚度方向及面方向的透气性。另外，有助于降低面方向的阻力即提高导电性。在此，鳞片状石墨的平均平面直径D1表示通过激光衍射、散射法测定的偏平的面方向的平均直径。另外，鳞片状石墨的厚度H可以利用扫描电子显微镜（SEM）或透射电子显微镜（TEM）测定。作为平均平面直径D1，特别优选5～50μm，不会对MPL的厚度带来影响，并能够提高导电性及透气性。当平均平面直径比5μm小时，不能有助于提高透气性，当比50μm大时，不能充分得到导电通路部件混入的效果。

作为导电通路部件，可以使用：油炉法炭黑、乙炔黑、科琴黑、热裂法炭黑、槽法炭黑等碳黑、小径的鳞片状石墨、碳纤维等。而且，作为导电通路部件的平均粒径，优选设为10nm以上且不足5μm。

另外，在本说明中，作为“平均粒径”的值为采用作为使用扫描电子显微镜（SEM）或透射电子显微镜（TEM）等观察装置在数几～数十视野中所观察的粒子的粒子径的平均值而计算出的值。在此，“粒子径”是指使用扫描电子显微镜（SEM）或透射电子显微镜（TEM）等观察装置观察的粒子（观察面）的轮廓线上的任意两点间的距离中最大的距离。同样也可以定义成其它结构成分的粒子径或平均粒子径。

在上述导电通路部件中，从提高生产率的观点出发，优选使用分散性优异的乙炔黑。关于该情况下的乙炔黑的配合量，从更可靠地兼得提高透气性和提高导电性这两者的观点出发，优选将MPL中的含量设为5～25％。当乙炔黑的含量比5％少时，接触面积变少，不能充分降低阻力。另一方面，当比25％多时，小粒径填满孔隙，因此，具有透气性恶化的趋势。

另外，作为导电通路部件，还优选使用比表面积为1000m²／g以上的碳黑。由此，能够进一步降低阻力。关于这种碳黑的配合量，从更可靠地体现其效果的观点出发，优选将MPL中的含量设为1～5％。

另外，作为导电通路部件，通过使用平均平面直径D1不足5μm的小径的鳞片状石墨，热阻降低，即导热性提高。其结果，低加湿状态下的导电性提高。在使用这种小径的鳞片状石墨的情况下，从兼得提高透气性和提高导电性这两者的观点出发，优选将MPL中的配合比设为30～70％。当平均平面直径D1不足5μm的鳞片状石墨的配合比比30％少时，接触面积变少，不能充分降低阻力。另一方面，当配合比比70％多时，粘合剂的量相对性地变少，具有难以作为MPL发挥作用的趋势。但是，在鳞片状石墨的粒径可减小到与碳黑同程度的情况下，优选与碳黑相同地设为较少的配合比。另外，小径的鳞片状石墨的平均平面直径D1及厚度H1也可以与上述鳞片状石墨相同地测定。

而且，作为上述间隔部件，可以使用平均粒径为1～10μm左右的粒状石墨。由此，能够兼得导电性和透气性。在以这种粒状石墨为间隔部件而使用的情况下，从更可靠地体现上述效果的观点出发，优选将MPL中的配合比设为5～35％。如图3（a）及（b）所示，粒状石墨的结晶性高，且长宽比（平均平面直径D2／厚度H2）为1～3左右。另外，粒状石墨的平均平面直径D2及厚度H2可以与上述鳞片状石墨相同地测定。

另外，与上述的碳材料一起使用的粘合剂具有将上述碳材料彼此之间粘结而确保MPL的强度的作用，优选兼备作为防水剂的作用。作为这种粘合剂，主要可以使用聚四氟乙烯（PTFE）。除此之外，也可以应用四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（FEP）、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）等。

另一方面，作为与MPL一起构成GDL的GDL基材，可使用在由碳纸、碳布、无纺布等碳纤维形成的材料中含浸作为防水剂的PTFE等的材料。另外，根据应用GDL的MEA的排水特性或隔板的表面性质不同，有时也不进行基材的防水处理，有时也进行亲水处理。另外，在GDL基材中也可以含浸石墨、碳黑或它们的混合物。

作为图1所示的MEA的制造方法，具有在通过热压在电解质膜10上转印或直接涂布催化剂层20的物质上接合在GDL基材32上粘合MPL片材并设有MPL31的GDL30的方法。另外，也可以将在GDL30的MPL侧预先涂布催化剂层20的物质通过热压与电解质膜10接合，也可以使用两种方法。此时，作为电解质膜、催化剂层内的电解质，根据是否采用全氟磺酸系和烃系的电解质的任一种，热压等涂布、接合条件也适当变更。

图4～7是示意性地表示将上述的各种碳材料组合而形成的本发明的GDL的MPL的构造例的扩大概略图。图4表示由鳞片状石墨、作为导电通路部件的碳黑、未图示的粘合剂而构成的例子。在该情况下，形成薄的形状的鳞片状石墨Gf以沿着层的面方向的状态大致平行地配向。其结果，确保MPL的厚度及面方向的透气性和面方向的导电性。另一方面，通过将碳黑C作为导电通路部件介设于其间，实现提高厚度方向的导电性的作用。

图5表示作为碳材料使大径和小径的鳞片状石墨组合的例子。小径鳞片状石墨Gfs与碳黑相同，介设于大径的鳞片状石墨Gf之间，作为导电通路部件发挥作用，提高厚度方向的导电性。

另外，图6表示作为碳材料使鳞片状石墨、碳黑和粒状石墨组合而构成的例子。鳞片状石墨Gf及碳黑C与图4的情况相同地发挥作用，并且作为间隔部件发挥作用，由此，粒状石墨Gg提高厚度及面方向的透气性。

另外，图7表示由大径鳞片状石墨Gf、小径鳞片状石墨Gfs、粒状石墨Gg的组合而构成的构造例。即使在该情况下，大径鳞片状石墨Gf也确保厚度方向的透气性和面方向的透气性及导电性。而且，小径鳞片状石墨Gfs作为导电通路部件发挥作用，粒状石墨Gg作为间隔部件发挥作用。

另外，图4～7所示的碳材料的组合的MPL的构造例只不过是代表例。即，例如，在图4所示的构造中添加小径鳞片状石墨，或进一步追加粒状石墨，除此之外还考虑各种各样的组合。

［GDL的制造方法］

本方式的GDL可以通过图8所示那样的工序制造。即，首先，制备含有鳞片状石墨、粘合剂，根据需要而进一步含有作为导电通路部件或间隔部件的碳黑或粒状石墨、表面活性剂、增粘剂的MPL墨。

接着，进行搅拌、脱泡处理之后，涂布在耐热性保持片材上，以例如80℃干燥，并以330℃进行烧结，由此，得到片材状的MPL（MPL片材）。作为在此使用的保持片材，只要具备可抗上述那样的温度进行的烧结处理的耐热性和化学稳定性，就没有特别限定。例如，可使用由聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、聚砜、聚四氟乙烯等构成的厚度为10～100μm左右的薄膜。另外，它们之中，可以优选使用聚酰亚胺薄膜。

而且，通过将从保持片材剥离的MPL片材粘合于由例如进行了防水处理的碳纸构成的GDL基材上，可以得到GDL。粘合可以通过例如热压进行。在通过这种方法得到的GDL中，与在GDL基材上直接涂布墨而得到的物质不同，将另外准备的MPL片材粘合于GDL基材上。其结果，不会产生墨浸入引起的基材堵塞，GDL的透气性提高。另外，通过进行片材的贴附，基材表面的凹凸被吸收。其结果，能够缓和GDL基材纤维对电解质膜的攻击性，GDL的导电性提高。

实施例

下面，基于实施例对本发明进行具体地说明，但本发明不限定于这些实施例。

（实施例1）

作为MPL片材形成用墨，使用平均平面直径15μm、厚度0.1μm、比表面积6m²／g的鳞片状石墨、一次粒径40nm、比表面积37m²／g的乙炔黑（导电通路部件）和作为粘合剂的PTFE。准备分别以61.25％、8.75％、30％的比例含有这些鳞片状石墨、乙炔黑及PTFE的MPL墨。接着，将得到的MPL墨涂布于由厚度25μm的聚酰亚胺薄膜构成的耐热性保持片材上。将其以80℃干燥后，以330℃进行烧结。而且，通过从保持片材剥离，得到厚度60μm的MPL片材。

接着，在由PTFE进行了10％防水处理的厚度200μm的碳纸构成的GDL基材上，以80℃、2MPa、3分钟的条件进行热压接合，得到GDL。另一方面，在25μm的全氟磺酸系电解质膜上形成由铂担载碳、全氟磺酸系电解溶液构成的催化剂层。利用通过上述得到的GDL夹持催化剂层，得到MEA。另外，铂担载碳的担载量在阳极侧设为0.05mg／cm²，在阴极侧设为0.35mg／cm²。

（实施例2）

除了将上述鳞片状石墨、乙炔黑、PTFE分别设为56.875％、13.125％、30％的比例以外，通过重复与上述实施例相同的操作，得到该实施例2的MEA。

（实施例3）

除了将上述鳞片状石墨、乙炔黑、PTFE分别设为52.5％、17.5％、30％的比例以外，通过重复与上述实施例相同的操作，得到该实施例3的MEA。

（实施例4）

除了将上述鳞片状石墨、乙炔黑、PTFE分别设为43.75％、26.25％、30％的比例以外，通过重复与上述实施例相同的操作，得到该实施例4的MEA。

（实施例5）

除了将上述鳞片状石墨、乙炔黑、PTFE分别设为35％、35％、30％的比例以外，通过重复与上述实施例相同的操作，得到该实施例5的MEA。

（实施例6）

在上述碳材料的基础上，使用平均粒径2μm、比表面积100m²／g的粒状石墨（间隔部件）。将这些鳞片状石墨、乙炔黑、粒状石墨、PTFE的混合比分别设为52.5％、8.75％、8.75％、30％的比例，制备MPL墨。除此以外，通过重复与上述实施例相同的操作，得到该实施例6的MEA。

（实施例7）

除了将上述鳞片状石墨、乙炔黑、粒状石墨、PTFE分别设为30.625％、8.75％、30.625％、30％的比例以外，通过重复与上述实施例相同的操作，得到该实施例7的MEA。

（实施例8）

代替上述乙炔黑，使用相同的导电通路部件即具有1000m²／g以上的比表面积的科琴黑。除了将这些鳞片状石墨、科琴黑、PTFE分别设为69.125％、0.875％、30％的比例以外，通过重复与上述实施例相同的操作，得到该实施例8的MEA。

（实施例9）

除了将上述鳞片状石墨、科琴黑、PTFE分别设为67.375％、2.625％、30％的比例以外，通过重复与上述实施例相同的操作，得到该实施例9的MEA。

（实施例10）

除了将上述鳞片状石墨、科琴黑、PTFE分别设为65.625％、4.375％、30％的比例以外，通过重复与上述实施例相同的操作，得到该实施例10的MEA。

（实施例11）

除了不混合导电通路部件或间隔部件，而使用70％的上述鳞片状石墨、30％的PTFE的比例的墨以外，通过重复与上述实施例相同的操作，得到该实施例11的MEA。

（比较例1）

使用涂布有只由碳黑构成的MPL墨的市场销售产品GDL（SGL碳社制25BCH）。除此以外，通过重复与上述实施例相同的操作，得到该比较例的MEA。

将通过以上制作的实施例及比较例的GDL的规格在表1中集中表示。

[表1]

（MPL片材的厚度方向透气性的测定）

通过格利试验机法对与GDL基材贴附前的MPL片材测定100mL的气体透过所需要的时间（格利值）。基于该结果，计算出以厚度标准化的透过性（m²）。

（MPL片材的厚度方向电阻的测定）

另一方面，对与GDL基材贴附前的MPL片材测定厚度方向的电阻。在测定时，利用金箔夹持面积0.95cm²的MPL两面，在作用负荷的状态下进行通电测定。电流值为1A，且将到5MPa设为1个循环，并比较第二个循环的1MPa的值。

图9表示上述实施例1～11中得到的MPL片材的厚度方向透气性和厚度方向电阻的关系。可知不含导电通路部件或间隔部件而含有由鳞片状石墨构成的碳材料的实施例11中，虽然透气性高，但是与含有导电通路部件的情况相比，导电性较低，电阻高。

另一方面，作为导电通路部件可知，当混入乙炔黑时，导电性提高，电阻降低，另一方面，透气性降低。如从实施例2～5可知，即使增加导电通路部件，也未发现导电性进一步提高，即阻力减低，认为只有透气性降低。另外，在使用比表面积为1000m²／g以上的碳黑的实施例8～10中，与乙炔黑相比可知，以更少的混入量可实现同等以上的导电性。另外，可知在鳞片状石墨和导电通路部件中混入间隔部件时，虽然导电性在实施例1～5中稍差，但是透气性提高。

（电池单元发电评价结果1）

使用由通过实施例1、3～7、11及比较例1得到的MEA构成的小型单电池，以H₂／空气（Air）、80℃、200kPa_a的条件进行发电评价。另外，将活动区域设为5×2cm。作为干燥条件的例子，图10中表示阳极及阴极均在相对湿度为40％RH时的以1A／cm²的发电评价结果。另外，图表的纵轴利用将实施例1的值设为“1”的相对值表示。在该干燥条件下，以所有的实施例与比较例1相比，确认到高的性能。

（电池发电评价结果2）

使用由通过实施例1、3～7、11得到的MEA构成的小型单电池，以上述相同的条件进行发电评价。另外，将活动区域设为5×2cm。作为湿润条件的例子，图11表示阳极及阴极均在相对湿度为90％RH时的以1A／cm²的发电评价结果。另外，在该情况下，图表的纵轴也利用将实施例1的值设为“1”的相对值表示。在该湿润条件下，实施例1、3、6、7的性能与比较例1相同，但除此以外，性能比比较例1低。通过以上，特别是实施例1、3、6、7与目前的GDL相比可知，保持湿润条件下的性能，同时提高干燥条件下的性能。

日本国专利申请特愿2011－135067号（申请日：2011年6月17日）的全部内容在此被引用。

以上，按照实施例对本发明的内容进行了说明，但本发明不限定于这些记载，对于本领域技术人员来说当然可以进行各种变形及改进。

产业上的可利用性

根据本发明，以在气体扩散层基材粘合另外准备的微细多孔质层片材的方式构成GDL。由此，在气体扩散层基材内不混入构成微细多孔质层的成分，就能够确保透气性。另外，由于在微细多孔质层中含有作为导电材料的鳞片状石墨，因此，能够提高导电性、透气性。

Claims

1.一种燃料电池用气体扩散层，其特征在于，具备：

气体扩散层基材；

形成于所述基材表面的微细多孔质层，

所述微细多孔质层由粘合剂和至少含有鳞片状石墨的碳材料构成为片材状，

所述微细多孔质层的片材粘合于所述基材。

2.如权利要求1所述的燃料电池用气体扩散层，其特征在于，

所述碳材料含有鳞片状石墨和导电通路部件及间隔部件的至少一方。

3.如权利要求2所述的燃料电池用气体扩散层，其特征在于，

所述鳞片状石墨的平均平面直径为5μm～50μm。

4.如权利要求2或3所述的燃料电池用气体扩散层，其特征在于，

所述导电通路部件为乙炔黑。

5.如权利要求4所述的燃料电池用气体扩散层，其特征在于，

所述乙炔黑的质量比例为微细多孔质层整体的5～25％。

6.如权利要求2或3所述的燃料电池用气体扩散层，其特征在于，

所述导电通路部件为具有1000m²／g以上的比表面积的碳黑。

7.如权利要求6所述的燃料电池用气体扩散层，其特征在于，

所述碳黑的质量比例为微细多孔质层整体的1～5％。

8.如权利要求3所述的燃料电池用气体扩散层，其特征在于，

所述导电通路部件为具有不足5μm的平均平面直径的鳞片状石墨。

9.如权利要求8所述的燃料电池用气体扩散层，其特征在于，

所述鳞片状石墨的质量比例为微细多孔质层整体的30～70％。

10.如权利要求2或3所述的燃料电池用气体扩散层，其特征在于，

所述间隔部件为具有1μm～10μm的平均粒径的粒状石墨。

11.如权利要求10所述的燃料电池用气体扩散层，其特征在于，

所述粒状石墨的质量比例为微细多孔质层整体的5～35％。

12.一种燃料电池用气体扩散层的制造方法，其特征在于，具有：

调整含有粘合剂及碳材料的微细多孔质层片材制作用的墨的工序；

向保持片材上涂敷所述墨进行烧结而在所述保持片材上形成微细多孔质层片材的工序；

从所述保持片材剥离所述微细多孔质层片材的工序；

将从所述保持片材剥离的所述微细多孔质层片材粘合于所述气体扩散层基材的工序。