JP2000243411A - 燃料電池用の電解質膜と電極との接合体およびその製造方法 - Google Patents
燃料電池用の電解質膜と電極との接合体およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池用の電解質膜と電極との接合体にお
いて排水性やガス透過性をよくする。 【解決手段】 電解質膜２２の表面にカーボン粒子２６
を塗布した後に、電界植毛の技術を用いて電解質膜２２
の表面に触媒を担持した複数の炭素繊維２４を略９０度
の角度をもって植毛する。炭素繊維２４が略９０度の角
度をもって植毛されているから、接合体２０は、電解質
膜２２からの高い排水性と電解質膜２２への高いガス透
過性を備える。また、電解質膜２２にカーボン粒子２６
を塗布することにより、電解質膜２２の面方向の導電性
を確保することができる。
いて排水性やガス透過性をよくする。 【解決手段】 電解質膜２２の表面にカーボン粒子２６
を塗布した後に、電界植毛の技術を用いて電解質膜２２
の表面に触媒を担持した複数の炭素繊維２４を略９０度
の角度をもって植毛する。炭素繊維２４が略９０度の角
度をもって植毛されているから、接合体２０は、電解質
膜２２からの高い排水性と電解質膜２２への高いガス透
過性を備える。また、電解質膜２２にカーボン粒子２６
を塗布することにより、電解質膜２２の面方向の導電性
を確保することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用の電解
質膜と電極との接合体およびその製造方法に関し、詳し
くは、固体高分子型の燃料電池に用いられる電解質膜と
電極との接合体およびその製造方法に関する。
質膜と電極との接合体およびその製造方法に関し、詳し
くは、固体高分子型の燃料電池に用いられる電解質膜と
電極との接合体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の燃料電池用の電解質膜と
電極との接合体としては、撥水処理したガス透過性のカ
ーボンペーパーの表面に触媒を担持した炭素繊維を塗布
し、炭素繊維が塗布された面が電解質膜と接するようカ
ーボンペーパーと電解質膜とを接合してなるものが提案
されている（例えば、特開平１０−２２３２３３号公報
など）。この電解質膜と電極との接合体によれば、この
接合体を用いて燃料電池を構成したときに、電解質膜の
接合面に炭素繊維を備えることにより、これを備えない
ものに比して電池の性能が向上するとされている。
電極との接合体としては、撥水処理したガス透過性のカ
ーボンペーパーの表面に触媒を担持した炭素繊維を塗布
し、炭素繊維が塗布された面が電解質膜と接するようカ
ーボンペーパーと電解質膜とを接合してなるものが提案
されている（例えば、特開平１０−２２３２３３号公報
など）。この電解質膜と電極との接合体によれば、この
接合体を用いて燃料電池を構成したときに、電解質膜の
接合面に炭素繊維を備えることにより、これを備えない
ものに比して電池の性能が向上するとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この電
解質膜と電極との接合体では、炭素繊維が電解質膜に対
してランダムに配置されるために、電極反応により生じ
る生成水の排水性や燃料としてのガスの透過性が低い部
分が生じるという問題があった。炭素繊維が電解質膜に
対して一様に配置されていれば、部分的に排水性やガス
透過性が低下する問題は回避することができるが、炭素
繊維をカーボンペーパーに塗布するだけでは炭素繊維を
電解質膜に対して一様に配置することはできない。ま
た、炭素繊維を電解質膜に一様に配置しても、どの様に
一様に配置するかによって排水性やガス透過性が変化す
るから、その一様な配置も問題となる。
解質膜と電極との接合体では、炭素繊維が電解質膜に対
してランダムに配置されるために、電極反応により生じ
る生成水の排水性や燃料としてのガスの透過性が低い部
分が生じるという問題があった。炭素繊維が電解質膜に
対して一様に配置されていれば、部分的に排水性やガス
透過性が低下する問題は回避することができるが、炭素
繊維をカーボンペーパーに塗布するだけでは炭素繊維を
電解質膜に対して一様に配置することはできない。ま
た、炭素繊維を電解質膜に一様に配置しても、どの様に
一様に配置するかによって排水性やガス透過性が変化す
るから、その一様な配置も問題となる。
【０００４】本発明の燃料電池用の電解質膜と電極との
接合体は、排水性やガス透過性をよくすることを目的の
一つとする。また、本発明の燃料電池用の電解質膜と電
極との接合体は、排水性やガス透過性に加えて導電性を
もよくすることを目的の一つとする。本発明の燃料電池
用の電解質膜と電極との接合体の製造方法は、排水性や
ガス透過性のよい接合体の製造方法を提供することを目
的とする。
接合体は、排水性やガス透過性をよくすることを目的の
一つとする。また、本発明の燃料電池用の電解質膜と電
極との接合体は、排水性やガス透過性に加えて導電性を
もよくすることを目的の一つとする。本発明の燃料電池
用の電解質膜と電極との接合体の製造方法は、排水性や
ガス透過性のよい接合体の製造方法を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の燃料電池用の電解質膜と電極との接合体およびそ
の製造方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成する
ために以下の手段を採った。
発明の燃料電池用の電解質膜と電極との接合体およびそ
の製造方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成する
ために以下の手段を採った。
【０００６】本発明の第１の燃料電池用の電解質膜と電
極との接合体は、固体高分子型の燃料電池に用いられる
電解質膜と電極との接合体であって、前記電解質膜に少
なくとも一方の面に複数の導電性繊維を所定の角度をも
って固着させてなることを要旨とする。
極との接合体は、固体高分子型の燃料電池に用いられる
電解質膜と電極との接合体であって、前記電解質膜に少
なくとも一方の面に複数の導電性繊維を所定の角度をも
って固着させてなることを要旨とする。
【０００７】この本発明の燃料電池用の電解質膜と電極
との接合体では、複数の導電性繊維が所定の角度をもっ
て電解質膜に固着されることにより、電極反応により生
じる生成水の排水性を向上させると共に燃料としてのガ
スの透過性をも向上させることができる。
との接合体では、複数の導電性繊維が所定の角度をもっ
て電解質膜に固着されることにより、電極反応により生
じる生成水の排水性を向上させると共に燃料としてのガ
スの透過性をも向上させることができる。
【０００８】こうした本発明の燃料電池用の電解質膜と
電極との接合体において、前記導電性繊維は、炭素繊維
であるものとすることもできる。また、本発明の燃料電
池用の電解質膜と電極との接合体において、前記導電性
繊維は、少なくとも前記電解質膜と接触する部位近傍に
触媒を担持してなるものとすることもできる。
電極との接合体において、前記導電性繊維は、炭素繊維
であるものとすることもできる。また、本発明の燃料電
池用の電解質膜と電極との接合体において、前記導電性
繊維は、少なくとも前記電解質膜と接触する部位近傍に
触媒を担持してなるものとすることもできる。
【０００９】さらに、本発明の燃料電池用の電解質膜と
電極との接合体において、前記所定の角度は略９０度で
あるものとすることもできる。こうすれば、排水性とガ
ス透過性を更に向上させることができる。
電極との接合体において、前記所定の角度は略９０度で
あるものとすることもできる。こうすれば、排水性とガ
ス透過性を更に向上させることができる。
【００１０】あるいは、本発明の燃料電池用の電解質膜
と電極との接合体において、前記電解質膜の前記複数の
導電性繊維が固着された面の表面に複数の導電性粒子を
備えるものとすることもできる。こうすれば、導電性繊
維間や導電性粒子間および導電性繊維と導電性粒子間の
接触が多くなるから、電解質膜表面における面方向の導
電性を高くすることができ、接合体の抵抗を小さくする
ことができる。
と電極との接合体において、前記電解質膜の前記複数の
導電性繊維が固着された面の表面に複数の導電性粒子を
備えるものとすることもできる。こうすれば、導電性繊
維間や導電性粒子間および導電性繊維と導電性粒子間の
接触が多くなるから、電解質膜表面における面方向の導
電性を高くすることができ、接合体の抵抗を小さくする
ことができる。
【００１１】本発明の第１の燃料電池用の電解質膜と電
極との接合体の製造方法は、固体高分子型の燃料電池に
用いられる電解質膜と電極との接合体の製造方法であっ
て、前記電解質膜を帯電させると共に該電解質膜とは異
なる極性に複数の導電性繊維を帯電させる帯電工程と、
前記帯電させた電解質膜と該電解質膜とは異なる極性に
帯電させた複数の導電性繊維との電界の作用により該電
解質膜の少なくとも一方の面に該複数の導電性繊維を所
定の角度をもって植毛する電界植毛工程とを備えること
を要旨とする。
極との接合体の製造方法は、固体高分子型の燃料電池に
用いられる電解質膜と電極との接合体の製造方法であっ
て、前記電解質膜を帯電させると共に該電解質膜とは異
なる極性に複数の導電性繊維を帯電させる帯電工程と、
前記帯電させた電解質膜と該電解質膜とは異なる極性に
帯電させた複数の導電性繊維との電界の作用により該電
解質膜の少なくとも一方の面に該複数の導電性繊維を所
定の角度をもって植毛する電界植毛工程とを備えること
を要旨とする。
【００１２】この本発明の第１の燃料電池用の電解質膜
と電極との接合体の製造方法では、電界植毛の技術によ
り複数の導電性繊維を電解質膜に固着するから、複数の
導電性繊維を一様に電解質膜に配置した状態で固着させ
ることができる。この結果、排水性やガス透過性の高い
電解質膜と電極との接合体を製造することができる。特
に、所定の角度を略９０度とすれば、排水性とガス透過
性が更に高い電解質膜と電極との接合体を製造すること
ができる。
と電極との接合体の製造方法では、電界植毛の技術によ
り複数の導電性繊維を電解質膜に固着するから、複数の
導電性繊維を一様に電解質膜に配置した状態で固着させ
ることができる。この結果、排水性やガス透過性の高い
電解質膜と電極との接合体を製造することができる。特
に、所定の角度を略９０度とすれば、排水性とガス透過
性が更に高い電解質膜と電極との接合体を製造すること
ができる。
【００１３】本発明の第２の燃料電池用の電解質膜と電
極との接合体の製造方法は、固体高分子型の燃料電池に
用いられる電解質膜と電極との接合体の製造方法であっ
て、複数の導電性繊維を帯電させる帯電工程と、前記電
解質膜の一方の面に前記複数の導電性繊維とは異なる極
性の帯電した帯電体を配置する帯電体配置工程と、前記
帯電させた複数の導電性繊維を前記帯電体を配置した電
解質膜の他方の面から近づけて、該複数の導電性繊維と
該帯電体との電界の作用により該電解質膜の他方の面に
該複数の導電性繊維を所定の角度をもって植毛する電界
植毛工程とを備えることを要旨とする。
極との接合体の製造方法は、固体高分子型の燃料電池に
用いられる電解質膜と電極との接合体の製造方法であっ
て、複数の導電性繊維を帯電させる帯電工程と、前記電
解質膜の一方の面に前記複数の導電性繊維とは異なる極
性の帯電した帯電体を配置する帯電体配置工程と、前記
帯電させた複数の導電性繊維を前記帯電体を配置した電
解質膜の他方の面から近づけて、該複数の導電性繊維と
該帯電体との電界の作用により該電解質膜の他方の面に
該複数の導電性繊維を所定の角度をもって植毛する電界
植毛工程とを備えることを要旨とする。
【００１４】この本発明の第２の燃料電池用の電解質膜
と電極との接合体の製造方法では、電界植毛の技術によ
り複数の導電性繊維を電解質膜に固着するから、複数の
導電性繊維を一様に電解質膜に配置した状態で固着させ
ることができる。この結果、排水性やガス透過性の高い
電解質膜と電極との接合体を製造することができる。し
かも、電解質膜を帯電させる必要がない。また、所定の
角度を略９０度とすれば、排水性とガス透過性が更に高
い電解質膜と電極との接合体を製造することができる。
と電極との接合体の製造方法では、電界植毛の技術によ
り複数の導電性繊維を電解質膜に固着するから、複数の
導電性繊維を一様に電解質膜に配置した状態で固着させ
ることができる。この結果、排水性やガス透過性の高い
電解質膜と電極との接合体を製造することができる。し
かも、電解質膜を帯電させる必要がない。また、所定の
角度を略９０度とすれば、排水性とガス透過性が更に高
い電解質膜と電極との接合体を製造することができる。
【００１５】こうした本発明の第１または第２の燃料電
池用の電解質膜と電極との接合体の製造方法において、
前記帯電工程に先立って行なわれる工程であって、前記
複数の導電性繊維に触媒を担持させる触媒担持工程を備
えるものとすることもできる。
池用の電解質膜と電極との接合体の製造方法において、
前記帯電工程に先立って行なわれる工程であって、前記
複数の導電性繊維に触媒を担持させる触媒担持工程を備
えるものとすることもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
燃料電池用の電解質膜と電極との接合体２０の構成の概
略を示す構成図である。図示するように、接合体２０
は、電解質膜２２と、この電解質膜２２の両面に植毛さ
れた複数の炭素繊維２４と、電解質膜２２の表面に塗布
された複数のカーボン粒子２６とを備える。
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
燃料電池用の電解質膜と電極との接合体２０の構成の概
略を示す構成図である。図示するように、接合体２０
は、電解質膜２２と、この電解質膜２２の両面に植毛さ
れた複数の炭素繊維２４と、電解質膜２２の表面に塗布
された複数のカーボン粒子２６とを備える。
【００１７】電解質膜２２は、高分子材料、例えばフッ
素系樹脂により形成されたイオン交換膜であり、湿潤状
態で良好なプロトン導電性を示す。実施例では、電解質
膜２２としてＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ １２２
を用いた。
素系樹脂により形成されたイオン交換膜であり、湿潤状
態で良好なプロトン導電性を示す。実施例では、電解質
膜２２としてＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ １２２
を用いた。
【００１８】炭素繊維２４は、その表面に白金または白
金と他の金属との合金を触媒として担持しており、電解
質膜２２に対して一様に略９０度の角度をもって植毛さ
れている。したがって、電解質膜２２からの排水性や電
解質膜２２へのガス透過性を向上させることができる。
なお、実施例では、直径が約０．１μｍで長さが約１μ
ｍの炭素短繊維に白金を５０％ｗｔ担持させたものを炭
素繊維２４として用いた。
金と他の金属との合金を触媒として担持しており、電解
質膜２２に対して一様に略９０度の角度をもって植毛さ
れている。したがって、電解質膜２２からの排水性や電
解質膜２２へのガス透過性を向上させることができる。
なお、実施例では、直径が約０．１μｍで長さが約１μ
ｍの炭素短繊維に白金を５０％ｗｔ担持させたものを炭
素繊維２４として用いた。
【００１９】カーボン粒子２６は、電解質膜２２の表面
における面方向の導電性を向上させるために電解質膜２
２に塗布されるものである。したがって、カーボン粒子
２６の電解質膜２２への塗布量は、炭素繊維２４の電解
質膜２２への目付量によって増減する。即ち、カーボン
粒子２６の電解質膜２２への塗布量は、炭素繊維２４の
電解質膜２２への目付量が多ければ少なく、逆に炭素繊
維２４の電解質膜２２への目付量が少なければ多くな
る。特に炭素繊維２４の電解質膜２２への目付量が十分
に多く、隣接する炭素繊維２４が十分に接触して電解質
膜２２の面方向の導電性が十分に確保できる場合には、
カーボン粒子２６の電解質膜２２への塗布は行なわなく
てもよい。なお、カーボン粒子２６は、炭素繊維２４の
直径と同程度かそれより若干大きな直径とするのが好ま
しい。
における面方向の導電性を向上させるために電解質膜２
２に塗布されるものである。したがって、カーボン粒子
２６の電解質膜２２への塗布量は、炭素繊維２４の電解
質膜２２への目付量によって増減する。即ち、カーボン
粒子２６の電解質膜２２への塗布量は、炭素繊維２４の
電解質膜２２への目付量が多ければ少なく、逆に炭素繊
維２４の電解質膜２２への目付量が少なければ多くな
る。特に炭素繊維２４の電解質膜２２への目付量が十分
に多く、隣接する炭素繊維２４が十分に接触して電解質
膜２２の面方向の導電性が十分に確保できる場合には、
カーボン粒子２６の電解質膜２２への塗布は行なわなく
てもよい。なお、カーボン粒子２６は、炭素繊維２４の
直径と同程度かそれより若干大きな直径とするのが好ま
しい。
【００２０】次に、こうして構成された実施例の燃料電
池用の電解質膜と電極との接合体２０の製造方法につい
て説明する。図２は、実施例の接合体２０の製造の様子
を例示する製造工程図である。接合体２０の製造は、ま
ず、準備した炭素繊維に触媒としての白金を担持させる
工程と電解質膜２２にカーボン粒子２６を塗布する工程
とから始まる（工程Ｓ１０，Ｓ１２）。この二つの工程
は、いずれを先に行なってもよく、また同時に並行して
行なってもよい。実施例では、電解質膜２２へのカーボ
ン粒子２６の塗布は、その厚みが数μｍ以下となるよう
にした。前述したように、カーボン粒子２６の塗布量
は、炭素繊維２４の電解質膜２２への目付量によって定
まるものである。なお、カーボン粒子２６の電解質膜２
２への塗布は、例えばスクリーン印刷などにより行なう
ことができる。
池用の電解質膜と電極との接合体２０の製造方法につい
て説明する。図２は、実施例の接合体２０の製造の様子
を例示する製造工程図である。接合体２０の製造は、ま
ず、準備した炭素繊維に触媒としての白金を担持させる
工程と電解質膜２２にカーボン粒子２６を塗布する工程
とから始まる（工程Ｓ１０，Ｓ１２）。この二つの工程
は、いずれを先に行なってもよく、また同時に並行して
行なってもよい。実施例では、電解質膜２２へのカーボ
ン粒子２６の塗布は、その厚みが数μｍ以下となるよう
にした。前述したように、カーボン粒子２６の塗布量
は、炭素繊維２４の電解質膜２２への目付量によって定
まるものである。なお、カーボン粒子２６の電解質膜２
２への塗布は、例えばスクリーン印刷などにより行なう
ことができる。
【００２１】次に、電解質膜２２を陽極に帯電させると
共に触媒を担持させた複数の炭素繊維２４を陰極に帯電
させて（工程Ｓ１４）、電界植毛の技術を用いて複数の
炭素繊維２４を電解質膜２２に植毛する（工程Ｓ１
６）。実施例では、メサック社製の電界流動粉体塗装機
により電解質膜２２に複数の炭素繊維２４を植毛した。
そして、複数の炭素繊維２４が植毛された電解質膜２２
に熱を加えて複数の炭素繊維２４を電解質膜２２に固着
させて（工程Ｓ１８）、接合体２０を完成する。
共に触媒を担持させた複数の炭素繊維２４を陰極に帯電
させて（工程Ｓ１４）、電界植毛の技術を用いて複数の
炭素繊維２４を電解質膜２２に植毛する（工程Ｓ１
６）。実施例では、メサック社製の電界流動粉体塗装機
により電解質膜２２に複数の炭素繊維２４を植毛した。
そして、複数の炭素繊維２４が植毛された電解質膜２２
に熱を加えて複数の炭素繊維２４を電解質膜２２に固着
させて（工程Ｓ１８）、接合体２０を完成する。
【００２２】こうして製造された実施例の燃料電池用の
電解質膜と電極との接合体２０を用いて構成した燃料電
池の性能を図３に例示する。図中曲線Ａは実施例の接合
体２０を用いて構成した燃料電池の性能を示し、曲線Ｂ
は比較例として炭素繊維２４に代えて触媒を担持するカ
ーボン粒子を電解質膜に接合して構成された接合体を用
いて構成した燃料電池の性能を示す。なお、比較例は、
アルコールを溶媒として粒径が約０．１μｍのカーボン
粒子を分散させて調整したインクをドクターブレードに
より電解質膜に印刷し、その後、熱を加えてカーボン粒
子と電解質膜とを一体化した。図示するように、実施例
の接合体２０を用いた燃料電池は、比較例に比して良好
な性能を示す。特に電流密度が高い領域では、性能の向
上が著しい。
電解質膜と電極との接合体２０を用いて構成した燃料電
池の性能を図３に例示する。図中曲線Ａは実施例の接合
体２０を用いて構成した燃料電池の性能を示し、曲線Ｂ
は比較例として炭素繊維２４に代えて触媒を担持するカ
ーボン粒子を電解質膜に接合して構成された接合体を用
いて構成した燃料電池の性能を示す。なお、比較例は、
アルコールを溶媒として粒径が約０．１μｍのカーボン
粒子を分散させて調整したインクをドクターブレードに
より電解質膜に印刷し、その後、熱を加えてカーボン粒
子と電解質膜とを一体化した。図示するように、実施例
の接合体２０を用いた燃料電池は、比較例に比して良好
な性能を示す。特に電流密度が高い領域では、性能の向
上が著しい。
【００２３】以上説明した実施例の燃料電池用の電解質
膜と電極との接合体２０によれば、電解質膜２２に対し
て一様に略９０度の角度となるよう植毛された複数の炭
素繊維２４を備えることにより、電解質膜２２からの排
水性や電解質膜２２へのガス透過性を向上させることが
できる。この結果、実施例の接合体２０を用いて燃料電
池を構成すれば、燃料電池の性能を向上させることがで
きる。また、実施例の接合体２０によれば、カーボン粒
子２６を備えることにより、電解質膜２２の表面におけ
る面方向の導電性を向上させることができる。
膜と電極との接合体２０によれば、電解質膜２２に対し
て一様に略９０度の角度となるよう植毛された複数の炭
素繊維２４を備えることにより、電解質膜２２からの排
水性や電解質膜２２へのガス透過性を向上させることが
できる。この結果、実施例の接合体２０を用いて燃料電
池を構成すれば、燃料電池の性能を向上させることがで
きる。また、実施例の接合体２０によれば、カーボン粒
子２６を備えることにより、電解質膜２２の表面におけ
る面方向の導電性を向上させることができる。
【００２４】実施例の接合体２０の製造方法によれば、
電界植毛の技術を用いることにより、電解質膜２２に対
して一様に略９０度の角度となるよう複数の炭素繊維２
４を植毛することができ、電解質膜２２からの排水性や
電解質膜２２へのガス透過性が高い電解質膜と電極の接
合体を製造することができる。
電界植毛の技術を用いることにより、電解質膜２２に対
して一様に略９０度の角度となるよう複数の炭素繊維２
４を植毛することができ、電解質膜２２からの排水性や
電解質膜２２へのガス透過性が高い電解質膜と電極の接
合体を製造することができる。
【００２５】実施例の接合体２０では、複数の炭素繊維
２４は略９０度の角度をもって電解質膜２２に固着され
ているが、排水性やガス透過性の観点から９０度でなく
てもかまわず、一様な方向に所定の角度をもって固着さ
れていてもよい。また、一様である必要はなく、所定の
角度をもっていればランダムな方向を向いていても差し
支えない。
２４は略９０度の角度をもって電解質膜２２に固着され
ているが、排水性やガス透過性の観点から９０度でなく
てもかまわず、一様な方向に所定の角度をもって固着さ
れていてもよい。また、一様である必要はなく、所定の
角度をもっていればランダムな方向を向いていても差し
支えない。
【００２６】実施例の接合体２０では、電解質膜２２に
炭素繊維２４を植毛したが、導電性の繊維であれば、炭
素繊維以外のものを植毛するものとしてもよい。
炭素繊維２４を植毛したが、導電性の繊維であれば、炭
素繊維以外のものを植毛するものとしてもよい。
【００２７】実施例の接合体２０の製造方法では、電解
質膜２２と複数の炭素繊維２４とを帯電させたが、複数
の炭素繊維２４のみを帯電させて電解質膜２２を帯電さ
せず、電解質膜２２の複数の炭素繊維２４を植毛する面
の裏面に炭素繊維２４とは異なる極性の帯電体を配置し
て電界植毛技術により電解質膜２２に複数の炭素繊維２
４を植毛するものとしてもよい。この場合の接合体の製
造工程を図４に示す。図示するように、この接合体は、
まず、炭素繊維２４へ触媒を担持させ、電解質膜２２に
カーボン粒子２６を塗布すると共に、触媒を担持した炭
素繊維２４を陰極に帯電させる（工程Ｓ２０〜Ｓ２
４）。続いて、帯電させていない電解質膜２２の炭素繊
維２４を植毛させない面に陽極に帯電させた帯電体を配
置し（工程Ｓ２６）、電界植毛の技術を用いて複数の炭
素繊維２４を電解質膜２２に植毛し（工程Ｓ２８）、電
解質膜２２に熱を加えて複数の炭素繊維２４を電解質膜
２２に固着させて（工程Ｓ３０）、接合体２０を完成す
る。この変形例の製造方法によれば、電解質膜２２を帯
電させなくても複数の炭素繊維２４を植毛することがで
きる。
質膜２２と複数の炭素繊維２４とを帯電させたが、複数
の炭素繊維２４のみを帯電させて電解質膜２２を帯電さ
せず、電解質膜２２の複数の炭素繊維２４を植毛する面
の裏面に炭素繊維２４とは異なる極性の帯電体を配置し
て電界植毛技術により電解質膜２２に複数の炭素繊維２
４を植毛するものとしてもよい。この場合の接合体の製
造工程を図４に示す。図示するように、この接合体は、
まず、炭素繊維２４へ触媒を担持させ、電解質膜２２に
カーボン粒子２６を塗布すると共に、触媒を担持した炭
素繊維２４を陰極に帯電させる（工程Ｓ２０〜Ｓ２
４）。続いて、帯電させていない電解質膜２２の炭素繊
維２４を植毛させない面に陽極に帯電させた帯電体を配
置し（工程Ｓ２６）、電界植毛の技術を用いて複数の炭
素繊維２４を電解質膜２２に植毛し（工程Ｓ２８）、電
解質膜２２に熱を加えて複数の炭素繊維２４を電解質膜
２２に固着させて（工程Ｓ３０）、接合体２０を完成す
る。この変形例の製造方法によれば、電解質膜２２を帯
電させなくても複数の炭素繊維２４を植毛することがで
きる。
【００２８】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図１】 本発明の一実施例である燃料電池用の電解質
膜と電極との接合体２０の構成の概略を示す構成図であ
る。
膜と電極との接合体２０の構成の概略を示す構成図であ
る。
【図２】 実施例の接合体２０の製造の様子を例示する
製造工程図である。
製造工程図である。
【図３】 実施例の燃料電池用の電解質膜と電極との接
合体２０を用いて構成した燃料電池の性能を例示するグ
ラフである。
合体２０を用いて構成した燃料電池の性能を例示するグ
ラフである。
【図４】 変形例の電解質膜と電極の接合体の製造の様
子を例示する製造工程図である。
子を例示する製造工程図である。
２０ 接合体、２２ 電解質膜、２４ 炭素繊維、２６
カーボン粒子。
カーボン粒子。
Claims (8)
- 【請求項１】 固体高分子型の燃料電池に用いられる電
解質膜と電極との接合体であって、 前記電解質膜に少なくとも一方の面に複数の導電性繊維
を所定の角度をもって固着させてなる電解質膜と電極と
の接合体。 - 【請求項２】 前記導電性繊維は、炭素繊維である請求
項１記載の電解質膜と電極との接合体。 - 【請求項３】 前記導電性繊維は、少なくとも前記電解
質膜と接触する部位近傍に触媒を担持してなる請求項１
または２記載の電解質膜と電極との接合体。 - 【請求項４】 前記所定の角度は略９０度である請求項
１ないし３いずれか記載の電解質膜と電極との接合体。 - 【請求項５】 前記電解質膜の前記複数の導電性繊維が
固着された面の表面に複数の導電性粒子を備える請求項
１ないし４いずれか記載の電解質膜と電極との接合体。 - 【請求項６】 固体高分子型の燃料電池に用いられる電
解質膜と電極との接合体の製造方法であって、 前記電解質膜を帯電させると共に該電解質膜とは異なる
極性に複数の導電性繊維を帯電させる帯電工程と、 前記帯電させた電解質膜と該電解質膜とは異なる極性に
帯電させた複数の導電性繊維との電界の作用により該電
解質膜の少なくとも一方の面に該複数の導電性繊維を所
定の角度をもって植毛する電界植毛工程とを備える電解
質膜と電極との接合体の製造方法。 - 【請求項７】 固体高分子型の燃料電池に用いられる電
解質膜と電極との接合体の製造方法であって、 複数の導電性繊維を帯電させる帯電工程と、 前記電解質膜の一方の面に前記複数の導電性繊維とは異
なる極性の帯電した帯電体を配置する帯電体配置工程
と、 前記帯電させた複数の導電性繊維を前記帯電体を配置し
た電解質膜の他方の面から近づけて、該複数の導電性繊
維と該帯電体との電界の作用により該電解質膜の他方の
面に該複数の導電性繊維を所定の角度をもって植毛する
電界植毛工程とを備える電解質膜と電極との接合体の製
造方法。 - 【請求項８】 前記帯電工程に先立って行なわれる工程
であって、前記複数の導電性繊維に触媒を担持させる触
媒担持工程を備える請求項６または７記載の電解質膜と
電極との接合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037342A JP2000243411A (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | 燃料電池用の電解質膜と電極との接合体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037342A JP2000243411A (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | 燃料電池用の電解質膜と電極との接合体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000243411A true JP2000243411A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12494939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11037342A Pending JP2000243411A (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | 燃料電池用の電解質膜と電極との接合体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000243411A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003059506A (ja) * | 2001-08-16 | 2003-02-28 | Mitsubishi Electric Corp | 電気化学素子及び電気化学素子装置 |
| WO2006003950A1 (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-12 | Bridgestone Corporation | 複合体、触媒構造体、固体高分子型燃料電池用電極及びその製造方法、並びに固体高分子型燃料電池 |
| JP2006228745A (ja) * | 2001-03-28 | 2006-08-31 | Toshiba Corp | 燃料電池用触媒材料及び燃料電池用触媒材料の製造方法 |
| JP2007173109A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Canon Inc | 燃料電池用膜電極接合体、その製造方法および燃料電池 |
| JP2007258031A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Nok Corp | 高分子電解質膜−電極複合体の製造方法 |
| JP2009117374A (ja) * | 2001-03-28 | 2009-05-28 | Toshiba Corp | 燃料電池用触媒シート、燃料電池用電極及び燃料電池 |
| US7585584B2 (en) | 2002-07-29 | 2009-09-08 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Carbon nanotubes for fuel cells, method for manufacturing the same, and fuel cell using the same |
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| JP2012507119A (ja) * | 2008-10-24 | 2012-03-22 | ナノシス・インク． | 界面層を有する膜電極複合体 |
| US9006133B2 (en) | 2008-10-24 | 2015-04-14 | Oned Material Llc | Electrochemical catalysts for fuel cells |
-
1999
- 1999-02-16 JP JP11037342A patent/JP2000243411A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8083905B2 (en) | 2002-07-29 | 2011-12-27 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Carbon nanotubes for fuel cells, method for manufacturing the same, and fuel cell using the same |
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