JP2002117862A - Cell for solid high polymer type fuel cell, and its manufacturing method - Google Patents

Cell for solid high polymer type fuel cell, and its manufacturing method

Info

Publication number
JP2002117862A
JP2002117862A JP2000311068A JP2000311068A JP2002117862A JP 2002117862 A JP2002117862 A JP 2002117862A JP 2000311068 A JP2000311068 A JP 2000311068A JP 2000311068 A JP2000311068 A JP 2000311068A JP 2002117862 A JP2002117862 A JP 2002117862A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slurry
fuel cell
cell
electrolyte fuel
reaction layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000311068A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiki Ito
栄基 伊藤
Toshiro Kobayashi
敏郎 小林
Takuya Moriga
卓也 森賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000311068A priority Critical patent/JP2002117862A/en
Publication of JP2002117862A publication Critical patent/JP2002117862A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain a power generation performance of a cell by making a distribution of an ion conductivity resin in a reaction layer uniform. SOLUTION: In the cell for solid high polymer type fuel cells which sandwich both the sides of the solid high polymer film in the reaction layer, the ion conductivity resin has sufficient concentration for a hydrogen-ion density to move inside of the reaction layer, while the ion conductivity resin is uniformly distributed in the reaction layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池(PEFC:Polymer Elecrolyt
e Fuel Cell)用セル及びその製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell (PEFC: Polymer Electrolyt).
e Fuel Cell) and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知の如く、固体高分子型燃料電池の基
本構成は、図1に示すようになっている。この燃料電池
1は、PEFC用セル2と、このセル2の両端側に配置
されてセル2を挟持するセパレータ3a,3bと、前記
セル2とセパレータ3a,3b間に配置された拡散層4
とから構成されている。
2. Description of the Related Art As is well known, the basic structure of a polymer electrolyte fuel cell is shown in FIG. The fuel cell 1 includes a PEFC cell 2, separators 3 a and 3 b disposed at both ends of the cell 2 to sandwich the cell 2, and a diffusion layer 4 disposed between the cell 2 and the separators 3 a and 3 b.
It is composed of

【0003】前記PEFC用セル2は、固体高分子膜5
と、該膜5の両側に配置された反応層6a,6bとから
構成されている。前記拡散層4は、カーボンペーパ7
と、この一方の主面に形成されたスラリー層8とから構
成されている。前記セパレータ3aのセル側には水素ガ
スを流すための溝9が形成され、他方のセパレータ3b
には空気を流すための溝10が形成されている。
[0003] The PEFC cell 2 comprises a solid polymer film 5.
And reaction layers 6 a and 6 b disposed on both sides of the film 5. The diffusion layer 4 is made of carbon paper 7
And a slurry layer 8 formed on one of the main surfaces. A groove 9 for flowing hydrogen gas is formed on the cell side of the separator 3a.
Is formed with a groove 10 for flowing air.

【0004】こうした構成のPEFCにおいて、前記セ
ルは、例えば、Pt担持カーボン粒子,高分子(電解
質),水及びエタノールを混合した溶液を固体高分子膜
の両面に塗付した後、乾燥することにより形成される。
In the PEFC having such a configuration, the cell is formed, for example, by applying a mixed solution of Pt-supported carbon particles, a polymer (electrolyte), water and ethanol to both surfaces of a solid polymer film, and then drying. It is formed.

【0005】従来、PEFC用セルの具体的な例として
は、図2(A),(B)に示すものが知られている(U
SP.5,211,984)。ここで、図2(A)は同
セルの全体を示す断面図、図2(B)は図2(A)の要
部の拡大図を示す。
Conventionally, as a specific example of a cell for PEFC, a cell shown in FIGS. 2A and 2B is known (U).
SP. 5, 211, 984). Here, FIG. 2A is a sectional view showing the whole of the cell, and FIG. 2B is an enlarged view of a main part of FIG. 2A.

【0006】図中の付番11は固体高分子膜を示し、こ
の膜11の両側に触媒層12,13を夫々介してアノー
ド層(電極層)14,カソード層(電極層)15が配置さ
れている。前記アノード層14にはアノード16が接続
され、前記カソード層15にはカソード17が夫々接続
されている。また、前記アノード層14側には燃料ガス
18が導入され、カソード層15には酸化剤19が導入
されるようになっている。前記触媒層12(又は13)
は、イオノマー(ionomer)20にカーボン粒子
21、Pt触媒22が担持された構成になっている。な
お、図2中の触媒層及び電極層は図1中の反応層に対応
する。
Reference numeral 11 in the drawing denotes a solid polymer membrane, and an anode layer (electrode layer) 14 and a cathode layer (electrode layer) 15 are arranged on both sides of the membrane 11 through catalyst layers 12 and 13, respectively. ing. An anode 16 is connected to the anode layer 14, and a cathode 17 is connected to the cathode layer 15. Further, a fuel gas 18 is introduced into the anode layer 14 side, and an oxidant 19 is introduced into the cathode layer 15. The catalyst layer 12 (or 13)
Has a structure in which carbon particles 21 and a Pt catalyst 22 are supported on an ionomer 20. Note that the catalyst layer and the electrode layer in FIG. 2 correspond to the reaction layer in FIG.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
PEFC用セルによれば、反応層内のカーボン粒子(イ
オン伝導性樹脂)の分布を制御することが困難で、反応
層内のイオンの移動抵抗がセルの発電性能を下げている
という問題があった。これは、図6の曲線(イ)に示すよ
うに、反応層内のイオン導電性樹脂の濃度分布が外側で
大きく固体高分子膜との境界近くで小さくなり、濃度分
布が不均一であるからである。
However, according to the conventional PEFC cell, it is difficult to control the distribution of carbon particles (ion-conductive resin) in the reaction layer, and the ion migration resistance in the reaction layer is difficult. However, there is a problem that the power generation performance of the cell is lowered. This is because the concentration distribution of the ionic conductive resin in the reaction layer is large on the outside and small near the boundary with the solid polymer film as shown by the curve (a) in FIG. 6, and the concentration distribution is not uniform. It is.

【0008】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、反応層内にイオン伝導性樹脂が均一に分布され
ているとともに、イオン伝導性樹脂は水素イオン濃度が
反応層内を移動するのに十分な濃度を有した構成とする
ことにより、反応層内のイオン導電性樹脂の分布を均一
にしてセルの発電性能を維持しえる固体高分子型燃料電
池用セルを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and the ion conductive resin is uniformly distributed in the reaction layer, and the ion conductive resin has a hydrogen ion concentration that moves in the reaction layer. The purpose of the present invention is to provide a cell for a polymer electrolyte fuel cell capable of maintaining the power generation performance of the cell by making the distribution of the ionic conductive resin in the reaction layer uniform by adopting a structure having a sufficient concentration for the cell. I do.

【0009】また、本発明は、反応層内にイオン伝導性
樹脂が外側から反応層と固体高分子膜の境界に向かうに
つれて徐々に大きくなるように分布されている構成とす
ることにより、セルの発電性能を維持しえる固体高分子
型燃料電池用セルを提供することを目的とする。
Further, the present invention provides a structure in which the ion-conductive resin is distributed in the reaction layer so as to gradually increase from the outside toward the boundary between the reaction layer and the solid polymer film, so that the cell can be formed. An object of the present invention is to provide a cell for a polymer electrolyte fuel cell that can maintain power generation performance.

【0010】更に、本発明は、触媒を担持した導電性材
料と高分子材料と溶媒を混合してなるスラリーを離型性
のよいシート上に塗布し、乾燥してスラリー内の溶媒を
除去し、前記シートを外側にした状態で固体高分子膜を
両サイドから圧力をかけながら挟持した後、前記シート
を剥がすことにより、セルの発電性能を維持しえる固体
高分子型燃料電池用セルの製造方法を提供することを目
的とする。
Further, the present invention provides a method of coating a slurry comprising a mixture of a conductive material carrying a catalyst, a polymer material and a solvent on a sheet having good releasability and drying it to remove the solvent in the slurry. And manufacturing a cell for a polymer electrolyte fuel cell capable of maintaining the power generation performance of the cell by holding the solid polymer membrane while applying pressure from both sides while keeping the sheet outside, and then peeling the sheet. The aim is to provide a method.

【0011】更には、本発明は、触媒を担持した導電性
材料と高分子材料と溶媒を混合してなるスラリーを固体
高分子膜の両面に直接塗布し、乾燥してスラリー内の溶
媒を除去した後、乾燥した前記スラリー及び固体高分子
膜を熱圧着することにより、セルの発電性能を維持しえ
る固体高分子型燃料電池用セルの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
Further, the present invention provides a method in which a slurry obtained by mixing a conductive material carrying a catalyst, a polymer material, and a solvent is directly applied to both surfaces of a solid polymer film and dried to remove the solvent in the slurry. An object of the present invention is to provide a method for producing a cell for a polymer electrolyte fuel cell, which can maintain the power generation performance of the cell by thermocompression bonding the dried slurry and the solid polymer membrane after the drying.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、固体
高分子膜の両サイドを反応層で挟持した固体高分子型燃
料電池用セルにおいて、反応層内にイオン伝導性樹脂が
均一に分布されているとともに、イオン伝導性樹脂は水
素イオン濃度が反応層内を移動するのに十分な濃度を有
していることを特徴とする固体高分子型燃料電池用セル
である。
Means for Solving the Problems The first invention of the present application is directed to a polymer electrolyte fuel cell having both sides of a solid polymer membrane sandwiched between reaction layers, wherein the ion-conductive resin is uniformly formed in the reaction layer. The polymer electrolyte fuel cell is characterized in that the ion-conductive resin is distributed and has a sufficient hydrogen ion concentration to move in the reaction layer.

【0013】本願第2の発明は、固体高分子膜の両サイ
ドを反応層で挟持した固体高分子型燃料電池用セルにお
いて、反応層内にイオン伝導性樹脂が外側から反応層と
固体高分子膜の境界に向かうにつれて徐々に大きくなる
ように分布されていることを特徴とする固体高分子型燃
料電池用セルである。
The second invention of the present application is directed to a polymer electrolyte fuel cell in which both sides of a solid polymer membrane are sandwiched by a reaction layer, wherein an ion-conductive resin is provided inside the reaction layer from the outside. A cell for a polymer electrolyte fuel cell, wherein the cells are distributed so as to gradually increase toward the boundary of the membrane.

【0014】本願第3の発明は、固体高分子膜の両サイ
ドを反応層で挟持した固体高分子型燃料電池用セルを製
造する方法において、触媒を担持した導電性材料と高分
子材料と溶媒を混合してなるスラリーを離型性のよいシ
ート上に塗布する工程と、乾燥してスラリー内の溶媒を
除去する工程と、前記シートを外側にした状態で固体高
分子膜を両サイドから圧力をかけながら挟持する工程
と、前記シートを剥がす工程とを具備することを特徴と
する固体高分子型燃料電池用セルの製造方法である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell having both sides of a solid polymer membrane sandwiched between reaction layers, comprising a conductive material carrying a catalyst, a polymer material, and a solvent. Applying a slurry obtained by mixing on a sheet having good mold release properties, a step of drying to remove the solvent in the slurry, and applying a pressure to the solid polymer film from both sides with the sheet being outside. And a step of peeling off the sheet, and a method of manufacturing a cell for a polymer electrolyte fuel cell, comprising the steps of:

【0015】本願第4の発明は、固体高分子膜の両サイ
ドを反応層で挟持した固体高分子型燃料電池用セルを製
造する方法において、触媒を担持した導電性材料と高分
子材料と溶媒を混合してなるスラリーを固体高分子膜の
両面に直接塗布する工程と、乾燥してスラリー内の溶媒
を除去する工程と、乾燥した前記スラリー及び固体高分
子膜を熱圧着する工程とを具備することを特徴とする固
体高分子型燃料電池用セルの製造方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a polymer electrolyte fuel cell having both sides of a solid polymer membrane sandwiched between reaction layers, comprising a conductive material carrying a catalyst, a polymer material, and a solvent. And a step of directly applying a slurry obtained by mixing the two on both surfaces of the solid polymer film, a step of drying to remove the solvent in the slurry, and a step of thermocompression bonding the dried slurry and the solid polymer film. A method for producing a cell for a polymer electrolyte fuel cell.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳しく
説明する。本発明において、前記反応層としては、固体
高分子膜に直接形成された,触媒担持導電性材料とイオ
ン伝導性樹脂が溶媒に分散されたスラリー層が挙げられ
る。ここで、前記反応層の厚みは5〜30μmであるこ
とが好ましい。ここで、反応層の厚みが5μm未満で
は、電池反応に必要な触媒量を十分に得られないため、
また、反応層中の高分子量が少なく高分子が十分に保水
をすることができずに、反応層中のイオン導電性が低下
する。一方、厚みが30μmを超えると、反応ガスの反
応層中での拡散抵抗が大きくなり反応層全体への反応ガ
スの供給が困難になり、また、反応層中の水管理が困難
(反応層中に水が滞留し易くなり、反応ガスの供給を妨
げる。)となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In the present invention, examples of the reaction layer include a slurry layer in which a catalyst-carrying conductive material and an ion-conductive resin are directly formed on a solid polymer membrane and dispersed in a solvent. Here, the thickness of the reaction layer is preferably 5 to 30 μm. Here, if the thickness of the reaction layer is less than 5 μm, a sufficient amount of catalyst required for a battery reaction cannot be obtained.
In addition, the high molecular weight in the reaction layer is so small that the polymer cannot sufficiently retain water, and the ionic conductivity in the reaction layer decreases. On the other hand, if the thickness exceeds 30 μm, the diffusion resistance of the reaction gas in the reaction layer increases, making it difficult to supply the reaction gas to the entire reaction layer, and difficult to control the water in the reaction layer (in the reaction layer). Water tends to stagnate, which hinders the supply of the reaction gas.)

【0017】本発明において、前記スラリー層は、例え
ばイオン伝導性樹脂の濃度が同一のスラリーを2回以上
固体高分子膜に塗布することにより、あるいはイオン伝
導性樹脂の濃度が異なるスラリーを2回以上高分子膜に
塗布することにより形成される。前者の場合は反応層内
のイオン伝導性樹脂の濃度を均一にする場合に有効であ
り、後者の場合は反応層内のイオン伝導性樹脂の濃度を
外側から反応層と固体高分子との境界に向かうにつれて
徐々に大きくする場合に有効である。
In the present invention, the slurry layer may be formed, for example, by applying a slurry having the same ion-conductive resin concentration twice or more to the solid polymer membrane, or by applying a slurry having a different ion-conductive resin concentration twice. The above is formed by coating the polymer film. In the former case, it is effective to make the concentration of the ion conductive resin in the reaction layer uniform, and in the latter case, the concentration of the ion conductive resin in the reaction layer is changed from the outside to the boundary between the reaction layer and the solid polymer. This is effective when gradually increasing as one moves toward.

【0018】前記スラリー層の厚みは、1〜50μmで
あることが好ましい。ここで、スラリー層の厚みが1μ
m未満の場合は、塗布面へ均一な塗布が困難になる。ま
た、厚みが50μmを超えると、しわになりやすく、反
応層が不均一になりやすく抵抗が大きくなって発電効率
が低下しやすい。
The thickness of the slurry layer is preferably 1 to 50 μm. Here, the thickness of the slurry layer is 1 μm.
When it is less than m, uniform application to the application surface becomes difficult. On the other hand, if the thickness exceeds 50 μm, wrinkles are likely to occur, the reaction layer is likely to be non-uniform, resistance is increased, and power generation efficiency is likely to be reduced.

【0019】本発明において、固体高分子型燃料電池用
セルを製造する方法としては、触媒を担持した導電性材
料と高分子材料と溶媒を混合してなるスラリーを離型性
のよいシート上に塗布し、乾燥してスラリー内の溶媒を
除去し、前記シートを外側にした状態で固体高分子膜を
両サイドから圧力をかけながら挟持した後、前記シート
を剥がすことにより製造する方法、あるいは、触媒を担
持した導電性材料と高分子材料と溶媒を混合してなるス
ラリーを固体高分子膜の両面に直接塗布し、乾燥してス
ラリー内の溶媒を除去した後、乾燥した前記スラリー及
び固体高分子膜を熱圧着することにより製造する方法が
挙げられる。
In the present invention, a method for producing a cell for a polymer electrolyte fuel cell includes a method in which a slurry obtained by mixing a conductive material carrying a catalyst, a polymer material and a solvent is placed on a sheet having good mold release properties. Applying, drying to remove the solvent in the slurry, sandwiching the solid polymer film while applying pressure from both sides in a state where the sheet is outside, and then manufacturing by peeling the sheet, or A slurry obtained by mixing a conductive material carrying a catalyst, a polymer material, and a solvent is directly applied to both surfaces of the solid polymer film, and dried to remove the solvent in the slurry. A method of producing the polymer film by thermocompression bonding is exemplified.

【0020】本発明方法において、前記乾燥は、大気中
で20〜100℃の範囲で行うことが好ましい。ここ
で、温度が20℃未満では、溶媒を蒸発除去するために
長時間を要し、反応層の重力方向における不均一化の原
因となったり、コスト高の要因となる。一方、温度が1
00℃を超えると、乾燥速度が速すぎて、スラリーが凝
集して均一な反応を得ることが困難となる。また、前記
乾燥は凍結乾燥であることが好ましい。この理由は、触
媒を担持した導電性材料と高分子の絡みつき構造を維持
したまま溶媒を除去することができるからである。
In the method of the present invention, the drying is preferably performed in the air at a temperature of 20 to 100 ° C. Here, when the temperature is lower than 20 ° C., it takes a long time to evaporate and remove the solvent, which causes non-uniformity in the gravitational direction of the reaction layer and increases the cost. On the other hand, if the temperature is 1
If the temperature is higher than 00 ° C., the drying rate is too high, and it becomes difficult to obtain a uniform reaction by agglomeration of the slurry. Preferably, the drying is freeze-drying. This is because the solvent can be removed while maintaining the entangled structure between the conductive material carrying the catalyst and the polymer.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る固体高分子型
燃料電池(PEFC)用セル及びその製造方法について
図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A polymer electrolyte fuel cell (PEFC) cell according to one embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described below with reference to the drawings.

【0022】(実施例1)図3(A)〜(E)を参照す
る。まず、カーボンブラックに、平均粒径2nmの白金
粒子を45重量%担持させたものを電極の触媒とした。
次に、この触媒粉末をイオン交換水に分散し、次いでエ
タノールに分散させた。この分散溶液にパーフルオロス
ルホン酸樹脂(イオン伝導性樹脂)溶液(商品名:SE
−5112、Du Pont社製)を混合してスラリー
31を製作した。つづいて、離型性シートとしてのテフ
ロン(登録商標)シート32をその水平面が出るように
配置した後、前記テフロンシート32上に前記スラリー
31を厚さ10μm塗布した(図3(A)参照)。
Embodiment 1 Referring to FIGS. 3A to 3E. First, a catalyst in which 45% by weight of platinum particles having an average particle diameter of 2 nm were supported on carbon black was used as an electrode catalyst.
Next, this catalyst powder was dispersed in ion-exchanged water and then in ethanol. A perfluorosulfonic acid resin (ion conductive resin) solution (trade name: SE)
−5112, manufactured by Du Pont) to prepare a slurry 31. Subsequently, a Teflon (registered trademark) sheet 32 as a release sheet was disposed so as to protrude from the horizontal plane, and then the slurry 31 was applied to the Teflon sheet 32 at a thickness of 10 μm (see FIG. 3A). .

【0023】次に、塗布したスラリー31を定温乾燥炉
中で乾燥し、溶媒を除去し、テフロンシート32の片面
に第1のスラリー層33aを形成した(図3(B)参
照)。つづいて、前記スラリー31と同一濃度のスラリ
ーを前記スラリー層33a上に厚さ10μm塗布し、乾
燥して第2のスラリー層33bを形成した。ここで、第
1のスラリー層33a,第2のスラリー層33bを総称
して単にスラリー層33と呼ぶ。なお、上記の工程を所
定の触媒量になるまで繰返した。また、スラリー層33
を形成したテフロンシート32を基材34と呼ぶ(図3
(C)参照)。
Next, the applied slurry 31 was dried in a constant-temperature drying oven, the solvent was removed, and a first slurry layer 33a was formed on one surface of the Teflon sheet 32 (see FIG. 3B). Subsequently, a slurry having the same concentration as that of the slurry 31 was applied on the slurry layer 33a to a thickness of 10 μm and dried to form a second slurry layer 33b. Here, the first slurry layer 33a and the second slurry layer 33b are simply referred to simply as a slurry layer 33. Note that the above steps were repeated until the catalyst amount reached a predetermined value. Also, the slurry layer 33
The Teflon sheet 32 on which is formed is called a base material 34 (FIG. 3).
(C)).

【0024】次に、前記基材34で該基材34のスラリ
ー層33が内側に位置するようにして別途用意したパー
フルオロスルホン酸樹脂膜(Du Pont社製の固体
高分子膜、商品名:Nafion112)35を両側か
ら挟み込み、基材34を両側から熱圧着した(図3
(D)参照)。この後、前記テフロンシート32を剥が
し、固体高分子膜35及び反応層36からなるPEFC
用セル37を製造した(図3(E)参照)。ここで、反
応層36の厚みは、約30μmである。
Next, a perfluorosulfonic acid resin film (a solid polymer film manufactured by Du Pont, a trade name: trade name) prepared separately so that the slurry layer 33 of the base material 34 is located inside the base material 34. Nafion 112) 35 was sandwiched from both sides, and the base material 34 was thermocompressed from both sides (FIG. 3).
(D)). Thereafter, the Teflon sheet 32 is peeled off, and a PEFC comprising a solid polymer film 35 and a reaction layer 36 is formed.
A cell 37 was manufactured (see FIG. 3E). Here, the thickness of the reaction layer 36 is about 30 μm.

【0025】このようにして製造されたPEFC用セル
37は、図3(E)に示す如く、固体高分子膜35と、
この固体高分子膜35の両側に形成された厚み30μm
からなる反応層36とから構成されている。係るセル3
7によれば、高分子の濃度が同一のスラリー31を複数
回テフロンシート32上に塗布し、乾燥を繰り返すこと
により反応層36を形成しているので、反応層36内に
高分子が均一に分布される。その結果、図6の曲線
(ロ)に示すように、高分子は反応層内で均一になるよ
うに分布される。また、高分子は、水素イオン濃度が反
応層内を移動するのに十分な濃度を有した構成となって
いる。従って、反応層36内でのイオン伝導性を向上さ
せることができる。
As shown in FIG. 3E, the PEFC cell 37 manufactured as described above includes a solid polymer film 35 and
30 μm thick formed on both sides of this solid polymer film 35
And a reaction layer 36 made of. Such cell 3
According to 7, since the reaction layer 36 is formed by applying the slurry 31 having the same polymer concentration on the Teflon sheet 32 a plurality of times and repeating the drying, the polymer is uniformly dispersed in the reaction layer 36. Distributed. As a result, as shown by the curve (b) in FIG. 6, the polymer is uniformly distributed in the reaction layer. Further, the polymer has a configuration in which the concentration of hydrogen ions is sufficient to move in the reaction layer. Therefore, the ionic conductivity in the reaction layer 36 can be improved.

【0026】事実、上記セルを2つのステレンレス製の
セパレータにより両者間にテトラフルオロエチレンによ
り撥水化されたカーボンペーパーを介して挟持して発電
試験を行ったところ、図5の線(イ)のような特性が得
られた。但し、アノードには水素ガス、カソードには空
気を、夫々水素利用率70%、空気利用率40%となる
ように供給した。また、夫々のガス供給部には温度調節
装置及び加湿器を設け、供給ガスの温度は基本的に電池
温度と同等に設定し、湿度は供給ガスの露点温度が電池
温度より15〜35℃低くなるように設定した。
In fact, when the above cell was sandwiched between two stainless steel-made separators via carbon paper water-repellent with tetrafluoroethylene, a power generation test was carried out. Such characteristics were obtained. However, hydrogen gas was supplied to the anode, and air was supplied to the cathode so that the hydrogen utilization rate was 70% and the air utilization rate was 40%, respectively. Each gas supply unit is provided with a temperature controller and a humidifier, the temperature of the supply gas is basically set to be equal to the battery temperature, and the humidity is such that the dew point temperature of the supply gas is lower than the battery temperature by 15 to 35 ° C. It was set to become.

【0027】(実施例2)まず、カーボンブラックに、
平均粒径2nmの白金粒子を45重量%担持させたもの
を電極の触媒とした。次に、この触媒粉末をイオン交換
水に分散し、次いでエタノールに分散させた。この分散
溶液にパーフルオロスルホン酸樹脂溶液(商品名:SE
−5112、Du Pont社製)を混合してスラリー
31を製作した。このとき、触媒量とパーフルオロスル
ホン酸樹脂溶液の重量%を変化させて、2種類のスラリ
ーA,Bを用意した。但し、スラリーAよりスラリーB
のパーフルオロスルホン酸樹脂溶液の重量%が大きい。
つづいて、離型性シートとしてのテフロンシート32を
その水平面が出るように配置した後、前記テフロンシー
ト上に前記スラリーを厚さ10μm塗布した。
Example 2 First, carbon black was used.
A catalyst carrying 45% by weight of platinum particles having an average particle size of 2 nm was used as an electrode catalyst. Next, this catalyst powder was dispersed in ion-exchanged water and then in ethanol. A perfluorosulfonic acid resin solution (trade name: SE)
−5112, manufactured by Du Pont) to prepare a slurry 31. At this time, two kinds of slurries A and B were prepared by changing the amount of the catalyst and the weight% of the perfluorosulfonic acid resin solution. However, slurry B is better than slurry A
% Of the perfluorosulfonic acid resin solution is large.
Subsequently, a Teflon sheet 32 as a release sheet was arranged so that its horizontal surface was protruded, and then the slurry was applied to the Teflon sheet at a thickness of 10 μm.

【0028】次に、塗布したスラリーAを定温乾燥炉中
で乾燥し、溶媒を除去し、テフロンシートの片面に第1
のスラリー層を形成した。つづいて、前記スラリーB前
記スラリー層A上に厚さ10μm塗布し、乾燥して第2
のスラリー層を形成した。ここで、第1のスラリー層,
第2のスラリー層を総称して単にスラリー層と呼ぶ。な
お、上記の工程を所定の触媒量になるまで繰返した。ま
た、スラリー層を形成したテフロンシートを基材と呼
ぶ。
Next, the applied slurry A is dried in a constant-temperature drying oven to remove the solvent, and the first surface of the Teflon sheet is
Was formed. Subsequently, the slurry B was coated on the slurry layer A at a thickness of 10 μm, dried, and dried.
Was formed. Here, the first slurry layer,
The second slurry layer is simply referred to as a slurry layer. Note that the above steps were repeated until the catalyst amount reached a predetermined value. The Teflon sheet on which the slurry layer has been formed is referred to as a substrate.

【0029】次に、前記基材で該基材のスラリー層が内
側に位置するようにして別途用意したパーフルオロスル
ホン酸樹脂膜(Nafion112)を両側から挟み込
み、基材を両側から熱圧着した。この後、前記テフロン
シートを剥がし、固体高分子膜及び反応層からなるPE
FC用セルを製造した。ここで、反応層の厚みは、約3
0μmである。
Next, a separately prepared perfluorosulfonic acid resin film (Nafion 112) was sandwiched between both sides of the base material such that the slurry layer of the base material was located inside, and the base material was thermocompressed from both sides. Thereafter, the Teflon sheet was peeled off, and a PE comprising a solid polymer film and a reaction layer
A cell for FC was manufactured. Here, the thickness of the reaction layer is about 3
0 μm.

【0030】このようにして製造されたPEFC用セル
によれば、高分子の濃度が異なる2種類のスラリーをパ
ーフルオロスルホン酸樹脂溶液の重量%が大きいスラリ
ーが外側に位置するようにテフロンシート上に塗布し、
乾燥を繰り返すことにより反応層を形成した構成となっ
ている。その結果、図6の線(ハ)に示すように、高分
子は反応層内に外側から反応層と固体高分子膜の境界に
向かうにつれて徐々に大きくなるように分布される。従
って、反応層内でのイオン伝導性を向上させることがで
きる。
According to the PEFC cell manufactured in this manner, two kinds of slurries having different polymer concentrations are placed on a Teflon sheet such that the slurry having a large weight% of the perfluorosulfonic acid resin solution is located outside. And apply
The reaction layer is formed by repeating the drying. As a result, as shown by the line (c) in FIG. 6, the polymer is distributed in the reaction layer so as to gradually increase from the outside toward the boundary between the reaction layer and the solid polymer film. Therefore, the ionic conductivity in the reaction layer can be improved.

【0031】事実、上記セルをステレンレス製のセパレ
ータにより両者間にテトラフルオロエチレンにより撥水
化されたカーボンペーパーを介して挟持して発電試験を
行ったところ、図5の曲線(ロ)のような特性が得られ
た。但し、アノードには水素ガス、カソードには空気
を、夫々水素利用率70%、空気利用率40%となるよ
うに供給した。また、夫々のガス供給部には温度調節装
置及び加湿器を設け、供給ガスの温度は基本的に電池温
度と同等に設定し、湿度は供給ガスの露点温度が電池温
度より15〜35℃低くなるように設定した。
In fact, when the above-mentioned cell was sandwiched by a separator made of stainless steel with a carbon paper water-repellent with tetrafluoroethylene interposed therebetween and a power generation test was performed, a curve shown in FIG. Characteristics were obtained. However, hydrogen gas was supplied to the anode, and air was supplied to the cathode so that the hydrogen utilization rate was 70% and the air utilization rate was 40%, respectively. Each gas supply unit is provided with a temperature controller and a humidifier, the temperature of the supply gas is basically set to be equal to the battery temperature, and the humidity is such that the dew point temperature of the supply gas is lower than the battery temperature by 15 to 35 ° C. It was set to become.

【0032】(実施例3)図4(A)〜(D)を参照す
る。なお、図4(D)では、便宜上、固体高分子膜及び
反応層の厚みを厚くして描いている。
(Embodiment 3) Referring to FIGS. 4 (A) to 4 (D). In FIG. 4D, the thickness of the solid polymer film and the thickness of the reaction layer are increased for convenience.

【0033】まず、カーボンブラックに、平均粒径2n
mの白金粒子を45重量%担持させたものを電極の触媒
とした。次に、この触媒粉末をイオン交換水に分散し、
次いでエタノールに分散させた。この分散溶液にパーフ
ルオロスルホン酸樹脂溶液(商品名:SE−5112、
Du Pont社製)を混合してスラリー41を製作し
た。つづいて、パーフルオロスルホン酸樹脂膜(固体高
分子膜、Nafion112)42を水平面が出るよう
に配置して、前記固体高分子膜42の片面に上記スラリ
ー41をエアスプレーにより厚さ1μm塗布した(図4
(A)参照)。
First, carbon black was added with an average particle size of 2n.
A catalyst carrying 45% by weight of platinum particles of m was used as an electrode catalyst. Next, this catalyst powder is dispersed in ion-exchanged water,
Then it was dispersed in ethanol. A perfluorosulfonic acid resin solution (trade name: SE-5112,
Du Pont) was mixed to prepare a slurry 41. Subsequently, a perfluorosulfonic acid resin film (solid polymer film, Nafion 112) 42 was disposed so that a horizontal plane emerged, and the slurry 41 was applied to one surface of the solid polymer film 42 by air spray to a thickness of 1 μm ( FIG.
(A)).

【0034】次に、塗布したスラリー41を定温乾燥炉
中で十分乾燥して溶媒を除去し、テフロンシートの片面
に第1のスラリー層43を形成した(図4(B)参
照)。つづいて、第1のスラリー層43と同様にして、
前記固体高分子膜42の反対側の面に第2のスラリー層
44を形成した(図4(C)参照)。この後、固体高分
子膜42及び第1・第2のスラリー層43、44からな
る積層体をホットプレスすることにより、固体高分子膜
42と、この固体高分子膜42の両側に形成された厚み
30μmからなる反応層45とから構成されたPEFC
用セル46を製造した(図4(D)参照)。
Next, the applied slurry 41 was sufficiently dried in a constant-temperature drying oven to remove the solvent, and a first slurry layer 43 was formed on one side of the Teflon sheet (see FIG. 4B). Subsequently, similarly to the first slurry layer 43,
A second slurry layer 44 was formed on the surface opposite to the solid polymer film 42 (see FIG. 4C). Thereafter, the laminate composed of the solid polymer film 42 and the first and second slurry layers 43 and 44 was hot-pressed to form the solid polymer film 42 and both sides of the solid polymer film 42. PEFC composed of a reaction layer 45 having a thickness of 30 μm
A cell 46 was manufactured (see FIG. 4D).

【0035】実施例3に係るPEFC用セルについても
実施例1と同様な条件で発電試験を行なったところ、図
5の曲線(ハ)に示す特性が得られた。
When a power generation test was performed on the PEFC cell according to Example 3 under the same conditions as in Example 1, the characteristics shown by the curve (c) in FIG. 5 were obtained.

【0036】(実施例4)まず、カーボンブラックに、
平均粒径2nmの白金粒子を45重量%担持させたもの
を電極の触媒とした。次に、この触媒粉末をイオン交換
水に分散し、次いでエタノールに分散させた。この分散
溶液にパーフルオロスルホン酸樹脂溶液(商品名:SE
−5112、Du Pont社製)を混合してスラリー
41を製作した。このとき、触媒量とパーフルオロスル
ホン酸樹脂溶液の濃度を変化させ、2種類のスラリー
A,Bを用意した。但し、スラリーAよりスラリーBの
パーフルオロスルホン酸樹脂溶液の重量%が大きい。
Example 4 First, carbon black was used.
A catalyst carrying 45% by weight of platinum particles having an average particle size of 2 nm was used as an electrode catalyst. Next, this catalyst powder was dispersed in ion-exchanged water and then in ethanol. A perfluorosulfonic acid resin solution (trade name: SE)
−5112, manufactured by Du Pont) to prepare a slurry 41. At this time, two kinds of slurries A and B were prepared by changing the amount of the catalyst and the concentration of the perfluorosulfonic acid resin solution. However, the weight percentage of the perfluorosulfonic acid resin solution of the slurry B is larger than that of the slurry A.

【0037】次に、パーフルオロスルホン酸樹脂膜(固
体高分子膜、Nafion112)を水平面が出るよう
に配置して、前記固体高分子膜の片面に上記スラリーA
をエアスプレーにより厚さ1μm塗布した。つづいて、
塗布したスラリーAを定温乾燥炉中で十分乾燥して溶媒
を除去し、固体高分子の片面にスラリーAからなる厚さ
1μmの第1のスラリー層を形成した。つづいて、第1
のスラリー層上にスラリーBをスラリーAと同様にし
て、スラリーBからなる厚さ2μmの第2のスラリー層
を形成した。
Next, a perfluorosulfonic acid resin film (solid polymer film, Nafion 112) is arranged so that a horizontal plane is formed, and the slurry A is coated on one surface of the solid polymer film.
Was applied by air spray to a thickness of 1 μm. Then,
The applied slurry A was sufficiently dried in a constant-temperature drying oven to remove the solvent, and a 1 μm-thick first slurry layer made of the slurry A was formed on one surface of the solid polymer. Then, first
In the same manner as the slurry A, the second slurry layer of the slurry B having a thickness of 2 μm was formed on the slurry layer of the above.

【0038】次に、前記固体高分子膜の反対側の面に、
片面側と同様にして、第1のスラリー層、第2のスラリ
ー層を順次形成した。この後、固体高分子膜及び該固体
高分子膜の両側の第1・第2のスラリー層からなる積層
体をホットプレスすることにより、固体高分子膜と、こ
の固体高分子膜の両側に形成された厚み30μmからな
る反応層とから構成されたPEFC用セルを製造した。
Next, on the opposite surface of the solid polymer film,
A first slurry layer and a second slurry layer were sequentially formed in the same manner as on one side. Thereafter, a laminate comprising the solid polymer film and the first and second slurry layers on both sides of the solid polymer film is hot-pressed to form the solid polymer film on both sides of the solid polymer film. And a reaction layer having a thickness of 30 μm.

【0039】実施例4に係るPEFC用セルについても
実施例1と同様な条件で発電試験を行なったところ、図
5の曲線(ニ)に示す特性が得られた。
When a power generation test was performed on the PEFC cell according to Example 4 under the same conditions as in Example 1, the characteristics shown by the curve (d) in FIG. 5 were obtained.

【0040】なお、上記実施例2,4では、2つの種類
の異なるスラリー層を用いた場合について述べたが、こ
れに限らず、3つ以上の種類の異なるスラリー層を用い
てもよい。但し、この場合、外側に塗布するにつれてパ
ーフルオロスルホン酸樹脂溶液の重量%が大きくなるよ
うなスラリーを用いる。
In Embodiments 2 and 4, the case where two types of different slurry layers are used has been described. However, the present invention is not limited to this, and three or more types of different slurry layers may be used. However, in this case, a slurry is used in which the weight% of the perfluorosulfonic acid resin solution increases as the material is applied to the outside.

【0041】(比較例1)まず、カーボンブラックに、
平均粒径2nmの白金粒子を45重量%担持させたもの
を電極の触媒とした。次に、この触媒粉末をイオン交換
水に分散し、次いでエタノールに分散させた。この分散
溶液にパーフルオロスルホン酸樹脂(イオン伝導性樹
脂)溶液(商品名:SE−5112、Du Pont社
製)を混合してスラリーを製作した。つづいて、パーフ
ルオロスルホン酸樹脂膜(固体高分子膜、Nafion
112)を水平面が出るように配置して、前記固体高分
子膜の片面に上記スラリーを所定の触媒量となるように
塗布した。
(Comparative Example 1) First, carbon black was
A catalyst carrying 45% by weight of platinum particles having an average particle size of 2 nm was used as an electrode catalyst. Next, this catalyst powder was dispersed in ion-exchanged water and then in ethanol. A slurry was prepared by mixing a perfluorosulfonic acid resin (ion conductive resin) solution (trade name: SE-5112, manufactured by Du Pont) with this dispersion solution. Next, a perfluorosulfonic acid resin membrane (solid polymer membrane, Nafion
112) was arranged so that a horizontal plane emerged, and the slurry was applied to one surface of the solid polymer film so as to have a predetermined catalyst amount.

【0042】次に、塗布したスラリーを定温乾燥炉中で
十分乾燥して溶媒を除去し、テフロンシートの片面に第
1のスラリー層を形成した。つづいて、第1のスラリー
層と同様にして、前記固体高分子膜の反対側の面に第2
のスラリー層を形成した。この後、固体高分子膜及び第
1・第2のスラリー層からなる積層体をホットプレスす
ることにより、固体高分子膜と、この固体高分子膜の両
側に形成された反応層とから構成されたPEFC用セル
を製造した。
Next, the applied slurry was sufficiently dried in a constant temperature drying oven to remove the solvent, and a first slurry layer was formed on one side of the Teflon sheet. Subsequently, in the same manner as in the first slurry layer, a second surface is provided on the opposite surface of the solid polymer film.
Was formed. Thereafter, the laminate comprising the solid polymer film and the first and second slurry layers is hot-pressed to form a solid polymer film and reaction layers formed on both sides of the solid polymer film. A cell for PEFC was manufactured.

【0043】比較例に係るPEFC用セルについても実
施例1と同様な条件で発電試験を行なったところ、図5
の線(ホ)に示す特性が得られた。また、比較例に係る
PEFC用セルにおいて、反応層内の高分子濃度は、図
6の線(イ)に示すように、外側から反応層と固体高分
子膜の境界に向かうにつれて徐々に小さくなるように分
布される。従って、図5から明らかのように、比較例の
場合は各実施例1〜4と比べ電流密度の増加に伴う電圧
の低下が大きいという問題点がある。
A power generation test was performed on the PEFC cell according to the comparative example under the same conditions as in Example 1.
The characteristic shown by the line (e) was obtained. Further, in the PEFC cell according to the comparative example, the polymer concentration in the reaction layer gradually decreases from the outside toward the boundary between the reaction layer and the solid polymer film, as shown by the line (a) in FIG. Are distributed as follows. Therefore, as is apparent from FIG. 5, the comparative example has a problem that the voltage drop accompanying the increase in the current density is large as compared with each of Examples 1 to 4.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、反
応層内にイオン伝導性樹脂が均一に分布されているとと
もに、イオン伝導性樹脂は水素イオン濃度が反応層内を
移動するのに十分な濃度を有した構成とすることによ
り、反応層内のイオン導電性樹脂の分布を均一にしてセ
ルの発電性能を維持しえる固体高分子型燃料電池用セル
を提供できる。
As described above, according to the present invention, the ion-conductive resin is uniformly distributed in the reaction layer, and the ion-conductive resin has a hydrogen ion concentration moving in the reaction layer. By providing a structure having a concentration sufficient for the polymer electrolyte fuel cell, it is possible to provide a cell for a polymer electrolyte fuel cell that can maintain the power generation performance of the cell by making the distribution of the ion conductive resin in the reaction layer uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1はPEFCの説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a PEFC.

【図2】図2は従来のPEFCを構成するセルの説明
図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a cell constituting a conventional PEFC.

【図3】図3は本発明の実施例1に係るPEFC用セル
の製造方法を工程順に示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory view showing a method of manufacturing a cell for PEFC according to Embodiment 1 of the present invention in the order of steps.

【図4】図4は本発明の実施例3に係るPEFC用セル
の製造方法を工程順に示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory view showing a method for manufacturing a cell for PEFC according to Embodiment 3 of the present invention in the order of steps.

【図5】図5は本発明の各実施例1〜4及び比較例に係
るPEFC用セルの電圧−電流密度特性図。
FIG. 5 is a voltage-current density characteristic diagram of the cells for PEFC according to Examples 1 to 4 and Comparative Example of the present invention.

【図6】図6は本発明及び比較例に係るPEFC用セル
の反応層内での高分子濃度の特性を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing characteristics of a polymer concentration in a reaction layer of a cell for PEFC according to the present invention and a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31,41…スラリー、 32…テフロンシート、 33,43,44…スラリー層、 35,42,44…固体高分子膜、 36,45…反応層、 37,46…PEFC用セル。 31, 41: slurry, 32: Teflon sheet, 33, 43, 44: slurry layer, 35, 42, 44: solid polymer film, 36, 45: reaction layer, 37, 46: cell for PEFC.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森賀 卓也 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 Fターム(参考) 5H018 AA06 AS02 AS03 BB01 BB03 BB06 BB08 BB12 DD08 DD10 EE03 EE08 EE18 EE19 HH08 5H026 AA06 CC03 CX04 CX05 EE02 EE05 EE19 HH08  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takuya Moriga 4-6-22 Kannonshinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hiroshima Laboratory F-term (reference) 5H018 AA06 AS02 AS03 BB01 BB03 BB06 BB08 BB12 DD08 DD10 EE03 EE08 EE18 EE19 HH08 5H026 AA06 CC03 CX04 CX05 EE02 EE05 EE19 HH08

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体高分子膜の両サイドを反応層で挟持
した固体高分子型燃料電池用セルにおいて、 反応層内にイオン伝導性樹脂が均一に分布されていると
ともに、イオン伝導性樹脂は水素イオン濃度が反応層内
を移動するのに十分な濃度を有していることを特徴とす
る固体高分子型燃料電池用セル。
1. In a solid polymer electrolyte fuel cell having both sides of a solid polymer membrane sandwiched between reaction layers, the ion conductive resin is uniformly distributed in the reaction layer, and the ion conductive resin is A cell for a polymer electrolyte fuel cell, wherein the hydrogen ion concentration has a concentration sufficient to move in the reaction layer.
【請求項2】 前記反応層は、前記固体高分子膜に直接
形成された,触媒担持導電性材料とイオン伝導性樹脂が
溶媒に分散されたスラリー層であることを特徴とする請
求項1記載の固体高分子型燃料電池用セル。
2. The reaction layer according to claim 1, wherein the catalyst-supporting conductive material and the ion-conductive resin are directly formed on the solid polymer membrane and are dispersed in a solvent. For polymer electrolyte fuel cells.
【請求項3】 前記反応層の厚みは、5〜30μmであ
ることを特徴とする請求項1もしくは請求項2記載の固
体高分子型燃料電池用セル。
3. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the thickness of the reaction layer is 5 to 30 μm.
【請求項4】 前記スラリー層は、イオン伝導性樹脂の
濃度が同一のスラリーを2回以上固体高分子膜に塗布し
て形成された構成であることを特徴とする請求項2記載
の固体高分子型燃料電池用セル。
4. The solid height according to claim 2, wherein the slurry layer is formed by applying a slurry having the same ion-conductive resin concentration to a solid polymer film twice or more. Cell for molecular fuel cell.
【請求項5】 前記スラリー層の厚みは、1〜50μm
であることを特徴とする請求項1乃至請求項3記載の固
体高分子型燃料電池用セル。
5. The slurry layer has a thickness of 1 to 50 μm.
The polymer electrolyte fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein:
【請求項6】 固体高分子膜の両サイドを反応層で挟持
した固体高分子型燃料電池用セルにおいて、 イオン伝導性樹脂が、反応層内に外側から反応層と固体
高分子膜の境界に向かうにつれて徐々に大きくなるよう
に分布されていることを特徴とする固体高分子型燃料電
池用セル。
6. A polymer electrolyte fuel cell having both sides of a solid polymer membrane sandwiched by a reaction layer, wherein an ion-conductive resin is provided inside the reaction layer at a boundary between the reaction layer and the solid polymer membrane from outside. A cell for a polymer electrolyte fuel cell, wherein the cells are distributed so as to gradually increase as they move.
【請求項7】 前記反応層は、前記固体高分子膜に直接
塗布された,触媒担持炭素粉とイオン伝導性樹脂が溶媒
に分散されたスラリー層とから構成されていることを特
徴とする請求項6記載の固体高分子型燃料電池用セル。
7. The reaction layer according to claim 1, wherein the reaction layer comprises a catalyst-supporting carbon powder and a slurry layer in which an ion conductive resin is dispersed in a solvent, which is directly applied to the solid polymer membrane. Item 7. A cell for a polymer electrolyte fuel cell according to Item 6.
【請求項8】 前記反応層の厚みは、5〜30μmであ
ることを特徴とする請求項6もしくは請求項7記載の固
体高分子型燃料電池用セル。
8. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 6, wherein the thickness of the reaction layer is 5 to 30 μm.
【請求項9】 前記スラリー層は、イオン伝導性樹脂の
濃度が異なるスラリーを2回以上高分子膜に塗布して形
成された構成であることを特徴とする請求項6記載の固
体高分子型燃料電池用セル。
9. The solid polymer type according to claim 6, wherein said slurry layer is formed by applying slurries having different concentrations of ion-conductive resin to a polymer film at least twice. Fuel cell.
【請求項10】 固体高分子膜の両サイドを反応層で挟
持した固体高分子型燃料電池用セルを製造する方法にお
いて、 触媒を担持した導電性材料と高分子材料と溶媒を混合し
てなるスラリーを離型性のよいシート上に塗布する工程
と、乾燥してスラリー内の溶媒を除去する工程と、前記
シートを外側にした状態で固体高分子膜を両サイドから
圧力をかけながら挟持する工程と、前記シートを剥がす
工程とを具備することを特徴とする固体高分子型燃料電
池用セルの製造方法。
10. A method for producing a cell for a polymer electrolyte fuel cell in which both sides of a solid polymer membrane are sandwiched by reaction layers, wherein a conductive material carrying a catalyst, a polymer material and a solvent are mixed. A step of applying the slurry on a sheet having good releasability, a step of drying and removing a solvent in the slurry, and holding the solid polymer membrane while applying pressure from both sides with the sheet facing out A method for producing a cell for a polymer electrolyte fuel cell, comprising: a step of removing the sheet.
【請求項11】 固体高分子膜の両サイドを反応層で挟
持した固体高分子型燃料電池用セルを製造する方法にお
いて、 触媒を担持した導電性材料と高分子材料と溶媒を混合し
てなるスラリーを固体高分子膜の両面に直接塗布する工
程と、乾燥してスラリー内の溶媒を除去する工程と、乾
燥した前記スラリー及び固体高分子膜を熱圧着する工程
とを具備することを特徴とする固体高分子型燃料電池用
セルの製造方法。
11. A method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell having both sides of a solid polymer membrane sandwiched between reaction layers, comprising mixing a conductive material carrying a catalyst, a polymer material, and a solvent. A step of directly applying the slurry to both surfaces of the solid polymer film, a step of drying to remove the solvent in the slurry, and a step of thermocompressing the dried slurry and the solid polymer film. Of producing a cell for a polymer electrolyte fuel cell.
【請求項12】 前記乾燥は、大気中で20〜100℃
の範囲で行うことを特徴とする請求項10もしくは請求
項11記載の固体高分子型燃料電池用セルの製造方法。
12. The drying is performed at 20 to 100 ° C. in the atmosphere.
The method for producing a polymer electrolyte fuel cell according to claim 10, wherein the method is performed in the range of:
【請求項13】 前記乾燥は凍結乾燥であることを特徴
とする請求項10もしくは請求項11記載の固体高分子
型燃料電池用セルの製造方法。
13. The method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell according to claim 10, wherein the drying is freeze-drying.
JP2000311068A 2000-10-11 2000-10-11 Cell for solid high polymer type fuel cell, and its manufacturing method Withdrawn JP2002117862A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000311068A JP2002117862A (en) 2000-10-11 2000-10-11 Cell for solid high polymer type fuel cell, and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000311068A JP2002117862A (en) 2000-10-11 2000-10-11 Cell for solid high polymer type fuel cell, and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002117862A true JP2002117862A (en) 2002-04-19

Family

ID=18790897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000311068A Withdrawn JP2002117862A (en) 2000-10-11 2000-10-11 Cell for solid high polymer type fuel cell, and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002117862A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004082048A1 (en) * 2003-03-10 2004-09-23 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell
JP2005085611A (en) * 2003-09-09 2005-03-31 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Electrode for fuel cell
JP2010186617A (en) * 2009-02-12 2010-08-26 Toyota Motor Corp Method for manufacturing fuel cell

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004082048A1 (en) * 2003-03-10 2004-09-23 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell
CN100386909C (en) * 2003-03-10 2008-05-07 本田技研工业株式会社 Fuel cell
US7482089B2 (en) 2003-03-10 2009-01-27 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell
KR101015934B1 (en) * 2003-03-10 2011-02-23 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 Fuel cell
JP2005085611A (en) * 2003-09-09 2005-03-31 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Electrode for fuel cell
JP2010186617A (en) * 2009-02-12 2010-08-26 Toyota Motor Corp Method for manufacturing fuel cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1944819B1 (en) Method for producing membrane electrode assembly for solid polymer fuel cell
WO2002073721A1 (en) Gas diffusion electrode and fuel cell using this
EP2172999A1 (en) Membrane electrode assembly, process for producing membrane electrode assembly, and solid polymer electrolyte fuel cell
JPH0652871A (en) Solid highpolymer fuel cell
JP2004192950A (en) Solid polymer fuel cell and its manufacturing method
KR20110043908A (en) Membrane electrode assembly(mea) fabrication procedure on polymer electrolyte membrane fuel cell
JP5532630B2 (en) Membrane electrode assembly, method for producing the same, and polymer electrolyte fuel cell
JP7363956B2 (en) Electrode catalyst layer, membrane electrode assembly, and polymer electrolyte fuel cell
JP2002343369A (en) Manufacturing method of electrode for fuel cell, and fuel cell
JP2005235706A (en) Electrode for solid polymer fuel cell
JP2008135274A (en) Method of manufacturing fuel cell
JP2007214019A (en) Membrane electrode assembly for fuel cell and gas diffusion layer for fuel cell
JP2005108770A (en) Manufacturing method of electrolyte membrane electrode joint body
CN101645507A (en) Layered electrode for electrochemical cells
KR101312971B1 (en) Hydrocarbon based polyelectrolyte separation membrane surface-treated with fluorinated ionomer, membrane electrode assembly, and fuel cell
KR100670279B1 (en) A thin MEA for fuel cell and fuel cell comprising the same
JP2002117862A (en) Cell for solid high polymer type fuel cell, and its manufacturing method
US11616247B2 (en) Multi-interface membrane electrode assembly
JP2006147522A (en) Manufacturing method for membrane electrode assembly, fuel cell and manufacturing method for conductive particle layer
JP2016081624A (en) Manufacturing method of electrode catalyst layer for fuel cell, and electrode catalyst layer for fuel cell
JP3608564B2 (en) Fuel cell and manufacturing method thereof
JP2001126737A (en) Electrode for a fuel cell, method for preparing the fuel cell, and the fuel cell
CN101558519A (en) Electrocatalyst layers for fuel cells and methods of making electrocatalyst layers for fuel cells
JP2010027271A (en) Fuel cell catalyst layer forming method
JP5313569B2 (en) Solid polymer electrolyte membrane and method for producing solid polymer electrolyte membrane

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080108