JP2002367616A

JP2002367616A - 高分子電解質型燃料電池用電極の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP2002367616A
Application number: JP2001176205A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Matsumoto; 敏宏松本; Yoshiteru Nagao; 善輝長尾; Kazuhito Hado; 一仁羽藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】既知の静電塗装を応用した電極製造方法で
は、形成する触媒層の膜厚の均一性や触媒層厚の制御等
が困難である。本発明は、高性能な電極を安定して、し
かも簡便に製造できる電極の製造方法を提供する。【解決手段】触媒および水素イオン伝導性高分子電解
質を担持した導電体からなる電極用触媒粉末を帯電する
工程、帯電した電極用触媒粉末をローラーの上に堆積す
る工程、および前記電極用触媒粉末をこれとは逆極性の
電位を印加されたシート状の基体に転写する工程を有す
る燃料電池用電極の製造方法。前記基体に高分子電解質
膜を用いるか、中間転写体を用いる。後者では、中間転
写体に転写された電極用触媒粉末を高分子電解質膜に転
写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子電解質型燃
料電池用電極の製造方法および製造装置に関し、更に詳
しくは、高分子電解質膜に接合される導電性の電極用触
媒粉末の静電的電着工法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高分子電解質型燃料電池は、水素などの
燃料ガスと、空気などの酸化剤ガスをガス拡散電極で電
気化学的に反応させ、電気と熱を同時に発生させるもの
である。以下、一般的な高分子電解質型燃料電池の構造
を、図１を用いて説明する。水素イオン伝導性高分子電
解質膜１１の両面には、白金族金属触媒を担持したカー
ボン粉末と水素イオン伝導性高分子電解質とを混合した
触媒層１２が接合されている。触媒層１２の外面には、
通気性と電子導電性を併せ持つ拡散層１３が密着して配
置されている。触媒層１２とこの拡散層１３とを併せて
電極１４と呼ぶ。水素イオン伝導性高分子電解質膜１１
の両面に、一対の電極１４を接合したものを電解質膜電
極接合体１５（以下、ＭＥＡ）と言う。

【０００３】次に、ＭＥＡ１５の周囲には、供給する燃
料ガスおよび酸化剤ガスが外にリークしたり、互いに混
合したりしないように、ガスケット１６が配置される。
これらは、あらかじめＭＥＡ１５と一体的に作成するの
が通常である。ＭＥＡ１５の外側には、これを機械的に
固定するとともに、隣接したＭＥＡ１５を互いに電気的
に直列に接続するための導電性セパレータ板１７が配置
される。導電性セパレータ板１７は、ＭＥＡ１５と接触
する部分には、電極１４に燃料ガスまたは酸化剤ガスを
供給し、反応により生成した水や余剰のガスを運び去る
ためのガス流路１８が形成されている。ガス流路１８
は、導電性セパレータ板１７と別に設けることもできる
が、導電性セパレータ板の表面に溝を設ける方式が一般
的である。

【０００４】燃料電池は、通常出力電圧を高くするた
め、単電池を数多く積層した電池スタック構造を採って
いる。燃料電池の運転時には、電力とともに発生する熱
を電池外に排出するために、単電池１〜２セル毎に冷却
板が配置される。冷却板としては、薄い金属板の内部
に、冷却水などの熱媒体を貫流させるような構造が一般
的である。これにより、電池温度を一定に保つと同時
に、発生した熱エネルギーを温水などの形で利用するこ
とができる。また、単電池を構成する導電性セパレータ
板１８の背面に冷却水流路１９を形成し、セパレータ板
自体を冷却板として機能させる方法もある。

【０００５】このような構造の高分子電解質型燃料電池
において、通常これらの電極１４の形成方法としては、
貴金属触媒を担持した炭素微粉末をイソプロピルアルコ
ールなどの有機溶媒を用いてインク化し、スクリーン印
刷法やスプレー塗工法、あるいは転写法等を用いて、拡
散層を形成する多孔性の導電性基材上に成形して触媒層
を形成するのが一般的である。近年、安全性と作業性の
観点から、有機溶媒系に変えて水系の溶媒を用いて電極
用のインクを調製することも行われてきている。しかし
ながら、いずれの溶媒を用いても、上記工法では、製造
設備として大型化することが避けられないばかりか、溶
媒の乾燥工程が必要なため、製造工程の複雑化及び製造
時間の長期化を余儀なくされていた。こうした諸問題を
解決すべく、従来の静電塗装技術を用いて高分子電解質
膜に触媒粉末を直接吹き付ける技術もある。しかし、均
一な塗装面を確保するには、必要とされる塗工面積に対
して２倍近い面積に塗装する必要があり、設備の大型
化、塗装工程での時間や材料のロスが大きいという問題
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】既知の技術である静電
塗装等を応用した電極製造方法では、形成する触媒層の
膜厚の均一性や触媒層厚の制御等が困難である。本発明
は、高性能な電極を安定して、しかも簡便に製造できる
燃料電池用電極の製造方法を提供することを目的とす
る。本発明は、また簡便でコンパクトな電極製造装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明の燃料電池用電極の製造方法は、触媒およ
び水素イオン伝導性高分子電解質を担持した導電体から
なる電極用触媒粉末を帯電する工程、帯電した電極用触
媒粉末をローラーの上に堆積する工程、および前記電極
用触媒粉末をこれとは逆極性の電位を印加されたシート
状の基体に転写する工程を有する。ここにおいて、前記
基体には高分子電解質膜が用いられる。前記基体に中間
転写体を用いることができる。この場合は、前記中間転
写体に転写された電極用触媒粉末を高分子電解質膜に転
写する工程を付加するのが好ましい。さらに、前記高分
子電解質膜に転写された電極用触媒粉末を加熱下で高分
子電解質膜に加圧して定着させる工程を有することが好
ましい。

【０００８】本発明は、触媒および水素イオン伝導性高
分子電解質を担持した導電体からなる電極用触媒粉末を
帯電する帯電手段、前記帯電手段を格納する格納室、帯
電した電極用触媒粉末をその上に堆積して前記格納室か
ら外部へ搬出するローラー、および前記ローラー上に堆
積した電極用触媒粉末をシート状の基体へ転写する転写
手段を具備することを特徴とする高分子電解質型燃料電
池用電極の製造装置を提供する。前記帯電手段が、電極
用触媒粉末を攪拌する回転フィンであり、前記回転フィ
ンの回転により攪拌される電極用触媒粉末どうしの衝突
によって前記電極用触媒粉末を自己帯電されるように構
成するのが好ましい。前記格納室内に、コロナ放電を発
生するコロナ放電装置を有し、このコロナ放電装置によ
り前記格納室内をイオン化して前記電極用触媒粉末の帯
電を促進するように構成するのが好ましい。さらに、前
記基体に転写された電極用触媒粉末を高分子電解質膜に
転写する転写手段を有するのが好ましい。前記ローラー
と前記基体との間に、制御プレートを具備し、この制御
プレートが前記電極用触媒粉末を通過させる透孔および
前記透孔の縁部に配されたリング状の制御電極を有し、
この制御電極の電位を制御することにより、前記ローラ
ー上から前記基体へ転写される電極用触媒粉末層の位置
を制御するように構成するのが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料電池用電極の
製造方法および製造装置について図面を参照して説明す
る。ここに用いられた構造を表す図は理解を容易にする
ためのものであって、各要素の相対的大きさや位置関係
は必ずしも正確ではない。特に、電極用触媒粉末は、誇
張して大きく表してあり、部分的には省略しているとこ
ろもある。

【００１０】実施の形態１図２は、本実施例の電極製造装置の構成を示す概念図で
ある。電極用触媒粉末２１を収容する格納室２５には、
攪拌室２２が設けられている。電極用触媒粉末２１は、
まず窒素ガスで満たした攪拌室２２に入れ、ハンドル２
４を回すことにより攪拌室２２を回転させる。これによ
り電極用触媒粉末は、攪拌されるとともに、相互に摩擦
しあって帯電される。次に、攪拌室２２のシャッタ２３
を開き、格納室２５に電極用触媒粉末２１を投入する。
格納室２５の左端開口部には、搬出ローラー２６が設け
てある。この搬出ローラーに対向させて背面電極３１が
設置されている。搬出ローラー２６と背面電極３１との
間には、ロール２９から繰り出され、ロール３０に巻き
取られる高分子電解質膜２８が挿入されている。搬出ロ
ーラー２６と背面電極３１には、前者がプラス、後者が
マイナスとなるように、高電圧が印加されている。

【００１１】電極用触媒粉末２１とは逆極性のプラス側
に帯電された搬出ローラー２６を回転させると、搬出ロ
ーラー２６はその表面に静電的に付着した電極用触媒粉
末２１を格納室２５から搬出する。搬出ローラー２６上
に堆積して搬出される電極用触媒粉末２１は、ブレード
２７により所定厚みに調製される。搬出ローラー２６上
に堆積されている一定の厚みの触媒粉末層は、搬出ロー
ラー２６に対してマイナス３０００Ｖの電位が印加され
ている背面電極３１側に吸引され、水素イオン伝導性高
分子電解質膜２８上に静電的に付着する。この電極用触
媒粉末を付着した高分子電解質膜２８は、次に、ホット
ローラー３２を通過することにより、電極用触媒粉末層
が高分子電解質膜２８へ熱定着される。このようにして
一方の面に電極用触媒粉末層を定着させた高分子電解質
膜２８は、他方の面を搬出ローラー２６側に向けて再度
搬出ローラー２６と背面電極３１との間を通過させるこ
とにより、他方の面に電極用触媒粉末層を定着させる。
なお、高分子電解質膜２８の所定の位置に電極用触媒粉
末層を付着させるために、高分子電解質膜にはマスキン
グが施される。

【００１２】実施の形態２図３は本実施の形態の製造装置を示す。本実施の形態で
は、実施の形態１における攪拌室２２の代わりに、格納
室２５内に回転フィン３３を設けている。回転フィン３
３は、直径５ｍｍのジュラコン製のシャフトに翼長さ１
０ｍｍ、厚み１ｍｍのジュラコン製翼８枚を固定したも
のである。その翼は、曲げ半径５０ｍｍにて曲げられて
いる。この回転フィン３３を回転することにより、電極
用触媒粉末を負に帯電させることができる。他は実施の
形態１と同様にして、高分子電解質膜２８の所定に位置
に電極用触媒粉末層を形成することができる。本実施の
形態によると、実施の形態１で示した装置を用いるよ
り、工程数も少なくなる上、連続生産が可能となるた
め、量産するのに有効である。

【００１３】実施の形態３図４は本実施の形態の製造装置を示す。回転フィン３３
を設けた格納室２５内に、コロナ放電装置３４を設けて
いる。コロナ放電装置３４は、直径０．１ｍｍのタング
ステン線からなるコロナ線と、厚み０．５ｍｍのステン
レス鋼板からなるシールドにより構成される。そのコロ
ナ線に、シールドに対して−５０００Ｖの電位を印加す
ると、数μＡ程度の電流が電極間を流れ、コロナ放電が
発生する。これによって格納室２５内をイオン化して電
極用触媒粉末の帯電を促進することができる。

【００１４】実施の形態４図５は本実施の形態の製造装置を示す。高分子電解質膜
は、イオン交換膜であるため、背面電極３１に高電位を
印加しても、膜の表面電位は著しく低下する傾向にあ
る。しかし、安全性、設備の低コスト化のためにも印加
電位を低くする必要がある。そこで、本実施の形態で
は、搬出ローラー２６から直接高分子電解質膜２８に電
極用触媒粉末を静電的に転写する代わりに、中間転写体
５１を設け、中間転写体５１に転写した電極用触媒粉末
を高分子電解質膜２８に転写するように構成する。

【００１５】中間転写体５１は、ロール４９と５０との
回転により、両者間を移動するベルト５１上に固定され
ている。中間転写体５１には、ポリテトラフルオロエチ
レン製の厚み１ｍｍの板を使用する。格納室２５の下方
で、ベルト５１に対向させて高分子電解質膜２８の繰り
出しロール５５と巻き取りロール５６を設けている。搬
出ローラー２６から中間転写体５１に転写された電極用
触媒粉末層は、ロール５５から繰り出される高分子電解
質膜２８に転写され、ホットローラー６２を通過する際
に高分子電解質膜２８に定着される。

【００１６】図６は、さらなる変形例を示す。ローラー
３９と４０とに張設された中間転写ベルト３８が搬出ロ
ーラー２６と背面電極３１との間を通過するように構成
され、ここで搬出ローラー２６から電極用触媒粉末層が
中間転写ベルト３８に転写される。ローラー４０に対向
して背面電極４３が設けられ、ローラー４０と背面電極
４３との間を高分子電解質膜２８が通過する。高分子電
解質膜２８は、ロール３５から繰り出され、ローラー４
０と背面電極４３との間を通過する際に、中間転写ベル
ト３８から電極用触媒粉末層が転写される。この電極用
触媒粉末層は、ホットローラー４２を通過する際に高分
子電解質膜に定着され、転換ローラー３７を経てロール
３６に巻き取られる。中間転写ベルト３８から高分子電
解質膜２８に転写されなかった電極用触媒粉末は、容器
４１へ回収される。中間転写ベルト３８は、カーボンブ
ラックを分散した熱硬化性のポリイミドを１軸延伸成形
したものを用いる。この中間転写ベルトは、優れた機械
的特性と寸法精度を有し、電気抵抗のばらつきも少ない
ので、設備寿命の長期化が図れる。中間転写体をベルト
状にすることにより、連続生産が可能になる。

【００１７】実施の形態５図７に本実施の形態の製造装置の構成を示す。本実施の
形態では、実施の形態２の装置における搬出ローラー２
６と背面電極３１の間に、電極用触媒粉末の転写パター
ンをコントロールする制御プレート５７を設けている。
制御プレート５７は、両端に制御プレート自体を振動さ
せる超音波アクチュエータ６０を設け、ローラー５８、
５９および搬出ローラー２６に張架されている。この制
御プレート５７は、図９に示すように、直径１５０μｍ
の穴６０が３００μｍ間隔に１列、更に半ピッチずらし
て３００μｍ間隔でもう１列、併せて２列設けられ、こ
れらの穴の周縁部に、リング状の電極６１が埋め込まれ
ている。制御プレート５７の幅は、搬出ローラー２６の
幅と同じである。

【００１８】この装置を用いて、高分子電解質膜２８の
所定の部位、例えば６ｃｍ×６ｃｍの正方形の部位のみ
に付着させるには、次のように操作する。まず、電極用
触媒粉末２１が飛翔しないように、制御プレート５７の
すべてのリング状電極６１に−５０Ｖの電位を印加す
る。次に、搬出ローラー２６を周速１００ｍｍ／ｓにて
回転させるとともに、高分子電解質膜２８を送り速度１
００ｍｍ／ｓにて送り出す。そして、上記６ｃｍ×６ｃ
ｍの正方形の部位に対応する位置のリング状電極６１に
＋３００Ｖの電位を０．６秒印加した後、−５０Ｖの電
位に戻す。この間、他のリング状電極６１には常時−５
０Ｖの電位を印加する。このようにすると、高分子電解
質膜２８の所定の部位のみに電極用触媒粉末層を形成す
ることができる。こうして高分子電解質膜２８の一方の
面の所定の部位に電極用触媒粉末層を形成した後、高分
子電解質膜の他方の面の、前記所定の部位と対応する部
位にも同様の方法で電極用触媒粉末層を形成する。これ
により、リング状電極を用いて電極形状を自由にパター
ニングすることができる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。《実施例１》本実施例では、実施の形態１の装置を用い
た。炭素微粉末（米国キャボット社製ＶＸＣ７２、一次
粒子径：３０ｎｍ、比表面積：２５４ｍ²／ｇ）に、平
均粒径約３０Åの白金粒子を重量比５０：５０の割合で
担持したものを電極触媒とした。この触媒粉末を流動乾
燥造粒機（ホソカワミクロン製商品名アグロマスター
ＡＧＭ−ＭＩＮＩＰＪ）を用い、乾燥した窒素ガス中
にて分散および流動攪拌をさせながら、高分子電解質溶
液（米国アルドリッチ・ケミカル社製の”９重量％−Ｎ
ａｆｉｏｎ溶液”）を噴霧した。こうして、触媒粉末と
高分子電解質の混合、造粒、乾燥を行い、平均粒径が５
μｍで、白金量、高分子電解質量、炭素量の重量比が
１：１：１となる電極用触媒粉末を作成した。この電極
用触媒粉末は、内部を窒素ガスで満たした攪拌室２２の
中に充填し、攪拌室２２を３００／分にて５分間回転さ
せた。こうして撹持と同時に自己摩擦帯電させた電極用
触媒粉末２１を帯電量測定器（ホソカワミクロン製Ｅ−
ＳＰＡＲＴアナライザＥＳＴ−１）にて測定したとこ
ろ、−３．４μＣ／ｇの帯電量を示した。

【００２０】そこで、攪拌室２２のシャッタ２３を開
き、格納室２５に電極用触媒粉末２１を投入し、電極用
触媒粉末２１とは逆極性であるプラス側に帯電した搬出
ローラー２６を周速１００ｍｍ／ｓにて回転させた。搬
出ローラー２６が、高分子電解質膜２８側に搬出する電
極用触媒粉末層の厚みは２０μｍ±５μｍであった。そ
こで、背面電極３１に−３０００Ｖを印加し、水素イオ
ン伝導性高分子電解質膜２８（米国デュポン社製ナフィ
オン１１２）を送り速度１００ｍｍ／ｓにて送り出す
と、搬出ローラー２６上の電極用触媒粉末層が高分子電
解質膜２８側に静電的に付着し、高分子電解質膜上に一
定の厚み（２０μｍ±７μｍ）で電極用触媒粉末の層を
形成した。次いで、電極用触媒粉末の層はホットローラ
ー３２により温度１３０℃にて高分子電解質膜へ熱定着
させた。このようにして高分子電解質膜２８の一方の面
に電極用触媒粉末層を形成した後、他方の面にも同様の
方法で電極用触媒粉末層を形成した。

【００２１】ー方、電極の多孔性基材となるカーボンペ
ーパー、厚み３６０μｍのカーボン不織布１３（東レ
（株）製、ＴＧＰ−Ｈ−１２０）を、ポリテトラフルオ
ロエチレンの水性ディスパージョン（ダイキン工業
（株）製、ネオフロンＮＤ１）に含浸した後、これを乾
燥し、４００℃で３０分加熱した。こうしてカーボンペ
ーパーに撥水性を付与した。次に、この撥水性を与えた
一対のカーボンペーパーを電極用触媒粉末層と同サイズ
にカットし、電極用触媒層の両側から挟み、これを単電
池測定用の装置にセットして単電池を構成した。

【００２２】《比較例》比較のために、現在一般的に用
いられている転写工法を用いて電極を作成した。実施
例１と同じ電極触媒粉末に、溶媒として電極触媒粉末の
３倍量のブタノールを加え、これに市販の界面活性剤
（日本サーファクタント工業（株）製、ＮＰ−１０）を
数滴加えボールミル法により混合し、コーターによりポ
リプロピレン製のシートに膜厚３０μｍに塗工した後、
乾燥炉中で十分乾燥し、溶媒を取り除いた。こうして形
成した２枚の電極用触媒層で高分子電解質膜を挟み、温
度１３０℃で５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力でホットプレスし
た後、基材のポリプロピレンシート剥離した。次いで、
前記と同様に撥水処理を施したカーボンペーパーを電極
用触媒層上に接合し、実施例１と同様にして単電池を構
成した。

【００２３】これらの単電池は、７０℃の露点となるよ
うに加温・加湿した水素ガスをアノードに、６５℃の露
点になるように加温・加湿した空気をカソードにそれぞ
れ供給し、電池温度７５℃、燃料利用率７０％、空気利
用率４０％で電池を作動させた。この時の電池の電流−
電圧特性を図１０に示す。これより転写工法による電極
を用いた比較例の電池よりも、実施例１の電極を用いた
電池の方が特性が高くなることが分かる。

【００２４】《実施例２》本実施例では、実施の形態３
の装置を用いた。コロナ帯電装置３４のコロナ線に、シ
ールドに対して、−５０００Ｖの電位を印加すると、数
μＡ程度の電流が電極間を流れ、コロナ放電が発生し
た。そこで、実施例１で使用した電極用触媒粉末２１
を、内部を窒素ガスで満たした格納室２５の中に充填
し、この電極用触媒粉末を帯電量測定器（ホソカワミク
ロン製Ｅ−ＳＰＡＲＴアナライザＥＳＴ−１）にて
測定したところ、−１０μＣ／ｇの帯電量を示した。実
施例１と同様の実験を行ったところ、搬出ローラー２６
上に堆積して搬出される電極用触媒粉末の厚みは２０μ
ｍ±２μｍであった。背面電極３１には、実施例１では
＋３０００Ｖの電位を印加したが、本実施例では２００
０Ｖの電位で安定して高分子電解質膜２８上に一定の厚
み（２０μｍ±３／μｍ）で電極用触媒粉末の層を形成
した。

【００２５】このようにして形成した電極用触媒粉末の
層を高分子電解質膜に熱定着し、これに実施例１と同様
の撥水性を付与したカーボンペーパーを組み合わせて単
電池を構成した。この電池の電流−電圧特性を図１０に
示す。電極用触媒粉末層の厚みがさらに均一になったこ
とにより、本実施例の電極を用いた電池は、より特性が
高くなることが分かる。

【００２６】《実施例３》図５に示す実施の形態４の製
造装置を用いた。実施例２と同様の条件でコロナ帯電装
置３４にコロナ放電を発生させた。そして、背面電極３
１には、実施例２では−２０００Ｖの電位を印加した
が、本実施例では、−１０００Ｖの電位で安定して高分
子電解質膜２８上に一定の厚み（２０μｍ±３μｍ）の
電極用触媒粉末の層を形成した。

【００２７】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、電池性能に悪影響を及ぼすと考えられる溶媒や界面
活性剤を用いることなく、電極の触媒層を形成すること
ができる。また、造孔材を入れることなく適度な細孔分
布を持つ触媒層が得られるため、燃料電池用電極として
は最適である。さらに、電極用触媒粉末を静電気により
電着することにより、ミクロ的に高分子電解質膜の中
に、触媒粉末の粒子が埋設され、電池性能がより向上す
るという効果が得られる。

【００２８】本発明による電極触媒層の製造方法は、完
全なドライプロセスであるため、有機溶媒等による種々
の不都合を回避することができる。また、電極中の溶媒
を乾燥させるなどの乾燥工程が不要になると共に製造現
場における材料の維持、保管という観点からも、簡単に
長期安定的に材料を保管できる等、製造工程において格
段に製造時間の短縮と設備の簡略化を図ることとができ
る。さらに、これまで困難であった高分子電解質膜への
電極触媒層の形成も非常に容易に行うことができる。本
発明の装置を用いることにより、電極形状を自由にパタ
ーニングすることが可能となり、材料歩留まりの向上、
最適電極形状の容易な具現化、電極形状変更に対する柔
軟な対応性を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な高分子電解質型燃料電池の構造を示す
縦断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池用電極
の製造装置の断面を示した概念図である。

【図３】本発明の実施の形態２における燃料電池用電極
の製造装置の断面を示した概念図である。

【図４】本発明の実施の形態３における燃料電池用電極
の製造装置の断面を示した概念図である。

【図５】本発明の実施の形態４における燃料電池用電極
の製造装置の断面を示した概念図である。

【図６】本発明の実施の形態４における燃料電池用電極
の製造装置の変形例の断面を示した概念図である。

【図７】本発明の実施の形態５における燃料電池用電極
の製造装置の断面を示した概念図である。

【図８】同装置の制御テープの正面図である。

【図９】同装置の制御テープをとおして電極用触媒粉末
が高分子電解質膜へ飛翔する模様を示す要部の断面図で
ある。

【図１０】本発明の実施例の電池及び比較例の電池の電
流−電圧特性を示す図である。

【符号の説明】

１１高分子電解質膜１２触媒層１３拡散層１４電極１５ＭＥＡ１６ガスケット２１電極用触媒粉末２２撹拌室２３シャッタ２４ハンドル２５格納室２６搬出ローラー２７ブレード２８高分子電解質膜２９、３０ロール３１背面電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者羽藤一仁大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS02 AS03 BB01 BB03 BB06 BB12 CC06 DD06 DD08 EE03 EE05 EE17 EE19 5H026 AA06 BB01 BB02 CC03 CX05 EE06 EE18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】触媒および水素イオン伝導性高分子電解
質を担持した導電体からなる電極用触媒粉末を帯電する
工程、帯電した電極用触媒粉末をローラーの上に堆積す
る工程、および前記電極用触媒粉末をこれとは逆極性の
電位を印加されたシート状の基体に転写する工程を有す
ることを特徴とする高分子電解質型燃料電池用電極の製
造方法。
【請求項２】前記基体が高分子電解質膜である請求項
１記載の高分子電解質型燃料電池用電極の製造方法。
【請求項３】前記基体が中間転写体であり、さらに前
記中間転写体に転写された電極用触媒粉末を高分子電解
質膜に転写する工程を有する請求項１記載の高分子電解
質型燃料電池用電極の製造方法。
【請求項４】さらに、前記高分子電解質膜に転写され
た電極用触媒粉末を加熱下で高分子電解質膜に加圧して
定着させる工程を有する請求項２または３記載の高分子
電解質型燃料電池用電極の製造方法。
【請求項５】触媒および水素イオン伝導性高分子電解
質を担持した導電体からなる電極用触媒粉末を帯電する
帯電手段、前記帯電手段を格納する格納室、帯電した電
極用触媒粉末をその上に堆積して前記格納室から外部へ
搬出するローラー、および前記ローラー上に堆積した電
極用触媒粉末をシート状の基体へ転写する転写手段を具
備することを特徴とする高分子電解質型燃料電池用電極
の製造装置。
【請求項６】前記帯電手段が、前記電極用触媒粉末を
攪拌する回転フィンであり、前記回転フィンの回転によ
り攪拌される電極用触媒粉末どうしの衝突によって前記
電極用触媒粉末が自己帯電される請求項４記載の高分子
電解質型燃料電池用電極の製造装置。
【請求項７】前記格納室内に、コロナ放電を発生する
コロナ放電装置を有し、このコロナ放電装置により前記
格納室内をイオン化して前記電極用触媒粉末の帯電を促
進する請求項５または６記載の高分子電解質型燃料電池
用電極の製造装置。
【請求項８】さらに、前記基体に転写された電極用触
媒粉末を高分子電解質膜に転写する転写手段を有する請
求項４〜７のいずれかに記載の高分子電解質型燃料電池
用電極の製造装置。
【請求項９】前記ローラーと前記基体との間に、制御
プレートを具備し、この制御プレートが前記電極用触媒
粉末を通過させる透孔および前記透孔の縁部に配された
リング状の制御電極を有し、この制御電極の電位を制御
することにより、前記ローラー上から前記基体へ転写さ
れる電極用触媒粉末層の位置を制御する請求項４〜８の
いずれかに記載の高分子電解質型燃料電池用電極の製造
装置。