JP2003229141A - 燃料電池用電極構造の製造方法 - Google Patents
燃料電池用電極構造の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 それぞれの層の境界に密着不良部分が発生す
ることを防ぐことができ、さらにイオン交換膜の性能低
下を防ぐことができ、加えてイオン交換膜を薄くするこ
とができる燃料電池用電極構造の製造方法を提供する。 【解決手段】 燃料電池用電極構造の製造方法は、負極
側拡散層１３上に負極層１７の溶液を塗布して負極層を
形成する工程と、この負極層が未乾燥のうちに、負極層
上にイオン交換膜１９の溶液を塗布してイオン交換膜を
形成する工程と、このイオン交換膜が未乾燥のうちに、
イオン交換膜上に正極層１８の溶液を塗布する工程と、
これら負極層１７、正極層１８及びイオン交換膜１９を
乾燥することにより、負極層１７、正極層１８及びイオ
ン交換膜１９を一体に固化する工程とからなる。
ることを防ぐことができ、さらにイオン交換膜の性能低
下を防ぐことができ、加えてイオン交換膜を薄くするこ
とができる燃料電池用電極構造の製造方法を提供する。 【解決手段】 燃料電池用電極構造の製造方法は、負極
側拡散層１３上に負極層１７の溶液を塗布して負極層を
形成する工程と、この負極層が未乾燥のうちに、負極層
上にイオン交換膜１９の溶液を塗布してイオン交換膜を
形成する工程と、このイオン交換膜が未乾燥のうちに、
イオン交換膜上に正極層１８の溶液を塗布する工程と、
これら負極層１７、正極層１８及びイオン交換膜１９を
乾燥することにより、負極層１７、正極層１８及びイオ
ン交換膜１９を一体に固化する工程とからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、正・負極間にイオ
ン交換膜を配置し、負極の触媒に水素を接触させるとと
もに正極の触媒に酸素を接触させることにより発電する
燃料電池用電極構造の製造方法に関する。
ン交換膜を配置し、負極の触媒に水素を接触させるとと
もに正極の触媒に酸素を接触させることにより発電する
燃料電池用電極構造の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来の燃料電池を説明する説明図
である。燃料電池１００は、負極層（水素極）１０１と
正極層（酸素極）１０２との間にイオン交換膜１０３を
配置し、負極層１０１に含む触媒に水素分子（Ｈ２）を
接触させるとともに、正極層１０２に含む触媒に酸素分
子（Ｏ２）を接触させることにより、電子ｅ−を矢印の
如く流すことにより、電流を発生させるものである。電
流を発生させる際に、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ
２）とから生成水（Ｈ２Ｏ）が生成される。この燃料電
池１０の負極層１０１、正極層１０２、イオン交換膜１
０３を主要構成部材とする電極構造を次図で詳しく説明
する。
である。燃料電池１００は、負極層（水素極）１０１と
正極層（酸素極）１０２との間にイオン交換膜１０３を
配置し、負極層１０１に含む触媒に水素分子（Ｈ２）を
接触させるとともに、正極層１０２に含む触媒に酸素分
子（Ｏ２）を接触させることにより、電子ｅ−を矢印の
如く流すことにより、電流を発生させるものである。電
流を発生させる際に、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ
２）とから生成水（Ｈ２Ｏ）が生成される。この燃料電
池１０の負極層１０１、正極層１０２、イオン交換膜１
０３を主要構成部材とする電極構造を次図で詳しく説明
する。
【０００３】図９は従来の燃料電池を構成する電極構造
を示す説明図である。電極構造は、一対の拡散層１０
４，１０５の内側にそれぞれバインダー層１０６及びバ
インダー層１０７を備え、これらバインダー層１０６及
びバインダー層１０７の内側にそれぞれ負極層１０１及
び正極層１０２を備え、これら負極層１０１及び正極層
１０２の間にイオン交換膜１０３を備える。
を示す説明図である。電極構造は、一対の拡散層１０
４，１０５の内側にそれぞれバインダー層１０６及びバ
インダー層１０７を備え、これらバインダー層１０６及
びバインダー層１０７の内側にそれぞれ負極層１０１及
び正極層１０２を備え、これら負極層１０１及び正極層
１０２の間にイオン交換膜１０３を備える。
【０００４】この電極構造を製造する際には、先ず拡散
層１０４にバインダー層１０６用の溶液を塗布するとと
もに、拡散層１０５にバインダー層１０７用の溶液を塗
布し、塗布したバインダー層１０６，１０７を焼成する
ことによりバインダー層１０６，１０７を固化する。
層１０４にバインダー層１０６用の溶液を塗布するとと
もに、拡散層１０５にバインダー層１０７用の溶液を塗
布し、塗布したバインダー層１０６，１０７を焼成する
ことによりバインダー層１０６，１０７を固化する。
【０００５】次に、固化したバインダー層１０６に負極
層１０１の溶液を塗布するとともに、固化したバインダ
ー層１０７に正極層１０２の溶液を塗布し、塗布した負
・正極層１０１，１０２を乾燥することにより負・正極
層１０１，１０２を固化する。次いで、固化した負極層
１０１にシート状のイオン交換膜１０３を載せ、続いて
イオン交換膜１０３に正極層１０２が固化された拡散層
１０５を載せて７層の多層構造を形成する。次に、この
多層構造を矢印の如く加熱圧着することにより電極構造
を形成する。
層１０１の溶液を塗布するとともに、固化したバインダ
ー層１０７に正極層１０２の溶液を塗布し、塗布した負
・正極層１０１，１０２を乾燥することにより負・正極
層１０１，１０２を固化する。次いで、固化した負極層
１０１にシート状のイオン交換膜１０３を載せ、続いて
イオン交換膜１０３に正極層１０２が固化された拡散層
１０５を載せて７層の多層構造を形成する。次に、この
多層構造を矢印の如く加熱圧着することにより電極構造
を形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、電極
構造はイオン交換膜１０３としてシートを使用してお
り、加えてバインダー層１０６、負極層１０１、正極層
１０２、バインダー層１０７のそれぞれの層を固化した
状態で加熱圧着するので、それぞれの層の境界に密着不
良部分が発生する虞がある。電極構造の各層に密着不良
部分が発生すると、電流を効率よく発生することが難し
くなり、製造ラインの検査の段階において、これらの電
極構造が廃棄処分や修復処分になり、そのことが生産性
を高める妨げになっている。
構造はイオン交換膜１０３としてシートを使用してお
り、加えてバインダー層１０６、負極層１０１、正極層
１０２、バインダー層１０７のそれぞれの層を固化した
状態で加熱圧着するので、それぞれの層の境界に密着不
良部分が発生する虞がある。電極構造の各層に密着不良
部分が発生すると、電流を効率よく発生することが難し
くなり、製造ラインの検査の段階において、これらの電
極構造が廃棄処分や修復処分になり、そのことが生産性
を高める妨げになっている。
【０００７】さらに、電極構造のイオン交換膜１０３と
してシートを使用しているので、電極構造を加熱圧着の
際に、イオン交換膜１０３を加熱状態で加圧することに
なり、イオン交換膜１０３の性能が低下する虞がある。
これにより、検査の段階で廃棄処分や修復処分の対象と
なる部品が一層多くなり、そのことが生産性を高める妨
げになっている。
してシートを使用しているので、電極構造を加熱圧着の
際に、イオン交換膜１０３を加熱状態で加圧することに
なり、イオン交換膜１０３の性能が低下する虞がある。
これにより、検査の段階で廃棄処分や修復処分の対象と
なる部品が一層多くなり、そのことが生産性を高める妨
げになっている。
【０００８】加えて、イオン交換膜１０３としてシート
を使用しているので、イオン交換膜１０３のハンドリン
グ性を考慮するとイオン交換膜１０３をある程度厚くす
る必要がある。このため、電極構造を薄くすることが難
しく、そのことが電極構造の小型化を図る妨げになる。
を使用しているので、イオン交換膜１０３のハンドリン
グ性を考慮するとイオン交換膜１０３をある程度厚くす
る必要がある。このため、電極構造を薄くすることが難
しく、そのことが電極構造の小型化を図る妨げになる。
【０００９】そこで、本発明の目的は、それぞれの層の
境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができ、
さらにイオン交換膜の性能低下を防ぐことができ、加え
てイオン交換膜を薄くすることができる燃料電池用電極
構造の製造方法を提供することにある。
境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができ、
さらにイオン交換膜の性能低下を防ぐことができ、加え
てイオン交換膜を薄くすることができる燃料電池用電極
構造の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、それぞれ
の層間に密着不良部分が発生するのは、先の塗膜が固化
した後に、次の溶液を塗布して、この溶液が先の塗膜に
滲み込まず、結果として密着不良が発生することが、そ
の原因であることを突き止めた。そこで、先の塗膜が乾
かないうちに、次の溶液を重ねたところ、溶液が先の塗
膜に滲み込み、密着性が著しく高まることが分かった。
同様に、シート状のイオン交換膜に溶液を塗布した場合
にも、溶液がシート状のイオン交換膜に滲み込まず、結
果として密着不良が発生することが、その原因であるこ
とを突き止めた。
の層間に密着不良部分が発生するのは、先の塗膜が固化
した後に、次の溶液を塗布して、この溶液が先の塗膜に
滲み込まず、結果として密着不良が発生することが、そ
の原因であることを突き止めた。そこで、先の塗膜が乾
かないうちに、次の溶液を重ねたところ、溶液が先の塗
膜に滲み込み、密着性が著しく高まることが分かった。
同様に、シート状のイオン交換膜に溶液を塗布した場合
にも、溶液がシート状のイオン交換膜に滲み込まず、結
果として密着不良が発生することが、その原因であるこ
とを突き止めた。
【００１１】そこで、請求項１は、シート上に、燃料電
池を構成する正・負極のいずれか一方の電極用の溶液を
塗布して一方の電極層を形成する工程と、この一方の電
極層が未乾燥のうちに、この一方の電極層上にイオン交
換膜用の溶液を塗布してイオン交換膜を形成する工程
と、このイオン交換膜が未乾燥のうちに、このイオン交
換膜上に他方の電極用の溶液を塗布して他方の電極層を
形成する工程と、これら一方の電極層、他方の電極層及
びイオン交換膜を乾燥することにより固化する工程と、
から燃料電池用電極構造の製造方法を構成した。
池を構成する正・負極のいずれか一方の電極用の溶液を
塗布して一方の電極層を形成する工程と、この一方の電
極層が未乾燥のうちに、この一方の電極層上にイオン交
換膜用の溶液を塗布してイオン交換膜を形成する工程
と、このイオン交換膜が未乾燥のうちに、このイオン交
換膜上に他方の電極用の溶液を塗布して他方の電極層を
形成する工程と、これら一方の電極層、他方の電極層及
びイオン交換膜を乾燥することにより固化する工程と、
から燃料電池用電極構造の製造方法を構成した。
【００１２】イオン交換膜に溶液を採用し、電極用の溶
液及びイオン交換膜用の溶液をそれぞれ未乾燥の状態で
塗布すれば、境界で混合が発生する。これにより、一対
の電極及びイオン交換膜の各層の境界に密着不良部分が
発生することを防ぐことができるので、イオン交換膜に
おける反応効率を良好に保つことができる。
液及びイオン交換膜用の溶液をそれぞれ未乾燥の状態で
塗布すれば、境界で混合が発生する。これにより、一対
の電極及びイオン交換膜の各層の境界に密着不良部分が
発生することを防ぐことができるので、イオン交換膜に
おける反応効率を良好に保つことができる。
【００１３】ここで、イオン交換膜にシートを使用した
場合、シート状イオン交換膜のハンドリング性を好適に
保つためにはイオン交換膜をある程度厚くする必要があ
る。このため、電極構造を薄くすることが難しく、その
ことが電極構造の小型化を図る妨げになる。
場合、シート状イオン交換膜のハンドリング性を好適に
保つためにはイオン交換膜をある程度厚くする必要があ
る。このため、電極構造を薄くすることが難しく、その
ことが電極構造の小型化を図る妨げになる。
【００１４】そこで、請求項１においてイオン交換膜を
溶液とし、イオン交換膜を溶液の状態でハンドリングで
きるようにした。イオン交換膜を溶液とすることで、ハ
ンドリングの際にイオン交換膜の厚さを規制する必要は
ない。このため、イオン交換膜を薄くすることが可能に
なり、電極構造を薄くすることができる。
溶液とし、イオン交換膜を溶液の状態でハンドリングで
きるようにした。イオン交換膜を溶液とすることで、ハ
ンドリングの際にイオン交換膜の厚さを規制する必要は
ない。このため、イオン交換膜を薄くすることが可能に
なり、電極構造を薄くすることができる。
【００１５】請求項２は、乾燥を荷重をかけずにおこな
うことを特徴とする。電極用の溶液及びイオン交換膜用
の溶液をそれぞれ未乾燥の状態で塗布し、それぞれの溶
液を塗布後に荷重をかけないで乾燥する。これにより、
イオン交換膜に荷重をかける必要がないので、荷重によ
りイオン交換膜の性能が低下することを防ぐことができ
る。
うことを特徴とする。電極用の溶液及びイオン交換膜用
の溶液をそれぞれ未乾燥の状態で塗布し、それぞれの溶
液を塗布後に荷重をかけないで乾燥する。これにより、
イオン交換膜に荷重をかける必要がないので、荷重によ
りイオン交換膜の性能が低下することを防ぐことができ
る。
【００１６】請求項３は、シート状の負極側拡散層上
に、燃料電池を構成する負極用の溶液を塗布して負極層
を形成する工程と、この負極層が未乾燥のうちに、この
負極層上にイオン交換膜用の溶液を塗布してイオン交換
膜を形成する工程と、このイオン交換膜が未乾燥のうち
に、このイオン交換膜上に正極用の溶液を塗布して正極
層を形成する工程と、この正極層の未乾燥のうちに、こ
の正極層上に正極側拡散層を設ける工程と、これら負・
正極層及びイオン交換膜のそれぞれの溶液を乾燥するこ
とにより固化する固化工程とから燃料電池用電極構造の
製造方法を構成した。
に、燃料電池を構成する負極用の溶液を塗布して負極層
を形成する工程と、この負極層が未乾燥のうちに、この
負極層上にイオン交換膜用の溶液を塗布してイオン交換
膜を形成する工程と、このイオン交換膜が未乾燥のうち
に、このイオン交換膜上に正極用の溶液を塗布して正極
層を形成する工程と、この正極層の未乾燥のうちに、こ
の正極層上に正極側拡散層を設ける工程と、これら負・
正極層及びイオン交換膜のそれぞれの溶液を乾燥するこ
とにより固化する固化工程とから燃料電池用電極構造の
製造方法を構成した。
【００１７】請求項１と同様に、イオン交換膜を溶液と
することで、イオン交換膜を溶液の状態でハンドリング
できる。さらに、イオン交換膜を溶液とすることで、ハ
ンドリングの際にイオン交換膜の厚さを規制する必要は
ない。このため、イオン交換膜を薄くすることが可能に
なり、電極構造を薄くすることができる。
することで、イオン交換膜を溶液の状態でハンドリング
できる。さらに、イオン交換膜を溶液とすることで、ハ
ンドリングの際にイオン交換膜の厚さを規制する必要は
ない。このため、イオン交換膜を薄くすることが可能に
なり、電極構造を薄くすることができる。
【００１８】ここで、燃料電池を使用して電流を発生さ
せる際に、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とが反
応して燃料電池内に生成水（Ｈ２Ｏ）を生成する。この
生成水は、主に正極側拡散層（カーボンペーパー）を透
過させて燃料電池の外部に排出する。しかし、請求項１
で記載したように、未乾燥の電極層上にイオン交換膜用
の溶液を塗布すると、イオン交換膜用の溶液が重力の影
響で下方に流れ電極層に浸透する虞がある。イオン交換
膜用の溶液が電極層に浸透すると、浸透した溶液で電極
層の空隙が減少してしまう虞がある。
せる際に、水素分子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とが反
応して燃料電池内に生成水（Ｈ２Ｏ）を生成する。この
生成水は、主に正極側拡散層（カーボンペーパー）を透
過させて燃料電池の外部に排出する。しかし、請求項１
で記載したように、未乾燥の電極層上にイオン交換膜用
の溶液を塗布すると、イオン交換膜用の溶液が重力の影
響で下方に流れ電極層に浸透する虞がある。イオン交換
膜用の溶液が電極層に浸透すると、浸透した溶液で電極
層の空隙が減少してしまう虞がある。
【００１９】このため、燃料電池用電極構造を製造する
際に、正・負の電極層のうちの正極層をイオン交換膜の
下方に配置すると、正極層の空隙がイオン交換膜用の溶
液で減少してしまい、発電により生成した生成水を正極
側拡散層から燃料電池の外部に効率よく排出できないこ
とが懸念される。
際に、正・負の電極層のうちの正極層をイオン交換膜の
下方に配置すると、正極層の空隙がイオン交換膜用の溶
液で減少してしまい、発電により生成した生成水を正極
側拡散層から燃料電池の外部に効率よく排出できないこ
とが懸念される。
【００２０】生成水を効率よく排出することができない
と、水素や酸素の反応ガスを好適に供給することが妨げ
られるので、濃度過電圧が高くなり、燃料電池の発電性
能を良好に保つことが難しくなる。なお、「濃度過電
圧」とは、電極における反応物質及び反応生成物の補給
及び除去の速度が遅く、電極の反応が妨害されるときに
現れる電圧低下をいう。すなわち、濃度過電圧が高くな
るということは電圧低下量が増すということである。
と、水素や酸素の反応ガスを好適に供給することが妨げ
られるので、濃度過電圧が高くなり、燃料電池の発電性
能を良好に保つことが難しくなる。なお、「濃度過電
圧」とは、電極における反応物質及び反応生成物の補給
及び除去の速度が遅く、電極の反応が妨害されるときに
現れる電圧低下をいう。すなわち、濃度過電圧が高くな
るということは電圧低下量が増すということである。
【００２１】そこで、請求項３において、イオン交換膜
の上方に正極層を設けるようにした。正極層をイオン交
換膜の上方に配置することで、イオン交換膜用の溶液が
重力の影響で負極層に浸透することを防ぐことができ、
正極層の空隙がイオン交換膜用の溶液で減少することを
防止できる。これにより、発電により生成した生成水を
正極層から正極側拡散層に導いて、正極側拡散層の空隙
から好適に排出することができ、燃料電池に生じる濃度
過電圧を低く抑えることができる。
の上方に正極層を設けるようにした。正極層をイオン交
換膜の上方に配置することで、イオン交換膜用の溶液が
重力の影響で負極層に浸透することを防ぐことができ、
正極層の空隙がイオン交換膜用の溶液で減少することを
防止できる。これにより、発電により生成した生成水を
正極層から正極側拡散層に導いて、正極側拡散層の空隙
から好適に排出することができ、燃料電池に生じる濃度
過電圧を低く抑えることができる。
【００２２】請求項４は、正極用の溶液を噴霧状態で塗
布することを特徴とする。ここで、正極用の溶液の塗布
圧が高い場合には、正極用の溶液を塗布する際に、イオ
ン交換膜用の溶液が正極層に浸透する虞がある。イオン
交換膜用の溶液が正極層に浸透すると、イオン交換膜用
の溶液が正極側拡散層に到達して、イオン交換膜用の溶
液で正極側拡散層の空隙が減少する虞がある。
布することを特徴とする。ここで、正極用の溶液の塗布
圧が高い場合には、正極用の溶液を塗布する際に、イオ
ン交換膜用の溶液が正極層に浸透する虞がある。イオン
交換膜用の溶液が正極層に浸透すると、イオン交換膜用
の溶液が正極側拡散層に到達して、イオン交換膜用の溶
液で正極側拡散層の空隙が減少する虞がある。
【００２３】そこで、請求項４において、正極用の溶液
を噴霧状態で塗布することで、イオン交換膜に余分な塗
布圧をかけることなく、すなわち正極用の溶液を最小の
塗布圧で塗布することにした。このように、イオン交換
膜に余分な塗布圧をかけないで正極用の溶液を塗布する
ことで、イオン交換膜用の溶液が正極層に浸透すること
を防ぐことができる。
を噴霧状態で塗布することで、イオン交換膜に余分な塗
布圧をかけることなく、すなわち正極用の溶液を最小の
塗布圧で塗布することにした。このように、イオン交換
膜に余分な塗布圧をかけないで正極用の溶液を塗布する
ことで、イオン交換膜用の溶液が正極層に浸透すること
を防ぐことができる。
【００２４】よって、イオン交換膜用の溶液で正極層の
空隙が減少することを防止して、正極層の空隙をより一
層好適に確保することができる。これにより、発電によ
り生成した生成水を正極層から正極拡散層まで導いて、
正極側拡散層の空隙からより一層好適に排出することが
でき、燃料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えることが
できる。
空隙が減少することを防止して、正極層の空隙をより一
層好適に確保することができる。これにより、発電によ
り生成した生成水を正極層から正極拡散層まで導いて、
正極側拡散層の空隙からより一層好適に排出することが
でき、燃料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えることが
できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。図１は本発明に係る電極構造
（第１実施形態）を備えた燃料電池を示す分解斜視図で
ある。燃料電池ユニット１０は複数（２個）の燃料電池
１１，１１で構成したものである。燃料電池１１は、燃
料電池用電極構造（電極構造）１２を構成する負極側拡
散層（シート）１３の外側に負極側流路基板３１を配置
し、電極構造１２を構成する正極側拡散層１４の外側に
正極側流路基板３４を配置したものである。
づいて以下に説明する。図１は本発明に係る電極構造
（第１実施形態）を備えた燃料電池を示す分解斜視図で
ある。燃料電池ユニット１０は複数（２個）の燃料電池
１１，１１で構成したものである。燃料電池１１は、燃
料電池用電極構造（電極構造）１２を構成する負極側拡
散層（シート）１３の外側に負極側流路基板３１を配置
し、電極構造１２を構成する正極側拡散層１４の外側に
正極側流路基板３４を配置したものである。
【００２６】負極側拡散層１３に負極側流路基板３１を
積層することで、負極側流路基板３１の流路溝３１ａを
負極側拡散層１３で覆うことにより、水素ガス流路３２
を形成する。また、正極側拡散層１４に正極側流路基板
３４を積層することで、正極側流路基板３４の流路溝３
４ａを正極側拡散層１４で覆うことにより、酸素ガス流
路３５を形成する。
積層することで、負極側流路基板３１の流路溝３１ａを
負極側拡散層１３で覆うことにより、水素ガス流路３２
を形成する。また、正極側拡散層１４に正極側流路基板
３４を積層することで、正極側流路基板３４の流路溝３
４ａを正極側拡散層１４で覆うことにより、酸素ガス流
路３５を形成する。
【００２７】電極構造１２は、負極側拡散層１３及び正
極側拡散層１４の内側にそれぞれバインダーを介して一
方の電極層としての負極層１７及び他方の電極層として
の正極層１８を備え、これら負極層１７及び正極層１８
の間にイオン交換膜１９を備える。このように、構成し
た燃料電池１１をセパレータ３６を介して複数個（図１
では２個のみを示す）備えることで、燃料電池ユニット
１０を構成する。なお、電極構造１２については図２で
詳しく説明する。
極側拡散層１４の内側にそれぞれバインダーを介して一
方の電極層としての負極層１７及び他方の電極層として
の正極層１８を備え、これら負極層１７及び正極層１８
の間にイオン交換膜１９を備える。このように、構成し
た燃料電池１１をセパレータ３６を介して複数個（図１
では２個のみを示す）備えることで、燃料電池ユニット
１０を構成する。なお、電極構造１２については図２で
詳しく説明する。
【００２８】燃料電池ユニット１０によれば、水素ガス
流路３２に水素ガスを供給することで、負極層１７に含
む触媒に水素分子（Ｈ２）を吸着させるとともに、酸素
ガス流路３５に酸素ガスを供給することで、正極１８に
含む触媒に酸素分子（Ｏ２）を吸着させる。これによ
り、電子（ｅ−）を矢印の如く流して電流を発生させる
ことができる。なお、電流を発生させる際には、水素分
子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とから生成水（Ｈ２Ｏ）
が発生する。
流路３２に水素ガスを供給することで、負極層１７に含
む触媒に水素分子（Ｈ２）を吸着させるとともに、酸素
ガス流路３５に酸素ガスを供給することで、正極１８に
含む触媒に酸素分子（Ｏ２）を吸着させる。これによ
り、電子（ｅ−）を矢印の如く流して電流を発生させる
ことができる。なお、電流を発生させる際には、水素分
子（Ｈ２）と酸素分子（Ｏ２）とから生成水（Ｈ２Ｏ）
が発生する。
【００２９】図２は本発明に係る燃料電池用の電極構造
（第１実施形態）を示す説明図である。電極構造１２
は、負極側拡散層１３及び正極側拡散層１４の内側にそ
れぞれ負極層１７及び正極層１８を備え、これら負極層
１７及び正極層１８の間にイオン交換膜１９を備える。
負極側拡散層１３は、負極側のカーボンペーパー１３ａ
及び負極側のバインダー層１５ａからなるシート材（シ
ート）である。また、正極側拡散層１４は、正極側のカ
ーボンペーパー１４ａ及び正極側のバインダー層１６ａ
からなるシート材（シート）である。
（第１実施形態）を示す説明図である。電極構造１２
は、負極側拡散層１３及び正極側拡散層１４の内側にそ
れぞれ負極層１７及び正極層１８を備え、これら負極層
１７及び正極層１８の間にイオン交換膜１９を備える。
負極側拡散層１３は、負極側のカーボンペーパー１３ａ
及び負極側のバインダー層１５ａからなるシート材（シ
ート）である。また、正極側拡散層１４は、正極側のカ
ーボンペーパー１４ａ及び正極側のバインダー層１６ａ
からなるシート材（シート）である。
【００３０】負極側のバインダー層１５ａを構成するバ
インダーは、カーボンフッ素樹脂であり、撥水性に優れ
たものである。また、正極側のバインダー層１６ａを構
成するバインダーは、撥水性を備えたカーボンポリマー
であり、カーボンポリマーはポリテトラフルオロエチレ
ンの骨格にスルホン酸を導入したものが該当する。
インダーは、カーボンフッ素樹脂であり、撥水性に優れ
たものである。また、正極側のバインダー層１６ａを構
成するバインダーは、撥水性を備えたカーボンポリマー
であり、カーボンポリマーはポリテトラフルオロエチレ
ンの骨格にスルホン酸を導入したものが該当する。
【００３１】負極層１７は、負極用の溶液に触媒２１を
混合し、溶液を塗布後に乾燥することで固化したもので
ある。負極層１７の触媒２１は、炭素２２の表面に触媒
として（白金−ルテニウム合金）２３を担持したもので
あり、（白金−ルテニウム合金）２３に水素分子
（Ｈ２）を吸着させるものである。
混合し、溶液を塗布後に乾燥することで固化したもので
ある。負極層１７の触媒２１は、炭素２２の表面に触媒
として（白金−ルテニウム合金）２３を担持したもので
あり、（白金−ルテニウム合金）２３に水素分子
（Ｈ２）を吸着させるものである。
【００３２】正極層１８は、正極用の溶液に触媒２４を
混合し、溶液を塗布後に乾燥することで固化したもので
ある。正極層１８の触媒２４は、炭素２５の表面に触媒
として白金２６を担持したものであり、白金２６に酸素
分子（Ｏ２）を吸着させるものである。イオン交換膜１
９は、負極層１７及び正極層１８間に溶液の状態で塗布
した後、負極の溶液及び正極の溶液とともに一緒に乾燥
することにより負極層１７及び正極層１８と一体に固化
したものである。
混合し、溶液を塗布後に乾燥することで固化したもので
ある。正極層１８の触媒２４は、炭素２５の表面に触媒
として白金２６を担持したものであり、白金２６に酸素
分子（Ｏ２）を吸着させるものである。イオン交換膜１
９は、負極層１７及び正極層１８間に溶液の状態で塗布
した後、負極の溶液及び正極の溶液とともに一緒に乾燥
することにより負極層１７及び正極層１８と一体に固化
したものである。
【００３３】次に、電極構造１２の製造方法を図３〜図
５に基づいて説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に
係る燃料電池用の電極構造の製造方法（第１実施形態）
を示す第１工程説明図である。（ａ）において、シート
状の負極側拡散層１３を配置する。すなわち、負極側拡
散層１３のカーボンペーパー１３ａをセットした後、こ
のカーボンペーパー１３ａ上にバインダー層１５ａ用の
溶液を塗布する。
５に基づいて説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に
係る燃料電池用の電極構造の製造方法（第１実施形態）
を示す第１工程説明図である。（ａ）において、シート
状の負極側拡散層１３を配置する。すなわち、負極側拡
散層１３のカーボンペーパー１３ａをセットした後、こ
のカーボンペーパー１３ａ上にバインダー層１５ａ用の
溶液を塗布する。
【００３４】（ｂ）において、バインダー層１５ａが未
乾燥のうちに、バインダー層１５ａ上に、負極用の溶液
を塗布して負極層１７を形成する。（ｃ）において、負
極層１７が未乾燥のうちに、負極層１７上にイオン交換
膜１９用の溶液を塗布してイオン交換膜１９を形成す
る。
乾燥のうちに、バインダー層１５ａ上に、負極用の溶液
を塗布して負極層１７を形成する。（ｃ）において、負
極層１７が未乾燥のうちに、負極層１７上にイオン交換
膜１９用の溶液を塗布してイオン交換膜１９を形成す
る。
【００３５】図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電
池用の電極構造の製造方法（第１実施形態）を示す第２
工程説明図である。（ａ）において、イオン交換膜１９
が未乾燥のうちに、イオン交換膜１９上に正極層１８用
の溶液を塗布して正極層１８を形成する。（ｂ）におい
て、正極層１８が未乾燥のうちに、正極層１８上に、正
極側拡散層１４（図２参照）を構成するバインダー層１
６ａの溶液を塗布する。
池用の電極構造の製造方法（第１実施形態）を示す第２
工程説明図である。（ａ）において、イオン交換膜１９
が未乾燥のうちに、イオン交換膜１９上に正極層１８用
の溶液を塗布して正極層１８を形成する。（ｂ）におい
て、正極層１８が未乾燥のうちに、正極層１８上に、正
極側拡散層１４（図２参照）を構成するバインダー層１
６ａの溶液を塗布する。
【００３６】図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電
池用の電極構造の製造方法（第１実施形態）を示す第３
工程説明図である。（ａ）において、バインダー層１６
ａに正極側のカーボンペーパー１４ａを載せることによ
り、バインダー層１６ａ及びカーボンペーパー１４ａで
シート状の正極側拡散層１４を形成する。
池用の電極構造の製造方法（第１実施形態）を示す第３
工程説明図である。（ａ）において、バインダー層１６
ａに正極側のカーボンペーパー１４ａを載せることによ
り、バインダー層１６ａ及びカーボンペーパー１４ａで
シート状の正極側拡散層１４を形成する。
【００３７】次に、バインダー層１５ａ、負極層１７、
イオン交換膜１９、正極層１８、バインダー層１６ａが
未乾燥のうちに、それぞれの層１５ａ，１７，１８，１
６ａ及び膜１９に荷重をかけないで、それぞれの層１５
ａ，１７，１８，１６ａ及び膜１９を一緒に乾燥する。
イオン交換膜１９、正極層１８、バインダー層１６ａが
未乾燥のうちに、それぞれの層１５ａ，１７，１８，１
６ａ及び膜１９に荷重をかけないで、それぞれの層１５
ａ，１７，１８，１６ａ及び膜１９を一緒に乾燥する。
【００３８】（ｂ）において、バインダー層１５ａ、負
極層１７、イオン交換膜１９、正極層１８、バインダー
層１６ａを固化することで、バインダー層１５ａ、負極
層１７、イオン交換膜１９、正極層１８、バインダー層
１６ａを固化した状態で積層する。これにより、第１実
施形態の電極構造１２の製造工程が完了する。
極層１７、イオン交換膜１９、正極層１８、バインダー
層１６ａを固化することで、バインダー層１５ａ、負極
層１７、イオン交換膜１９、正極層１８、バインダー層
１６ａを固化した状態で積層する。これにより、第１実
施形態の電極構造１２の製造工程が完了する。
【００３９】このように、第１実施形態によれば、バイ
ンダー層１５ａ、負極層１７、イオン交換膜１９、正極
層１８、バインダー層１６ａが未乾燥の状態で、それぞ
れの上面に溶液を塗布することで、それぞれの境界にお
いて隣接する溶液同士を好適に混合させることができ
る。
ンダー層１５ａ、負極層１７、イオン交換膜１９、正極
層１８、バインダー層１６ａが未乾燥の状態で、それぞ
れの上面に溶液を塗布することで、それぞれの境界にお
いて隣接する溶液同士を好適に混合させることができ
る。
【００４０】よって、バインダー層１５ａと負極層１７
との間の境界に密着不良部分が発生することを防ぐこと
ができる。また、負極層１７とイオン交換膜１９との間
の境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができ
る。さらに、イオン交換膜１９と正極層１８との間の境
界に密着不良部分が発生することを防ぐことができる。
加えて、正極層１８とバインダー層１６ａとの間の境界
に密着不良部分が発生することを防ぐことができる。こ
れにより、電極構造１２における反応効率を良好に保つ
ことができる。
との間の境界に密着不良部分が発生することを防ぐこと
ができる。また、負極層１７とイオン交換膜１９との間
の境界に密着不良部分が発生することを防ぐことができ
る。さらに、イオン交換膜１９と正極層１８との間の境
界に密着不良部分が発生することを防ぐことができる。
加えて、正極層１８とバインダー層１６ａとの間の境界
に密着不良部分が発生することを防ぐことができる。こ
れにより、電極構造１２における反応効率を良好に保つ
ことができる。
【００４１】また、バインダー層１５ａ、負極層１７、
イオン交換膜１９、正極層１８、バインダー層１６ａが
未乾燥の状態で、それぞれの溶液を塗布し、それぞれの
溶液を塗布後に荷重をかけないで乾燥する。これによ
り、イオン交換膜１９を固化する際に、イオン交換膜１
９に荷重をかける必要がないので、イオン交換膜１９の
性能が荷重の影響で低下することを防ぐことができる。
イオン交換膜１９、正極層１８、バインダー層１６ａが
未乾燥の状態で、それぞれの溶液を塗布し、それぞれの
溶液を塗布後に荷重をかけないで乾燥する。これによ
り、イオン交換膜１９を固化する際に、イオン交換膜１
９に荷重をかける必要がないので、イオン交換膜１９の
性能が荷重の影響で低下することを防ぐことができる。
【００４２】加えて、イオン交換膜１９を溶液とするこ
とで、イオン交換膜１９を溶液の状態でハンドリングす
ることができるので、ハンドリング性の観点からイオン
交換膜１９の厚さを規制する必要はない。このため、イ
オン交換膜１９を薄くすることが可能になり、電極構造
１２を薄くすることができる。
とで、イオン交換膜１９を溶液の状態でハンドリングす
ることができるので、ハンドリング性の観点からイオン
交換膜１９の厚さを規制する必要はない。このため、イ
オン交換膜１９を薄くすることが可能になり、電極構造
１２を薄くすることができる。
【００４３】次に、燃料電池用電極構造の製造方法を第
２実施形態でより具体的に説明する。なお、第１実施形
態と同一部材については同一符号を付して説明を省略す
る。図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る燃料電池用の電
極構造の製造方法（第２実施形態）を示す第１工程説明
図である。（ａ）において、シート状の負極側拡散層１
３を配置する。すなわち、負極側拡散層１３のカーボン
ペーパー１３ａをセットした後、このカーボンペーパー
１３ａ上にバインダー層１５ａ用の溶液を塗布する。
２実施形態でより具体的に説明する。なお、第１実施形
態と同一部材については同一符号を付して説明を省略す
る。図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る燃料電池用の電
極構造の製造方法（第２実施形態）を示す第１工程説明
図である。（ａ）において、シート状の負極側拡散層１
３を配置する。すなわち、負極側拡散層１３のカーボン
ペーパー１３ａをセットした後、このカーボンペーパー
１３ａ上にバインダー層１５ａ用の溶液を塗布する。
【００４４】（ｂ）において、バインダー層１５ａが未
乾燥のうちに、バインダー層１５ａの上面に沿ってスプ
レー５５を矢印の如く移動しながら噴射口５６から負極
層１７用の溶液を噴霧状に噴射することにより、バイン
ダー層１５ａ上に負極層１７用の溶液を塗布して負極層
１７を形成する。
乾燥のうちに、バインダー層１５ａの上面に沿ってスプ
レー５５を矢印の如く移動しながら噴射口５６から負極
層１７用の溶液を噴霧状に噴射することにより、バイン
ダー層１５ａ上に負極層１７用の溶液を塗布して負極層
１７を形成する。
【００４５】（ｃ）において、負極層１７が未乾燥のう
ちに、負極層１７の上面に沿ってコーター５７を矢印の
如く移動しながら、負極層１７上にイオン交換膜１９用
の溶液を塗布してイオン交換膜１９を形成する。具体的
には、コーター５７のブレード５７ａを負極層１７の上
面から上方に所定間隔離して上面に平行に配置し、この
ブレード５７ａを負極層１７の上面に沿って矢印の如く
移動しながら、ブレード５７ａでイオン交換膜１９のペ
ースト（溶液）を一定の厚さにならすことによりイオン
交換膜１９を形成する。
ちに、負極層１７の上面に沿ってコーター５７を矢印の
如く移動しながら、負極層１７上にイオン交換膜１９用
の溶液を塗布してイオン交換膜１９を形成する。具体的
には、コーター５７のブレード５７ａを負極層１７の上
面から上方に所定間隔離して上面に平行に配置し、この
ブレード５７ａを負極層１７の上面に沿って矢印の如く
移動しながら、ブレード５７ａでイオン交換膜１９のペ
ースト（溶液）を一定の厚さにならすことによりイオン
交換膜１９を形成する。
【００４６】負極層１７上にイオン交換膜１９用の溶液
を塗布することにより、イオン交換膜１９用の溶液が重
力の影響で矢印の如く下方に流れ、負極層１７に浸透す
る虞がある。これにより、負極層１７の空隙が減少する
虞があるが、負極層１７の空隙はある程度減少しても燃
料電池の性能に影響を与える虞はない。
を塗布することにより、イオン交換膜１９用の溶液が重
力の影響で矢印の如く下方に流れ、負極層１７に浸透す
る虞がある。これにより、負極層１７の空隙が減少する
虞があるが、負極層１７の空隙はある程度減少しても燃
料電池の性能に影響を与える虞はない。
【００４７】図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電
池用の電極構造の製造方法（第２実施形態）を示す第２
工程説明図である。（ａ）において、イオン交換膜１９
が未乾燥のうちに、イオン交換膜１９の上面に沿ってス
プレー５８を矢印の如く移動しながら噴射口５９から正
極層１８用の溶液を噴霧状に噴射することにより、イオ
ン交換膜１９上に正極層１８用の溶液を塗布して正極層
１８を形成する。なお、イオン交換膜１９の上面に正極
層１８用の溶液をスプレー５８を用いて塗布した理由に
ついては後述する。
池用の電極構造の製造方法（第２実施形態）を示す第２
工程説明図である。（ａ）において、イオン交換膜１９
が未乾燥のうちに、イオン交換膜１９の上面に沿ってス
プレー５８を矢印の如く移動しながら噴射口５９から正
極層１８用の溶液を噴霧状に噴射することにより、イオ
ン交換膜１９上に正極層１８用の溶液を塗布して正極層
１８を形成する。なお、イオン交換膜１９の上面に正極
層１８用の溶液をスプレー５８を用いて塗布した理由に
ついては後述する。
【００４８】（ｂ）において、正極層１８が未乾燥のう
ちに、正極層１８上に、正極側拡散層１４（図２参照）
を構成するバインダー層１６ａの溶液を塗布してバイン
ダー層１６ａを形成する。
ちに、正極層１８上に、正極側拡散層１４（図２参照）
を構成するバインダー層１６ａの溶液を塗布してバイン
ダー層１６ａを形成する。
【００４９】次に、図５（ａ）と同様に、バインダー層
１６ａに正極側のカーボンペーパー１４ａを載せること
により、バインダー層１６ａ及びカーボンペーパー１４
ａでシート状の正極側拡散層１４を形成する。次に、バ
インダー層１５ａ、負極層１７、イオン交換膜１９、正
極層１８、バインダー層１６ａが未乾燥のうちに、それ
ぞれの層１５ａ，１７，１８，１６ａ及び膜１９に荷重
をかけないで、それぞれの層１５ａ，１７，１８，１６
ａ及び膜１９を一緒に乾燥する。
１６ａに正極側のカーボンペーパー１４ａを載せること
により、バインダー層１６ａ及びカーボンペーパー１４
ａでシート状の正極側拡散層１４を形成する。次に、バ
インダー層１５ａ、負極層１７、イオン交換膜１９、正
極層１８、バインダー層１６ａが未乾燥のうちに、それ
ぞれの層１５ａ，１７，１８，１６ａ及び膜１９に荷重
をかけないで、それぞれの層１５ａ，１７，１８，１６
ａ及び膜１９を一緒に乾燥する。
【００５０】次いで、図５（ｂ）と同様に、バインダー
層１５ａ、負極層１７、イオン交換膜１９、正極層１
８、バインダー層１６ａを固化することで、バインダー
層１５ａ、負極層１７、イオン交換膜１９、正極層１
８、バインダー層１６ａを固化した状態で一体に積層す
る。これにより、第２実施形態の製造工程が完了する。
層１５ａ、負極層１７、イオン交換膜１９、正極層１
８、バインダー層１６ａを固化することで、バインダー
層１５ａ、負極層１７、イオン交換膜１９、正極層１
８、バインダー層１６ａを固化した状態で一体に積層す
る。これにより、第２実施形態の製造工程が完了する。
【００５１】第２実施形態によれば、第１実施形態と同
様の効果を得ることができる。さらに、第１、第２実施
形態によれば、イオン交換膜１９の上方に正極層１８を
設けることで、正極層１８をイオン交換膜１９の上方に
配置することができる。よって、イオン交換膜１９用の
溶液が正極層１８に浸透することを防ぐことができ、正
極層１８の空隙がイオン交換膜１９用の溶液で減少する
ことを防止できる。
様の効果を得ることができる。さらに、第１、第２実施
形態によれば、イオン交換膜１９の上方に正極層１８を
設けることで、正極層１８をイオン交換膜１９の上方に
配置することができる。よって、イオン交換膜１９用の
溶液が正極層１８に浸透することを防ぐことができ、正
極層１８の空隙がイオン交換膜１９用の溶液で減少する
ことを防止できる。
【００５２】これにより、発電により生成した生成水
を、正極層１８の空隙を通して正極側拡散層１４まで導
き、正極側拡散層１４から好適に排出することができる
ので、燃料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えることが
できる。
を、正極層１８の空隙を通して正極側拡散層１４まで導
き、正極側拡散層１４から好適に排出することができる
ので、燃料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えることが
できる。
【００５３】加えて、第２実施形態によれば、正極層１
８を形成する際に、正極層１８用の溶液をスプレー法で
塗布することで、イオン交換膜１９や正極層１８に余分
な塗布圧をかけることなく、すなわち正極層１８用の溶
液を最小の塗布圧で塗布することができる。このよう
に、イオン交換膜１９や正極層１８に余分な塗布圧をか
けないで正極層１８用の溶液を塗布することで、イオン
交換膜１９用の溶液が正極層１８に浸透することを防ぐ
ことができる。
８を形成する際に、正極層１８用の溶液をスプレー法で
塗布することで、イオン交換膜１９や正極層１８に余分
な塗布圧をかけることなく、すなわち正極層１８用の溶
液を最小の塗布圧で塗布することができる。このよう
に、イオン交換膜１９や正極層１８に余分な塗布圧をか
けないで正極層１８用の溶液を塗布することで、イオン
交換膜１９用の溶液が正極層１８に浸透することを防ぐ
ことができる。
【００５４】よって、イオン交換膜１９用の溶液で正極
層１８の空隙が減少することを防いで、正極層１８の空
隙をより一層好適に確保することができる。これによ
り、発電により生成した生成水を、正極層１８の空隙を
通して正極側拡散層１４まで導き、正極側拡散層１４の
空隙からより一層好適に排出することができるので、燃
料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えることができる。
層１８の空隙が減少することを防いで、正極層１８の空
隙をより一層好適に確保することができる。これによ
り、発電により生成した生成水を、正極層１８の空隙を
通して正極側拡散層１４まで導き、正極側拡散層１４の
空隙からより一層好適に排出することができるので、燃
料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えることができる。
【００５５】なお、前記第２実施形態では、イオン交換
膜１９の上面に正極層１８用の溶液をスプレー５８を用
いて塗布したが、正極層１８用の溶液の塗布はスプレー
５８に限らないで、インクジェット方式を採用すること
も可能である。要は、正極層１８用の溶液を噴霧状に塗
布できる方式であればよい。
膜１９の上面に正極層１８用の溶液をスプレー５８を用
いて塗布したが、正極層１８用の溶液の塗布はスプレー
５８に限らないで、インクジェット方式を採用すること
も可能である。要は、正極層１８用の溶液を噴霧状に塗
布できる方式であればよい。
【００５６】ここで、スプレー及びインクジェットは溶
液を噴霧状に塗布する点で同じである。スプレーは噴霧
範囲が比較的広く塗布時間を短くできるが、未塗布部分
を確保するためにマスキング処理が必要になる。一般
に、マスキング処理部に付着した溶液は回収が難しい。
液を噴霧状に塗布する点で同じである。スプレーは噴霧
範囲が比較的広く塗布時間を短くできるが、未塗布部分
を確保するためにマスキング処理が必要になる。一般
に、マスキング処理部に付着した溶液は回収が難しい。
【００５７】一方、インクジェットは塗布範囲を正確に
絞り込むことができるので、未塗布部分にマスキング処
理を施す必要がなく、溶液を有効に使用することができ
る。但し、インクジェットは、塗布範囲が狭いのでスプ
レーと比較して塗布スピードが劣る。
絞り込むことができるので、未塗布部分にマスキング処
理を施す必要がなく、溶液を有効に使用することができ
る。但し、インクジェットは、塗布範囲が狭いのでスプ
レーと比較して塗布スピードが劣る。
【００５８】また、前記第２実施形態では、負極側のバ
インダー層１５ａの上面にスプレー５５を用いて負極層
１７用の溶液を塗布する例について説明したが、その他
の塗布手段で負極層１７用の溶液を塗布することも可能
である。さらに、前記第２実施形態では、負極層１７の
上面にコーター５７を用いてイオン交換膜１９用の溶液
を塗布する例について説明したが、その他の塗布手段で
イオン交換膜１９用の溶液を塗布することも可能であ
る。
インダー層１５ａの上面にスプレー５５を用いて負極層
１７用の溶液を塗布する例について説明したが、その他
の塗布手段で負極層１７用の溶液を塗布することも可能
である。さらに、前記第２実施形態では、負極層１７の
上面にコーター５７を用いてイオン交換膜１９用の溶液
を塗布する例について説明したが、その他の塗布手段で
イオン交換膜１９用の溶液を塗布することも可能であ
る。
【００５９】さらに、前記第１、第２実施形態では、燃
料電池用電極構造１２を製造する際に、負極層１７を下
方に配置し、正極層１８を上方に配置した例について説
明したが、これに限らないで、正極層１８を下方に配置
し、負極層１７を上方に配置することも可能である。
料電池用電極構造１２を製造する際に、負極層１７を下
方に配置し、正極層１８を上方に配置した例について説
明したが、これに限らないで、正極層１８を下方に配置
し、負極層１７を上方に配置することも可能である。
【００６０】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、イオン交換膜に溶液を採用し、電極
用の溶液及びイオン交換膜用の溶液をそれぞれ未乾燥の
状態で塗布すれば、境界で混合が発生する。これによ
り、一対の電極及びイオン交換膜の各層の境界に密着不
良部分が発生することを防ぐことができるので、イオン
交換膜における反応効率を良好に保つことができる。こ
の結果、電極構造の品質を安定させることができるの
で、生産性を高めることができる。
する。請求項１は、イオン交換膜に溶液を採用し、電極
用の溶液及びイオン交換膜用の溶液をそれぞれ未乾燥の
状態で塗布すれば、境界で混合が発生する。これによ
り、一対の電極及びイオン交換膜の各層の境界に密着不
良部分が発生することを防ぐことができるので、イオン
交換膜における反応効率を良好に保つことができる。こ
の結果、電極構造の品質を安定させることができるの
で、生産性を高めることができる。
【００６１】加えて、イオン交換膜を溶液とすること
で、イオン交換膜を溶液の状態でハンドリングすること
ができるので、ハンドリング性の観点からイオン交換膜
の厚さを規制する必要はない。このため、イオン交換膜
を薄くすることが可能になり、電極構造を薄くすること
ができるので、電極構造の小型化を図ることができる。
で、イオン交換膜を溶液の状態でハンドリングすること
ができるので、ハンドリング性の観点からイオン交換膜
の厚さを規制する必要はない。このため、イオン交換膜
を薄くすることが可能になり、電極構造を薄くすること
ができるので、電極構造の小型化を図ることができる。
【００６２】請求項２は、電極用の溶液及びイオン交換
膜用の溶液をそれぞれ未乾燥の状態で塗布し、それぞれ
の溶液を塗布後に荷重をかけないで乾燥する。これによ
り、イオン交換膜に荷重をかける必要がないので、荷重
によりイオン交換膜の性能が低下することを防ぐことが
できる。従って、電極構造の品質を安定させることがで
きるので、生産性の向上を図ることができる。
膜用の溶液をそれぞれ未乾燥の状態で塗布し、それぞれ
の溶液を塗布後に荷重をかけないで乾燥する。これによ
り、イオン交換膜に荷重をかける必要がないので、荷重
によりイオン交換膜の性能が低下することを防ぐことが
できる。従って、電極構造の品質を安定させることがで
きるので、生産性の向上を図ることができる。
【００６３】請求項３は、請求項１と同様に、イオン交
換膜を溶液とすることで、イオン交換膜を溶液の状態で
ハンドリングできる。さらに、イオン交換膜を溶液とす
ることで、ハンドリングの際にイオン交換膜の厚さを規
制する必要はない。このため、イオン交換膜を薄くする
ことが可能になり、電極構造を薄くすることができる。
換膜を溶液とすることで、イオン交換膜を溶液の状態で
ハンドリングできる。さらに、イオン交換膜を溶液とす
ることで、ハンドリングの際にイオン交換膜の厚さを規
制する必要はない。このため、イオン交換膜を薄くする
ことが可能になり、電極構造を薄くすることができる。
【００６４】さらに、請求項３は、イオン交換膜の上方
に正極層を設けることで、イオン交換膜用の溶液が重力
の影響で正極層に浸透することを防ぐことができ、正極
層の空隙がイオン交換膜用の溶液で減少することを防止
できる。従って、発電により生成した生成水を正極層か
ら正極側拡散層に導いて、正極側拡散層の空隙から好適
に排出することができ、燃料電池に生じる濃度過電圧を
低く抑えて、燃料電池の発電性能を良好に保つことがで
きる。
に正極層を設けることで、イオン交換膜用の溶液が重力
の影響で正極層に浸透することを防ぐことができ、正極
層の空隙がイオン交換膜用の溶液で減少することを防止
できる。従って、発電により生成した生成水を正極層か
ら正極側拡散層に導いて、正極側拡散層の空隙から好適
に排出することができ、燃料電池に生じる濃度過電圧を
低く抑えて、燃料電池の発電性能を良好に保つことがで
きる。
【００６５】請求項４は、正極用の溶液を噴霧状態で塗
布することで、イオン交換膜に余分な塗布圧をかけるこ
となく、すなわち正極用の溶液を最小の塗布圧で塗布す
ることにした。このように、イオン交換膜に余分な塗布
圧をかけないで正極用の溶液を塗布することで、イオン
交換膜用の溶液が正極層に浸透することを防ぐことがで
きる。
布することで、イオン交換膜に余分な塗布圧をかけるこ
となく、すなわち正極用の溶液を最小の塗布圧で塗布す
ることにした。このように、イオン交換膜に余分な塗布
圧をかけないで正極用の溶液を塗布することで、イオン
交換膜用の溶液が正極層に浸透することを防ぐことがで
きる。
【００６６】よって、イオン交換膜用の溶液で正極層の
空隙が減少することを防止して、正極層の空隙をより一
層好適に確保することができる。従って、発電により生
成した生成水を正極層から正極拡散層まで導いて、正極
側拡散層の空隙からより一層好適に排出することがで
き、燃料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えて、燃料電
池の発電性能をより一層良好に保つことができる。
空隙が減少することを防止して、正極層の空隙をより一
層好適に確保することができる。従って、発電により生
成した生成水を正極層から正極拡散層まで導いて、正極
側拡散層の空隙からより一層好適に排出することがで
き、燃料電池に生じる濃度過電圧を低く抑えて、燃料電
池の発電性能をより一層良好に保つことができる。
【図１】本発明に係る電極構造（第１実施形態）を備え
た燃料電池を示す分解斜視図
た燃料電池を示す分解斜視図
【図２】本発明に係る燃料電池用の電極構造（第１実施
形態）を示す説明図
形態）を示す説明図
【図３】本発明に係る燃料電池用の電極構造の製造方法
（第１実施形態）を示す第１工程説明図
（第１実施形態）を示す第１工程説明図
【図４】本発明に係る燃料電池用の電極構造の製造方法
（第１実施形態）を示す第２工程説明図
（第１実施形態）を示す第２工程説明図
【図５】本発明に係る燃料電池用の電極構造の製造方法
（第１実施形態）を示す第３工程説明図
（第１実施形態）を示す第３工程説明図
【図６】本発明に係る燃料電池用の電極構造の製造方法
（第２実施形態）を示す第１工程説明図
（第２実施形態）を示す第１工程説明図
【図７】本発明に係る燃料電池用の電極構造の製造方法
（第２実施形態）を示す第２工程説明図
（第２実施形態）を示す第２工程説明図
【図８】従来の燃料電池を説明する説明図
【図９】従来の燃料電池を構成する電極構造を示す説明
図
図
１１…燃料電池、１２…電極構造（燃料電池用電極構
造）、１３…負極側拡散層、１４…正極側拡散層、１７
…負極層（一方の電極層）、１８…正極層（他方の電極
層）、１９…イオン交換膜。
造）、１３…負極側拡散層、１４…正極側拡散層、１７
…負極層（一方の電極層）、１８…正極層（他方の電極
層）、１９…イオン交換膜。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年５月１４日（２００３．５．１
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】負極側のバインダー層１５ａを構成するバ
インダーは、カーボンフッ素樹脂である。また、正極側
のバインダー層１６ａを構成するバインダーは、撥水性
を備えたカーボンポリマーであり、カーボンポリマーは
ポリテトラフルオロエチレンの骨格にスルホン酸を導入
したものが該当する。
インダーは、カーボンフッ素樹脂である。また、正極側
のバインダー層１６ａを構成するバインダーは、撥水性
を備えたカーボンポリマーであり、カーボンポリマーは
ポリテトラフルオロエチレンの骨格にスルホン酸を導入
したものが該当する。
フロントページの続き
(72)発明者 鈴木 孝
埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン
ダエンジニアリング株式会社内
(72)発明者 伊達 知子
埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン
ダエンジニアリング株式会社内
(72)発明者 平野 芳樹
埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン
ダエンジニアリング株式会社内
(72)発明者 柴田 徹雄
埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン
ダエンジニアリング株式会社内
Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB02 BB03 CC03 CX04
CX05 EE18
Claims (4)
- 【請求項１】 シート上に、燃料電池を構成する正・負
極のいずれか一方の電極用の溶液を塗布して一方の電極
層を形成する工程と、 この一方の電極層が未乾燥のうちに、この一方の電極層
上にイオン交換膜用の溶液を塗布してイオン交換膜を形
成する工程と、 このイオン交換膜が未乾燥のうちに、このイオン交換膜
上に他方の電極用の溶液を塗布して他方の電極層を形成
する工程と、 これら一方の電極層、他方の電極層及びイオン交換膜を
乾燥することにより固化する工程と、からなることを特
徴とする燃料電池用電極構造の製造方法。 - 【請求項２】 前記乾燥は、荷重をかけずにおこなうこ
とを特徴とする請求項１記載の燃料電池用電極構造の製
造方法。 - 【請求項３】 シート状の負極側拡散層上に、燃料電池
を構成する負極用の溶液を塗布して負極層を形成する工
程と、 この負極層が未乾燥のうちに、この負極層上にイオン交
換膜用の溶液を塗布してイオン交換膜を形成する工程
と、 このイオン交換膜が未乾燥のうちに、このイオン交換膜
上に正極用の溶液を塗布して正極層を形成する工程と、 この正極層の未乾燥のうちに、この正極層上に正極側拡
散層を設ける工程と、 これら負・正極層及びイオン交換膜のそれぞれの溶液を
乾燥することにより固化する固化工程と、からなる燃料
電池用電極構造の製造方法。 - 【請求項４】 前記正極用の溶液を噴霧状態で塗布する
ことを特徴とする請求項４記載の燃料電池用電極構造の
製造方法。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002148428A JP3898569B2 (ja) | 2001-11-30 | 2002-05-22 | 燃料電池の製造方法 |
| KR1020047005453A KR100909759B1 (ko) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | 연료 전지용 전극의 제조 방법 |
| DE60236614T DE60236614D1 (de) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Verahren zur herstellung einer elektrode für eine brennstoffzelle |
| US10/494,866 US20050019649A1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Method for manufacturing electrode for fuel cell |
| CA2462303A CA2462303C (en) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Fuel cell electrode manufacturing method |
| PCT/JP2002/012301 WO2003047018A1 (fr) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Procede de fabrication d'electrode de pile a combustible |
| CNB028238184A CN1321474C (zh) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | 燃料电池用电极的制备方法和燃料电池用电极 |
| AU2002355028A AU2002355028A1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Method for manufacturing electrode for fuel cell |
| EP02788648A EP1450426B1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-26 | Method for manufacturing electrode for fuel cell |
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|---|---|---|---|
| JP2001-366711 | 2001-11-30 | ||
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005041334A1 (ja) * | 2003-10-22 | 2005-05-06 | Honda Motor Co., Ltd. | 燃料電池用電極／膜接合体の製造方法 |
| JP2008130416A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Toyota Motor Corp | 膜電極接合体の製造方法 |
| JP2009224330A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 燃料電池用セルユニット及びその製造方法 |
| JP2010272222A (ja) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Toppan Printing Co Ltd | 膜電極接合体及びその製造方法並びに固体高分子形燃料電池 |
-
2002
- 2002-05-22 JP JP2002148428A patent/JP3898569B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2005041334A1 (ja) * | 2003-10-22 | 2005-05-06 | Honda Motor Co., Ltd. | 燃料電池用電極／膜接合体の製造方法 |
| JP2005129295A (ja) * | 2003-10-22 | 2005-05-19 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用電極−膜接合体の製造方法 |
| CN100392907C (zh) * | 2003-10-22 | 2008-06-04 | 本田技研工业株式会社 | 燃料电池用电极/膜结合体的制造方法 |
| JP4486340B2 (ja) * | 2003-10-22 | 2010-06-23 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池用電極−膜接合体の製造方法 |
| JP2008130416A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Toyota Motor Corp | 膜電極接合体の製造方法 |
| JP2009224330A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 燃料電池用セルユニット及びその製造方法 |
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