JP2003526184A - Method for producing electrode-membrane assembly, method for producing electrode-membrane-electrode assembly, assembly obtained in the manner described above, and fuel cell device provided with these assemblies - Google Patents

Method for producing electrode-membrane assembly, method for producing electrode-membrane-electrode assembly, assembly obtained in the manner described above, and fuel cell device provided with these assemblies

Info

Publication number
JP2003526184A
JP2003526184A JP2001564409A JP2001564409A JP2003526184A JP 2003526184 A JP2003526184 A JP 2003526184A JP 2001564409 A JP2001564409 A JP 2001564409A JP 2001564409 A JP2001564409 A JP 2001564409A JP 2003526184 A JP2003526184 A JP 2003526184A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
membrane
assembly
polymer solution
heat
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Withdrawn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
JP2001564409A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ディディエ・マルサク
フランク・ジュス
ミシェル・パネリ
レジ・メルシア
Original Assignee
コミツサリア タ レネルジー アトミーク
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 コミツサリア タ レネルジー アトミーク filed Critical コミツサリア タ レネルジー アトミーク
Publication of JP2003526184A publication Critical patent/JP2003526184A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1069Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes
    • H01M8/1081Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes starting from solutions, dispersions or slurries exclusively of polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1023Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon, e.g. polyarylenes, polystyrenes or polybutadiene-styrenes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1025Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon and oxygen, e.g. polyethers, sulfonated polyetheretherketones [S-PEEK], sulfonated polysaccharides, sulfonated celluloses or sulfonated polyesters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1027Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having carbon, oxygen and other atoms, e.g. sulfonated polyethersulfones [S-PES]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/103Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having nitrogen, e.g. sulfonated polybenzimidazoles [S-PBI], polybenzimidazoles with phosphoric acid, sulfonated polyamides [S-PA] or sulfonated polyphosphazenes [S-PPh]
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、活性面を有した少なくとも1つの電極と、熱安定ポリマー膜と、を備えてなるアセンブリの製造方法であって、a)熱安定ポリマー溶液を、基体上にキャストすることにより、熱安定ポリマー溶液フィルムを形成し;b)溶媒を蒸発させることにより、熱安定ポリマー溶液フィルムを部分的に乾燥させ;c)完全には乾燥しておらず乾燥途上をなす熱安定ポリマー溶液フィルムの表面上に、活性面を表面に向けた状態で電極を配置し、これにより、熱安定ポリマー膜と電極とからなるアセンブリを形成し;d)上記ステップc)において得られたアセンブリを、完全に乾燥させ;e)膜と電極とからなるアセンブリを基体から取り外す;という方法である。   (57) [Summary] The present invention is a method of manufacturing an assembly comprising at least one electrode having an active surface and a thermostable polymer film, the method comprising: a) casting a thermostable polymer solution onto a substrate; Forming a stable polymer solution film; b) partially drying the heat stable polymer solution film by evaporating the solvent; c) the surface of the heat stable polymer solution film which is not completely dried but is drying. On top, the electrodes are placed with the active side facing the surface, thereby forming an assembly consisting of the thermostable polymer membrane and the electrodes; d) drying the assembly obtained in step c) above, completely E) removing the membrane and electrode assembly from the substrate.

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】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明は、電極−膜アセンブリの製造方法および電極−膜−電極アセンブリの
製造方法、ならびに、そのようにして得られたアセンブリに関するものである。
The present invention relates to a method for manufacturing an electrode-membrane assembly, a method for manufacturing an electrode-membrane-electrode assembly, and the assembly thus obtained.

【0002】 より詳細には、これらアセンブリは、電極−膜−電極アセンブリであって、こ
こで、膜は、イオン交換体をなすポリマー膜である。このようなアセンブリは、
より詳細には、燃料電池において使用され、特に、一般的には雰囲気温度で動作
し最大でも100℃までで動作するような低温燃料電池において使用される。低
温燃料電池は、例えば、PEMFC(Proton Exchanger Membrane Fuel Cell)
として公知の、ガス対(空気中における H2/酸素)を使用して動作するような
プロトン交換膜燃料電池である、あるいは、DMFC(Direct Methanol Fuel
Cell)として公知の、空気中におけるメタノール/酸素対を使用して動作するよ
うな燃料電池である。
More particularly, these assemblies are electrode-membrane-electrode assemblies, where the membrane is a polymer membrane that is an ion exchanger. Such an assembly
More particularly, it is used in fuel cells, especially low temperature fuel cells, which generally operate at ambient temperature and up to 100 ° C. The low temperature fuel cell is, for example, PEMFC (Proton Exchanger Membrane Fuel Cell).
Known as, a proton exchange membrane fuel cell which operates using a gas pair (H 2 / oxygen in air), or a DMFC (Direct Methanol Fuel).
Cell), such as a fuel cell operating using a methanol / oxygen couple in air.

【0003】 したがって、本発明は、また、燃料電池デバイスに関するものであり、より詳
細には、少なくとも1つの上記電極−膜−電極アセンブリを備えた固体電極タイ
プの燃料電池デバイスに関するものである。
Accordingly, the present invention also relates to a fuel cell device, and more particularly to a solid electrode type fuel cell device comprising at least one electrode-membrane-electrode assembly as described above.

【0004】 したがって、本発明の属する技術分野は、燃料電池という技術分野として定義
することができる。より詳細には、固体電極タイプの燃料電池という技術分野と
して定義することができる。
Therefore, the technical field to which the present invention belongs can be defined as a technical field called a fuel cell. More specifically, it can be defined as a technical field of a solid electrode type fuel cell.

【0005】[0005]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention]

固体ポリマー電解質タイプの燃料電池は、特に、電気自動車において使用され
る。電気自動車は、熱エンジンを使用した自動車によって引き起こされている汚
染に対しての解決手段をもたらし得ることにより、現在の様々な開発課題の主題
となっている。
Solid polymer electrolyte type fuel cells are used in particular in electric vehicles. Electric vehicles have been the subject of various current development challenges by being able to provide solutions to pollution caused by vehicles using heat engines.

【0006】 固体ポリマー電解質タイプの燃料電池は、例えば水素やアルコールといったよ
うな車載エネルギータンクに対して連結された電気化学的エネルギーコンバータ
として機能することによって、電気自動車内におけるバッテリの使用に関連する
問題点、特に、充電時間や自律性といった問題点、を克服することができる。
Solid polymer electrolyte type fuel cells are a problem associated with the use of batteries in electric vehicles by functioning as an electrochemical energy converter coupled to an onboard energy tank such as hydrogen or alcohol. Points, especially problems such as charging time and autonomy, can be overcome.

【0007】 電気エネルギーの生成を可能とするような燃料電池の概略構成が、図1に示さ
れている。
A schematic configuration of a fuel cell capable of generating electric energy is shown in FIG.

【0008】 このような燃料電池の必須要素は、イオン交換タイプの膜である。より詳細に
は、固体ポリマー電極によって形成された、より限定的にはプロトン伝導性ポリ
マー(1)によって形成された、プロトン交換膜である。この膜は、2H2 →4
++4e- に従って例えばH2(4) といったような燃料の酸化が起こるアノ
ード室(2)と、例えば空気中の酸素O2(5) といったようなオキシダントが
2+4H++4e-→2H2O に従って還元されて水(6)が生成されるカソー
ド室(3)と、を分離するために使用される。ここで、アノードとカソードとは
、外部回路(10)によって接続されている。ここで生成した水は、電気浸透お
よび拡散によって2つの隔室へと流入する(矢印11,12)。
An essential element of such a fuel cell is an ion exchange type membrane. More particularly, it is a proton exchange membrane formed by a solid polymer electrode, more particularly a proton conducting polymer (1). This film is 2H 2 → 4
In accordance with H + + 4e −, the anode chamber (2) where the oxidation of the fuel such as H 2 (4) occurs and the oxidant such as oxygen O 2 (5) in the air becomes O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 It is used to separate the cathode chamber (3), which is reduced according to O 2 to produce water (6). Here, the anode and the cathode are connected by an external circuit (10). The water produced here flows into the two compartments by electroosmosis and diffusion (arrows 11, 12).

【0009】 電気伝導性であるとともに膜の両側に配置された体積電極(13)は、一般に
は、活性ゾーン(14)と、拡散ゾーン(15)と、を有している。活性ゾーン
は、一般的には一方の電極表面上に配置されるものであって、テフロン(登録商
標)によってコーティングされた多孔質フェルトから構成され、カーボンブラッ
クまたは多孔質グラファイト(16)が添加されている。カーボンブラックまた
は多孔質グラファイトは、微粒とされた(例えば、粒状形状)例えば白金といっ
たような貴金属(16)と、一般的には膜と同様の構造とされたイオン伝導性ポ
リマーからなる薄い成膜体と、によって被覆されている。拡散ゾーン(15)は
、例えばテフロン(登録商標)によってコーティングされた多孔質フェルトとい
ったような多孔質材料からなるゾーンであって、カーボンブラックまたは同じ多
孔質グラファイトが添加されているとともに、例えばPTFEといったような疎
水性ポリマーを含有することによって疎水性とされている。疎水性であることに
より、液体水を排除することができる。活性ゾーン内に配置された例えば白金と
いったような貴金属は、アノードにおいては水素またはメタノールを酸化するこ
とができ、カソードにおいては酸素を還元することができる。
The volume electrode (13), which is electrically conductive and arranged on both sides of the membrane, generally has an active zone (14) and a diffusion zone (15). The active zone, which is generally located on one electrode surface, consists of porous felt coated with Teflon®, to which carbon black or porous graphite (16) is added. ing. Carbon black or porous graphite is a thin film made of fine particles (for example, granular shape) of a noble metal (16) such as platinum, and an ion-conducting polymer having a structure generally similar to that of a film. And covered by the body. The diffusion zone (15) is a zone of porous material, eg porous felt coated with Teflon®, to which carbon black or the same porous graphite has been added, eg PTFE. It is made hydrophobic by containing such a hydrophobic polymer. By being hydrophobic, liquid water can be excluded. A noble metal, such as platinum, located in the active zone can oxidize hydrogen or methanol at the anode and reduce oxygen at the cathode.

【0010】 アノードにおいて、例えば白金といったような貴金属からなる粒子表面のとこ
ろで例えば水素といったようなものの酸化によって形成されたプロトンは、膜を
通過してカソードへと搬送される(矢印9)。カソードにおいては、プロトンは
、例えば空気からの酸素といったようなものの還元によって形成されたイオンと
再結合し、水(6)を生成する。
Protons formed by the oxidation of things such as hydrogen at the surface of the particles of noble metal such as platinum at the anode are transported through the membrane to the cathode (arrow 9). At the cathode, the protons recombine with the ions formed by the reduction of, for example, oxygen from air, producing water (6).

【0011】 このようにして形成された電子(17)は、外部回路(10)内に接続された
例えば電気モータ(18)といったようなものに対して電力を供給するために使
用することができる。この場合には、水は、反応の副生成物に過ぎない。
The electrons (17) thus formed can be used to supply power to something such as an electric motor (18) connected in an external circuit (10). . In this case, water is only a by-product of the reaction.

【0012】 膜と電極とからなるアセンブリは、厚さが約1mmといったように非常に薄い
アセンブリであって、電極−膜−電極(EME、electrode-membrane-electrode
)アセンブリと称される。各電極には、例えば溝付きプレートといったようなも
のを使用することによって、背面からガスが供給される。
The membrane-electrode assembly is a very thin assembly having a thickness of about 1 mm, and is composed of an electrode-membrane-electrode (EME).
) Called assembly. Gas is supplied from the back surface to each electrode by using, for example, a grooved plate.

【0013】 この再結合によって得られる電力密度は、水素と酸素とが使用されたときには
通常はおよそ0.5〜2W/cm2 である。そのため、標準的な電気自動車にお
いて必要とされるような例えば50kWといったような電力を得るためには、こ
のような体積電極−膜−体積電極アセンブリを複数個組み合わせる必要がある。
The power density obtained by this recombination is usually around 0.5 to 2 W / cm 2 when hydrogen and oxygen are used. Therefore, it is necessary to combine a plurality of such volume electrode-membrane-volume electrode assemblies in order to obtain electric power of, for example, 50 kW required in a standard electric vehicle.

【0014】 言い換えれば、特に燃料電池を電気自動車において使用するといったような場
合において所望の電力を得るためには、構成要素の表面積がおよそ20×20c
2 となるようにして、このような構造を多数個組み合わせることが重要である
In other words, in order to obtain the desired power, in particular when the fuel cell is used in an electric vehicle, the surface area of the component is approximately 20 × 20 c.
It is important to combine a large number of such structures so as to obtain m 2 .

【0015】 この目的のために、2つの電極と1つの膜とから形成されかつ燃料電池の単位
電池をなすこととなる各アセンブリは、したがって、2つの防水プレート(7,
8)の間に配置される。アノード側の防水プレートは、水素を供給し、カソード
側の防水プレートは、酸素を供給する。これらプレートは、両極性プレートと称
される。
For this purpose, each assembly formed of two electrodes and one membrane and forming a unit cell of a fuel cell therefore has two waterproof plates (7,
It is arranged between 8). The waterproof plate on the anode side supplies hydrogen, and the waterproof plate on the cathode side supplies oxygen. These plates are referred to as bipolar plates.

【0016】 イオン伝導性膜は、通常は、イオン基を含有した有機膜であって、アノードに
おいて水素の酸化によって形成されたプロトン(9)の伝導を水の存在下におい
て可能とする。
The ion-conducting membrane is usually an organic membrane containing ionic groups, which allows the conduction of protons (9) formed by the oxidation of hydrogen at the anode in the presence of water.

【0017】 この膜の厚さは、数十μm〜数百μmであり、機械的強度と、電気抵抗による
電圧降下と、の間の妥協として決定される。この膜は、また、ガスどうしを分離
するためにも使用されている。この膜の化学耐性および電気化学耐性は、一般に
、1,000時間以上の電池動作を可能とする。
The thickness of this film is in the range of tens to hundreds of μm and is determined as a compromise between mechanical strength and voltage drop due to electrical resistance. This membrane has also been used to separate gases. The chemical and electrochemical resistance of this membrane generally allows cell operation for over 1,000 hours.

【0018】 したがって、膜を構成するポリマーは、その機械的性質や物理化学的性質や電
気的性質に関するいくつかの条件を満たさなければならない。
Therefore, the polymer constituting the film must satisfy some conditions regarding its mechanical properties, physicochemical properties and electrical properties.

【0019】 まず最初に、ポリマーは、密で欠陥のない50〜100μmという厚さの薄い
フィルムを形成できるものでなければならない。機械的性質、剪断破壊係数、お
よび、延性は、例えば2つの金属フレームの間にクランプされるといったような
組立操作も含めた組立操作に対しての適合性を、ポリマーに対して付与し得るも
のでなければならない。
First of all, the polymer must be capable of forming a dense, defect-free thin film with a thickness of 50-100 μm. Mechanical properties, modulus of shear, and ductility can impart to a polymer suitability for assembly operations, including assembly operations such as being clamped between two metal frames. Must.

【0020】 ポリマーの性質は、乾燥状態から湿潤状態へ移行した場合でも、維持されなけ
ればならない。
The properties of the polymer must be maintained even when going from a dry state to a wet state.

【0021】 ポリマーは、加水分解に対して良好な化学的安定性を有していなければならず
、また、100℃までの酸化と還元とに対して良好な耐性を示さなければならな
い。この安定性は、イオン抵抗の変化という観点から、また、機械的性質の変化
という観点から、測定される。
The polymer must have good chemical stability to hydrolysis and must also show good resistance to oxidation and reduction up to 100 ° C. This stability is measured in terms of changes in ionic resistance and in terms of changes in mechanical properties.

【0022】 最後に、ポリマーは、非常に良好なイオン伝導度を有していなければならない
。このような伝導度は、例えばリン酸基といったような強い酸性基によってもた
らされ、とりわけ、ポリマー鎖に結合したスルホン酸基によってもたらされる。
この理由のために、ポリマーは、一般に、当量質量によって規定される。つまり
、酸当量当りのグラム数で表したポリマー重量によって規定される。
Finally, the polymer must have a very good ionic conductivity. Such conductivity is provided by strongly acidic groups, such as phosphate groups, and especially by sulfonic acid groups attached to the polymer chain.
For this reason, polymers are generally defined by equivalent weight. That is, it is defined by the polymer weight in grams per acid equivalent.

【0023】 例を挙げると、今日までに開発された中で最も良好な系は、1W/cm2 とい
う比出力を供給することができる。すなわち、0.5Vに対して4A/cm2
いう電流密度を供給することができる。
By way of example, the best system developed to date can deliver a specific power of 1 W / cm 2 . That is, a current density of 4 A / cm 2 can be supplied for 0.5 V.

【0024】 現在のところ最も有効に使用されているポリマーは、直鎖状主鎖が過フルオロ
化されるとともに側鎖がスルホン酸基を担持しているような、スルホン化された
フッ素化熱可塑性ポリマーである。
The most effectively used polymers at present are sulfonated fluorinated thermoplastics in which the linear backbone is perfluorinated and the side chains carry sulfonic acid groups. It is a polymer.

【0025】 このような熱可塑性ポリマーは、Du-pont 社から NAFION(登録商標) という
商標名で市販されている、あるいは、“XUS”という名称の膜の製造のために
DOW 社から ACIPLEX-S(登録商標)という商標名で市販されている。
Such thermoplastic polymers are commercially available from Du-pont under the trade name NAFION® or for the production of a membrane named “XUS”.
It is marketed by DOW under the brand name ACIPLEX-S (registered trademark).

【0026】 上述した操作によって記述された電気化学反応が、プロトンと、電子と、電極
表面上に配置された触媒と、例えば水素といったような還元剤または例えば空気
中の酸素といったような酸化剤と、によって行われることがわかっている。この
場合、これら反応は、原理的に、エッジにおいて、あるいは、膜と電極との界面
において、起こる。
The electrochemical reaction described by the above-mentioned operation is carried out by protons, electrons, a catalyst arranged on the electrode surface, a reducing agent such as hydrogen or an oxidizing agent such as oxygen in the air. , Known to be done by. In this case, these reactions occur in principle at the edge or at the interface between the membrane and the electrode.

【0027】 したがって、電極−膜アセンブリの性能が、つまり、燃料電池の性能が、電極
−膜界面の品質に密接に関連していることは、明瞭である。このゾーンにおいて
上記様々なタイプの種が同時に存在できる可能性は、主に、界面に依存する。燃
料電池の製造方法あるいは電極−膜−電極アセンブリの製造方法は、電極−膜界
面の品質に決定的な影響を有している。
Therefore, it is clear that the performance of the electrode-membrane assembly, and thus of the fuel cell, is closely related to the quality of the electrode-membrane interface. The possibility of simultaneous presence of the various types of species in this zone depends mainly on the interface. The method of manufacturing a fuel cell or the method of manufacturing an electrode-membrane-electrode assembly has a decisive influence on the quality of the electrode-membrane interface.

【0028】 電極−膜−電極(EME)アセンブリの製造は、文献においては一切記載され
ていないあるいはめったに記載されていない。実際、そのような製造方法は、多
くの場合、燃料電池の製造分野に属する各研究所や各企業における個別技術(ノ
ウハウ事項)である。
The manufacture of Electrode-Membrane-Electrode (EME) assemblies has never been described in the literature or is rarely described. In fact, such a manufacturing method is often an individual technology (know-how matter) in each research institute or company that belongs to the field of fuel cell manufacturing.

【0029】 最も多くの場合に言及されるEME製造プロセスにおいては、プロトン交換膜
に対して複数の高温電極を押し付けることによってEMEアセンブリを形成する
。この場合、膜は、通常はキャストによって形成されその後完全に乾燥させるこ
とによって、個別的に準備されたものである。
In the EME manufacturing process most often referred to, an EME assembly is formed by pressing multiple hot electrodes against a proton exchange membrane. In this case, the membranes were individually prepared, usually by casting and then thoroughly dried.

【0030】 この技術は、プロトン交換膜の場合には、通常的に使用されている。プロトン
交換膜は、上述したように現時点では最も一般的に使用されており、典型的には
、NAFION(登録商標)タイプのポリマー膜である。
This technique is commonly used in the case of proton exchange membranes. Proton exchange membranes are the most commonly used at the moment, as mentioned above, and are typically NAFION® type polymer membranes.

【0031】 EMEアセンブリを製造するためには、まず最初に、電極を、例えばNAFION(
登録商標)溶液に含浸し、次に、120〜150℃において膜の両面に高温プレ
スする。NAFION(登録商標)の熱可塑性により、および、メンブランを構成する
のと同じポリマーでもって電極を浸漬することにより、優秀な接着性を示すとい
う機械的性質という観点とプロトン−電極交換表面という観点との双方から、優
秀な品質の電極−膜界面を得ることができる。
In order to manufacture an EME assembly, first the electrodes, for example NAFION (
The solution is impregnated and then hot pressed on both sides of the membrane at 120-150 ° C. Due to the thermoplastic properties of NAFION® and to the mechanical properties that it shows excellent adhesion by dipping the electrode with the same polymer that makes up the membrane, and from the viewpoint of the proton-electrode exchange surface. From both of these, excellent quality electrode-membrane interfaces can be obtained.

【0032】 このようなアセンブリを備えた燃料電池の電気化学的性能は、したがって、満
足のいくものである。
The electrochemical performance of the fuel cell with such an assembly is therefore satisfactory.

【0033】 しかしながら、このEMEアセンブリ製造プロセスは、いくつかの大きな欠点
を有している。第1に、プロセスを工業化することが困難であること、および、
NAFION(登録商標)タイプのポリマーが非常に高価であること、である。一方、
電気自動車において使用可能な燃料電池を開発するという目的においては、当業
者によって認識されている他の本質的な問題点は、膜のコストである。膜と両極
性プレートとからなるアセンブリは、燃料電池のコストに影響を及ぼす支配的要
因である。
However, this EME assembly manufacturing process has some major drawbacks. First, it is difficult to industrialize the process, and
NAFION® type polymers are very expensive. on the other hand,
For the purpose of developing fuel cells that can be used in electric vehicles, another essential issue recognized by those skilled in the art is the cost of the membrane. The membrane and bipolar plate assembly is the dominant factor affecting fuel cell cost.

【0034】 1995年の時点では、製造された膜あるいは開発中の膜のコストは、1m2
あたり3,000〜3,500フランスフランの水準であり、自動車産業用の燃
料電池の工業的開発に利用するにはこのコストを10分の1から20分の1にさ
え低減する必要があると推量される。
As of 1995, the cost of the manufactured membrane or the membrane under development is 1 m 2
The level is about 3,000 to 3,500 French francs, and it is necessary to reduce this cost from 1/10 to even 1/20 in order to use it for industrial development of fuel cells for the automobile industry. Guessed.

【0035】 コストを低減させる観点から、主鎖がスルホン化されたポリ−1,4−(ジフ
ェニル−2,6)−フェニルエーテル、ポリエーテル−スルホン、および、ポリ
エーテル−ケトンが合成され、そのままの性能と耐久性についてフルオロ化膜に
対してそれら自身を実際に保持することなく試験された。
From the viewpoint of reducing the cost, poly-1,4- (diphenyl-2,6) -phenyl ether, polyether-sulfone, and polyether-ketone whose main chain is sulfonated are synthesized and used as they are. Were tested for their performance and durability without actually holding themselves against the fluorinated membrane.

【0036】 特に機械的性質や電気化学的性質や電気的性質に関する相対的条件を満足しつ
つ一方では上述したフッ素化膜の禁制的なコストよりもずっと小さい製造コスト
を維持しているような膜を供給するために、新規なスルホン化されたポリイミド
ポリマーが開発された。このポリマーは、仏国特許出願公開明細書第2 748
485号に開示されている。
Membranes that satisfy the relative conditions of mechanical properties, electrochemical properties, and electrical properties, while maintaining a manufacturing cost much lower than the forbidden cost of the fluorinated film described above. A new sulfonated polyimide polymer was developed to provide This polymer is described in French Patent Application Publication No. 2 748.
No. 485.

【0037】 一方、上述したプロセスは、他のタイプの膜に対しては適用できない。つまり
、例えばNAFION(登録商標)といったような熱可塑性ポリマー以外のポリマーか
ら形成された膜に対しては適用できない。
On the other hand, the process described above cannot be applied to other types of membranes. That is, it cannot be applied to a film formed of a polymer other than a thermoplastic polymer such as NAFION (registered trademark).

【0038】 特に、NAFION(登録商標)膜の例において使用したプロセスは、熱安定骨格を
有したスルホン化ポリマーや、ポリイミドやポリエーテル−スルホンやポリエー
テルエーテルケトンやポリベンゾオキサゾールやポリベンジイミダゾールやポリ
フェニレンやこれらの派生物といったようなポリマーからなる膜にとっては、完
全に不適切である。
In particular, the processes used in the NAFION® membrane examples include sulfonated polymers with a thermally stable backbone, polyimides, polyether-sulfones, polyetheretherketones, polybenzoxazoles, polybenzimidazoles, It is completely unsuitable for membranes made of polymers such as polyphenylene and their derivatives.

【0039】 実際、このような膜は、熱可塑特性も、NAFION(登録商標)の化学構造も、有
していない。したがって、NAFION(登録商標)溶液によって含浸された電極に対
しては魅力がなく、電極−膜界面の品質は、平凡である。
In fact, such membranes have neither thermoplastic properties nor the NAFION® chemical structure. Therefore, it is unattractive for electrodes impregnated with NAFION® solution and the quality of the electrode-membrane interface is mediocre.

【0040】 言い換えれば、熱安定ポリマー膜が使用されたときには、プロセスにおいては
、熱安定的なスルホン化ポリマーやプロトン交換膜や電極含浸用のNAFION(登録
商標)溶液といったようないくつかの化合物の使用が必要とされる。
In other words, when a thermostable polymer membrane is used, the process involves the addition of some compounds such as a thermostable sulfonated polymer or a proton exchange membrane or NAFION® solution for electrode impregnation. Use is required.

【0041】 さらに、プロセスは、断続的な複雑なプロセスとなってしまい、プロトン交換
膜の作製、電極の含浸、プレス、および、加熱といったような複数のステージを
備えることとなる。
Further, the process becomes an intermittent and complicated process, and is provided with a plurality of stages such as production of a proton exchange membrane, impregnation of electrodes, pressing, and heating.

【0042】 その結果、熱安定ポリマー膜とNAFION(登録商標)タイプのポリマーで含浸し
た電極とを使用しているというそのようなアセンブリの性能や利点さえもが、工
業的見地から、極度に制限されてしまう。
As a result, the performance and even the advantage of such an assembly using a heat stable polymer membrane and an electrode impregnated with a NAFION® type polymer is extremely limited from an industrial point of view. Will be done.

【0043】 熱安定的スルホン化ポリマー膜のすべての利点が維持されるのであれば、とり
わけ、コストという観点から維持されるのであれば、そして、特に電極−膜界面
の品質を改良することによって上記欠点が克服されるのであれば、NAFION(登録
商標)タイプのポリマー膜の場合と同様にして、熱安定骨格を有したスルホン化
ポリマーや、例えばポリイミドやポリエーテル−スルホンやポリエーテルエーテ
ルケトンやポリベンゾオキサゾールやポリベンジイミダゾールやポリフェニレン
やこれらの派生物といったようなポリマーの場合に、膜を形成するポリマーから
なる溶液に電極を含浸することが想定される。
If all the advantages of the heat-stable sulfonated polymer membranes are maintained, in particular in terms of cost, and especially by improving the quality of the electrode-membrane interface. As long as the drawbacks are overcome, as in the case of NAFION (registered trademark) type polymer membranes, sulfonated polymers having a heat-stable skeleton, such as polyimide, polyether-sulfone, polyetheretherketone, and polyether In the case of polymers such as benzoxazole, polybenzimidazole, polyphenylene and their derivatives, it is envisaged to impregnate the electrode with a solution of the film-forming polymer.

【0044】 しかしながら、このファミリーをなすポリマーの機械的硬さのために、溶媒蒸
発乾燥時に、界面のところに大きな機械的歪みが発生してしまう。
However, due to the mechanical hardness of the polymers of this family, large mechanical strains occur at the interface during solvent evaporation and drying.

【0045】 言い換えれば、これらポリマーにおいては熱可塑性が欠如していることのため
に、膜と含浸済み電極との間に、満足のいく接触を確立することができない。こ
の場合、電気化学的性能は、それほど大きくはなく、ある動作と次の動作との間
の再現性も良くない。界面の品質は、プロトン伝導体を、電極表面上の電子伝導
体や触媒に対して緊密接触させるには、十分ではない。このタイプのアセンブリ
は、経時劣化を受けやすい傾向があり、そのため、経時的にすぐに劣化してしま
う。高温でプレスが行われるにもかかわらず、電極と膜との付着力は、小さいま
まである。
In other words, the lack of thermoplasticity in these polymers makes it impossible to establish a satisfactory contact between the membrane and the impregnated electrode. In this case, the electrochemical performance is not so great and the reproducibility between one action and the next is not good. The quality of the interface is not sufficient to bring the proton conductor into intimate contact with the electron conductor or catalyst on the electrode surface. This type of assembly is prone to degradation over time, which quickly degrades over time. Despite the pressing at high temperature, the adhesion between the electrode and the membrane remains small.

【0046】 最後に、このようなアセンブリの製造の一部をなすような、上述した多数ステ
ージは、大規模製造にとっては障害となる。
Finally, the large number of stages described above, which form part of the manufacture of such assemblies, is an obstacle to large scale manufacture.

【0047】 米国特許第5,242,764号明細書には、プロトン交換膜を使用しなくて
済むような組立プロセスが開示されている。この技術においては、NAFION(登録
商標)溶液を大量に使用して電極を含浸し、その後、含浸済みの電極を高温で付
着させる。この技術も、NAFION(登録商標)タイプの熱可塑性ポリマーに対して
しか適切ではなく、ガス不透過性の一様なプロトン伝導性ポリマーフィルムを得
ることは困難である。
US Pat. No. 5,242,764 discloses an assembly process that eliminates the use of proton exchange membranes. In this technique, a large amount of NAFION® solution is used to impregnate the electrodes and then the impregnated electrodes are deposited at high temperature. This technique is also suitable only for NAFION® type thermoplastic polymers, and it is difficult to obtain a uniform gas-impermeable, proton-conducting polymer film.

【0048】 したがって、単位アセンブリとか電極−膜−電極アセンブリとか称されるよう
な、電極と熱安定ポリマーから形成された膜とを備えてなるアセンブリの形成の
ための、単純でありかつ信頼性がありかつ再現性がありかつ安全であるとともに
、限られたステージ数しか有しておらず、製造コストが安価であり、さらに、工
業化が可能であり、さらに、熱安定ポリマー膜の本来的利点のすべてを有してい
るような、製造方法が要望されている。
Therefore, it is simple and reliable for the formation of an assembly comprising electrodes and a membrane formed of a thermostable polymer, such as a unit assembly or an electrode-membrane-electrode assembly. It is reliable, reproducible and safe, has a limited number of stages, is inexpensive to manufacture, is industrializable, and has the inherent advantages of thermostable polymer membranes. There is a need for a manufacturing method that has everything.

【0049】 さらに、この製造プロセスにおいては、欠陥がなくかつ優秀な品質を有した電
極−膜界面が得られるべきであり、電極−膜の非常に強力な接合力が得られるべ
きであり、触媒と膜とが非常に緊密な接触をしているべきであり、このような性
質が、経時的に安定であって、経時劣化の影響を受けないものであるべきである
Furthermore, in this manufacturing process, an electrode-membrane interface with no defects and excellent quality should be obtained, a very strong bonding force of the electrode-membrane should be obtained, and a catalyst should be obtained. There should be very close contact between the membrane and the membrane and such properties should be stable over time and not subject to degradation over time.

【0050】 最後に、得られた電極−膜−電極アセンブリは、優秀でありかつ完全に再現性
のある電気化学的特性を有していなければならない。
Finally, the resulting electrode-membrane-electrode assembly must have excellent and completely reproducible electrochemical properties.

【0051】[0051]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明の目的は、電極と少なくとも1つの熱安定ポリマー膜とを備えたアセン
ブリの製造プロセスを提供することであり、より詳細には、上記要求を少なくと
も満たすような電極−膜−電極アセンブリの製造プロセスを提供することである
It is an object of the present invention to provide a manufacturing process for an assembly comprising an electrode and at least one heat stable polymer membrane, more particularly an electrode-membrane-electrode assembly which at least fulfills the above requirements. To provide the process.

【0052】 本発明の目的は、また、電極と熱安定ポリマー膜とを備えたアセンブリの製造
プロセスを提供することであり、より詳細には、従来技術による方法における不
利や欠陥や制限や欠点を有しておらずかつ従来技術による問題点を克服し得るよ
うな、熱安定ポリマー膜と2つの電極とを備えた電極−膜−電極(EME)アセ
ンブリの製造プロセスを提供することである。
It is also an object of the present invention to provide a manufacturing process for an assembly comprising an electrode and a thermostable polymer membrane, more particularly the disadvantages, deficiencies, limitations and deficiencies of prior art methods. It is an object of the present invention to provide a manufacturing process of an electrode-membrane-electrode (EME) assembly including a heat-stable polymer membrane and two electrodes, which does not have and can overcome the problems of the prior art.

【0053】 本発明によれば、上記目的および他の目的は、活性面を有した少なくとも1つ
の電極(好ましくは、1つの電極)と、熱安定ポリマー膜と、を備えてなるアセ
ンブリの製造方法であって、 a)熱安定ポリマー溶液を、基体上にキャストすることにより、熱安定ポリマ
ー溶液フィルムを形成し; b)熱安定ポリマー溶液フィルム内におけるポリマー溶液中の溶媒を蒸発させ
ることにより、熱安定ポリマー溶液フィルムを部分的に乾燥させ; c)完全には乾燥しておらず乾燥途上をなす熱安定ポリマー溶液フィルムの表
面上に、活性面を表面に向けた状態で電極を配置し、これにより、熱安定ポリマ
ー膜と電極とからなるアセンブリを形成し; d)上記ステップc)において得られたアセンブリを、完全に乾燥させ; e)膜と電極とからなるアセンブリを前記基体から取り外す; という方法によって得られる。
According to the invention, the above and other objects, a method of manufacturing an assembly comprising at least one electrode (preferably one electrode) having an active surface and a heat stable polymer membrane. A) forming a heat stable polymer solution film by a) casting the heat stable polymer solution on a substrate; and b) heat by evaporating the solvent in the polymer solution in the heat stable polymer solution film. Partly drying the stable polymer solution film; c) disposing an electrode on the surface of a heat-stable polymer solution film which is not completely dry and is in the process of drying, with the active side facing the surface, To form an assembly consisting of a thermostable polymer membrane and an electrode; d) completely drying the assembly obtained in step c) above; e) the membrane and the electrode. The assembly consisting of removing from said substrate; obtained by the method called.

【0054】 本発明によるプロセス(方法)は、上記要求を満たすことができるとともに、
上記欠点を克服することができる。
The process (method) according to the present invention can satisfy the above requirements, and
The above drawbacks can be overcome.

【0055】 本発明によるプロセスは、熱安定ポリマー膜に対して特に好適であり、この場
合、このタイプのポリマーに固有の利点がこのポリマーを使用するプロセスに対
してももたらされる。
The process according to the invention is particularly suitable for heat-stable polymer membranes, where the inherent advantages of this type of polymer also result for processes using this polymer.

【0056】 本発明によるプロセスは、試験装置を使用して実行可能であるような単純であ
りかつ容易であるような、限られた数のステップしか有していない。本発明によ
るプロセスは、信頼性が高くかつ再現性があり、しかも、低温で行うことができ
て、エネルギー消費が少ない。本発明によるプロセスは、比較的短時間で終了し
、原材料の使用量が少なく、限られた量のポリマーや溶媒や電極しか使用しない
The process according to the invention has only a limited number of steps, which is as simple and easy as it can be performed using the test equipment. The process according to the invention is reliable and reproducible, can be carried out at low temperatures and consumes little energy. The process according to the invention is completed in a relatively short time, uses low amounts of raw materials and uses only limited amounts of polymers, solvents and electrodes.

【0057】 従来技術によるプロセスとは異なり、本発明によるプロセスは、低コストで工
業化することができる。
Unlike the processes according to the prior art, the process according to the invention can be industrialized at low cost.

【0058】 基本的に、本発明においては、電極−膜アセンブリは、膜がキャストによって
形成されたときに形成される。
Basically, in the present invention, the electrode-membrane assembly is formed when the membrane is formed by casting.

【0059】 本発明においては、ステップc)において、電極は、何らの他の操作(例えば
、従来技術におけるプレス等)を受けることなく、膜の表面上にただ単に直接的
に配置される。その際、膜は、乾燥途中である、すなわち、膜は、未だ完全には
乾燥していない熱安定ポリマーフィルムから構成されている。
In the present invention, in step c) the electrodes are simply placed directly on the surface of the membrane without any other manipulation (eg pressing in the prior art etc.). The membrane is then in the process of drying, i.e. it consists of a heat-stable polymer film which has not yet been dried.

【0060】 従来より、基体または支持体上にポリマー溶液をキャストすることによって特
に熱安定ポリマーのポリマー溶液からなるフィルムを形成しその後溶媒を完全に
蒸発させることによってこのポリマー溶液フィルムを乾燥させこれにより例えば
プロトン交換膜といったような膜の形態として乾燥抽出品を得ることによって、
膜を形成することは公知である。
Conventionally, a film of a polymer solution of a heat-stable polymer is formed by casting the polymer solution on a substrate or support, and the polymer solution film is then dried by completely evaporating the solvent, whereby By obtaining a dry extract in the form of a membrane, eg a proton exchange membrane,
Forming a film is known.

【0061】 例えば高温プレスプロセスといったような、従来技術による、電極−膜アセン
ブリやEMEアセンブリの製造プロセスにおいては、電極と膜とを組み立てて電
極と膜との間に連結を形成することを目的とした組立操作は、すべての場合にお
いて、完成品とされていて完全に乾燥状態とされた膜を使用して行われる。した
がって、従来技術によるプロセスにおいて使用されているのは、全体的に完全に
形成されていて乾燥している膜である。
In the manufacturing process of electrode-membrane assembly or EME assembly according to the prior art, such as high temperature pressing process, the purpose is to assemble the electrode and the membrane to form a connection between the electrode and the membrane. The assembly operations carried out in all cases are carried out using the finished and completely dried membrane. Therefore, what is used in the prior art process is a totally fully formed and dry film.

【0062】 本発明においては、従来技術において使用されている論理とは逆に、製造時に
、成形途中である膜を使用する、すなわち、未だ完全に形成されておらず、未だ
にウェットであり、完全には乾燥していない膜を使用する。本発明によるプロセ
スにおける主要なステップc)においては、乾燥プロセス時に、ポリマー溶液フ
ィルムの粘度が最適値となった時点で、電極が、フィルムの表面上に注意深く配
置される。
In the present invention, contrary to the logic used in the prior art, a film that is in the process of being formed is used at the time of manufacture, that is, it is not yet completely formed and is still wet and completely Use a non-dried membrane for. In the main step c) of the process according to the invention, the electrodes are carefully placed on the surface of the film during the drying process, when the viscosity of the polymer solution film has reached its optimum value.

【0063】 その後、ポリマー溶液の明確に規定された一部が、電極にしみ込む。より詳細
には、ポリマー溶液フィルムの表面を向いている活性面上に位置した活性層に、
しみ込む。このしみ込みは、ポリマーが未だ粘性的であることによって圧力を印
加する必要なく、ポリマー内への電極の重量の作用に基づいて単純に起こる。
Thereafter, a well-defined portion of the polymer solution penetrates the electrodes. More specifically, in the active layer located on the active surface facing the surface of the polymer solution film,
Soak. This impregnation simply occurs due to the action of the weight of the electrode into the polymer without the need to apply pressure due to the polymer's still viscous nature.

【0064】 本発明によるプロセスにより、より詳細には、ステップc)により、電極−膜
界面は、優秀な品質のものとなる。熱安定ポリマー膜を使用してこの品質の界面
が得られることは、現在までにおいては本発明によるプロセスではNAFION(登録
商標)タイプの熱安定ポリマーを使用してしか得られなかったことを考えると、
実に驚くべきことである。本発明によるプロセスを使用して形成された電極−膜
界面が、完全に規則的でありかつ欠陥がないことが実証された。
The process according to the invention, more particularly according to step c), makes the electrode-membrane interface of excellent quality. The fact that interfaces of this quality are obtained using heat-stable polymer membranes, considering that to date only processes using the NAFION® type heat-stable polymers have been obtained in the process according to the invention. ,
That's amazing. It has been demonstrated that the electrode-membrane interface formed using the process according to the invention is perfectly regular and defect free.

【0065】 電極と膜との間の結合力は、電極と膜とを分離させ得ないくらい強力なもので
ある。これは、従来技術によるプロセスを使用して形成されたアセンブリとは、
相違する。特に、この強力な結合力は、電極と膜との高温プレスを原理とした従
来プロセスと比較した場合に、本発明によるプロセスによってもたらされる基本
的効果および利点の1つである。
The bonding force between the electrode and the membrane is so strong that the electrode and the membrane cannot be separated. This is an assembly formed using a prior art process
Be different. In particular, this strong bonding force is one of the basic effects and advantages brought about by the process according to the invention when compared with the conventional process based on the principle of hot pressing of the electrode and the membrane.

【0066】 本発明によるプロセスにおいては、膜が完全には乾燥しておらず完全には形成
されていない時点でステップc)による組付操作を行うことは、電極にしみ込む
物質が、熱安定ポリマーより詳細にはプロトン伝導性ポリマーと、わずかの溶媒
と、から構成されていることを意味していることを、説明することができる。こ
れにより、プロトン導体を、電極の活性層自身の中に一様に含有させることがで
きる。このようにして得られたアセンブリは、その後、中程度の温度条件で、一
般的には70℃〜150℃で、好ましくは100℃〜120℃で、乾燥される。
適切な温度の例は、特に、70℃近辺である。これは、プロトン導体ポリマーが
、電極内に含有されている電子導体および触媒に近接配置されることにより、好
ましい。
In the process according to the invention, the assembly operation according to step c) is carried out when the membrane is not completely dried and not completely formed, so that the substance that penetrates into the electrode is a thermostable polymer. It can be explained in more detail that it is meant to be composed of a proton-conducting polymer and a small amount of solvent. Thereby, the proton conductor can be uniformly contained in the active layer itself of the electrode. The assembly thus obtained is then dried under moderate temperature conditions, generally between 70 ° C and 150 ° C, preferably between 100 ° C and 120 ° C.
Examples of suitable temperatures are in particular around 70 ° C. This is preferred because the proton conducting polymer is placed in close proximity to the electron conductor and catalyst contained within the electrode.

【0067】 言い換えれば、本発明によって得られる界面の品質により、膜と電極とが緊密
接触する、すなわち、プロトン導体が、電極表面上の電子導体および触媒に近接
配置される。その結果、本発明によるプロセスを使用して製造されたアセンブリ
は、非常に良好でありかつ完全に再現性のある電気化学特性と性能とを有してい
る。すなわち、特に、『すべてがNAFION(登録商標)』からなるアセンブリの特
性と少なくとも同様であるような、電流密度に基づく電圧の進化を有している。
In other words, the quality of the interface obtained according to the invention results in an intimate contact between the membrane and the electrode, ie the proton conductor is placed in close proximity to the electron conductor and the catalyst on the electrode surface. As a result, the assemblies produced using the process according to the invention have very good and perfectly reproducible electrochemical properties and performance. That is, in particular, it has an evolution of voltage based on current density that is at least similar to the properties of the "all-NAFION®" assembly.

【0068】 本発明によるアセンブリの機械的特性をさらに改良するために、上記ステップ
a)の完了後に、熱安定ポリマー溶液フィルム内に、例えばラミネートによって
、補強体を配置することができる。
To further improve the mechanical properties of the assembly according to the invention, the reinforcement can be arranged in the heat-stable polymer solution film, for example by laminating, after the completion of step a) above.

【0069】 あるいは、これに代えて、同じ目的で、上記ステップa)に先立って、基体ま
たは支持体上に補強体を配置することができる。
Alternatively, for the same purpose, prior to step a) above, a reinforcement can be arranged on the substrate or support.

【0070】 本発明は、より詳細には、熱安定ポリマー膜と2つの電極とを備えてなる電極
−膜−電極アセンブリの製造方法に関するものである。
The present invention more particularly relates to a method of making an electrode-membrane-electrode assembly comprising a thermostable polymer membrane and two electrodes.

【0071】 このプロセスにおいては、まず最初に、上述のプロセスによって第1電極−膜
アセンブリを形成する。そして、上記ステップe)の完了後に、f)熱安定ポリ
マー溶液を、第1アセンブリの膜の表面上にキャストすることにより、熱安定ポ
リマー溶液フィルムを形成し、その後は、上記ステップb)〜e)を繰り返す。
In this process, first a first electrode-membrane assembly is formed by the process described above. Then, after completion of step e) above, f) the heat stable polymer solution is cast onto the surface of the membrane of the first assembly to form a heat stable polymer solution film, after which steps b) to e above are performed. )repeat.

【0072】 言い換えれば、ステップc)の完了後に得られる電極−膜アセンブリを、第2
キャスト操作時における基体として使用し、第2膜の部分乾燥時に、第2電極を
配置し、その後、完全に乾燥させる。
In other words, the electrode-membrane assembly obtained after completion of step c) is
It is used as a substrate during the casting operation, the second electrode is placed when the second film is partially dried, and then completely dried.

【0073】 したがって、このプロセスにおける各ステップにおいては、上記ステップa)
〜f)の後に、 g)熱安定ポリマー溶液フィルム内におけるポリマー溶液中の溶媒を蒸発させ
ることにより、熱安定ポリマー溶液フィルムを部分的に乾燥させ; h)完全には乾燥しておらず乾燥途上をなす熱安定ポリマー溶液フィルムの表
面上に、活性面を表面に向けた状態で第2電極を配置し、これにより、電極−熱
安定ポリマー膜−電極アセンブリを形成し; i)上記ステップh)において得られた電極−膜−電極アセンブリを、完全に
乾燥させる。
Therefore, at each step in the process, step a) above
After f), g) partially dry the heat stable polymer solution film by evaporating the solvent in the polymer solution in the heat stable polymer solution film; h) not completely dry and in the process of drying. A second electrode is disposed on the surface of the heat-stable polymer solution film of which the active surface faces the surface, thereby forming an electrode-heat-stable polymer membrane-electrode assembly; i) step h) above. The electrode-membrane-electrode assembly obtained in 1. is thoroughly dried.

【0074】 このプロセスによってもたらされる利点および効果は、上述と同様であり、特
に、アセンブリが、従来技術によるプロセスを使用して得られたアセンブリの特
性と比較して、優秀な機械的特性および優秀な電気化学的特性(電流密度に応じ
た電圧の進化)等を有していることである。
The advantages and effects afforded by this process are similar to those described above, in particular the assembly has excellent mechanical properties and excellence compared to the properties of the assembly obtained using prior art processes. It has excellent electrochemical characteristics (evolution of voltage according to current density) and the like.

【0075】 上述の『コーティング』プロセスと比較して『含浸』プロセスと称されるよう
な、本発明によるプロセスのある変形例においては、電極−膜−電極アセンブリ
を、 a)熱安定ポリマー溶液に補強体を含浸することにより、自立性の補強された
熱安定ポリマー溶液フィルムを形成し; b)この熱安定ポリマー溶液フィルム内におけるポリマー溶液中の溶媒を蒸発
させることにより、この自立性の補強された熱安定ポリマー溶液フィルムを部分
的に乾燥させ; c)完全には乾燥しておらず乾燥途上をなす熱安定ポリマー溶液フィルムの両
表面上に、それぞれの活性面をそれぞれ対応する表面に向けた状態で複数の電極
を配置し; d)上記ステップc)において得られたアセンブリを、完全に乾燥させる; ことによって製造する。
In one variation of the process according to the invention, referred to as the “impregnation” process as compared to the “coating” process described above, the electrode-membrane-electrode assembly is a) heat-stable polymer solution. Forming a self-supporting reinforced heat-stable polymer solution film by impregnating the reinforcement; b) evaporating the solvent in the polymer solution within the heat-stable polymer solution film to reinforce the self-supporting polymer solution film. And partially drying the heat-stable polymer solution film; c) on each surface of the heat-stable polymer solution film that is not completely dry and is in the process of drying, with each active surface facing the corresponding surface. By placing a plurality of electrodes in a state; d) completely drying the assembly obtained in step c) above.

【0076】 コーティングプロセスであるか含浸プロセスであるかにかかわらず、本発明に
よるプロセスの特に有利な特徴点においては、プロセスを、連続的に行うことが
できる。これは、従来技術によるプロセスとは相違する。
In a particularly advantageous feature of the process according to the invention, whether it is a coating process or an impregnation process, the process can be carried out continuously. This differs from prior art processes.

【0077】 本発明は、また、上記プロセスによって得られるような、少なくとも1つの膜
と少なくとも1つの電極とを備えてなるアセンブリに関するものであり、また、
上記プロセスによって得られるような電極−膜−電極アセンブリに関するもので
ある。これらアセンブリは、優秀でありかつ驚くべき品質の界面を有しているこ
とによりまたその結果として優秀な機械的特性(結合強度、等)と電気化学的特
性(電流密度に応じた電圧の進化)とを有していることにより、従来技術による
プロセスを使用して製造されたアセンブリの特性とは相違するとともにそのよう
な特性よりも優秀であるような本来的特性を有している。
The invention also relates to an assembly comprising at least one membrane and at least one electrode, as obtained by the above process, and
It relates to an electrode-membrane-electrode assembly as obtained by the above process. These assemblies have excellent and surprising quality interfaces and consequently also excellent mechanical properties (bond strength, etc.) and electrochemical properties (voltage evolution as a function of current density). By having the following, it has intrinsic properties that differ from and are superior to those of assemblies manufactured using prior art processes.

【0078】 本発明は、さらに、本発明によるプロセスによって得られた少なくとも1つの
電極−膜−電極アセンブリを具備している燃料電池に関するものである。同様に
、燃料電池は、熱安定膜の性質に基づいておよびEMEアセンブリの性質に基づ
いて優秀でありかつ驚くべき品質を有している。このような燃料電池の特性は、
本発明によるプロセスが応用されていることに直接的に起因する。
The present invention further relates to a fuel cell comprising at least one electrode-membrane-electrode assembly obtained by the process according to the invention. Similarly, fuel cells are excellent and of surprising quality based on the nature of the thermostable membrane and on the nature of the EME assembly. The characteristics of such a fuel cell are
It is directly due to the application of the process according to the invention.

【0079】[0079]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

以下、添付図面を参照しつつ、本発明についてより詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

【0080】 より詳細には、本発明によるプロセスにおいて、『コーティング』バージョン
においては、まず最初に、熱安定ポリマーを溶媒内に溶解させた溶液を調製する
More particularly, in the process according to the invention, in the “coating” version, first a solution of the heat-stable polymer in a solvent is prepared.

【0081】 熱安定ポリマーは、公知の任意のポリマーとすることができる。本発明による
プロセスは、キャストによって膜を形成するために使用可能なすべてのポリマー
に対して適用される。熱安定という用語は、ガラス転移温度(アモルファスポリ
マーの場合)または溶融温度(半結晶性ポリマーの場合)が、ポリマーの劣化温
度よりも大きいようなポリマーのことであるとして、一般的に理解されたい。
The heat stable polymer can be any known polymer. The process according to the invention applies to all polymers which can be used to form films by casting. The term heat stable is generally understood as being a polymer whose glass transition temperature (for amorphous polymers) or melting temperature (for semicrystalline polymers) is greater than the degradation temperature of the polymer. .

【0082】 好ましくは、ポリマーは、イオン交換ポリマーとされ、また好ましくは、例え
ばスルホン化ポリマーといったようなプロトン伝導性ポリマーとされる。しかし
ながら、リン酸基や他の官能基を有したポリマーも、また、適切である。適切な
ポリマーの中で、例示するならば、スルホン化されたポリイミド、スルホン化さ
れたポリエーテルスルホン、スルホン化されたポリスチレンおよびこれのスルホ
ン化された派生物、スルホン化されたポリエーテルエーテルケトンおよびこれの
スルホン化された派生物、スルホン化されたポリベンゾオキサゾール、スルホン
化されたポリベンジイミダゾール、スルホン化されたポリパラフェニレンおよび
これのスルホン化された派生物、の名前を挙げることができる。
Preferably the polymer is an ion exchange polymer and preferably a proton conducting polymer such as eg a sulfonated polymer. However, polymers with phosphate groups or other functional groups are also suitable. Among the suitable polymers, by way of example, sulfonated polyimides, sulfonated polyether sulfones, sulfonated polystyrenes and sulfonated derivatives thereof, sulfonated polyether ether ketones and Mention may be made of the sulfonated derivatives thereof, sulfonated polybenzoxazoles, sulfonated polybenzimidazoles, sulfonated polyparaphenylenes and sulfonated derivatives thereof.

【0083】 特に好ましいポリマーは、仏国特許出願公開明細書第2 748 485号に記
載されているようなスルホン化されたポリイミドである。この文献の記載内容は
、特にこの文献においてこのようなポリマーが記載されている部分は、参考のた
め、ここに組み込まれる。
A particularly preferred polymer is a sulphonated polyimide as described in FR-A-2 748 485. The description of this document, in particular the parts in which this polymer is described, are incorporated herein by reference.

【0084】 他のスルホン化されたポリイミドタイプのポリマーは、以下の組成式(Ix
y )によって表されるブロックまたはシーケンスによって形成された、シーケ
ンスをなすスルホン化されたポリイミドである。
Other sulfonated polyimide type polymers have the following compositional formula (I x ,
I y ) is a sequenced sulfonated polyimide formed by a block or sequence represented by I y ).

【化1】 ここで、 −xは、実数であり、好ましくは4以上の実数であり、より好ましくは4〜15
の実数である。 −yは、実数であり、好ましくは5以上の実数であり、より好ましくは5〜10
の実数である。 −C1基とC2基は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ、6個〜10個の炭
素原子を持つ少なくとも1つの芳香炭素環を有したあるいはこれの置換体を有し
た4価の基、および/または、5個〜10個の原子を持ち、S、N、および、O
の中から選択された1つまたは複数のヘテロ原子を含む芳香性複素環化合物を有
したあるいはこれの置換体を有した4価の基を表し;C1とC2は、それぞれ、隣
接するイミド基と共に、5個または6個の原子からなる環を形成する。 −Ar1基とAr2基は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ、6個〜10個
の炭素原子を持つ少なくとも1つの芳香炭素環を有したあるいはこれの置換体を
有した2価の基、および/または、5個〜10個の原子を持ち、S、N、および
、Oの中から選択された1つまたは複数のヘテロ原子を含む芳香性複素環化合物
を有したあるいはこれの置換体を有した2価の基を表し;少なくとも1つの上記
芳香炭素環および/またはAr2 複素環は、さらに、少なくとも1つのスルホン
酸基により置換されている。
[Chemical 1] Here, -x is a real number, preferably a real number of 4 or more, and more preferably 4 to 15
Is a real number. -Y is a real number, preferably a real number of 5 or more, more preferably 5 to 10
Is a real number. The C 1 group and the C 2 group may be the same or different and each has at least one aromatic carbocycle having 6 to 10 carbon atoms or a tetravalent group having a substitution product thereof. Groups and / or having 5 to 10 atoms, S, N and O
Represents a tetravalent group having an aromatic heterocyclic compound containing one or more heteroatoms selected from the above or having a substitution product thereof; C 1 and C 2 are respectively adjacent imides Together with the group, it forms a ring of 5 or 6 atoms. -Ar 1 group and Ar 2 group, which may be the same or different, each has at least one aromatic carbocycle having 6 to 10 carbon atoms or is a divalent group having a substitution product thereof. Groups and / or substituted or substituted aromatic heterocyclic compounds having 5 to 10 atoms and containing one or more heteroatoms selected from S, N and O Represents a divalent group having a structure; at least one of the above aromatic carbocycles and / or Ar 2 heterocycles is further substituted by at least one sulfonic acid group.

【0085】 そのようなスルホン化されたポリイミドは、一般式(I)によって表すことが
できる。
Such sulfonated polyimides can be represented by general formula (I).

【化2】 ここで、C1、C2、Ar1、Ar2、x、yは、上記において既に与えられた意味
を持ち、zは、数であり、好ましくは1〜10であり、より好ましくは2〜6で
ある。R1基およびR2基の各々は、NH2 基または以下の組成式からなる基を表
している。
[Chemical 2] Here, C 1 , C 2 , Ar 1 , Ar 2 , x and y have the meanings already given above, z is a number, preferably 1-10, more preferably 2 It is 6. Each of the R 1 group and the R 2 group represents an NH 2 group or a group having the following composition formula.

【化3】 ここで、C3 は、6個〜10個の炭素原子を持つ少なくとも1つの芳香炭素環を
有したあるいはこれの置換体を有した2価の基、および/または、5個〜10個
の原子を持ち、S、N、および、Oの中から選択された1つまたは複数のヘテロ
原子を含む芳香性複素環化合物を有したあるいはこれの置換体を有した2価の基
を表し、C3 は、隣接するイミド基と共に、5個または6個の原子からなる環を
形成する。
[Chemical 3] Here, C 3 is a divalent group having at least one aromatic carbocycle having 6 to 10 carbon atoms or having a substitution product thereof, and / or 5 to 10 atoms. And represents a divalent group having an aromatic heterocyclic compound containing one or more heteroatoms selected from S, N, and O, or having a substituent thereof, C 3 Forms a ring of 5 or 6 atoms with adjacent imide groups.

【0086】 これらポリマーの大部分は、安価であって、容易に購入することができる。[0086]   Most of these polymers are inexpensive and can be easily purchased.

【0087】 熱安定ポリマーは、また、溶液中の溶媒に対して可溶性でなければならない。
当業者であれば、この溶媒を、使用するポリマーに対して適切なものとして、容
易に選択することができる。
The heat stable polymer must also be soluble in the solvent in solution.
The person skilled in the art can easily select this solvent as being suitable for the polymer used.

【0088】 溶媒は、一般に、例えばジメチルホルムアミド(DMF)やジメチルアセトア
ミド(DMAC)やN−メチルピロリドン(NMP)といったような、あるいは
、これらと、例えばキシレンといったような芳香性溶媒またはグリコールエーテ
ルタイプの溶媒と、の混合物といったような、非プロトン性極性溶媒の中から選
択された有機溶媒である。
Solvents are generally of the aromatic solvent or glycol ether type, such as, for example, dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAC), N-methylpyrrolidone (NMP), or with them, such as xylene. An organic solvent selected from aprotic polar solvents, such as a mixture with a solvent.

【0089】 溶媒は、またフェノールタイプの溶媒とすることができる。つまり、例えば、
フェノールや、1つまたは複数のハロゲン(Cl、I、Br、F)によって置換
されたフェノール類や、クレゾール類(オルト−、メタ−、および、パラ−クレ
ゾール)や、ハロゲン(Cl、I、Br、F)によって置換されたクレゾール類
や、これらの化合物の中から選択される。
The solvent can also be a phenol type solvent. So, for example,
Phenols, phenols substituted with one or more halogens (Cl, I, Br, F), cresols (ortho-, meta- and para-cresols) and halogens (Cl, I, Br). , F) substituted cresols and these compounds.

【0090】 ポリマー溶液の濃度や粘度や温度は、調節することができ、これにより、コー
ティングシステムを使用することによって一様なフィルムを得ることができる。
例えば、このキャストシステムは、好ましくは、ハンドコーターシステムの中か
ら選択される。
The concentration, viscosity and temperature of the polymer solution can be adjusted so that a uniform film can be obtained by using the coating system.
For example, the cast system is preferably selected from among hand coater systems.

【0091】 ポリマー溶液の濃度や粘度や温度は、ポリマー溶液の性質に依存する。しかし
ながら、適切な範囲は、例えば、濃度に関しては30〜100g/lであり、粘
度に関しては1〜10Pa.sであり、キャストに使用されるポリマー溶液の温
度に関しては80〜130℃である(スルホン化されたポリイミドタイプのポリ
マーの場合)。
The concentration, viscosity and temperature of the polymer solution depend on the properties of the polymer solution. However, suitable ranges are, for example, 30-100 g / l for the concentration and 1-10 Pa. s, and 80-130 ° C. for the temperature of the polymer solution used for casting (for sulfonated polyimide type polymers).

【0092】 このポリマー溶液は、基体または支持体上にキャストされる。基体または支持
体は、フレキシブルなものとも剛直なものともすることができる。
The polymer solution is cast on a substrate or support. The substrate or support can be flexible or rigid.

【0093】 基体または支持体として適切な材料を例示するならば、ガラス、アルミニウム
、ポリエステル、等に言及することができる。この基体または支持体の形状は、
一般に、作製すべき膜や最終アセンブリの形状と同じ形状とされる。この基体は
、一般的には、フラットである。
Glass, aluminum, polyester, etc. may be mentioned as examples of suitable materials for the substrate or support. The shape of this base or support is
Generally, the shape is the same as the shape of the membrane to be produced or the final assembly. This substrate is generally flat.

【0094】 さらに、基体または支持体が、キャスト操作に関して、完全に清浄であること
が好ましい。
Furthermore, it is preferred that the substrate or support is completely clean with respect to the casting operation.

【0095】 キャスト後には、全体的にフラットなフィルムが、基体または支持体の表面上
において、熱安定ポリマー溶液を原料として得られる。これは、ウェット『フィ
ルム』である。つまり、溶媒リッチであり、キャストに使用されたポリマー溶液
中に存在していた実質的にすべての溶媒を含有している。ウェットフィルムの厚
さは、変化する。しかしながら、ウェットフィルムの厚さは、一般に、500〜
5,000μmという厚さへと例えば3,000μmという厚さへと校正される
After casting, an entirely flat film is obtained from the heat-stable polymer solution on the surface of the substrate or support. This is a wet "film". That is, it is solvent rich and contains substantially all of the solvent that was present in the polymer solution used for casting. Wet film thickness varies. However, wet film thicknesses generally range from 500 to
It is calibrated to a thickness of 5,000 μm, for example to a thickness of 3,000 μm.

【0096】 その後、ポリマー溶液中の溶媒を蒸発させることによって、ポリマー溶液フィ
ルムの部分的乾燥が行われる。この目的において、基体または支持体は、一般に
、40℃〜150℃という温度に例えば120℃という温度に、維持される。こ
れにより、溶媒の迅速な蒸発が得られる。このような温度は、ポリマー溶液フィ
ルムによって被覆された基体または支持体を、炉の中に配置することによって、
得ることができる。
Thereafter, partial drying of the polymer solution film is carried out by evaporating the solvent in the polymer solution. For this purpose, the substrate or support is generally maintained at a temperature between 40 ° C and 150 ° C, for example at a temperature of 120 ° C. This results in rapid evaporation of the solvent. Such temperatures can be achieved by placing a substrate or support coated with a polymer solution film in an oven,
Obtainable.

【0097】 乾燥操作は、部分乾燥である。つまり、ポリマー溶液フィルムは、なおも、溶
媒を含有している。一般的には、溶媒の一部を含有している。なおも存在してい
る溶媒は、初期的に存在していた溶媒量の5〜20%である。
The drying operation is partial drying. That is, the polymer solution film still contains the solvent. Generally, it contains some of the solvent. The solvent still present is 5-20% of the amount of solvent initially present.

【0098】 言い換えれば、乾燥プロセスは、ポリマーフィルムの粘度が、電極を支持する
のに十分であるような大きなレベルへと到達した時点で、停止され、これは、一
般的には60分〜120分といったように変動するものである。この粘度は、当
業者であれば容易に設定することができ、一般的には20〜30Pa.sである
In other words, the drying process is stopped when the viscosity of the polymer film reaches a large level such that it is sufficient to support the electrode, which is generally between 60 minutes and 120 minutes. It varies like minutes. This viscosity can be easily set by those skilled in the art, and is generally 20 to 30 Pa.s. s.

【0099】 したがって、電極は、完全には乾燥しておらず乾燥途上をなす熱安定ポリマー
溶液フィルムの表面上へと、配置される。この場合、電極の活性面がフィルム表
面を向くようにして、配置される。
Therefore, the electrode is placed on the surface of the heat-stable polymer solution film that is not completely dry and is about to dry. In this case, the electrodes are arranged so that the active surface of the electrodes faces the film surface.

【0100】 電極は、古典的な電極であって、上述したように燃料電池において通常的に使
用されるタイプのものとして、容易に購入することができる。このような電極は
、通常はフラットであり、厚さが100〜500μmであり、通常は、活性面と
称される面を有している。活性面には、例えば白金カーボンといったような触媒
を添加されている。この活性面は、ウェットな熱安定ポリマー溶液フィルムの表
面上へと注意深く配置しなければならない。
The electrodes are readily available as classical electrodes, of the type commonly used in fuel cells as described above. Such electrodes are usually flat, have a thickness of 100 to 500 μm and usually have a surface called the active surface. A catalyst such as platinum carbon is added to the active surface. This active surface must be carefully placed on the surface of the wet heat stable polymer solution film.

【0101】 ポリマー溶液は、例えば白金カーボン層といったような活性層内へと、ゆっく
りとしみ込んでいく。このようにして、(未だウェットな)膜と電極とからなる
アセンブリが、形成される。
The polymer solution slowly penetrates into the active layer, such as a platinum carbon layer. In this way, an assembly of membrane (still wet) and electrodes is formed.

【0102】 以下のステップにおいては、得られた電極−膜アセンブリの乾燥が、40℃〜
150℃という温度でもって例えば120℃という温度でもって、30〜60分
間にわたって行われる。これにより、なおも残存しているすべての残留溶媒が除
去され、最終的なアセンブリを形成することができる。実際、『膜』が有効に形
成されるのは、このステップにおいてである。
In the following steps, the resulting electrode-membrane assembly was dried at 40 ° C.
It is carried out at a temperature of 150 ° C., for example 120 ° C., for 30 to 60 minutes. This removes any residual solvent that still remains and can form the final assembly. In fact, it is at this step that the "membrane" is effectively formed.

【0103】 最後に、最終ステップにおいて、電極−膜アセンブリが、基体または支持体か
ら取り外される。
Finally, in a final step, the electrode-membrane assembly is removed from the substrate or support.

【0104】 このようなアセンブリの厚さは、100〜500μmである。[0104]   The thickness of such an assembly is 100-500 μm.

【0105】 本発明によるコーティングプロセスを使用して電極−膜−電極アセンブリの完
成品を形成するに際しては、まず最初に、上述のようにして第1アセンブリを準
備する。次に、このようにして得られた電極−膜アセンブリを、さらなる基本単
位アセンブリをなす第2電極−膜アセンブリのための基体として使用する。つま
り、熱安定ポリマー溶液からなる他のウェットフィルムを、第1基本単位アセン
ブリの膜上にキャストする。一般的には、第1アセンブリを形成するために使用
したのと同じポリマーを含有した同じ溶液を使用する。その後、このウェットフ
ィルムの乾燥プロセス時に、一般的には第1電極と同様のものからなる第2電極
を、上述と同様にして、注意深く配置する。この場合にも、電極の活性面を、ウ
ェットフィルムの表面上に配置する。
In forming a finished electrode-membrane-electrode assembly using the coating process according to the present invention, first of all, a first assembly is prepared as described above. The electrode-membrane assembly thus obtained is then used as a substrate for a second electrode-membrane assembly forming a further basic unit assembly. That is, another wet film of heat stable polymer solution is cast on the membrane of the first basic unit assembly. Generally, the same solution containing the same polymer used to form the first assembly is used. Then, during the wet film drying process, a second electrode, generally similar to the first electrode, is carefully placed in the same manner as described above. Again, the active side of the electrode is placed on the surface of the wet film.

【0106】 その後、第1基本単位アセンブリの形成に関して上述したのと同様にして、乾
燥プロセスを完了させる。
The drying process is then completed in the same manner as described above for forming the first basic unit assembly.

【0107】 乾燥プロセスの完了時点においては、完成品の電極−膜−電極アセンブリが得
られる。このプロセスにおいては、とりわけ、プロトン交換膜のガス不透過性を
改良することができることに注意されたい。
At the end of the drying process, the finished electrode-membrane-electrode assembly is obtained. Note that in this process, among other things, the gas impermeability of the proton exchange membrane can be improved.

【0108】 有利には、本発明においては、膜が補強体によって強化されていて特に機械的
性質が改良されているようなアセンブリを形成することができる。
Advantageously, according to the invention, it is possible to form an assembly in which the membrane is reinforced by reinforcements, in particular with improved mechanical properties.

【0109】 コーティングプロセスにおいては、前もって基体または支持体上に補強体を配
置した後に、熱安定ポリマー溶液を、上述のようにして基体または支持体上に適
用して広げることができる。
In the coating process, the heat-stable polymer solution can be applied and spread on the substrate or support as described above after the reinforcement has been previously placed on the substrate or support.

【0110】 そのような補強体は、例えばガラスやPEEKやPTFEといったような材料
や、例えばガラスからなるポストや、例えばPEEKやPTFEからなる多孔質
材料、から構成することができる。
Such a reinforcement can be made of, for example, glass, a material such as PEEK or PTFE, a post made of glass, or a porous material made of PEEK or PTFE, for example.

【0111】 溶液の調製やプロセスの他のすべてのステップやプロセス条件は、コーティン
グプロセスに関して上述したものと同様である。唯一相違するのは、ステップa
)に先立って、基体または支持体上に補強体を配置することだけである。
All other steps in the solution preparation and process and process conditions are similar to those described above for the coating process. The only difference is step a
), Only placing the reinforcement on the substrate or support.

【0112】 すなわち、例えばスルホン化されたポリイミドといったような、使用するポリ
マーを、例えばフェノールやクロロフェノールやクレゾールやNMPやDMFや
DMAC等といったような様々な性質の溶媒内に溶解させて、溶液とする。ポリ
マー溶液の濃度や粘度や温度は、調節することができ、これにより、例えばハン
ドコーターシステムといったようなコーティングシステムを使用することによっ
て一様なフィルムを得ることができる。
That is, a polymer to be used, such as a sulfonated polyimide, is dissolved in a solvent having various properties such as phenol, chlorophenol, cresol, NMP, DMF, and DMAC to obtain a solution. To do. The concentration, viscosity and temperature of the polymer solution can be adjusted so that a uniform film can be obtained by using a coating system such as a hand coater system.

【0113】 次に、例えばスルホン化されたポリマーを含有しているポリマー溶液といった
ようなポリマー溶液を、例えばガラスから形成されているような、フレキシブル
なまたは剛直な基体上に広げる。基体は、完全に清浄なものであって、この基体
上には、補強体が配置されている。ウェットフィルムの厚さは、500〜5,0
00μmという厚さへと例えば3,000μmという厚さへと校正される。基体
は、例えば120℃付近の温度に維持される。これにより、溶媒を、迅速に蒸発
させることができる。
Next, a polymer solution, such as a polymer solution containing a sulfonated polymer, is spread over a flexible or rigid substrate, such as formed from glass. The base body is completely clean, and the reinforcing body is arranged on the base body. The thickness of the wet film is 500 to 5,0
It is calibrated to a thickness of 00 μm, for example to a thickness of 3,000 μm. The substrate is maintained at a temperature of around 120 ° C., for example. Thereby, the solvent can be evaporated quickly.

【0114】 所定時間(60分〜120分)後には、ポリマーフィルムの粘度は、電極を支
持するのに十分であるような大きなレベルへと到達する。例えば白金カーボンを
含有しているような電極活性面を、ウェットフィルムの表面上へと注意深く配置
する。ポリマー溶液は、例えば白金カーボン層といったような活性層内へと、ゆ
っくりとしみ込んでいく。このようにして得られた電極−膜アセンブリの乾燥を
さらに所定時間にわたって継続することによって、なおも残存しているすべての
残留溶媒を除去することができる。
After a certain period of time (60 minutes to 120 minutes), the viscosity of the polymer film reaches a level that is sufficient to support the electrodes. The electrode active surface, eg containing platinum carbon, is carefully placed onto the surface of the wet film. The polymer solution slowly penetrates into the active layer, such as a platinum carbon layer. By continuing the drying of the electrode-membrane assembly thus obtained for a further predetermined time, it is possible to remove any residual solvent still remaining.

【0115】 その後、補強された電極−膜アセンブリが、初期基体から取り外され、そして
、第2ステップを行うため基体として使用される。
The reinforced electrode-membrane assembly is then removed from the initial substrate and used as a substrate to perform the second step.

【0116】 さらなるウェットフィルムを、第1基本単位アセンブリの膜上にキャストする
。このウェットフィルムの乾燥プロセス時に、第2電極を、上述と同様にして、
注意深く配置する。
A further wet film is cast on the membrane of the first basic unit assembly. During this wet film drying process, the second electrode is
Place it carefully.

【0117】 これら2つのステップの完了時点においては、完成品の電極−膜−電極アセン
ブリが得られる。
At the completion of these two steps, the finished electrode-membrane-electrode assembly is obtained.

【0118】 あるいはこれに代えて、膜を強化するという同じ目的で、コーティングプロセ
スにおいて、補強体を、ステップa)においてキャストによって作製されたウェ
ットポリマー溶液フィルムの中に、配置することができる。このような補強体は
、上述したものと同様のものである。
Alternatively, for the same purpose of strengthening the membrane, in the coating process the reinforcement can be placed in a wet polymer solution film made by casting in step a). Such a reinforcement is similar to that described above.

【0119】 溶液の調製やプロセスの他のすべてのステップやプロセス条件は、コーティン
グプロセスに関して上述したものと同様である。唯一相違するのは、補強体を、
ステップa)の後に、ウェットフィルム自体の内部に配置することだけである。
すなわち、例えばスルホン化されたポリイミドといったような、使用するポリマ
ーを、例えばフェノールやクロロフェノールやクレゾールやNMPやDMFやD
MAC等といったような様々な性質の溶媒内に溶解させて、溶液とする。ポリマ
ー溶液の濃度や粘度や温度を調節することにより、例えばハンドコーターシステ
ムといったようなコーティングシステムを使用することによって一様なフィルム
を得ることができる。
All other steps in the solution preparation and process and process conditions are similar to those described above for the coating process. The only difference is the reinforcement
It is only placed inside the wet film itself after step a).
That is, the polymer to be used, such as sulfonated polyimide, can be used, for example, phenol, chlorophenol, cresol, NMP, DMF, D
A solution is prepared by dissolving it in a solvent having various properties such as MAC. By adjusting the concentration, viscosity and temperature of the polymer solution, a uniform film can be obtained by using a coating system such as a hand coater system.

【0120】 次に、例えばスルホン化されたポリマーを含有しているポリマー溶液といった
ようなポリマー溶液を、例えばガラスから形成されているような、フレキシブル
なまたは剛直な基体上に広げる。基体は、完全に清浄なものであって、この基体
上には、サポートが配置される。ウェットフィルムの厚さは、500〜5,00
0μmという厚さへと例えば3,000μmという厚さへと校正される。
Next, a polymer solution, such as a polymer solution containing a sulfonated polymer, is spread over a flexible or rigid substrate, such as formed from glass. The substrate is completely clean, on which the support is arranged. The thickness of the wet film is 500 to 5,000.
It is calibrated to a thickness of 0 μm, for example to a thickness of 3,000 μm.

【0121】 その後、基体上において、例えばウェットフィルム内にラミネートするといっ
たような任意の適切な手法を使用することによって、補強体が配置される。基体
は、例えば120℃付近の温度に維持される。これにより、溶媒を、迅速に蒸発
させることができる。所定時間後には、ポリマーフィルムの粘度は、電極を支持
するのに十分であるような大きなレベルへと到達する。例えば白金カーボンを含
有しているような電極活性面を、ウェットフィルムの表面上へと注意深く配置す
る。ポリマー溶液は、例えば白金カーボン層といったような活性層内へと、完全
にしみ込んでいく。このようにして得られた電極−膜アセンブリの乾燥をさらに
所定時間にわたって継続することによって、なおも残存しているすべての残留溶
媒を除去することができる。
The reinforcement is then placed on the substrate by using any suitable technique such as laminating in a wet film. The substrate is maintained at a temperature of around 120 ° C., for example. Thereby, the solvent can be evaporated quickly. After a certain time, the viscosity of the polymer film reaches a large level that is sufficient to support the electrode. The electrode active surface, eg containing platinum carbon, is carefully placed onto the surface of the wet film. The polymer solution penetrates completely into the active layer, for example a platinum carbon layer. By continuing the drying of the electrode-membrane assembly thus obtained for a further predetermined time, it is possible to remove any residual solvent still remaining.

【0122】 その後、補強された電極−膜アセンブリが、初期基体から取り外され、上述し
た方法によって完成品の補強された電極−膜−電極アセンブリを形成するために
使用される。
The reinforced electrode-membrane-electrode assembly is then removed from the initial substrate and used to form the finished reinforced electrode-membrane-electrode assembly by the method described above.

【0123】 完成品の補強された電極−膜−電極アセンブリを形成するための本発明による
プロセスは、変形例においては、『含浸』によって行うことができる。
The process according to the invention for forming the finished reinforced electrode-membrane-electrode assembly can, in a variant, be carried out by "impregnation".

【0124】 コーティングプロセスに関して上述したものと同じポリマーおよび溶媒を使用
することによって、上述と同じようにして、ポリマー溶液を調製する。
A polymer solution is prepared in the same manner as described above by using the same polymer and solvent as described above for the coating process.

【0125】 この場合には、ポリマー溶液の濃度や粘度や温度を、補強体を含浸し得るよう
に、調節する。補強体は、上述したタイプのものとされ、例えば、ガラスやPE
EKやPTFEといったような材料からなるような、例えば織物やポストや多孔
質材料である。この理由のために、ポリマー溶液の濃度や粘度や温度は、コーテ
ィングプロセスに関して上述したものとは相違するものであっても良い。
In this case, the concentration, viscosity and temperature of the polymer solution are adjusted so that the reinforcing body can be impregnated. The reinforcement is of the type described above, for example glass or PE.
It is, for example, a woven fabric, a post, or a porous material made of a material such as EK or PTFE. For this reason, the concentration, viscosity and temperature of the polymer solution may differ from those described above for the coating process.

【0126】 含浸に使用されるポリマー溶液の濃度や粘度や温度は、ポリマー溶液の性質に
依存し、場合によっては補強体の性質に依存する。しかしながら、適切な範囲は
、例えば、濃度に関しては80〜120g/lであり、粘度に関しては5〜15
Pa.sであり、補強体を含浸するためのポリマー溶液の温度に関しては70〜
120℃である(スルホン化されたポリイミドタイプのポリマーの場合)。
The concentration, viscosity and temperature of the polymer solution used for impregnation depend on the nature of the polymer solution and in some cases on the nature of the reinforcement. However, suitable ranges are, for example, 80-120 g / l for the concentration and 5-15 for the viscosity.
Pa. s, with respect to the temperature of the polymer solution for impregnating the reinforcement 70-
120 ° C. (for sulfonated polyimide type polymers).

【0127】 含浸は、一般的には、補強体をポリマー溶液内に単に浸漬することによって行
われる。
Impregnation is generally done by simply dipping the reinforcement in the polymer solution.

【0128】 含浸後には、補強された自立性の熱安定ポリマー溶液フィルムが、得られる。
これは、ウェット『フィルム』である。つまり、溶媒リッチであり、補強体の含
浸に使用されたポリマー溶液中に存在していた実質的にすべての溶媒を含有して
いる。ウェットフィルムの厚さは、変化する。しかしながら、ウェットフィルム
の厚さは、一般的には、1,000〜2,000μmという厚さへと例えば1,
500μmという厚さへと校正される。
After impregnation, a reinforced, self-supporting, heat-stable polymer solution film is obtained.
This is a wet "film". That is, it is solvent rich and contains substantially all of the solvent that was present in the polymer solution used to impregnate the reinforcement. Wet film thickness varies. However, the thickness of the wet film is typically in the range of 1,000 to 2,000 μm, for example 1,
Calibrated to a thickness of 500 μm.

【0129】 その後、ポリマー溶液中の溶媒を蒸発させることによって、補強された自立性
の熱安定ポリマー溶液フィルムの部分的乾燥が行われる。
Partial drying of the reinforced, self-supporting, heat-stable polymer solution film is then carried out by evaporating the solvent in the polymer solution.

【0130】 この目的において、補強された自立性のウェットフィルムは、一般に、70℃
〜150℃という温度に例えば120℃という温度に、維持される。これにより
、溶媒の迅速な蒸発が得られる。このような温度は、補強された自立性のウェッ
トフィルムを、炉の中に配置することによって、得ることができる。
For this purpose, reinforced, self-supporting wet films generally have a temperature of 70 ° C.
A temperature of ~ 150 ° C is maintained, for example a temperature of 120 ° C. This results in rapid evaporation of the solvent. Such temperatures can be obtained by placing the reinforced self-supporting wet film in a furnace.

【0131】 乾燥操作は、部分乾燥である。つまり、補強された自立性のポリマー溶液フィ
ルムは、なおも、溶媒を含有している。一般的には、溶媒の一部を含有している
。なおも存在している溶媒は、初期的に存在していた溶媒量の5〜15%である
The drying operation is partial drying. That is, the reinforced free-standing polymer solution film still contains solvent. Generally, it contains some of the solvent. The solvent still present is 5-15% of the initially present amount of solvent.

【0132】 言い換えれば、乾燥プロセスは、補強された自立性のポリマーフィルムの粘度
が、両面上に電極を支持するのに十分であるような大きなレベルへと到達した時
点で、停止され、これは、一般的には60分〜120分といったように変動する
ものである。この粘度は、コーティングプロセスにおける同じステップにおける
粘度とは異なるものであっても良く、当業者であれば容易に設定することができ
、一般的には15〜20Pa.sである。
In other words, the drying process is stopped when the viscosity of the reinforced, self-supporting polymer film reaches a level that is sufficient to support the electrodes on both sides, which is Generally, it fluctuates such as 60 minutes to 120 minutes. This viscosity may be different from the viscosity at the same step in the coating process and can be easily set by a person skilled in the art, generally 15-20 Pa.s. s.

【0133】 したがって、複数の電極は、完全には乾燥しておらず乾燥途上をなす補強され
た自立性のウェット熱安定ポリマー溶液フィルムの表面上へと、配置される。こ
の場合、各電極の活性面が、それぞれ対応する表面を向くようにして、配置され
る。
Accordingly, the plurality of electrodes are disposed on the surface of a reinforced, self-supporting wet heat stable polymer solution film that is not completely dry and is about to dry. In this case, the active surfaces of the electrodes are arranged so as to face the corresponding surfaces.

【0134】 この操作は、『共ラミネート』デバイスによって行われる。[0134]   This operation is performed by a "co-laminate" device.

【0135】 電極は、古典的な電極であって、上述したように燃料電池において通常的に使
用されるタイプのものである。このような電極は、通常は、活性面と称される面
を有している。活性面には、例えば白金カーボンといったような触媒を添加され
ている。各電極の活性面は、補強された自立性のウェット熱安定ポリマー溶液フ
ィルムの各表面上へと注意深く配置しなければならない。
The electrodes are classical electrodes, of the type commonly used in fuel cells, as mentioned above. Such electrodes usually have a surface called the active surface. A catalyst such as platinum carbon is added to the active surface. The active surface of each electrode must be carefully placed onto each surface of a reinforced, self-supporting wet heat stable polymer solution film.

【0136】 ポリマー溶液は、電極の、例えば白金カーボン層といったような活性層内へと
、ゆっくりとしみ込んでいく。このようにして、電極−(未だウェットな)膜−
電極アセンブリが、直接的に形成される。
The polymer solution slowly penetrates into the active layer of the electrode, eg the platinum carbon layer. In this way, the electrode- (still wet) film-
The electrode assembly is formed directly.

【0137】 以下のステップにおいては、得られた電極−膜アセンブリの乾燥を、70℃〜
150℃という温度でもって例えば120℃という温度でもって、30〜60分
間にわたって行われる。これにより、なおも残存しているすべての残留溶媒が除
去され、最終的なEMEアセンブリを形成することができる。実際、『膜』が有
効に形成されるのは、このステップにおいてである。
In the following steps, the resulting electrode-membrane assembly was dried at 70 ° C.
It is carried out at a temperature of 150 ° C., for example 120 ° C., for 30 to 60 minutes. This removes any residual solvent that still remains and can form the final EME assembly. In fact, it is at this step that the "membrane" is effectively formed.

【0138】 このプロセスにおいては、2つの単純なステップによって、完成品のアセンブ
リを得ることができる。
In this process, the assembly of the finished product can be obtained in two simple steps.

【0139】 本発明に基づいて得られたEMEアセンブリは、特に、次のようなシステムを
使用して動作する燃料電池において使用することができる。 −アノードにおいては、水素や、例えばメタノールといったようなアルコール。 −カソードにおいては、酸素や、空気。
The EME assembly obtained according to the invention can be used in particular in a fuel cell operating using a system such as: At the anode, hydrogen or an alcohol, for example methanol. -Oxygen or air at the cathode.

【0140】 本発明は、また、本発明によるプロセスを使用して製造された少なくとも1つ
のEMEアセンブリを備えた燃料電池をも包含している。
The invention also comprises a fuel cell with at least one EME assembly manufactured using the process according to the invention.

【0141】 そのような燃料電池は、熱安定膜に関連したすべての性質を有している。例え
ば、熱安定膜の機械的性質が優秀であることにより、熱安定膜は、何らの損傷を
受けることなくアセンブリに関連した歪み(クランプ等)に耐えることができる
Such a fuel cell has all the properties associated with a thermostable membrane. For example, due to the excellent mechanical properties of the thermostable film, the thermostable film can withstand the assembly-related strains (clamps, etc.) without any damage.

【0142】 スルホン化されたポリイミドタイプの熱安定膜の性質は、例えば、上述したよ
うな仏国特許出願公開明細書第2 748 485号に記載されている。
The properties of sulfonated polyimide-type heat-stable membranes are described, for example, in FR-A-2 748 485 as described above.

【0143】 燃料電池は、例えば、図1に示すような構成に対応したものとすることができ
る。
The fuel cell can have a structure corresponding to that shown in FIG. 1, for example.

【0144】 したがって、本発明によるプロセスを使用して製造されたEMEアセンブリを
備えているこのような燃料電池は、そのようなEMEアセンブリを備えていると
いう理由により、そのようなEMEアセンブリに関連したおよび界面品質が優秀
であることに関連したすべての利点を有している。特に、アセンブリが丈夫であ
る、信頼性が高い、機械的特性および電気化学的特性が優秀である(『すべてが
NAFION(登録商標)』であるアセンブリの特性と少なくとも同様であるような、
電流密度に基づく電圧の進化)、ガス不透過性である、という利点を有している
。これらすべての特性は、完全に再現性があって、経時的に劣化するものではな
い。
Thus, such a fuel cell comprising an EME assembly manufactured using the process according to the invention is associated with such an EME assembly because it comprises such an EME assembly. And has all the advantages associated with excellent interface quality. In particular, the assembly is robust, reliable, and has excellent mechanical and electrochemical properties ("
NAFION®, which is at least similar to the characteristics of the assembly,
Evolution of voltage based on current density) and gas impermeability. All these properties are completely reproducible and do not deteriorate over time.

【0145】 これら特性は、従来技術を使用して製造されたアセンブリを備えている燃料電
池の特性よりも、かなり優秀である。例えば、燃料電池温度は、一般的に50℃
〜80℃に維持され、その条件下において、例えば、0.6Vという電圧値でも
って0.5A/cm2 という電流密度を、最大3,000時間という非常に長期
にわたって、生成する。これは、熱的安定性および機械的安定性という点におい
て優秀な特性であることを示しており、また、優秀な電気的特性も示している。
These properties are significantly superior to those of fuel cells with assemblies manufactured using the prior art. For example, the fuel cell temperature is generally 50 ° C.
Maintained at -80 ° C, under which conditions a current density of, for example, 0.5 A / cm 2 with a voltage value of 0.6 V is produced over a very long period of up to 3,000 hours. This shows excellent properties in terms of thermal stability and mechanical stability, and also shows excellent electrical properties.

【0146】 以下、本発明を限定するものではなく単なる例示としてのいくつかの実験例を
参照して、本発明について説明する。
The invention will now be described with reference to some experimental examples which are not limiting of the invention and are merely illustrative.

【0147】 『実験例』 『実験例1』 [本発明によるプロセスを使用した電極−膜アセンブリの製造] この実験例は、スルホン化されたポリイミドを使用した電極−膜アセンブリの
製造に関するものである。スルホン化されたポリイミドの分子構造は、以下のよ
うなものである。
Experimental Example Experimental Example 1 Manufacture of Electrode-Membrane Assembly Using Process According to the Invention This experimental example relates to the manufacture of electrode-membrane assembly using sulfonated polyimide. . The molecular structure of the sulfonated polyimide is as follows.

【化4】 [Chemical 4]

【0148】 x,yの値は、一般的には、0≦x,y≦20であり、例えば、この実験例に
おいては、x=8,y=10である。
The values of x and y are generally 0 ≦ x and y ≦ 20. For example, in this experimental example, x = 8 and y = 10.

【0149】 スルホン化されたポリイミドを、メタクレゾールに溶解させてポリマー溶液と
した。ポリマー溶液の濃度・粘度・温度を、ハンドコーターシステムを使用する
ことによって一様なフィルムが得られるように、調節した。この場合、 −濃度は、70g/lであり、 −粘度は、4Pa.sであり、 −温度は、120℃であった。
The sulfonated polyimide was dissolved in meta-cresol to obtain a polymer solution. The concentration, viscosity and temperature of the polymer solution were adjusted to obtain a uniform film by using a hand coater system. In this case: the concentration is 70 g / l, the viscosity is 4 Pa.s. s, the temperature was 120 ° C.

【0150】 その後、スルホン化されたポリイミド溶液を、完全に清浄なものとされた3m
m厚さの矩形ガラス基体上に広げた。ウェットフィルムの厚さは、約3,000
μmという厚さへと校正した。基体を、約120℃という温度に維持し、これに
より、溶媒を、迅速に蒸発させた。
After that, the sulfonated polyimide solution was thoroughly cleaned to 3 m.
It was spread on an m-thick rectangular glass substrate. Wet film thickness is about 3,000
It was calibrated to a thickness of μm. The substrate was maintained at a temperature of about 120 ° C., which caused the solvent to evaporate rapidly.

【0151】 所定時間後に、ポリマーフィルムの粘度は、電極を支持するのに十分であるよ
うな大きなレベルへと到達した。電極としては、 SORAPEC(登録商標)として供
給されている電極を使用した。
After a certain time, the viscosity of the polymer film reached a large level that was sufficient to support the electrode. As the electrode, an electrode supplied as SORAPEC (registered trademark) was used.

【0152】 白金カーボンを含有している電極活性面を、ウェットフィルムの表面上へと注
意深く配置した。ポリマー溶液は、電極表面上の白金カーボン層へと、ゆっくり
としみ込んでいった。このようにして得られた電極−膜アセンブリの乾燥をさら
に所定時間にわたって継続することにより、なおも残存しているすべての残留溶
媒を除去した。
The electrode active surface containing platinum carbon was carefully placed onto the surface of the wet film. The polymer solution slowly penetrated into the platinum carbon layer on the electrode surface. The electrode-membrane assembly thus obtained was further dried for a predetermined period of time to remove any residual solvent still remaining.

【0153】 その後、電極−膜アセンブリを、基体から取り外した。[0153]   The electrode-membrane assembly was then removed from the substrate.

【0154】 『実験例2』 [コーティングプロセスを使用した完成品の電極−膜−電極アセンブリの製造] この実験例は、2つの個別ステップによる、スルホン化されたポリイミドを使
用した電極−膜−電極アセンブリの製造に関するものである。
Experimental Example 2 Manufacture of a Finished Electrode-Membrane-Electrode Assembly Using a Coating Process This experimental example shows an electrode-membrane-electrode using sulfonated polyimide in two separate steps. It concerns the manufacture of assemblies.

【0155】 [ステップ1] [基本単位をなす電極−膜アセンブリの製造] 第1の電極−膜アセンブリを、実験例1と同様にして製造した。このようにし
て得られた電極−膜アセンブリを、第2ステップを行うための基体として使用し
た。
[Step 1] [Manufacture of Electrode-Membrane Assembly Forming Basic Unit] A first electrode-membrane assembly was manufactured in the same manner as in Experimental Example 1. The electrode-membrane assembly thus obtained was used as a substrate for carrying out the second step.

【0156】 [ステップ2] [基本単位をなす第2電極−膜アセンブリの製造] さらなるウェットフィルムを、先の第1基本単位アセンブリの膜上にキャスト
した。このウェットフィルムの乾燥プロセス時に、第2電極を、実験例1の場合
と同様にして、注意深く配置した。
Step 2 Manufacture of the Second Electrode-Membrane Assembly As the Base Unit Additional wet films were cast on the membrane of the first base unit assembly above. During the drying process of this wet film, the second electrode was carefully placed in the same manner as in Experimental Example 1.

【0157】 これら2つのステップの完了時点において、完成品の電極−膜−電極アセンブ
リが得られた。この方法は、また、プロトン交換膜のガス不透過性を改良する。
At the completion of these two steps, the finished electrode-membrane-electrode assembly was obtained. This method also improves the gas impermeability of the proton exchange membrane.

【0158】 『実験例3』 [コーティングによる完成品をなす電極−補強された膜−電極アセンブリの製造
] 使用したスルホン化されたポリイミドは、上述と同じものであった。ポリマー
溶液の濃度・粘度・温度は、実験例1と同じく、ハンドコーターシステムを使用
することによって一様なフィルムが得られるように、調節した。その後、スルホ
ン化されたポリイミド溶液を、 SEFAR(登録商標)として供給されたPEEK材
料を載置した完全に清浄なガラス基体上に広げた。ウェットフィルムの厚さは、
約3,000μmという厚さへと校正した。基体を、約120℃という温度に維
持し、これにより、溶媒を、迅速に蒸発させた。所定時間後に、ポリマーフィル
ムの粘度は、電極を支持するのに十分であるような大きなレベルへと到達した。
すなわち、15Pa.sへと到達した。その後、白金カーボンを含有している電
極活性面を、ウェットフィルムの表面上へと注意深く配置した。ポリマー溶液は
、電極表面上の白金カーボン層へと、ゆっくりとしみ込んでいった。このように
して得られた電極−膜アセンブリの乾燥をさらに60分間にわたって継続するこ
とにより、なおも残存しているすべての残留溶媒を除去した。
Experimental Example 3 Production of Finished Electrode-Reinforced Membrane-Electrode Assembly by Coating The sulfonated polyimide used was the same as above. The concentration, viscosity and temperature of the polymer solution were adjusted so that a uniform film was obtained by using the hand coater system as in the case of Experimental Example 1. The sulfonated polyimide solution was then spread on a perfectly clean glass substrate on which the PEEK material supplied as SEFAR® was mounted. The thickness of the wet film is
It was calibrated to a thickness of about 3,000 μm. The substrate was maintained at a temperature of about 120 ° C., which caused the solvent to evaporate rapidly. After a given time, the viscosity of the polymer film reached a large level that was sufficient to support the electrode.
That is, 15 Pa. I reached s. The electrode active surface containing platinum carbon was then carefully placed onto the surface of the wet film. The polymer solution slowly penetrated into the platinum carbon layer on the electrode surface. Drying of the electrode-membrane assembly thus obtained was continued for a further 60 minutes to remove any residual solvent still remaining.

【0159】 その後、電極−補強された膜アセンブリを、基体から取り外し、第2ステップ
のための基体として使用した。
The electrode-reinforced membrane assembly was then removed from the substrate and used as the substrate for the second step.

【0160】 さらなるウェットフィルムを、先の第1基本単位アセンブリの膜上にキャスト
した。このウェットフィルムの乾燥プロセス時に、第2電極を、実験例1の場合
と同様にして、注意深く配置した。
An additional wet film was cast on the membrane of the first base unit assembly above. During the drying process of this wet film, the second electrode was carefully placed in the same manner as in Experimental Example 1.

【0161】 これら2つのステップの完了時点において、完成品の電極−膜−電極アセンブ
リが得られた。
At the completion of these two steps, the finished electrode-membrane-electrode assembly was obtained.

【0162】 『実験例4』 [コーティングによる完成品をなす電極−補強された膜−電極アセンブリの製造
] 本実験例は、 SEFAR(登録商標)として供給されたPEEK材料によって補強
された電極−膜−電極アセンブリの製造に関するものである。
Experimental Example 4 Production of Finished Electrode-Reinforced Membrane-Electrode Assembly by Coating This experimental example is an electrode-membrane reinforced by PEEK material supplied as SEFAR®. -Relating to the manufacture of electrode assemblies.

【0163】 使用したスルホン化されたポリイミドは、上述と同じものであり、メタクレゾ
ールとされた溶媒内に溶解させてポリマー溶液とした。
The sulfonated polyimide used was the same as above and was dissolved in a solvent that was metacresol to give a polymer solution.

【0164】 ポリマー溶液の濃度・粘度・温度は、実験例1と同じく、ハンドコーターシス
テムを使用することによって一様なフィルムが得られるように、調節した。その
後、スルホン化されたポリイミド溶液を、完全に清浄なガラス基体上に広げた。
ウェットフィルムの厚さは、約3,000μmという厚さへと校正した。
The concentration, viscosity and temperature of the polymer solution were adjusted as in Experimental Example 1 so that a uniform film was obtained by using the hand coater system. The sulfonated polyimide solution was then spread on a completely clean glass substrate.
The wet film thickness was calibrated to a thickness of about 3,000 μm.

【0165】 その後、補強体を、基体上においてウェットフィルム内に配置した。補強体自
体の重量の作用により、補強体は、フィルムの内部を沈んでいき、最終的には、
基体に接触した。基体を、約120℃という温度に維持し、これにより、溶媒を
、迅速に蒸発させた。所定時間後に、ウェットフィルムの粘度は、電極を支持す
るのに十分であるような大きなレベルへと到達した。その後、白金カーボンを含
有している電極活性面を、ウェットフィルムの表面上へと注意深く配置した。ポ
リマー溶液は、電極表面上の白金カーボン層へと、ゆっくりとしみ込んでいった
。このようにして得られた電極−膜アセンブリの乾燥をさらに60分間にわたっ
て継続することにより、なおも残存しているすべての残留溶媒を除去した。
The reinforcement was then placed in the wet film on the substrate. By the action of the weight of the reinforcing body itself, the reinforcing body sinks inside the film, and finally,
Contacted the substrate. The substrate was maintained at a temperature of about 120 ° C., which caused the solvent to evaporate rapidly. After a certain time, the viscosity of the wet film reached a large level that was sufficient to support the electrodes. The electrode active surface containing platinum carbon was then carefully placed onto the surface of the wet film. The polymer solution slowly penetrated into the platinum carbon layer on the electrode surface. Drying of the electrode-membrane assembly thus obtained was continued for a further 60 minutes to remove any residual solvent still remaining.

【0166】 その後、電極−膜アセンブリを、基体から取り外し、実験例2と同様にして、
補強された電極−膜−電極アセンブリの形成のために使用した。
Thereafter, the electrode-membrane assembly was removed from the substrate, and the same procedure as in Experimental Example 2 was carried out.
Used to form a reinforced electrode-membrane-electrode assembly.

【0167】 『実験例5』 [含浸による完成品をなす補強された電極−膜−電極アセンブリの製造] 本実験例は、補強された電極−膜−電極アセンブリの製造に関するものである
。使用したスルホン化されたポリイミドは、メタクレゾールとされた溶媒内に溶
解させてポリマー溶液とした。ポリマー溶液の濃度・粘度・温度を、含浸を行い
得るように、調節した。この場合、 −濃度は、80g/lであり、 −粘度は、2Pa.sであり、 −温度は、120℃であった。
Experimental Example 5 [Production of Reinforced Electrode-Membrane-Electrode Assembly by Impregnation] This Experimental Example relates to production of a reinforced electrode-membrane-electrode assembly. The sulfonated polyimide used was dissolved in a solvent of metacresol to give a polymer solution. The concentration, viscosity and temperature of the polymer solution were adjusted so that the impregnation could be carried out. In this case: the concentration is 80 g / l, the viscosity is 2 Pa.s. s, the temperature was 120 ° C.

【0168】 補強された自立性のウェットフィルムの厚さは、約3,000μmという厚さ
へと校正した。
The thickness of the reinforced self-supporting wet film was calibrated to a thickness of about 3,000 μm.

【0169】 補強された自立性のウェットフィルムを、約120℃という温度に維持し、こ
れにより、溶媒を、迅速に蒸発させた。
The reinforced self-supporting wet film was maintained at a temperature of about 120 ° C., which caused the solvent to evaporate quickly.

【0170】 所定時間後に、補強された自立性のウェットフィルムの粘度は、電極を支持す
るのに十分であるような大きなレベルへと、すなわち15Pa.sへと、到達し
た。その後、白金カーボンを含有している電極活性面を、補強された自立性のウ
ェットフィルムの表面上へと注意深く配置した。ポリマー溶液は、電極表面上の
白金カーボン層へと、しみ込んでいった。このようにして得られた電極−膜アセ
ンブリの乾燥をさらに所定時間にわたって継続することにより、なおも残存して
いるすべての残留溶媒を除去した。
After a certain time, the viscosity of the reinforced self-supporting wet film has reached a level that is sufficient to support the electrode, ie 15 Pa.s. It reached to s. The electrode active surface containing platinum carbon was then carefully placed onto the surface of the reinforced self-supporting wet film. The polymer solution penetrated into the platinum carbon layer on the electrode surface. The electrode-membrane assembly thus obtained was further dried for a predetermined period of time to remove any residual solvent still remaining.

【0171】 実験例1にその構造が示されているスルホン化されたポリイミド膜を使用する
ことによって、実験例1において得られたアセンブリは、電極−膜界面が図2に
示すように非常に良好な品質のものであることが、実証された。実際、走査型電
子顕微鏡によって撮影されたこの写真においては、電極−膜界面は、完全に規則
的であり、欠陥がなく、異種混合性が見られない。
By using a sulfonated polyimide membrane whose structure is shown in Experimental Example 1, the assembly obtained in Experimental Example 1 shows that the electrode-membrane interface is very good as shown in FIG. It was proved that it was of a good quality. In fact, in this picture taken with a scanning electron microscope, the electrode-membrane interface is perfectly regular, defect-free and free of heterogeneity.

【0172】 写真を下から上へと見ていくと、いくつかの層を識別することができる。すな
わち、電極のコアに対応した層(カーボンブラックが導入されたテフロン(登録
商標)製フェルト、層(1))と、約20μm厚さの白金カーボン層(明るく輝
いている層、層(2))と、約15μm厚さとされたプロトン交換膜(層(3)
)と、を識別することができる。
Looking at the photographs from bottom to top, several layers can be identified. That is, a layer corresponding to the core of the electrode (a Teflon (registered trademark) felt into which carbon black is introduced, layer (1)) and a platinum carbon layer (bright and bright layer, layer (2)) having a thickness of about 20 μm ) And a proton exchange membrane having a thickness of about 15 μm (layer (3)
) And can be distinguished.

【0173】 電極と膜との結合は、もはや電極と膜とを分離できないくらいに強力である。
これは、現存のプロセスを使用して作製したアセンブリとは対照的である。
The bond between the electrode and the membrane is so strong that the electrode and membrane can no longer be separated.
This is in contrast to assemblies made using existing processes.

【0174】 電極−膜界面の特性づけを目的とした、走査型電子顕微鏡を使用したこのタイ
プの分析は、本発明によるプロセスによって得られたアセンブリを、成形済みの
膜と電極とをプレスするという他のプロセスによって得られたアセンブリから識
別することを可能とする。
This type of analysis, using a scanning electron microscope, for the purpose of characterizing the electrode-membrane interface indicates that the assembly obtained by the process according to the invention presses the shaped membrane and the electrodes. Allows identification from assemblies obtained by other processes.

【0175】 実際、成形済みの(乾燥した)膜と電極とのプレスをベースとしたすべての他
のプロセスにおいては、図2と同じ参照符号が付されている図3に示すように、
電極−膜界面に欠陥が生じてしまう。
Indeed, in all other press-based processes of the shaped (dried) membrane and the electrodes, as shown in FIG. 3, which bears the same reference numbers as in FIG.
Defects occur at the electrode-membrane interface.

【0176】 従来技術に基づいてプレスによって得られたアセンブリの電極−膜界面を示し
ている図3においては、空胞や他の欠陥を明瞭に認識することができる。これら
欠陥は、アセンブリの電気化学的性能を悪くしてしまう原因となる。
In FIG. 3, which shows the electrode-membrane interface of the assembly obtained by pressing according to the state of the art, the vacuoles and other defects can be clearly recognized. These defects cause poor electrochemical performance of the assembly.

【0177】 実際、接合の問題とは別に、従来方法によって得られたアセンブリの電極−膜
界面においては、例えば空胞や湾曲部分等といったような様々な異種混合性が見
られる。
In fact, apart from the bonding problem, various heterogeneity is observed in the electrode-membrane interface of the assembly obtained by the conventional method, such as vacuoles and curved parts.

【0178】 さらに、実験例1に従って本発明により得られたアセンブリ上においてキャス
ティングプローブを使用することによって、硫黄元素のマップが得られた。この
マップにおいては、硫黄元素は、プロトン導体の存在の認識を可能としている。
本発明によるプロセスであると、プロトン導体の一部を白金リッチなゾーン内へ
と導入し得ることが、明瞭にわかる。
Furthermore, a map of elemental sulfur was obtained by using the casting probe on the assembly obtained according to the invention according to Experimental Example 1. In this map, elemental sulfur makes it possible to recognize the presence of proton conductors.
It is clearly seen that with the process according to the invention it is possible to introduce part of the proton conductor into the platinum-rich zone.

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

【図1】 電極−膜−電極アセンブリと両極性プレートとを備えた複数の単
位電池を具備してなる燃料電池を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel cell including a plurality of unit cells including an electrode-membrane-electrode assembly and a bipolar plate.

【図2】 本発明によるプロセスに基づき、スルホン化ポリイミド膜を使用
して得られた電極−膜界面について、走査型電子顕微鏡を使用することによって
得られた像であり、指示された長さが10μmである。
FIG. 2 is an image obtained by using a scanning electron microscope of an electrode-membrane interface obtained using a sulfonated polyimide membrane based on the process according to the invention, with the indicated length. It is 10 μm.

【図3】 従来技術によるプロセスに基づき、スルホン化ポリイミド膜を使
用して得られた電極−膜界面について、走査型電子顕微鏡を使用することによっ
て得られた像であり、指示された長さが10μmである。
FIG. 3 is an image obtained by using a scanning electron microscope of an electrode-membrane interface obtained using a sulfonated polyimide membrane based on a process according to the prior art, with the indicated length. It is 10 μm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 層(電極のコア) 2 白金カーボン層(活性面) 3 プロトン交換膜(膜) 1 layer (electrode core) 2 Platinum carbon layer (active surface) 3 Proton exchange membrane (membrane)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミシェル・パネリ フランス・F−38330・モンボノ・シュマ ン・ドゥ・ラ・クルワ−ヴェルテ・(番地 なし) (72)発明者 レジ・メルシア フランス・F−69540・イリニー・アヴニ ュ・ジョアン−ガザン・17 Fターム(参考) 5H026 AA06 BB00 BB01 BB03 BB04 CX05 EE18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Michel Panelli             France ・ F-38330 ・ Monbono ・ Suma             N de la Kourwa-Verte (Street             None) (72) Inventor Regis Mercia             France, F-69540, Illini Avni             Ju Joan-Gazan 17 F-term (reference) 5H026 AA06 BB00 BB01 BB03 BB04                       CX05 EE18

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性面を有した少なくとも1つの電極と、熱安定ポリマー膜
と、を備えてなるアセンブリの製造方法であって、 a)熱安定ポリマー溶液を、基体上にキャストすることにより、熱安定ポリマ
ー溶液フィルムを形成し; b)該熱安定ポリマー溶液フィルム内における前記ポリマー溶液中の溶媒を蒸
発させることにより、該熱安定ポリマー溶液フィルムを部分的に乾燥させ; c)完全には乾燥しておらず乾燥途上をなす前記熱安定ポリマー溶液フィルム
の表面上に、活性面を前記表面に向けた状態で電極を配置し、これにより、熱安
定ポリマー膜と電極とからなるアセンブリを形成し; d)上記ステップc)において得られたアセンブリを、完全に乾燥させ; e)前記膜と前記電極とからなる前記アセンブリを前記基体から取り外す; ことを特徴とする方法。
1. A method of making an assembly comprising at least one electrode having an active surface and a thermostable polymer membrane, comprising: a) casting a thermostable polymer solution onto a substrate, the method comprising: Forming a heat stable polymer solution film; b) partially drying the heat stable polymer solution film by evaporating the solvent in the polymer solution within the heat stable polymer solution film; c) completely drying. An electrode is placed on the surface of the heat-stable polymer solution film which is not being dried and whose active surface faces the surface, thereby forming an assembly comprising the heat-stable polymer film and the electrode. D) completely drying the assembly obtained in step c) above; and e) removing the assembly consisting of the membrane and the electrode from the substrate. To; and wherein the.
【請求項2】 請求項1記載の方法において、 上記ステップa)に先立って、前記基体上に補強体を配置することを特徴とす
る方法。
2. A method according to claim 1, characterized in that a reinforcing body is arranged on the substrate prior to step a).
【請求項3】 請求項1記載の方法において、 上記ステップa)の完了後に、前記熱安定ポリマー溶液フィルム内に補強体を
配置することを特徴とする方法。
3. A method according to claim 1, characterized in that after completion of step a), a reinforcement is placed in the heat-stable polymer solution film.
【請求項4】 請求項3記載の方法において、 前記補強体を、前記熱安定ポリマー溶液フィルム内にラミネートすることによ
って配置することを特徴とする方法。
4. The method of claim 3, wherein the reinforcement is placed by laminating within the heat stable polymer solution film.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の方法において、 熱安定ポリマー膜と2つの電極とを備えてなる電極−膜−電極(EME)アセ
ンブリを形成するために、上記ステップe)の完了後に、 f)熱安定ポリマー溶液を、前記アセンブリの前記膜の表面上にキャストする
ことにより、熱安定ポリマー溶液フィルムを形成し; g)この熱安定ポリマー溶液フィルム内における前記ポリマー溶液中の溶媒を
蒸発させることにより、この熱安定ポリマー溶液フィルムを部分的に乾燥させ; h)完全には乾燥しておらず乾燥途上をなす前記熱安定ポリマー溶液フィルム
の表面上に、活性面を前記表面に向けた状態で第2電極を配置し、これにより、
電極−熱安定ポリマー膜−電極アセンブリを形成し; i)上記ステップh)において得られた前記電極−熱安定ポリマー膜−電極ア
センブリを、完全に乾燥させる; ことを特徴とする方法。
5. The method of any of claims 1 to 4, wherein step e) is performed to form an electrode-membrane-electrode (EME) assembly comprising a thermostable polymer membrane and two electrodes. After completion of), f) forming a heat stable polymer solution film by casting the heat stable polymer solution on the surface of the membrane of the assembly; g) in the polymer solution within the heat stable polymer solution film. Partially drying the heat-stable polymer solution film by evaporating the solvent of: h) an active surface on the surface of the heat-stable polymer solution film which is not completely dry and is in the process of drying. The second electrode is arranged so that it faces the surface,
Forming an electrode-thermostable polymer membrane-electrode assembly; i) allowing the electrode-thermostable polymer membrane-electrode assembly obtained in step h) above to dry completely.
【請求項6】 電極−膜−電極(EME)アセンブリの製造方法であって、 a)熱安定ポリマー溶液に補強体を含浸することにより、自立性の補強された
熱安定ポリマー溶液フィルムを形成し; b)この熱安定ポリマー溶液フィルム内における前記ポリマー溶液中の溶媒を
蒸発させることにより、前記自立性の補強された熱安定ポリマー溶液フィルムを
部分的に乾燥させ; c)完全には乾燥しておらず乾燥途上をなす前記熱安定ポリマー溶液フィルム
の両表面上に、それぞれの活性面をそれぞれ対応する前記表面に向けた状態で複
数の電極を配置し; d)上記ステップc)において得られた前記アセンブリを、完全に乾燥させる
; ことを特徴とする方法。
6. A method of manufacturing an electrode-membrane-electrode (EME) assembly comprising: a) impregnating a heat-stable polymer solution with a reinforcement to form a self-supporting reinforced heat-stable polymer solution film. B) partially drying the free-standing reinforced heat stable polymer solution film by evaporating the solvent in the polymer solution within the heat stable polymer solution film; c) completely dry. On both surfaces of the heat-stable polymer solution film which is still in the process of drying, a plurality of electrodes are arranged with the respective active surfaces facing the corresponding surfaces; d) obtained in step c) above Completely drying said assembly;
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の方法において、 連続的な製造プロセスとして行うことを特徴とする方法。7. The method according to claim 1, wherein   A method characterized by performing as a continuous manufacturing process. 【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載の方法において、 前記熱安定ポリマーを、例えばプロトン伝導性ポリマーといったようなイオン
交換ポリマーとすることを特徴とする方法。
8. The method according to claim 1, wherein the heat stable polymer is an ion exchange polymer such as a proton conducting polymer.
【請求項9】 請求項8記載の方法において、 前記ポリマーを、スルホン化されたポリイミド、スルホン化されたポリエーテ
ルスルホン、スルホン化されたポリスチレンおよびこれのスルホン化された派生
物、スルホン化されたポリエーテルエーテルケトンおよびこれのスルホン化され
た派生物、スルホン化されたポリベンゾオキサゾール、スルホン化されたポリベ
ンジイミダゾール、スルホン化されたポリパラフェニレンおよびこれのスルホン
化された派生物、の中から選択することを特徴とする方法。
9. The method of claim 8, wherein the polymer is sulfonated polyimide, sulfonated polyether sulfone, sulfonated polystyrene and its sulfonated derivatives, sulfonated. Among the polyether ether ketones and sulfonated derivatives thereof, sulfonated polybenzoxazoles, sulfonated polybenzimidazoles, sulfonated polyparaphenylenes and sulfonated derivatives thereof. A method characterized by selecting.
【請求項10】 アセンブリであって、 少なくとも1つの電極と、膜と、を備えてなり、 請求項1〜4のいずれかに記載の方法または請求項7〜9のいずれかに記載の
方法によって得られたものであることを特徴とするアセンブリ。
10. An assembly, comprising at least one electrode and a membrane, by the method according to any of claims 1 to 4 or the method according to any of claims 7 to 9. An assembly characterized in that it is obtained.
【請求項11】 電極−膜−電極アセンブリであって、 請求項5〜9のいずれかに記載の方法によって得られたものであることを特徴
とする電極−膜−電極アセンブリ。
11. An electrode-membrane-electrode assembly, obtained by the method according to any one of claims 5 to 9.
【請求項12】 燃料電池であって、 請求項11記載の電極−膜−電極アセンブリを少なくとも1つは具備している
ことを特徴とする燃料電池。
12. A fuel cell, comprising at least one electrode-membrane-electrode assembly according to claim 11.
JP2001564409A 2000-03-03 2001-03-02 Method for producing electrode-membrane assembly, method for producing electrode-membrane-electrode assembly, assembly obtained in the manner described above, and fuel cell device provided with these assemblies Withdrawn JP2003526184A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR00/02765 2000-03-03
FR0002765A FR2805927B1 (en) 2000-03-03 2000-03-03 METHOD FOR PREPARING ELECTRODES-MEMBRANE-AND ELECTRODE-MEMBRANEELECTRODE ASSEMBLIES, ASSEMBLY THUS OBTAINED, AND FUEL CELL DEVICE COMPRISING SUCH ASSEMBLIES
PCT/FR2001/000624 WO2001065623A1 (en) 2000-03-03 2001-03-02 Method for preparing electrode-membrane assemblies, resulting assemblies and fuel cells comprising same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003526184A true JP2003526184A (en) 2003-09-02

Family

ID=8847700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001564409A Withdrawn JP2003526184A (en) 2000-03-03 2001-03-02 Method for producing electrode-membrane assembly, method for producing electrode-membrane-electrode assembly, assembly obtained in the manner described above, and fuel cell device provided with these assemblies

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1259995A1 (en)
JP (1) JP2003526184A (en)
CA (1) CA2400146A1 (en)
FR (1) FR2805927B1 (en)
WO (1) WO2001065623A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010045041A (en) * 2002-08-21 2010-02-25 Three M Innovative Properties Co Adjusting method of multi-layer proton exchanging membrane and membrane electrode assembly

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4485201B2 (en) * 2001-10-24 2010-06-16 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー Continuous production of catalyst-coated membranes
CN1695265A (en) 2002-02-26 2005-11-09 纳幕尔杜邦公司 Production of catalyst coated membranes
ES2266642T3 (en) 2002-12-13 2007-03-01 PIRELLI & C. S.P.A. FUEL CELL AND MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY.
JP4068988B2 (en) 2003-02-20 2008-03-26 Jsr株式会社 Method for producing electrolytic membrane-electrode substrate composite

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4241150C1 (en) * 1992-12-07 1994-06-01 Fraunhofer Ges Forschung Electrode membrane composite, process for its production and its use
US5403675A (en) * 1993-04-09 1995-04-04 Maxdem, Incorporated Sulfonated polymers for solid polymer electrolytes
JPH07176317A (en) * 1993-12-20 1995-07-14 Sanyo Electric Co Ltd Manufacture of electrode/ion exchange thin membrane connection body and electrode/ion exchange thin membrane/electrode connection body
US5599639A (en) * 1995-08-31 1997-02-04 Hoechst Celanese Corporation Acid-modified polybenzimidazole fuel cell elements
DE19548422A1 (en) * 1995-12-22 1997-09-11 Hoechst Ag Composites and their continuous production
DE19548421B4 (en) * 1995-12-22 2004-06-03 Celanese Ventures Gmbh Process for the continuous production of membrane electrode assemblies
BR9612305A (en) * 1995-12-28 1999-07-13 Univ New York State Res Found Sulfonated poly (phenylene oxide) blending membranes for intensified polymer electrochemical cells
FR2748485B1 (en) * 1996-05-07 1998-08-07 Commissariat Energie Atomique SULPHONATED POLYIMIDES, MEMBRANES PREPARED THEREWITH, AND FUEL CELL DEVICE COMPRISING SUCH MEMBRANES
WO1997047052A1 (en) * 1996-06-05 1997-12-11 Southwest Research Institute Cylindrical proton exchange membrane fuel cells and methods of making same
DE19653484A1 (en) * 1996-12-20 1998-06-25 Fraunhofer Ges Forschung Method for producing membrane electrode assemblies and a membrane electrode assembly thus produced
JP4398522B2 (en) * 1997-05-22 2010-01-13 バスフ・ヒュエル・セル・ゲーエムベーハー Method for producing polymer electrolyte membrane for fuel cell and fuel cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010045041A (en) * 2002-08-21 2010-02-25 Three M Innovative Properties Co Adjusting method of multi-layer proton exchanging membrane and membrane electrode assembly

Also Published As

Publication number Publication date
FR2805927A1 (en) 2001-09-07
CA2400146A1 (en) 2001-09-07
WO2001065623A1 (en) 2001-09-07
EP1259995A1 (en) 2002-11-27
FR2805927B1 (en) 2002-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1956673B1 (en) Novel polymer electrolyte membranes for use in direct methanol fuel cells
US20120276470A1 (en) Solution based enhancements of fuel cell components and other electrochemical systems and devices
KR100853713B1 (en) Polymer blend membranes for fuel cells and fuel cells comprising the same
WO2004051776A1 (en) Solid polymer electrolytic film, solid polymer fuel cell employing it, and process for producing the same
US20120148936A1 (en) Inorganic and/or organic acid-containing catalyst ink and use thereof in the production of electrodes, catalyst-coated membranes, gas diffusion electrodes and membrane electrode units
WO2005000949A1 (en) Polymer electrolyte membrane with high durability and method for producing same
KR101315744B1 (en) Multi layer reinfored electrolyte membrane for solid polymer fuel cell, manufacturing method thereof, membrane-electrode assembly having the same and fuel cell having them
JP2002298867A (en) Solid polymer fuel cell
Wang et al. Novel multilayer Nafion/SPI/Nafion composite membrane for PEMFCs
CA2546484C (en) Monomer compound, graft copolymer compound, production method thereof, polymer electrolyte membrane, and fuel cell
JP2006269266A (en) Compound solid polyelectrolyte membrane having reinforcement material
JP2003526184A (en) Method for producing electrode-membrane assembly, method for producing electrode-membrane-electrode assembly, assembly obtained in the manner described above, and fuel cell device provided with these assemblies
KR101018226B1 (en) Method for preparing organic/inorganic composite electrolyte membrane and electrode comprising metal?-hydrogenphosphate
KR20110054607A (en) Reinfored composite electrolyte membrane and manufacturing method thereof
US20030022054A1 (en) Method for preparing electrode-membrane assemblies, resulting assemblies and fuel cells comprising same
JP2002298869A (en) Solid polymer fuel cell
JP4664683B2 (en) Membrane-electrode assembly and fuel cell thereof
Reichman et al. A novel PTFE-based proton-conductive membrane
JP2002305007A (en) Solid polymer type fuel cell
JP3467476B2 (en) Solid polymer electrolyte membrane electrode structure, method of manufacturing the same, and fuel cell using the same
CN111969232A (en) Preparation method of fuel cell diaphragm material
JP2008311146A (en) Membrane-electrode assembly, its manufacturing method, and solid polymer fuel cell
KR100880092B1 (en) Surface modification of hydrocarbon-based polymer electrolyte membrane
US20080176965A1 (en) Enhancing proton conductivity of proton exchange membranes
JP2002298856A (en) Solid macromolecule type fuel cell

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: 20080513