JP2004214173A - 膜−電極構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】触媒ペーストをシート状支持体2上に塗布、乾燥し、電極触媒層3を形成する。高分子電解質膜1の両面に電極触媒層3,3を熱転写する。第1のスラリーを炭素基材層6上に塗布、乾燥し、第1の下地層7を形成し、第2のスラリーを下地層7上に塗布、乾燥して、表面粗さの最大高さRmaxが40μm以下の第2の下地層8を形成し、拡散電極5を形成する。電極触媒層3上に拡散電極5を、下地層8を介して積層し加熱下に押圧して一体化する。下地層8は、単位面積に対する表面積の比が1.25以下の表面粗さを備える。第2のスラリーは細孔形成材料を含む。下地層8は、拡散電極4の表裏両面の差圧が100〜300mmAqの範囲になるように形成される。
【選択図】 図1
Description
前記2価の有機基としては、−CO−、−CONH−、−(CF2)p−(pは1〜10の整数)、−C(CF3)2−、−COO−、−SO−、−SO2−等の電子吸引性基、−O−、−S−、−CH=CH−、−C≡C−等の基、さらに次式で表される電子供与性基等を挙げることができる。
次に、式(2)で表されるオリゴマー28.4重量部、2,5−ジクロロ−4’−(4−フェノキシ)フェノキシベンゾフェノン29.2重量部、ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケルジクロリド1.37重量部、ヨウ化ナトリウム1.36重量部、トリフェニルホスフィン7.34重量部、亜鉛末11.0重量部をフラスコに取り、乾燥窒素置換する。次に、N−メチル−2−ピロリドンを加え、80℃に加熱して撹拌下に4時間重合を行う。重合溶液をテトラヒドロフランで希釈し、塩酸/メタノールで凝固させ回収する。回収物に対してメタノール洗浄を繰り返し、テトラヒドロフランに溶解する。これをメタノールで再沈殿して精製し、濾集したポリマーを真空乾燥することにより、式(1)で表されるポリアリーレン系ポリマーが得られる。
式(3)で表される共重合体は、次式(4)で表されるモノマーと、前記式(2)で表されるオリゴマーとを共重合させた後、スルホン酸エステル基(−SO3CH(CH3)C2H5)を加水分解してスルホン酸基(−SO3H)とすることにより得ることができる。
本実施形態の製造方法では、次に、前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーをN−メチルピロリドン等の溶媒に溶解して、高分子電解質溶液を調製する。そして、前記高分子電解質溶液からキャスト法により成膜し、オーブンにて乾燥することにより、図1(a)に示すように、例えば乾燥膜厚30〜50μmの高分子電解質膜1を形成する。
表1と図2とから、表面粗さの最大高さRmaxが40μm以下であり、単位面積に対する表面積の比が1,25以下であり、拡散電極4の一方の面と他方の面との差圧が100〜300mmAqの範囲にある実施例1,2の膜−電極構造体9によれば、前記Rmaxが40μmを超え、単位面積に対する表面積の比が1,25を超え、前記差圧が100mmAq未満である比較例1の膜−電極構造体10よりも、優れた発電性能を得ることができることが明らかである。
Claims (7)
- 触媒を担持した電子伝導性材料とイオン伝導性材料とを含む触媒ペーストをシート状支持体上に塗布し、乾燥させて、電極触媒層を形成する工程と、
高分子電解質膜の両面に該電極触媒層を熱転写し、該高分子電解質膜の両面に該電極触媒層が接合された積層体を形成する工程と、
撥水性材料と電子伝導性材料とを含む第1のスラリーを炭素基材層上に塗布し、乾燥させて、第1の下地層を形成し、次いで電子伝導性材料とイオン伝導性材料とを含む第2のスラリーを該第1の下地層上に塗布し、乾燥させて、表面粗さの最大高さRmaxが40μm以下である第2の下地層を形成して、該炭素基材と両下地層とからなる拡散電極を形成する工程と、
該積層体の該電極触媒層上に、予め形成された該拡散電極を、該第2の下地層を介して積層し加熱下に押圧して、該積層体と該拡散電極とを一体化する工程とを備えることを特徴とする膜−電極構造体の製造方法。 - 前記第2の下地層は、単位面積に対する表面積の比が1.25以下である表面粗さを備えるように形成されることを特徴とする請求項1記載の膜−電極構造体の製造方法。
- 前記第2のスラリーは細孔形成材料を含むことを特徴とする請求項1または請求項2記載の膜−電極構造体の製造方法。
- 前記両下地層は、前記拡散電極の厚さ方向に0.5リットル/cm2/分の流量で空気を流通したときに、該拡散電極の一方の面と他方の面との差圧が100〜300mmAqの範囲になるように形成されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の膜−電極構造体の製造方法。
- 触媒を担持した電子伝導性材料とイオン伝導性材料とを含む触媒ペーストをシート状支持体上に塗布し、乾燥させて、電極触媒層を形成する工程と、
高分子電解質膜の両面に該電極触媒層を熱転写し、該高分子電解質膜の両面に該電極触媒層が接合された積層体を形成する工程と、
撥水性材料と電子伝導性材料とを含む第1のスラリーを炭素基材層上に塗布し、乾燥させて、第1の下地層を形成し、次いで電子伝導性材料とイオン伝導性材料とを含む第2のスラリーを該第1の下地層上に塗布し、乾燥させて、表面粗さの最大高さRmaxが40μm以下である第2の下地層を形成して、該炭素基材と両下地層とからなる拡散電極を形成する工程と、
該積層体の該電極触媒層上に、予め形成された該拡散電極を、該第2の下地層を介して積層し加熱下に押圧して、該積層体と該拡散電極とを一体化する工程とを備える製造方法により得られる膜−電極構造体を備えることを特徴とする固体高分子型燃料電池。 - 触媒を担持した電子伝導性材料とイオン伝導性材料とを含む触媒ペーストをシート状支持体上に塗布し、乾燥させて、電極触媒層を形成する工程と、
高分子電解質膜の両面に該電極触媒層を熱転写し、該高分子電解質膜の両面に該電極触媒層が接合された積層体を形成する工程と、
撥水性材料と電子伝導性材料とを含む第1のスラリーを炭素基材層上に塗布し、乾燥させて、第1の下地層を形成し、次いで電子伝導性材料とイオン伝導性材料とを含む第2のスラリーを該第1の下地層上に塗布し、乾燥させて、表面粗さの最大高さRmaxが40μm以下である第2の下地層を形成して、該炭素基材と両下地層とからなる拡散電極を形成する工程と、
該積層体の該電極触媒層上に、予め形成された該拡散電極を、該第2の下地層を介して積層し加熱下に押圧して、該積層体と該拡散電極とを一体化する工程とを備える製造方法により得られる膜−電極構造体を備える固体高分子型燃料電池を用いることを特徴とする電気機器。 - 触媒を担持した電子伝導性材料とイオン伝導性材料とを含む触媒ペーストをシート状支持体上に塗布し、乾燥させて、電極触媒層を形成する工程と、
高分子電解質膜の両面に該電極触媒層を熱転写し、該高分子電解質膜の両面に該電極触媒層が接合された積層体を形成する工程と、
撥水性材料と電子伝導性材料とを含む第1のスラリーを炭素基材層上に塗布し、乾燥させて、第1の下地層を形成し、次いで電子伝導性材料とイオン伝導性材料とを含む第2のスラリーを該第1の下地層上に塗布し、乾燥させて、表面粗さの最大高さRmaxが40μm以下である第2の下地層を形成して、該炭素基材と両下地層とからなる拡散電極を形成する工程と、
該積層体の該電極触媒層上に、予め形成された該拡散電極を、該第2の下地層を介して積層し加熱下に押圧して、該積層体と該拡散電極とを一体化する工程とを備える製造方法により得られる膜−電極構造体を備える固体高分子型燃料電池を用いることを特徴とする輸送用機器。
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