JP2007220416A

JP2007220416A - 燃料電池用電極、燃料電池用電極の製造方法

Info

Publication number: JP2007220416A
Application number: JP2006038107A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Owada; 聡大和田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-30

Abstract

【解決課題】燃料電池の発電出力の向上に有利な燃料電池用電極および燃料電池用電極の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る燃料電池用電極９３０、９５０は、触媒と、導電性微小体と、プロトン伝導性を有するプロトン伝導体とを主要要素とする。プロトン伝導体は、繊維状のプロトン伝導性材料を主要要素として形成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は燃料電池用電極、燃料電池用電極の製造方法に関する。

図７に示すように、燃料電池は、プロトン伝導性をもつ電解質膜１０と、電解質膜１０の片面に設けられたアノード側の電極１１と、電解質膜１０の他の片面に設けられたカソード側の電極１２と、アノード側の電極１１の外側に配置されたアノード側の多孔質の拡散層１３と、カソード側の電極１２の外側に配置されたカソード側の多孔質の拡散層１４とで構成されている。

アノード側の電極１１、カソード側の電極１２は、触媒３０を担持したカーボンブラック等のカーボン微小体３１と、このカーボン微小体と混在するプロトン伝導性を有するプロトン伝導性材料３２とを含む電極ペーストを塗布して構成されている。

燃料電池では、燃料（一般的には水素含有ガス）は、アノードの電極１１を通過するとき、カーボン微小体３１に担持されている白金の触媒３０により酸化されてプロトン（水素イオン）と電子（ｅ^-）とされた後、そのプロトンは電解質膜１０に至る。電解質膜１０に到達したプロトンは、電解質膜１０中を対極であるカソードに向けて移動する。プロトンは、カソードに到達した後、カソードに供給された酸化剤ガスである空気（酸素）と、通電経路４０を経てアノードからカソードに到達した電子（ｅ^-）とに基づいて反応して水を生成する。このように発電反応が進行する。

このためアノードにおいても、カソードにおいても、導電性を有する材料が存在している必要があり、更に、プロトンの伝導性を確保するためには、プロトン伝導性材料３２が存在している必要がある。従って、アノードにおいても、カソードにおいても、上記した電極１１，１２は、触媒３０を担持した導電性をもつカーボン微小体３１とプロトン伝導性材料３２とを混在させた電解質溶液とを混ぜた電極ペーストを塗布して形成されている。

燃料電池用の電極として、特許文献１には、燃料電池の触媒層に繊維状物質（炭素ウィスカ）が含有されている電極が開示されている。このものによれば、繊維状物質（炭素ウィスカ）により触媒層の結合強度の向上が図り得、クラックの発生が抑えられる旨が記載されている。また特許文献２には、白金族触媒を担持したカーボンからなる触媒粒子と、プロトン伝導性高分子電解質と、撥水材料とからなる燃料電池電極が開示されている。このものによれば、撥水材料が非膨潤性の繊維状不活性ポリマーで形成されているため、触媒層における気孔を発達させるのに有利となる旨が記載されている。また特許文献３には、触媒層と拡散層とからなる燃料電池の接合体が開示されている。このものによれば、触媒成分が担持されていない繊維径が１０〜３００ナノメートル、繊維長が１００マイクロメートル以下の気相成長炭素繊維が配合されている。このものによれば、ガス透過性が向上する旨が記載されている。
特開２００３−１２３７６９号公報特開２００４−０６３２５０号公報特開２００３−１１５３０２号公報

近年、燃料電池は発電出力の向上がますます要請されている。

本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、燃料電池の発電出力の向上に有利な燃料電池用電極および燃料電池用電極の製造方法を提供することを課題とする。

本発明者は、燃料電池用電極について鋭意開発を進めている。そして、プロトン伝導性材料を繊維状とすれば、繊維長方向におけるプロトン伝導性が向上し、燃料電池の発電出力の向上に有利な燃料電池用電極を製造できることを知見し、本発明を完成させた。

即ち、本発明に係る燃料電池用電極は、触媒と、導電性微小体と、プロトン伝導性を有するプロトン伝導体とを具備する燃料電池用電極において、プロトン伝導体は、繊維状のプロトン伝導性材料を主要要素として形成されていることを特徴とするものである。

本発明に係る燃料電池用電極の製造方法は、触媒および導電性微小体を液に分散または溶解させた液状物と、プロトン伝導性材料で形成した繊維が集合する繊維集合体とを用意する工程と、繊維が集合する繊維集合体に液状物を含浸させて、触媒、導電性微小体およびプロトン伝導性材料を有する電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、電極におけるプロトン伝導体は、繊維状のプロトン伝導性材料を主要要素として形成されているため、繊維長方向におけるプロトン伝導性が向上する。

本発明によれば、プロトン伝導性材料が繊維状であるため、繊維長方向におけるプロトン伝導性が向上し、燃料電池の発電出力の向上に有利な燃料電池用電極および燃料電池用電極の製造方法を提供できる。

本発明に係る燃料電池用電極は、触媒と導電性微小体とプロトン伝導性を有するプロトン伝導体とを具備しており、プロトン伝導体は、繊維状のプロトン伝導性材料を主要要素として形成されている。『繊維状のプロトン伝導性材料を主要要素として形成されている』とは、プロトン伝導性材料の全体を１００％とするとき、繊維状のプロトン伝導性材料の部分が体積比で３０％以上、４０％以上、好ましくは５０％以上を占めるという意味である。繊維状のプロトン伝導性材料の体積割合が少ないと、繊維状のプロトン伝導性材料を含有する効果が薄れる。なお、繊維状のプロトン伝導性材料以外に、液状のプロトン伝導性材料、非繊維状のプロトン伝導性材料が電極に配合されていても良い。

繊維状のプロトン伝導性材料としては、プロトン伝導性材料を溶解または分散させた流動物を用意する工程と、流動物を繊維化する繊維化工程とを経て形成できる。繊維化工程としては、繊維を絡み合った状態に集合させて不織布を形成する方法が例示される。例えば、溶融紡糸法、メルトブロー法、フラッシュ紡糸法、エレクトロスピニング法、ニードルパンチ法が挙げられる。溶融紡糸法は、液状物を紡糸ノズルから吹出して紡糸する方法である。メルトブロー法は、紡糸ノズルの出口にガス流を吹出つつ、液状物を紡糸ノズルから吹出して繊維を延伸させて紡糸する方法である。ガス流としては高温のガス流、高圧のガス流、高温高圧のガス流が挙げられる。ガス流としては例えば空気流が挙げられる。液状物としては、例えば、樹脂成分を溶媒に溶解させた液状物、樹脂成分を熱で溶融させた液状物が挙げられる。フラッシュ紡糸法は、低沸点の液状の溶媒（例えば液化ガス）に溶かして加熱、加圧してノズルから吹出、溶剤を瞬時に気化させて繊維を形成する方法である。エレクトロスピニング法は、樹脂成分を溶媒に溶解させた液状物に高電圧を印加し、シリンジポンプのシリンジ針の吐出口から吹出して極細化すると共に溶媒を蒸発させて繊維を形成する方法である。ニードルパンチ法は繊維が集合する繊維集合体に針状部材を差し込んで繊維同士を絡める方法である。メルトブロー法およびエレクトロスピニング法は、繊維径が１００ナノメートル以下の極細繊維、繊維径が１０ナノメートル以下の超極細繊維を形成するのに有利となる。

ここで、繊維状のプロトン伝導性材料としては、繊維長／繊維径をアスペクト比とすると、４以上のものが好ましい。このアスペクト比としては、６以上のもの、８以上のもの、１０以上のものが例示される。さらには、燃料電池の用途、燃料電池に要請される発電性能、電極の厚み等のサイズ、繊維の製造方法等によって影響されるが、２０以上のもの、５０以上、１０００以上のもの、２０００以上のものが例示される。但しこれらに限定されるものではない。なお、アスペクト比の上限値としては、前述したように、燃料電池の用途、燃料電池に要請される発電性能、電極の厚み等のサイズ、繊維の製造方法等によって影響されるが、１０００、１００００等が例示される。それ以上でも、それ以下でも良い。

繊維状のプロトン伝導性材料同士の接触交点を増加させることを考慮すると、繊維径はナノサイズのものが好ましいが、繊維径が細すぎると、繊維が切断するおそれがある。繊維径が大きすぎると、プロトン伝導性が充分でなくなったり、燃料電池用の電極の厚みが厚くなるおそれがある。繊維径としては、前述したように、燃料電池の用途、燃料電池に要請される発電性能、電極の厚み等のサイズ、繊維の製造方法等によって影響されるが、２０００ナノメートル以下、１０００ナノメートル以下が例示され、殊に、８００ナノメートル以下、５００ナノメートル以下、３００ナノメートル以下、１００ナノメートル以下が例示される。但しこれらに限定されるものではない。なお、繊維径の最小値としては、強度が支障とならなければ、細い程、繊維の本数が増加され、繊維同士の接触交点が増加する傾向があると考えられる。

繊維としては短繊維でも良いし、長繊維でも良い。繊維長としては、長いほうが繊維長方向におけるプロトン伝導性が向上するが、配合本数の低下を招く。更に繊維長が長すぎると、燃料電池用の電極の厚みが厚くなるため留意することが好ましい。このため繊維長としては、燃料電池の用途、燃料電池に要請される発電性能、電極の厚み、繊維の製造方法、繊維径等にもよるが、５０００マイクロメートル以下、２０００マイクロメートル以下、５００マイクロメートル以下、１００マイクロメートル以下、５０マイクロメートル以下が例示されるが、これらに限定されるものではない。

本発明方法によれば、触媒および導電性微小体を液に分散または溶解させた液状物と、プロトン伝導性材料で形成した繊維が集合する繊維集合体とを用意する。繊維が集合する繊維集合体としては、繊維同士が絡み合った不織布が挙げられる。液状物を繊維が集合する繊維集合体に含浸させて、触媒、導電性微小体およびプロトン伝導性材料を有する電極を形成する。触媒および導電性微小体としては、導電性微小体よりもサイズが小さな触媒を導電性微小体に担持させた複合体が挙げられる。例えば白金などの触媒をカーボン粒子（導電性微小体）に担持させた複合体が挙げられる。導電性微小体として、カーボン微小体を採用でき、カーボンブラック、活性炭、黒鉛、カーボンナノチューブ、カーボンナノウォール等の少なくとも１種を例示できる。触媒としては白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムなどの少なくとも１種を例示できる。触媒を担持したカーボン微小体としては、白金を担持したカーボン微小体（以下、白金担持カーボンともいう）を例示できる。

本発明に係るプロトン伝導性材料としては、パーフルオロフッ素系電解質ポリマーでも良いし、炭化水素系電解質ポリマーでも良い。

本発明の実施例１について図１〜図３を参照して具体的に説明する。プロトン伝導性材料で形成した繊維が集合する繊維集合体からなる不織布を用意する。不織布はメルトブロー法により形成されている。メルトブロー法では、図１に示すように、紡糸孔１０１と紡糸孔１０１の周囲に形成されたガス吹出孔１０２とをもつ紡糸ノズル１０３（繊維形成手段）を用いる。

プロトン伝導性材料で形成された液状物を大気中において紡糸ノズル１０３の紡糸孔１０１から吹出つつ、ガス吹出孔１０２からガス流（空気流）を一方向（Ｚ方向）吹き出す。これによりプロトン伝導性材料で形成された超極細の繊維Ｍを形成する。繊維を受けるコレクタ部材２００を繊維吹出方向と交差する方向（Ｘ方向およびＹ方向）に適宜移動させることにより、繊維を集合させた繊維集合体である不織布３００（厚み：約１０マイクロメートルにできるが、これに限定されるものではない）を形成する。つまり、不織布３００は、プロトン伝導性材料で形成された多数の繊維同士を絡ませた繊維集合体で形成されている。

ここで上記した繊維について、繊維径は一般的には１０〜５００ナノメートルであり、繊維長は一般的には０．１〜５００マイクロメートルであり、繊維長／繊維径をアスペクト比は一般的には５〜１０００である。この不織布３００では、繊維が超極細繊維であるため、繊維同士の接触交点箇所および比表面積が飛躍的に増加しており、プロトン伝導性が向上する。

また、白金をカーボンブラックに担持させた白金担持カーボンを主要要素とする触媒インク４００（第１液状物）を用意する。触媒インク４００は、白金をカーボンブラックに担持させた白金担持カーボンと、液状媒体（アルコール）とを主要要素とする。この触媒インク４００を収容する容器４１０を用い、容器４１０の触媒インク４００に不織布３００の全体を所定時間浸漬させる。これにより触媒インク４００を不織布３００の内部に所定時間含浸させる。その後、不織布３００を触媒インク４００から取り出す。その後、乾燥工程を経てシート状の電極５００が形成される。従って電極５００は、白金担持カーボンと、白金担持カーボンを担持するプロトン伝導性材料からなる繊維が集合する繊維集合体（不織布）とを備えている。

以上説明したように本実施例に係る電極５００によれば、プロトン伝導性材料は繊維が集合する繊維集合体（不織布３０）で形成されている。このためプロトン伝導性材料からなる繊維同士の接触交点箇所が飛躍的に増加しており、プロトン伝導性が向上し、発電出力の向上に有利である。殊に、プロトン伝導性材料の繊維は前記したように超極細繊維であるため、繊維同士の接触交点の箇所および比表面積が飛躍的に一層増加しており、プロトン伝導性が一層向上し、発電出力の向上に有利である。

更に、プロトン伝導性材料で形成された超極細繊維が集合する繊維集合体である不織布３００におけるプロトン伝導性材料自体の比表面積がかなり増加する。このため、白金をカーボンブラックに担持させた白金担持カーボンも広く分布できるため、触媒活性面積を増加させることができ、発電出力の向上に一層有利である。

更に本実施例によれば、プロトン伝導性材料は超極細繊維が集合する繊維集合体で形成されているため、電極５００においてプロトン伝導性材料の繊維同士の絡み箇所が増加しており、電極５００におけるポーラス性が向上し、燃料や酸化剤ガスの透過性が良好に確保される。なお、繊維長方向への燃料や酸化剤の移動性も期待できる。

本発明の実施例２について具体的に説明する。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施例では図１〜図３を準用する。まず、実施例１と同様に、触媒インク（第１液状物）４００を用意する。触媒インク４００は、白金をカーボンブラックに担持させた白金担持カーボンと、プロトン伝導性材料で形成された電解質成分と、液状媒体（アルコール）とを主要要素とする。この触媒インク４００に不織布３００の全体を浸漬させることにより、白金担持カーボンを不織布３００の内部に含浸させる。その後、乾燥工程を経てシート状の電極５００が形成される。

従って電極５００は、白金担持カーボンと、白金担持カーボンを担持するプロトン伝導性材料からなる繊維が集合する繊維集合体（不織布３００）と、プロトン伝導性材料で形成された液状の電解質成分とを備えている。この場合、液状の電解質成分が白金担持カーボンと共に繊維集合体（不織布３００）に絡んで接触頻度が増加するため、プロトン伝導性および導電性が向上すると考えられる。

本発明の実施例３について図４を参照して具体的に説明する。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施例は図３を準用する。プロトン伝導性材料で形成した繊維が集合する繊維集合体からなる不織布３００Ｂを用意する。この場合、不織布３００Ｂは、エレクトロスピニング法により形成されている。エレクトロスピニング法では、シリンジ針６０１をもつシリンジポンプ６００（繊維形成手段）と、シリンジ針６０１に対向する金属製のコレクタ部材７００とを用いる。プロトン伝導性材料を溶媒（エタノール）に溶解させた液状物をシリンジポンプ６００に収容する。シリンジポンプ６００内の液状物をプラス側とし、コレクタ部材７００をマイナス側とし、コレクタ部材７００とコレクタ部材７００との間に高電圧（２〜４０ｋＶ）を印加する。これにより大気中において液状物をシリンジポンプ６００のシリンジ針６０１の吐出口６０１ａから一方向（Ｚ１方向）吹出して極細化すると共に、溶媒を蒸発させて超極細の繊維を連続的に形成する。このとき、繊維を受けるコレクタ部材７００を繊維吹出方向とは交差する方向（Ｘ１方向およびＹ２方向）に適宜移動させることにより、超極細の繊維を集合させた繊維集合体である不織布３００Ｂ（厚み：約１０マイクロメートルにできるが、これに限定されるものではない）を形成する。この不織布３００Ｂでは、繊維が超極細繊維であるため、繊維同士の接触交点箇所および比表面積が飛躍的に増加しており、プロトン伝導性が向上する。

上記したシリンジポンプ６００に収容する液状物としては、ナフィオン溶液（２０質量％）を用いる。あるいは、スルホン化ポリスチレンの電解質溶液（２０質量％、エタノール／ＤＭＦ＝１／１）を用いることにしても良い。スルホン化ポリスチレンとしては、重量平均分子量が２０万、ＥＷ（イオン交換基の当量重量）が５３０ｇ／当量とすることができる。

このように形成された不織布３００Ｂは、プロトン伝導性材料で形成された繊維同士を絡ませた繊維集合体で形成されている。繊維径は一般的には１００〜３００ナノメートルであり、繊維長は一般的には０．１〜５００マイクロメートルであり、繊維長／繊維径を意味するアスペクト比は一般的には５〜１０００である。

また、図３に示すように、白金をカーボンブラックに担持させた白金担持カーボンを主要要素とする触媒インク４００（第１液状物）を用意する。この触媒インク４００に不織布３００Ｂの全体を浸漬させることにより、白金担持カーボンを不織布３００Ｂの内部に含浸させる。その後、乾燥工程を経てシート状の電極８００が形成される。従って電極８００は、白金担持カーボンと、白金担持カーボンを担持するプロトン伝導性材料からなる繊維が集合する繊維集合体とを備えている。

本発明の実施例４について具体的に説明する。本実施例は実施例３と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施例は図３を準用する。触媒インク４００（第１液状物）を用意する。触媒インク４００は、白金をカーボンブラックに担持させた白金担持カーボンと、プロトン伝導性材料で形成された電解質成分とを主要要素とする。この触媒インク４００に不織布３００Ｂの全体を浸漬させることにより、白金担持カーボンを不織布３００Ｂの内部に含浸させる。その後、乾燥工程を経てシート状の電極８００が形成される。従って電極８００は、白金担持カーボンと、白金担持カーボンを担持するプロトン伝導性材料からなる繊維が集合する繊維集合体（不織布３００Ｂ）、プロトン伝導性材料で形成された液状の電解質成分とを備えている。この場合、液状の電解質成分が白金担持カーボンと共に繊維集合体（不織布３００）に絡んで接触頻度が増加するため、プロトン伝導性および導電性が向上すると考えられる。

本発明の実施例５について図５を参照して説明する。本実施例は実施例１および２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。但し、プロトン伝導性材料で形成された液状物を吹き出す紡糸ノズル１０３が複数個設けられている。各紡糸ノズル１０３の紡糸孔１０１から吹出つつ、ガス吹出孔１０２からガス流（空気流）を一方向（Ｚ方向）吹き出す。これによりプロトン伝導性材料で形成された超極細の繊維Ｍを形成する。各紡糸ノズル１０３の紡糸孔１０１のサイズ、あるいは、吹き出す単位時間当たりのガス流量を異ならせれば、複数の繊維径をもつ複数種類の繊維が集合したハイブリッド化した不織布３００を形成することができる。また、各紡糸ノズル１０３の紡糸孔１０１に収容するプロトン伝導性材料の材質を異ならせれば、複数のプロトン伝導性材料からなるハイブリッド化した不織布３００を形成することができる。不織布３００のハイブリッド化のために、紡糸ノズル１０３を３台または４台用いても良い。

なお本実施例はメルトブロー法によるハイブリッド化を示しているが、上記したエレクトロスピニング法において、シリンジ針６０１をもつシリンジポンプ６００を複数台併用してハイブリッド化しても良い。

本発明の適用例１〜４を図６を参照して説明する。

（適用例１）
図６は適用例１に係り、燃料電池の単セルを模式的に示す。図６に示すように、単セルを構成する膜電極接合体９００は、燃料用の拡散層９２０と、燃料用の触媒層９３０と、プロトン伝導性材料で形成された固体高分子型の電解質膜９４０（ナフィオン膜）と、酸化剤用の触媒層９５０と、酸化剤ガス用の拡散層９６０とを厚み方向に順に積層して形成されている。拡散層９６０は酸化剤ガスを拡散させるガス拡散層として機能する。燃料は燃料流体であればよい。酸化剤ガスとしては空気が例示される。

燃料通路９１１をもつ燃料用のセパレータ９１０が、拡散層９２０の厚み方向の外側に配置されている。酸化剤通路９７１をもつ酸化剤ガス用のセパレータ９７０が、拡散層９６０の厚み方向の外側に配置されている。燃料が供給される側がアノードとなる。酸化剤ガスが供給される側がカソードとなる。ここで、拡散層９２０および拡散層９６０は、炭素繊維の集積体で形成された流体通過性（ガス通過性）を有する多孔質のカーボンシートで形成されている。

適用例１によれば、燃料用の触媒層９３０および酸化剤用の触媒層９５０は、前記した実施例１〜実施例４のうちのいずれかに係るシート状の電極で形成されており、白金担持カーボンと、プロトン伝導性を有するプロトン伝導体とを主要要素とする。プロトン伝導体は、プロトン伝導性材料からなる繊維を絡ませて形成された不織布３００（３００Ｂ）で形成されている。不織布３００（３００Ｂ）は比表面積が大きいため、電解質膜９４０との接触面積を大きくできる。

適用例１によれば、アノードとなる燃料用の触媒層９３０を構成する不織布３００（３００Ｂ）における気孔率をＶａとし、カソードとなる酸化剤ガス用の触媒層９５０を構成する不織布３００（３００Ｂ）における気孔率をＶｃとするとき、Ｖａ＝Ｖｃ、Ｖａ≒Ｖｃとされている。この場合、アノード側の不織布３００（３００Ｂ）と、カソード側の不織物３００（３００Ｂ）とが共通するため、生産性が向上する。

また適用例１によれば、アノードとなる燃料用の触媒層９３０の不織布３００（３００Ｂ）を形成する繊維の繊維径をｄａとし、カソードとなる酸化剤ガス用の触媒層９５０の不織布３００（３００Ｂ）を形成する繊維の繊維径をｄｃとするとき、ｄａ＝ｄｃ、または、ｄａ≒ｄｃとされている。

（適用例２）
適用例２によれば、Ｖａ＜Ｖｃとされている。この場合、カソード側では発電反応により水が生成されることに着目し、カソード側となる触媒層９５０における水排出性の確保に有利である。この場合、ｄａ＝ｄｃ、または、ｄａ≒ｄｃとされている。このため、メルトブロー法においては、アノード側の不織布３００（３００Ｂ）およびカソード側の不織布３００（３００Ｂ）について、繊維径が共通するため、不織布を製造する際に同一の紡糸ノズル１０３を利用できる。エレクトロスピニング法においては、同一のシリンジポンプ６００を利用できる。このため生産性が向上する。

（適用例３）
適用例３によれば、Ｖａ＜Ｖｃとされている。この場合、カソード側となる触媒層９５０における水排出性の確保に有利である。更にｄａ＞ｄｃとされている。このようにカソードとなる酸化剤ガス用の触媒層９５０の不織布３００（３００Ｂ）を形成する繊維の繊維径を細くすれば、不織布３００（３００Ｂ）の厚みを維持しつつ、不織布３００（３００Ｂ）の気孔率を高めるのに有利となる。メルトブロー法においては、紡糸ノズル１０３の紡糸孔１０１の流路断面積を変更することにより繊維径を調整できる、エレクトロスピニング法においては、シリンジポンプ６００のシリンジ針６０１の吐出口６０１ａの流路断面積を変更することにより繊維径を調整できる。

（適用例４）
適用例４によれば、Ｖａ＞Ｖｃとされている。更にｄａ＜ｄｃとすることもできる。

本発明は上記しかつ図面に示した各実施例および各適用例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。

上記した実施例によれば、触媒インクを貯留する容器を用い、不織布に容器内の触媒インクに含浸させることにしているが、これに限らず、流動性をもつ触媒インクを不織布にドクターブレード法、ロールコータ法、スプレー塗布法により付着させて不織布の内部に含浸させることにしても良い。

メルトブロー法におけるダイを模式的に示す構成図である。メルトブロー法における不織布を形成する過程を模式的に示す構成図である。不織布とに触媒インクを含浸させる過程を模式的に示す構成図である。エレクトロスピニング法における不織布を形成する過程を模式的に示す構成図である。メルトブロー法における不織布を形成する他の形態に係る過程を模式的に示す構成図である。適用例を示し、燃料電池の単セルを模式的に示す構成図である。従来技術を示し、燃料電池の触媒層付近の概念を模式的に示す構成図である。

符号の説明

図中、１０１は紡糸孔、１０２はガス吹出孔、１０３は紡糸ノズル、３００および３００Ｂは不織布、４００は触媒インク（第１液状物）、５００および８００は電極を示す。

Claims

触媒と、導電性微小体と、プロトン伝導性を有するプロトン伝導体とを具備する燃料電池用電極において、前記プロトン伝導体は、繊維状のプロトン伝導性材料を主要要素として形成されていることを特徴とする燃料電池用電極。
請求項１において、前記繊維状のプロトン伝導性材料は、繊維が絡み合って集合している不織布を形成していることを特徴とする燃料電池用電極。
触媒および導電性微小体を液に分散または溶解させた第１液状物と、プロトン伝導性材料で形成した繊維が集合する繊維集合体とを用意する工程と、
繊維が集合する前記繊維集合体に前記第１液状物を含浸させて、前記触媒、前記導電性微小体および前記プロトン伝導性材料を有する電極を形成する工程とを含むことを特徴とする燃料電池用電極の製造方法。