JP2008098152A - Manufacturing method of membrane/electrode assembly - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve high quality, to suppress the amount of fuel permeation, and to improve durability. <P>SOLUTION: In a manufacturing method of a membrane/electrode assembly for joining an electrolyte membrane containing water to an electrode, by pressing, an air permeable material is arranged at a space to a pressing plate on at least either of electrode and electrolyte membrane in pressing. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、高分子電解質型燃料電池等に用いられる膜電極複合体の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a membrane electrode assembly used in a polymer electrolyte fuel cell or the like.

燃料電池は、排出物が少なく、かつエネルギー効率が高く、環境への負担の低い発電装置である。このため、近年の地球環境保護への高まりの中で再び脚光を浴びている。従来の大規模発電施設に比べ、比較的小規模の分散型発電施設、自動車や船舶など移動体の発電装置として、将来的にも期待されている発電装置である。また、小型移動機器、携帯機器の電源としても注目されており、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池の代替として、あるいは二次電池の充電器として、またあるいは二次電池との併用(ハイブリッド)により、携帯電話などの携帯機器やパソコンなどへの搭載が期待されている。   A fuel cell is a power generation device with low emissions, high energy efficiency, and low burden on the environment. For this reason, it is in the spotlight again in recent years to the protection of the global environment. Compared to conventional large-scale power generation facilities, this is a power generation device expected in the future as a relatively small-scale distributed power generation facility, and as a power generation device for mobile objects such as automobiles and ships. It is also attracting attention as a power source for small mobile devices and portable devices, as an alternative to secondary batteries such as nickel metal hydride batteries and lithium ion batteries, as a charger for secondary batteries, or in combination with secondary batteries. (Hybrid) is expected to be installed in mobile devices such as mobile phones and personal computers.

高分子電解質型燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell、以下PEFCと記載する場合がある)においては、水素ガスを燃料とする従来の高分子電解質型燃料電池に加えて、メタノールなどの燃料を直接供給する直接型燃料電池も注目されている。直接型燃料電池は、従来のPEFCに比べて出力が低いものの、燃料が液体で改質器を用いないために、エネルギー密度が高くなり、一充填あたりの携帯機器の使用時間が長時間になるという利点がある。   In polymer electrolyte fuel cells (hereinafter sometimes referred to as PEFC), fuel such as methanol is directly supplied in addition to conventional polymer electrolyte fuel cells that use hydrogen gas as fuel. Direct fuel cells are also attracting attention. The direct fuel cell has a lower output than the conventional PEFC, but the fuel is liquid and does not use a reformer, so the energy density is high and the usage time of the portable device per filling is long. There is an advantage.

高分子電解質型燃料電池は通常、発電を担う反応の起こるアノードとカソードの電極と、アノードとカソードとの間でプロトン伝導体となる高分子電解質膜とが、膜電極複合体(MEA)を構成し、このMEAがセパレーターによって挟まれたセルをユニットとして構成されている。ここで、電極は、ガス拡散の促進と集(給)電を行う電極基材(ガス拡散電極あるいは集電体とも云う)と、実際に電気化学的反応場となる触媒層とから構成されている。たとえばPEFCのアノード電極では、水素ガスなどの燃料がアノード電極の触媒層で反応してプロトンと電子を生じ、電子は電極基材に伝導し、プロトンは高分子電解質膜へと伝導する。このため、アノード電極には、ガスの拡散性、電子伝導性、プロトン伝導性が良好なことが要求される。一方、カソード電極では、酸素や空気などの酸化ガスがカソード電極の触媒層で、高分子電解質膜から伝導してきたプロトンと、電極基材から伝導してきた電子とが反応して水を生成する。このため、カソード電極においては、ガス拡散性、電子伝導性、プロトン伝導性とともに、生成した水を効率よく排出することも必要となる。   In a polymer electrolyte fuel cell, an anode electrode and a cathode electrode in which a reaction responsible for power generation occurs, and a polymer electrolyte membrane serving as a proton conductor between the anode and the cathode constitute a membrane electrode assembly (MEA). A cell in which the MEA is sandwiched between separators is configured as a unit. Here, the electrode is composed of an electrode base material (also referred to as a gas diffusion electrode or a current collector) that promotes gas diffusion and collects (supply) electricity, and a catalyst layer that actually becomes an electrochemical reaction field. Yes. For example, in the anode electrode of PEFC, a fuel such as hydrogen gas reacts in the catalyst layer of the anode electrode to generate protons and electrons, and the electrons are conducted to the electrode substrate, and the protons are conducted to the polymer electrolyte membrane. For this reason, the anode electrode is required to have good gas diffusivity, electron conductivity, and proton conductivity. On the other hand, in the cathode electrode, an oxidizing gas such as oxygen or air is reacted with protons conducted from the polymer electrolyte membrane and electrons conducted from the electrode base material in the catalyst layer of the cathode electrode to produce water. For this reason, in the cathode electrode, it is necessary to efficiently discharge the generated water in addition to gas diffusibility, electron conductivity, and proton conductivity.

例えば、燃料としてメタノール水溶液を使用する燃料電池の場合、よりメタノール濃度を高くする事によって発電時間が長くなり、燃料用タンクが小型化できることから、燃料電池搭載機器の小型化や携行する燃料を少なくできる。しかしながら、高濃度のメタノール燃料ではメタノールが電解質膜を透過する量が増加し、燃料電池の性能を大幅に低下させる問題があった。   For example, in the case of a fuel cell that uses an aqueous methanol solution as the fuel, increasing the methanol concentration will increase the power generation time and reduce the size of the fuel tank, thereby reducing the size of fuel cell-equipped equipment and carrying less fuel. it can. However, a high concentration of methanol fuel has a problem that the amount of methanol permeating the electrolyte membrane increases and the performance of the fuel cell is greatly deteriorated.

一般的に電解質膜と電極を接合する方法の1つとして加熱プレスが用いられる。(特許文献1)。また、含水状態にあるものを加熱プレス時、金型(加圧板)に貫通孔を設けて水蒸気を逃がす方法が提案されている(特許文献2)。また、加熱プレスの代わりに電解質膜の膨張圧力で電極と接合する方法が提案されている(特許文献3)。
特開2005−302665号公報 特開2000−54298号公報 特開2003−303600号公報
In general, a heating press is used as one method for joining an electrolyte membrane and an electrode. (Patent Document 1). Further, a method has been proposed in which water vapor is released by providing a through-hole in a mold (pressure plate) during hot pressing of a water-containing state (Patent Document 2). In addition, a method of joining an electrode with an expansion pressure of an electrolyte membrane instead of a heating press has been proposed (Patent Document 3).
JP 2005-302665 A JP 2000-54298 A JP 2003-303600 A

特許文献1では特に含水状態にある電解質膜や電極を加熱プレスする場合は水蒸気の逃げ道がなく、電解質膜に水蒸気による負荷がかかりMEAの外観が悪くなったり、耐久性が低下してしまうという問題があった。   In Patent Document 1, in particular, when an electrolyte membrane or electrode that is in a water-containing state is heated and pressed, there is no escape route for water vapor, and the electrolyte membrane is loaded with water vapor, which deteriorates the appearance of the MEA or decreases durability. was there.

特許文献2においては、含水状態にあるパルプモウルド成型品用の加熱プレス方法において、加熱プレスの金型に貫通孔が採用されており、そこから蒸気を排出している。しかしながら、この方法をMEAの製造方法に適用しようとすると、加熱プレス金型に貫通孔が形成されているため、均一にプレス圧力をかけることができず、MEAの接合性が悪くなってしまい、高出力や耐久性向上が期待できない。   In Patent Document 2, in a hot press method for a pulp mold molded product in a water-containing state, a through hole is employed in a die of the hot press, and steam is discharged therefrom. However, if this method is applied to the MEA manufacturing method, since the through-holes are formed in the hot press mold, the press pressure cannot be uniformly applied, and the MEA bondability deteriorates. High output and durability cannot be expected.

また、特許文献1では、加熱プレスにおいて嵩高い電極上には圧力をかけることが可能であるが、電極周囲の電解質膜部分に適度に圧力をかけることができず、結果、電解質膜に皺が生じてしまい外観が悪くなってしまう場合があった。さらに、電解質膜の電極エッジ部分に過度の応力が加わり歪みが生じてしまい、MEAとしての耐久性低下の大きな原因となっていた。   Further, in Patent Document 1, it is possible to apply pressure on a bulky electrode in a heating press, but it is not possible to appropriately apply pressure to the electrolyte membrane portion around the electrode, resulting in wrinkles on the electrolyte membrane. It may occur and the appearance may be deteriorated. Furthermore, excessive stress is applied to the electrode edge portion of the electrolyte membrane, resulting in distortion, which has been a major cause of a decrease in durability as an MEA.

さらに、加熱温度が低く水蒸気が発生しない場合でも、電解質膜に含まれた水分が加圧されて、電解質膜に負荷がかかってしまっていた。   Furthermore, even when the heating temperature is low and water vapor is not generated, the moisture contained in the electrolyte membrane is pressurized and a load is applied to the electrolyte membrane.

また、特許文献3では、加熱プレスの代わりに電解質膜の膨張圧力で接合する方法が提案されている。電解質膜と電極を重ねたものをセルに組み込んだ後に電解質膜の膨潤圧力によって接合している。しかしながら、この方法では接合時に加熱していないために電解質膜と電極との接合が細部にまで行われておらず、触媒利用効率の低下、出力低下の問題が考えられる。   Patent Document 3 proposes a method of joining with an expansion pressure of an electrolyte membrane instead of a heating press. After the superposition of the electrolyte membrane and the electrode is incorporated in the cell, the membrane is joined by the swelling pressure of the electrolyte membrane. However, in this method, since heating is not performed at the time of bonding, the bonding between the electrolyte membrane and the electrode is not performed in detail, and problems such as a decrease in catalyst utilization efficiency and a decrease in output can be considered.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、皺が少なく高品位な膜電極複合体が作製でき、水蒸気による電解質膜への影響を抑制できるために低MCOかつ耐久性が向上した膜電極複合体の製造方法を提供せんとするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and can produce a high-quality membrane electrode assembly with less wrinkles, and can suppress the influence of water vapor on the electrolyte membrane, thereby improving the low MCO and durability. A method for producing a membrane electrode assembly is to be provided.

上記目的を達成するための本発明は、次のような手段を採用するものである。すなわち、電解質膜と電極をプレスにより接合する膜電極複合体の製造方法であって、プレス時に少なくともどちらか一方の電極および電解質膜上において、加圧板との間に通気性材料を配置してなる膜電極複合体の製造方法である。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following means. That is, a manufacturing method of a membrane electrode composite in which an electrolyte membrane and an electrode are joined by pressing, wherein a breathable material is disposed between at least one of the electrodes and the electrolyte membrane between the pressure plate at the time of pressing. It is a manufacturing method of a membrane electrode composite.

本発明によれば、皺が少なく高品位な膜電極複合体が作製でき、プレス時の水蒸気や水による電解質膜への影響を抑制できるために低MCOかつ耐久性が向上した膜電極複合体の製造方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, a high-quality membrane electrode assembly with less wrinkles can be produced, and the influence of the water vapor and water during pressing on the electrolyte membrane can be suppressed. A manufacturing method can be provided.

以下、本発明の好ましい形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

本発明の膜電極複合体の製造方法は、含水状態にある電解質膜および電極をプレスにより接合する膜電極複合体の製造方法であって、プレス時に、少なくともどちらか一方の電極および電解質膜上において、加圧板との間に通気性材料を配置してなることを特徴とする。   The method for producing a membrane electrode composite of the present invention is a method for producing a membrane electrode composite in which an electrolyte membrane and an electrode in a water-containing state are joined by pressing, and at the time of pressing, on at least one of the electrodes and the electrolyte membrane A breathable material is disposed between the pressure plate and the pressure plate.

本発明の膜電極複合体の製造方法は電解質膜が含水状態であるときに適用するものである。含水状態とは完全に乾燥した電解質膜の重量に対し、0.1%以上の水分を含む状態である(含水率0.1%以上)。ここでいう水分とは、水以外に有機溶媒等を含んでいてもよい。0.5%以上のときに適用するとより効果的であり、1%以上、5%以上、10%以上の順に、さらに効果的である。   The method for producing a membrane electrode assembly of the present invention is applied when the electrolyte membrane is in a water-containing state. The water content state is a state containing water of 0.1% or more with respect to the weight of the completely dried electrolyte membrane (water content of 0.1% or more). The moisture here may contain an organic solvent or the like in addition to water. It is more effective when applied at 0.5% or more, and more effective in the order of 1% or more, 5% or more, and 10% or more.

該製造方法を用いれば、含水状態で接合することによりMEAの高出力が得られ、かつ、皺が少なく高品位なMEAが得られる。また、プレスする際に発生する水蒸気や水による膨潤等の影響が少ないために、燃料透過を抑制することが可能である。例えば、液体燃料としてメタノールを使用した場合、メタノールクロスオーバー(MCO)を抑制することができる。さらに、電極エッジ部分に余計な応力がかかりにくいためにMEAの耐久性が向上する。   If this manufacturing method is used, high output of MEA can be obtained by joining in a water-containing state, and high-quality MEA with few wrinkles can be obtained. In addition, fuel permeation can be suppressed because there is little influence of swelling or the like caused by water vapor or water generated during pressing. For example, when methanol is used as the liquid fuel, methanol crossover (MCO) can be suppressed. Furthermore, the durability of the MEA is improved because it is difficult for extra stress to be applied to the electrode edge portion.

本発明で作製した膜電極複合体の最も単純な例としては、図1を用いて説明すると、電極基材(アノードおよびカソード)2、6、触媒層(アノードおよびカソード)3、5と電解質膜4が隣接して配置されている膜電極複合体であり、プレスする際に膜電極複合体上に通気性材料1、7を配置する以外は通常公知の製造方法が利用できる。   As the simplest example of the membrane electrode composite produced in the present invention, the electrode base materials (anode and cathode) 2 and 6, catalyst layers (anode and cathode) 3 and 5 and an electrolyte membrane will be described with reference to FIG. 4 is a membrane electrode assembly arranged adjacently, and a known manufacturing method can be used except that the breathable materials 1 and 7 are arranged on the membrane electrode assembly during pressing.

通常プレスは、両極の電極で電解質膜を狭持するように積層したものに加圧する事によって接合される。その温度は使用する電解質膜、電極によって適宜実験的に決められるが、0℃以上300℃以下が好ましい。20℃以上200℃以下であればさらに好ましい。加熱してプレスすることが好ましく、40℃以上200℃以下が好ましく、60℃以上200℃以下がより好ましい。80℃以上200℃以下がさらに好ましい。0℃以上とするのは、電解質膜および電極の水分が凍結しないという点で好ましい。一方、300℃以下とすることで、高分子材料が劣化、分解するのを防ぐことができる。   Usually, the press is joined by applying pressure to a laminate in which the electrolyte membrane is sandwiched between electrodes of both electrodes. The temperature is appropriately determined experimentally depending on the electrolyte membrane and electrode used, but is preferably 0 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. More preferably, it is 20 ° C. or more and 200 ° C. or less. It is preferably heated and pressed, preferably 40 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. 80 degreeC or more and 200 degrees C or less are more preferable. Setting the temperature to 0 ° C. or higher is preferable in that the moisture in the electrolyte membrane and the electrode does not freeze. On the other hand, by setting the temperature to 300 ° C. or lower, the polymer material can be prevented from being deteriorated and decomposed.

また、電極面積に対する圧力は0.1MPa〜500MPa以下が好ましく、1MPa〜100MPaがさらに好ましい。0.1MPa以上とするのは、加圧することによって膜と電極の接合性が良くなる点で好ましく、100MPa以下にすることで触媒層および拡散層のつぶれによる燃料や生成物の透過不良を防ぐことができる。   The pressure with respect to the electrode area is preferably 0.1 MPa to 500 MPa or less, more preferably 1 MPa to 100 MPa. The pressure of 0.1 MPa or more is preferable in that the bonding property between the membrane and the electrode is improved by pressurization, and the fuel and product permeation failure due to the collapse of the catalyst layer and the diffusion layer is prevented by setting the pressure to 100 MPa or less. Can do.

その各層の積層方法は電極基材に触媒層をコーティングして電極としたり、電解質膜に直接触媒層をコーティングして電極とする方法等が挙げられる。例えば、結着剤の溶液に触媒粒子やその他の添加剤を混合し、撹拌して均一な塗液として、スプレーコート、刷毛塗り、ディップコート、ダイコート、カーテンコート、フローコート、スピンコート、スクリーン印刷などのコーティング手法が適用できる。   Examples of the method of laminating each layer include a method in which an electrode base material is coated with a catalyst layer to form an electrode, and a method in which an electrolyte membrane is directly coated with a catalyst layer to form an electrode. For example, catalyst particles and other additives are mixed in the binder solution and stirred to form a uniform coating solution, such as spray coating, brush coating, dip coating, die coating, curtain coating, flow coating, spin coating, screen printing. A coating technique such as can be applied.

さらに、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム等の基材上に触媒層を形成してから電解質膜へ触媒層を転写する方法も好ましく用いられる。   Furthermore, a method of forming a catalyst layer on a substrate such as a polypropylene film, a polyethylene film, a polyimide film, a polysulfone film, or a polytetrafluoroethylene film and then transferring the catalyst layer to the electrolyte membrane is also preferably used.

本発明は上記積層方法による膜電極複合体のプレスの際に加圧板との間に通気性材料を配置してなり、通気性材料を電極上だけでなく、電解質膜上も、すなわち電極および電解質膜の全面を覆うように配置することで、かかる圧力を電極上のみではなく適度に電解質膜にもかけることが可能であり、電解質膜に発生する皺を抑えることができる。全面とは実質的にそうであればよく、その目的に反しない程度に覆われない部分が生じても構わない。   The present invention comprises a breathable material disposed between a pressure plate during pressing of the membrane electrode composite by the above laminating method, and the breathable material is disposed not only on the electrode but also on the electrolyte membrane, that is, the electrode and the electrolyte. By arranging so as to cover the entire surface of the membrane, it is possible to apply such pressure not only on the electrodes but also to the electrolyte membrane appropriately, and it is possible to suppress wrinkles generated in the electrolyte membrane. The entire surface may be substantially the same, and a portion that is not covered to the extent that it does not contradict its purpose may occur.

さらに、プレス前に少なくとも電解質膜の発電領域以外の部分を全部または一部を固定した状態で通気性材料を配置することがより好ましい。電解質膜を固定することにより電解質膜に発生する皺や歪みを効果的に低減することができる。ここでいう電解質膜の固定とは、膜面方向の寸法変化を低減することをいい、例えば、剥離可能な工程紙に電解質膜を貼り付けて固定する方法や電解質膜の周囲を枠や金型等で固定する方法が挙げられる。   Furthermore, it is more preferable to dispose the breathable material in a state where all or a part of the electrolyte membrane other than the power generation region is fixed before pressing. By fixing the electrolyte membrane, wrinkles and distortion generated in the electrolyte membrane can be effectively reduced. The fixing of the electrolyte membrane here means reducing the dimensional change in the film surface direction. For example, a method of attaching the electrolyte membrane to a process paper that can be peeled and fixing it, a frame or a mold around the electrolyte membrane The method of fixing with etc. is mentioned.

具体的には、片側の面に剥離可能な工程紙を配置し、その上に電極および電解質膜等を積層して固定し、通気性材料を片側に配置してプレスを行う。ここでいう工程紙とはフィルムや紙などの基材に粘着剤をコーティングしたものや、それ自信が柔軟なシート等であり、基材としては使用する加熱プレスの温度に対し耐熱性があれば特に限定しない。粘着力としては電解質膜や電極を固定可能であり、加熱プレス後に作製した膜電極複合体が剥離できる程度が好ましく、具体的には、PETに対してJIS法(Z0237)に準じ、粘着力測定を行った際の値において、0.01N/25mm以上、0.50N/25mmであることが好ましい。   Specifically, a process paper that can be peeled is placed on one side, electrodes and electrolyte membranes are laminated and fixed thereon, and a breathable material is placed on one side for pressing. The process paper here is a film or paper substrate coated with an adhesive, or a sheet that is confidently flexible, as long as the substrate is heat resistant to the temperature of the heating press used. There is no particular limitation. The adhesive strength is preferably such that the electrolyte membrane or electrode can be fixed and the membrane electrode assembly produced after the hot press can be peeled off. Specifically, the adhesive strength measurement is applied to PET according to the JIS method (Z0237). It is preferable that it is 0.01N / 25mm or more and 0.50N / 25mm in the value at the time of performing.

また、図7のような治具を用いて、図8のような金型面よりひと回り大きな電解質膜の周囲を枠で固定し、電解質膜と電極上に通気性材料を配置してもよい。ここで用いられる治具としては電解質膜が膜面方向に固定され、通気性材料を配置することによる効果を失わなければ特に限定しない。   Further, by using a jig as shown in FIG. 7, the periphery of the electrolyte membrane that is slightly larger than the mold surface as shown in FIG. 8 may be fixed with a frame, and a breathable material may be disposed on the electrolyte membrane and the electrode. The jig used here is not particularly limited as long as the electrolyte membrane is fixed in the film surface direction and the effect of disposing the air-permeable material is not lost.

上記の電解質膜固定方法以外にも電解質膜の膜面方向における寸法変化が実質的に抑制されれば、方法は限定しない。   Other than the above electrolyte membrane fixing method, the method is not limited as long as the dimensional change in the membrane surface direction of the electrolyte membrane is substantially suppressed.

次に、通気性材料の説明をする。   Next, the breathable material will be described.

通気性材料は水等の液体、水蒸気等の気体が通過可能であることが必須である。詳しくは、発生した蒸気や染み出した水が加圧板により厚み方向に透過できないため、面積方向に透過可能、あるいは含水可能なものが好ましい。そのため、通気性材料にはある程度の厚みが必要であり、その重量あたりの目付量としては単位面積あたり5g/m2以上が好ましい。10g/m2以上〜10000g/m2以下がより好ましく20g/m2以上〜1000g/m2以下がさらに好ましい。目付量を5g/m2以上とすることにより、通気性材料の効果を得ることができる。 The breathable material must be capable of passing a liquid such as water and a gas such as water vapor. Specifically, since generated steam and exuded water cannot permeate in the thickness direction by the pressure plate, those that can permeate or contain water in the area direction are preferable. Therefore, the breathable material needs to have a certain thickness, and the basis weight per unit area is preferably 5 g / m 2 or more per unit area. 10 g / m 2 or more ~10000g / m 2 or less, more preferably 20 g / m 2 or more to 1000 g / m 2 or less is more preferred. By setting the basis weight to 5 g / m 2 or more, the effect of the breathable material can be obtained.

通気性材料の具体例としては織布、不織布、紙を用いることができる。   As specific examples of the breathable material, woven fabric, non-woven fabric, and paper can be used.

素材としてはポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、アラミドを含むナイロン、レーヨン、アセテート等のセルロース系などが挙げられる。また、合成繊維の他、コットン、パルプなどの天然繊維が用いられる。織布としては平織、斜文織、朱子織、紋織、綴織等、特に限定されることなく用いられる。また、不織布としては、抄紙法、ニードルパンチ法、スパンポンド法、ウォータージェットパンチ法、メルトブロー法等特に限定されることなく用いられる。特に通気性に優れ、圧力をかけても電解質膜に型がつかないようなフェルト状の不織布が好ましく用いられる。   Examples of the material include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, polyesters such as polyethylene terephthalate, nylons including aramid, celluloses such as rayon and acetate. In addition to synthetic fibers, natural fibers such as cotton and pulp are used. As the woven fabric, plain weaving, oblique weaving, satin weaving, crest weaving, binding weaving and the like are not particularly limited. Moreover, as a nonwoven fabric, it does not specifically limit, such as a papermaking method, a needle punch method, a spun pond method, a water jet punch method, a melt blow method. In particular, a felt-like non-woven fabric that is excellent in air permeability and does not form a mold even when pressure is applied is preferably used.

次に触媒層の説明をする。   Next, the catalyst layer will be described.

触媒層は通常公知の燃料電池や膜電極複合体の触媒と結着剤等からなる層であり、特に限定はない。ここでいう触媒は、電極反応を促進する触媒であり、触媒層は触媒以外に電子伝導体、イオン伝導体などを含んでいてもよい。触媒層に含まれる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、金などの貴金属触媒が好ましく用いられる。これらの内の1種類を単独で用いてもよいし、合金、混合物など、2種類以上を併用してもよい。電子伝導体(導電材)を使用する場合は、電子伝導性や化学的な安定性の点から炭素材料、無機導電材料が好ましく用いられる。なかでも、非晶質、結晶質の炭素材料が挙げられる。炭素材料の例は上述のとおりである。   The catalyst layer is usually a layer composed of a known fuel cell or membrane electrode assembly catalyst and a binder, and is not particularly limited. A catalyst here is a catalyst which accelerates | stimulates an electrode reaction, and the catalyst layer may contain an electronic conductor, an ion conductor, etc. other than a catalyst. As the catalyst contained in the catalyst layer, for example, a noble metal catalyst such as platinum, palladium, ruthenium, rhodium, iridium and gold is preferably used. One of these may be used alone, or two or more of them, such as alloys and mixtures, may be used in combination. In the case of using an electron conductor (conductive material), a carbon material or an inorganic conductive material is preferably used from the viewpoint of electron conductivity and chemical stability. Among these, amorphous and crystalline carbon materials are mentioned. Examples of the carbon material are as described above.

また、電子伝導体を使用する場合は、触媒粒子と均一に分散していることが電極性能の点で好ましい。このため、触媒粒子と電子伝導体は予め塗液として良く分散しておくことが好ましい。さらに、触媒層として、触媒と電子伝導体とが一体化した触媒担持カーボン等を用いることも好ましい実施態様である。この触媒担持カーボンを用いることにより、触媒の利用効率が向上し、電池性能の向上および低コスト化に寄与できる。ここで、触媒層に触媒担持カーボンを用いた場合においても、電子伝導性をさらに高めるために導電剤を添加することも可能である。このような導電剤としては、上述のカーボンブラックが好ましく用いられる。   Moreover, when using an electronic conductor, it is preferable from the point of electrode performance that it is disperse | distributing uniformly with a catalyst particle. For this reason, it is preferable that the catalyst particles and the electron conductor are well dispersed in advance as a coating liquid. Furthermore, it is also a preferred embodiment to use catalyst-supporting carbon or the like in which the catalyst and the electron conductor are integrated as the catalyst layer. By using this catalyst-supporting carbon, the utilization efficiency of the catalyst is improved, which can contribute to the improvement of battery performance and cost reduction. Here, even when catalyst-supported carbon is used for the catalyst layer, a conductive agent can be added to further increase the electron conductivity. As such a conductive agent, the above-described carbon black is preferably used.

触媒層に用いられるイオン伝導性を有する物質(イオン伝導体)としては、一般的に、種々の有機、無機材料が公知であるが、燃料電池に用いる場合には、イオン伝導性を向上するスルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基などのイオン性基を有するポリマー(イオン伝導性ポリマー)が好ましく用いられる。なかでも、イオン性基の安定性の観点から、フルオロアルキルエーテル側鎖とフルオロアルキル主鎖とから構成されるイオン伝導性を有するポリマー、あるいは炭化水素系高分子材料が好ましく用いられる。パーフルオロ系イオン伝導性ポリマーとしては、例えばデュポン社製のナフィオン(登録商標)、旭化成社製のAciplex(登録商標)、旭硝子社製フレミオン(登録商標)などが好ましく用いられる。これらのイオン伝導性ポリマーは、溶液または分散液の状態で触媒層中に設ける。この際に、ポリマーを溶解あるいは分散化する溶媒は特に限定されるものではないが、イオン伝導性ポリマーの溶解性の点から極性溶媒が好ましい。また、前述した電解質膜として好ましい炭化水素系高分子材料も、触媒層中のイオン伝導性を有する物質(イオン伝導体)に好適に使用できる。特に、メタノール水溶液やメタノールを燃料にする燃料電池の場合、耐メタノール性の観点から炭化水素系高分子材料が耐久性などに効果的な場合がある。   As the substance having ion conductivity (ion conductor) used in the catalyst layer, various organic and inorganic materials are generally known. However, when used in a fuel cell, sulfone which improves ion conductivity. A polymer having an ionic group such as an acid group, a carboxylic acid group, or a phosphoric acid group (ion conductive polymer) is preferably used. Among these, from the viewpoint of the stability of the ionic group, an ion conductive polymer composed of a fluoroalkyl ether side chain and a fluoroalkyl main chain or a hydrocarbon polymer material is preferably used. As the perfluoro-based ion conductive polymer, for example, Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont, Aciplex (registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Corporation, Flemion (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., and the like are preferably used. These ion conductive polymers are provided in the catalyst layer in a solution or dispersion state. At this time, the solvent for dissolving or dispersing the polymer is not particularly limited, but a polar solvent is preferable from the viewpoint of the solubility of the ion conductive polymer. Moreover, the hydrocarbon-based polymer material preferable as the electrolyte membrane described above can also be suitably used as a substance (ion conductor) having ion conductivity in the catalyst layer. In particular, in the case of a fuel cell using methanol aqueous solution or methanol as a fuel, a hydrocarbon-based polymer material may be effective for durability from the viewpoint of methanol resistance.

前記、触媒と電子伝導体類は通常粉体であるので、イオン伝導体はこれらを固める役割を担うことが通常である。イオン伝導体は、触媒層を作製する際に触媒粒子と電子伝導体とを主たる構成物質とする塗液に予め添加し、均一に分散した状態で塗布することが電極性能の点から好ましいものである。触媒層に含まれるイオン伝導体の量としては、要求される電極特性や用いられるイオン伝導体の伝導度などに応じて適宜決められるべきものであり、特に限定されるものではないが、重量比で1〜80%の範囲が好ましく、5〜50%の範囲がさらに好ましい。イオン伝導体は、少な過ぎる場合はイオン伝導度が低く、多過ぎる場合はガス透過性を阻害する点で、いずれも電極性能を低下させることがある。   Since the catalyst and the electronic conductors are usually powders, the ionic conductor usually plays a role of solidifying them. It is preferable from the viewpoint of electrode performance that the ionic conductor is added in advance to a coating liquid containing catalyst particles and an electronic conductor as main constituents when the catalyst layer is prepared, and is applied in a uniformly dispersed state. is there. The amount of the ionic conductor contained in the catalyst layer should be appropriately determined according to the required electrode characteristics and the conductivity of the ionic conductor used, and is not particularly limited, but the weight ratio The range of 1 to 80% is preferable, and the range of 5 to 50% is more preferable. When the ion conductor is too small, the ion conductivity is low, and when it is too much, the gas permeability may be hindered.

かかる触媒層には、上記の触媒、電子伝導体、イオン伝導体の他に、種々の物質を含んでいてもよい。特に、触媒層中に含まれる物質の結着性を高めるために、上述のイオン伝導性ポリマー以外のポリマーを含んでもよい。このようなポリマーとしては例えば、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリヘキサフルオロプロピレン(FEP)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオロアルキルビニルエーテル(PFA)などのフッ素原子を含むポリマー、これらの共重合体、これらのポリマーを構成するモノマー単位とエチレンやスチレンなどの他のモノマーとの共重合体、あるいは、ブレンドポリマーなどを用いることができる。これらポリマーの触媒層中の含有量としては、重量比で5〜40%の範囲が好ましい。ポリマー含有量が多すぎる場合、電子およびイオン抵抗が増大し電極性能が低下する傾向がある。   Such a catalyst layer may contain various substances in addition to the catalyst, the electron conductor, and the ionic conductor. In particular, in order to improve the binding property of the substance contained in the catalyst layer, a polymer other than the above-described ion conductive polymer may be included. Examples of such a polymer include fluorine atoms such as polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyhexafluoropropylene (FEP), polytetrafluoroethylene, and polyperfluoroalkyl vinyl ether (PFA). These copolymers, copolymers of monomer units constituting these polymers and other monomers such as ethylene and styrene, or blend polymers can be used. The content of these polymers in the catalyst layer is preferably in the range of 5 to 40% by weight. When there is too much polymer content, there exists a tendency for an electronic and ionic resistance to increase and for electrode performance to fall.

また、触媒層は、燃料が液体や気体の場合には、その液体や気体が透過しやすい構造を有していることが好ましく、電極反応に伴う副生成物質の排出も促す構造が好ましい。   In addition, when the fuel is a liquid or gas, the catalyst layer preferably has a structure in which the liquid or gas easily permeates, and preferably has a structure that promotes the discharge of by-products due to the electrode reaction.

電極基材は、電気抵抗が低く、集電あるいは給電を行えるものを用いることができる。電極基材の構成材としては、たとえば、炭素質、導電性無機物質が挙げられ、例えば、ポリアクリロニトリルからの焼成体、ピッチからの焼成体、黒鉛及び膨張黒鉛などの炭素材、ステンレススチール、モリブデン、チタンなどが例示される。これらの、形態は特に限定されず、たとえば繊維状あるいは粒子状で用いられるが、燃料透過性の点から炭素繊維などの繊維状導電性物質(導電性繊維)が好ましい。導電性繊維を用いた電極基材としては、織布あるいは不織布いずれの構造も使用可能である。たとえば、東レ(株)製カーボンペーパーTGPシリーズ、SOシリーズ、E-TEK社製カーボンクロスなどが用いられる。かかる織布としては、平織、斜文織、朱子織、紋織、綴織など、特に限定されること無く用いられる。   As the electrode base material, one having a low electric resistance and capable of collecting or feeding power can be used. Examples of the constituent material of the electrode base material include carbonaceous and conductive inorganic substances. For example, a fired body from polyacrylonitrile, a fired body from pitch, a carbon material such as graphite and expanded graphite, stainless steel, molybdenum And titanium. These forms are not particularly limited, and are used, for example, in the form of fibers or particles. From the viewpoint of fuel permeability, fibrous conductive materials (conductive fibers) such as carbon fibers are preferable. As an electrode base material using conductive fibers, either a woven fabric or a non-woven fabric structure can be used. For example, carbon paper TGP series, SO series manufactured by Toray Industries, Inc., carbon cloth manufactured by E-TEK, etc. are used. Examples of the woven fabric include plain weave, oblique weaving, satin weaving, crest weaving, binding weaving, and the like.

また、不織布としては、抄紙法、ニードルパンチ法、スパンボンド法、ウォータージェットパンチ法、メルトブロー法によるものなど特に限定されること無く用いられる。また編物であってもよい。これらの布帛において、特に炭素繊維を用いた場合、耐炎化紡績糸を用いた平織物を炭化あるいは黒鉛化した織布、耐炎化糸をニードルパンチ法やウォータージェットパンチ法などによる不織布加工した後に炭化あるいは黒鉛化した不織布、耐炎化糸あるいは炭化糸あるいは黒鉛化糸を用いた抄紙法によるマット不織布などが好ましく用いられる。特に、薄く強度のある布帛が得られる点から不織布、やクロスを用いるのが好ましい。   Moreover, as a nonwoven fabric, it does not specifically limit, such as a paper making method, a needle punch method, a spun bond method, a water jet punch method, and a melt blow method. It may also be a knitted fabric. In these fabrics, especially when carbon fibers are used, a plain fabric using flame-resistant spun yarn is carbonized or graphitized woven fabric, and the flame-resistant yarn is carbonized after being processed into a nonwoven fabric by the needle punch method or water jet punch method. Alternatively, a graphitized nonwoven fabric, a flameproof yarn, a carbonized yarn, or a mat nonwoven fabric by a paper making method using a graphitized yarn is preferably used. In particular, it is preferable to use a nonwoven fabric or cloth from the viewpoint of obtaining a thin and strong fabric.

かかる電極基材に用いられる炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、フェノール系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維などがあげられる。   Examples of the carbon fiber used for the electrode substrate include polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber, phenolic carbon fiber, pitch carbon fiber, and rayon carbon fiber.

また、かかる電極基材には、水の滞留によるガス拡散・透過性の低下を防ぐための撥水処理や、水の排出路を形成するための部分的撥水、親水処理や、抵抗を下げるための炭素粉末の添加等を行うこともできる。また、電極基材と触媒層の間に、少なくとも無機導電性物質と疎水性ポリマーを含む導電性中間層を設けることもできる。特に、電極基材が空隙率の大きい炭素繊維織物や不織布である場合、導電性中間層を設けることで、触媒層が電極基材にしみ込むことによる性能低下を抑えることができる。   In addition, the electrode base material has a water repellent treatment for preventing gas diffusion / permeability deterioration due to water retention, a partial water repellent treatment for forming a water discharge path, a hydrophilic treatment, and a resistance reduction. For example, carbon powder can be added. Further, a conductive intermediate layer containing at least an inorganic conductive substance and a hydrophobic polymer can be provided between the electrode substrate and the catalyst layer. In particular, when the electrode base material is a carbon fiber woven fabric or a nonwoven fabric having a large porosity, by providing the conductive intermediate layer, it is possible to suppress performance degradation due to the catalyst layer soaking into the electrode base material.

本発明による膜電極複合体としては、各層の配置の関係が損なわれなければ、各層の間に別の機能層、例えば、燃料透過抑制層、撥水層、ラジカルトラップ層、燃料改質層、不純物トラップ層、副生成物除去層、界面接着層などが配置されていても差し支えない。   As the membrane electrode assembly according to the present invention, if the relationship of the arrangement of each layer is not impaired, another functional layer, for example, a fuel permeation suppression layer, a water repellent layer, a radical trap layer, a fuel reforming layer, An impurity trap layer, a by-product removal layer, an interface adhesion layer, and the like may be disposed.

本発明の触媒層の粗密度は膜電極複合体の性能などで適宜実験的に決めることができ、ロールプレスや平板プレスの緻密化、湿式凝固法などによる多孔質化を行うことも可能である。   The coarse density of the catalyst layer of the present invention can be appropriately determined experimentally depending on the performance of the membrane electrode assembly, etc., and can be made porous by roll press or flat plate press densification, wet coagulation, or the like. .

本発明の膜電極複合体の電解質膜としては、ナフィオン(登録商標)(デュポン社製)に代表されるパーフルオロ系電解質膜や炭化水素系電解質膜などすべての電解質膜を適用できるが、特に、燃料透過の低減や耐久性の観点から、高耐熱性、高強度、高引っ張り弾性率および低含水率の電解質膜を使用が好適である。具体的にはガラス転移温度130℃以上、引っ張り弾性率100MPa以上、含水率40重量%以下などの膜が挙げられ、イオン性基含有ポリフェニレンオキシド、イオン性基含有ポリエーテルケトン、イオン性基含有ポリエーテルエーテルケトン、イオン性基含有ポリエーテルスルホン、イオン性基含有ポリエーテルエーテルスルホン、イオン性基含有ポリエーテルホスフィンオキシド、イオン性基含有ポリエーテルエーテルホスフィンオキシド、イオン性基含有ポリフェニレンスルフィド、イオン性基含有ポリアミド、イオン性基含有ポリイミド、イオン性基含有ポリエーテルイミド、イオン性基含有ポリイミダゾール、イオン性基含有ポリオキサゾール、イオン性基含有ポリフェニレン、イオン性基含有ポリアゾメチン、イオン性基含有ポリイミドアゾメチン、イオン性基含有ポリスチレンおよびイオン性基含有スチレン−マレイミド系架橋共重合体などのイオン性基含有ポリオレフィン系高分子およびその架橋体などのイオン性基を有する芳香族炭化水素系高分子が挙げられる。これらの高分子材料は単独、あるいは二種以上併用して使用でき、ポリマーブレンド、ポリマーアロイ、また二層以上の積層膜として使用できる。また、ここでのイオン性基およびイオン性基の導入方法、合成方法、分子量の範囲については前述のとおりである。   As the electrolyte membrane of the membrane electrode composite of the present invention, all electrolyte membranes such as perfluoro-based electrolyte membranes and hydrocarbon-based electrolyte membranes represented by Nafion (registered trademark) (manufactured by DuPont) can be applied. From the viewpoint of reducing fuel permeation and durability, it is preferable to use an electrolyte membrane having high heat resistance, high strength, high tensile elastic modulus and low water content. Specific examples include films having a glass transition temperature of 130 ° C. or more, a tensile modulus of 100 MPa or more, and a moisture content of 40% by weight or less, including ionic group-containing polyphenylene oxide, ionic group-containing polyether ketone, and ionic group-containing poly. Ether ether ketone, ionic group-containing polyether sulfone, ionic group-containing polyether ether sulfone, ionic group-containing polyether phosphine oxide, ionic group-containing polyether ether phosphine oxide, ionic group-containing polyphenylene sulfide, ionic group -Containing polyamide, ionic group-containing polyimide, ionic group-containing polyetherimide, ionic group-containing polyimidazole, ionic group-containing polyoxazole, ionic group-containing polyphenylene, ionic group-containing polyazomethine, ionic group-containing An ionic group-containing polyolefin polymer such as polyimide azomethine, ionic group-containing polystyrene and ionic group-containing styrene-maleimide cross-linked copolymer, and an aromatic hydrocarbon polymer having an ionic group such as a cross-linked product thereof. Can be mentioned. These polymer materials can be used alone or in combination of two or more, and can be used as a polymer blend, a polymer alloy, or a laminated film of two or more layers. Moreover, the introduction method, synthesis method, and molecular weight range of the ionic group and ionic group here are as described above.

特にイオン性基としては、前述のようにスルホン酸基を有する高分子材料が最も好ましいが、スルホン酸基を有する高分子材料を使用する一例として、−SO3M基(Mは金属)含有のポリマーを溶液状態より製膜し、その後高温で熱処理し溶媒を除去し、プロトン置換して膜とする方法が挙げられる。前記の金属Mはスルホン酸と塩を形成しうるものであればよいが、価格および環境負荷の点からはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、Wなどが好ましく、これらの中でもLi、Na、K、Ca、Sr、Baがより好ましく、Li、Na、Kがさらに好ましい。これらの金属塩の状態で製膜することで高温での熱処理が可能となり、該方法は高ガラス転移点、低吸水率が得られる高分子材料系には好適である。 In particular, as the ionic group, a polymer material having a sulfonic acid group is most preferable as described above. However, as an example of using a polymer material having a sulfonic acid group, a polymer containing —SO 3 M group (M is metal) There is a method in which a polymer is formed into a film from a solution state, and then heat-treated at a high temperature to remove the solvent, and proton substitution is performed to form a film. The metal M may be any salt as long as it can form a salt with sulfonic acid, but Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, W, and the like are preferable. Among these, Li, Na, K, Ca, Sr, and Ba are more preferable, and Li, Na, and K are more preferable. Film formation in the state of these metal salts enables heat treatment at a high temperature, and this method is suitable for a polymer material system that can obtain a high glass transition point and a low water absorption rate.

前記熱処理の温度としては、得られる膜の吸水性の点で100〜500℃が好ましく、200〜450℃がより好ましく、250〜400℃がさらに好ましい。100℃以上とするのは、低吸水率を得る上で好ましい。一方、500℃以下とすることで、高分子材料が分解するのを防ぐことができる。   The temperature of the heat treatment is preferably 100 to 500 ° C., more preferably 200 to 450 ° C., and further preferably 250 to 400 ° C. in terms of water absorption of the obtained film. A temperature of 100 ° C. or higher is preferable for obtaining a low water absorption rate. On the other hand, by setting the temperature to 500 ° C. or lower, the polymer material can be prevented from being decomposed.

また、熱処理時間としては、生産性の点で10秒〜24時間が好ましく、30秒〜1時間がより好ましく、45秒〜30分がさらに好ましい。熱処理時間を10秒以上することで、十分な溶媒除去が可能となり、十分な燃料クロスオーバーの抑制効果が得られる。また、24時間以下とすることでポリマーの分解が起こらずプロトン伝導性を維持することができ、また生産性も高くなる。   The heat treatment time is preferably 10 seconds to 24 hours, more preferably 30 seconds to 1 hour, and further preferably 45 seconds to 30 minutes in terms of productivity. By setting the heat treatment time to 10 seconds or longer, it is possible to sufficiently remove the solvent and to obtain a sufficient fuel crossover suppression effect. In addition, when the time is 24 hours or less, the polymer is not decomposed, proton conductivity can be maintained, and productivity is increased.

熱処理方法は熱風乾燥機などの熱や、高周波誘電加熱などが利用できる。   As the heat treatment method, heat from a hot air dryer or high frequency dielectric heating can be used.

電解質膜の作製方法としては、ポリマー溶液を適当なコーティング法で塗布し、溶媒を除去し、高温で処理後、酸処理する方法を例示することができる。
コーティング法としては、スプレーコート、刷毛塗り、ディップコート、ダイコート、カーテンコート、フローコート、スピンコート、スクリーン印刷などの手法が適用できる。
Examples of the method for producing the electrolyte membrane include a method in which a polymer solution is applied by an appropriate coating method, the solvent is removed, and the acid treatment is performed after the treatment at a high temperature.
As the coating method, methods such as spray coating, brush coating, dip coating, die coating, curtain coating, flow coating, spin coating, and screen printing can be applied.

溶媒を用いたコーティング法では、熱や高周波誘電加熱による溶媒の乾燥、ポリマーを溶解しない溶媒での湿式凝固法などで製膜でき、無溶媒では光、熱、湿気などで硬化させる方法、ポリマーを加熱溶融させ、膜状に製膜後冷却する方法などが適用できる。   In the coating method using a solvent, the film can be formed by drying the solvent by heat or high-frequency dielectric heating, the wet coagulation method using a solvent that does not dissolve the polymer, and the method of curing with light, heat, moisture, etc. A method of heating and melting and cooling after film formation can be applied.

製膜に用いる溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ヘキサメチルホスホントリアミド等の非プロトン性極性溶媒、γ−ブチロラクトン、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート系溶媒、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテル、あるいはイソプロパノールなどのアルコール系溶媒が好適に用いられる。   Examples of the solvent used for film formation include N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, hexa Aprotic polar solvents such as methylphosphontriamide, γ-butyrolactone, ester solvents such as butyl acetate, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, An alkylene glycol monoalkyl ether such as propylene glycol monoethyl ether, or an alcohol solvent such as isopropanol is preferably used.

使用する電解質膜の膜厚としては、通常3〜2000μmのものが好適に使用される。実用に耐える膜の強度を得るには3μmより厚い方が好ましく、膜抵抗の低減つまり発電性能の向上のためには2000μmより薄い方が好ましい。膜厚のより好ましい範囲は5〜1000μm、さらに好ましい範囲は10〜500μmである。   As the thickness of the electrolyte membrane to be used, a membrane having a thickness of 3 to 2000 μm is usually preferably used. A thickness of more than 3 μm is preferable to obtain a membrane strength that can withstand practical use, and a thickness of less than 2000 μm is preferable in order to reduce membrane resistance, that is, improve power generation performance. A more preferable range of the film thickness is 5 to 1000 μm, and a more preferable range is 10 to 500 μm.

膜厚は、種々の方法で制御できる。例えば、溶媒キャスト法で製膜する場合は、溶液濃度あるいは基板上への塗布厚により制御することができるし、また、例えばキャスト重合法で製膜する場合は板間のスペーサー厚みによって調製することもできる。   The film thickness can be controlled by various methods. For example, when forming a film by the solvent casting method, it can be controlled by the solution concentration or the coating thickness on the substrate. For example, when forming the film by the cast polymerization method, it is prepared by the spacer thickness between the plates. You can also.

また、本発明の電解質膜およびイオン性基を有する高分子材料は、必要に応じて放射線照射などの手段によって高分子構造全体あるいは一部を架橋せしめることもできる。架橋せしめることにより、燃料クロスオーバーおよび燃料に対する膨潤をさらに抑制する効果が期待でき、機械的強度が向上し、より好ましくなる場合がある。放射線照射の種類としては例えば、電子線照射やγ線照射を挙げることができる。架橋構造を有することにより、水分や燃料の浸入に対する高分子鎖間の広がりを抑えることができる。吸水量を低く抑えることができ、また、燃料に対する膨潤も抑制できることから、結果的に燃料クロスオーバーを低減できる。また、高分子鎖を拘束できるため耐熱性や剛性も付与できる。ここでの架橋は、化学架橋であっても物理架橋であってもよい。この架橋構造は通常公知の方法で形成でき、例えば、多官能単量体の共重合や電子線照射によって形成できる。特に多官能単量体による架橋が経済的観点から好ましく、単官能ビニル単量体と多官能単量体の共重合体やビニル基やアリル基を有する高分子を多官能単量体で架橋したものが挙げられる。ここでの架橋構造とは、熱に対しての流動性が実質的に無い状態か、溶剤に対して実質的に不溶の状態を意味する。   Moreover, the polymer material having an electrolyte membrane and an ionic group according to the present invention can be crosslinked as a whole or a part of the polymer structure by means of irradiation or the like, if necessary. By crosslinking, an effect of further suppressing fuel crossover and swelling with respect to fuel can be expected, and mechanical strength is improved, which may be more preferable. Examples of radiation irradiation include electron beam irradiation and γ-ray irradiation. By having a cross-linked structure, it is possible to suppress the spread between polymer chains with respect to moisture and fuel intrusion. Since the amount of water absorption can be kept low and the swelling with respect to the fuel can also be suppressed, the fuel crossover can be reduced as a result. Moreover, since a polymer chain can be restrained, heat resistance and rigidity can be imparted. The crosslinking here may be chemical crosslinking or physical crosslinking. This crosslinked structure can be formed by a generally known method, for example, by copolymerization of a polyfunctional monomer or electron beam irradiation. In particular, crosslinking with a polyfunctional monomer is preferable from an economical viewpoint, and a copolymer of a monofunctional vinyl monomer and a polyfunctional monomer or a polymer having a vinyl group or an allyl group is crosslinked with a polyfunctional monomer. Things. The cross-linked structure here means a state where there is substantially no fluidity to heat or a state where it is substantially insoluble in a solvent.

また、本発明の電解質膜中には、イオン伝導性や燃料クロスオーバーの抑制効果を阻害しない範囲内において、機械的強度の向上、イオン性基の熱安定性向上、加工性の向上などの目的のために、フィラーや無機微粒子を含有しても、ポリマーや金属酸化物からなるネットワークや微粒子を形成させても構わないし、支持体などに含浸した膜でも差し支えない。   In the electrolyte membrane of the present invention, the purpose of improving the mechanical strength, improving the thermal stability of the ionic group, improving the workability, etc. within a range that does not impair the ionic conductivity and the suppression effect of the fuel crossover. Therefore, a filler or inorganic fine particles may be contained, a network or fine particles made of a polymer or metal oxide may be formed, or a film impregnated in a support may be used.

本発明方法で作製した膜電極複合体においては、例えば電解質膜の間の接触面積を大きくし、界面抵抗を低減するする目的で、界面抵抗低減性材料を使用してもよい。界面抵抗低減性材料とは、加熱による軟化やコーティングによって触媒層の表面凹凸に追随できる材料であり、主にイオン伝導の抵抗を低減できるものが好ましい。電解質膜と同種であっても異種であってもよく、製造工程時点と実際に燃料電池として使用する時点において、その組成や形状が変化してもよい。   In the membrane electrode assembly produced by the method of the present invention, an interface resistance reducing material may be used for the purpose of, for example, increasing the contact area between the electrolyte membranes and reducing the interface resistance. The interface resistance reducing material is a material that can follow the surface irregularities of the catalyst layer by softening or coating by heating, and is preferably a material that can mainly reduce the resistance of ion conduction. It may be the same as or different from the electrolyte membrane, and its composition and shape may change between the manufacturing process and the actual use as a fuel cell.

また、燃料による過度の膨潤や溶出がないこと、例えばメタノール水溶液やメタノールを燃料にする場合、使用する電解質膜と同等以上の耐メタノール性、強度を有することなどの条件を満たすものが好ましい。   Further, it is preferable that the fuel does not swell excessively or dissolve, for example, when methanol aqueous solution or methanol is used as the fuel, it satisfies the conditions such as methanol resistance and strength equal to or higher than the electrolyte membrane to be used.

本発明の方法で製造された膜電極複合体を使用した燃料電池の燃料としては、酸素、水素およびメタン、エタン、プロパン、ブタンメタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、グリセリン、エチレングリコール、ギ酸、酢酸、ジメチルエーテル、ハイドロキノン、シクロヘキサンなどの炭素数1〜6の有機化合物およびこれらと水との混合物等が挙げられ、1種または2種以上の混合物でもよい。特に発電効率や電池全体のシステム簡素化の観点から水素、炭素数1〜6の有機化合物を含む燃料が好適に使用され、発電効率の点でとりわけ好ましいのは水素およびメタノール水溶液である。メタノール水溶液を用いる場合、メタノールの濃度としては、使用する燃料電池のシステムによって適宜選択されるが、できる限り高濃度のほうが長時間駆動の観点から好ましい。例えば、送液ポンプや送風ファンなど発電に必要な媒体を膜電極複合体に送るシステムや、冷却ファン、燃料希釈システム、生成物回収システムなどの補機を有するアクティブ型燃料電池はメタノールの濃度が30〜100%の燃料を燃料タンクや燃料カセットにより注入し、0.5〜20%程度に希釈して膜電極複合体に送ることが好ましく、補機が無いパッシブ型の燃料電池はメタノールの濃度が10〜100%の範囲の燃料が好ましい。   Fuels for fuel cells using the membrane electrode assembly produced by the method of the present invention include oxygen, hydrogen and methane, ethane, propane, butanemethanol, isopropyl alcohol, acetone, glycerin, ethylene glycol, formic acid, acetic acid, dimethyl ether And organic compounds having 1 to 6 carbon atoms such as hydroquinone and cyclohexane, and mixtures thereof with water, and the like, and may be a single type or a mixture of two or more types. In particular, a fuel containing hydrogen and an organic compound having 1 to 6 carbon atoms is preferably used from the viewpoint of power generation efficiency and simplification of the entire battery system, and hydrogen and aqueous methanol are particularly preferable in terms of power generation efficiency. In the case of using an aqueous methanol solution, the concentration of methanol is appropriately selected depending on the fuel cell system to be used, but a concentration as high as possible is preferable from the viewpoint of long-time driving. For example, an active fuel cell having a system that sends a medium necessary for power generation such as a liquid feed pump or a blower fan to a membrane electrode assembly, or an auxiliary machine such as a cooling fan, a fuel dilution system, or a product recovery system has a concentration of methanol. It is preferable to inject 30 to 100% of fuel with a fuel tank or a fuel cassette, dilute it to about 0.5 to 20%, and send it to the membrane electrode assembly. Is preferable in the range of 10 to 100%.

また、燃料電池は使用する機器に内蔵してもよいし、外付けのユニットとして使用してもよい。また、メンテナンスの観点から、燃料電池セルから膜電極複合体が脱着可能な構成であることも好ましい。   Further, the fuel cell may be built in the device to be used, or may be used as an external unit. From the viewpoint of maintenance, it is also preferable that the membrane electrode assembly is detachable from the fuel cell.

本発明の燃料電池性能は、駆動する機器によって、燃料や空気の供給方法、セルの形状、流路の形状、集電方法、電子回路の設計などが異なるため、膜電極複合体の大きさや、数、直列および/または並列の数等は、適宜機器設計に応じて選択することが好ましい。   The fuel cell performance of the present invention varies depending on the device to be driven, such as the fuel and air supply method, cell shape, flow channel shape, current collection method, electronic circuit design, etc. The number, the number in series and / or parallel, and the like are preferably selected according to the device design as appropriate.

本発明の膜電極複合体の性能は、主に携帯用機器に使用する場合は液体供給型が好ましい。液体供給型とは、少なくとも一方の電極にメタノール水溶液などの液体を供給することを示し、アノード側に液体を供給することが好ましい。液体を供給することで、安全性や燃料供給の選択範囲が広がり、システムの簡素化が可能となり、燃料電池の小型化が実現でき、携帯用電子機器などの電源として有益である。   The performance of the membrane electrode assembly of the present invention is preferably a liquid supply type when used mainly for portable devices. The liquid supply type means that a liquid such as an aqueous methanol solution is supplied to at least one electrode, and the liquid is preferably supplied to the anode side. By supplying liquid, the range of safety and fuel supply selection is expanded, the system can be simplified, the fuel cell can be miniaturized, and it is useful as a power source for portable electronic devices and the like.

本発明の燃料電池の用途としては、移動体の電力供給源が好ましいものである。特に、携帯電話、パソコン、PDA、ビデオカメラ(カムコーダー)、デジタルカメラ、ハンディターミナル、RFIDリーダー、各種ディスプレー類などの携帯機器、電動シェーバー、掃除機等の家電、電動工具、家庭用電力供給機、乗用車、バスおよびトラックなどの自動車、二輪車、電動アシスト付自転車、ロボット、電動カート、電動車椅子や船舶および鉄道などの移動体の電力供給源として好ましく用いられる。特に携帯用機器では、電力供給源だけではなく、携帯機器に搭載した二次電池の充電用にも使用され、さらには二次電池や太陽電池と併用するハイブリッド型電力供給源としても好適に利用できる。   As a use of the fuel cell of the present invention, a power supply source of a moving body is preferable. In particular, mobile phones, personal computers, PDAs, video cameras (camcorders), digital cameras, handy terminals, RFID readers, portable devices such as various displays, home appliances such as electric shavers and vacuum cleaners, electric tools, household power supply equipment, It is preferably used as a power supply source for moving bodies such as passenger cars, automobiles such as buses and trucks, motorcycles, bicycles with electric assistance, robots, electric carts, electric wheelchairs, ships, and railways. Especially in portable devices, it is used not only for power supply sources, but also for charging secondary batteries installed in portable devices, and also suitable for use as a hybrid power supply source used in combination with secondary batteries and solar cells. it can.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、これらの例は本発明をよりよく理解するためのものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, these examples are for understanding this invention better, and this invention is not limited to these.

[測定方法]
実施例中の特性は下記に示す方法で測定した。
[Measuring method]
The characteristics in the examples were measured by the methods shown below.

(1)厚み
ミツトヨ製グラナイトコンパレータスタンドBSG-20にセットしたミツトヨ製ID-C112型を用いて測定した。
(1) Thickness It was measured using Mitutoyo ID-C112 type set on Mitutoyo granite comparator stand BSG-20.

(2)膜電極複合体の性能評価
A.燃料(メタノール)透過量の測定
膜電極複合体をエレクトロケム社製単セル“EFC05−01SP”(電極面積5cm2用セル)に組み込み、セル温度を50℃とし、アノード側に20%メタノール水溶液0.5ml/分の速度で供給し、カソード側に合成空気を50ml/分の速度で供給し、電流を印加する前にカソードからの排出される合成空気をガス捕集用の袋に捕集してジ−エルサイエンス製オートサンプラー付ガスクロマトグラフ"MicroGC CP4900"を用いてサンプリングガス中のメタノールと、酸化されて生成する二酸化炭素の両方の濃度を測定し算出した。ここでの二酸化炭素は、全て透過したメタノール由来で発生したものと仮定した。カソードの空気流量をL(ml/分)、ガスクロマトグラフによるメタノールと二酸化炭素の合計濃度をZ(体積%)および合計体積をV(ml)、開口面積(膜電極複合体中のメタノール水溶液燃料が直接接触する面積)をA(cm2)とし下式で計算した。
(2) Performance evaluation of membrane electrode assembly Measurement of fuel (methanol) permeation amount Membrane electrode assembly was incorporated into a single cell “EFC05-01SP” (cell for electrode area 5 cm 2 ) manufactured by Electrochem, the cell temperature was set to 50 ° C., and 20% aqueous methanol solution was added to the anode side. Supply at a rate of 5 ml / min, supply synthetic air to the cathode side at a rate of 50 ml / min, and collect the synthetic air discharged from the cathode in a gas collection bag before applying current. Using a gas chromatograph “MicroGC CP4900” with an autosampler manufactured by GL Sciences, the concentrations of both methanol in the sampling gas and carbon dioxide produced by oxidation were measured and calculated. Here, it was assumed that all carbon dioxide was generated from permeated methanol. The cathode air flow rate is L (ml / min), the total concentration of methanol and carbon dioxide by gas chromatography is Z (% by volume), the total volume is V (ml), and the open area (the aqueous methanol fuel in the membrane electrode assembly is The area of direct contact was defined as A (cm 2 ), and the following formula was used.

MCO(mol/cm2/分)=(L+V)×(Z/100)/(22400×A)
B.電圧保持率
東陽テクニカ製評価装置、ポテンショスタットはsolartron製1470、周波数応答アナライザはsolartron製1255Bを用いて、電圧−電流特性を繰り返して測定し、電流密度100mA/cm2時の電圧の変化で表した。10回目の電圧をY、500回目の電圧をZとしたとき、電圧保持率(%)は、Z/Y×100で表し、耐久性の指標とした。
MCO (mol / cm 2 / min) = (L + V) × (Z / 100) / (22400 × A)
B. Voltage holding ratio Using Toyo Technica evaluation device, potentiostat 1470 made by solartron and frequency response analyzer made by solartron 1255B, voltage-current characteristics were measured repeatedly and expressed in voltage change at current density of 100 mA / cm 2. did. When the 10th voltage is Y and the 500th voltage is Z, the voltage holding ratio (%) is represented by Z / Y × 100, which is an index of durability.

(3)膜電極複合体の皺および歪み観察
電解質膜の皺は目視で観察し、皺が少なく高品位なものを◎として○、△、×の4段階で評価した。また、偏向が直行するように重ねた偏光板でMEAを狭持し、その像をニコン社製投影機“PROFILE PROJECTOR V-10A”によって投影し、黒い部分が歪みのない箇所、光が透過して白くなった箇所を歪んだ箇所とした。その外観を目視で観察し、黒い部分が多いものを◎として○、△、×の4段階で評価した。
(3) Observation of wrinkles and strains of membrane electrode assembly The wrinkles of the electrolyte membrane were visually observed and evaluated in four stages of ◯, Δ, and X, where ◎ was a high-quality one with few wrinkles. In addition, the MEA is sandwiched by polarizing plates stacked so that the deflection is perpendicular, and the image is projected by the Nikon projector “PROFILE PROJECTOR V-10A”. The whitened areas were distorted. The appearance was visually observed, and the case where there were many black parts was evaluated as 4 and evaluated in 4 stages: ○, Δ, and ×.

(4)含水率の測定
5cm角の電解質膜の重量(含水重量)を測定しておき、これを真空乾燥機で100℃で4時間乾燥させた後に再度重量(乾燥重量)を測定し、その差を乾燥重量で除した値を含水率とした。
(4) Measurement of moisture content The weight of the 5 cm square electrolyte membrane (moisture content) was measured, this was dried at 100 ° C. for 4 hours with a vacuum dryer, and then the weight (dry weight) was measured again. The value obtained by dividing the difference by the dry weight was defined as the moisture content.

[イオン性基を有した高分子材料の合成例]
炭酸カリウムを6.9g、4,4'−ジヒドロキシテトラフェニルメタンを14g、および4,4'−ジフルオロベンゾフェノンを7g、およびジソジウム 3,3'−ジスルホネート−4,4'−ジフルオロベンゾフェノン5gを用いて、N−メチル−2−ピロリドン中、190℃で重合を行った。多量の水で再沈することで精製を行い、ポリマーAを得た。
[Synthesis example of polymer material having ionic group]
6.9 g of potassium carbonate, 14 g of 4,4′-dihydroxytetraphenylmethane, 7 g of 4,4′-difluorobenzophenone, and 5 g of disodium 3,3′-disulfonate-4,4′-difluorobenzophenone Then, polymerization was performed at 190 ° C. in N-methyl-2-pyrrolidone. Purification was carried out by reprecipitation with a large amount of water to obtain polymer A.

[電解質膜の作製例]
上記ポリマーAをN−メチル−2−ピロリドン中に溶解し固形分25%の塗液とした。当該塗液をガラス板上に流延塗布し、60℃にて10分さらに100℃にて2時間乾燥して51μmのフィルムを得た。さらに、窒素ガス雰囲気下、200〜300℃まで1時間かけて昇温し、300℃で10分間加熱する条件で熱処理した後、放冷し、1N塩酸に12時間以上浸漬してプロトン置換した後に、大過剰量の純水に1日間以上浸漬して充分洗浄し電解質膜Aを得た。
[Preparation example of electrolyte membrane]
The above polymer A was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a coating solution having a solid content of 25%. The coating solution was cast on a glass plate and dried at 60 ° C. for 10 minutes and further at 100 ° C. for 2 hours to obtain a 51 μm film. Furthermore, after heat-treating under conditions of heating to 200 to 300 ° C. over 1 hour in a nitrogen gas atmosphere and heating at 300 ° C. for 10 minutes, the mixture was allowed to cool and immersed in 1N hydrochloric acid for 12 hours or more to perform proton substitution. The electrolyte membrane A was obtained by immersing it in a large excess of pure water for at least one day and thoroughly washing it.

[アノード電極作製例]
米国イーテック(E-TEK)社製カーボンクロス“TL−1400W”に、ジョンソンマッセイ(Johson&Matthey)社製Pt−Ru担持カーボン触媒“HiSPEC(登録商標)”6000、デュポン(DuPont)社製20%“ナフィオン(登録商標)”およびn−プロパノール溶液からなるアノード塗液を塗工し、100℃にて10分乾燥した。アノード触媒塗液の塗工はTL−1400Wのカーボンブラック塗工面に行った。次に、ポリマーAを10g、可塑剤としてN−メチル−2−ピロリドン60g、グリセリン40gを容器にとり、均一になるまで撹拌して界面抵抗低減性組成物Aを作製し、前記電解質膜A上に3mg/cm2となるように塗工し、100℃で5分間熱処理した。次に一片2.3cmの正方形にカットしアノード電極を得た。
[Anode electrode production example]
Carbon fiber “TL-1400W” manufactured by E-TEK (USA), Pt-Ru supported carbon catalyst “HiSPEC (registered trademark)” 6000 manufactured by Johnson & Matthey, and 20% “Nafion manufactured by DuPont” (Registered trademark) ”and an anode coating solution consisting of an n-propanol solution were applied and dried at 100 ° C. for 10 minutes. The anode catalyst coating solution was applied to a TL-1400W carbon black coating surface. Next, 10 g of polymer A, 60 g of N-methyl-2-pyrrolidone as a plasticizer, and 40 g of glycerin are placed in a container and stirred until uniform to produce interface resistance-reducing composition A. On electrolyte membrane A, The coating was applied at 3 mg / cm 2 and heat-treated at 100 ° C. for 5 minutes. Next, each piece was cut into a square of 2.3 cm to obtain an anode electrode.

[カソード電極作製例]
米国イーテック(E-TEK)社製カーボンクロス“TL−1400W”に、田中貴金属工業社製Pt担持カーボン触媒TEC10V50Eとデュポン(DuPont)社製20%“ナフィオン(登録商標)”溶液からなるカソード触媒塗液を塗工し、100℃にて15分乾燥した。カソード触媒塗液の塗工はTL−1400Wのカーボンブラック塗工面に行った。次に、ポリマーAを10g、可塑剤としてN−メチル−2−ピロリドン60g、グリセリン40gを容器にとり、均一になるまで撹拌して界面抵抗低減性組成物Aを作製し、前記電解質膜A上に3mg/cm2となるように塗工し、100℃で1分間熱処理した。次に一片2.3cmの正方形にカットしカソード電極を得た。
[Example of cathode electrode production]
Cathode catalyst coating consisting of carbon fiber "TL-1400W" manufactured by E-TEK (USA) and Pt-supported carbon catalyst TEC10V50E manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd. and 20% "Nafion (registered trademark)" manufactured by DuPont The liquid was applied and dried at 100 ° C. for 15 minutes. The cathode catalyst coating solution was applied to a TL-1400W carbon black coating surface. Next, 10 g of polymer A, 60 g of N-methyl-2-pyrrolidone as a plasticizer, and 40 g of glycerin are placed in a container and stirred until uniform to produce interface resistance-reducing composition A. On electrolyte membrane A, The coating was applied at 3 mg / cm 2 and heat-treated at 100 ° C. for 1 minute. Next, each piece was cut into a square of 2.3 cm to obtain a cathode electrode.

[実施例1]
含水状態(含水率15%)にある上記電解質膜Aを上記カソード電極およびアノード電極で狭持し、ずれないように対向させた。さらに電極及び電解質膜上を覆うように通気性材料としてアンビック株式会社製“工業用フェルトGN”(目付量550g/m2)を配置し、100℃、3MPaで5分間プレスし、10%メタノール水溶液で洗浄して膜電極複合体Aを得た。
[Example 1]
The electrolyte membrane A in a water-containing state (water content 15%) was held between the cathode electrode and the anode electrode and faced so as not to shift. Further, “Industrial Felt GN” manufactured by Amvic Co., Ltd. (weight per unit area 550 g / m 2 ) was placed as a breathable material so as to cover the electrode and the electrolyte membrane, and pressed at 100 ° C. and 3 MPa for 5 minutes, and 10% aqueous methanol solution. And membrane electrode assembly A was obtained.

この膜電極複合体Aの外観は電解質膜に皺があまり見られず判定は◎であり、偏光を通して観察した結果、電解質膜の電極周囲の歪みが小さく判定は○であった。
この膜電極複合体Aのメタノール透過量は3.6μmol/(cm2×分)であった。また、電圧保持率は86%であった。皺および歪み観察した投影写真を図2に示す。
As for the appearance of this membrane electrode composite A, the determination was “ず” because there were not so many wrinkles on the electrolyte membrane. As a result of observation through polarized light, the distortion around the electrode of the electrolyte membrane was small, and the determination was “◯”.
The methanol permeation amount of this membrane electrode assembly A was 3.6 μmol / (cm 2 × min). The voltage holding ratio was 86%. A projection photograph in which wrinkles and distortion are observed is shown in FIG.

[比較例1]
通気性材料を配置しなかった以外は実施例1と同様に膜電極複合体Bを作製した。この膜電極複合体Bの外観は電解質膜に多くの同心円上の皺が見られたため判定は×、偏光を通して観察した結果、電解質膜の電極周囲の歪みおよび電解質膜の同心円上の皺に沿って大きな歪みが見られたため判定は×であった。
[Comparative Example 1]
Membrane electrode assembly B was produced in the same manner as in Example 1 except that no breathable material was disposed. The appearance of this membrane electrode composite B was judged as x because of many concentric wrinkles on the electrolyte membrane. As a result of observation through polarized light, the distortion around the electrode of the electrolyte membrane and the concentric wrinkles of the electrolyte membrane were observed. Since a large distortion was observed, the judgment was x.

この膜電極複合体Aのメタノール透過量は5.3μmol/(cm2×分)であった。また、電圧保持率は71%であった。 The methanol permeation amount of this membrane electrode assembly A was 5.3 μmol / (cm 2 × min). The voltage holding ratio was 71%.

実施例1と比較例2から、含水状態にある電解質膜を使用した際に通気性材料を配置した方が外観が良く、MCOの低減、電極周囲の歪みが少ないことによる耐久性向上の効果が明らかである。皺および歪み観察した投影写真を図3に示す。   From Example 1 and Comparative Example 2, it is better to arrange a breathable material when using a water-containing electrolyte membrane, and the effect of improving durability by reducing MCO and reducing distortion around the electrode. it is obvious. A projection photograph in which wrinkles and distortion are observed is shown in FIG.

[実施例2]
実施例1の通気性材料を三井石油化学工業株式会社製ポリプロピレンスパンボンド不織布“シンテックス(登録商標) PSO−4220”(目付量20g/cm2)に変更した以外は膜電極複合体Cを作製した。
[Example 2]
Membrane electrode composite C was produced except that the breathable material of Example 1 was changed to a polypropylene spunbonded nonwoven fabric “Syntex (registered trademark) PSO-4220” (weight per unit area 20 g / cm 2 ) manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd. did.

この膜電極複合体Cの外観は電極周囲に同心円上の皺が多少発生したが、明らかに比較例1より実施例2の膜電極複合体Cの方が皺の発生量は少なかったため判定は○。さらに偏光を通して観察した結果、電解質膜の電極周囲の歪みは実施例1よりも若干大きく見られたが、比較例2よりも小さかったため判定は△であった。   As for the appearance of this membrane electrode composite C, some concentric wrinkles were generated around the electrode. However, since the amount of wrinkles generated in Example 2 was obviously smaller than that in Comparative Example 1, the judgment was ○ . Furthermore, as a result of observation through polarized light, the distortion around the electrode of the electrolyte membrane was seen to be slightly larger than that in Example 1, but the determination was Δ because it was smaller than that in Comparative Example 2.

この膜電極複合体Cのメタノール透過量は4.4μmol/(cm2×分)であった。また、電圧保持率は79%であった。皺および歪み観察した投影写真を図4に示す。
[比較例2]
実施例1の通気性材料を電極上のみに配置し、電解質膜部分には圧力がかからないようにした以外は同様に膜電極複合体Dを作製した。
The methanol permeation amount of this membrane electrode assembly C was 4.4 μmol / (cm 2 × min). The voltage holding ratio was 79%. A projection photograph in which wrinkles and distortion are observed is shown in FIG.
[Comparative Example 2]
Membrane electrode assembly D was prepared in the same manner except that the breathable material of Example 1 was disposed only on the electrode and no pressure was applied to the electrolyte membrane portion.

この膜電極複合体Dの外観は電解質膜に多くの同心円上の皺が見られたため判定は×、偏光を通して観察した結果、電解質膜の同心円上の皺に沿って歪みが見られたが、電極周囲の歪みは比較的小さかったため判定は○。   As for the appearance of this membrane electrode composite D, many concentric wrinkles were found in the electrolyte membrane, so the judgment was x. As a result of observation through polarized light, distortion was seen along the concentric wrinkles of the electrolyte membrane. Judgment is ○ because the surrounding distortion was relatively small.

この膜電極複合体Dのメタノール透過量は4.2μmol/(cm2×分)であった。また、電圧保持率は81%であった。 The methanol permeation amount of this membrane electrode assembly D was 4.2 μmol / (cm 2 × min). The voltage holding ratio was 81%.

実施例1と比較例2から電極上に通気性材料を配置することによる耐久性の向上効果は見られたものの、膜部分まで押さえていないため外観は不良であった。皺および歪み観察した投影写真を図5に示す。
[実施例3]
上記アノード塗液を三井石油化学工業株式会社製ポリプロピレンスパンボンド不織布“シンテックス(登録商標) PSO−4220” (目付量20g/cm2)にナイフコーターで塗工し、100℃にて10分乾燥した。
From Example 1 and Comparative Example 2, the effect of improving the durability by arranging the air-permeable material on the electrode was seen, but the appearance was poor because the film part was not pressed down. A projection photograph in which wrinkles and distortion are observed is shown in FIG.
[Example 3]
The above anode coating solution was applied to a polypropylene spunbonded nonwoven fabric “Syntex (registered trademark) PSO-4220” (weight per unit area 20 g / cm 2 ) manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd. with a knife coater and dried at 100 ° C. for 10 minutes. did.

次に、ポリマーAを10g、可塑剤としてN−メチル−2−ピロリドン60g、グリセリン40gを容器にとり、均一になるまで撹拌して界面抵抗低減性組成物Aを作製し、前記電解質膜A上に3mg/cm2となるように塗工し、100℃で5分間熱処理した。次に一片2.3cmの正方形にカットしアノード電極を得た。 Next, 10 g of polymer A, 60 g of N-methyl-2-pyrrolidone as a plasticizer, and 40 g of glycerin are placed in a container and stirred until uniform to produce interface resistance-reducing composition A. On electrolyte membrane A, The coating was applied at 3 mg / cm 2 and heat-treated at 100 ° C. for 5 minutes. Next, each piece was cut into a square of 2.3 cm to obtain an anode electrode.

また、上記カソード塗液を三井石油化学工業株式会社製ポリプロピレンスパンボンド不織布“シンテックス(登録商標) PSO−4220” (目付量20g/cm2)にナイフコーターで塗工し、100℃にて10分乾燥した。 Further, the cathode coating solution was applied to a polypropylene spunbond nonwoven fabric “Syntex (registered trademark) PSO-4220” (weight per unit area 20 g / cm 2 ) manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd. with a knife coater, and 10 ° C. at 10 ° C. Dried for minutes.

次に、ポリマーAを10g、可塑剤としてN−メチル−2−ピロリドン60g、グリセリン40gを容器にとり、均一になるまで撹拌して界面抵抗低減性組成物Aを作製し、前記電解質膜A上に3mg/cm2となるように塗工し、100℃で5分間熱処理した。次に一片2.3cmの正方形にカットしカソード電極を得た。 Next, 10 g of polymer A, 60 g of N-methyl-2-pyrrolidone as a plasticizer, and 40 g of glycerin are placed in a container and stirred until uniform to produce interface resistance-reducing composition A. On electrolyte membrane A, The coating was applied at 3 mg / cm 2 and heat-treated at 100 ° C. for 5 minutes. Next, each piece was cut into a square of 2.3 cm to obtain a cathode electrode.

このアノード電極およびカソード電極を用いて含水状態にある電解質膜Aを狭持し、ずれないように対向させ100℃、3MPaで5分間プレスした。金型(加圧板)から取り出した後、アノード電極およびカソード電極の不織布を剥離したものを10%メタノール水溶液で洗浄した。これに拡散層として米国イーテック(E-TEK)社製カーボンクロス“TL−1400W”を積層して膜電極複合体Eを得た。   Using this anode electrode and cathode electrode, the electrolyte membrane A in a water-containing state was sandwiched and faced so as not to be displaced and pressed at 100 ° C. and 3 MPa for 5 minutes. After removing from the mold (pressure plate), the non-woven fabric of the anode electrode and cathode electrode was washed with a 10% aqueous methanol solution. A membrane electrode assembly E was obtained by laminating carbon cloth “TL-1400W” manufactured by E-TEK Co., Ltd. as a diffusion layer.

この膜電極複合体Eの外観は電解質膜に皺がほとんど見られず判定は◎、偏光を通して観察した結果も、電解質膜の電極周囲の歪みがかなり小さかったため◎であった。   The appearance of this membrane electrode composite E was evaluated as ◎ with almost no wrinkles on the electrolyte membrane, and the result of observation through polarized light was ◎ because the distortion around the electrode of the electrolyte membrane was considerably small.

この膜電極複合体Eのメタノール透過量は3.4μmol/(cm2×分)であった。また、電圧保持率は82%であった。皺および歪み観察した投影写真を図6に示す。
[実施例4]
工程紙としてリンテック株式会社製“SuRemLiner(登録商標) SRL−1252”の粘着面上に電極含水状態(含水率15%)にある電解質膜Aをカソード電極およびアノード電極で狭持し工程紙上に固定した。さらにその上面に通気性材料としてアンビック株式会社製“工業用フェルトGN”(目付量550g/m2)を配置した。100℃、3MPaで5分間プレスし、工程紙を剥離した後、10%メタノール水溶液で洗浄して膜電極複合体Fを得た。
This membrane electrode assembly E had a methanol permeation rate of 3.4 μmol / (cm 2 × min). The voltage holding ratio was 82%. A projection photograph in which wrinkles and distortion are observed is shown in FIG.
[Example 4]
As the process paper, the electrolyte membrane A in the water-containing state (water content 15%) is sandwiched between the cathode electrode and the anode electrode on the adhesive surface of “SuRemLiner (registered trademark) SRL-1252” manufactured by Lintec Corporation, and fixed on the process paper. did. Furthermore, “industrial felt GN” (weight per unit area 550 g / m 2 ) manufactured by Amvic Co., Ltd. was disposed on the upper surface as a breathable material. After pressing at 100 ° C. and 3 MPa for 5 minutes to peel off the process paper, the membrane electrode assembly F was obtained by washing with a 10% methanol aqueous solution.

この膜電極複合体Fの外観は電解質膜が固定されていたことから皺がほとんど無く判定は◎であり、偏光を通して観察した結果、電解質膜の電極周囲の歪みが極端に少なく判定は◎であった。
この膜電極複合体Fのメタノール透過量は2.7μmol/(cm2×分)であった。また、電圧保持率は91%であった。
[実施例5]
図7に示す電解質膜固定枠8に電解質膜4を挟み込みクランプ9で固定した。次に図8に示す金型下面11に通気性材料として三井石油化学工業株式会社製ポリプロピレンスパンボンド不織布“シンテックス(登録商標) PSO−4220”(目付量20g/cm2)を配置し、一方の電極をその上に、さらに前記電解質膜付き枠を固定化した。もう一方の電極と通気性材料を配置した後、金型上面10を閉じ、100℃、3MPaで5分間プレスした。10%メタノール水溶液で洗浄して膜電極複合体Gを得た。
この膜電極複合体Fの外観は電解質膜が固定されていたことから皺がほとんど無く判定は◎であり、偏光を通して観察した結果、電解質膜の電極周囲の歪み極端に少なく判定は◎であった。
この膜電極複合体Gのメタノール透過量は2.9μmol/(cm2×分)であった。また、電圧保持率は88%であった。
The appearance of this membrane electrode composite F was judged as ◎ with almost no wrinkles because the electrolyte membrane was fixed, and as a result of observation through polarized light, the distortion around the electrode of the electrolyte membrane was extremely small, and the judgment was ◎. It was.
The amount of methanol permeation of this membrane electrode assembly F was 2.7 μmol / (cm 2 × min). The voltage holding ratio was 91%.
[Example 5]
The electrolyte membrane 4 was sandwiched between the electrolyte membrane fixing frames 8 shown in FIG. Next, a polypropylene spunbonded nonwoven fabric “Syntex (registered trademark) PSO-4220” (weight per unit area 20 g / cm 2 ) manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd. is disposed as a breathable material on the lower surface 11 of the mold shown in FIG. The frame with the electrolyte membrane was further fixed thereon. After placing the other electrode and the air-permeable material, the upper surface 10 of the mold was closed and pressed at 100 ° C. and 3 MPa for 5 minutes. The membrane electrode assembly G was obtained by washing with a 10% aqueous methanol solution.
The appearance of this membrane electrode composite F was judged as ◎ with almost no wrinkles because the electrolyte membrane was fixed, and as a result of observation through polarized light, the judgment was extremely little as the distortion around the electrode of the electrolyte membrane was ◎. .
The amount of methanol permeation of this membrane electrode assembly G was 2.9 μmol / (cm 2 × min). The voltage holding ratio was 88%.

本発明の膜電極複合体は、種々の電気化学装置(例えば、燃料電池、水電解装置、クロロアルカリ電解装置等)の膜電極複合体に適用可能である。これら装置の中でも、燃料電池用に好適であり、特にメタノール水溶液を燃料とする燃料電池に好適である。   The membrane electrode assembly of the present invention can be applied to membrane electrode assemblies of various electrochemical devices (for example, fuel cells, water electrolysis devices, chloroalkali electrolysis devices, etc.). Among these devices, it is suitable for a fuel cell, and particularly suitable for a fuel cell using a methanol aqueous solution as a fuel.

本発明の燃料電池の用途としては、特に限定されないが、携帯電話、パソコン、PDA、ビデオカメラ、デジタルカメラなどの携帯機器、コードレス掃除機等の家電、玩具類、電動自転車、自動二輪、自動車、バス、トラックなどの車両や船舶、鉄道などの移動体、ロボットの電力供給源、据え置き型の発電機など従来の一次電池、二次電池の代替、もしくはこれらや太陽電池とのハイブリッド電源、もしくは充電用として好ましく用いられる。   Although it does not specifically limit as a use of the fuel cell of this invention, Mobile devices, such as a mobile phone, a personal computer, PDA, a video camera, a digital camera, household appliances, such as a cordless vacuum cleaner, toys, an electric bicycle, a motorcycle, a car, Vehicles such as buses and trucks, ships, moving bodies such as railways, robot power supply sources, stationary generators such as stationary primary batteries, alternatives to secondary batteries, or hybrid power sources with these or solar batteries, or charging It is preferably used for use.

膜電極複合体の断面概念図である。It is a section conceptual diagram of a membrane electrode composite. 実施例1のMEA投影写真MEA projection photograph of Example 1 実施例2のMEA投影写真MEA projection photograph of Example 2 実施例3のMEA投影写真MEA projection photograph of Example 3 比較例1のMEA投影写真MEA projection photograph of Comparative Example 1 比較例2のMEA投影写真MEA projection photograph of Comparative Example 2 実施例5に用いた電解質膜固定枠の概念図である。6 is a conceptual diagram of an electrolyte membrane fixing frame used in Example 5. FIG. 実施例5に用いた金型の概念図である。It is a conceptual diagram of the metal mold | die used for Example 5. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:通気性材料
2:アノード電極基材
3:アノード触媒層
4:電解質膜
5:カソード触媒層
6:カソード電極基材
7:通気性材料
8:電解質膜固定枠
9:クランプ
10:金型上面
11:金型下面
1: Breathable material 2: Anode electrode substrate 3: Anode catalyst layer 4: Electrolyte membrane 5: Cathode catalyst layer 6: Cathode electrode substrate 7: Breathable material 8: Electrolyte membrane fixing frame 9: Clamp 10: Mold upper surface 11: Mold lower surface

Claims (4)

含水状態にある電解質膜と電極をプレスにより接合する膜電極複合体の製造方法であって、プレス時に、少なくともどちらか一方の電極および電解質膜上において、加圧板との間に通気性材料を配置してなることを特徴とする膜電極複合体の製造方法。   A method of manufacturing a membrane electrode composite in which an electrolyte membrane and an electrode in a water-containing state are joined by pressing, and at the time of pressing, a breathable material is disposed between the pressure plate and at least one of the electrodes and the electrolyte membrane. A method for producing a membrane electrode assembly, characterized by comprising: 通気性材料が電極および電解質膜の全面を覆うように配置されていることを特徴とする請求項1記載の膜電極複合体の製造方法。   The method for producing a membrane electrode assembly according to claim 1, wherein the air-permeable material is disposed so as to cover the entire surface of the electrode and the electrolyte membrane. プレスが加熱プレスである請求項1または2に記載の膜電極複合体の製造方法。   The method for producing a membrane electrode assembly according to claim 1 or 2, wherein the press is a heating press. プレス前に少なくとも電解質膜の発電領域以外の部分を全部または一部固定する請求項1〜3のいずれかに記載の膜電極複合体の製造方法。   The method for producing a membrane electrode assembly according to any one of claims 1 to 3, wherein at least a portion other than the power generation region of the electrolyte membrane is fixed in whole or in part before pressing.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010067493A (en) * 2008-09-11 2010-03-25 Toppan Printing Co Ltd Manufacturing method for membrane-electrode assembly, membrane-electrode assembly, and solid polymer fuel cell
JP2010261820A (en) * 2009-05-08 2010-11-18 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2018006195A (en) * 2016-07-05 2018-01-11 本田技研工業株式会社 Method for manufacturing electrolyte membrane-electrode structure
JP2018073709A (en) * 2016-11-01 2018-05-10 凸版印刷株式会社 Electrode catalyst layer, membrane-electrode assembly, and solid polymer fuel cell
CN110121806A (en) * 2016-11-22 2019-08-13 康奈可关精株式会社 The preparation method and fuel cell of fuel cell
US11239493B2 (en) * 2016-11-22 2022-02-01 Marelli Corporation Method for bonding solid electrolyte layer and electrodes, method for manufacturing fuel cell, and fuel cell

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1171692A (en) * 1997-07-01 1999-03-16 Fuji Electric Co Ltd Production of joinded body of ion-exchange membrane and electrode and production device therefor
JP2000306591A (en) * 1993-03-10 2000-11-02 Mitsubishi Electric Corp Fluid passage
JP2002151099A (en) * 2000-11-09 2002-05-24 Honda Motor Co Ltd Production process of electrolyte membrane/electrode structure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000306591A (en) * 1993-03-10 2000-11-02 Mitsubishi Electric Corp Fluid passage
JPH1171692A (en) * 1997-07-01 1999-03-16 Fuji Electric Co Ltd Production of joinded body of ion-exchange membrane and electrode and production device therefor
JP2002151099A (en) * 2000-11-09 2002-05-24 Honda Motor Co Ltd Production process of electrolyte membrane/electrode structure

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010067493A (en) * 2008-09-11 2010-03-25 Toppan Printing Co Ltd Manufacturing method for membrane-electrode assembly, membrane-electrode assembly, and solid polymer fuel cell
JP2010261820A (en) * 2009-05-08 2010-11-18 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2018006195A (en) * 2016-07-05 2018-01-11 本田技研工業株式会社 Method for manufacturing electrolyte membrane-electrode structure
US10388976B2 (en) 2016-07-05 2019-08-20 Honda Motor Co., Ltd. Method of producing membrane electrode assembly
JP2018073709A (en) * 2016-11-01 2018-05-10 凸版印刷株式会社 Electrode catalyst layer, membrane-electrode assembly, and solid polymer fuel cell
JP7090374B2 (en) 2016-11-01 2022-06-24 凸版印刷株式会社 Electrode catalyst layer, membrane electrode assembly and polymer electrolyte fuel cell
CN110121806A (en) * 2016-11-22 2019-08-13 康奈可关精株式会社 The preparation method and fuel cell of fuel cell
US11239493B2 (en) * 2016-11-22 2022-02-01 Marelli Corporation Method for bonding solid electrolyte layer and electrodes, method for manufacturing fuel cell, and fuel cell
CN110121806B (en) * 2016-11-22 2022-07-12 康奈可关精株式会社 Preparation method of fuel cell and fuel cell

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