JP2008258175A - 触媒層形成用ペースト組成物及び触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の触媒層形成用ペースト組成物は、(1)触媒担持炭素粒子の水分散液に(2)水素イオン伝導性高分子電解質及び(3)溶剤を配合した燃料電池用触媒層を形成するためのペースト組成物であって、前記溶剤が、(A)プロピレングリコール、エチレングリコール及びジエチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも1種と(B)1−ブタノールとの混合溶剤であり、前記(A)と(B)との割合が、(A)1重量部に対して、(B)が0.6〜4重量部である。本発明の触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートは、基材の一方面に、複数個の触媒層が一定間隔で形成されている。該転写シートは、基材の少なくとも一方面上に、上記ペースト組成物からなる塗膜を形成することにより製造される。
【選択図】図1
Description
1.本発明は、(1)触媒担持炭素粒子の水分散液に(2)水素イオン伝導性高分子電解質及び(3)溶剤を配合した燃料電池用触媒層を形成するためのペースト組成物であって、前記溶剤が、(A)プロピレングリコール、エチレングリコール及びジエチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも1種と(B)1−ブタノールとの混合溶剤であり、前記(A)と(B)との割合が、(A)1重量部に対して、(B)が0.6〜4重量部である、ペースト組成物である。
2.本発明は、基材上に、上記1に記載のペースト組成物を塗布し、乾燥することにより触媒層を形成させてなる触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートである。
3.本発明は、少なくとも一方に離型層が形成された基材の離型層上に、上記1に記載のペースト組成物を塗布し、乾燥することにより触媒層を形成させてなる触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートである。
4.本発明は、離型層が融点60〜100℃のワックスからなる上記3に記載の転写シートである。
本発明の触媒層形成用ペースト組成物は、(1)触媒担持炭素粒子の水分散液に(2)水素イオン伝導性高分子電解質及び(3)溶剤を配合したものである。本発明の触媒層形成用ペースト組成物は、好ましくは、電子線硬化型モノマー及び/又はポリマーを含有していない。
本発明の触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートは、基材上に上記ペースト組成物を塗布し、乾燥することにより触媒層を形成したものである。
触媒層−電解質膜積層体は、電解質膜の両面に、触媒層が形成されている。触媒層−電解質膜積層体は、電解質膜の両面の各々に、複数個の触媒層(好ましくは同一形状の複数個の触媒層)が一定間隔で形成されていてもよい。
電極−電解質膜接合体は、上記で製造された触媒層−電解質膜積層体の両面に電極基材を配置し、加圧することにより製造される。
白金ルテニウム担持触媒(PtRu:54wt%、田中貴金属工業製のTEC61E54)10g及び水10gに分散機にて攪拌混合して、白金ルテニウム担持触媒の水分散液を調製した。
プロピレングリコール50gの代わりにエチレングリコール(キシダ化学製、沸点197℃)50gを用いる以外は実施例1と同様にして本発明のペースト組成物を調製した。
プロピレングリコール50gの代わりにジエチレングリコール(キシダ化学製、沸点245℃)50gを用いる以外は実施例1と同様にして本発明のペースト組成物を調製した。
プロピレングリコール50gの代わりにN−メチルピロリドン(キシダ化学製、沸点202℃)50gを用いる以外は実施例1と同様にして本発明のペースト組成物を調製した。
プロピレングリコール50gの代わりにプロピレングリコール10g及び1−ブタノール(キシダ化学製、沸点117℃)40gを用いる以外は実施例1と同様にして本発明のペースト組成物を調製した。
5wt%ナフィオン(Nafion)溶液(水素イオン伝導性高分子電解質、デュポン社製、溶剤:プロパノール)にN−メチルピロリドン(キシダ化学製、沸点202℃)を加え、エバポレーターを用いてプロパノールを除去し、プロパノールを全てN−メチルピロリドンに置き換えた水素イオン伝導性高分子電解質溶液を調製した。
白金ルテニウム担持触媒(PtRu:54wt%、田中貴金属工業製のTEC61E54)5g及び水10gに分散機にて攪拌混合して、白金ルテニウム担持触媒の水分散液を調製した。
プロピレングリコール50gの代わりにエチレングリコールジエチルエーテル(キシダ化学製、沸点121℃)50gを用いる以外は実施例1と同様にして比較のためのペースト組成物を調製した。
プロピレングリコール50gの代わりにプロピレングリコールモノメチルエーテル(キシダ化学製、沸点120℃)50gを用いる以外は実施例1と同様にして比較のためのペースト組成物を調製した。
プロピレングリコール50gの代わりにプロピレングリコール10g及び酢酸エチル(キシダ化学製、沸点77℃)40gを用いる以外は実施例1と同様にして比較のためのペースト組成物を調製した。
PETフィルム(E3120、東洋紡績(株)製、厚さ12μm)上にカルナウバワックスのエマルジョン液(EMUSTAR−0199、日本精鑞製、液濃度:20wt%)を0.5〜1μm程度の厚さに片面塗工し、エマルジョン液を乾燥させ、PETフィルムの片面にカルナウバワックス層を形成させた。
実施例2で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、実施例8と同様にして本発明の転写シートを製造した。
実施例3で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、実施例8と同様にして本発明の転写シートを製造した。
実施例4で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、実施例8と同様にして本発明の転写シートを製造した。
実施例5で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、実施例8と同様にして本発明の転写シートを製造した。
実施例6で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、実施例8と同様にして本発明の転写シートを製造した。
実施例7で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、実施例8と同様にして本発明の転写シートを製造した。
比較例1で調製したペースト組成物を用いる以外は、実施例8と同様にして比較のための転写シートを製造した。
比較例2で調製したペースト組成物を用いる以外は、実施例8と同様にして比較のための転写シートを製造した。
比較例3で調製したペースト組成物を用いる以外は、実施例8と同様にして比較のための転写シートを製造した。
PETフィルム(E3120、東洋紡績(株)製、厚さ12μm)の片面に、上記実施例1で調製した本発明ペースト組成物を、ドクターブレードにより厚さ30μmとなるように塗布し、これを大気雰囲気中90℃で2時間乾燥させることにより触媒層を形成し、本発明の転写シートを製造した。
実施例2で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、実施例15と同様にして本発明の転写シートを製造した。
実施例3で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、実施例15と同様にして本発明の転写シートを製造した。
実施例4で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、実施例15と同様にして本発明の転写シートを製造した。
実施例5で調製した本発明ペースト組成物を用いる以外は、実施例15と同様にして本発明の転写シートを製造した。
実施例8〜19及び比較例4〜6で得られた転写シートの性能を次の方法で調べた。
Claims (4)
- (1)触媒担持炭素粒子の水分散液に(2)水素イオン伝導性高分子電解質及び(3)溶剤を配合した燃料電池用触媒層を形成するためのペースト組成物であって、
前記溶剤が、(A)プロピレングリコール、エチレングリコール及びジエチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも1種と(B)1−ブタノールとの混合溶剤であり、
前記(A)と(B)との割合が、(A)1重量部に対して、(B)が0.6〜4重量部である、
ペースト組成物。 - 基材上に、請求項1に記載のペースト組成物を塗布し、乾燥することにより触媒層を形成させてなる触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート。
- 少なくとも一方に離型層が形成された基材の離型層上に、請求項1に記載のペースト組成物を塗布し、乾燥することにより触媒層を形成させてなる触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート。
- 離型層が融点60〜100℃のワックスからなる請求項3に記載の転写シート。
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