JP2009199983A - Membrane electrode composite - Google Patents

Membrane electrode composite Download PDF

Info

Publication number
JP2009199983A
JP2009199983A JP2008042625A JP2008042625A JP2009199983A JP 2009199983 A JP2009199983 A JP 2009199983A JP 2008042625 A JP2008042625 A JP 2008042625A JP 2008042625 A JP2008042625 A JP 2008042625A JP 2009199983 A JP2009199983 A JP 2009199983A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
catalyst
membrane
polymer
cathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008042625A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mayumi Tomokuni
まゆみ 友國
Masaya Adachi
眞哉 足立
Masayuki Kidai
聖幸 希代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2008042625A priority Critical patent/JP2009199983A/en
Publication of JP2009199983A publication Critical patent/JP2009199983A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a membrane electrode composite having improved durability by using a simple method of preventing the degradation of durability resulting from reaction between hydrogen cross-leaking from an anode to a cathode and oxygen (air) cross-leaking from the cathode at both the electrodes, while preventing the breakage of a membrane resulting from exothermic reaction (combustion) of cross-leaking gases on a catalyst. <P>SOLUTION: The membrane electrode composite for a polymer electrolyte fuel cell includes the anode and the cathode arranged with at least a polymer electrolyte membrane therebetween. The anode and the cathode each contain a catalyst layer, a conductive layer, and a collector layer in sequence from the polymer electrolyte membrane. At least one of the collector layer and the conductive layer covers the catalyst layer and contacts the polymer electrolyte membrane. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高分子電解質型燃料電池に用いられる膜電極複合体に関するものである。   The present invention relates to a membrane electrode assembly used in a polymer electrolyte fuel cell.

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.

水素を燃料とする固体高分子型燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell、以下PEFCと記載する場合がある)は比較的低温で作動することから自動車をはじめ携帯電話、ノート型パソコン、携帯情報端末などの携帯機器の移動体用電源として期待されている。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が燃料や酸化剤を供給可能な導電性物質(セパレーター)によって挟まれたセルから構成されている。このセルは単独で使用されたり、いくつものセルをスタックして1つの発電モジュールとして使用される場合がある。   Solid polymer fuel cells using hydrogen as a fuel (Polymer Electrolyte Fuel Cell, sometimes referred to as PEFC) operate at relatively low temperatures, so they can be used in automobiles, mobile phones, notebook computers, personal digital assistants, etc. Expected to be a mobile power source for portable devices. 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). And this MEA is comprised from the cell pinched | interposed with the electroconductive substance (separator) which can supply a fuel and an oxidizing agent. This cell may be used alone, or may be used as one power generation module by stacking several cells.

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。   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.

PEFCの燃料としては気体燃料が使用される場合が多く、特に反応の効率からアノードに水素ガス、カソードに酸素ガス(空気)を供給されるのが一般的である。通常、水素ガスは触媒上で反応しプロトンとして電解質膜を通過するが、気体のまま電解質膜を通過してしまうことがあった。このアノードからクロスリークした水素とカソードの酸素が混合することにより電位が下がるため出力の低下や耐久性低下を引き起こす要因の一つとなっていた。この現象は逆のカソードからアノードへも起こり、このクロスリークを防止するためにさまざまな方法が提案されている。特許文献1では電極のエッジ部にシール材を使用したMEAが提案されている。   In many cases, gaseous fuel is used as the fuel for PEFC, and in particular, hydrogen gas is supplied to the anode and oxygen gas (air) is generally supplied to the cathode because of the efficiency of the reaction. Normally, hydrogen gas reacts on the catalyst and passes through the electrolyte membrane as protons, but sometimes passes through the electrolyte membrane as a gas. This mixture of hydrogen leaking from the anode and oxygen at the cathode lowers the potential, which is one of the factors that cause a decrease in output and durability. This phenomenon also occurs from the reverse cathode to the anode, and various methods have been proposed to prevent this cross leak. Patent Document 1 proposes an MEA that uses a sealing material at the edge of an electrode.

また、特許文献2では、膜電極複合体の電極エッジ部分に接着剤を介してエッジシールを施した方法が提案されている。
特表2006−511061公報 特開2007−66766号公報
Patent Document 2 proposes a method in which an edge seal is applied to an electrode edge portion of a membrane electrode composite via an adhesive.
JP-T-2006-511061 gazette JP 2007-66766 A

特許文献1においてはエッジシールを使用しているため、部品点数が多く、またシール材接合時にかかるひずみによって電解質膜が機械的ストレスを受け、電解質膜の耐久性を低下させる恐れがあった。   In Patent Document 1, since an edge seal is used, the number of parts is large, and the electrolyte membrane is subjected to mechanical stress due to strain applied when the sealing material is joined, which may reduce the durability of the electrolyte membrane.

特許文献2においては、膜電極複合体の電極エッジ部分にエッジシールを施してあるが、エッジシールの適用に接着剤を要しており、部品の点数が増えるだけでなく、接着剤による電解質膜への負担が大きく耐久性低下の恐れがあった。また、接着層を設けることにより直接電解質膜と拡散層または導電層が触れ合うことがなく、さらに拡散層の面積がアノードとカソードで異なることを必須としている。   In Patent Document 2, an edge seal is applied to the electrode edge portion of the membrane electrode composite. However, an adhesive is required for the application of the edge seal, and not only the number of parts increases, but also the electrolyte membrane by the adhesive. There was a risk that durability would be reduced. Further, by providing the adhesive layer, the electrolyte membrane and the diffusion layer or the conductive layer are not in direct contact with each other, and the area of the diffusion layer is required to be different between the anode and the cathode.

我々は上記問題点に鑑み、アノードからカソードへクロスリークした水素と、カソードからクロスリークした酸素(空気)とが両極で反応するために起こる耐久性低下を簡易な方法で防止することができ、更にはクロスリークした気体が触媒上で発熱反応(燃焼)を起こして発生する膜破れを防止することで、耐久性が向上した膜電極複合体を提供せんとするものである。   In view of the above problems, we can prevent a decrease in durability caused by the reaction of hydrogen leaked from the anode to the cathode and oxygen (air) cross-leaked from the cathode in a simple manner, Furthermore, the present invention is intended to provide a membrane electrode assembly with improved durability by preventing membrane breakage caused by exothermic reaction (combustion) caused by cross leaked gas on the catalyst.

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、本発明の固体高分子型燃料電池用膜電極複合体は少なくとも高分子電解質膜を挟んで配置したアノードおよびカソードからなり、アノードおよびカソードが、高分子電解質膜から近い順に、触媒層、導電層、集電体層を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following means. That is, the membrane electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell of the present invention comprises at least an anode and a cathode disposed with a polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and the catalyst layer, the conductive layer are arranged in the order that the anode and the cathode are closer to the polymer electrolyte membrane. And a current collector layer.

本発明によれば、アノードからカソードへクロスリークした水素と、カソードからクロスリークした酸素(空気)とが両極で反応するために起こる耐久性低下を簡易な方法で防止することができ、更にはクロスリークした気体が触媒上で発熱反応(燃焼)を起こして発生する膜破れを防止することで、耐久性が向上した膜電極複合体を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in durability caused by the reaction between hydrogen that has cross-leaked from the anode to the cathode and oxygen (air) that has cross-leaked from the cathode, in a simple manner. It is possible to provide a membrane electrode assembly with improved durability by preventing membrane breakage caused by the exothermic reaction (combustion) of the cross leaked gas on the catalyst.

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

少なくとも高分子電解質膜を挟んで配置したアノードおよびカソードからなり、アノードおよびカソードが、高分子電解質膜から近い順に、触媒層、導電層、集電体層を含む、固体高分子型燃料電池用膜電極複合体において、集電体および導電層の少なくとも一方が触媒層を覆い、高分子電解質膜と接触していることを特徴とする。   A membrane for a solid polymer fuel cell, comprising at least an anode and a cathode arranged with a polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and the anode and the cathode including a catalyst layer, a conductive layer, and a current collector layer in order from the polymer electrolyte membrane The electrode composite is characterized in that at least one of the current collector and the conductive layer covers the catalyst layer and is in contact with the polymer electrolyte membrane.

本方法は水素ガスなどの気体燃料を使用するPEFCに適用される方法であって、例えばPEFCで発電を行う際にアノードからカソードへクロスリークした水素とカソード側に燃料として供給される酸素(空気)が混合し、さらに触媒上で反応が起こった場合、発熱する事があった。発熱とは、水素と酸素及び触媒の燃焼によるものと推測され、一般的にPEFCでの発電時にプロトンと酸素から水が生成する反応熱より高温である。   This method is applied to PEFC that uses gaseous fuel such as hydrogen gas. For example, when power is generated by PEFC, hydrogen leaked from the anode to the cathode and oxygen supplied as fuel to the cathode (air) ), And when a reaction occurs on the catalyst, heat may be generated. The exotherm is presumed to be due to the combustion of hydrogen, oxygen, and the catalyst, and is generally higher than the reaction heat that produces water from protons and oxygen during power generation in PEFC.

そのため、触媒層に水素および酸素(空気)が直接触れ合わないよう対策を講じることで発熱反応を抑制し、膜電極複合体の劣化や分解を軽減することで、耐久性を向上することができる。一般的にはエッジシールなどが用いられているが、本発明では集電体あるいは導電層で触媒層を覆うことによって簡易に高耐久の膜電極複合体を得ることができる。   Therefore, by taking measures so that hydrogen and oxygen (air) do not come into direct contact with the catalyst layer, the exothermic reaction can be suppressed, and the deterioration and degradation of the membrane electrode assembly can be reduced, thereby improving the durability. Generally, an edge seal or the like is used, but in the present invention, a highly durable membrane electrode assembly can be easily obtained by covering the catalyst layer with a current collector or a conductive layer.

まず、各層の配置関係について説明する。   First, the arrangement relationship of each layer will be described.

本発明の膜電極複合体はアノードおよびカソードの少なくとも一方が、高分子電解質膜から近い順に、触媒層、導電層、集電体層からなり、それぞれの層が電解質膜に配置が近い層全体を覆う、または、同じ面積になるように配置されている。ただし、触媒層は導電層あるいは集電層より面積が同じまたは、小さく、導電層あるいは集電層が電解質膜と接触していることを必須としている。ここでいう面積とは、層の一番面積が大きい面の投影面積を指しており、面積が大きいまたは同じ層は、面積の小さいまたは同じ層の投影面積全体を覆うように配置されていることが好ましい。ここでの覆うとは、全体が覆われて重なる状態を指し、例えば面積の小さい触媒層の上に面積の大きい導電層を重ね合わせた場合、上から見たときに面積の小さな触媒層が面積の大きい導電層によって完全に隠れてしまう状態をいう。   The membrane electrode assembly of the present invention comprises a catalyst layer, a conductive layer, and a current collector layer in the order that at least one of the anode and the cathode is closer to the polymer electrolyte membrane, and each layer is arranged close to the electrolyte membrane. It is arranged so as to cover or have the same area. However, the catalyst layer has the same or smaller area than the conductive layer or the current collecting layer, and it is essential that the conductive layer or the current collecting layer is in contact with the electrolyte membrane. The area here refers to the projected area of the surface with the largest area of the layer, and the large or the same layer is arranged so as to cover the entire projected area of the small or the same layer. Is preferred. Covering here refers to a state where the whole is covered and overlapped.For example, when a conductive layer having a large area is overlaid on a catalyst layer having a small area, the catalyst layer having a small area when viewed from above has an area. A state in which the conductive layer is completely hidden by a large conductive layer.

また接触しているとは導電層あるいは集電層と電解質膜間が完全に密着されていてもよいし、接触程度でもよく、導電層あるいは集電層と電解質膜の隙間に燃料が入ってこなければ特に限定しない。しかし、燃料のクロスリークは膜電極複合体の電極エッジ部で起こる場合が多いことが知られているため、エッジ部では密着されている方がより好ましい。   In addition, the contact may be that the conductive layer or current collecting layer and the electrolyte membrane are completely in close contact with each other, or the degree of contact may be sufficient, and fuel must enter the gap between the conductive layer or current collecting layer and the electrolyte membrane. There is no particular limitation. However, since it is known that the fuel cross leak often occurs at the electrode edge portion of the membrane electrode assembly, it is more preferable that the fuel is cross-contacted at the edge portion.

本発明はアノード及びカソード両極に実施される方が耐久性向上のため好ましいが、アノードまたはカソードのどちらか一方でも効果を得ることができる。どちらか一方に実施する場合、カソード側に適用する方がより好ましい。分子の小さく、拡散性の高い水素分子がアノード側からカソード側へクロスリークされることの方が多いためである。   The present invention is preferably applied to both the anode and the cathode in order to improve durability, but the effect can be obtained with either the anode or the cathode. When implemented on either one, it is more preferable to apply to the cathode side. This is because hydrogen molecules having small molecules and high diffusibility are often cross leaked from the anode side to the cathode side.

燃料のクロスリーク量や発明の効果は使用する電解質膜の性質に依存する場合が多いことが知られており、電解質膜としては炭化水素系電解質膜やフッ素系電解質膜などが挙げられるが、本発明はあらゆる種類の電解質膜に適用され特に限定されない。中でも可燃性である炭化水素系電解質膜での適応が好ましく、その耐久性向上効果は大きい。例えばアノードからクロスリークした水素がカソードの触媒上で酸素と反応した場合、発熱反応により電解質膜が燃焼し、生じた微小な穴からクロスリークした水素によってさらに穴が大きくなることで膜破れにつながるとすれば、本発明により触媒層を覆うことで気体が触媒上で直接接触することがなく高温の発熱反応は生じないと推測している。一方、不燃であるフッ素系電解質膜であっても高温の発熱反応にさらされるとポリマーの分解、劣化が懸念される。   It is known that the amount of fuel cross leak and the effect of the invention often depend on the properties of the electrolyte membrane used, and examples of the electrolyte membrane include hydrocarbon electrolyte membranes and fluorine electrolyte membranes. The invention is applicable to all kinds of electrolyte membranes and is not particularly limited. In particular, adaptation with a flammable hydrocarbon-based electrolyte membrane is preferable, and its durability improvement effect is great. For example, when hydrogen leaked from the anode reacts with oxygen on the cathode catalyst, the electrolyte membrane burns due to the exothermic reaction, and the hole becomes larger due to the hydrogen leaking from the generated minute hole, leading to membrane breakage. Assuming that the gas is not directly contacted on the catalyst by covering the catalyst layer according to the present invention, it is assumed that a high temperature exothermic reaction does not occur. On the other hand, even in the case of a fluorine-based electrolyte membrane that is incombustible, there is a concern that the polymer may be decomposed or deteriorated when exposed to a high temperature exothermic reaction.

また、本発明に使用される膜電極複合体は基本的には本発明の膜電極複合体の配置関係を損なわず、効果の妨げにならない範囲であれば他の機能層を含んでいてもよく、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。   In addition, the membrane electrode assembly used in the present invention basically may contain other functional layers as long as the arrangement relationship of the membrane electrode assembly of the present invention is not impaired and the effect is not hindered. 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.

次に、膜電極複合体の各層の詳しい説明をする。   Next, each layer of the membrane electrode assembly will be described in detail.

拡散層とはここでは集電層(電極基材)と導電層からなるもののことを指す。拡散層に使用される電極基材は、集電あるいは給電を行うことができ、電気抵抗が低い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。   Here, the diffusion layer refers to a current collecting layer (electrode substrate) and a conductive layer. As the electrode base material used for the diffusion layer, one having a low electric resistance can be used, which can collect current or supply power. 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.

次に導電層の説明をする。通常、電子伝導体(導電材)と結着剤からなり、電子伝導体には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、無機導電材料を添加しても良い。   Next, the conductive layer will be described. Usually, it consists of an electron conductor (conductive material) and a binder, and carbon materials and inorganic conductive materials are preferably used for the electron conductor from the viewpoint of chemical stability. Among these, amorphous and crystalline carbon materials are mentioned. A carbon material or an inorganic conductive material may be added.

例えば、チャネルブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックが電子伝導性と比表面積の大きさから好ましく用いられる。ファーネスブラックとしては、キャボット社製バルカン(登録商標)XC−72R、バルカン(登録商標)P、ブラックパールズ(登録商標)880、ブラックパールズ(登録商標)1100、ブラックパールズ(登録商標)1300、ブラックパールズ(登録商標)2000、リーガル(登録商標)400、ケッチェンブラック・インターナショナル社製ケッチェンブラック(登録商標)EC、ケッチェンブラック(登録商標)EC600JD、三菱化学社製#3150、#3250などが挙げられ、アセチレンブラックとしては電気化学工業社製デンカブラック(登録商標)などが挙げられる。   For example, carbon black such as channel black, thermal black, furnace black, and acetylene black is preferably used because of its electronic conductivity and specific surface area. Furnace Black includes Vulcan (registered trademark) XC-72R, Vulcan (registered trademark) P, Black Pearls (registered trademark) 880, Black Pearls (registered trademark) 1100, Black Pearls (registered trademark) 1300, Black Pearls manufactured by Cabot Corporation. (Registered Trademark) 2000, Regal (Registered Trademark) 400, Ketjen Black International (registered trademark) EC, Ketjen Black (registered trademark) EC600JD, Mitsubishi Chemical Corporation # 3150, # 3250, etc. Examples of acetylene black include Denka Black (registered trademark) manufactured by Denki Kagaku Kogyo.

またカーボンブラックのほか、天然の黒鉛、ピッチ、コークス、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂、フラン樹脂などの有機化合物から得られる人工黒鉛や炭素なども使用することができる。   In addition to carbon black, artificial graphite or carbon obtained from organic compounds such as natural graphite, pitch, coke, polyacrylonitrile, phenol resin, and furan resin can also be used.

これらの炭素材料の形態としては、不定形粒子状のほか繊維状、チューブ状、円錐状、メガホン状のものも用いることができる。また、これら炭素材料を後処理加工したものを用いてもよい。また、Au、Pt、Ti、Cu、Al、ステンレスなどの金属微粒子、酸化錫、インジウム錫酸化物の粒子、ポリアニリンやフラーレンなどの電子伝導性高分子を添加することもできる。   As the form of these carbon materials, fibers, tubes, cones, megaphones as well as irregular particles can be used. Moreover, you may use what post-processed these carbon materials. Further, metal fine particles such as Au, Pt, Ti, Cu, Al, and stainless steel, particles of tin oxide and indium tin oxide, and electron conductive polymers such as polyaniline and fullerene can be added.

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。   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.

さらに電子伝導性を向上させる場合には、電子伝導体(導電材)を使用してもよく、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、無機導電材料を添加しても良い。   Furthermore, when improving electronic conductivity, you may use an electronic conductor (electrically conductive material), and a carbon material and an inorganic electrically conductive material are used preferably from the point of electronic conductivity or chemical stability. Among these, amorphous and crystalline carbon materials are mentioned. A carbon material or an inorganic conductive material may be added.

例えば、チャネルブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックが電子伝導性と比表面積の大きさから好ましく用いられる。ファーネスブラックとしては、キャボット社製バルカン(登録商標)XC−72R、バルカン(登録商標)P、ブラックパールズ(登録商標)880、ブラックパールズ(登録商標)1100、ブラックパールズ(登録商標)1300、ブラックパールズ(登録商標)2000、リーガル(登録商標)400、ケッチェンブラック・インターナショナル社製ケッチェンブラック(登録商標)EC、ケッチェンブラック(登録商標)EC600JD、三菱化学社製#3150、#3250などが挙げられ、アセチレンブラックとしては電気化学工業社製デンカブラック(登録商標)などが挙げられる。   For example, carbon black such as channel black, thermal black, furnace black, and acetylene black is preferably used because of its electronic conductivity and specific surface area. Furnace Black includes Vulcan (registered trademark) XC-72R, Vulcan (registered trademark) P, Black Pearls (registered trademark) 880, Black Pearls (registered trademark) 1100, Black Pearls (registered trademark) 1300, Black Pearls manufactured by Cabot Corporation. (Registered Trademark) 2000, Regal (Registered Trademark) 400, Ketjen Black International (registered trademark) EC, Ketjen Black (registered trademark) EC600JD, Mitsubishi Chemical Corporation # 3150, # 3250, etc. Examples of acetylene black include Denka Black (registered trademark) manufactured by Denki Kagaku Kogyo.

またカーボンブラックのほか、天然の黒鉛、ピッチ、コークス、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂、フラン樹脂などの有機化合物から得られる人工黒鉛や炭素なども使用することができる。   In addition to carbon black, artificial graphite or carbon obtained from organic compounds such as natural graphite, pitch, coke, polyacrylonitrile, phenol resin, and furan resin can also be used.

これらの炭素材料の形態としては、不定形粒子状のほか繊維状、チューブ状、円錐状、メガホン状のものも用いることができる。また、これら炭素材料を後処理加工したものを用いてもよい。また、Au、Pt、Ti、Cu、Al、ステンレスなどの金属微粒子、酸化錫、インジウム錫酸化物の粒子、ポリアニリンやフラーレンなどの電子伝導性高分子を添加することもできる。   As the form of these carbon materials, fibers, tubes, cones, megaphones as well as irregular particles can be used. Moreover, you may use what post-processed these carbon materials. Further, metal fine particles such as Au, Pt, Ti, Cu, Al, and stainless steel, particles of tin oxide and indium tin oxide, and electron conductive polymers such as polyaniline and fullerene can be added.

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 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.

本発明の膜電極複合体に用いられる電解質膜としては、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。   As the electrolyte membrane used in the membrane electrode assembly 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. In particular, 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 moisture 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.

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。   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 a metal) is contained. Examples include 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 replace with protons 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、本発明に用いられる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。   In addition, the electrolyte membrane and the polymer material having an ionic group used in the present invention can be crosslinked as a whole or a part of the polymer structure by means such as irradiation. 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.

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。   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、本発明に用いられる電解質膜中には、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。   Further, in the electrolyte membrane used in the present invention, the mechanical strength is improved, the thermal stability of the ionic group is improved, the workability is improved, etc. within a range that does not impair the ionic conductivity and the effect of suppressing the fuel crossover. For this purpose, 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.

本発明方法に用いられる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 used in 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.

本発明の燃料電池の用途としては、特に限定されないが、乗用車、電動自転車、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、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、玩具類、電動工具、家庭用電力供給機として好ましく用いられ、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も好適に利用できる。   The use of the fuel cell of the present invention is not particularly limited, but it is not limited to automobiles such as passenger cars, electric bicycles, buses and trucks, motorcycles, bicycles with electric assist, robots, electric carts, electric wheelchairs, ships, and railways. Power supply, mobile phone, personal computer, PDA, video camera (camcorder), digital camera, handy terminal, RFID reader, portable devices such as various displays, home appliances such as electric shavers and vacuum cleaners, toys, electric tools, homes It can be preferably used as a power supply for a vehicle, and can be suitably used as a substitute for a conventional primary battery such as a stationary generator, a secondary battery, a hybrid power source with these or a solar battery, or for charging.

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。
(1)膜電極複合体の耐久発電性能評価
作製した膜電極複合体を評価セル(電極面積5cm2用単セル)に組み込み、アノードに水素ガスを10mL/分、カソードは自然呼気により空気を供給した。カソード集電板およびアノード集電板にリードを取り付け、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を用いて測定した。常温で200mA/cm2の定電流で8時間発電した後、2時間停止するサイクルを繰り返し行い、耐久時間を調べた。
[Measuring method]
The characteristics in the examples were measured by the methods shown below.
(1) Endurance power generation performance evaluation of membrane electrode assembly The fabricated membrane electrode assembly is incorporated into an evaluation cell (single cell for electrode area of 5 cm 2 ), hydrogen gas is supplied to the anode at 10 mL / min, and air is supplied to the cathode by natural exhalation. did. Leads were attached to the cathode current collector and the anode current collector, and measurement was performed using a Toyo Technica evaluation device, a potentiostat 1470 made by solartron, and a frequency response analyzer made by solartron 1255B. After generating power for 8 hours at a constant current of 200 mA / cm 2 at room temperature, a cycle of stopping for 2 hours was repeated to examine the durability time.

[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.

[触媒転写電極作製例]
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)"1000を15g、田中貴金属工業社製Pt担持カーボン触媒TEC10V50Eを2gとデュポン(DuPont)社製20%"ナフィオン(登録商標)"溶液10gを混合し、触媒塗液Aを得た。東レ・デュポン社製カプトンフィルム"200H"に触媒塗液Aをナイフコーターで白金付量が1mg/cm2になるよう塗工後、100℃にて15分乾燥した。次に所定の大きさに応じてカットし触媒転写電極を得た。
[Example of catalyst transfer electrode preparation]
15g of Pt-Ru supported carbon catalyst "HiSPEC (registered trademark)" 1000 manufactured by Johnson & Matthey, 2g of Pt supported carbon catalyst TEC10V50E manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd. and 20% "Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont ) "The solution 10g was mixed and the catalyst coating liquid A was obtained. The catalyst coating liquid A was applied to a Kapton film “200H” manufactured by Toray DuPont with a knife coater so that the amount of platinum applied was 1 mg / cm 2, and then dried at 100 ° C. for 15 minutes. Next, a catalyst transfer electrode was obtained by cutting according to a predetermined size.

[導電層および集電層例]
米国イーテック(E-TEK)社製カーボンクロス"TL−1400W"を所定の大きさにカットして使用した。カーボン層側を導電層、クロス側を集電層とした。
[Example of conductive layer and current collecting layer]
A carbon cloth “TL-1400W” manufactured by E-TEK (USA) was cut into a predetermined size and used. The carbon layer side was a conductive layer, and the cross side was a current collecting layer.

[実施例1]
触媒転写電極をアノード、カソード共に一片2.3cmの正方形となるようにカットし、触媒層側で上記電解質膜Aを狭持するように対向させ、150℃、5MPaで5分間プレスした。触媒層表面のカプトンフィルムを剥がし、触媒層転写膜Aを得た。さらにカーボンクロスを触媒層より大きめの一辺2.5cmの正方形となるようにカットし、導電層と触媒層が接触し、かつ触媒層全体を覆うように両極共に配置した(このとき電解質膜と導電層が接触した状態となる)。これを100℃、3MPaで5分間プレスし、膜電極複合体Aを得た。
[Example 1]
The catalyst transfer electrode was cut so that each of the anode and the cathode was a square of 2.3 cm, faced so as to sandwich the electrolyte membrane A on the catalyst layer side, and pressed at 150 ° C. and 5 MPa for 5 minutes. The Kapton film on the surface of the catalyst layer was peeled off to obtain a catalyst layer transfer film A. Further, the carbon cloth was cut so as to be a square with a side 2.5 cm larger than the catalyst layer, and both electrodes were disposed so that the conductive layer and the catalyst layer were in contact and covered the entire catalyst layer (at this time, the electrolyte membrane and the conductive layer were electrically conductive). The layers are in contact). This was pressed at 100 ° C. and 3 MPa for 5 minutes to obtain a membrane electrode assembly A.

この膜電極複合体Aの耐久発電時間は図1に示すように500時間でも急激な電圧低下は見られなかった。   As shown in FIG. 1, the membrane electrode assembly A did not show a rapid voltage drop even after 500 hours as shown in FIG.

[比較例1]
触媒層転写膜Aに触媒層と同じ大きさの一辺2.3cmにカットしたカーボンクロスを実施例1と同様に配置して、100℃、3MPaで5分間プレスし、膜電極複合体Bを得た。
[Comparative Example 1]
A carbon cloth cut to a size of 2.3 cm on one side of the catalyst layer transfer film A is arranged in the same manner as in Example 1 and pressed at 100 ° C. and 3 MPa for 5 minutes to obtain a membrane electrode assembly B. It was.

この膜電極複合体Bは図2に示すように55時間で水素漏れが発生し、電極エッジ部分での膜破れを確認した。このことから触媒層全体を導電層で覆うことによる耐久性向上効果は明らかである。   As shown in FIG. 2, hydrogen leakage occurred in this membrane electrode composite B in 55 hours, and membrane breakage at the electrode edge portion was confirmed. From this, the durability improvement effect by covering the entire catalyst layer with the conductive layer is clear.

[実施例2]
三菱化学社製カーボンブラック"#3030B"を3g、結着剤としてフッ化ビニリデン樹脂(以下PVDFと略することがある)呉羽化学工業株式会社製"KFポリマー#1300"0.15g、溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン6gを容器に取り、均一になるまで撹拌して導電層塗液Aとした。導電層塗液Aをカーボンペーパー(東レ(株)製カーボンペーパー"TGP-H-060")にスペーサーを用いて2.3mm角に塗工し、100℃にて15分乾燥した。導電層塗液Aの固形分設定付量は0.5mg/cm2とし、さらにカーボンペーパーを導電層の周囲1mm大きく2.5cm角になるようカットして拡散層Aを得た。
[Example 2]
3 g of carbon black “# 3030B” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, 0.15 g of vinylidene fluoride resin (hereinafter sometimes abbreviated as PVDF) as a binder, “KF polymer # 1300” manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd., and N as a solvent -6 g of methyl-2-pyrrolidone was put in a container and stirred until it became uniform to obtain a conductive layer coating solution A. The conductive layer coating liquid A was applied to carbon paper (carbon paper “TGP-H-060” manufactured by Toray Industries, Inc.) in a 2.3 mm square using a spacer, and dried at 100 ° C. for 15 minutes. The conductive layer coating liquid A had a solid content setting amount of 0.5 mg / cm 2 , and the carbon paper was further cut to be 1 mm larger and 2.5 cm square around the conductive layer to obtain a diffusion layer A.

拡散層Aの導電層側を触媒層転写膜Aと接触するように配置し、導電層と触媒層が接触し、かつ拡散層が触媒層全体を覆うように両極共に配置した(このとき電解質膜と集電層が接触した状態となる)。これを100℃、3MPaで5分間プレスし、膜電極複合体Cを得た。   The conductive layer side of the diffusion layer A is disposed so as to be in contact with the catalyst layer transfer film A, and both electrodes are disposed so that the conductive layer and the catalyst layer are in contact with each other and the diffusion layer covers the entire catalyst layer. And the current collecting layer are in contact with each other). This was pressed at 100 ° C. and 3 MPa for 5 minutes to obtain a membrane electrode composite C.

この膜電極複合体Cの耐久発電時間は図3に示すように500時間でも急激な電圧低下は見られなかった。このことから触媒層全体を導電層および集電層で覆うことにより、触媒層が水素および酸素と直接触れあわないようにすることによる耐久性向上効果は明らかである。   As shown in FIG. 3, the membrane electrode assembly C did not show a rapid voltage drop even after 500 hours. From this, the durability improvement effect by covering the entire catalyst layer with the conductive layer and the current collecting layer so that the catalyst layer does not come into direct contact with hydrogen and oxygen is clear.

[実施例3]
触媒層転写膜Aのアノード触媒層上へ導電層塗液Aを導電層と触媒層が接触し、かつ触媒層全体を覆うようにスペーサーを用いて2.5mm角に塗工した。100℃にて15分間乾燥した後、カソード側も同様に塗工し乾燥した。導電層塗液Aの固形分設定付量は0.5mg/cm2とした。次にカーボンペーパー(東レ(株)製カーボンペーパー"TGP-H-060")を2.3mm角にカットし、両極の導電層上に配置して100℃、3MPaで5分間プレスし、膜電極複合体Dを得た。
[Example 3]
The conductive layer coating solution A was applied to the anode catalyst layer of the catalyst layer transfer film A in a 2.5 mm square using a spacer so that the conductive layer and the catalyst layer were in contact with each other and the entire catalyst layer was covered. After drying at 100 ° C. for 15 minutes, the cathode side was similarly coated and dried. The solid content setting amount of the conductive layer coating liquid A was 0.5 mg / cm 2 . Next, carbon paper (carbon paper “TGP-H-060” manufactured by Toray Industries, Inc.) is cut into 2.3 mm square, placed on the conductive layer of both electrodes, pressed at 100 ° C. and 3 MPa for 5 minutes, and membrane electrode Complex D was obtained.

この膜電極複合体Dの耐久発電時間は図4に示すように500時間でも急激な電圧低下は見られなかった。   As shown in FIG. 4, the membrane electrode assembly D did not show a rapid voltage drop even after 500 hours.

本発明の膜電極複合体は、水素を燃料とする燃料電池に好適である。本発明の燃料電池の用途としては、特に限定されないが、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、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、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。   The membrane electrode assembly of the present invention is suitable for a fuel cell using hydrogen as a fuel. The use of the fuel cell of the present invention is not particularly limited, but is such as electric bicycles, motorcycles, vehicles such as automobiles, buses, trucks, mobiles such as ships, railways, mobile phones, personal computers, PDAs, video cameras, digital cameras. Mobile devices such as cordless vacuum cleaners, toys, robot power supply sources, stationary primary generators such as stationary generators, alternatives to secondary batteries, or hybrid power sources with these or solar cells, or charging It is preferably used for use.

実施例1の200mA/cm2の定電流における耐久発電評価結果のグラフである。It is a graph of the durable electric power generation evaluation result in 200 mA / cm < 2 > constant current of Example 1. FIG. 比較例1の200mA/cm2の定電流における耐久発電評価結果のグラフである。It is a graph of the durable electric power generation evaluation result in the constant current of 200 mA / cm < 2 > of the comparative example 1. 実施例2の200mA/cm2の定電流における耐久発電評価結果のグラフである。It is a graph of the endurance power evaluation results in the constant current of 200 mA / cm 2 in Example 2. 実施例3の200mA/cm2の定電流における耐久発電評価結果のグラフである。It is a graph of the endurance power generation evaluation result in Example 3 at a constant current of 200 mA / cm 2 .

Claims (2)

少なくとも高分子電解質膜を挟んで配置したアノードおよびカソードからなり、アノードおよびカソードが、高分子電解質膜から近い順に、触媒層、導電層、集電体層を含む、固体高分子型燃料電池用膜電極複合体において、集電体および導電層の少なくとも一方が触媒層を覆い、高分子電解質膜と接触していることを特徴とする固体高分子型燃料電池用膜電極複合体。   A membrane for a solid polymer fuel cell, comprising at least an anode and a cathode arranged with a polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and the anode and the cathode including a catalyst layer, a conductive layer, and a current collector layer in order from the polymer electrolyte membrane A membrane electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell, wherein at least one of a current collector and a conductive layer covers the catalyst layer and is in contact with the polymer electrolyte membrane. 高分子電解質が炭化水素系である請求項1記載の膜電極複合体。   The membrane electrode assembly according to claim 1, wherein the polymer electrolyte is a hydrocarbon system.
JP2008042625A 2008-02-25 2008-02-25 Membrane electrode composite Pending JP2009199983A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008042625A JP2009199983A (en) 2008-02-25 2008-02-25 Membrane electrode composite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008042625A JP2009199983A (en) 2008-02-25 2008-02-25 Membrane electrode composite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009199983A true JP2009199983A (en) 2009-09-03

Family

ID=41143262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008042625A Pending JP2009199983A (en) 2008-02-25 2008-02-25 Membrane electrode composite

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009199983A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090068525A1 (en) Fuel Cell Electrode, Method for Producing Fuel Cell Electrode, Membrane-Electrode Assembly, Method for Producing Membrane-Electrode Assembly, and Solid Polymer Fuel Cell
US20110097651A1 (en) Membrane Electrode Assembly (MEA) Fabrication Procedure on Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell
JP2006253124A (en) Electrolyte film support, method for treating polymer electrolyte composite film using the same, polymer electrolyte composite film having treated thereby, and fuel cell using same
JP2007214112A (en) Membrane electrode composite
JP2005353581A (en) Electrolyte membrane, membrane-electrode composite, and polymer electrolyte fuel cell
US20080199758A1 (en) Small portable fuel cell and membrane electrode assembly used therein
JP5347251B2 (en) Method for producing membrane electrode composite
Kakinuma et al. The possibility of intermediate–temperature (120° C)–Operated polymer electrolyte fuel cells using perfluorosulfonic acid polymer membranes
JP4870360B2 (en) FUEL CELL ELECTRODE, FUEL CELL, AND METHOD FOR PRODUCING FUEL CELL ELECTRODE
JP2005108770A (en) Manufacturing method of electrolyte membrane electrode joint body
JP2008234968A (en) Membrane-electrode assembly, its manufacturing method, and polymer electrolyte fuel cell
JP2009043712A (en) Method of manufacturing membrane electrode assembly
JP2009049004A (en) Method of manufacturing liquid supply type fuel cell
JP2006202598A (en) Fuel cell electrode and fuel cell
JP2007265970A (en) Membrane electrode composite and method of manufacturing same
JP5309803B2 (en) Membrane electrode composite for hydrogen fuel cell
US8481225B2 (en) Membrane electrode assembly, manufacturing method thereof and fuel cell
JP2007073324A (en) Film-electrode assembly, its manufacturing method, polymer electrolyte fuel cell, and its manufacturing method
JP2005085562A (en) Membrane-electrode assembly, its manufacturing method, and solid polymer fuel cell using it
JP2009199983A (en) Membrane electrode composite
JP2009099520A (en) Membrane electrode assembly and its manufacturing method, and polymer electrolyte fuel cell
JP2006012778A (en) Electrode catalyst layer for polymer electrolyte fuel cell and membrane electrode composite for polymer electrolyte fuel cell
JP5017831B2 (en) Asymmetric electrolyte membrane, membrane electrode assembly and polymer electrolyte fuel cell using the same
JP2006079917A (en) Mea for fuel cell, and fuel cell using this
JP2006236986A (en) Electrode, its manufacturing method, and its usage