JP2011054295A - 固体高分子形燃料電池用ガス拡散層材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】樹脂製網状シートにおける露出部の全面に、銅を主成分とする第一の被覆層を形成し、かかる第一の被覆層の外側に、クロムを主成分とする第二の被覆層を形成することにより、目的とする固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料を得た。
【選択図】なし
Description
1)前記第一の被覆層が銅メッキ層である。
2)前記第二の被覆層が、スパッタリング法又はイオンプレーティング法に従って形成 されたものである。
3)前記第一の被覆層が形成される前の前記樹脂製網状シートにおける露出部の全面に 、親水性付与のための表面処理が施されている。
4)前記第二の被覆層が形成される前の前記第一の被覆層の表面に、親水性付与のため の表面処理が施されている。
5)前記親水性付与のための表面処理が、低圧プラズマ処理又は大気圧プラズマ処理で ある。
6)前記樹脂製網状シートがポリエステル製である。
7)前記樹脂製網状シートは、カレンダーロール加工が施されたものである。
8)前記樹脂製網状シートが織物シートである。
9)上記8)の態様において、前記織物シートを構成する樹脂線の線径が30μm〜9 0μmである。
10)上記8)又は9)の態様において、前記織物シートのメッシュ数が100〜40 0メッシュである。
樹脂製シートを、弱アルカリ性の脱脂液中に65℃で5分間、浸漬せしめて脱脂処理を行なった後、樹脂製シートを水洗した。次いで、樹脂製シートを、パラジウム−スズ混合触媒液中に25℃で5分間、浸漬せしめることにより、樹脂製シート表面にパラジウム−スズ化合物を吸着せしめた後、シートを水洗した。その後、樹脂製シートを塩酸中に40℃で5分間、浸漬せしめてスズを除去し、メタル化したパラジウムを触媒核としてシート表面に形成せしめた後、シートを水洗した。そして、かかる樹脂製シートを銅メッキ液中に浸漬せしめ、空気撹拌を行なうことにより銅メッキ液の自己分解を抑制しながら、30℃で所定時間、樹脂製シートの表面にメッキ処理を施し、その後、水洗し風乾することにより、シート表面に銅を主成分とする第一の被覆層を形成せしめた。なお、樹脂製シートの露出部に形成された第一の被覆層において、銅の付着量は7610μg/cm2 であった。
○:剥離試験に用いた粘着テープに、銅の付着が認められない。
△:剥離試験に用いた粘着テープに、部分的に銅の付着が認められる。
×:剥離試験に用いた粘着テープの全面に銅の付着が認められる。
第一の被覆層を形成する前の樹脂製シートに対して、及び、第二の被覆層を形成する前の、樹脂製シートにおける第一の被覆層に対して、それぞれ低圧プラズマ処理を施した以外は本発明1と同様の手法に従って、ガス拡散層材料(本発明例2)を作製した。低圧プラズマ処理は、具体的には、以下の手法に従って実施した。即ち、樹脂製シート(厚さ:70μm、150メッシュ)を真空チャンバ内にセットし、チャンバ内を一度、真空度:7×10-3Paまで真空排気した。次いで、チャンバ内にアルゴンガスを28sccm導入して、アルゴンガス圧力:2.0Paとした後、13.56MHzの高周波電力:120Wを1分間、印加することにより、実施した。
予め表面方向の電気抵抗を測定した後、ガス拡散層を、80℃の硫酸水溶液(pH:4)中に60時間、浸漬した。かかる浸漬の後、再度、ガス拡散層の表面方向の電気抵抗を測定した。その測定結果を下記表2に示す。また、比較例として、市販のカーボンペーパー又はSUS製メッシュを用いて、同様の大きさに切り出してガス拡散層を作製し、同様の実験を行なった。それら各比較例の測定結果も、下記表2に併せて示す。
先ず、本発明のガス拡散層(本発明例2の材料より得られたもの)の2枚に対して、触媒層との接触抵抗を低減させると共に撥水性を付与することを目的として、導電性ペーストを塗布し、30分間、自然乾燥させた。次いで、1枚の拡散層を、燃料電池セルのアノード側セパレータにセットし、厚さ:100μmのガスケットで固定した。その後、固体高分子電解質膜・電極接合体をセットし、更に、他の1枚のガス拡散層、厚さ:100μmのガスケットを順にセットし、カソード側セパレータで挟み込んだ後、ネジで固定することにより、単セルを作製した。なお、固体高分子電解質膜・電極接合体としては、パーフルオロスルホン酸膜(商品名:ナフィオン、登録商標、デュポン社製)の両面に触媒層を形成してなるものを用いた。
第二の被覆層をイオンプレーティング法に従って形成した以外は、本発明例2と同様の手法に従って、ガス拡散層材料を作製した。イオンプレーティング法による第二の被覆層の形成は、具体的に以下のようにして行なった。
Claims (11)
- 樹脂製網状シートにおける露出部の全面に、銅を主成分とする第一の被覆層を有し、かかる第一の被覆層の外側に、クロムを主成分とする第二の被覆層を有する、固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料。
- 前記第一の被覆層が銅メッキ層である請求項1に記載の固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料。
- 前記第二の被覆層が、スパッタリング法又はイオンプレーティング法に従って形成されたものである請求項1又は請求項2に記載の固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料。
- 前記第一の被覆層が形成される前の前記樹脂製網状シートにおける露出部の全面に、親水性付与のための表面処理が施されている請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料。
- 前記第二の被覆層が形成される前の前記第一の被覆層の表面に、親水性付与のための表面処理が施されている請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料。
- 前記親水性付与のための表面処理が、低圧プラズマ処理又は大気圧プラズマ処理である請求項4又は請求項5に記載の固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料。
- 前記樹脂製網状シートがポリエステル製である請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料。
- 前記樹脂製網状シートが、カレンダーロール加工が施されたものである請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料。
- 前記樹脂製網状シートが織物シートである請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料。
- 前記織物シートを構成する樹脂線の線径が30μm〜90μmである請求項9に記載の固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料。
- 前記織物シートのメッシュ数が100〜400メッシュである請求項9又は請求項10に記載の固体高分子形燃料電池のガス拡散層材料。
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