JP2016001568A - 燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法 - Google Patents

燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2016001568A
JP2016001568A JP2014121359A JP2014121359A JP2016001568A JP 2016001568 A JP2016001568 A JP 2016001568A JP 2014121359 A JP2014121359 A JP 2014121359A JP 2014121359 A JP2014121359 A JP 2014121359A JP 2016001568 A JP2016001568 A JP 2016001568A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst layer
electrode
electrolyte membrane
fuel cell
communication hole
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.)
Granted
Application number
JP2014121359A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016001568A5 (ja
JP6315574B2 (ja
Inventor
尚紀 櫛谷
Naoki Kushitani
尚紀 櫛谷
優介 和田
Yusuke Wada
優介 和田
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2014121359A priority Critical patent/JP6315574B2/ja
Publication of JP2016001568A publication Critical patent/JP2016001568A/ja
Publication of JP2016001568A5 publication Critical patent/JP2016001568A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6315574B2 publication Critical patent/JP6315574B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

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

Abstract

【課題】簡単且つ経済的に、固体高分子電解質膜に触媒層を良好に設けることを可能にする。【解決手段】燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法では、転写用基材50に触媒層用ペースト58が塗布された後、加熱プレート62上に載置される。その際、触媒層用ペースト58の外周部位は、段差部64を介して前記触媒層用ペースト58の中央部位よりも下方に配置される。この状態で、乾燥処理が行われた後、固体高分子電解質膜の両方の面に、それぞれ転写用基材50から触媒層が転写される。【選択図】図8

Description

本発明は、固体高分子電解質膜の両方の面に触媒層が設けられた燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法に関する。
一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の一方側にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の他方側にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体(MEA)を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持されることにより、燃料電池が構成されている。通常、燃料電池を所定数だけ積層した燃料電池スタックが、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
通常、アノード電極及びカソード電極は、固体高分子電解質膜の各面に設けられる電極触媒層と、前記電極触媒層に積層されるガス拡散層とを有している。電極触媒層は、例えば、白金粒子等の金属粒子を担持した触媒担体(カーボンブラック等)がイオン導電性バインダを介して結合一体化されて構成されている。一方、ガス拡散層は、例えば、カーボンペーパー又はカーボンクロスから形成されている。
電極触媒層は、通常、触媒物質と電解質と溶剤とを含む電極インクが用いられ、前記電極インクが基材上に塗布された後、乾燥処理が施されている。さらに、乾燥処理により溶剤が飛散された触媒層は、固体高分子電解質膜に積層されて転写され、基材が除去されることにより、膜・触媒層構造体(CCM)(Catalyst・Coated・Membrane)が製造されている。
上記の製造工程において、触媒層端部(外周部位)が他の触媒層部位に比べて薄肉化し易い。このため、乾燥処理時に、触媒層端部の乾燥速度が、他の触媒層部位の乾燥速度よりも速くなる。従って、触媒層端部と他の触媒層部位との乾燥速度の差に起因して、前記触媒層端部に亀裂が集中して発生するという問題がある。
そこで、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池電極の触媒層形成方法が知られている。この触媒層形成方法では、少なくとも触媒物質と電解質と溶剤とを含む触媒インクを、湿潤することにより膨潤する性質を持つ基材シート上に製膜する工程を有している。さらに、触媒インク面と基材シート面とを異なる湿度雰囲気に曝し、双方の収縮速度を略一致させた状態で乾燥させる工程を有している。
これにより、収縮率の異なる複数種の触媒インクに対して共通の基材シートを用いても、乾燥工程において両者の収縮速度を略一致させることで、ひび割れのない状態で触媒層を前記基材シート上に形成することができる、としている。
特開2004−259509号公報
しかしながら、上記の特許文献1では、触媒インク面と基材シート面とを異なる湿度雰囲気に曝し、双方の収縮速度を略一致させるため、湿度制御が煩雑化するという問題がある。しかも、設備が大型化するとともに、経済的ではないという問題がある。
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的に、固体高分子電解質膜に触媒層を良好に設けることが可能な燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、固体高分子電解質膜の両方の面に触媒層が設けられた燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法に関するものである。この製造方法では、転写用基材に触媒層を塗布する工程を有している。さらに、触媒層が塗布された転写用基材を、乾燥処理用台部材上に載置するとともに、前記触媒層の外周部位を該触媒層の中央部位よりも下方に配置した状態で、乾燥処理を行う工程を有している。そして、乾燥処理が終了した後、固体高分子電解質膜の両方の面に、それぞれ転写用基材から触媒層を転写する工程を有している。
本発明によれば、触媒層の外周部位は、前記触媒層の中央部位よりも下方に配置された状態で、該接触層の乾燥処理が行われている。このため、塗布作業時に塗布膜厚さが比較的薄肉状になり易い触媒層の外周部位には、他の触媒層部位から塗布材が自重により流動している。
従って、触媒層の外周部位は、良好に増肉されるため、前記触媒層の外周部位と前記触媒層の他の部位とでは、乾燥速度の速度差が有効に低減される。これにより、触媒層の外周部位に亀裂が集中することを確実に抑制することができ、簡単且つ経済的に、固体高分子電解質膜に前記触媒層を効率的に設けることが可能になる。
本発明に係る製造方法が適用される固体高分子型燃料電池の要部分解斜視図である。 前記固体高分子型燃料電池の、図1中、II−II線断面図である。 前記固体高分子型燃料電池を構成する膜・触媒層構造体の要部拡大断面図である。 第1の製造方法において、転写用基材にマスクキングする際の説明図である。 前記第1の製造方法において、塗工機の説明図である。 前記第1の製造方法において、マスクシートを剥離する際の説明図である。 前記第1の製造方法において、加熱機の説明図である。 前記第1の製造方法において、積層基材が加熱プレートに載置された際の説明図である。 前記第1の製造方法において、前記積層基材の乾燥処理が終了した際の説明図である。 前記第1の製造方法において、熱転写機の説明図である。 第2の製造方法において、加熱機の説明図である。 第3の製造方法において、加熱機の説明図である。 前記第3の製造方法において、前記加熱機の要部断面説明図である。
図1及び図2に示すように、本発明に係る製造方法が適用される固体高分子型燃料電池10は、膜・触媒層構造体(CCM)12を有する電解質膜・電極構造体(MEA)14を備える。電解質膜・電極構造体14は、カソード側セパレータ16及びアノード側セパレータ18に挟持されて矢印A方向(例えば、水平方向)に積層される。
複数の燃料電池10は、矢印A方向に積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックを構成するとともに、図示しない燃料電池電気自動車等に搭載される。なお、燃料電池10は、矢印C方向(鉛直方向)に積層してもよい。
燃料電池10の矢印B方向(水平方向)の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔20a、冷却媒体入口連通孔22a及び燃料ガス出口連通孔24bが設けられる。
酸化剤ガス入口連通孔20aは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給し、冷却媒体入口連通孔22aは、冷却媒体を供給し、燃料ガス出口連通孔24bは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。酸化剤ガス入口連通孔20a、冷却媒体入口連通孔22a及び燃料ガス出口連通孔24bは、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。
燃料電池10の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガス入口連通孔24a、冷却媒体出口連通孔22b及び酸化剤ガス出口連通孔20bが設けられる。燃料ガス入口連通孔24aは、燃料ガスを供給し、冷却媒体出口連通孔22bは、冷却媒体を排出し、酸化剤ガス出口連通孔20bは、酸化剤ガスを排出する。燃料ガス入口連通孔24a、冷却媒体出口連通孔22b及び酸化剤ガス出口連通孔20bは、矢印C方向に配列して設けられる。
カソード側セパレータ16及びアノード側セパレータ18は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板で構成される。カソード側セパレータ16及びアノード側セパレータ18は、金属材料に代えて、例えば、カーボン部材等で構成してもよい。
カソード側セパレータ16の電解質膜・電極構造体14に向かう面16aには、酸化剤ガス入口連通孔20aと酸化剤ガス出口連通孔20bとに連通する酸化剤ガス流路26が設けられる。酸化剤ガス流路26は、矢印B方向に延在する複数の酸化剤ガス流路溝を有する。酸化剤ガス流路26と酸化剤ガス入口連通孔20a及び酸化剤ガス出口連通孔20bとは、連結通路部28a、28bを介して連通する。
アノード側セパレータ18の電解質膜・電極構造体14に向かう面18aには、燃料ガス入口連通孔24aと燃料ガス出口連通孔24bとに連通する燃料ガス流路30が設けられる。燃料ガス流路30は、酸化剤ガス流路26と同様に、矢印B方向に延在する複数の燃料ガス流路溝を有する。燃料ガス流路30と燃料ガス入口連通孔24a及び燃料ガス出口連通孔24bとは、連結通路部32a、32bを介して連通する。
カソード側セパレータ16とアノード側セパレータ18とは、互いに対向する面16b、18b間に冷却媒体流路34を一体的に形成する。冷却媒体流路34と冷却媒体入口連通孔22a及び冷却媒体出口連通孔22bとは、連結通路部34a、34bを介して連通する。
カソード側セパレータ16の面16a、16bには、このカソード側セパレータ16の外周縁部を周回して第1シール部材36が一体的又は個別に設けられる。アノード側セパレータ18の面18a、18bには、このアノード側セパレータ18の外周縁部を周回して第2シール部材38が一体的又は個別に設けられる。
第1シール部材36及び第2シール部材38には、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。
図2に示すように、電解質膜・電極構造体14は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜40と、前記固体高分子電解質膜40を挟持するカソード電極42及びアノード電極44とを備える。固体高分子電解質膜40は、カソード電極42及びアノード電極44の外周端部よりも外方に突出する。
図1に示すように、固体高分子電解質膜40には、酸化剤ガス入口連通孔20a、酸化剤ガス出口連通孔20b、燃料ガス入口連通孔24a、燃料ガス出口連通孔24b、冷却媒体入口連通孔22a及び冷却媒体出口連通孔22bが形成される。
図2及び図3に示すように、カソード電極42は、固体高分子電解質膜40の一方の面40aに形成されるカソード側電極触媒層(触媒層)42aと、前記カソード側電極触媒層42aに固着されるカソード側ガス拡散層42bとを有する。アノード電極44は、固体高分子電解質膜40の他方の面40bに形成されるアノード側電極触媒層(触媒層)44aと、前記アノード側電極触媒層44aに固着されるアノード側ガス拡散層44bとを有する。
カソード側電極触媒層42a及びアノード側電極触媒層44aは、例えば、白金粒子等の触媒を担持した触媒担体(カーボンブラック等)がイオン導電性バインダを介して結合一体化されることにより形成される。カソード側電極触媒層42aの平面寸法とアノード側電極触媒層44aの平面寸法とは、同一寸法であってもよく、また、互いに異なる寸法であってもよい。
カソード側ガス拡散層42b及びアノード側ガス拡散層44bは、例えば、カーボンペーパー又はカーボンクロス等から構成される。カソード側ガス拡散層42bの平面寸法とアノード側ガス拡散層44bの平面寸法とは、同一寸法であってもよく、また、互いに異なる寸法であってもよい。
固体高分子電解質膜40にカソード側電極触媒層42a及びアノード側電極触媒層44aが設けられることにより、膜・触媒層構造体12が形成される(図3参照)。膜・触媒層構造体12にカソード側ガス拡散層42b及びアノード側ガス拡散層44bが設けられることにより、電解質膜・電極構造体14が形成される(図2参照)。
このように構成される燃料電池10の動作について、以下に説明する。
図1に示すように、酸化剤ガス入口連通孔20aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔24aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔22aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔20aからカソード側セパレータ16の酸化剤ガス流路26に導入される。このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路26に沿って矢印B方向に流通し、電解質膜・電極構造体14のカソード電極42に供給される。
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔24aからアノード側セパレータ18の燃料ガス流路30に導入される。この燃料ガス流路30では、燃料ガスが矢印B方向に流通することにより、電解質膜・電極構造体14のアノード電極44に供給される。
従って、電解質膜・電極構造体14では、カソード電極42に供給される酸化剤ガスと、アノード電極44に供給される燃料ガスとが、カソード側電極触媒層42a及びアノード側電極触媒層44a内で電気化学反応により消費される。これにより、燃料電池10の発電が行われる。
次いで、カソード電極42に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔20bに排出される。同様に、アノード電極44に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔24bに排出される。
一方、冷却媒体入口連通孔22aに供給された冷却媒体は、カソード側セパレータ16とアノード側セパレータ18との間に形成された冷却媒体流路34に導入される。この冷却媒体流路34では、冷却媒体が水平方向(矢印B方向)に移動する。従って、冷却媒体は、電解質膜・電極構造体14の発電面全面にわたって冷却した後、冷却媒体出口連通孔22bに排出される。
次に、本発明の第1の実施形態に係る膜・触媒層構造体12の製造方法について、以下に説明する。
先ず、図4に示すように、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製のシートからなる転写用基材50が用意される。転写用基材50上には、例えば、ポリエチレン(PE)製のシートからなるマスクシート52が配置される。マスクシート52は、塗工される触媒層、例えば、カソード側電極触媒層42a又はアノード側電極触媒層44aのいずれか、若しくは、両方の寸法に対応する開口部52aを有する。
マスクシート52が設けられた転写用基材50は、図5に示すように、塗工機(コーター)54に配置される。転写用基材50は、塗工機54を構成する塗工ベース56上に載置された状態で、触媒層用ペースト58がブレード(又はダイ)59の移動により開口部52aに塗布される。なお、塗工方法としては、ダイコーターやブレードコーターの他に、スクリーン印刷やインクジェット等を用いてもよい。
触媒層用ペースト58は、白金粒子等の触媒粒子を担持した触媒担体(カーボンブラック等)粒子が添加された溶媒に対し、イオン導電性高分子バインダとなるポリマー溶液を混合することによって、調製することができる。触媒層用ペースト58は、触媒粒子(白金粒子等)が所定の触媒塗布量となるように塗布される。
触媒層用ペースト58が塗布されると、転写用基材50は、塗工機54から取り出される。この転写用基材50は、図6に示すように、マスクシート52が剥離されることにより、前記転写用基材50上に触媒層用ペースト58が設けられた積層基材50aが得られる。
次いで、図7に示すように、積層基材50aは、加熱機60を構成する加熱プレート(乾燥処理用台部材)62上に載置される。加熱プレート62には、例えば、ヒータ(図示せず)が内装されている。
第1の実施形態では、図8に示すように、加熱プレート62の上面(基材載置面)62sには、触媒層用ペースト58の外周部位の位置に対応して段差部64が形成される。段差部64は、上面62sから距離dだけ下がっており、この距離dは、触媒層用ペースト58の厚さ等から設定される。
段差部64の位置は、例えば、この段差部64から触媒層用ペースト58の先端までの距離Lに基づいて設定される。距離d及びLは、触媒層用ペースト58の先端部分の厚さが、乾燥処理後に他の部分の厚さと同一となるように、設定されることが好ましい。具体的には、距離dは、0.05mm〜0.5mmの範囲内が好適であり、距離Lは、0.05mm〜2.0mmの範囲内が好適である。なお、段差部64に代えて、傾斜部(テーパ部)を採用してもよい。
図8に示すように、加熱プレート62の上面62sに積層基材50aが載置されると、触媒層用ペースト58の外周部位は、段差部64を介して前記触媒層用ペースト58の中央部位よりも下方に配置される。通常、触媒層塗工処理が施された際、触媒層用ペースト58の外周部位は、先端に向かうに従って肉薄形状(先細り形状)になり易い(図8中、二点鎖線参照)。そこで、触媒層用ペースト58の外周部位が、加熱プレート62上で他の部位よりも下方に配置されるため、前記外周部位に向かって前記触媒層用ペースト58が流動する。
従って、触媒層用ペースト58の外周部位は、他の部位に比べて肉厚化される(図8中、実線参照)。この状態で、加熱プレート62が加熱されると、触媒層用ペースト58中の溶媒が揮発開始される。
触媒層用ペースト58は、溶媒が揮発されることにより厚さが小さくなる。この熱処理によって、触媒層用ペースト58が乾燥して固化物となり、カソード側電極触媒層42a又はアノード側電極触媒層44aが形成される(図9参照)。これにより、転写用基材50にカソード側電極触媒層42a又はアノード側電極触媒層44aが設けられた電極シート70ca又は電極シート70anが得られる。
次いで、カソード側電極触媒層42aが設けられた電極シート70caと、アノード側電極触媒層44aが設けられた電極シート70anとが、用意される。そして、固体高分子電解質膜40の面40aには、電極シート70caのカソード側電極触媒層42aが配置される一方、前記固体高分子電解質膜40の面40bには、電極シート70anのアノード側電極触媒層44aが配置される。
この状態で、図10に示すように、熱転写機80が用いられる。熱転写機80は、2枚の転写プレート82a、82b間に、固体高分子電解質膜40を挟んで電極シート70ca、70anが積層配置される。熱転写機80では、熱転写処理により、固体高分子電解質膜40に、カソード側電極触媒層42aとアノード側電極触媒層44aとが熱転写(ホットプレス)される。このため、膜・触媒層構造体12が製造される(図3参照)。
この場合、第1の実施形態では、図8に示すように、加熱プレート62上に積層基材50aが配置されると、触媒層用ペースト58の外周部位は、段差部64を介して前記触媒層用ペースト58の中央部位よりも重力方向下方に配置されている。従って、触媒層塗布作業時に塗布膜厚さが比較的薄肉状になり易い触媒層用ペースト58の外周部位には、他の部位から該触媒層用ペースト58が自重により流動する。
これにより、触媒層用ペースト58の外周部位は、増肉されるため、他の部位に比べて肉厚化されている。この状態で、積層基材50aに乾燥処理が行われるため、触媒層用ペースト58の外周部位と前記触媒層用ペースト58の他の部位とでは、乾燥速度の速度差が有効に低減される。
このため、触媒層用ペースト58の外周部位に亀裂が集中することを確実に抑制することができる。従って、簡単且つ経済的に、固体高分子電解質膜40にカソード側電極触媒層42aとアノード側電極触媒層44aとを効率的に設けることが可能になるという効果が得られる。
上記のように製造された膜・触媒層構造体12では、カソード側電極触媒層42aには、カソード側ガス拡散層42bが加熱及び加圧処理により一体化される。また、アノード側電極触媒層44aには、アノード側ガス拡散層44bが加熱及び加圧処理により一体化される。これにより、電解質膜・電極構造体14が製造される。
図11は、加熱機60に代えて使用される第2の実施形態に係る製造方法に適用される加熱機90の概略説明図である。なお、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
加熱機90は、加熱プレート92を備えるとともに、前記加熱プレート92の上面(基材載置面)92sは、平坦面を構成する。上面92s上には、フィルム部材94が載置される。フィルム部材94は、触媒層用ペースト58の外形寸法よりも所定の長さだけ小さな外形寸法を有し、実質的に、段差部64と同一寸法に設定される。
このため、第2の実施形態では、加熱機90において、フィルム部材94上に積層基材50aが載置されると、触媒層用ペースト58の外周部位は、前記フィルム部材94の外形形状に沿って前記触媒層用ペースト58の中央部位よりも下方に配置される。従って、加熱機90では、上記の第1の実施形態に使用された加熱機60と同様の効果が得られる。
図12は、加熱機60、90に代えて使用される第3の実施形態に係る製造方法に適用される加熱機100の概略説明図である。
加熱機100は、熱風乾燥機であり、筐体102内には、熱風発生部104と基材載置台106とが配置される。図13に示すように、基材載置台106の上面(基材載置面)106sには、触媒層用ペースト58の外周部位の位置に対応して段差部108が形成される。段差部108は、上記の段差部64と同様に構成される。
第3の実施形態では、筐体102内で基材載置台106の上面106sに積層基材50aが載置されると、触媒層用ペースト58の外周部位は、段差部108を介して前記触媒層用ペースト58の中央部位よりも下方に配置される。この状態で、熱風発生部104が駆動され、触媒層用ペースト58に熱風が吹き付けられる。
その際、触媒層用ペースト58の外周部位は、他の部位に比べて肉厚化されており、熱風により乾燥処理される前記触媒層用ペースト58の外周部位には、亀裂が発生することがない。これにより、第3の実施形態では、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。なお、第3の実施形態では、第2の実施形態と同様に、段差部108に代えてフィルム部材を用いてもよい。
10…燃料電池 12…膜・触媒層構造体
14…電解質膜・電極構造体 16、18…セパレータ
26…酸化剤ガス流路 30…燃料ガス流路
34…冷却媒体流路 40…固体高分子電解質膜
42…カソード電極 42a…カソード側電極触媒層
42b…カソード側ガス拡散層 44…アノード電極
44a…アノード側電極触媒層 44b…カソード側ガス拡散層
50…転写用基材 54…塗工機
58…触媒層用ペースト 60、90、100…加熱機
62、92…加熱プレート 64、108…段差部
70an、70ca…電極シート 80…熱転写機
94…フィルム部材 102…筐体
104…熱風発生部 106…基材載置台

Claims (1)

  1. 固体高分子電解質膜の両方の面に触媒層が設けられた燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法であって、
    転写用基材に前記触媒層を塗布する工程と、
    前記触媒層が塗布された前記転写用基材を、乾燥処理用台部材上に載置するとともに、前記触媒層の外周部位を該触媒層の中央部位よりも下方に配置した状態で、乾燥処理を行う工程と、
    前記乾燥処理が終了した後、前記固体高分子電解質膜の両方の面に、それぞれ前記転写用基材から前記触媒層を転写する工程と、
    を有することを特徴とする燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法。
JP2014121359A 2014-06-12 2014-06-12 燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法 Expired - Fee Related JP6315574B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014121359A JP6315574B2 (ja) 2014-06-12 2014-06-12 燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014121359A JP6315574B2 (ja) 2014-06-12 2014-06-12 燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2016001568A true JP2016001568A (ja) 2016-01-07
JP2016001568A5 JP2016001568A5 (ja) 2017-07-20
JP6315574B2 JP6315574B2 (ja) 2018-04-25

Family

ID=55077076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014121359A Expired - Fee Related JP6315574B2 (ja) 2014-06-12 2014-06-12 燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6315574B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019508853A (ja) * 2016-03-30 2019-03-28 コーロン インダストリーズ インク 高分子電解質燃料電池用ナノ構造電極及びこの製造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005205268A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Hitachi Industries Co Ltd 塗布装置及び塗布方法
JP2006164790A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用触媒層の形成装置及び燃料電池用触媒層の形成方法
JP2007149454A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd ガス拡散層、ガス拡散電極、膜電極接合体及び高分子電解質形燃料電池
JP2009238445A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Dainippon Printing Co Ltd 触媒層形成装置
JP2010146795A (ja) * 2008-12-17 2010-07-01 Toyota Motor Corp 膜への層形成装置
JP2010257634A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Toyota Motor Corp 燃料電池用膜電極接合体とその製造方法
US20120148935A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-14 Kia Motors Corporation Manufacturing method of membrane-electrode assembly for polymer electrolyte membrane fuel cell
JP2013161736A (ja) * 2012-02-08 2013-08-19 Panasonic Corp 燃料電池用膜電極接合体の製造方法および製造装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005205268A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Hitachi Industries Co Ltd 塗布装置及び塗布方法
JP2006164790A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用触媒層の形成装置及び燃料電池用触媒層の形成方法
JP2007149454A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd ガス拡散層、ガス拡散電極、膜電極接合体及び高分子電解質形燃料電池
JP2009238445A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Dainippon Printing Co Ltd 触媒層形成装置
JP2010146795A (ja) * 2008-12-17 2010-07-01 Toyota Motor Corp 膜への層形成装置
JP2010257634A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Toyota Motor Corp 燃料電池用膜電極接合体とその製造方法
US20120148935A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-14 Kia Motors Corporation Manufacturing method of membrane-electrode assembly for polymer electrolyte membrane fuel cell
JP2013161736A (ja) * 2012-02-08 2013-08-19 Panasonic Corp 燃料電池用膜電極接合体の製造方法および製造装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019508853A (ja) * 2016-03-30 2019-03-28 コーロン インダストリーズ インク 高分子電解質燃料電池用ナノ構造電極及びこの製造方法
US10985381B2 (en) 2016-03-30 2021-04-20 Kolon Industries, Inc. Nanostructured electrode for polymer electrolyte membrane fuel cell, and manufacturing method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP6315574B2 (ja) 2018-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101479627B1 (ko) 연료 전지 막 전극 접합체의 제조 방법, 및 연료 전지 막 전극 접합체의 제조 장치
JP6263214B2 (ja) 燃料電池用樹脂枠付き段差mea
JP5196717B2 (ja) 触媒層転写シート、触媒層−電解質膜積層体の製造方法、電極−電解質膜接合体の製造方法、および燃料電池の製造方法
US20140011111A1 (en) Membrane electrode assembly for fuel cell
JP6709053B2 (ja) 樹脂枠付き段差meaの製造方法及び製造装置
JP2016143468A (ja) 燃料電池用電解質膜・電極構造体の製造方法
JP6315574B2 (ja) 燃料電池用膜・触媒層構造体の製造方法
JP5849418B2 (ja) 膜電極接合体の製造方法
JP6515648B2 (ja) 触媒層転写基材、膜電極接合体の製造方法、および、膜電極接合体
JP2017068908A (ja) 樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法
JP6144650B2 (ja) 燃料電池の製造方法
JP6848830B2 (ja) 燃料電池の製造方法
JP6464040B2 (ja) 電極層製造方法
JP6126049B2 (ja) 燃料電池の製造方法
JP5619841B2 (ja) 固体高分子形燃料電池の製造方法
JP5466131B2 (ja) 燃料電池用電解質膜・電極構造体の製造方法
JP5461361B2 (ja) 燃料電池用電解質膜・電極構造体の製造方法
JP2015022858A (ja) 固体高分子型燃料電池の製造方法
JP5461370B2 (ja) 燃料電池用電解質膜・電極構造体の製造方法
JP2017004607A (ja) 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法
JP2015216066A (ja) 燃料電池用電解質膜・電極構造体の製造方法
JP6709054B2 (ja) 樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法
JP2015219952A (ja) 燃料電池用電解質膜・電極構造体の製造方法
JP5829586B2 (ja) 燃料電池用電解質膜・電極構造体の製造方法
JP5710351B2 (ja) 燃料電池用電解質膜・電極構造体

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170612

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170612

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180313

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180320

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180322

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6315574

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees