JP2018101580A - Pefc型燃料電池の電極形成方法及び燃料電池 - Google Patents
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Abstract
Description
更に詳細にはCCM( Catalyst coated membrane)式電解質膜・電極形成方法に係る。本発明による塗布とは特に限定しないが、ロールコート、ダイコート、スクリーンプリンティング、カーテンコート、ディスペンス、インクジェット、スプレイを含む霧化(含む繊維化)施与、静電霧化(含む繊維化)施与等の粒子や繊維を被塗物に塗布する工法を含み、マイクロカーテン施与も含む。
マイクロカーテンとは広角パターンのエアレススプレイノズル等で液体などを0.3MPa前後の比較的低圧でスプレイする際、霧になる前の液膜の部分を使用して被塗物とスプレイノズルをトラバースして塗布する方法であって塗面にオーバースプレイ粒子は発生しない。被塗物を通り過ぎて距離が離れると霧状に変化する。
また霧化(繊維化)施与とはスプレイによる粒子化以外に、液体や溶融体などを超音波、エレクトロスピニングなどのスピン、回転体による遠心力、メルトブローン方式などで粒子や繊維をつくりだす方法により必要により圧縮エアの力を借りて(air assist)対象物にそれらを付着あるいは塗布する工法を指す。
より具体的にはロール・ツー・ロール(Roll to Roll)の電解質膜に直接電極インクを塗布し高性能の膜・電極アッセンブリーを製造し、ひいては高性能の燃料電池を製造することにある。
吸着機構を備え回転移動するロールまたはベルトに前記第一の電極面を通気性シートを介して吸着する第四の工程と、前記電解質膜の電極形成の反対面のバックシートを剥離する第五の工程と、前記第一の電極の反対面の電解質膜を前記通気性基材を介して加熱吸引しながら触媒を塗布して第二の電極を形成する第六の工程と、電極を乾燥または圧着する第七の工程と、両極の電極が形成された電解質膜を最終的に巻取ることを特徴とする膜・電極アッセンブリーを用いてなる燃料電池を提供する。
本発明では前記触媒が白金であって担体がメソポーラスを有するカーボンであること。
また吸着加熱ロールは吸着加熱ベルトでよい。また吸着加熱は吸着ドラムまたは吸着ベルトだけでも良く電解質膜の加熱は塗布以降の工程だけでよい。
その際、別の電極支持基材8をガイドロールと加熱吸着ロール間から電極に積層させながら移動させ巻き取ることができる。尚電極を形成した後通気性基材6と一緒に巻きとる場合、電極支持基材は必要なくなる。
2 バックシート
3、3´ 補強テープ
4 第一の電極
5 第二の電極
6 通気性基材(シート)
7、7´ 粘着剤層
8 電極支持基材
10 巻き出しロールストック
11 巻き取りロールストック
20 加熱吸着ロール
21 塗布ヘッド
23 ガイドロール1
24 ガイドロール2
Claims (8)
- バックシートで支持された長尺の電解質膜を連続的または間欠的に移動して電極インクを塗布し電解質膜の片側に電極を形成する方法であって、前記バックシート面の反対側の電解質膜面の両サイドに補強テープを貼りつける第一の工程と、前記補強テープを貼り付けた面の電解質膜に第一の電極インクを塗布する第二の工程と、第一の電極インクを乾燥させて第一の電極を形成する第三の工程と、少なくとも片側の電極が形成された両サイドの縦断面が補強テープ、電解質膜、バックシートの層からなる複合シートであって該複合シートを使用して電解質膜・電極アッセンブリーを製造することを特徴とする燃料電池の膜・電極アッセンブリーの製造方法。
- バックシートで支持された長尺の電解質膜を連続的または間欠的に移動して電極インクを塗布し電解質の片側に電極を形成する方法であって、前記バックシート面の反対側に第一の電極インクを塗布する工程と、第一の電極インクを乾燥して第一の電極を形成する工程と、第一の電極を支持する通気性基材を準備する工程と、前記電解質膜の第一の電極インクの塗布面の両サイドの電極非塗布部と前記通気性基材を接着剤または粘着剤を介在させて貼り合わせる工程と、前記両サイド以外の中央部よりの縦断面が通気性基材、電極インク、電解質膜、バックシート層として密着した複合シートにする工程とからなり該複合シートを使用して電解質膜・電極アッセンブリーを製造することを特徴とする燃料電池の膜・電極アッセンブリーの製造方法。
- 加熱吸着ロールまたは加熱吸着ベルトに前記複合シートの通気性基材側を吸着する工程と、前記バックシートを剥離する工程と、前記電解質膜を前記通気性基材を介して加熱吸引しながら前記第一の電極の反対面の電解質膜上に第二の電極インクを塗布する工程と、前記第二の電極インクを乾燥させて第二の電極を形成する工程ととからなることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池の膜・電極アッセンブリーの製造方法。
- 前記膜・電極アッセンブリーを巻き取るにあたり前記第二の電極を支持するための離形処理された基材を前記第二の電極に積層して、または前記通気性基材があらかじめ離形処理されていることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池の膜・電極アッセンブリーの製造方法。
- 前記補強テープを貼り付け第一の電極を形成させた面に通気性基材を重ねて吸着ロールまたは吸着ベルトで吸引する工程と、バックシートを前記電解質面から剥離する工程と、前記第一の電極の反対面の電解質膜を加熱吸着しながら第二の電極インクを塗布する工程と、前記第二の電極インクを乾燥させて第二の電極を形成する工程とからなることを特徴とする請求項1の燃料電池に膜・電極アッセンブリーの製造方法。
- 前記通気性基材の両サイドに介在した接着剤または粘着剤は通気性基材にポーラス状に塗布されていることを特徴とする請求項2に記載の膜・電極アッセンブリーの製造方法。
- ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)で移動する燃料電池用電解質膜の片側にアノード極を、アノード極の反対側にカソード極の触媒を含む電極を形成した膜・電極アッセンブリーを用いてなる燃料電池であって,バックシートを備えた電解質膜の両端に補強用フィルムを施与する第一の工程と、加熱吸着ロールまたは加熱吸着ベルトでバックシートを吸着して前記補強用フィルムが施与された面に触媒を塗布する第二の工程と、触媒を乾燥または圧着する第三の工程と、吸着機構を備え回転移動するロールまたはベルトに前記第一の電極面を通気性シートを介して吸着する第四の工程と、前記電解質膜の電極形成の反対面のバックシートを剥離する第五の工程と、前記第一の電極の反対面の電解質膜を前記通気性基材を介して加熱吸引しながら触媒を塗布して第二の電極を形成する第六の工程と、電極を乾燥または圧着する第七の工程と、両極の電極が形成された電解質膜を最終的に巻取ることを特徴とする膜・電極アッセンブリーを用いてなる燃料電池。
- ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)で移動する燃料電池用電解質膜の片側にアノード極を、片側にカソード極の触媒を含む電極を形成した膜・電極アッセンブリーを用いてなる燃料電池であって,バックシートを備えた電解質膜の両サイドの一部を除いて触媒を塗布して第一の電極を形成する工程と、前記触媒を乾燥または圧着する工程と、
予め両サイドに粘着加工を施与した通気性基材を準備する工程と、前記通気性基材の両サイドの粘着加工した位置と前記第一電極形成面の両サイドの未塗布部を重ねて吸着ロールまたは吸着ベルトで吸引する工程と、バックシートを剥離する工程と、前記吸着ロールまたは吸着ベルトを加熱し、または吸着加熱ロールまたは吸着加熱ベルトに移動して前記通気性基材を介して前記電解質膜を吸着する工程と、前記第一の電極の反対面に触媒を塗布して第二の電極を形成する工程と、電極を乾燥または圧着する工程と、両極の電極が形成された電解質膜を最終的に巻取ることを特徴とする膜・電極アッセンブリーを用いてなる燃料電池。
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