JP3111195B2 - 燃料電池用電極触媒シートの製造方法 - Google Patents
燃料電池用電極触媒シートの製造方法Info
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- JP3111195B2 JP3111195B2 JP03116079A JP11607991A JP3111195B2 JP 3111195 B2 JP3111195 B2 JP 3111195B2 JP 03116079 A JP03116079 A JP 03116079A JP 11607991 A JP11607991 A JP 11607991A JP 3111195 B2 JP3111195 B2 JP 3111195B2
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- H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
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- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
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- H01M4/88—Processes of manufacture
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- H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池の電極触媒シ
ートの製造方法に関する。更に詳細には、微細な多孔構
造と高い空隙率とを有しかつ高い物理的強度を備えた燃
料電池用電極触媒シートの製造方法に関する。
ートの製造方法に関する。更に詳細には、微細な多孔構
造と高い空隙率とを有しかつ高い物理的強度を備えた燃
料電池用電極触媒シートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池用電極触媒層は、カーボン電極
などの電極表面に形成され、この触媒層を備えた正負の
電極間にリン酸電解質マトリックス層を設けることによ
り燃料電池が構成されている。燃料電池用電極触媒層
は、カーボンブラック等の触媒担体表面に白金などの貴
金属微粒子を担持させた触媒微粒子の集合体をフィブリ
ル化された弗素樹脂のネットワーク内に保持した微細な
多孔構造からなり、触媒層内に形成される固液気相の３
相界面で、触媒作用を利用して水素ガス、酸素ガス、及
び電解質を化学反応させて、電気エネルギーを取り出す
働きをしている。
などの電極表面に形成され、この触媒層を備えた正負の
電極間にリン酸電解質マトリックス層を設けることによ
り燃料電池が構成されている。燃料電池用電極触媒層
は、カーボンブラック等の触媒担体表面に白金などの貴
金属微粒子を担持させた触媒微粒子の集合体をフィブリ
ル化された弗素樹脂のネットワーク内に保持した微細な
多孔構造からなり、触媒層内に形成される固液気相の３
相界面で、触媒作用を利用して水素ガス、酸素ガス、及
び電解質を化学反応させて、電気エネルギーを取り出す
働きをしている。
【０００３】このような燃料電池用電極触媒シートの製
造方法としては、従来より種々のものが提案されてい
る。例えば特開昭６３−４８７５７号公報には、水に分
散させた触媒微粒子を弗素樹脂のディスパージョンに混
合し、混合液にエチレングリコールなどの有機溶媒を加
えて混合物中の触媒微粒子と弗素樹脂とを共凝集させた
後、この凝集体を混練し圧延するという方法が記載され
ている。
造方法としては、従来より種々のものが提案されてい
る。例えば特開昭６３−４８７５７号公報には、水に分
散させた触媒微粒子を弗素樹脂のディスパージョンに混
合し、混合液にエチレングリコールなどの有機溶媒を加
えて混合物中の触媒微粒子と弗素樹脂とを共凝集させた
後、この凝集体を混練し圧延するという方法が記載され
ている。
【０００４】別の燃料電池用電極触媒シートの製造方法
として、特開昭６３−４８７５６号公報には、水に分散
させた触媒微粒子と弗素樹脂のディスパージョンとを混
合し、混合液にアセトンなどの親水性有機溶媒を加えて
混合物中の触媒微粒子と弗素樹脂とを共凝集させた後、
この凝集体を濾過し乾燥させて前記親水性有機溶媒を除
去し、次いでこれにグリセリン、エチレングリコールな
どの有機溶媒を加えて混練し圧延するという方法が記載
されている。
として、特開昭６３−４８７５６号公報には、水に分散
させた触媒微粒子と弗素樹脂のディスパージョンとを混
合し、混合液にアセトンなどの親水性有機溶媒を加えて
混合物中の触媒微粒子と弗素樹脂とを共凝集させた後、
この凝集体を濾過し乾燥させて前記親水性有機溶媒を除
去し、次いでこれにグリセリン、エチレングリコールな
どの有機溶媒を加えて混練し圧延するという方法が記載
されている。
【０００５】しかしながら、これらの方法にあっては、
エチレングリコールやグリセリンなどの高い沸点を有す
る有機溶媒が用いられており、混練する工程及び圧延す
る工程において添加された有機溶媒の多くが気化せずに
存在し、弗素樹脂のフィブリル化が促進される反面、圧
延工程時に多量の高沸点有機溶媒が存在することから、
弗素樹脂への可塑化効果が強く働き、圧延時の圧縮剪断
力によって圧密化が進むため空隙率の高い触媒層が得に
くいという欠点があった。又、これらの方法では、圧延
工程後の仮焼成により弗素樹脂が軟化し応力緩和による
熱収縮を起こしてシート内の空隙が減少するのを防ぐこ
とができないという不具合もあった。
エチレングリコールやグリセリンなどの高い沸点を有す
る有機溶媒が用いられており、混練する工程及び圧延す
る工程において添加された有機溶媒の多くが気化せずに
存在し、弗素樹脂のフィブリル化が促進される反面、圧
延工程時に多量の高沸点有機溶媒が存在することから、
弗素樹脂への可塑化効果が強く働き、圧延時の圧縮剪断
力によって圧密化が進むため空隙率の高い触媒層が得に
くいという欠点があった。又、これらの方法では、圧延
工程後の仮焼成により弗素樹脂が軟化し応力緩和による
熱収縮を起こしてシート内の空隙が減少するのを防ぐこ
とができないという不具合もあった。
【０００６】更に別の燃料電池用電極触媒シートの製造
方法として、特開昭５８−１６５２５９号公報に記載の
ものがある。この方法は、電極に触媒を塗布する方法で
あって、触媒微粒子及び弗素樹脂微粒子の他に造孔剤微
粒子を加えてこれらを混合し、この混合物を電極に塗布
した後に、水またはアルコールにより造孔剤微粒子を抽
出し空隙を確保するようにしたものである。しかしなが
ら、この方法にあっては、微細な多孔構造を形成する造
孔剤微粒子をシート内に均一に分散することが困難な
上、造孔剤微粒子が固体として含まれるため、混練工程
でフィブリル化により繊維状となった弗素樹脂が切断を
受けやすく、シート強度を低下させるおそれがあった。
方法として、特開昭５８−１６５２５９号公報に記載の
ものがある。この方法は、電極に触媒を塗布する方法で
あって、触媒微粒子及び弗素樹脂微粒子の他に造孔剤微
粒子を加えてこれらを混合し、この混合物を電極に塗布
した後に、水またはアルコールにより造孔剤微粒子を抽
出し空隙を確保するようにしたものである。しかしなが
ら、この方法にあっては、微細な多孔構造を形成する造
孔剤微粒子をシート内に均一に分散することが困難な
上、造孔剤微粒子が固体として含まれるため、混練工程
でフィブリル化により繊維状となった弗素樹脂が切断を
受けやすく、シート強度を低下させるおそれがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みなされたものであり、微細な孔がシート全体
に均一に分布した多孔構造を有する空隙率の高い燃料電
池用電極触媒シートの製造方法を提供することを目的と
するものである。
事情に鑑みなされたものであり、微細な孔がシート全体
に均一に分布した多孔構造を有する空隙率の高い燃料電
池用電極触媒シートの製造方法を提供することを目的と
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、請求項１記載の発明にあっては、「触媒微粒
子懸濁液と弗素樹脂のディスパージョンとを混合する工
程と、この混合物中の触媒微粒子と弗素樹脂とを共凝集
させる工程と、凝集体を混練する工程と、混練物を圧延
する工程とを備えた燃料電池用電極触媒シートの製造方
法において、前記凝集体中に、ε−カプロラクタムを溶
液状態で含ませると共に、圧延する工程後に仮焼成して
ε−カプロラクタムを除去するようにしたことを特徴と
する燃料電池用電極触媒シートの製造方法」をその要旨
とした。請求項２記載の発明にあっては、「ε−カプロ
ラクタム溶液中のε−カプロラクタムの重量比が４０〜
８７％であることを特徴とする燃料電池用電極触媒シー
トの製造方法」をその要旨とした。
するため、請求項１記載の発明にあっては、「触媒微粒
子懸濁液と弗素樹脂のディスパージョンとを混合する工
程と、この混合物中の触媒微粒子と弗素樹脂とを共凝集
させる工程と、凝集体を混練する工程と、混練物を圧延
する工程とを備えた燃料電池用電極触媒シートの製造方
法において、前記凝集体中に、ε−カプロラクタムを溶
液状態で含ませると共に、圧延する工程後に仮焼成して
ε−カプロラクタムを除去するようにしたことを特徴と
する燃料電池用電極触媒シートの製造方法」をその要旨
とした。請求項２記載の発明にあっては、「ε−カプロ
ラクタム溶液中のε−カプロラクタムの重量比が４０〜
８７％であることを特徴とする燃料電池用電極触媒シー
トの製造方法」をその要旨とした。
【０００９】以下、本発明の燃料電池用電極触媒シート
の製造方法を更に詳しく説明する。触媒微粒子は、カー
ボンブラックなどの触媒担体表面に白金などの貴金属微
粒子を担持させたものであり、この触媒微粒子を水に超
音波などの分散手段や界面活性剤を用いることにより均
一に分散させて触媒微粒子懸濁液を得る。一方、弗素樹
脂のディスパージョンはポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）などの弗素樹脂を水に分散させたものであ
り、分散性を高めるため分散媒を用いたり、超音波分散
などの手法を用いたりすることができる。この後、これ
らを均一に混合する。弗素樹脂量としては触媒シート重
量に対して、２０〜６０％であることが望ましい。とい
うのは、弗素樹脂量が２０％よりも少ない場合には触媒
を安定した状態に保持することが困難となる上に、触媒
シートの物理的強度が低下することになる。一方、６０
％よりも多い場合には、相対的に保持できる触媒微粒子
量が少なくなり、十分な触媒効果を得ることができなく
なるからである。
の製造方法を更に詳しく説明する。触媒微粒子は、カー
ボンブラックなどの触媒担体表面に白金などの貴金属微
粒子を担持させたものであり、この触媒微粒子を水に超
音波などの分散手段や界面活性剤を用いることにより均
一に分散させて触媒微粒子懸濁液を得る。一方、弗素樹
脂のディスパージョンはポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）などの弗素樹脂を水に分散させたものであ
り、分散性を高めるため分散媒を用いたり、超音波分散
などの手法を用いたりすることができる。この後、これ
らを均一に混合する。弗素樹脂量としては触媒シート重
量に対して、２０〜６０％であることが望ましい。とい
うのは、弗素樹脂量が２０％よりも少ない場合には触媒
を安定した状態に保持することが困難となる上に、触媒
シートの物理的強度が低下することになる。一方、６０
％よりも多い場合には、相対的に保持できる触媒微粒子
量が少なくなり、十分な触媒効果を得ることができなく
なるからである。
【００１０】次に、上記混合液に凝集剤を添加して、触
媒微粒子及び弗素樹脂を共凝集させる。凝集剤は親水性
の有機溶媒であれば何でもよい。次に、この工程により
得られた凝集体を含む液から、濾過などの分離法により
凝集体を取り出し、この凝集体を混練し圧延する。
媒微粒子及び弗素樹脂を共凝集させる。凝集剤は親水性
の有機溶媒であれば何でもよい。次に、この工程により
得られた凝集体を含む液から、濾過などの分離法により
凝集体を取り出し、この凝集体を混練し圧延する。
【００１１】混練は、混練攪拌機、ニーダー、バンバリ
ーミキサー、ロールミキサー、スクリューミキサーなど
の混練機により行う。弗素樹脂は剪断力を加えることに
より、フィブリル化して粘着性のある微細な繊維状とな
る性質を有しており、凝集体中の沸素樹脂は、混練時の
剪断力によりフィブリル化する。同時にこの混練によっ
て弗素樹脂の凝集体と触媒微粒子の凝集体との均一な混
合物が形成されることになる。
ーミキサー、ロールミキサー、スクリューミキサーなど
の混練機により行う。弗素樹脂は剪断力を加えることに
より、フィブリル化して粘着性のある微細な繊維状とな
る性質を有しており、凝集体中の沸素樹脂は、混練時の
剪断力によりフィブリル化する。同時にこの混練によっ
て弗素樹脂の凝集体と触媒微粒子の凝集体との均一な混
合物が形成されることになる。
【００１２】圧延は、前記混練物をカレンダーロールや
プレス機等に通すことにより行う。この圧延により、混
練物中の弗素樹脂のフィブリル化が更に進むと共にフィ
ブリル化された繊維状物が配向し、その物理的強度を高
めることができる。物理的強度をさらに高めるために
は、圧延する工程を繰り返せばよく、特にカレンダーロ
ールを用いる場合には、圧延方向を変えることにより強
度を高めることができる。尚、圧延温度としては弗素樹
脂の剪断力によるフィブリル化が容易な１９℃を下限と
し８０℃までが好ましい。
プレス機等に通すことにより行う。この圧延により、混
練物中の弗素樹脂のフィブリル化が更に進むと共にフィ
ブリル化された繊維状物が配向し、その物理的強度を高
めることができる。物理的強度をさらに高めるために
は、圧延する工程を繰り返せばよく、特にカレンダーロ
ールを用いる場合には、圧延方向を変えることにより強
度を高めることができる。尚、圧延温度としては弗素樹
脂の剪断力によるフィブリル化が容易な１９℃を下限と
し８０℃までが好ましい。
【００１３】本発明の燃料電池用電極触媒シートの製造
方法にあっては、上記混練する工程及び圧延する工程に
先だって凝集体中に、ε−カプロラクタムを溶液状態で
含ませている。ε−カプロラクタムは、少量の溶媒によ
って適度な流動性を持つ溶液となり、また、少量の溶媒
の気化によって固化若しくは高粘度化し、更に、１５０
〜２００℃程度の仮焼成温度で容易に分解し除去できる
という特質を有している。この特質を利用して、本発明
では、ε−カプロラクタムを、水、または水と有機溶媒
との混合溶液に溶解させたε−カプロラクタム溶液とし
て凝集体中に含ませている。有機溶媒としては、メチル
アルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコー
ル、プロピルアルコール、エチレングリコール、エチル
セルソルブなどの親水性有機溶媒や、ソルベントナフ
サ、テレピン油、ウンデカン、イソブタノール、イソア
ミルアルコールなどの親油性有機溶媒がある。親油性有
機溶媒を用いる場合には、界面活性剤などを併用してエ
マルジョンの形態で用いるのが望ましい。尚、溶液中の
有機溶媒は弗素樹脂のフィブリル化を促進させるよう作
用する。
方法にあっては、上記混練する工程及び圧延する工程に
先だって凝集体中に、ε−カプロラクタムを溶液状態で
含ませている。ε−カプロラクタムは、少量の溶媒によ
って適度な流動性を持つ溶液となり、また、少量の溶媒
の気化によって固化若しくは高粘度化し、更に、１５０
〜２００℃程度の仮焼成温度で容易に分解し除去できる
という特質を有している。この特質を利用して、本発明
では、ε−カプロラクタムを、水、または水と有機溶媒
との混合溶液に溶解させたε−カプロラクタム溶液とし
て凝集体中に含ませている。有機溶媒としては、メチル
アルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコー
ル、プロピルアルコール、エチレングリコール、エチル
セルソルブなどの親水性有機溶媒や、ソルベントナフ
サ、テレピン油、ウンデカン、イソブタノール、イソア
ミルアルコールなどの親油性有機溶媒がある。親油性有
機溶媒を用いる場合には、界面活性剤などを併用してエ
マルジョンの形態で用いるのが望ましい。尚、溶液中の
有機溶媒は弗素樹脂のフィブリル化を促進させるよう作
用する。
【００１４】ε−カプロラクタムの凝集体への添加形態
としては、水溶液、または水及び有機溶媒との混合溶液
が好ましいが、微粉末状のε−カプロラクタムを添加
し、凝集体中に含まれる溶液に溶解させて溶液状態とし
てもよい。ε−カプロラクタム溶液の添加の時期として
はいつでもよいが、凝集させる工程前に加えた場合に
は、凝集体を濾過などして取り出すときに、濾液と共に
大量のε−カプロラクタム溶液が捨てられる可能性があ
ることから、凝集させる工程後から混練する工程前まで
の間に加えるのがよい。
としては、水溶液、または水及び有機溶媒との混合溶液
が好ましいが、微粉末状のε−カプロラクタムを添加
し、凝集体中に含まれる溶液に溶解させて溶液状態とし
てもよい。ε−カプロラクタム溶液の添加の時期として
はいつでもよいが、凝集させる工程前に加えた場合に
は、凝集体を濾過などして取り出すときに、濾液と共に
大量のε−カプロラクタム溶液が捨てられる可能性があ
ることから、凝集させる工程後から混練する工程前まで
の間に加えるのがよい。
【００１５】ε−カプロラクタム溶液中のε−カプロラ
クタム、水、または水及び有機溶媒の混合溶液の全重量
に対するε−カプロラクタムの重量比率としては４０〜
８７％であることが好ましく、６０〜８５％であればよ
り好ましい。凝集体中のε−カプロラクタムの重量比率
が４０％を下回る場合には、水、または水及び有機溶媒
の混合溶液が気化した後の固体若しくは高粘度の固体状
態のε−カプロラクタムの量が少ないため、十分な空隙
を得ることができない。また、８７％を上回る場合に
は、ε−カプロラクタム溶液の粘度が高くなりすぎて弗
素樹脂との混練及びフィブリル化が困難となる上、圧延
する工程でε−カプロラクタムがロール表面に析出し
て、シートのロールへの巻付きなどのトラブルが生じる
からである。
クタム、水、または水及び有機溶媒の混合溶液の全重量
に対するε−カプロラクタムの重量比率としては４０〜
８７％であることが好ましく、６０〜８５％であればよ
り好ましい。凝集体中のε−カプロラクタムの重量比率
が４０％を下回る場合には、水、または水及び有機溶媒
の混合溶液が気化した後の固体若しくは高粘度の固体状
態のε−カプロラクタムの量が少ないため、十分な空隙
を得ることができない。また、８７％を上回る場合に
は、ε−カプロラクタム溶液の粘度が高くなりすぎて弗
素樹脂との混練及びフィブリル化が困難となる上、圧延
する工程でε−カプロラクタムがロール表面に析出し
て、シートのロールへの巻付きなどのトラブルが生じる
からである。
【００１６】圧延する工程後、シートは、１５０〜２０
０℃の焼成温度で仮焼成され、シート中のε−カプロラ
クタムの除去が計られる。上記のごとく、ε−カプロラ
クタムを溶液状態で含ませた凝集体は、混練する工程、
圧延する工程、更に仮焼成を経た後、非常に高い空隙率
を有する燃料電池用電極触媒シートとなる。その理由と
しては、凝集体中にε−カプロラクタム溶液を含ませて
おくことにより、圧延する工程で少量の溶媒が気化する
と、ε−カプロラクタムが速やかに固化若しくは高粘度
化し、カレンダーなどによる圧延時の圧縮によっても、
それ以上シートは圧密化しにくくなる。すなわち、圧延
する工程で溶媒の気化により固体若しくは高粘度の固体
状態のε−カプロラクタムがシート内に存在し、これが
シートの圧密化を防止することになり、さらに圧延する
工程後の仮焼成でシート内のε−カプロラクタムが分解
され除去されたとき、ε−カプロラクタムの抜けた跡は
空隙として残り、この結果、非常に高い空隙率を有する
燃料電池用電極触媒シートが得られるものと考えられ
る。
０℃の焼成温度で仮焼成され、シート中のε−カプロラ
クタムの除去が計られる。上記のごとく、ε−カプロラ
クタムを溶液状態で含ませた凝集体は、混練する工程、
圧延する工程、更に仮焼成を経た後、非常に高い空隙率
を有する燃料電池用電極触媒シートとなる。その理由と
しては、凝集体中にε−カプロラクタム溶液を含ませて
おくことにより、圧延する工程で少量の溶媒が気化する
と、ε−カプロラクタムが速やかに固化若しくは高粘度
化し、カレンダーなどによる圧延時の圧縮によっても、
それ以上シートは圧密化しにくくなる。すなわち、圧延
する工程で溶媒の気化により固体若しくは高粘度の固体
状態のε−カプロラクタムがシート内に存在し、これが
シートの圧密化を防止することになり、さらに圧延する
工程後の仮焼成でシート内のε−カプロラクタムが分解
され除去されたとき、ε−カプロラクタムの抜けた跡は
空隙として残り、この結果、非常に高い空隙率を有する
燃料電池用電極触媒シートが得られるものと考えられ
る。
【００１７】また、別の理由としては、仮焼成時、特に
仮焼成初期に弗素樹脂は軟化して応力緩和による熱収縮
を生じるが、この際、ε−カプロラクタムは固体若しく
は高粘度の固体状態でシート中に存在しており、このた
め、弗素樹脂の熱収縮後、ε−カプロラクタムが分解し
除去されることで、ε−カプロラクタムの占めていた部
分が空隙として残り、この結果、非常に高い空隙率を有
する燃料電池用電極触媒シートが得られるものと考えら
れる。更に別の理由としては前記２つの理由の両方によ
り非常に高い空隙率を有する燃料電池用電極触媒シート
が得られるものと考えられる。
仮焼成初期に弗素樹脂は軟化して応力緩和による熱収縮
を生じるが、この際、ε−カプロラクタムは固体若しく
は高粘度の固体状態でシート中に存在しており、このた
め、弗素樹脂の熱収縮後、ε−カプロラクタムが分解し
除去されることで、ε−カプロラクタムの占めていた部
分が空隙として残り、この結果、非常に高い空隙率を有
する燃料電池用電極触媒シートが得られるものと考えら
れる。更に別の理由としては前記２つの理由の両方によ
り非常に高い空隙率を有する燃料電池用電極触媒シート
が得られるものと考えられる。
【００１８】
【実施例】実施例１ 白金を担持したカーボンブラックからなる触媒微粒子
５．０ｇを、超純水１リットルに超音波を用いて均一に
分散させた。次いで、この分散液にポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）ディスパージョン（三井フロロケ
ミカル株式会社製：３０−Ｊ）８．３ｇを滴下して均一
に混合した。この後、この混合液にエチルアルコール１
リットルを添加して、触媒微粒子とＰＴＦＥを共凝集さ
せた。この凝集体を含む液を吸引濾過した後、１１０℃
迄徐々に昇温して加熱することにより水及びエチルアル
コールを気化させた。
５．０ｇを、超純水１リットルに超音波を用いて均一に
分散させた。次いで、この分散液にポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）ディスパージョン（三井フロロケ
ミカル株式会社製：３０−Ｊ）８．３ｇを滴下して均一
に混合した。この後、この混合液にエチルアルコール１
リットルを添加して、触媒微粒子とＰＴＦＥを共凝集さ
せた。この凝集体を含む液を吸引濾過した後、１１０℃
迄徐々に昇温して加熱することにより水及びエチルアル
コールを気化させた。
【００１９】得られた凝集体をボールミルによって平均
粒径５ミクロンに粉砕し、これに水２ｇ、イソプロピル
アルコール２ｇ、及びε−カプロラクタム１６ｇからな
るε−カプロラクタム溶液を加え、双腕ニーダーにより
混練し、ＰＴＦＥを十分にフィブリル化させた。次に、
この混練物をロール温度３０℃のカレンダーに縦横交互
に通して圧延を行い、厚さ１２０ミクロンのシート状物
を得た。このシート状物を１５０℃で３時間加熱して、
シート内に残る水、ε−カプロラクタムなどを気化させ
て、空隙率７８容量％の触媒シートを得た。得られた触
媒シートは取り扱いにより破損が生じることがなく、十
分な強度を有するものであった。
粒径５ミクロンに粉砕し、これに水２ｇ、イソプロピル
アルコール２ｇ、及びε−カプロラクタム１６ｇからな
るε−カプロラクタム溶液を加え、双腕ニーダーにより
混練し、ＰＴＦＥを十分にフィブリル化させた。次に、
この混練物をロール温度３０℃のカレンダーに縦横交互
に通して圧延を行い、厚さ１２０ミクロンのシート状物
を得た。このシート状物を１５０℃で３時間加熱して、
シート内に残る水、ε−カプロラクタムなどを気化させ
て、空隙率７８容量％の触媒シートを得た。得られた触
媒シートは取り扱いにより破損が生じることがなく、十
分な強度を有するものであった。
【００２０】実施例２ 白金を担持したカーボンブラックからなる触媒微粒子
５．０ｇを、超純水１リットルに超音波を用いて均一に
分散させた。次いで、この分散液にＰＴＦＥディスパー
ジョン（三井フロロケミカル株式会社製：３０−Ｊ）
８．３ｇを滴下して均一に混合した。この後、この混合
液にイソプロピルアルコール２リットルを添加して、触
媒微粒子とＰＴＦＥを共凝集させた後、吸引濾過した。
５．０ｇを、超純水１リットルに超音波を用いて均一に
分散させた。次いで、この分散液にＰＴＦＥディスパー
ジョン（三井フロロケミカル株式会社製：３０−Ｊ）
８．３ｇを滴下して均一に混合した。この後、この混合
液にイソプロピルアルコール２リットルを添加して、触
媒微粒子とＰＴＦＥを共凝集させた後、吸引濾過した。
【００２１】得られた凝集体に粉末状のε−カプロラク
タムを添加し、双腕ニーダーにより混練し、ＰＴＦＥを
十分にフィブリル化させた。この時、ε−カプロラクタ
ムの量は、凝集体中の水及びイソプロピルアルコールと
の全量の８０重量％であり、ε−カプロラクタムは混練
により、凝集体中の水及びイソプロピルアルコールに溶
解した。次に、この混練物をロール温度３０℃のカレン
ダーに縦横交互に通して圧延を行い、厚さ１５０ミクロ
ンのシート状物を得た。このシート状物を１５０℃で３
時間加熱して、シート内に残る水、ε−カプロラクタム
などを気化させて、空隙率７９容量％の触媒シートを得
た。得られた触媒シートは取り扱いにより破損が生じる
ことがなく、十分な強度を有するものであった。
タムを添加し、双腕ニーダーにより混練し、ＰＴＦＥを
十分にフィブリル化させた。この時、ε−カプロラクタ
ムの量は、凝集体中の水及びイソプロピルアルコールと
の全量の８０重量％であり、ε−カプロラクタムは混練
により、凝集体中の水及びイソプロピルアルコールに溶
解した。次に、この混練物をロール温度３０℃のカレン
ダーに縦横交互に通して圧延を行い、厚さ１５０ミクロ
ンのシート状物を得た。このシート状物を１５０℃で３
時間加熱して、シート内に残る水、ε−カプロラクタム
などを気化させて、空隙率７９容量％の触媒シートを得
た。得られた触媒シートは取り扱いにより破損が生じる
ことがなく、十分な強度を有するものであった。
【００２２】比較例 実施例１において、ε−カプロラクタム溶液に代えて水
１０ｇ、イソプロピルアルコール１０ｇからなる混合溶
液を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、触媒シ
ートを作製した。得られた触媒シートは空隙率が６０容
量％であり、脆く取扱時に破損が生じた。
１０ｇ、イソプロピルアルコール１０ｇからなる混合溶
液を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、触媒シ
ートを作製した。得られた触媒シートは空隙率が６０容
量％であり、脆く取扱時に破損が生じた。
【００２３】
【発明の効果】上記構成を備えたことにより、請求項１
記載の燃料電池用電極触媒シートの製造方法にあって
は、凝集体中にε−カプロラクタムを溶液状態で含ませ
るようにしたため、ε−カプロラクタムは混練する工程
で混練物中に均一に混合されることになる。また、圧延
する工程で、ε−カプロラクタムは溶媒の気化に伴って
固体若しくは高粘度の固体状態となりシート中に存在
し、その後の仮焼成で分解し除去される。この結果、ε
−カプロラクタムの占めていた部分が空隙として残り、
微細な孔がシート全体に均一に分布した非常に高い空隙
率の多孔構造を有する燃料電池用電極触媒シートを得る
ことができる。
記載の燃料電池用電極触媒シートの製造方法にあって
は、凝集体中にε−カプロラクタムを溶液状態で含ませ
るようにしたため、ε−カプロラクタムは混練する工程
で混練物中に均一に混合されることになる。また、圧延
する工程で、ε−カプロラクタムは溶媒の気化に伴って
固体若しくは高粘度の固体状態となりシート中に存在
し、その後の仮焼成で分解し除去される。この結果、ε
−カプロラクタムの占めていた部分が空隙として残り、
微細な孔がシート全体に均一に分布した非常に高い空隙
率の多孔構造を有する燃料電池用電極触媒シートを得る
ことができる。
【００２４】請求項２記載の燃料電池用電極触媒シート
の製造方法にあっては、凝集体中のε−カプロラクタ
ム、水、または水及び有機溶媒の混合溶液の全重量に対
するε−カプロラクタムの重量比率を４０〜８７％とし
たことにより、「水、または水及び有機溶媒の混合溶液
が気化した後の固体若しくは高粘度の固体状態のε−カ
プロラクタムの量が少なく十分な空隙を得ることができ
ない。また、ε−カプロラクタム溶液の粘度が高くなり
すぎて弗素樹脂との混練及びフィブリル化が困難となる
上、圧延する工程でε−カプロラクタムがロール表面に
析出して、シートがロールに巻付く」といった不具合が
生じることがない。
の製造方法にあっては、凝集体中のε−カプロラクタ
ム、水、または水及び有機溶媒の混合溶液の全重量に対
するε−カプロラクタムの重量比率を４０〜８７％とし
たことにより、「水、または水及び有機溶媒の混合溶液
が気化した後の固体若しくは高粘度の固体状態のε−カ
プロラクタムの量が少なく十分な空隙を得ることができ
ない。また、ε−カプロラクタム溶液の粘度が高くなり
すぎて弗素樹脂との混練及びフィブリル化が困難となる
上、圧延する工程でε−カプロラクタムがロール表面に
析出して、シートがロールに巻付く」といった不具合が
生じることがない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 彰則 茨城県猿島郡総和町北利根７ 日本バイ リーン株式会社東京工場内 (72)発明者 前田 靖之 茨城県猿島郡総和町北利根７ 日本バイ リーン株式会社東京工場内 (56)参考文献 特開 平４−342744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−48757（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−88455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−301466（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/86 - 4/98 C01J 9/00 - 9/42
Claims (2)
- 【請求項１】 触媒微粒子懸濁液と弗素樹脂のディスパ
ージョンとを混合する工程と、この混合液中の触媒微粒
子と弗素樹脂とを共凝集させる工程と、凝集体を混練す
る工程と、混練物を圧延する工程とを備えた燃料電池用
電極触媒シートの製造方法において、 前記凝集体中に、ε−カプロラクタムを溶液状態で含ま
せると共に、圧延工程後に仮焼成してε−カプロラクタ
ムを除去するようにしたことを特徴とする燃料電池用電
極触媒シートの製造方法。 - 【請求項２】 ε−カプロラクタム溶液中のε−カプロ
ラクタムの重量比が４０〜８７％であることを特徴とす
る請求項１記載の燃料電池用電極触媒シートの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03116079A JP3111195B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 燃料電池用電極触媒シートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03116079A JP3111195B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 燃料電池用電極触媒シートの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05347158A JPH05347158A (ja) | 1993-12-27 |
| JP3111195B2 true JP3111195B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=14678194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03116079A Expired - Fee Related JP3111195B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 燃料電池用電極触媒シートの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3111195B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200020702A (ko) * | 2017-05-16 | 2020-02-26 | 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. | 드라이 필름의 제조방법, 롤링 장치, 드라이 필름 및 드라이 필름으로 코팅된 기판 |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP03116079A patent/JP3111195B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200020702A (ko) * | 2017-05-16 | 2020-02-26 | 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. | 드라이 필름의 제조방법, 롤링 장치, 드라이 필름 및 드라이 필름으로 코팅된 기판 |
| KR102416449B1 (ko) | 2017-05-16 | 2022-07-04 | 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. | 드라이 필름의 제조방법, 롤링 장치, 드라이 필름 및 드라이 필름으로 코팅된 기판 |
| KR20220098052A (ko) * | 2017-05-16 | 2022-07-08 | 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. | 드라이 필름의 제조방법, 롤링 장치, 드라이 필름 및 드라이 필름으로 코팅된 기판 |
| EP4119323A1 (de) * | 2017-05-16 | 2023-01-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum herstellen eines trockenfilms, walzvorrichtung, sowie trockenfilm und mit dem trockenfilm beschichtetes substrat |
| EP3625018B1 (de) * | 2017-05-16 | 2023-08-30 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum herstellen eines trockenfilms |
| KR102597499B1 (ko) | 2017-05-16 | 2023-11-06 | 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. | 드라이 필름의 제조방법, 롤링 장치, 드라이 필름 및 드라이 필름으로 코팅된 기판 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05347158A (ja) | 1993-12-27 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |