JP5009656B2 - フルオロカーボンポリマーが蒸着された拡散媒体 - Google Patents
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Description
(例)
例1:
東レ060カーボンファイバーペーパー(USA東レ工業の製品)は、熱フィラメント蒸着によってフルオロカーボンポリマーで被覆される。基板ペーパー上のPTFEの総合積載量は、基板及びコーティングの総重量に基づくと、約7%である。
例2:
対象域外での加齢テストが、65℃で7日間に亘って15%の過酸化水素内に例1の被覆ペーパーを浸漬することによって実行された。被覆された側部は、ウィルヘルムテストで140度から接触角度を小さくするような減少は観察されなかった。これは、加齢による疎水性の損失が無いことを示しており、その一方で、被覆されていない側部は、20度の小さくなった接触角度を示し、加齢による疎水性の損失があることを示していた。PTFEコーティングを浸潤乾燥し、焼結することにより準備された比較サンプルは、加齢と共に10乃至20度まで接触角度が小さくなる減少を示した。
例3:
単調な東レ060基板は、基板の一方の側部にミクロ細孔層(MPL)で最初に被覆された。MPLペーストの組成は、2.4グラムのアセチレンブラックと、31.5mLのイソプロパノールと、37mLの脱イオン水と、水中でPTFEの60重量%の分散物の1.33gと、を含んでいた。ミクロ細孔層の最終的な固体積載量は、1.15mg/cm2であった。
Claims (16)
- 電気的に直列に接続された複数の個別のPEM燃料電池を備える燃料電池スタックであって、前記個別の燃料電池は、
アノードと、
カソードと、
前記アノード及び前記カソードの間に配置された陽子交換膜と、
前記アノード、前記カソード又はそれらの両方に隣接した拡散媒体と、
を備え、
前記スタック内の前記燃料電池の少なくとも1つにおける前記拡散媒体の少なくとも1つは多孔性導電性基板を備え、該基板は、該基板の面積のうち100%未満の上に蒸着されたフルオロカーボンポリマーを有し、該蒸着されたフルオロカーボンポリマーは、化学的蒸着法により堆積されており、該蒸着されたフルオロカーボンポリマーによって覆われていない該拡散媒体の領域は、親水性ポリマーによって覆われている、燃料電池スタック。 - 前記化学的蒸着法は、モノマーガスを熱分解し、前記基板の近傍で反応性フルオロカーボンラジカルの源を生成するのに十分な温度を有する熱源にモノマー先駆ガスをさらす工程を備える、請求項1に記載の燃料電池スタック。
- 前記少なくとも1つの拡散媒体の一方の側部は、ミクロ細孔層で覆われ、他方の側部は蒸着されたフルオロカーボンポリマーを備える、請求項1に記載の燃料電池スタック。
- 200乃至500個の個別の燃料電池を備える、請求項1に記載の燃料電池スタック。
- PEM燃料電池で使用するための拡散媒体を準備する方法であって、
前記方法は、
化学的蒸着工程によってフルオロカーボンポリマーを多孔性導電性基板に適用する工程、ここで前記フルオロカーボンポリマーの面積覆い率は、前記基板の100%より小さい;及び、
親水性ポリマーを、前記蒸着されたフルオロカーボンポリマーによって覆われていない前記拡散媒体の領域に適用する工程;
を備える、方法。 - 前記化学的蒸着工程は、モノマーガスを熱分解し、前記基板の近傍で反応性フルオロカーボン種の源を生成するのに十分な温度を有する熱源にモノマー先駆ガスをさらす工程を備える、請求項5に記載の方法。
- 前記モノマー先駆ガスは、酸化ヘクサフルオロプロピレンを含んでいる、請求項6に記載の方法。
- 前記面積覆い率は、前記基板の10%から90%である、請求項5に記載の方法。
- 前記フルオロカーボンポリマーを前記基板の一方の側部に適用し、ミクロ細孔層を前記他方の側部に適用する工程を更に備える、請求項5に記載の方法。
- 請求項7に記載の発明に従って準備された拡散媒体を備えるPEM燃料電池。
- 燃料電池であって、
アノードと、
カソードと、
前記アノード及び前記カソードの間に配置された陽子交換膜と、
前記カソードに隣接した不浸透性の導電性部材であって、該導電性部材及び前記カソードは、酸化剤入口側部と出口側部とを有する流体分配チャンバーを形成する、前記導電性部材と、
前記カソードと前記導電性部材との間で前記流体分配チャンバー内に配置された拡散媒体であって、前記拡散媒体は、前記流体分配チャンバーにおいて前記酸化剤入口側部から前記出口側部までに亘っている、前記拡散媒体と、
を備え、
前記拡散媒体は、
導電性多孔性材料と、
前記多孔性材料に堆積された疎水性ポリマーを含む疎水性領域であって、該疎水性ポリマーは、化学的蒸着法を用いて蒸着されたフルオロカーボンポリマーを含む、前記疎水性領域と、
前記多孔性材料上に堆積された親水性ポリマーを含む親水性領域と、
を備える、燃料電池。 - 請求項11に記載の複数の燃料電池を備える燃料電池スタック。
- 前記化学的蒸着法は、モノマーガスを熱分解し、前記基板の近傍で反応性フルオロカーボンラジカルの源を生成するのに十分な温度を有する熱源にモノマー先駆ガスをさらす工程を備える、請求項11に記載の燃料電池。
- 前記出口側部に隣接した前記拡散媒体の領域における前記疎水性ポリマーの含有量は、前記入口側部に隣接した前記拡散媒体の領域における前記疎水性ポリマーの含有量よりも大きい、請求項11に記載の燃料電池。
- 前記入口側部に隣接した前記拡散媒体の領域における親水性領域の面積は、前記出口側部に隣接した領域における面積よりも大きい、請求項14に記載の燃料電池。
- 前記拡散媒体は、前記疎水性ポリマーによって覆われていない領域を更に備えている、請求項11に記載の燃料電池。
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