JP5068014B2 - 燃料電池用ガス拡散層とその製造方法ならびにそれを用いた燃料電池 - Google Patents
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Description
最初に、BC粒子として、特開2003-45434号公報に記載の方法により作製したホウ素修飾アセチレンブラック粒子(BAB粒子:平均粒径0.1μm、ホウ素の含有率5重量%)475gと、繊維状炭素としてVGCF(昭和電工社製、平均繊維長20μm、平均繊維径150nm)25gとを、分散媒である水10kgに攪拌しながら投入し、BAB粒子およびVGCFが均一に分散した分散液Aを形成した。次に、形成した分散液Aに、フッ素樹脂としてPTFEディスパージョン(ダイキン工業社製、D2CE)を、PTFE粒子が500g相当となる量、投入した後に、約15分間攪拌を続けて、BAB粒子、VGCFおよびPTFE粒子からなる凝集物を形成した。
VGCFの代わりに、ホウ素修飾VGCF(平均繊維長20μm、平均繊維径150nm)を用いた以外は、サンプル1と同様にして、ガス拡散層(サンプル2)を形成した。サンプル2の電気抵抗値は15mΩ・cm2、空孔率は70%であった。
BAB粒子の代わりに、ホウ素修飾されていない通常のアセチレンブラック粒子(AB粒子)を用いた以外は、サンプル1と同様にして、比較例であるガス拡散層(サンプル3)を形成した。サンプル3の電気抵抗値は25mΩ・cm2、空孔率は65%であった。
VGCFを加えず、分散液AをBAB粒子のみを含む分散液とした以外は、サンプル1と同様にして、比較例であるガス拡散層(サンプル4)を形成した。サンプル4の電気抵抗値は20mΩ・cm2、空孔率は65%であった。
11 燃料電池
12 電解質膜
13a アノード触媒層
13b カソード触媒層
14a アノードガス拡散層
14b カソードガス拡散層
15a アノードセパレータ
15b カソードセパレータ
16a 燃料ガス流路
16b 酸化剤ガス流路
Claims (13)
- 燃料電池の触媒層とセパレータとの間に配置される燃料電池用ガス拡散層であって、
フッ素樹脂と、ホウ素修飾カーボン粒子と、繊維状炭素とを含み、
前記繊維状炭素の平均繊維長が10μm〜100μmであり、
前記繊維状炭素の平均繊維径が10nm〜300nmである燃料電池用ガス拡散層。 - 前記燃料電池用ガス拡散層が、多孔質構造を有する前記フッ素樹脂を基材として含む請求項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
- 前記ホウ素修飾カーボン粒子100重量部に対して、前記繊維状炭素を5重量部〜50重量部含む請求項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
- 前記繊維状炭素の含有率が、2重量%〜30重量%である請求項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
- 前記繊維状炭素が、気相成長炭素繊維である請求項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
- 前記ホウ素修飾カーボン粒子におけるホウ素の含有率が、5重量%〜10重量%である請求項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
- 前記ホウ素修飾カーボン粒子が、ホウ素修飾カーボンブラックである請求項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
- 前記ホウ素修飾カーボン粒子が、ホウ素修飾アセチレンブラックである請求項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
- 前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレンである請求項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
- 空孔率が、60%〜90%である請求項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
- 燃料電池の触媒層とセパレータとの間に配置される燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
ホウ素修飾カーボン粒子と、平均繊維長が10μm〜100μmであり、平均繊維径が10nm〜300nmである繊維状炭素と、分散媒とを混合して、前記ホウ素修飾カーボン粒子および前記繊維状炭素が前記分散媒に分散した分散液を形成し、
前記形成した分散液とフッ素樹脂とを混合して、前記ホウ素修飾カーボン粒子、前記繊維状炭素および前記フッ素樹脂を含む凝集物を形成し、
前記形成した凝集物を成形する、燃料電池用ガス拡散層の製造方法。 - 電解質膜と、
前記電解質膜を狭持するように配置された一対の触媒層と、
前記一対の触媒層を狭持するように配置された一対のガス拡散層と、
前記一対のガス拡散層を狭持するように配置された一対のセパレータとを備える燃料電池であって、
前記一対のガス拡散層から選ばれる少なくとも1つのガス拡散層が、請求項1〜10のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層である燃料電池。 - 前記電解質膜が、プロトン伝導性を有する高分子電解質膜である請求項12に記載の燃料電池。
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