JP5104696B2 - 燃料電池用の電解質膜の製造方法および電解質膜 - Google Patents
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Description
A.全体構成
B.電解質膜の製造方法
C.実験結果
D.第1変形例
E.第2変形例
図1は第1実施例としての燃料電池の全体構成を示す模式図である。燃料電池を構成するセルの断面を示した。このセルは、酸素極10(以下、カソードとも称する)、水素極20(以下、アノードとも称する)で電解質膜100を挟んだ構造となっている。酸素極10、水素極20の構造および材質は、カーボンなど種々の材料で形成可能である。
図2は電解質膜の生成工程を示す工程図である。まず、水素透過性金属による基材120を生成する(ステップS10)。基材の材質は、バナジウム(V)の他には、パラジウム、パラジウム合金などの貴金属、並びにVA族元素、例えば、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)などを用いることができる。
図3は実施例における製造方法による電解質膜の表面を示す説明図である。図2に示した製造工程で製造した電解質膜の表面を撮影した顕微鏡写真を図の下方に示した。図の上方には、撮影状況を模式的に示した。図示する通り、試験片TPの両端を支持部SPで支持し、支持部SPの端を含む領域Aを撮影した。
図5は第1変形例としての電解質膜生成方法を示す工程図である。実施例では、アモルファス層を蒸着等により形成した後、その少なくとも一部を結晶化させてプロトン伝導層を形成する方法を例示した。第1変形例では、蒸着と並行して結晶化を行う製造方法を例示する。
図6は第2変形例としての電解質膜生成方法を示す工程図である。第2変形例では、基材とプロトン伝導層の間に、アモルファス状態のセラミックスと結晶化したセラミックスが混在する混合層が介在した電解質膜の製造方法を例示する。
本発明は、その他、種々の変形例で構成可能である。例えば、結晶化エネルギの供給は、レーザ照射に限らず、ヒータ等による加熱によってもよい。この場合、基材へのエネルギ供給を抑制するよう、プロトン伝導層が形成される面からのみ加熱を行うことが好ましい。
20...水素極
100...電解質膜
110、110A、110B、110C...プロトン伝導層
110D...結晶化部
110...電解質層
115、115B...アモルファス層
115D...アモルファス部
120...水素透過性金属層(基材)
210...真空チャンバ
211...発生装置
212...載置台
213...レーザ
220...制御ユニット
Claims (4)
- 燃料電池用の電解質膜の製造方法であって、
(a) 水素透過性金属により基材を形成する工程と、
(b) 前記基材の一方の面に、プロトン伝導性を有するセラミックスのプロトン伝導性を有するアモルファス構造体と前記セラミックスの結晶体からなる混合層を形成する工程と、
(c) 前記混合層の上にプロトン伝導性を有するセラミックスのプロトン伝導性を有するアモルファス構造体からなるアモルファス層を形成し、レーザ照射して前記アモルファス層の前記アモルファス構造体を結晶化するための結晶化エネルギを前記形成されたアモルファス層に対して局所的に供給して、前記セラミックスの結晶体からなる結晶層を形成する工程と、
を備える製造方法。 - 燃料電池用の電解質膜の製造方法であって、
(a) 水素透過性金属により基材を形成する工程と、
(b) 前記基材の一方の面に、プロトン伝導性を有するセラミックスのプロトン伝導性を有するアモルファス構造体と前記セラミックスの結晶体からなる混合層を形成する工程と、
(c) 前記混合層の上にプロトン伝導性を有するセラミックスのプロトン伝導性を有するアモルファス構造体からなるアモルファス層を蒸着しながらレーザで表面を照射して前記セラミックスの結晶体からなる結晶層を形成する工程と、
を備える製造方法。 - 燃料電池用の電解質膜の製造方法であって、
(a) 水素透過性金属により基材を形成する工程と、
(b) 前記基材の一方の面に、プロトン伝導性を有するセラミックスのプロトン伝導性を有するアモルファス構造体からなるアモルファス層を形成する工程と、
(c)前記アモルファス構造体を結晶化するための結晶化エネルギを、前記形成されたアモルファス層に対して局所的に供給して、前記形成されたアモルファス層を全て結晶層にする工程と、
を備える、製造方法。 - 燃料電池用の電解質膜であって、
水素透過性金属からなる基材と、
プロトン伝導性のセラミックスの結晶体からなるプロトン伝導層と、
該基材およびプロトン伝導層との界面に介在する、前記セラミックスのアモルファス構造体と前記セラミックスの結晶体との混合物からなる層と、
を備える電解質膜。
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- 2008-09-29 JP JP2008251404A patent/JP5104696B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US10297852B2 (en) | 2013-11-26 | 2019-05-21 | Lg Chem, Ltd. | Polymer electrolyte membrane, membrane electrode assembly comprising polymer electrolyte membrane, and fuel cell comprising membrane electrode assembly |
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