JP5137008B2 - 燃料電池用膜・電極接合体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池用膜・電極接合体（ＭＥＡ）の製造方法に係り、更に詳しくは、膜の両面に触媒電極層を積層させて製造する３層膜・電極接合体と、膜の両側表面に触媒電極層を介してＧＤＬを積層させ製造する５層膜・電極接合体の製造方法に関する。
一般的に、燃料電池は、燃料（水素）が持っている化学エネルギーを燃焼により熱に変えるのではなく、電気化学的に直接電気エネルギーに変える装置であり、最近関心が持たれている無公害発電装置である。
燃料電池では、燃料と空気中の酸素を電気化学的に反応させて電気エネルギーを生産させ、このような燃料電池は産業用、家庭用および車両駆動用電力の供給だけでなく、小型の電気／電子製品、特に携帯用装置の電力供給にも適用することができる。
高分子電解質燃料電池（ＰＥＭＦＣ）は高い出力密度、早い応答性、そして簡単なシステム構成などの長所をもつことから、現在の車両動力源および静置型発電装置として使用するための研究が活発に行われており、一部は試行運転中である。
燃料電池では、燃料と空気中の酸素を電気化学的に反応させて電気エネルギーを生産させ、このような燃料電池は産業用、家庭用および車両駆動用電力の供給だけでなく、小型の電気／電子製品、特に携帯用装置の電力供給にも適用することができる。
高分子電解質燃料電池（ＰＥＭＦＣ）は高い出力密度、早い応答性、そして簡単なシステム構成などの長所をもつことから、現在の車両動力源および静置型発電装置として使用するための研究が活発に行われており、一部は試行運転中である。
高分子電解質燃料電池は、最も内側に主要構成部品である膜・電極接合体（ＭＥＡ）が位置し、このＭＥＡはアノード極とカソード極が電解質膜の両面に位置する形態で構成されている。
燃料電池は、図１に示す通り、触媒電極層３であるアノードとカソード極は、所望する触媒量を高分子電解質膜４の表面に均一に塗布して製作し、ＭＥＡの外側、即ち、触媒が位置する外側部分には、ガス拡散層（ＧＤＬ）２が位置し、ガス拡散層の外側には、燃料を供給し、反応により発生した水を排出する流路が形成された分離板１が位置している。
燃料電池は、図１に示す通り、触媒電極層３であるアノードとカソード極は、所望する触媒量を高分子電解質膜４の表面に均一に塗布して製作し、ＭＥＡの外側、即ち、触媒が位置する外側部分には、ガス拡散層（ＧＤＬ）２が位置し、ガス拡散層の外側には、燃料を供給し、反応により発生した水を排出する流路が形成された分離板１が位置している。
高分子電解質燃料電池の単位電池は、１枚の高分子電解質膜、２枚の触媒電極層、２枚のガス拡散層（ＧＤＬ）、２枚の分離板で構成され、このような構成の単位電池を積層することで所望する規模のスタック電池を構成することができる。
ＭＥＡでは、燃料電池のアノード極で水素の酸化反応が行われ、水素イオンと電子が発生し、この時生産された水素イオンと電子は各々電解質膜と導線を通してカソード極に移動する。
これと同時に、カソード極ではアノード極からの水素イオンと電子を受けて酸素の還元反応が行われながら水を生成し、この時、導線に沿っては電子の流れにより、高分子電解質膜を通してはプロトンの流れにより電気エネルギーが生成される。
ＭＥＡでは、燃料電池のアノード極で水素の酸化反応が行われ、水素イオンと電子が発生し、この時生産された水素イオンと電子は各々電解質膜と導線を通してカソード極に移動する。
これと同時に、カソード極ではアノード極からの水素イオンと電子を受けて酸素の還元反応が行われながら水を生成し、この時、導線に沿っては電子の流れにより、高分子電解質膜を通してはプロトンの流れにより電気エネルギーが生成される。
燃料電池用ＭＥＡには、電解質膜と触媒電極層とからなる３層ＭＥＡと、ＧＤＥを電解質膜にホットプレスで接合させて製造した５層ＭＥＡの２つの形態がある。
同一条件で３層ＭＥＡが５層ＭＥＡより性能が優秀であると知られているが、その理由は、３層ＭＥＡでは、全体の界面抵抗のうち最も大きく影響を及ぼす膜と触媒電極層間の界面抵抗が５層ＭＥＡより低いことによる。
触媒電極層と膜の間の界面抵抗は、ＭＥＡ性能に直接に影響を及ぼし、ＭＥＡ性能は燃料電池性能に直接に影響を及ぼすため、ＭＥＡ界面抵抗を減らすと、燃料電池性能を大きく向上させることができる。
同一条件で３層ＭＥＡが５層ＭＥＡより性能が優秀であると知られているが、その理由は、３層ＭＥＡでは、全体の界面抵抗のうち最も大きく影響を及ぼす膜と触媒電極層間の界面抵抗が５層ＭＥＡより低いことによる。
触媒電極層と膜の間の界面抵抗は、ＭＥＡ性能に直接に影響を及ぼし、ＭＥＡ性能は燃料電池性能に直接に影響を及ぼすため、ＭＥＡ界面抵抗を減らすと、燃料電池性能を大きく向上させることができる。
このようなＭＥＡを製造する方法としては、触媒を高分子電解質膜に塗布して作るＣＣＭ（Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｃｏａｔｅｄ ｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）法により３層ＭＥＡを作る方法と、ＧＤＬにアノードおよびカソードとして触媒を塗布して高分子電解質膜と接合させるＣＣＧ（Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｃｏａｔｅｄ ｏｎ ＧＤＬ）法により５層ＭＥＡを作る方法が代表的なものである。
詳しくは、３層ＭＥＡは、触媒電極層となる低濃度の触媒スラリーをスプレーガンを利用して電解質膜上に直接コーティングするか、触媒スラリーをフィルムにコーティングした後に転写する方法にてＭＥＡを製造する。電極の膜への転写は、触媒スラリーがコーティングされた離型フィルム（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｆｉｌｍ）を膜にホットプレスして行なう。
詳しくは、３層ＭＥＡは、触媒電極層となる低濃度の触媒スラリーをスプレーガンを利用して電解質膜上に直接コーティングするか、触媒スラリーをフィルムにコーティングした後に転写する方法にてＭＥＡを製造する。電極の膜への転写は、触媒スラリーがコーティングされた離型フィルム（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｆｉｌｍ）を膜にホットプレスして行なう。
触媒を膜に直接コーティングして製造した３層ＭＥＡは、触媒電極層と膜の間の界面抵抗を最小にする長所があるが、膜上に低濃度の触媒スラリーを数回反復してスプレーコーティングする必要があるため、時間を要し、スプレー工程の特性上、高価な触媒の損失が非常に大きい。
更に、触媒を膜に直接コーティングすることが容易ではなく、コーティングの方法がスプレーコーティングのみに限定されるが、その理由は膜が触媒スラリーにある溶媒と接触すると膨張し、その形態が変形するためである。従って、別の方法で触媒を膜に直接コーティングすることが難しい。
更に、触媒を膜に直接コーティングすることが容易ではなく、コーティングの方法がスプレーコーティングのみに限定されるが、その理由は膜が触媒スラリーにある溶媒と接触すると膨張し、その形態が変形するためである。従って、別の方法で触媒を膜に直接コーティングすることが難しい。
触媒を膜表面に直接コーティングする時、スプレーコーティングを利用すると、低濃度の触媒スラリーを膜表面に直接コーティングした後、溶媒を除去する過程を数回反復してコーティングすれば溶媒が膜と接触する量が最小になり、従って、触媒電極層の分裂が防止され、膜の変形を最小化することができる。
その他の方法を利用する場合には、触媒スラリーにある多量の溶媒が膜に直接接触して膜が変形され触媒電極層が均一に形成されないため、ＭＥＡの製造が不可能である。
このような理由により、溶媒と接触しても変形が全く起きない離型フィルム上にスプレー、スクリーン印刷、キャスティングナイフなどを利用して触媒をコーティングし、高温乾燥させた後、膜上に置き、高温、高圧でプレスして離型フィルムにコーティングされた触媒電極層を膜に転写させる方法が一般的に使用されている。
その他の方法を利用する場合には、触媒スラリーにある多量の溶媒が膜に直接接触して膜が変形され触媒電極層が均一に形成されないため、ＭＥＡの製造が不可能である。
このような理由により、溶媒と接触しても変形が全く起きない離型フィルム上にスプレー、スクリーン印刷、キャスティングナイフなどを利用して触媒をコーティングし、高温乾燥させた後、膜上に置き、高温、高圧でプレスして離型フィルムにコーティングされた触媒電極層を膜に転写させる方法が一般的に使用されている。
このような方法をデカール法と称する。このデカール法は、触媒電極層を離型フィルムにコーティングするため、離型フィルムが触媒スラリーの溶媒により変形する恐れがないという長所があるが、離型フィルムを使用するため、製造価格が上昇し、膜に直接コーティングする方法に比べてプレス工程を必要とする短所がある。
更に、溶媒を除去した固体状態の触媒電極層を膜に離型させることで、直接コーティングする方法に比べて触媒電極層と膜の間の接触面積が減り、界面抵抗が大きいという短所がある。
更に、溶媒を除去した固体状態の触媒電極層を膜に離型させることで、直接コーティングする方法に比べて触媒電極層と膜の間の接触面積が減り、界面抵抗が大きいという短所がある。
図２は離型フィルムに触媒スラリーをコーティングする工程を示した概略図である。離型フィルムとして使用されるポリマーフィルム１１上に棒状のキャスティングナイフまたは塗布器（Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）１２を利用して触媒スラリー１３をコーティングする。前記器具は平たいフィルムの表面とマイクロ単位のギャップを有するため、このギャップ間に触媒スラリー１３を通過させ、そのギャップの厚さだけの触媒スラリーをコーティングすることによりフィルム１１の表面上に薄い触媒電極層１３'が生成される。
このように、触媒スラリーをフィルムの表面にコーティングする方法を鋳造（Ｃａｓｔｉｎｇ）またはバーコーティング（Ｂａｒ Ｃｏａｔｉｎｇ）と称する。
このように、触媒スラリーをフィルムの表面にコーティングする方法を鋳造（Ｃａｓｔｉｎｇ）またはバーコーティング（Ｂａｒ Ｃｏａｔｉｎｇ）と称する。
図３は、触媒電極層１３'が形成されたフィルム１１を膜１４の両側表面に加熱、圧着し、触媒電極層１３'を膜１４上に転写させるホットプレス工程を示した概略図であり、図４はデカール法により製造された３層ＭＥＡの構成図である。
図２〜図４のバーコーティング−デカール法を利用した従来のＭＥＡの製造工程において、ＰＥＩ、ＰＥＴ、ＰＴＦＥコーティングフィルムのような多様な高価のポリマーフィルム１１上に触媒スラリーを置き、塗布器を利用して鋳造方向に塗布器１２を移動させると、触媒スラリー１３がポリマーフィルム１１上に一定厚さで塗布される。
この時、塗布された触媒スラリーの厚さは塗布器にて調節可能である。
図２〜図４のバーコーティング−デカール法を利用した従来のＭＥＡの製造工程において、ＰＥＩ、ＰＥＴ、ＰＴＦＥコーティングフィルムのような多様な高価のポリマーフィルム１１上に触媒スラリーを置き、塗布器を利用して鋳造方向に塗布器１２を移動させると、触媒スラリー１３がポリマーフィルム１１上に一定厚さで塗布される。
この時、塗布された触媒スラリーの厚さは塗布器にて調節可能である。
このように触媒スラリーが塗布された後、ポリマーフィルムを６０〜１００℃のオーブンで３０分間乾燥させることで、触媒スラリーに含まれていた溶媒を完全に除去し、乾燥過程を経たフィルムを膜の両側に当てて１００〜１５０℃の温度で１〜５分間ホットプレス工程を経ることで、３層ＭＥＡ（ポリマーフィルムは分離して除去する）が製造される。
図４の最終的に完成された３層ＭＥＡでは溶媒が完全に除去された固体状態の触媒電極層１３'を膜１４に転写させることで、界面接着力が触媒を直接コーティングする方法に比べて落ち、高価な離型フィルムを使用することで製造価格が上昇する。
図４の最終的に完成された３層ＭＥＡでは溶媒が完全に除去された固体状態の触媒電極層１３'を膜１４に転写させることで、界面接着力が触媒を直接コーティングする方法に比べて落ち、高価な離型フィルムを使用することで製造価格が上昇する。
一方、５層ＭＥＡは、２個のＧＤＥの間に膜を置き、高温、高圧でプレスして製造されるが、ＧＤＥはＧＤＬ上にスプレーのような方法で触媒を直接コーティングして製造される。
このように製造された５層ＭＥＡは、取り扱いが簡単であるという長所があるが、互いに同様な固体状態の触媒電極層と膜をホットプレス工程を通して接着して製造するため、触媒電極層と膜の間の接触面積が小さくなり、従って、界面抵抗が３層ＭＥＡより相対的に大きくなる短所がある。
更に、ＧＤＬ上に触媒スラリーをコーティングする方法は、触媒損失が大きいスプレーコーティングに限定される短所がある。
特開２００７−２５０２０６号公報
特開２００７−２４２５１１号公報
このように製造された５層ＭＥＡは、取り扱いが簡単であるという長所があるが、互いに同様な固体状態の触媒電極層と膜をホットプレス工程を通して接着して製造するため、触媒電極層と膜の間の接触面積が小さくなり、従って、界面抵抗が３層ＭＥＡより相対的に大きくなる短所がある。
更に、ＧＤＬ上に触媒スラリーをコーティングする方法は、触媒損失が大きいスプレーコーティングに限定される短所がある。
本発明は前記のような問題点を解決するためになされたものであり、本発明の第１の目的は、触媒スラリーを電解質膜にスプレーコーティングする方法を排除することで、従来のスプレーコーティング方法の問題点、即ち、触媒スラリーを数回反復してスプレーコーティングしなければならない点、時間がかかる点、高価な触媒が多量に失われる点などの問題点を解決することができ、製造工程の単純化、製造時間の短縮、触媒および製造原価の節減効果が得られる燃料電池用ＭＥＡの製造方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、離型フィルムとして使用される高価なポリマーフィルムを使用せずに、製造費用を減らすことができる燃料電池用ＭＥＡの製造方法を提供することにある。
更に、本発明の第３の目的は、膜の両面全てに固体状態の触媒電極層がホットプレスにより接着される従来の方法を改善し、膜と触媒の接触面積を大きくし、界面抵抗を減らすことができる燃料電池用ＭＥＡの製造方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、離型フィルムとして使用される高価なポリマーフィルムを使用せずに、製造費用を減らすことができる燃料電池用ＭＥＡの製造方法を提供することにある。
更に、本発明の第３の目的は、膜の両面全てに固体状態の触媒電極層がホットプレスにより接着される従来の方法を改善し、膜と触媒の接触面積を大きくし、界面抵抗を減らすことができる燃料電池用ＭＥＡの製造方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明は、燃料電池用膜・電極接合体を製造する方法において、ポリマーフィルムの表面にバインダーをスプレーコーティングする段階、前記バインダーがコーティングされたフィルム上に電解質膜を載せた後、加熱、圧着してフィルムと電解質膜をバインダーにより接着させる段階、前記電解質膜の表面上に触媒スラリーをキャスティングナイフ（Ｃａｓｔｉｎｇ Ｋｎｉｆｅ）または塗布器（Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）を利用してバーコーティングを実施し、触媒電極層を形成する段階、
乾燥後、ポリマーフィルムから膜と触媒電極層の接合体を分離して２層膜・電極接合体を得る段階、および、２枚の前記２層膜・電極接合体を準備して両側の電解質膜が接するように重ねた後、加熱、圧着して電解質膜の両面に触媒電極層が積層された構造の３層膜・電極接合体を完成する段階、を含むことを特徴とする。
乾燥後、ポリマーフィルムから膜と触媒電極層の接合体を分離して２層膜・電極接合体を得る段階、および、２枚の前記２層膜・電極接合体を準備して両側の電解質膜が接するように重ねた後、加熱、圧着して電解質膜の両面に触媒電極層が積層された構造の３層膜・電極接合体を完成する段階、を含むことを特徴とする。
前記ポリマーフィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリ（アリール−エーテル−エーテル−ケトン）、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレンにて製造されたフィルムの中から選択されたものを使用することを特徴とする。
前記バインダーとしては、ペルフルオロスルホン酸、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロカルボン酸、スルホン化ポリ（アリール−エーテル−エーテル−ケトン）、スルホン化ポリスルホン、およびスルホン化ポリイミドにて製造されたバインダーの中から選択されたものを使用することを特徴とする。
また、本発明は、燃料電池用膜・電極接合体を製造する方法において、ポリマーフィルムの表面にバインダーをスプレーコーティングする段階、前記バインダーがコーティングされたフィルム上に電解質膜を載せた後、加熱、圧着してフィルムと電解質膜をバインダーにより接着させる段階、前記電解質膜の表面上に触媒スラリーをキャスティングナイフまたは塗布器を利用してバーコーティングを実施し、触媒電極層を形成する段階、乾燥後、ポリマーフィルムから膜と触媒電極層の接合体を分離して２層膜・電極接合体を得る段階、および、ＧＤＬと、ＧＤＬ表面に触媒電極層を積層させて製造したＧＤＥの間に前記２層膜・電極接合体を介した状態で加熱、圧着し、ＧＤＬ、触媒電極層、電解質膜、触媒電極層、ＧＤＬが積層された構造の５層膜・電極接合体を完成する段階、を含むことを特徴とする。
本発明の燃料電池用膜・電極接合体の製造方法によると、ポリマーフィルムにバインダーをスプレーコーティングした後、バインダー上に接着された電解質膜の表面に触媒スラリーをバーコーティング法でコーティングして触媒電極層を形成した後、これを乾燥させた接合体で電解質膜と触媒電極層のみを分離して得た２層ＭＥＡを使用してホットプレス工程により３層ＭＥＡまたは５層ＭＥＡを製造することで下記のような効果が得られる。
まず、触媒スラリーを膜に直接スプレーコーティングして製造する従来の３層ＭＥＡの製造工程と比較した場合、触媒電極層と膜の間の界面抵抗が最小にされながらも触媒をスプレーコーティングする方法の問題点、即ち、触媒スラリーを数回反復してスプレーコーティングしなければならない点、時間がかかる点、高価の触媒を多量失う点などの問題点を解決することができ、製造工程の単純化、製造時間の短縮、触媒および製造原価の節減効果が得られる。
まず、触媒スラリーを膜に直接スプレーコーティングして製造する従来の３層ＭＥＡの製造工程と比較した場合、触媒電極層と膜の間の界面抵抗が最小にされながらも触媒をスプレーコーティングする方法の問題点、即ち、触媒スラリーを数回反復してスプレーコーティングしなければならない点、時間がかかる点、高価の触媒を多量失う点などの問題点を解決することができ、製造工程の単純化、製造時間の短縮、触媒および製造原価の節減効果が得られる。
更に、デカール法で製造する場合に使用される離型フィルム、即ち、高価のポリマーフィルムを使用する必要がないため製造費用を減らすことができる。
また、従来の５層ＭＥＡ製造工程と比較する場合、従来は触媒スラリーをスプレーコーティングした２枚のＧＤＬを使用するため、２枚のＧＤＬを製造するために多量の触媒スラリーをスプレーする必要があったが、本発明ではスプレーコーティングが必要な１枚のＧＤＬを使用するため、製造工程の単純化、製造時間の短縮、触媒および製造原価の節減効果が得られる。
また、従来の５層ＭＥＡ製造工程と比較する場合、従来は触媒スラリーをスプレーコーティングした２枚のＧＤＬを使用するため、２枚のＧＤＬを製造するために多量の触媒スラリーをスプレーする必要があったが、本発明ではスプレーコーティングが必要な１枚のＧＤＬを使用するため、製造工程の単純化、製造時間の短縮、触媒および製造原価の節減効果が得られる。
また、従来の５層ＭＥＡ製造工程では、膜の両面に同一の固体状態の触媒電極層がホットプレスにより接着されるが、本発明では膜の片面にのみホットプレスによりＧＤＬの触媒電極層が接合されるため（残りの片面の触媒電極層はバーコーティングされる）、触媒電極層と膜の間の全体的な接触面積を大きくすることができ、界面抵抗を従来の５層ＭＥＡより小さくすることができる。
以下、添付した図面を参照にして本発明の実施例について詳しく説明する。
図５と図６は本発明の電解質膜と触媒電極層が接合された２層ＭＥＡの製造過程を示す図である。
図５に示すように、ポリマーフィルム１５の表面にスプレーガン１６を利用してバインダー１７をスプレーコーティングする。
ここで、ポリマーフィルム１５にはポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリ（アリール−エーテル−エーテル−ケトン）、ポリウレタン、ポリスルホン、およびポリテトラフルオロエチレン（商品名：Ｔｅｆｌｏｎ）フィルムの中から選択されたものを使用する。
また、バインダー１７としては、ペルフルオロスルホン酸（商品名：Ｎａｆｉｏｎ）、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロカルボン酸、スルホン化ポリ（アリール−エーテル−エーテル−ケトン）、スルホン化ポリスルホン、およびスルホン化ポリイミドの中から選択されたものを使用する。
図５に示すように、ポリマーフィルム１５の表面にスプレーガン１６を利用してバインダー１７をスプレーコーティングする。
ここで、ポリマーフィルム１５にはポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリ（アリール−エーテル−エーテル−ケトン）、ポリウレタン、ポリスルホン、およびポリテトラフルオロエチレン（商品名：Ｔｅｆｌｏｎ）フィルムの中から選択されたものを使用する。
また、バインダー１７としては、ペルフルオロスルホン酸（商品名：Ｎａｆｉｏｎ）、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロカルボン酸、スルホン化ポリ（アリール−エーテル−エーテル−ケトン）、スルホン化ポリスルホン、およびスルホン化ポリイミドの中から選択されたものを使用する。
次に、バインダー１７がコーティングされたフィルム１５上に電解質膜１４を載せた後、図６の（ｂ）に示すように、１００〜１５０℃で１〜５分間加熱、圧着するホットプレス工程を実施し、フィルム１５と膜１４をバインダー１７により接着させる。
そして、図６の（ｃ）および（ｄ）に示すように、製造されたフィルム・膜接合体の膜１４の表面に触媒スラリー１３を鋳造（バーコーティング）して触媒電極層１３'を生成する。
即ち、膜１４の表面に棒状のキャスティングナイフまたは塗布器１２を利用して触媒スラリー１３をコーティングする。塗布器１２は、平たい膜の表面との間にマイクロ単位のギャップを有するため、このギャップ間に触媒スラリーを通過させ、そのギャップに相当する厚さの触媒スラリーをコーティングすることで、膜１４の表面上に薄い触媒電極層１３'が生成される。
そして、図６の（ｃ）および（ｄ）に示すように、製造されたフィルム・膜接合体の膜１４の表面に触媒スラリー１３を鋳造（バーコーティング）して触媒電極層１３'を生成する。
即ち、膜１４の表面に棒状のキャスティングナイフまたは塗布器１２を利用して触媒スラリー１３をコーティングする。塗布器１２は、平たい膜の表面との間にマイクロ単位のギャップを有するため、このギャップ間に触媒スラリーを通過させ、そのギャップに相当する厚さの触媒スラリーをコーティングすることで、膜１４の表面上に薄い触媒電極層１３'が生成される。
この時、膜１４の表面上に触媒スラリーを置き、塗布器を利用して鋳造方向に塗布器を移動させると、触媒スラリー１３が膜１４上に一定厚さで塗布される。塗布された触媒スラリーの厚さは塗布器で調節が可能である。
従来は、膜の表面上に塗布器を利用して触媒を鋳造すると、膜が触媒の中にある溶媒と触れて膨張し、更に、膜にしわが発生する現象が起こり、触媒が膜から容易に落ちるなど、製造が不可能であった。本発明では、ポリマーフィルム１５と膜１４がバインダー１７により接着されて膜が触媒スラリーの溶媒により膨張してしわが発生する現象を防ぐことができる。
図９は、本発明のバーコーティング方法により製造された２層ＭＥＡの表面を撮影したＳＥＭ写真であり、図１０は２層ＭＥＡの断面を撮影したＳＥＭ写真である。
従来は、膜の表面上に塗布器を利用して触媒を鋳造すると、膜が触媒の中にある溶媒と触れて膨張し、更に、膜にしわが発生する現象が起こり、触媒が膜から容易に落ちるなど、製造が不可能であった。本発明では、ポリマーフィルム１５と膜１４がバインダー１７により接着されて膜が触媒スラリーの溶媒により膨張してしわが発生する現象を防ぐことができる。
図９は、本発明のバーコーティング方法により製造された２層ＭＥＡの表面を撮影したＳＥＭ写真であり、図１０は２層ＭＥＡの断面を撮影したＳＥＭ写真である。
次に、前記の通り製造された２層ＭＥＡを使用して最終的に３層ＭＥＡまたは５層ＭＥＡを製造する。図７は、本発明による３層ＭＥＡを製造する工程を、図８はＧＤＬとＧＤＥを使用して本発明による５層ＭＥＡを製造する工程を示す概略図である。
まず、３層ＭＥＡの製造過程では、２枚の２層ＭＥＡ１８を製造した後、図７に示すように、膜１４が相合わさるように２枚の２層ＭＥＡ１８を互いに重ね合わせ、この状態で加熱、圧着するホットプレス工程を実施し、膜１４と膜１４の間を接合させる。
即ち、２枚の２層ＭＥＡ１８を重ねた状態で、１００〜１５０℃の温度で１〜５分間ホットプレスを実施し、このようにホットプレス工程が終了すると、膜１４の両側表面に触媒電極層１３'を有する３層ＭＥＡが完成する。
まず、３層ＭＥＡの製造過程では、２枚の２層ＭＥＡ１８を製造した後、図７に示すように、膜１４が相合わさるように２枚の２層ＭＥＡ１８を互いに重ね合わせ、この状態で加熱、圧着するホットプレス工程を実施し、膜１４と膜１４の間を接合させる。
即ち、２枚の２層ＭＥＡ１８を重ねた状態で、１００〜１５０℃の温度で１〜５分間ホットプレスを実施し、このようにホットプレス工程が終了すると、膜１４の両側表面に触媒電極層１３'を有する３層ＭＥＡが完成する。
５層ＭＥＡの製造過程では、ＧＤＬ２１と、ＧＤＬ２１の表面に触媒電極層１３'が形成されたＧＤＥ２２を使用して５層ＭＥＡを製造する。ＧＤＬ２１とＧＤＥ２２の間に前述した方法で製造した２層ＭＥＡ１８を介した状態でホットプレス工程を実施して接合させる。
この時、ＧＤＬ２１とＧＤＥ２２の間に２層ＭＥＡ１８を入れて重ねた状態で、１００〜１５０℃の温度で１〜５分間ホットプレスを実施し、ＧＤＥ２２の触媒電極層１３'が２層ＭＥＡ１８の膜１４と接合するようにする。前記ホットプレス工程が終了すると、「ＧＤＬ２１＋触媒電極層１３'＋膜１４＋触媒電極層１３'＋ＧＤＬ２１」の順に積層されて接着固定された５層ＭＥＡが完成する。
この時、ＧＤＬ２１とＧＤＥ２２の間に２層ＭＥＡ１８を入れて重ねた状態で、１００〜１５０℃の温度で１〜５分間ホットプレスを実施し、ＧＤＥ２２の触媒電極層１３'が２層ＭＥＡ１８の膜１４と接合するようにする。前記ホットプレス工程が終了すると、「ＧＤＬ２１＋触媒電極層１３'＋膜１４＋触媒電極層１３'＋ＧＤＬ２１」の順に積層されて接着固定された５層ＭＥＡが完成する。
前記ＧＤＥは、従来の製造法によって製造されるものであり、ＧＤＬの片側表面に触媒スラリーをスプレーコーティングして製造される。触媒スラリーをＧＤＬにスプレーして製造する点は従来と変わりないが、従来の５層製造工程と異なり、膜に触媒スラリーをスプレーしないため、全体工程での触媒スラリーのコーティング量を大きく減らすことができる。
更に、従来の５層ＭＥＡ製造工程では膜の両面に同様の固体状態の触媒電極層がホットプレスにより接着されるが、本発明では膜１４の片面にのみホットプレスによりＧＤＥ２２の触媒電極層１３'が接合されるため（残りの片面の触媒電極層はバーコーティングされる）、触媒電極層１３'と膜１４の間の全体的な接触面積を大きくすることができ、界面抵抗を従来の５層ＭＥＡより小さくすることができる。
更に、従来の５層ＭＥＡ製造工程では膜の両面に同様の固体状態の触媒電極層がホットプレスにより接着されるが、本発明では膜１４の片面にのみホットプレスによりＧＤＥ２２の触媒電極層１３'が接合されるため（残りの片面の触媒電極層はバーコーティングされる）、触媒電極層１３'と膜１４の間の全体的な接触面積を大きくすることができ、界面抵抗を従来の５層ＭＥＡより小さくすることができる。
１１ 離型フィルム（ポリマーフィルム）
１２ 塗布器
１３ 触媒スラリー
１３' 触媒電極層
１４ 電解質膜
１５ ポリマーフィルム
１６ スプレーガン
１７ バインダー
１８ ２層ＭＥＡ
２１ ＧＤＬ
２２ ＧＤＥ
１２ 塗布器
１３ 触媒スラリー
１３' 触媒電極層
１４ 電解質膜
１５ ポリマーフィルム
１６ スプレーガン
１７ バインダー
１８ ２層ＭＥＡ
２１ ＧＤＬ
２２ ＧＤＥ
Claims (6)
- 燃料電池用膜・電極接合体を製造する方法において、
ポリマーフィルムの表面にバインダーをスプレーコーティングする段階、
前記バインダーがコーティングされたフィルム上に電解質膜を載せた後、加熱、圧着してフィルムと電解質膜をバインダーにより接着させる段階、
前記電解質膜の表面上に触媒スラリーをキャスティングナイフ（Ｃａｓｔｉｎｇ Ｋｎｉｆｅ）または塗布器（Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）を利用してバーコーティングを実施し、触媒電極層を形成する段階、
乾燥後、ポリマーフィルムから膜と触媒電極層の接合体を分離して２層膜・電極接合体を得る段階、および、
２枚の前記２層膜・電極接合体を準備して両側の電解質膜が接するように重ねた後、加熱、圧着して電解質膜の両面に触媒電極層が積層された構造の３層膜・電極接合体を完成する段階、
を含むことを特徴とする燃料電池用膜・電極接合体の製造方法。 - 前記ポリマーフィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリ（アリール−エーテル−エーテル−ケトン）、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレンにて製造されたフィルムの中から選択されたものを使用することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用膜・電極接合体の製造方法。
- 前記バインダーとしては、ペルフルオロスルホン酸、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロカルボン酸、スルホン化ポリ（アリール−エーテル−エーテル−ケトン）、スルホン化ポリスルホン、およびスルホン化ポリイミドにて製造されたバインダーの中から選択されたものを使用することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用膜・電極接合体の製造方法。
- 燃料電池用膜・電極接合体を製造する方法において、
ポリマーフィルムの表面にバインダーをスプレーコーティングする段階、
前記バインダーがコーティングされたフィルム上に電解質膜を載せた後、加熱、圧着してフィルムと電解質膜をバインダーにより接着させる段階、
前記電解質膜の表面上に触媒スラリーをキャスティングナイフまたは塗布器を利用してバーコーティングを実施し、触媒電極層を形成する段階、
乾燥後、ポリマーフィルムから膜と触媒電極層の接合体を分離して２層膜・電極接合体を得る段階、および
ＧＤＬと、ＧＤＬ表面に触媒電極層を積層させて製造したＧＤＥの間に前記２層膜・電極接合体を介した状態で加熱、圧着し、ＧＤＬ、触媒電極層、電解質膜、触媒電極層、ＧＤＬが積層された構造の５層膜・電極接合体を完成する段階、
を含むことを特徴とする燃料電池用膜・電極接合体の製造方法。 - 前記ポリマーフィルムはポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリ（アリール−エーテル−エーテル−ケトン）、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレンにて製造されたフィルムの中から選択されたものを使用することを特徴とする請求項４記載の燃料電池用膜・電極接合体の製造方法。
- 前記バインダーとしてはペルフルオロスルホン酸、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロカルボン酸、スルホン化ポリ（アリール−エーテル−エーテル−ケトン）、スルホン化ポリスルホン、およびスルホン化ポリイミドにて製造されたバインダーの中から選択されたものを使用することを特徴とする請求項４記載の燃料電池用膜・電極接合体の製造方法。
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| EP0184638B1 (en) * | 1984-10-17 | 1990-02-28 | Hitachi, Ltd. | Process of producing a flexbile fuel cell electrode from a carbon paper |
| US5336570A (en) * | 1992-08-21 | 1994-08-09 | Dodge Jr Cleveland E | Hydrogen powered electricity generating planar member |
| GB9324101D0 (en) * | 1993-11-23 | 1994-01-12 | Johnson Matthey Plc | Improved manufacture of electrodes |
| US5521020A (en) * | 1994-10-14 | 1996-05-28 | Bcs Technology, Inc. | Method for catalyzing a gas diffusion electrode |
| JP3433549B2 (ja) * | 1994-12-15 | 2003-08-04 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の電解質膜回収方法およびその装置 |
| US5728485A (en) * | 1995-03-15 | 1998-03-17 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Electrode for polymer electrolyte electrochemical cell and process of preparing same |
| US5607785A (en) * | 1995-10-11 | 1997-03-04 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Polymer electrolyte electrochemical cell and process of preparing same |
| DE69701103T3 (de) * | 1996-02-28 | 2006-02-02 | Johnson Matthey Plc | Katalytisch aktive Gasdiffusionselektroden mit Faservliessubstrat |
| US5945231A (en) * | 1996-03-26 | 1999-08-31 | California Institute Of Technology | Direct liquid-feed fuel cell with membrane electrolyte and manufacturing thereof |
| US6074691A (en) * | 1997-06-24 | 2000-06-13 | Balzers Aktiengesellschaft | Method for monitoring the flow of a gas into a vacuum reactor |
| US5879827A (en) * | 1997-10-10 | 1999-03-09 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Catalyst for membrane electrode assembly and method of making |
| US6042959A (en) * | 1997-10-10 | 2000-03-28 | 3M Innovative Properties Company | Membrane electrode assembly and method of its manufacture |
| US5879828A (en) * | 1997-10-10 | 1999-03-09 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Membrane electrode assembly |
| US6136412A (en) * | 1997-10-10 | 2000-10-24 | 3M Innovative Properties Company | Microtextured catalyst transfer substrate |
| US6042656A (en) * | 1997-10-17 | 2000-03-28 | Nilfisk-Advance, Inc. | Shutoff control methods for surface treating machines |
| US6291091B1 (en) * | 1997-12-24 | 2001-09-18 | Ballard Power Systems Inc. | Continuous method for manufacturing a Laminated electrolyte and electrode assembly |
| US6221523B1 (en) * | 1998-02-10 | 2001-04-24 | California Institute Of Technology | Direct deposit of catalyst on the membrane of direct feed fuel cells |
| KR100263992B1 (ko) * | 1998-02-23 | 2000-08-16 | 손재익 | 고체고분자 연료전지의 고분자막/전극 접합체 제조방법 |
| EP0955687B1 (en) * | 1998-05-04 | 2006-03-15 | Samsung SDI Co., Ltd. | Method for producing a slurry for forming a catalyst layer for a proton exchange membrane fuel cell |
| ATE257621T1 (de) * | 1998-08-26 | 2004-01-15 | Siemens Ag | Siebdruckpaste und siebdruckverfahren zur herstellung einer gasdiffusionselektrode |
| US7098163B2 (en) * | 1998-08-27 | 2006-08-29 | Cabot Corporation | Method of producing membrane electrode assemblies for use in proton exchange membrane and direct methanol fuel cells |
| US6238534B1 (en) * | 1999-05-14 | 2001-05-29 | 3M Innovative Properties Company | Hybrid membrane electrode assembly |
| US6403245B1 (en) * | 1999-05-21 | 2002-06-11 | Microcoating Technologies, Inc. | Materials and processes for providing fuel cells and active membranes |
| WO2001018894A2 (en) * | 1999-09-09 | 2001-03-15 | Danish Power Systems Aps | Polymer electrolyte membrane fuel cells |
| KR100355392B1 (ko) | 2000-03-28 | 2002-10-11 | 삼성전자 주식회사 | 다층 구조의 이온 전도성 고분자막을 채용한 연료전지 |
| DE60143511D1 (de) * | 2000-07-06 | 2011-01-05 | Asahi Glass Co Ltd | Herstellungsverfahren für aus filmelektroden zusam festpolymer-elektrolyt-brennstoffzelle |
| US6524736B1 (en) * | 2000-10-18 | 2003-02-25 | General Motors Corporation | Methods of preparing membrane electrode assemblies |
| EP1278260A4 (en) | 2001-01-19 | 2007-08-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | METHOD FOR PRODUCING CONNECTED FUEL CELL ELECTROLYTE FILM ELECTRODES |
| KR100409042B1 (ko) * | 2001-02-24 | 2003-12-11 | (주)퓨얼셀 파워 | 막전극 접합체와 그 제조 방법 |
| CN1263186C (zh) * | 2001-03-08 | 2006-07-05 | 松下电器产业株式会社 | 气体扩散电极及使用了该电极的燃料电池 |
| KR100443107B1 (ko) * | 2001-03-15 | 2004-08-04 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 연료전지용 전해질막 전극접합체의 제조방법 |
| CA2407202C (en) * | 2001-10-11 | 2009-11-03 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Electrode for polymer electrolyte fuel cell |
| WO2003077336A1 (fr) * | 2002-03-14 | 2003-09-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Procede de fabrication de pile a combustible du type a electrolyte polymere |
| BR0311227A (pt) * | 2002-05-23 | 2008-01-29 | Columbian Chem | material de carbono enxertado com polìmero condutor para aplicações em células de combustìvel |
| US6933003B2 (en) * | 2002-06-13 | 2005-08-23 | General Motors Corporation | Method of making membrane electrode assemblies |
| JP2004031148A (ja) | 2002-06-26 | 2004-01-29 | Nissan Motor Co Ltd | 固体高分子型燃料電池の製造方法 |
| JP4355822B2 (ja) | 2002-10-21 | 2009-11-04 | 国立大学法人福井大学 | 燃料電池用電極と電解質複合体の製造方法 |
| US20040086632A1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-05-06 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for coating an ion-exchange membrane with a catalyst layer |
| US20040096731A1 (en) * | 2002-11-18 | 2004-05-20 | Honda Motor Co., Ltd | Electrode structure for polymer electrolyte fuel cell and method for manufacturing the same |
| JP2004186143A (ja) * | 2002-11-18 | 2004-07-02 | Honda Motor Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用電極構造体の製造方法 |
| JP4392222B2 (ja) | 2002-12-27 | 2009-12-24 | 本田技研工業株式会社 | 膜−電極構造体の製造方法 |
| JP2004288388A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池用電極およびその製造方法および燃料電池 |
| JP4317005B2 (ja) * | 2003-03-25 | 2009-08-19 | 富士フイルム株式会社 | シリカゲル組成物、プロトン交換膜電極膜複合体、及び燃料電池 |
| US7226689B2 (en) * | 2003-06-20 | 2007-06-05 | Ballard Power Systems Inc. | Method of making a membrane electrode assembly for electrochemical fuel cells |
| EP1769557A4 (en) * | 2004-06-10 | 2010-11-03 | California Inst Of Techn | PROCESSING TECHNIQUES FOR MANUFACTURING MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLIES FOR SOLID ACID FUEL CELL |
| KR100612873B1 (ko) * | 2004-11-20 | 2006-08-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 금속 촉매와 전극의 제조방법 |
| JP4828864B2 (ja) | 2005-05-24 | 2011-11-30 | 株式会社巴川製紙所 | 固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極、固体高分子型燃料電池用膜−電極接合体とその製造方法、および固体高分子型燃料電池 |
| JP2007012424A (ja) | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Tomoegawa Paper Co Ltd | ガス拡散電極、膜−電極接合体とその製造方法、および固体高分子型燃料電池 |
| US8652705B2 (en) * | 2005-09-26 | 2014-02-18 | W.L. Gore & Associates, Inc. | Solid polymer electrolyte and process for making same |
| JP2007115532A (ja) | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用膜電極接合体製造方法 |
| KR101233343B1 (ko) * | 2005-11-25 | 2013-02-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지용 막-전극 어셈블리, 이의 제조 방법 및 이를포함하는 연료 전지 시스템 |
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| KR100767531B1 (ko) * | 2006-10-31 | 2007-10-17 | 현대자동차주식회사 | 촉매 전극층과 전해질 막 사이의 계면 저항이 감소된막-전극 접합체 |
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