JP5153139B2 - ガス拡散電極および高分子電解質型燃料電池の製造方法 - Google Patents
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Description
つぎに、この触媒層の外面に、燃料ガスに対する通気性と電子伝導性とを併せ持つガス拡散層を形成する。この触媒層をガス拡散電極と呼ぶこともあり、また、この触媒層と拡散層との組合せをガス拡散電極と呼ぶこともある。
そして、供給された燃料ガスが外部に漏れたり、燃料ガスと酸化剤ガスとが互いに混合しないように、ガス拡散電極の周囲には高分子電解質膜を挟んでガスシール材やガスケットが配置される。このシール材やガスケットは、ガス拡散電極および高分子電解質膜と一体化され、膜電極接合体(MEA)を構成する。なお、単に高分子電解質膜とガス拡散電極との組合せを膜電極接合体(MEA)ということもある。
多くの高分子電解質型燃料電池は、上記のようなMEAとこれを挟持する一対のセパレータからなる単電池複数個を重ねて得られる積層構造を有するスタックからなる。そして、運転時には電力発生とともに発熱が起こるため、単電池1〜3セル毎に冷却水路などが設けられ、電池温度を一定に保つと同時に、発生した熱エネルギーは温水などの形で利用される。
これに対し、例えば特許文献1においては、燃料電池の燃料ガス流路または酸化剤ガス流路に水を封入した状態で運転を停止してから保管する技術が開示されている。
また、ガス拡散電極および高分子電解質型燃料電池には、運転停止時や保存中だけでなく、製造時や、製造されてから使用、販売などされたりするまでの間にも、初期特性が低下してしまったり、さらに運転停止後の保存時の初期特性の低下をもたらす傾向にあるという問題があった。
本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであり、製造直後の初期から本来の性能を発揮することができ、作動および停止を繰り返しても長期にわたって初期特性の低下を充分に防止できる、優れた耐久性を有するガス拡散電極および高分子電解質型燃料電池を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述したガス拡散電極および高分子電解質型燃料電池を容易かつ確実に得ることのできるガス拡散電極の製造方法および高分子電解質型燃料電池の製造方法を提供することを目的とする。
触媒体と、陽イオン交換樹脂と、陽イオン交換樹脂を溶解または分散可能でありかつ20℃における蒸気圧が0.6〜12.3kPaであるアルコールを含む液体と、を含む触媒層形成用の混合液を調製する混合液調製工程と、
混合液を用いて支持体シート上に触媒層を形成する触媒層形成工程と、
触媒層形成工程の後に得られる支持体シートおよび触媒層からなる積層体、または当該積層体から支持体シートを剥離した後に得られる触媒層を、密封容器に入れ使用時まで保管する梱包保管工程と、
を含んでおり、
触媒層形成工程において、アルコール、アルコールの部分酸化物、アルコールの分子内脱水反応生成物、アルコールの分子間縮合反応生成物、アルコールと部分酸化物との分子間縮合反応生成物、および部分酸化物の分子間縮合反応生成物のうちの少なくとも1種からなる有機物の除去を行うことにより、触媒層中に残存する有機物の割合[質量%]を下記式(1)で表される条件を満たすように調節すること、
を特徴とするガス拡散電極の製造方法を提供する。
{100×A1/(E1+G1)}≦0.05 ・・・(1)
[式(1)中、A1は有機物の全質量を示し、E1は電極触媒の質量を含まない炭素粉末の全質量を示し、G1は陽イオン交換樹脂の全質量を示す。]
触媒層が、電極触媒を担持した炭素粉末と、陽イオン交換樹脂と、陽イオン交換樹脂を溶解または分散可能でかつ20℃における蒸気圧が0.6〜12.3kPaであるアルコールを含む液体と、を含む混合液を用いて形成され、
触媒層中に残存する、アルコール、アルコールの部分酸化物、アルコールの分子内脱水反応生成物、アルコールの分子間縮合反応生成物、アルコールと部分酸化物との分子間縮合反応生成物、および部分酸化物の分子間縮合反応生成物のうちの少なくとも1種からなる有機物の割合[質量%]が下記式(1)で表される条件を満たしていること、を特徴とするガス拡散電極を提供することができる。
{100×A1/(E1+G1)}≦0.05 ・・・(1)
[式(1)中、A1は有機物の全質量を示し、E1は炭素粉末の全質量を示し、G1は陽イオン交換樹脂の全質量を示す。]
電極触媒と、陽イオン交換樹脂と、陽イオン交換樹脂を溶解または分散可能でかつ20℃における蒸気圧が0.6〜12.3kPaであるアルコールを含む液体と、を含む触媒層形成用の混合液を調製する混合液調製工程と、
高分子電解質膜として膜厚が20〜50μmの膜を使用し、混合液を用いて膜電極接合体の2つの触媒層のうちの少なくとも一方を形成し、電極触媒の担持量が0.1〜2.0mg/cm2となるように調節された2つの触媒層を有する膜電極接合体を得る膜電極接合体形成工程と、
膜電極接合体形成工程の後に得られる膜電極接合体を、密封容器に入れ使用時まで保管する梱包保管工程と、
を含み、
膜電極接合体形成工程において、アルコール、アルコールの部分酸化物、アルコールの分子内脱水反応生成物、アルコールの分子間縮合反応生成物、アルコールと部分酸化物との分子間縮合反応生成物、および部分酸化物の分子間縮合反応生成物のうちの少なくとも1種からなる有機物の除去を行うことにより、触媒層中に残存する有機物の割合[質量%]を下記式(2)で表される条件を満たすように調節すること、
を特徴とする。
{100×A2/(E2+G2)}≦0.02 ・・・(2)
[式(2)中、A2は膜電極接合体の単位面積あたりの有機物の質量を示し、E2は膜電極接合体の単位面積あたりの触媒層の質量を示し、G2は膜電極接合体の単位面積あたりの高分子電解質膜の質量を示す。]
高分子電解質膜の膜厚が20〜50μmであり、
膜電極接合体の2つの触媒層の電極触媒の担持量が0.1〜2.0mg/cm2であり、
膜電極接合体の2つの触媒層のうちの少なくとも一方が、電極触媒と、陽イオン交換樹脂と、陽イオン交換樹脂を溶解または分散可能でかつ20℃における蒸気圧が0.6〜12.3kPaであるアルコールを含む液体と、を含む混合液を用いて形成されており、
少なくとも一方の触媒層中に残存する、アルコール、アルコールの部分酸化物、アルコールの分子内脱水反応生成物、アルコールの分子間縮合反応生成物、アルコールと部分酸化物との分子間縮合反応生成物、および部分酸化物の分子間縮合反応生成物からなる有機物の割合[質量%]が下記式(2)で表される条件を満たしていること、を特徴とする高分子電解質型燃料電池を提供することができる。
{100×A2/(E2+G2)}≦0.02 ・・・(2)
[式(2)中、A2は膜電極接合体の単位面積あたりの有機物の質量を示し、E2は膜電極接合体の単位面積あたりの触媒層の質量を示し、G2は膜電極接合体の単位面積あたりの高分子電解質膜の質量を示す。]
図1は、高分子電解質型燃料電池(スタック)の好適な実施形態を示す斜視図である。また、図2は、図1に示す高分子電解質型燃料電池10に搭載される膜電極接合体(MEA)の基本構成の一例を示す断面図である。図2に示す膜電極接合体30は、本発明に係るガス拡散電極の好適な一実施形態を搭載している。また、図1に示す高分子電解質型燃料電池10は、本発明のガス拡散電極の製造方法または本発明の高分子電解質型燃料電池の製造方法により好適に製造されるものである。
本発明では、まず、混合液調製工程において、触媒層を形成するための混合液を調製する。この混合液は、電極触媒(粉末)と、陽イオン交換樹脂と、該陽イオン交換樹脂を溶解または分散可能でかつ20℃における蒸気圧が0.6〜12.3kPaであるアルコールを含む液体と、を少なくとも含む。
上記混合液は、カソードおよびアノードのいずれの触媒層を形成する際においても使用することができ、カソードおよびアノードの両方の触媒層に使用することが特に好ましい。
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)r−SO3H ・・・(4)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))tO(CF2)2−SO3H ・・・(5)
つぎに、上記混合液を用いて、支持体シート上に触媒層を形成する。具体的には、混合液を支持体シート上に噴霧または塗布により塗工し、支持体シート上の混合液からなる液膜を乾燥させることにより触媒層を形成すればよい。
支持体シートとしては、(i)前記高分子電解質膜、(ii)ガス拡散性および電子伝導性を有する多孔体からなるガス拡散層、または(iii)混合液に溶解しない特性を有する
合成樹脂製のシート、合成樹脂からなる層、金属からなる層を積層した構造を有するラミネートフィルム、金属製シート、セラミックスからなるシート、および無機有機複合材料からなるシートのうちのいずれか一つが挙げられる。
上記合成樹脂としては、例えばポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体、およびポリテトラフルオロエチレンなどが挙げられる。
上記のようにして、支持体シートおよび触媒層からなる積層体を得た後、本発明においては、触媒層から、アルコール、前記アルコールの部分酸化物、前記アルコールの分子内脱水反応生成物、前記アルコールの分子間縮合反応生成物、前記アルコールと前記部分酸化物との分子間縮合反応生成物、および前記部分酸化物の分子間縮合反応生成物のうちの少なくとも1種からなる有機物の除去を行う。
{100×A1/(E1+G1)}≦0.05 ・・・(1)
[式(1)中、A1は有機物の全質量を示し、E1は炭素粉末の全質量を示し、G1は陽イオン交換樹脂の全質量を示す。]で表される条件を満たすように調節する。{100×A1/(E1+G1)}の値が0.05を超えると、上述の有機物が電極触媒を被毒し、製造直後から十分な初期特性が得られず、更に、長期にわたる作動や保存の過程における電極特性の低下が大きくなる。なお、この条件を満たしているかどうかは、例えばガスクロマトグラフによって確認することができる。
{100×A2/(E2+G2)}≦0.02 ・・・(2)
[式(2)中、A2は膜電極接合体の単位面積あたりの有機物の質量を示し、E2は膜電極接合体の単位面積あたりの触媒層の質量を示し、G2は膜電極接合体の単位面積あたりの高分子電解質膜の質量を示す。]で表される条件を満たせばよい。式(2)の値{100×A2/(E2+G2)}が0.02を超えると、上述の有機物が電極触媒を被毒し、製造直後から十分な初期特性が得られず、更に、長期にわたる作動や保存の過程における電極特性の低下が大きくなる。
その際、支持体シートとして上記(i)の高分子電解質膜を用いた場合には、その両面に触媒層を形成して膜電極接合体を得、その後に、全体をカーボンペーパー、カーボンクロスまたはカーボンフェルトなどのガス拡散層で挟持し、ホットプレスなどで公知の技術により接合すればよい。
さらに、上記(iii)の支持体シート上に触媒層を形成した場合には、触媒層付き支持体シートを高分子電解質膜およびガス拡散層のうちの少なくとも1つに接触させ、支持体シートを剥離することによって触媒層を転写し、公知の技術により接合すればよい。
さらに本発明に係る製造方法は、製造後から使用までに触媒層に混入して高分子電解質型燃料電池の初期特性ならびに耐久特性を低下させる大きな原因となっている有機物やガスなどが、触媒層などの保存、保管中に混入することをできる限り低減させるという観点から、触媒層形成工程の後に得られる支持体シートおよび触媒層からなる積層体、該積層体から前記支持体シートを剥離した後に得られる前記触媒層、または、膜電極接合体形成工程の後に得られる膜電極接合体を、密封容器に入れ使用時まで保管する梱包保管工程を含む。
梱包方法としては、外部からのガスの侵入が最小限であるように、例えば、ナイロン/ポリエチレン製などの密閉性に優れた合成樹脂製の袋または容器を用い、内部に活性炭やシリカゲルなどの多孔性吸着剤を同封することが好ましい。
・膜電極接合体の製造
まず、ガス拡散層となるカーボンペーパーを撥水処理した。外寸16cm×20cm、厚み360μmのカーボンペーパー(東レ(株)製のTGP−H−120)を、フッ素樹脂含有の水性ディスパージョン(ダイキン工業(株)製のネフロンND1)に含浸した後、これを60℃に温度調節したホットプレート上に置いて10〜30分間乾燥させ、更に380℃で30分加熱することで撥水性を与えた。
さらに、このカーボンペーパーの一方の面に、導電性カーボン粉末とPTFE微粉末を分散させた水溶液とを混合したインクを、スクリーン印刷法を用いて塗布することで撥水層を形成した。このとき、撥水層の一部を、カーボン不織布の中に埋め込んだ。
また、ケッチェンブラックECに、平均粒子径約30Åの白金粒子とルテニウム粒子をそれぞれ担持させて得られた触媒体(白金30質量%、ルテニウム30質量%)をアノード側に用いた。
このとき触媒体に対する高分子電解質の混合質量比は、2種類の混合液とも、2:1とした。混合液に用いる分散媒としては、20℃における蒸気圧が5.33kPaのエタノールと蒸留水とを1:1の質量比で混合した液体を用いた。すなわち、前記液体の50質量%を水とした。
一方、ポリプロピレンからなる支持体シート上に、アノード側の触媒層形成用の混合液をコーターによって塗布し、乾燥してアノード側触媒層を形成し、前記水素イオン伝導性高分子電解質膜のもう一方の面に、当該アノード側触媒層をホットプレス(135℃、10分)により転写、接合した。
そして、カソード側触媒層およびアノード側触媒層が形成された水素イオン伝導性高分子電解質膜に、一対のカーボンペーパーを、撥水層の塗布した面が触媒層に接するようにホットプレスで接合し、図1に示す構造を有する膜電極接合体(MEA)を得た。
また、熱処理後の膜電極接合体(10個の膜電極接合体を作成し、そのうちの5個を特性試験用に用い、そのうちの5個を分析用に用いた。)の中央部を先に述べた角柱状の断片(試験片,底面の大きさ:3mm×3mm,1.7mg)として打ち抜き、触媒層中の有機物の残存量をガスクロマトグラフィで測定し、式(2)から{100×A2/(E2+G2)}を求めたところ、0.013%(相加平均値)であった。ガスクロマトグラフィの装置は商品名「JEOL JMS-AM II 120」を使用した。ガスクロマトグラフィのカラムは、商品名「HP-InnoWAX」(lengh:30m,I.D.:0.25mm,Film:0.25μm)を使用した。キャリアガスにはHe(100kPa)を用いた。最後に、作製した膜電極接合体の高分子電解質膜の外周部にゴム製のガスケット板を接合し、冷却水と燃料ガスおよび酸化剤ガス流通用のマニホールド穴を形成した。
外寸が20cm×32cm、厚みが3.0mmの電子伝導性の炭素材質からなる板に、切削によって深さが1mmのガス流路および冷却水流路を設け、セパレータを得た。得られたセパレータの肉薄部の厚みは0.3mmであった。
このセパレータを用い、上記膜電極接合体の一方の面に酸化剤ガス流路が形成されたセパレータを、他面に燃料ガス流路が形成されたセパレータを重ね合わせ、単電池を得た。
上述のようにして作製した高分子電解質型燃料電池のアノード側およびカソード側の供給ガス導入口25から、チッ素ガスをそれぞれ1000cc/min、30分間供給し、スタック内に存在している酸素を除去してチッ素ガスで置換した。なお、26は冷却水導入口、26aは冷却水出口とした。
その後、アノード側およびカソード側の供給ガス排出口25aに、膜電極接合体作製時の除去が不十分で残存するアルコールなどからなる有機物を吸着・除去するために、活性炭(ヤシガラ破砕炭/キャタラ(株)製)を具備するカートリッジ27を設置した(図2参照)。なお、同様に、触媒層内に残存する有機物の除去を目的にシリカゲル(破砕状/富士シリシア化学(株)製)を用いたカートリッジを設置した場合も同一の効果が得られた。
高分子電解質型燃料電池を上記のように梱包して常温(25℃)で5000時間長期保存した後、70℃に保持し、アノード側には水素ガスを露点65℃で加湿・加温して供給し、カソード側には空気を露点70℃で加湿・加温して供給し、燃料利用率80%、酸素利用率40%、電流密度300mA/cm2の電流を流しながら放電試験を行った。
また、比較のために、作製直後(梱包以前)の高分子電解質型燃料電池も、同様に放電試験を行った。図3に両者の高分子電解質型燃料電池に含まれる単電池1個あたりの平均電圧の経時変化を示す。
実施例1と同様にしてガス拡散電極および膜電極接合体を作製し、前記膜電極接合体の触媒層中に残存するアルコールなどからなる有機物を除去するために、前記膜電極接合体にチッ素雰囲気中85℃で60分間熱処理を施した。なお、この熱処理の条件は、式(2)の条件を満たすように予め実験により求めたものである。
さらに、上記膜電極接合体を用いて実施例1と同様にして高分子電解質型燃料電池を作製し、常温(25℃)で5000時間長期保存した後、放電試験を行い、高分子電解質型燃料電池に含まれる単電池1個あたりの平均電圧の経時変化を図4に示した。
実施例1と同様にしてガス拡散電極および膜電極接合体を作製し、前記膜電極接合体の触媒層中に残存するアルコールなどからなる有機物を除去するために、前記膜電極接合体を、イオン交換水に80℃で60分間浸漬した。なお、この処理の条件は、式(2)の条件を満たすように予め実験により求めたものである。
さらに、上記膜電極接合体を用いて実施例1と同様にして高分子電解質型燃料電池を作製し、常温(25℃)で5000時間長期保存した後、放電試験を行い、高分子電解質型燃料電池に含まれる単電池1個あたりの平均電圧の経時変化を図5に示した。
触媒層中に残存するアルコールなどからなる有機物を除去する工程を行わなかった以外は実施例1と同様にしてガス拡散電極、膜電極接合体および高分子電解質型燃料電池を作製し、得られた高分子電解質型燃料電池のアノード側およびカソード側の供給ガス導入口からチッ素ガスを供給せず、そのまま大気中、常温(25℃)で、5000時間長期保存した。その後に、放電試験を行い、高分子電解質型燃料電池に含まれる単電池1個あたりの平均電圧の経時変化を図3に示した。
実施例1と同様にしてガス拡散電極、膜電極接合体および高分子電解質型燃料電池を作製した後、大気中、常温(25℃)で、本発明に係る梱包方法を用いずに5000時間長期保存した。その後に放電試験を行い、高分子電解質型燃料電池に含まれる単電池1個あたりの平均電圧の経時変化を図3に示した。
Claims (11)
- 炭素粉末および前記炭素粉末に担持された電極触媒を含む触媒体と、陽イオン交換樹脂と、を含む触媒層を少なくとも具備するガス拡散電極の製造方法であって、
前記触媒体と、前記陽イオン交換樹脂と、前記陽イオン交換樹脂を溶解または分散可能でありかつ20℃における蒸気圧が0.6〜12.3kPaであるアルコールを含む液体と、を含む触媒層形成用の混合液を調製する混合液調製工程と、
前記混合液を用いて支持体シート上に前記触媒層を形成する触媒層形成工程と、
前記触媒層形成工程の後に得られる前記支持体シートおよび前記触媒層からなる積層体、または当該積層体から前記支持体シートを剥離した後に得られる前記触媒層を、密封容器に入れ使用時まで保管する梱包保管工程と、
を含んでおり、
前記触媒層形成工程において、前記アルコール、前記アルコールの部分酸化物、前記アルコールの分子内脱水反応生成物、前記アルコールの分子間縮合反応生成物、前記アルコールと前記部分酸化物との分子間縮合反応生成物、および前記部分酸化物の分子間縮合反応生成物のうちの少なくとも1種からなる有機物の除去を行うことにより、前記触媒層中に残存する前記有機物の割合[質量%]を下記式(1)で表される条件を満たすように調節することを特徴とするガス拡散電極の製造方法。
{100×A1/(E1+G1)}≦0.05 ・・・(1)
[式(1)中、A1は前記有機物の全質量を示し、E1は前記電極触媒の質量を含まない炭素粉末の全質量を示し、G1は前記陽イオン交換樹脂の全質量を示す。] - 前記触媒層形成工程において、前記支持体シート上に前記触媒層を形成した後、前記支持体シートおよび前記触媒層からなる積層体を、40℃以上でかつ前記陽イオン交換樹脂のガラス転移温度以下の温度で熱処理することにより前記有機物の除去を行うこと、を特徴とする請求項1に記載のガス拡散電極の製造方法。
- 前記触媒層形成工程を、不活性ガス雰囲気中において行うこと、を特徴とする請求項1または2に記載のガス拡散電極の製造方法。
- 前記混合液調製工程を、不活性ガス雰囲気中において行うこと、を特徴とする請求項1〜3のうちのいずれかに記載のガス拡散電極の製造方法。
- 前記触媒層形成工程において、前記支持体シート上に前記触媒層を形成した後、前記支持体シートおよび前記触媒層からなる積層体を、容器中において真空脱気処理することにより前記有機物の除去を行うこと、を特徴とする請求項1に記載のガス拡散電極の製造方法。
- 前記触媒層形成工程において、前記支持体シート上に前記触媒層を形成した後、前記支持体シートおよび前記触媒層からなる積層体を、イオン交換水に浸漬することにより前記有機物の除去を行うこと、を特徴とする請求項1に記載のガス拡散電極の製造方法。
- 前記混合液調製工程において、前記液体として水を50質量%以上含有させた液体を使用すること、を特徴とする請求項1〜6のうちのいずれかに記載のガス拡散電極の製造方法。
- 前記触媒層形成工程において、支持体シート上に前記混合液を噴霧または塗布し、ついで、乾燥させることにより、前記支持体シート上に前記触媒層を形成すること、を特徴とする請求項1〜7のうちのいずれかに記載のガス拡散電極の製造方法。
- 前記支持体シートが高分子電解質膜であること、を特徴とする請求項1〜8のうちのいずれかに記載のガス拡散電極の製造方法。
- 前記支持体シートがガス拡散性および電子伝導性を有する多孔体からなるガス拡散層であること、を特徴とする請求項1〜8のうちのいずれかに記載のガス拡散電極の製造方法。
- 前記支持体シートが、前記触媒層形成用の混合液に溶解しない特性を有する合成樹脂からなるシート、セラミックスからなるシート、無機有機複合材料からなるシート、および金属からなるシートのうちのいずれかであり、
前記支持体シート上に前記触媒層を形成した後、該触媒層を、高分子電解質膜、およびガス拡散性および電子伝導性を有する多孔体からなるガス拡散層のうちの少なくとも1つに転写すること、を特徴とする請求項1〜8のうちのいずれかに記載のガス拡散電極の製造方法。
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06203848A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-22 | Tokyo Gas Co Ltd | 固体高分子型燃料電池の製造方法 |
JPH0729576A (ja) * | 1993-07-16 | 1995-01-31 | Aqueous Res:Kk | 燃料電池用電極の製造方法 |
WO2001099216A1 (fr) * | 2000-06-22 | 2001-12-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pile a combustible a electrolyte polymere, procede de fabrication d'electrode et dispositif de fabrication |
JP2003045440A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-14 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用のガス拡散電極の製造方法及び固体高分子型燃料電池の製造方法 |
JP2003272637A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-09-26 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用膜電極接合体 |
JP2003346819A (ja) * | 2003-05-27 | 2003-12-05 | Toyota Motor Corp | 電極触媒層の製造方法 |
JP2004185930A (ja) * | 2002-12-02 | 2004-07-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体高分子型燃料電池の製造方法 |
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---|---|---|---|---|
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CN1180250A (zh) * | 1996-08-27 | 1998-04-29 | 纽约州立大学研究基金会 | 基于聚偏氟乙烯和碳混合物的气体扩散电极 |
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Patent Citations (7)
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---|---|---|---|---|
JPH06203848A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-22 | Tokyo Gas Co Ltd | 固体高分子型燃料電池の製造方法 |
JPH0729576A (ja) * | 1993-07-16 | 1995-01-31 | Aqueous Res:Kk | 燃料電池用電極の製造方法 |
WO2001099216A1 (fr) * | 2000-06-22 | 2001-12-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pile a combustible a electrolyte polymere, procede de fabrication d'electrode et dispositif de fabrication |
JP2003045440A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-14 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用のガス拡散電極の製造方法及び固体高分子型燃料電池の製造方法 |
JP2003272637A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-09-26 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用膜電極接合体 |
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