JP5181678B2 - 燃料電池用膜電極接合体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(a)第1の電解質層を準備する工程と、
(b)前記第1の電解質層の表面に第2の電解質層を積層して設ける工程と、
(c)前記第2の電解質層の表面に触媒を担持した触媒層を設け、前記第1の電解質層と前記触媒層の両側から前記第2の電解質層を加圧する工程と、を備え、前記第2の電解質層は、前記第1の電解質層よりガラス転移温度が低い、燃料電池用膜電極接合体の製造方法。この製造方法によれば、第2の電解質層を接着層として機能させることができるため、電解質膜と電極との接合性を向上することができる。
図1は本発明の一実施例としての燃料電池の構成を示す概略図である。燃料電池100は、反応ガスとして水素と酸素の供給を受けて発電を行う固体高分子型燃料電池である。なお、燃料電池100としては、固体高分子型燃料電池でなくとも良く、任意の種々のタイプの燃料電池に本発明を適用することが可能である。
図6(A),(B)は本発明の第2実施例としての膜電極接合体の製造工程の一部を示す模式図である。なお、この第2実施例における膜電極接合体の他の製造工程は、第1実施例で説明した製造工程と同様である。また、第2実施例における膜電極接合体が用いられる燃料電池の構成は、第1実施例と同様である(図1)。
図7〜図8は、本発明の第3実施例としての膜電極接合体の製造工程の一部を示す模式図である。なお、この第3実施例における膜電極接合体の製造工程は、以下に説明する点以外は第2実施例と同様である。また、第3実施例における膜電極接合体が用いられる燃料電池の構成は、第2実施例の燃料電池の構成と同様である(図1)。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例において、第2の電解質層11b,11bAはカソード側に設けられていたが、アノード側に設けられるものとしても良く、第1の電解質層11aの両側に設けられるものとしても良い。第1の電解質層11aの両側に第2の電解質層11bが設けられる場合には、アノード側の触媒層14とカソード側の触媒層14とを電解質膜11に同時にホットプレス法によって接合するものとしても良い。なお、第2の電解質層11bを少なくともカソード側に設けることによって、電解質膜11とカソード13との接触界面に存在する水分の排水性を向上させることができる。
上記第1実施例において、第1の電解質層11a及び触媒層14のガラス転移温度を約130℃とし、第2の電解質層11bのガラス転移温度を約110℃として説明したが、他のガラス転移点温度を有するものとしても良い。第2の電解質層11bは、そのガラス転移温度が、第1の電解質層11a及び触媒層14のガラス転移温度より低い電解質であれば良い。
上記実施例において、第2の電解質層11b,11bAをスプレー法によって形成していたが、他の方法によって形成されるものとしても良い。例えば、第2の電解質層として、第1の電解質層11aと同様な固体高分子薄膜を採用し、2つの薄膜を重ねて接合するものとしても良い。
上記第1実施例及び第2実施例において、ホットプレス法による触媒層14の転写工程では、プレス板400によって第2の電解質層11bのガラス転移温度程度まで加熱していたが、当該ガラス転移温度より高い温度まで加熱するものとしても良い。ただし、第2の電解質層11bのガラス転移温度程度までの加熱であれば、第1の電解質層11a及び触媒層14がホットプレス法の過剰な加熱によって構造が変形したり劣化することを抑制できるため好ましい。
11,11A…電解質膜
11a…第1の電解質層
11b,11bA…第2の電解質層
12…アノード
13…カソード
14…触媒層
15…ガス拡散層
20,30…セパレータ
21,31…ガス流路
100…燃料電池
110…発電モジュール
200,210…スプレー
300…テフロンシート
400,400A…プレス板
Claims (2)
- 燃料電池用膜電極接合体であって、
電解質膜と、
前記電解質膜の両面に設けられる電極と、
を備え、
前記電解質膜は、第1の電解質層と、前記電極の少なくとも一方と接する第2の電解質層とを有しており、
前記第2の電解質層は、前記第1の電解質層よりガラス転移温度が低く、
前記第1の電解質層は固体電解質で形成され、前記第2の電解質層はゲル状電解質で形成されている、燃料電池用膜電極接合体。 - 燃料電池用膜電極接合体の製造方法であって、
(a)第1の電解質層を準備する工程と、
(b)前記第1の電解質層の表面に第2の電解質層を積層して設ける工程と、
(c)前記第2の電解質層の表面に触媒を担持した触媒層を設け、前記第1の電解質層と前記触媒層の両側から前記第2の電解質層を加圧する工程と、
を備え、
前記第2の電解質層は、前記第1の電解質層よりガラス転移温度が低く、
前記第1の電解質層は固体電解質で形成され、前記第2の電解質層はゲル状電解質で形成されている、燃料電池用膜電極接合体の製造方法。
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