JP5266777B2 - Nipping body using auxiliary membrane, method for producing electrolyte membrane-catalyst layer assembly with sandwiching body, method for producing electrolyte membrane-electrode assembly with sandwiching body, and method for producing polymer electrolyte fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、補助膜、これを用いた挟持体、挟持体付き電解質膜−触媒層接合体、挟持体付き電解質膜−電極接合体、固体高分子形燃料電池、及びこれらの製造方法に関するものである。 The present invention relates to an auxiliary membrane, a sandwich body using the same, an electrolyte membrane-catalyst layer assembly with a sandwich body, an electrolyte membrane-electrode assembly with a sandwich body, a polymer electrolyte fuel cell, and a production method thereof. is there.
燃料電池は、電解質の両面に電極が配置され、水素と酸素の電気化学反応により発電する電池であり、発電時に発生するのは水のみである。このように従来の内燃機関と異なり、二酸化炭素等の環境負荷ガスを発生しないために次世代のクリーンエネルギーシステムとして普及が見込まれている。その中でも特に固体高分子形燃料電池は、作動温度が低く、電解質の抵抗が少ないことに加え、活性の高い触媒を用いるので小型でも高出力を得ることができ、家庭用コージェネレーションシステム等として早期の実用化が見込まれている。 A fuel cell is a cell in which electrodes are arranged on both sides of an electrolyte and generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and only water is generated during power generation. Thus, unlike the conventional internal combustion engine, it is expected to spread as a next-generation clean energy system because it does not generate environmental load gas such as carbon dioxide. In particular, the polymer electrolyte fuel cell has a low operating temperature and low electrolyte resistance. In addition, it uses a highly active catalyst, so it can obtain high output even in a small size. Is expected to be put to practical use.
この固体高分子形燃料電池は、プロトン伝導性を有する固体高分子電解質膜を用い、この電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層を順に積層している。そして、この触媒層及びガス拡散層からなる電極の周囲を囲むようにガスケットを配置し、さらにこれをセパレータで挟んだ構造を有している。また、ガスケットは位置精度の観点から電極の一回り外側を囲むように設置されているため、ガスケットと電極との間には隙間が形成されており、この隙間部分に対応する電解質膜は、電極またはガスケットのどちらにも押さえられていない状態となっている。この状態で、上記固体高分子形燃料電池で発電・非発電を繰り返すと、電解質膜は、湿潤状態と乾燥状態とを繰り返すが、この上記隙間部分に対応する電解質膜は、電極またはガスケットで押さえられていないため、膨張と収縮が繰り返される。この結果電解質膜に応力が生じて疲労してしまい、電解質膜が破損してしまうといった問題があった。 This polymer electrolyte fuel cell uses a solid polymer electrolyte membrane having proton conductivity, and a catalyst layer and a gas diffusion layer are sequentially laminated on both surfaces of the electrolyte membrane. And it has the structure which has arrange | positioned the gasket so that the circumference | surroundings of the electrode which consists of this catalyst layer and a gas diffusion layer may be enclosed, and also this was pinched | interposed with the separator. Further, since the gasket is installed so as to surround the outer side of the electrode from the viewpoint of positional accuracy, a gap is formed between the gasket and the electrode, and the electrolyte membrane corresponding to this gap portion is an electrode. It is in a state where it is not pressed by either of the gaskets. In this state, when power generation / non-power generation is repeated in the polymer electrolyte fuel cell, the electrolyte membrane repeats a wet state and a dry state, but the electrolyte membrane corresponding to the gap is pressed by an electrode or a gasket. Since it is not performed, expansion and contraction are repeated. As a result, there is a problem that stress is generated in the electrolyte membrane and fatigues, and the electrolyte membrane is damaged.
この問題を解消するため、例えば特許文献1に開示された固体高分子形燃料電池は、電極とガスケットとの間の隙間に補強膜をさらに設けることによって、ガスケットと電極との間の隙間部分を拘束し、電解質膜の膨張・収縮を抑制している。
しかしながら、上記固体高分子形燃料電池の補強膜は、熱プレスを行うことによって電解質膜と溶着しているため、熱プレス時の熱及び圧力によって電解質膜の補強膜が設置される部分に局所的な力が加わり、電解質膜が破損するおそれがあった。 However, since the reinforcing membrane of the polymer electrolyte fuel cell is welded to the electrolyte membrane by hot pressing, it is locally applied to the portion where the reinforcing membrane of the electrolyte membrane is installed by heat and pressure during hot pressing. May cause damage to the electrolyte membrane.
そこで、本発明は、電解質膜の破損を防止することのできる、補助膜を用いた挟持体、挟持体付き電解質膜−触媒層接合体の製造方法、挟持体付き電解質膜−電極接合体の製造方法、及び固体高分子形燃料電池の製造方法を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention is capable of preventing damage of the electrolyte membrane, sandwiched body using an auxiliary membrane, holding member with the electrolyte membrane - a method of manufacturing a catalyst layer assembly, holding member with the electrolyte membrane - the production of the electrode assembly method, and an object of the present invention to provide a method for producing a polymer electrolyte fuel cells.
本発明に係る第1の挟持体は、上記課題を解決するためになされたものであり、電解質膜の両面に触媒層がそれぞれ形成された電解質膜−触媒層接合体、または電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層からなる電極がそれぞれ形成された電解質膜−電極接合体に接着される補助膜であって、基材と、前記基材上に形成され、光又は電離放射線を照射することにより電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体と接着する電離放射線硬化型樹脂を含む接着層を有し、開口部を形成するための取り外し可能な易除去領域が中央に形成された、補助膜を2つ備え、前記各補助膜は、互いの接着層が向き合うように配置され、当該補助膜間に電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体を挿入可能で、前記各易除去領域が互いに整列した状態を維持するよう、外周縁部の少なくとも一部が互いに接着されている。 The 1st clamping body which concerns on this invention was made | formed in order to solve the said subject, The electrolyte membrane-catalyst layer assembly by which the catalyst layer was each formed on both surfaces of the electrolyte membrane, or both surfaces of electrolyte membrane An auxiliary film to be bonded to an electrolyte membrane-electrode assembly in which an electrode composed of a catalyst layer and a gas diffusion layer is formed, and is formed on the base material and the base material, and is irradiated with light or ionizing radiation. electrolyte membrane by - catalyst layer assembly or an electrolyte membrane - has an adhesive layer containing an ionizing radiation curable resin for bonding the electrode assembly, formed Disconnect possible easy removal region preparative for forming an opening in the center The auxiliary membranes are arranged so that the adhesive layers face each other, and an electrolyte membrane-catalyst layer assembly or an electrolyte membrane-electrode assembly can be inserted between the auxiliary membranes. The easy removal areas are aligned with each other. To maintain the state, at least a portion of the outer peripheral edge portion are bonded to each other.
また、本発明に係る第2の挟持体は、上記課題を解決するためになされたものであり、電解質膜の両面に触媒層がそれぞれ形成された電解質膜−触媒層接合体、または電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層からなる電極がそれぞれ形成された電解質膜−電極接合体に接着される補助膜であって、基材と、前記基材上に形成され、光又は電離放射線を照射することにより電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体と接着する電離放射線硬化型樹脂を含む接着層を有し、中央に開口部を有する枠状に形成された、補助膜を2つ備え、前記各補助膜は、互いの接着層が向き合うように配置され、当該補助膜間に電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体を挿入可能で、前記各開口部が互いに整列した状態を維持するよう、外周縁部の少なくとも一部が互いに接着されている。また、本発明に係る第3の挟持体は、上記課題を解決するためになされたものであり、電解質膜の両面に触媒層がそれぞれ形成された電解質膜−触媒層接合体、または電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層からなる電極がそれぞれ形成された電解質膜−電極接合体に接着される補助膜であって、基材と、前記基材上に形成され、光又は電離放射線を照射することにより電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体と接着する電離放射線硬化型樹脂を含む接着層を有し、開口部を形成するための取り外し可能な易除去領域が中央に形成された、補助膜と、電解質膜の両面に触媒層がそれぞれ形成された電解質膜−触媒層接合体、または電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層からなる電極がそれぞれ形成された電解質膜−電極接合体に接着される補助膜であって、基材と、前記基材上に形成され、光又は電離放射線を照射することにより電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体と接着する電離放射線硬化型樹脂を含む接着層を有し、中央に開口部を有する枠状に形成された、補助膜とを備え、前記各補助膜は、互いの接着層が向き合うように配置され、当該補助膜間に電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体を挿入可能で、前記易除去領域と前記開口部とが互いに整列した状態を維持するよう、外周縁部の少なくとも一部が互いに接着されている。 In addition, a second sandwiching body according to the present invention is made to solve the above-described problem, and is an electrolyte membrane-catalyst layer assembly in which catalyst layers are formed on both surfaces of the electrolyte membrane, or an electrolyte membrane, respectively. An auxiliary film that is bonded to an electrolyte membrane-electrode assembly in which electrodes comprising a catalyst layer and a gas diffusion layer are formed on both surfaces, and is formed on the substrate and irradiated with light or ionizing radiation. The auxiliary membrane formed in the shape of a frame having an adhesive layer containing an ionizing radiation curable resin that adheres to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly or the electrolyte membrane-electrode assembly, and having an opening in the center. The auxiliary membranes are arranged so that the adhesive layers face each other, and an electrolyte membrane-catalyst layer assembly or an electrolyte membrane-electrode assembly can be inserted between the auxiliary membranes, and the openings are mutually connected. Outer rim to maintain alignment At least a portion of the are bonded to each other. Further, the third sandwiching body according to the present invention is made to solve the above problems, and is an electrolyte membrane-catalyst layer assembly in which catalyst layers are respectively formed on both surfaces of the electrolyte membrane, or an electrolyte membrane. An auxiliary film that is bonded to an electrolyte membrane-electrode assembly in which electrodes comprising a catalyst layer and a gas diffusion layer are formed on both surfaces, and is formed on the substrate and irradiated with light or ionizing radiation. By having an adhesive layer containing an ionizing radiation curable resin that adheres to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly or the electrolyte membrane-electrode assembly, a removable easily removable region for forming an opening is formed in the center. The auxiliary membrane and the electrolyte membrane in which the catalyst layers are formed on both sides of the electrolyte membrane-the catalyst layer assembly, or the electrolyte membrane in which the electrodes made of the catalyst layer and the gas diffusion layer are formed on both sides of the electrolyte membrane- For electrode assembly An auxiliary film to be applied, which is formed on the base material and cured with ionizing radiation that adheres to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly or the electrolyte membrane-electrode assembly by irradiation with light or ionizing radiation. And an auxiliary film formed in a frame shape having an opening in the center, and each auxiliary film is disposed so that the mutual adhesive layers face each other, and between the auxiliary films An electrolyte membrane-catalyst layer assembly or an electrolyte membrane-electrode assembly can be inserted into the at least part of the outer peripheral edge so that the easily removable region and the opening are maintained aligned with each other. ing.
このように、本発明に係る第1〜第3の挟持体は、接着層が電離放射線硬化型樹脂を含んでいるため、光又は電離放射線を放射することによって接着層が電解質膜−触媒層接合体や電解質膜−電極接合体と接着する。したがって、補助膜を、熱プレスを用いることなく、電解質膜−触媒層接合体や電解質膜−電極接合体に接着させることができるので、電解質膜の破損を防止することができる。なお、上記「易除去領域」とは、例えば、外周縁がミシン目や切り抜きなどによって形成されており、ミシン目などに沿って切り離すことで容易に取り外すことができ、取り外した結果、触媒層や電極を外周縁部を除いて露出させることのできる開口部を形成する領域のことをいう。さらに、この構成によれば、上述したように光又は電離放射線の照射によって補助膜を電解質膜−触媒層接合体に接着させることができ、電解質膜の破損を防止することができる。また、この補助膜は、互いに独立したものでなく、易除去領域が互いに整列した状態を維持するよう外周縁部の少なくとも一部が接着されているため、各補助膜が互いに位置ズレすることがない。よって、この挟持体が使用された固体高分子形燃料電池をスタック化した場合であっても、安定したスタック化が可能となる。 Thus, the first to third Kyojitai according to the present invention, since the adhesive layer contains an ionizing radiation-curable resin, electrolyte membrane adhesive layer by emitting light or ionizing radiation - catalyst layer assembly It adheres to the body and electrolyte membrane-electrode assembly. Therefore, the auxiliary membrane can be adhered to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly or the electrolyte membrane-electrode assembly without using a hot press, so that the electrolyte membrane can be prevented from being damaged. The “easy removal region” is, for example, an outer peripheral edge formed by perforations or cutouts, and can be easily removed by cutting along the perforations. As a result, the catalyst layer or It refers to a region for forming an opening that can expose an electrode except the outer peripheral edge. Furthermore, according to this configuration, as described above, the auxiliary membrane can be adhered to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly by irradiation with light or ionizing radiation, and damage to the electrolyte membrane can be prevented. Further, the auxiliary films are not independent from each other, and at least a part of the outer peripheral edge portion is bonded so that the easy-removal regions are aligned with each other, so that the auxiliary films may be displaced from each other. Absent. Therefore, even when the polymer electrolyte fuel cell using this sandwiching body is stacked, stable stacking is possible.
上記挟持体は種々の構成をとることができるが、例えば、上記基材は、燃料ガス及び酸化剤ガスの透過を防止するガスバリア性を有していることが好ましい。これにより、ガス漏れをより確実に防止することができる。なお、この場合は、上記基材は、ガスバリア性を基材単体で有していても良いし、基材上にガスバリア性を有する材料を積層しても良い。ガスバリア性を有する材料としては例えば、無機リシカを蒸着法により基材上に積層することができる。基材単体でガスバリア性を有する場合は、上記基材は、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムであることが好ましい。 Although the said clamping body can take various structures, it is preferable that the said base material has the gas barrier property which prevents permeation | transmission of fuel gas and oxidizing agent gas, for example. Thereby, gas leak can be prevented more reliably. In this case, the base material may have a gas barrier property as a single substance, or a material having a gas barrier property may be laminated on the base material. As a material having gas barrier properties, for example, inorganic silica can be laminated on the substrate by a vapor deposition method. When the substrate alone has gas barrier properties, the substrate is preferably a biaxially stretched polyethylene naphthalate film.
また、本発明に係る挟持体は、上記課題を解決するためになされたものであり、上記いずれかの補助膜を2つ備え、前記各補助膜は、互いの接着層が向き合うように配置され、当該補助膜間に電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体を挿入可能で、前記各易除去領域又は開口部が互いに整列した状態を維持するよう、外周縁部の少なくとも一部が互いに接着されている。 In addition, a sandwiching body according to the present invention is made to solve the above-described problem, and includes two of the auxiliary films described above, and the auxiliary films are arranged so that the adhesive layers face each other. In addition, an electrolyte membrane-catalyst layer assembly or an electrolyte membrane-electrode assembly can be inserted between the auxiliary membranes, and at least a part of the outer peripheral edge so as to maintain the respective easy-to-removable regions or openings aligned with each other. Are glued together.
この構成によれば、上述したように光又は電離放射線の照射によって補助膜を電解質膜−触媒層接合体に接着させることができ、電解質膜の破損を防止することができる。また、この補助膜は、互いに独立したものでなく、易除去領域が互いに整列した状態を維持するよう外周縁部の少なくとも一部が接着されているため、各補助膜が互いに位置ズレすることがない。よって、この挟持体が使用された固体高分子形燃料電池をスタック化した場合であっても、安定したスタック化が可能となる。 According to this configuration, as described above, the auxiliary membrane can be adhered to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly by irradiation with light or ionizing radiation, and damage to the electrolyte membrane can be prevented. Further, the auxiliary films are not independent from each other, and at least a part of the outer peripheral edge portion is bonded so that the easy-removal regions are aligned with each other, so that the auxiliary films may be displaced from each other. Absent. Therefore, even when the polymer electrolyte fuel cell using this sandwiching body is stacked, stable stacking is possible.
また、本発明に係る挟持体付き電解質膜−触媒層接合体は、上記課題を解決するためになされたものであり、上記挟持体と、電解質膜及び前記電解質膜の両面に形成された触媒層からなる電解質膜−触媒層接合体と、を備え、前記電解質膜−触媒層接合体は、前記各触媒層が外周縁部を除いて前記開口部から露出するよう、前記挟持体の各補助膜間に挟持されており、前記各補助膜は、前記電解質膜−触媒層接合体の外周縁部上に接着している。 Moreover, the electrolyte membrane-catalyst layer assembly with a sandwiching body according to the present invention is made to solve the above problems, and the sandwiching body, the electrolyte membrane, and the catalyst layer formed on both surfaces of the electrolyte membrane An electrolyte membrane-catalyst layer assembly comprising: the electrolyte membrane-catalyst layer assembly, wherein each of the auxiliary membranes of the sandwiching body is exposed so that each catalyst layer is exposed from the opening except for an outer peripheral edge. The auxiliary membranes are sandwiched between them, and adhere to the outer peripheral edge of the electrolyte membrane-catalyst layer assembly.
このように構成された挟持体付き電解質膜−触媒層接合体は、挟持体を構成する補助膜が光又は電離放射線の照射によって電解質膜−触媒層接合体と接着しており、熱プレスを行う必要がないため、電解質膜の破損を防ぐことができる。 In the electrolyte membrane-catalyst layer assembly with a sandwiching body configured as described above, the auxiliary membrane constituting the sandwiching body is adhered to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly by irradiation with light or ionizing radiation, and hot pressing is performed. Since it is not necessary, damage to the electrolyte membrane can be prevented.
また、本発明に係る第1の挟持体付き電解質膜−電極接合体は、上記課題を解決するためになされたものであり、上記挟持体付き電解質膜−触媒層接合体と、前記補助膜の開口部内であって、前記補助膜の膜厚よりも厚くなるよう前記各触媒層上に形成されたガス拡散層と、を備えている。 Moreover, the 1st electrolyte membrane-electrode assembly with a clamping body which concerns on this invention was made | formed in order to solve the said subject, The said electrolyte membrane-catalyst layer assembly with a clamping body, and the said auxiliary membrane And a gas diffusion layer formed on each of the catalyst layers so as to be thicker than the auxiliary film.
また、本発明に係る第2の挟持体付き電解質膜−電極接合体は、上記課題を解決するためになされたものであり、上記挟持体と、電解質膜、前記電解質膜の両面に形成された触媒層、及び前記各触媒層上に形成されたガス拡散層からなる電解質膜−電極接合体と、を備え、前記電解質膜−電極接合体は、前記ガス拡散層が外周縁部を除いて前記開口部から露出するよう、前記挟持体の各補助膜間に挟持されており、前記各補助膜は、前記電解質膜−電極接合体の外周縁部上に接着している。 Moreover, the 2nd electrolyte membrane-electrode assembly with a clamp body which concerns on this invention was made | formed in order to solve the said subject, and was formed in both surfaces of the said clamp body, electrolyte membrane, and said electrolyte membrane. An electrolyte membrane-electrode assembly comprising a catalyst layer and a gas diffusion layer formed on each of the catalyst layers, and the electrolyte membrane-electrode assembly includes the gas diffusion layer except for an outer peripheral edge. The auxiliary films are sandwiched between the auxiliary films so as to be exposed from the opening, and the auxiliary films are bonded to the outer peripheral edge of the electrolyte membrane-electrode assembly.
このように、本発明に係る第1及び第2の挟持体付き電解質膜−電極接合体は、補助膜が光又は電離放射線の照射によって電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体と接着しており、熱プレスを行う必要がないため、電解質膜の破損を防ぐことができる。 Thus, in the first and second sandwiched electrolyte membrane-electrode assemblies according to the present invention, the auxiliary membrane is formed with the electrolyte membrane-catalyst layer assembly or the electrolyte membrane-electrode assembly by irradiation with light or ionizing radiation. Since it is bonded and there is no need to perform hot pressing, damage to the electrolyte membrane can be prevented.
また、本発明に係る固体高分子形燃料電池は、上記課題を解決するためになされたものであり、上記いずれかの挟持体付き電解質膜−電極接合体と、前記触媒層及びガス拡散層からなる各電極の周囲を囲むように前記各補助膜上にそれぞれ設置されたガスケットと、前記各電極及びガスケット上にそれぞれ設置されたセパレータと、を備えている。 In addition, a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention has been made to solve the above problems, and includes any one of the electrolyte membrane-electrode assembly with a sandwiching body, the catalyst layer, and the gas diffusion layer. A gasket installed on each auxiliary membrane so as to surround each electrode, and a separator installed on each electrode and gasket.
このように構成された固体高分子形燃料電池の補助膜は、上述したように光又は電離放射線の照射によって電解質膜−触媒層接合体と接着するために熱プレスを行う必要がなく、その結果、電解質膜の破損を防ぐことができる。 As described above, the auxiliary membrane of the polymer electrolyte fuel cell configured as described above does not need to be hot pressed to adhere to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly by irradiation with light or ionizing radiation. It is possible to prevent damage to the electrolyte membrane.
また、本発明に係る第1の挟持体付き電解質膜−触媒層接合体の製造方法は、上記課題を解決するためになされたものであり、電解質膜の両面に触媒層が形成された電解質膜−触媒層接合体を準備する工程と、光又は電離放射線を照射することにより前記電解質膜−触媒層接合体と接着する電離放射線硬化型樹脂を含む接着層を有する2枚の補助膜を準備して互いに重ねる工程と、前記電解質膜−触媒層接合体が挿入でき且つ前記重ねられた2枚の補助膜が互いに位置ズレしないよう、前記各補助膜の外周縁部の少なくとも一部を接着して挟持体を作製する工程と、前記作製された挟持体の各補助膜の中央に、前記触媒層を外周縁部を除いて露出させるための開口部を形成するための、取り外し可能な易除去領域を形成する工程と、前記易除去領域が形成された補助膜の間に、外周縁部を除いた前記触媒層が前記易除去領域と対向する位置まで、前記電解質膜−触媒層接合体を挿入する工程と、前記各易除去領域を取り外して開口部を形成する工程と、前記開口部形成後、光又は電離放射線を照射して、前記各補助膜を前記電解質膜−触媒層接合体の外周縁部に接着させる工程と、を備えている。 Moreover, the manufacturing method of the 1st electrolyte membrane-catalyst layer assembly | attachment body with a clamp body based on this invention was made | formed in order to solve the said subject, The electrolyte membrane in which the catalyst layer was formed on both surfaces of the electrolyte membrane -Preparing a catalyst layer assembly, and preparing two auxiliary membranes having an adhesive layer containing an ionizing radiation curable resin that adheres to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly by irradiation with light or ionizing radiation. And attaching the electrolyte membrane-catalyst layer assembly and adhering at least a part of the outer peripheral edge of each auxiliary membrane so that the two auxiliary membranes are not displaced from each other. a process of forming the holding member, the center of each sub-film of the fabricated holding member, to form an opening for exposing except the outer peripheral edge of the catalyst layer, remove it possible easy Forming a removal region and the easy removal A step of inserting the electrolyte membrane-catalyst layer assembly to a position where the catalyst layer excluding an outer peripheral edge faces the easy removal region between the auxiliary membranes in which the regions are formed; And forming the opening, and after forming the opening, irradiating light or ionizing radiation to adhere each auxiliary membrane to the outer peripheral edge of the electrolyte membrane-catalyst layer assembly. I have.
また、本発明に係る第2の挟持体付き電解質膜−触媒層接合体の製造方法は、上記課題を解決するためになされたものであり、電解質膜の両面に触媒層が形成された電解質膜−触媒層接合体を準備する工程と、光又は電離放射線を照射することにより前記電解質膜−触媒層接合体と接着する電離放射線硬化型樹脂を含む接着層を有するとともに中央に開口部を有する枠状の補助膜を、前記電解質膜−触媒層接合体の両面に配置する工程と、光又は電離放射線を放射して、前記各補助膜を前記電解質膜−触媒層接合体に接着させる工程と、を備えている。 Moreover, the manufacturing method of the 2nd electrolyte membrane-catalyst layer assembly | attachment body with a clamp body based on this invention was made | formed in order to solve the said subject, The electrolyte membrane by which the catalyst layer was formed on both surfaces of the electrolyte membrane A step of preparing a catalyst layer assembly, and a frame having an adhesive layer containing an ionizing radiation curable resin that adheres to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly by irradiating light or ionizing radiation and having an opening in the center Arranging the auxiliary membranes on both surfaces of the electrolyte membrane-catalyst layer assembly, emitting light or ionizing radiation, and bonding each auxiliary membrane to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly; It has.
このように、本発明に係る第1及び第2の製造方法によれば、熱プレスを用いずに、光又は電離放射線を照射することで補助膜を電解質膜−触媒層接合体に接着させているので、電解質膜の破損を防止することができる。 Thus, according to the first and second manufacturing methods according to the present invention, the auxiliary membrane is adhered to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly by irradiating light or ionizing radiation without using a hot press. Therefore, damage to the electrolyte membrane can be prevented.
また、本発明に係る第1の挟持体付き電解質膜−電極接合体の製造方法は、上記課題を解決するためになされたものであり、上記いずれかの挟持体付き電解質膜−触媒層接合体の製造方法に、前記開口部から露出された各触媒層上にガス拡散層を前記補助膜の厚みより厚く形成する工程をさらに備えている。 Moreover, the manufacturing method of the 1st electrolyte membrane-electrode assembly with a clamping body which concerns on this invention was made | formed in order to solve the said subject, The electrolyte membrane-catalyst layer assembly with any said clamping body The manufacturing method further includes a step of forming a gas diffusion layer thicker than the auxiliary film on each catalyst layer exposed from the opening.
また、本発明に係る第2の挟持体付き電解質膜−電極接合体の製造方法は、上記課題を解決するためになされたものであり、電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層からなる電極が形成された電解質膜−電極接合体を準備する工程と、光又は電離放射線を照射することにより前記電解質膜−電極接合体と接着する電離放射線硬化型樹脂を含む接着層を有する2枚の補助膜を準備して互いに重ねる工程と、前記電解質膜−電極接合体が挿入でき且つ前記重ねられた2枚の補助膜が互いに位置ズレしないよう、前記各補助膜の外周縁部の少なくとも一部を接着して挟持体を作製する工程と、前記作製された挟持体の各補助膜の中央に、前記電極を外周縁部を除いて露出させるための開口部を形成するための、取り外し可能な易除去領域を形成する工程と、前記易除去領域が形成された補助膜の間に、外周縁部を除いた前記電極が前記易除去領域と対向する位置まで、前記電解質膜−電極接合体を挿入する工程と、前記易除去領域を取り外して開口部を形成する工程と、前記開口部形成後、光又は電離放射線を照射して、前記各補助膜を前記電解質膜−電極接合体の外周縁部に接着させるとともに前記各補助膜の外周縁部同士を接着させる工程と、を備えている。 In addition, the second method for producing an electrolyte membrane-electrode assembly with a sandwiching body according to the present invention is made to solve the above-mentioned problems, and an electrode comprising a catalyst layer and a gas diffusion layer on both surfaces of the electrolyte membrane. A step of preparing an electrolyte membrane-electrode assembly in which an electrode is formed, and two auxiliary layers having an adhesive layer containing an ionizing radiation curable resin that adheres to the electrolyte membrane-electrode assembly by irradiation with light or ionizing radiation Preparing a membrane and stacking each other, and at least part of the outer peripheral edge of each auxiliary membrane so that the electrolyte membrane-electrode assembly can be inserted and the two auxiliary membranes are not displaced from each other a process of forming an adhesive to holding member, the center of each sub-film of the fabricated holding member, to form an opening for exposing except the outer peripheral edge portion of the electrode, preparative possible Disconnect Easy removal area And inserting the electrolyte membrane-electrode assembly between the auxiliary membrane in which the easy-removal region is formed, to a position where the electrode excluding an outer peripheral edge faces the easy-removal region; Removing the easy-removable region to form an opening, and after forming the opening, irradiating light or ionizing radiation to adhere the auxiliary films to the outer peripheral edge of the electrolyte membrane-electrode assembly; Adhering the outer peripheral edges of each auxiliary membrane.
また、本発明に係る第3の挟持体付き電解質膜−電極接合体の製造方法は、上記課題を解決するためになされたものであり、電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層からなる電極が形成された電解質膜−電極接合体を準備する工程と、光又は電離放射線を照射することにより前記電解質膜−電極接合体と接着する電離放射線硬化型樹脂を含む接着層を有するとともに中央に開口部を有する枠状の補助膜を、前記接着層が前記電解質膜−電極接合体と対向するように前記電解質膜−電極接合体の両面に配置する工程と、光又は電離放射線を放射して、前記各補助膜を前記電解質膜−電極接合体に接着させる工程と、を備えている。 In addition, a third method for producing an electrolyte membrane-electrode assembly with a sandwiching body according to the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an electrode comprising a catalyst layer and a gas diffusion layer on both surfaces of the electrolyte membrane. And a step of preparing an electrolyte membrane-electrode assembly formed with an adhesive layer including an ionizing radiation curable resin that adheres to the electrolyte membrane-electrode assembly by irradiating light or ionizing radiation and opening in the center A step of disposing a frame-like auxiliary membrane having a portion on both surfaces of the electrolyte membrane-electrode assembly so that the adhesive layer faces the electrolyte membrane-electrode assembly, and emitting light or ionizing radiation, Adhering each auxiliary membrane to the electrolyte membrane-electrode assembly.
このように、本発明に係る第1〜第3の挟持体付き電解質膜−電極接合体の製造方法は、熱プレスを用いずに、光又は電離放射線を照射することで補助膜を電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体に接着させているので、電解質膜の破損を防止することができる。 Thus, the manufacturing method of the 1st-3rd electrolyte membrane with a clamp body-electrode assembly which concerns on this invention does not use a hot press, but irradiates light or ionizing radiation, and an auxiliary membrane is electrolyte membrane- Since the catalyst layer assembly or the electrolyte membrane-electrode assembly is adhered, damage to the electrolyte membrane can be prevented.
また、本発明に係る固体高分子形燃料電池の製造方法は、上記課題を解決するためになされたものであり、上記いずれかの挟持体付き電解質膜−電極接合体の製造方法に、前記触媒層及びガス拡散層からなる各電極の周囲を囲むように前記各補助膜上にガスケットをそれぞれ設置する工程と、前記電極及びガスケット上にセパレータをそれぞれ設置する工程と、をさらに備えている。 In addition, a method for producing a solid polymer fuel cell according to the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in any one of the above methods for producing an electrolyte membrane-electrode assembly with a sandwich, A step of installing a gasket on each of the auxiliary membranes so as to surround each electrode comprising a layer and a gas diffusion layer, and a step of installing a separator on each of the electrodes and the gasket.
この方法によれば、熱プレスを用いずに、光又は電離放射線を照射することで補助膜を電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体に接着させているので、電解質膜の破損を防止することができる。 According to this method, the auxiliary membrane is adhered to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly or the electrolyte membrane-electrode assembly by irradiating light or ionizing radiation without using a hot press, so that the electrolyte membrane is damaged. Can be prevented.
本発明によれば、電解質膜の破損をより確実に防止する、補助膜を用いた挟持体、挟持体付き電解質膜−触媒層接合体の製造方法、挟持体付き電解質膜−電極接合体の製造方法、及び固体高分子形燃料電池の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, to more reliably prevent breakage of the electrolyte membrane, sandwiched body using the auxiliary film, holding member with the electrolyte membrane - a method of manufacturing a catalyst layer assembly, holding member with the electrolyte membrane - the production of the electrode assembly method, and method for producing a solid polymer electrolyte fuel cells can provide.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係る挟持体の平面図、図2は、図1のA−A線断面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a sandwiching body according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
図1及び図2に示すように、挟持体40は、平面視矩形状の2枚の補助膜4を備えている。各補助膜4は、ポリエステル系樹脂からなるガスバリア性を有する基材41と、この基材41上に塗布された電離放射線硬化型樹脂からなる接着層42とから構成されている。なお、基材41上へは、フローコート法や、
スプレーコート法、ダイコート法、ナイフコート法、グラビアコート法、スクリーンコートなどの方法によって接着層42を塗布することができる。このように形成された各補助膜4は、接着層42が互いに向き合うように配置されており、図1の左側の外周縁部を残して上側、右側、下側の外周縁部43が互いに接着されている。なお、この左側の接着されていない外周縁部は、後述する電解質膜−触媒層接合体10や電解質膜−電極接合体20を補助膜4間に挿入するための入口を形成している。また、各補助膜4は、その中央に易除去領域44が形成されている。易除去領域44とは、容易に取り除くことが可能な領域のことをいい、本実施形態では外周縁が破断し易いようにミシン目によって形成されている。この易除去領域44が取り除かれると、各補助膜4に開口部45が形成される。なお、上記基材41の膜厚は、5〜50μmとすることが好ましく、接着層42の膜厚は、1〜50μmとすることが好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the sandwiching
The
次に上述した挟持体40を用いた固体高分子形燃料電池1について図面を参照しつつ説明する。図3は、本実施形態に係る固体高分子形燃料電池の正面断面図、図4は本実施形態に係る挟持体付き電解質膜−電極接合体の平面図、図5は、挟持体付き電解質膜−電極接合体の外周縁部の詳細を示す拡大正面断面図である。
Next, the polymer electrolyte fuel cell 1 using the above-described
図3及び図4に示すように、固体高分子形燃料電池1は、平面視矩形状の電解質膜2を備えており、電解質膜2の上面及び下面に電解質膜2よりも一回り小さい平面視矩形状の触媒層3が形成されている。この電解質膜2の両面に触媒層3が形成されたものを電解質膜−触媒層接合体10という。このように、触媒層3は電解質膜2よりも一回り小さく形成されているため、電解質膜2の外周縁部21上には触媒層3が形成されていない。なお、電解質膜2の外周縁から触媒層3の外周縁までの距離C(図5参照)は、0〜5mmであることが好ましい。この距離Cが0mmの場合は、電解質膜2と触媒層3とが同一形状且つ同一サイズとなっており、電解質膜2の両面全体を触媒層3が覆うように形成されており、電解質膜2の外周縁部21上にも触媒層3が形成された状態となっている(図9参照)。
As shown in FIGS. 3 and 4, the polymer electrolyte fuel cell 1 includes an
そして、この電解質膜−触媒層接合体10を挟持するように、上述した挟持体40が設置されている。このとき、挟持体40の易除去領域44は取り外されて開口部45が形成されている。挟持体40が電解質膜−触媒層接合体10を挟持した状態では、触媒層3がその外周縁部31を除いて補助膜4の開口部45から露出しているとともに、触媒層3の外周縁部31と電解質膜2の外周縁部21が補助膜4によって覆われている。なお、触媒層3の外周縁から補助膜4の内周縁までの距離B(図5参照)は、1〜10mmとすることが好ましい。また、補助膜4は、電解質膜2よりも一回り大きく形成されており、電解質膜2の外側で、電解質膜2からはみ出た各補助膜4の外周縁部43同士が接着している。この補助膜4の外周縁から電解質膜2の外周縁までの距離D(図5参照)は1〜100mmであることが好ましい。なお、このように、電解質膜−触媒層接合体10を挟持体40で挟持したものが、本発明の挟持体付き電解質膜−触媒層接合体に相当する。
And the clamping
補助膜4の開口部45から露出している触媒層3上に平面視矩形状のガス拡散層5が形成されている。このガス拡散層5の外周縁から補助膜4の内周縁までの距離A(図5参照)は、0〜5mmであることが好ましい。このように、触媒層3上にガス拡散層5が形成されて電極Eを構成しており、電解質膜2の両面に電極Eが形成されたものを電解質膜−電極接合体20という。なお、本実施形態のように、挟持体40で電解質膜−触媒層接合体10を挟持し、さらに触媒層3上にガス拡散層5を形成したものが、本発明の挟持体付き電解質膜−電極接合体に相当する。
A
そして、電極Eの周囲を囲むように枠状のガスケット6が設置されているとともに、電極E及びガスケット6上にセパレータ7が設置されている。セパレータ7は、ガス拡散層5と対向する領域にガス流路71が形成されている。
A frame-shaped
次に上記のように構成された固体高分子形燃料電池1の各構成要素の材質について説明する。 Next, the material of each component of the polymer electrolyte fuel cell 1 configured as described above will be described.
電解質膜2は、例えば、基材上に水素イオン伝導性高分子電解質を含有する溶液を塗工し、乾燥することにより形成される。水素イオン伝導性高分子電解質としては、例えば、パーフルオロスルホン酸系のフッ素イオン交換樹脂、より具体的には、炭化水素系イオン交換膜のC−H結合をフッ素で置換したパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー(PFS系ポリマー)等が挙げられる。電気陰性度の高いフッ素原子を導入することで、化学的に非常に安定し、スルホン酸基の解離度が高く、高いイオン伝導性が実現できる。このような水素イオン伝導性高分子電解質の具体例としては、デュポン社製の「Nafion」(登録商標)、旭硝子(株)製の「Flemion」(登録商標)、旭化成(株)製の「Aciplex」(登録商標)、ゴア(Gore)社製の「Gore Select」(登録商標)等が挙げられる。水素イオン伝導性高分子電解質含有溶液中に含まれる水素イオン伝導性高分子電解質の濃度は、通常5〜60重量%程度、好ましくは20〜40重量%程度である。なお、電解質膜2の膜厚は通常20〜250μm程度、好ましくは20〜80μm程度である。
The
触媒層3は、公知の白金含有の触媒層(カソード触媒及びアノード触媒)である。詳しくは、触媒層3は、触媒粒子を担持させた炭素粒子及び水素イオン伝導性高分子電解質を含有する。触媒粒子としては、例えば、白金や白金化合物等が挙げられる。白金化合物としては、例えば、ルテニウム、パラジウム、ニッケル、モリブデン、イリジウム、鉄等からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属と、白金との合金等が挙げられる。なお、通常は、カソード触媒層に含まれる触媒粒子は白金であり、アノード触媒層に含まれる触媒粒子は前記金属と白金との合金である。また、水素イオン伝導性高分子電解質としては、上述した電解質膜2に使用されるものと同じ材料を使用することができる。
The
補助膜4は、基材41と接着層42から構成されているが、基材41は、水蒸気、水、燃料ガス及び酸化剤ガスに対するバリア性を有するポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルテンペン、ポリフェニレンオキサイド、ポリサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドなどを好ましく使用することができる。なお、ポリエステルは、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート等を挙げることができる。
The
また、接着層42の材料としては、電離放射線硬化型樹脂を使用するが、この電離放射線硬化型樹脂としては、分子中に重合不飽和結合又はカチオン重合性官能基を有し、電離放射線により硬化可能なプレポリマー(いわゆるオリゴマーも含む)又はモノマーを、単体又は適宜混合して用いる。より詳細には、分子中に(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基等のラジカル重合性不飽和基、エポキシ基等のカチオン重合性官能基、又はチオール基を二つ以上有する単量体、又はプレポリマーを、単体あるいは混合して用いる。なお、上記(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基又はメタアクリロイル基の意味で用いる。
In addition, an ionizing radiation curable resin is used as the material of the
ラジカル重合性不飽和基を有するプレポリマーの例としては、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、トリアジン(メタ)アクリレート等が挙げられる。分子量としては、通常250〜100,000程度のものが使用される。 Examples of the prepolymer having a radically polymerizable unsaturated group include polyester (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, melamine (meth) acrylate, triazine (meth) acrylate and the like. The molecular weight is usually about 250 to 100,000.
カチオン重合性官能基を有するプレポリマーの例としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等のエポキシ系樹脂や、脂肪族系ビニルエーテル、芳香族系ビニルエーテル等のビニルエーテル系樹脂などを挙げることができる。 Examples of the prepolymer having a cationic polymerizable functional group include epoxy resins such as bisphenol type epoxy resins and novolac type epoxy resins, and vinyl ether resins such as aliphatic vinyl ethers and aromatic vinyl ethers. .
ラジカル重合性不飽和基を有する単官能単量体の例としては、(メタ)アクリレート化合物の単官能単量体を挙げることができ、具体的には、メチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。 Examples of the monofunctional monomer having a radically polymerizable unsaturated group include a monofunctional monomer of a (meth) acrylate compound. Specifically, methyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl ( Examples thereof include meth) acrylate and phenoxyethyl (meth) acrylate.
ラジカル重合性不飽和基を有する多官能単量体の例としては、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイドトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。 Examples of polyfunctional monomers having radically polymerizable unsaturated groups include diethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane ethylene oxide tri (meth) ) Acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and the like.
チオール基を有する単量体の例としては、トリメチロールプロパントリチオグリコレート、ジペンタエリスリトールテトラチオグリコレート等を挙げることができる。 Examples of the monomer having a thiol group include trimethylolpropane trithioglycolate, dipentaerythritol tetrathioglycolate, and the like.
電離放射線として紫外線を照射する場合には、電離放射線硬化型樹脂の中に、増感剤として光重合開始剤を添加する。ラジカル重合性不飽和基を有する樹脂系を硬化させる場合に使用する光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等を単独で又は混合して用いることができる。また、カチオン重合性官能基を有する樹脂系を硬化させる場合に使用する光重合開始剤としては、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、メタセロン化合物、ベンゾインスルホン酸エステル等を単独で又は混合して用いることができる。なお、これら光重合開始剤の添加量は、電離放射線硬化型樹脂100重量%に対して1〜10重量%程度である。 In the case of irradiating ultraviolet rays as ionizing radiation, a photopolymerization initiator is added as a sensitizer in the ionizing radiation curable resin. As a photopolymerization initiator used for curing a resin system having a radical polymerizable unsaturated group, acetophenones, benzophenones, thioxanthones, benzoin, benzoin methyl ether, etc. can be used alone or in combination. . In addition, as a photopolymerization initiator used for curing a resin system having a cationic polymerizable functional group, an aromatic diazonium salt, an aromatic sulfonium salt, an aromatic iodonium salt, a metatheron compound, a benzoin sulfonic acid ester, etc. Or can be used in combination. In addition, the addition amount of these photoinitiators is about 1 to 10 weight% with respect to 100 weight% of ionizing radiation curable resins.
ガス拡散層5としては、公知であり、燃料極、空気極を構成する各種のガス拡散層を使用でき、燃料である燃料ガス及び酸化剤ガスを効率よく触媒層3に供給するため、多孔質の導電性基材からなっている。多孔質の導電性基材としては、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロス等が挙げられる。
As the
ガスケット6としては、熱プレスに耐えうる強度を保ち、かつ、外部に燃料及び酸化剤を漏出しない程度のガスバリア性を有しているものを使用することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレートシートやテフロン(登録商標)シート、シリコンゴムシート等を例示することができる。
As the
セパレータ7としては、公知であり、燃料電池内の環境においても安定な導電性板であればよく、一般的には、カーボン板にガス流路71を形成したものが用いられる。また、セパレータ7をステンレス等の金属により構成し、金属の表面にクロム、白金族金属又はその酸化物、導電性ポリマーなどの導電性材料からなる被膜を形成したものや、同様にセパレータを金属によって構成し、該金属の表面に銀、白金族の複合酸化物、窒化クロム等の材料によるメッキ処理を施したもの等も使用可能である。
The
次に上述した固体高分子形燃料電池1の製造方法について図面を参照しつつ説明する。図6は、本実施形態に係る固体高分子形燃料電池1の製造方法を示す説明図である。 Next, a method for producing the above-described polymer electrolyte fuel cell 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is an explanatory view showing a method for producing the polymer electrolyte fuel cell 1 according to the present embodiment.
図6に示すように、上述した材料からなる電解質膜2を準備し、この電解質膜2の両面に触媒層形成用転写シート8を重ねて配置する。ここで触媒層形成用転写シート8とは、転写される触媒層3が転写用基材81に形成されたものである。この触媒層形成用転写シート8の製造方法について説明すると、まず、上述した触媒粒子を担持させた炭素粒子及び水素イオン伝導性高分子電解質を適当な溶剤に混合、分散して触媒ペーストを作製する。そして、形成される触媒層3が所望の膜厚になるように触媒ペーストを公知の方法に従い、必要に応じて離型層を介して転写用基材81上に塗工する。このとき、触媒層3が、電解質膜2よりも一回り小さい形状となるように、触媒ペーストを転写用基材81に塗工する。触媒ペーストの塗工方法としては、スクリーン印刷や、スプレーコーティング、ダイコーティング、ナイフコーティングなどの公知の塗工方法を挙げることができる。また、上記の溶剤としては、各種アルコール類、各種エーテル類、各種ジアルキルスルホキシド類、水またはこれらの混合物等が挙げられ、これらの中でもアルコール類が好ましい。アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、tert−ブタノール、等の炭素数1〜4の一価アルコール、各種の多価アルコール等が挙げられる。転写用基材81としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリパルバン酸アラミド、ポリアミド(ナイロン)、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル・エーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリエチレンナフタレート等の高分子フィルムを挙げることができる。また、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の耐熱性フッ素樹脂を用いることもできる。さらに転写用基材81は、高分子フィルム以外にアート紙、コート紙、軽量コート紙等の塗工紙、ノート用紙、コピー用紙などの非塗工紙であっても良い。転写用基材81の厚さは、取り扱い性及び経済性の観点から通常6〜100μm程度、好ましくは10〜30μm程度とするのがよい。従って、転写用基材81としては、安価で入手が容易な高分子フィルムが好ましく、ポリエチレンテレフタレート等がより好ましい。
As shown in FIG. 6, an
そして、触媒ペーストを塗工した後、所定の温度及び時間で乾燥することにより転写用基材81上に触媒層3が形成される。乾燥温度は、通常40〜100℃程度、好ましくは60〜80℃程度である。乾燥時間は、乾燥温度にもよるが、通常5分〜2時間程度、好ましくは10分〜1時間程度である。
Then, after applying the catalyst paste, the
図6に戻って、固体高分子形燃料電池の製造方法について説明を続ける。上述したように作製した触媒層形成用転写シート8を触媒層3が電解質膜2に対面するように配置し(図6(a))、転写シート8の背面側から加熱プレスを施して触媒層3を電解質膜2に転写させて、転写シート8の転写用基材81を剥離する(図6(b))。作業性を考慮すると、触媒層3を電解質膜2の両面に同時に積層することが好ましいが片面ずつ触媒層3を形成することもできる。加熱プレスの加圧レベルは、転写不良を避けるために、通常0.5〜20MPa程度、好ましくは1〜10MPa程度がよい。また、この加圧操作の際に、転写不良を避けるために加圧面を加熱するのが好ましい。加熱温度は、電解質膜2の破損、変形等を避けるために、通常200℃以下、好ましくは150℃以下がよい。このように電解質膜2の両面に触媒層3を形成することで電解質膜−触媒層接合体10が形成される。このとき、触媒層3は、電解質膜2よりも一回り小さいため、電解質膜2の外周縁部21は露出された状態となっている。
Returning to FIG. 6, the description of the method for producing the polymer electrolyte fuel cell will be continued. The
次に、このようにして形成された電解質膜−触媒層接合体10に、挟持体40を取り付ける(図6(c))。この工程の詳細について図7を参照しつつ説明する。図7は、挟持体付き電解質膜−触媒層接合体の製造方法を示した平面図である。図7に示すように、まず、上述した材料からなる2枚の補助膜4を接着層42が互いに向き合うように重ね、コ字状を構成する上辺部、右辺部、下辺部が露出するようマスキングをする(図7(a))。そして、電離放射線を照射することによって、マスキングされずに露出していたコ字状の部分の接着層42が互いに接着される。これによって、2枚の補助膜4は、コ字状に接着部が形成されるとともに、左側の一辺が開口している袋体となる(図7(b))。なお、上記電離放射線とは、電子線(ベータ線も含む)、紫外線、X線、ガンマ線等の高エネルギーの電離放射線のことをいう。すなわち、補助膜4の基材41を透過して接着層42を架橋・重合反応により硬化させることができるエネルギーを有している必要がある。例えば、電離放射線として電子線を使用する場合は、加速電圧が高いほど被照射物への浸透深さが深くなるため、補助膜4の厚さが0.1〜10mmの場合は、加速電圧は150keV以上、好ましくは1MeV以上とする。照射装置としては、コックロフトウォルトン型や、バンデグラフト型、共振変圧器型、絶縁コア変圧型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器を用いる。あるいは、60Co(コバルト60)や170Tm(ツリウム170)等の放射性原子核からから放出されるベータ線を用いてもよい。照射エネルギー量は、吸収線量で10〜500kGy程度である。また、電離放射線としてガンマ線を使用する場合は、ガンマ線は基本的には電子線よりもエネルギーが高いので制限は特にない。なお、ガンマ線の線種としては、例えば60Co(コバルト60)の1.17MeV及び1.33MeVのガンマ線、あるいは226Ra(ラジウム226)の2.2MeVのガンマ線等を用いる。また、電離放射線としてX線を用いる場合、X線の照射装置として、ベータトロン、線型加速器などを使用することができる。電離放射線として紫外線を用いる場合は、紫外線源として、低圧水銀燈、高圧水銀燈、エキシマーランプ、あるいは紫外線レーザなどが用いられる。
Next, the clamping
補助膜4によって袋体を形成すると、次に、この袋体を構成する各補助膜4の中央に電解質膜−触媒層接合体10の触媒層3よりも一回り小さい易除去領域44を形成する(図7(c))。これにより、挟持体40が形成される。この挟持体40に、接着されていない左側から、電解質膜−触媒層接合体10を挿入して所定位置まで移動させる(図7(d))。この所定位置とは、電解質膜−触媒層接合体10の触媒層3が外周縁部31を除いて易除去領域44に対向している位置のことをいう。
When the bag is formed by the
電解質膜−触媒層接合体10を所定位置まで移動させた後、易除去領域44の外周縁のミシン目を切断して易除去領域44を各補助膜4から取り外すことで、各補助膜4の中央に開口部45を形成する(図7(e))。このように易除去領域44が各補助膜4から取り外されて開口部45が形成されると、電解質膜−触媒層接合体10の触媒層3が外周縁部31を除いて各開口部45から露出した状態となる。そして、電離放射線を照射することによって、補助膜4は、電解質膜−触媒層接合体10の触媒層3の外周縁部31や、電解質膜2の外周縁部21に接着するとともに、補助膜4同士でも外周縁部43において互いに接着する。以上の工程によって、挟持体付き電解質膜−触媒層接合体が完成する(図7(f)、図6(c))。
After the electrolyte membrane-
図6に戻って、固体高分子形燃料電池1の製造方法の説明を続ける。上述した挟持体付き電解質膜−触媒層接合体の開口部45から露出している触媒層3上に、ガス拡散層5を熱圧着により積層形成して挟持体付き電解質膜−電極接合体が完成する(図6(d))。そして、触媒層3及びガス拡散層5からなる電極Eの周囲を囲むように補助膜4上にガスケット6を配置する。また、セパレータ7を、ガス流路71がガス拡散層5と対向するように、ガス拡散層5及びガスケット6上に配置して、ガス拡散層5とセパレータ7とが電気的に接続するようにセパレータ7で該電解質膜−電極接合体を挟持することによって、固体高分子形燃料電池1が完成する(図6(e))。
Returning to FIG. 6, the description of the method for producing the polymer electrolyte fuel cell 1 will be continued. On the
以上のように、本実施形態では、補助膜4を電解質膜−触媒層接合体10に接着させる方法として、従来のように熱プレスを用いず、電離放射線を照射することによって接着させているため、電解質膜を損傷させるおそれがない。また、この補助膜4は、互いに独立したものでなく、易除去領域44が互いに整列した状態を維持するよう外周縁部43の少なくとも一部が接着されているため、各補助膜4が互いに位置ズレすることがない。よって、この挟持体40が使用された固体高分子形燃料電池1をスタック化した場合であっても、安定したスタック化が可能となる。
As described above, in the present embodiment, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、各補助膜4の上側、右側、下側の外周縁部43が接着されているが、各補助膜4が互いに位置ズレしない程度に接着されていればよく、且つ電解質膜−触媒層接合体10又は電解質膜−電極接合体20が挿入できる程度の入口が形成されていればよく、例えば、上側と右側の外周縁部43だけ接着したり、右側の外周縁部43だけ接着することもできる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention. For example, in the above-described embodiment, the outer
また、上記実施形態では、補助膜4で一旦挟持体40を形成した後に電解質膜−触媒層接合体10に接着させているが、特にこの方法に限定されるわけではない。例えば、予め開口部45が形成された補助膜4を準備し、電解質膜−触媒層接合体10の両面に、接着層42が電解質膜−触媒層接合体10を向くように補助膜4をそれぞれ配置する。そして、電離放射線を照射することによって、電解質膜−触媒層接合体10の両面に、補助膜4をそれぞれ接着させることができる。
Moreover, in the said embodiment, after once forming the clamping
また、上記実施形態では、固体高分子形燃料電池を構成する、電解質膜や触媒層、ガス拡散層などが全て平面視矩形状に形成されているが、特に形状は限定されるものではなく、平面視円形状に形成することもできる。また、同様に、挟持体、すなわち補助膜も上記実施形態では平面視矩形状に形成していたが、特に形状は限定されるものではない。固体高分子形燃料電池が平面視円形状に形成されている場合は、補助膜や易除去領域も平面視円形状に形成することが好ましい。 Further, in the above embodiment, the electrolyte membrane, the catalyst layer, the gas diffusion layer, etc. constituting the solid polymer fuel cell are all formed in a rectangular shape in plan view, but the shape is not particularly limited, It can also be formed in a circular shape in plan view. Similarly, the sandwiching body, that is, the auxiliary film is also formed in a rectangular shape in plan view in the above embodiment, but the shape is not particularly limited. When the polymer electrolyte fuel cell is formed in a circular shape in a plan view, the auxiliary membrane and the easy removal region are preferably formed in a circular shape in a plan view.
また、上記実施形態では、易除去領域44の外周縁に沿ってミシン目を形成することで外周縁を破断し易くして易除去領域44を容易に取り外し可能に構成しているが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、その外周縁にに沿って、一部だけを残して切込みを入れたり、外周縁に沿った部分だけ回りより薄くすることなどによって、破断し易くすることもできる。
In the above embodiment, the perforation is formed along the outer peripheral edge of the easy-
また、上記実施形態では、各補助膜4の開口部45から外周縁部31を除いて触媒層3が露出するように形成されているが、図8に示すように、各補助膜4の開口部45から外周縁部51を除いてガス拡散層5が露出するように形成することもできる。なお、この場合は、まず、電解質膜−電極接合体20を作製し、この電解質膜−電極接合体20を挟持体によって挟持して接着することで挟持体付き電解質膜−電極接合体を作製する。そして、その後は上記実施形態と同様にガスケット6、セパレータ7を設置して固体高分子形燃料電池を作製する。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、補助膜4の全面に接着層42を形成していたが、例えば、易除去領域以外にのみ接着層42を形成することもできる。
Moreover, in the said embodiment, although the
以下に実施例及び比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited to the following Example.
(実施例1)
電解質膜2は、63×63mmの大きさに切断された膜厚53μmのNRE212CS(Dupont社製)を使用した。
Example 1
As the
次に、触媒層形成用転写シート8を次の要領で作製した。まず、白金触媒担持カーボン(白金担持量:45.7wt%、田中貴金属社製、TEC10E50E)2gに、1−ブタノール10g、3−ブタノール10g、フッ素樹脂(5wt%ナフィオンバインダー、デュポン社製)20g及び水6gを加え、これらを分散機にて攪拌混合することにより、触媒形成用インク組成物を調製した。次に、該インクをポリエステルフィルム(東レ製、X44、25μm)に触媒層乾燥後の白金重量が0.4mg/cm2となるように塗工し、触媒層形成用転写シート8を作製した。
Next, a
以上のように作製した触媒層形成用転写シート8を60×60mmの大きさに切断し、電解質膜2の両面それぞれに触媒層3が電解質膜2側を向くように中心を合わせて配置した。そして、135℃、5.0MPa、150秒の条件で熱プレスすることで、電解質膜2の両面に触媒層3を形成し、電解質膜−触媒層接合体10を作製した。なお、触媒層3の厚さは20μmである。
The catalyst layer- forming
続いて、挟持体40を構成する補助膜4を作製した。補助膜4の基材41として、ニ軸延伸ポリエチレンナフタレート(帝人社製、テオネックス、厚さ12μm)を使用した。この基材41上に、ラジカル重合型の多官能ウレタンアクリレート系プレポリマーからなる電子線硬化型接着剤(電離放射線硬化型樹脂の一種)をフローコート法により、乾燥時に14g/m2となるように塗工し、接着層42を形成した。この補助膜4を80×80mmの大きさに切断し、図7(a)のように上側、右側、下側の外周縁部43が露出するようにマスキングし、空気雰囲気中でこの外周縁部43の露出した部分に電子線を照射することで、図7(b)のように、露出した部分同士を接着させた。なお、このときの電子線の照射条件は、次の通りである。
・電離放射線種:電子線
・照射装置:コッククロフトウォルトン型電子加速器
・加速電圧:2MeV
・照射線量:15kGy
そして、各補助膜4の中央に50×50mmの大きさの易除去領域44を形成して、挟持体40を作製した。この挟持体40の接着されていない左側から、上述した電解質膜−触媒層接合体10を挿入し、触媒層3が外周縁部31を除いて易除去領域44に対向する位置まで移動させる。そして、易除去領域44を取り除いて開口部45を形成し、上記と同じ照射条件で電子線を照射することで補助膜4を電解質膜−触媒層接合体10に接着させるとともに、補助膜4の外周縁部43同士を互いに接着させて、挟持体付き電解質膜−触媒層接合体を作製した。
Subsequently, the
・ Ionizing radiation type: Electron beam ・ Irradiation device: Cockcroft-Walton type electron accelerator ・ Acceleration voltage: 2 MeV
・ Irradiation dose: 15 kGy
And the easy removal area |
さらに続いて、開口部45から露出している触媒層3上に、ガス拡散層5である49×49mmのカーボンペーパー(東レ社製、カーボンペーパー、TGP−H−090、厚さ280μm)を積層し、補強シート付き電解質膜−電極接合体を形成した。
Subsequently, on the
(比較例1)
電解質膜は、80×80mmの大きさに切断された膜厚53μmのNRE212CS(Dupont社製)を使用した。
(Comparative Example 1)
As the electrolyte membrane, NRE212CS (manufactured by Dupont) having a film thickness of 53 μm cut to a size of 80 × 80 mm was used.
次に、上記実施例1と同様の要領で作製した触媒形成用転写シートを50×50mmの大きさに切断し、上記実施例1と同一条件で熱プレスして、電解質膜の両面に厚さ20μmの触媒層を形成し、電解質膜−触媒層接合体を作製した。 Next, the catalyst-forming transfer sheet prepared in the same manner as in Example 1 was cut into a size of 50 × 50 mm, and hot-pressed under the same conditions as in Example 1 to obtain a thickness on both surfaces of the electrolyte membrane. A 20 μm catalyst layer was formed to prepare an electrolyte membrane-catalyst layer assembly.
そして、触媒層が形成されていない電解質膜の外周縁部に厚さ25μmのポリエチレンナフタレートフィルム(帝人社製、テオネックス、厚さ12μm)を160℃、30kgf/cm2の条件で熱プレスし、補助膜を形成した。そして、触媒層上にガス拡散層である52×52mmのカーボンペーパー(東レ社製、TGP−H−090、厚さ280μm)を積層し、電解質膜−電極接合体を作製した。 Then, a 25 μm thick polyethylene naphthalate film (manufactured by Teijin Ltd., Teonex, 12 μm thick) is hot-pressed at 160 ° C. and 30 kgf / cm 2 on the outer peripheral edge of the electrolyte membrane where the catalyst layer is not formed, An auxiliary film was formed. And 52 * 52 mm carbon paper (Toray Industries, TGP-H-090, thickness 280 micrometers) which is a gas diffusion layer was laminated | stacked on the catalyst layer, and the electrolyte membrane electrode assembly was produced.
(評価方法)
実施例1の挟持体付き電解質膜−電極接合体及び比較例1の電解質膜−電極接合体について、ガスケット6及びセパレータ7を設置して固体高分子形燃料電池をそれぞれ作製し、負荷変動サイクル試験を実施した。このときの測定条件は、セル温度80℃、燃料利用率70%、酸化剤利用率40%、加湿温度50℃とした。電流電圧測定評価の結果、実施例1の燃料電池セルの耐久性時間は1000時間であり、評価後、電解質膜の破損は見られなった。一方、比較例1の燃料電池セルの耐久性時間は500時間であり、500時間評価後、電解質膜2の破損が目視で確認された。また負荷変動サイクル試験後のリーク電流量を測定した結果、実施例1の燃料電池セルのリーク電流量は1mA/cm2以下に対し、比較例1の燃料電池セルのリーク電流量は15mA/cm2以上で、電解質膜の破損によるガスリークが観られた。
(Evaluation method)
About the electrolyte membrane-electrode assembly with a sandwiching body of Example 1 and the electrolyte membrane-electrode assembly of Comparative Example 1, a polymer electrolyte fuel cell was prepared by installing a
このように、実施例1の固体高分子形燃料電池では、耐久時間の上昇がみられることから、本発明の固体高分子型燃料電池を用いると電解質膜破損の問題が解決されたことがわかる。 As described above, in the polymer electrolyte fuel cell of Example 1, since the durability time is increased, it is understood that the problem of the electrolyte membrane breakage was solved by using the polymer electrolyte fuel cell of the present invention. .
1 固体高分子形燃料電池
2 電解質膜
21 電解質膜の外周縁部
3 触媒層
31 触媒層の外周縁部
40 挟持体
4 補助膜
41 基材
42 接着層
43 補助膜の外周縁部
44 易除去領域
45 開口部
5 ガス拡散層
51 ガス拡散層の外周縁部
6 ガスケット
7 セパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polymer
Claims (9)
前記各補助膜は、互いの接着層が向き合うように配置され、当該補助膜間に電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体を挿入可能で、前記各易除去領域が互いに整列した状態を維持するよう、外周縁部の少なくとも一部が互いに接着されている、挟持体。 Adhesive to an electrolyte membrane-catalyst layer assembly in which catalyst layers are formed on both sides of the electrolyte membrane, or to an electrolyte membrane-electrode assembly in which electrodes comprising a catalyst layer and a gas diffusion layer are formed on both sides of the electrolyte membrane, respectively. An auxiliary film comprising a base material and an ionizing radiation curable resin that is formed on the base material and adheres to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly or the electrolyte membrane-electrode assembly by irradiation with light or ionizing radiation. have an adhesive layer containing, Disconnect possible easy removal region preparative for forming an opening is formed in the center, with two auxiliary layer,
The auxiliary membranes are arranged so that the adhesive layers face each other, and an electrolyte membrane-catalyst layer assembly or an electrolyte membrane-electrode assembly can be inserted between the auxiliary membranes, and the easy removal regions are aligned with each other. A sandwiching body in which at least a part of the outer peripheral edge portions are bonded to each other so as to maintain the state .
前記各補助膜は、互いの接着層が向き合うように配置され、当該補助膜間に電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体を挿入可能で、前記各開口部が互いに整列した状態を維持するよう、外周縁部の少なくとも一部が互いに接着されている、挟持体。 Adhesive to an electrolyte membrane-catalyst layer assembly in which catalyst layers are formed on both sides of the electrolyte membrane, or to an electrolyte membrane-electrode assembly in which electrodes comprising a catalyst layer and a gas diffusion layer are formed on both sides of the electrolyte membrane, respectively. An auxiliary film comprising a base material and an ionizing radiation curable resin that is formed on the base material and adheres to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly or the electrolyte membrane-electrode assembly by irradiation with light or ionizing radiation. Including two auxiliary films formed in a frame shape having an adhesive layer including and having an opening in the center ;
The auxiliary membranes are arranged so that the adhesive layers face each other, and an electrolyte membrane-catalyst layer assembly or an electrolyte membrane-electrode assembly can be inserted between the auxiliary membranes, and the openings are aligned with each other. A sandwiching body in which at least a part of the outer peripheral edge portions are bonded to each other so as to maintain the same .
電解質膜の両面に触媒層がそれぞれ形成された電解質膜−触媒層接合体、または電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層からなる電極がそれぞれ形成された電解質膜−電極接合体に接着される補助膜であって、基材と、前記基材上に形成され、光又は電離放射線を照射することにより電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体と接着する電離放射線硬化型樹脂を含む接着層を有し、中央に開口部を有する枠状に形成された、補助膜とを備え、
前記各補助膜は、互いの接着層が向き合うように配置され、当該補助膜間に電解質膜−触媒層接合体又は電解質膜−電極接合体を挿入可能で、前記易除去領域と前記開口部とが互いに整列した状態を維持するよう、外周縁部の少なくとも一部が互いに接着されている、挟持体。 Adhesive to an electrolyte membrane-catalyst layer assembly in which catalyst layers are formed on both sides of the electrolyte membrane, or to an electrolyte membrane-electrode assembly in which electrodes comprising a catalyst layer and a gas diffusion layer are formed on both sides of the electrolyte membrane, respectively. An auxiliary film comprising a base material and an ionizing radiation curable resin that is formed on the base material and adheres to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly or the electrolyte membrane-electrode assembly by irradiation with light or ionizing radiation. An auxiliary film having an adhesive layer including and having a removable easily removable region formed in the center for forming an opening;
Adhesive to an electrolyte membrane-catalyst layer assembly in which catalyst layers are formed on both sides of the electrolyte membrane, or to an electrolyte membrane-electrode assembly in which electrodes comprising a catalyst layer and a gas diffusion layer are formed on both sides of the electrolyte membrane, respectively. An auxiliary film comprising a base material and an ionizing radiation curable resin that is formed on the base material and adheres to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly or the electrolyte membrane-electrode assembly by irradiation with light or ionizing radiation. An auxiliary film formed in a frame shape having an adhesive layer including an opening in the center,
Each of the auxiliary membranes is disposed so that the adhesive layers face each other, and an electrolyte membrane-catalyst layer assembly or an electrolyte membrane-electrode assembly can be inserted between the auxiliary membranes, and the easily removable region and the opening A sandwiching body in which at least a part of the outer peripheral edge portions are bonded to each other so as to maintain the state in which they are aligned with each other .
光又は電離放射線を照射することにより前記電解質膜−触媒層接合体と接着する電離放射線硬化型樹脂を含む接着層を有する2枚の補助膜を準備して互いに重ねる工程と、
前記電解質膜−触媒層接合体が挿入でき且つ前記重ねられた2枚の補助膜が互いに位置ズレしないよう、前記各補助膜の外周縁部の少なくとも一部を接着して挟持体を作製する工程と、
前記作製された挟持体の各補助膜の中央に、前記触媒層を外周縁部を除いて露出させるための開口部を形成するための、取り外し可能な易除去領域を形成する工程と、
前記易除去領域が形成された補助膜の間に、外周縁部を除いた前記触媒層が前記易除去領域と対向する位置まで、前記電解質膜−触媒層接合体を挿入する工程と、
前記各易除去領域を取り外して開口部を形成する工程と、
前記開口部形成後、光又は電離放射線を照射して、前記各補助膜を前記電解質膜−触媒層接合体の外周縁部に接着させる工程と、
を備えた、挟持体付き電解質膜−触媒層接合体の製造方法。 Preparing an electrolyte membrane-catalyst layer assembly in which a catalyst layer is formed on both sides of the electrolyte membrane;
Preparing two auxiliary films having an adhesive layer containing an ionizing radiation curable resin that adheres to the electrolyte membrane-catalyst layer assembly by irradiating with light or ionizing radiation, and stacking them on each other;
A step of producing a sandwiched body by adhering at least a part of the outer peripheral edge of each auxiliary membrane so that the electrolyte membrane-catalyst layer assembly can be inserted and the two auxiliary membranes are not displaced from each other When,
Forming a center, to form an opening for exposing except the outer peripheral edge of the catalyst layer, remove it possible readily removable region of each sub-film of the fabricated holding member,
Inserting the electrolyte membrane-catalyst layer assembly between the auxiliary membrane in which the easy removal region is formed, until the catalyst layer excluding the outer peripheral edge is opposed to the easy removal region;
Removing each of the easy removal regions and forming an opening;
After forming the opening, irradiating light or ionizing radiation to bond each auxiliary membrane to the outer peripheral edge of the electrolyte membrane-catalyst layer assembly;
A method for producing a sandwiched electrolyte membrane-catalyst layer assembly comprising:
前記開口部から露出された各触媒層上にガス拡散層を前記補助膜の厚みより厚く形成する工程をさらに備えた、挟持体付き電解質膜−電極接合体の製造方法。 In the manufacturing method of the electrolyte membrane-catalyst layer assembly with a clamping body according to claim 6 ,
The manufacturing method of the electrolyte membrane electrode assembly with a clamp body further provided with the process of forming a gas diffusion layer thicker than the thickness of the said auxiliary | assistant film | membrane on each catalyst layer exposed from the said opening part.
光又は電離放射線を照射することにより前記電解質膜−電極接合体と接着する電離放射線硬化型樹脂を含む接着層を有する2枚の補助膜を準備して互いに重ねる工程と、
前記電解質膜−電極接合体が挿入でき且つ前記重ねられた2枚の補助膜が互いに位置ズレしないよう、前記各補助膜の外周縁部の少なくとも一部を接着して挟持体を作製する工程と、
前記作製された挟持体の各補助膜の中央に、前記電極を外周縁部を除いて露出させるための開口部を形成するための、取り外し可能な易除去領域を形成する工程と、
前記易除去領域が形成された補助膜の間に、外周縁部を除いた前記電極が前記易除去領域と対向する位置まで、前記電解質膜−電極接合体を挿入する工程と、
前記易除去領域を取り外して開口部を形成する工程と、
前記開口部形成後、光又は電離放射線を照射して、前記各補助膜を前記電解質膜−電極接合体の外周縁部に接着させるとともに前記各補助膜の外周縁部同士を接着させる工程と、
を備えた、挟持体付き電解質膜−電極接合体の製造方法。 Preparing an electrolyte membrane-electrode assembly in which electrodes comprising a catalyst layer and a gas diffusion layer are formed on both surfaces of the electrolyte membrane;
Preparing two auxiliary films having an adhesive layer containing an ionizing radiation curable resin that adheres to the electrolyte membrane-electrode assembly by irradiating with light or ionizing radiation and stacking them on each other;
Adhering at least a part of the outer peripheral edge of each auxiliary membrane so that the electrolyte membrane-electrode assembly can be inserted and the two auxiliary membranes are not displaced from each other; ,
Forming a center, to form an opening for exposing except the outer peripheral edge portion of the electrode, you can remove it a readily removable region of each sub-film of the fabricated holding member,
Inserting the electrolyte membrane-electrode assembly between the auxiliary membrane in which the easy removal region is formed, until the electrode excluding an outer peripheral edge faces the easy removal region;
Removing the easy removal region to form an opening;
After forming the opening, irradiating with light or ionizing radiation to bond the auxiliary films to the outer peripheral edge of the electrolyte membrane-electrode assembly and bonding the outer peripheral edges of the auxiliary films to each other;
The manufacturing method of the electrolyte membrane-electrode assembly with a clamp body provided with.
前記触媒層及びガス拡散層からなる各電極の周囲を囲むように前記各補助膜上にガスケットをそれぞれ設置する工程と、
前記電極及びガスケット上にセパレータをそれぞれ設置する工程と、
をさらに備えた、固体高分子形燃料電池の製造方法。 The method for producing an electrolyte membrane-electrode assembly with a sandwich according to claim 7 or 8 ,
Installing a gasket on each auxiliary membrane so as to surround each electrode comprising the catalyst layer and the gas diffusion layer; and
Installing a separator on each of the electrode and gasket;
A method for producing a polymer electrolyte fuel cell, further comprising:
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