JP5343298B2 - 転写シート、触媒層−電解質膜積層体、電極−電解質膜接合体及びこれらの製造方法 - Google Patents
転写シート、触媒層−電解質膜積層体、電極−電解質膜接合体及びこれらの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5343298B2 JP5343298B2 JP2005248758A JP2005248758A JP5343298B2 JP 5343298 B2 JP5343298 B2 JP 5343298B2 JP 2005248758 A JP2005248758 A JP 2005248758A JP 2005248758 A JP2005248758 A JP 2005248758A JP 5343298 B2 JP5343298 B2 JP 5343298B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte membrane
- release layer
- catalyst layer
- transfer sheet
- carbon particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
1.基材の少なくとも片面に基材から剥離しない離型層が形成され、該離型層の上に剥離層が形成され、該剥離層の上に炭素粒子を含有する1個又は2個以上の触媒層が形成され、
前記剥離層は炭素粒子又は金属粒子を含有し、剥離層の厚さが0.5〜5μmである、電極−電解質膜接合体製造用転写シート。
2.前記剥離層は炭素粒子を含有し、且つ該剥離層が炭素粒子及び高分子樹脂からなる上記1に記載の転写シート。
3.前記剥離層は炭素粒子を含有し、且つ該炭素粒子が、前記触媒層を構成する炭素粒子よりも撥水性が高い上記1又は2に記載の転写シート。
4.前記剥離層は炭素粒子を含有し、且つ該炭素粒子が、前記触媒層を構成する炭素粒子よりも親水性が高い上記1又は2に記載の転写シート。
5.電解質膜の一方面に、基材の少なくとも片面に基材から剥離しない離型層、炭素粒子及び高分子樹脂からなる剥離層及び炭素粒子を含有する触媒層が順次積層され、且つ前記剥離層を構成する炭素粒子が前記触媒層を構成する炭素粒子よりも撥水性が高い電極−電解質膜接合体製造用転写シートを、該転写シートの触媒層が電解質膜に接触するように配置する工程、
電解質膜の他方面に、基材の少なくとも片面に基材から剥離しない離型層、炭素粒子及び高分子樹脂からなる剥離層及び炭素粒子を含有する触媒層が順次積層され、且つ前記剥離層を構成する炭素粒子が前記触媒層を構成する炭素粒子よりも親水性が高い電極−電解質膜接合体製造用転写シートを、該転写シートの触媒層が電解質膜に接触するように配置する工程、
前記転写シート、電解質膜及び転写シートの積層体を熱プレスする工程、及び
該転写シートの基材を剥離層と離型層との境界面で剥離する工程
を備えた、触媒層−電解質膜積層体の製造方法。
6.上記5に記載の触媒層−電解質膜積層体の製造方法を用いて製造される触媒層−電解質膜積層体。
7.上記6に記載の触媒層−電解質膜積層体の両面に電極基材を配置し、加圧する工程を備えた、電極−電解質膜接合体の製造方法。
8.上記6に記載の触媒層−電解質膜積層体を用いて製造される電極−電解質膜接合体。
9.上記7に記載の方法により製造される電極−電解質膜接合体又は上記8に記載の電極−電解質膜接合体を組み込んだ燃料電池。
本発明の電極−電解質膜接合体製造用転写シートは、基材の少なくとも片面に離型層及び剥離層を介して1個又は2個以上の触媒層が形成されてなるものである。
基材としては、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。
離型層は、基材の少なくとも一方面に形成される。
本発明において、剥離層は、基材上に形成された離型層上に形成される。この剥離層は、熱転写の際に、離型層と剥離層との境界面で、基材から触媒層と共に剥離される。
触媒層は、公知のものである。触媒層は、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。
本発明の触媒層が積層された電解質膜(触媒層−電解質膜積層体)は、例えば、以下に示す方法により製造される。
本発明の電極−電解質膜接合体は、触媒層−電解質膜積層体の両面に電極基材を配置し、加圧することにより製造される。
本発明の燃料電池は、例えば、次のようにして製造される。
(1)基材の少なくとも片面に離型層を形成し、次いで該離型層の上に剥離層を形成し、更に該剥離層の上に触媒層を形成させて転写シートA及び転写シートBを得る工程、
(2)上記(1)工程で得られる転写シートA及び転写シートBの触媒層面が電解質膜の片面又は両面に対面するように転写シートA及び転写シートBを配置し、加圧した後、該転写シートの基材を剥離層及び離型層の境界面から剥離することにより触媒層−電解質膜積層体を得る工程、
(3)上記(2)工程で得られる触媒層−電解質膜積層体の両面に電極基材を配置し、加圧することにより電極−電解質膜接合体を得る工程、及び
(4)上記(3)工程で得られる電極−電解質膜接合体を用いて燃料電池を得る工程
を経て製造される。
下記に示すような各種塗工液を調製した。
アクリル−スチレン系樹脂(商品名:セルトップ226、ダイセル化学工業(株)製)16質量部、アルミ触媒(商品名:セルトップCAT−A、ダイセル化学工業(株)製)3質量部、メチルエチルケトン8質量部及びトルエン8質量部を混合して、離型層形成用塗工液を調製した。
アセチレンブラック(商品名:デンカブラック、電気化学工業(株)製)8質量部、PTFE(商品名:ポリフロンPTFEディスパージョンD−1、ダイキン工業(株)製)2質量部、界面活性剤(商品名:TRITON X−114、ナカライテスク社製)0.5質量部、水38.5質量部及びエタノール37質量部を混合して、カソード剥離層形成用塗工液を調製した。
酸処理したオイルファーネスブラック(商品名:バルカンXC−72R、キャボット社製、1M硫酸溶液中で撹拌しながら1時間処理したものを洗浄し、乾燥して使用)8質量部、パーフルオロスルホン酸(商品名:ナフィオン、デュポン社製)2質量部、界面活性剤(商品名:TRITON X−114、ナカライテスク社製)13質量部、水38質量部及びエタノール37質量部を混合して、アノード剥離層形成用塗工液を調製した。
白金触媒(Pt−Ru担持触媒、田中貴金属(株)製)1質量部、電解質樹脂(5質量%ナフィオン溶液、デュポン社製)7質量部及びエタノール25質量部を混合して、触媒層形成用塗工液を調製した。
ポリエチレンテレフタレートフィルム(PET、厚み38μm、東レ(株)製)の一方面に、上記(1)で調製した離型層形成用塗工液を、乾燥時の離型層が1.0g/m2になるように塗布し、ドライヤーで仮乾燥した後、110℃のオーブン中で30秒間乾燥して離型層を形成した。
ポリエチレンテレフタレートフィルム(PET、厚み38μm、東レ(株)製)の一方面に、上記(1)で調製した離型層形成用塗工液を、乾燥時の離型層が1.0g/m2になるように塗布し、ドライヤーで仮乾燥した後、110℃のオーブン中で30秒間乾燥して離型層を形成した。
ポリエチレンテレフタレートフィルム(PET、厚み38μm、東レ(株)製)の一方面に、上記(4)で調製した触媒層形成用塗工液を、乾燥時の触媒層が20g/m2になるように塗布し、70℃のオーブン中で15分間乾燥して触媒層を形成した。
上記実施例2、実施例3及び比較例1で得られる各転写シートの触媒層面が、水素イオン伝導性高分子電解質膜(Nafion N112、デュポン社製)と接触するようにして、温度135℃、圧力5kg/cm2で1分間熱プレスを行った後、PETフィルムを剥離した。
水素イオン伝導性高分子電解質膜(Nafion N112、デュポン社製)の両面に、比較例1で得られる転写シートの触媒層面が接触するようにして、温度135℃、圧力5kg/cm2で1分間熱プレスを行った後、PETフィルムを剥離し、触媒層−電解質膜積層体を製造した。
実施例4で製造した電極−電解質膜積層体及び比較例2で製造した電極−電解質膜積層体をエレクトロケム社製の単セル(50×50mm)に組み込み、燃料ガスとして水素ガス、酸化剤ガスとして空気を用い、電流300mAの定電流にて500時間の連続運転を行い、電池性能を調べた。
Claims (9)
- 基材の少なくとも片面に基材から剥離しない離型層が形成され、該離型層の上に剥離層が形成され、該剥離層の上に炭素粒子を含有する1個又は2個以上の触媒層が形成され、
前記剥離層は炭素粒子又は金属粒子を含有し、剥離層の厚さが0.5〜5μmである、
電極−電解質膜接合体製造用転写シート。 - 前記剥離層は炭素粒子を含有し、且つ該剥離層が炭素粒子及び高分子樹脂からなる請求項1に記載の転写シート。
- 前記剥離層は炭素粒子を含有し、且つ該炭素粒子が、前記触媒層を構成する炭素粒子よりも撥水性が高い請求項1又は2に記載の転写シート。
- 前記剥離層は炭素粒子を含有し、且つ該炭素粒子が、前記触媒層を構成する炭素粒子よりも親水性が高い請求項1又は2に記載の転写シート。
- 電解質膜の一方面に、基材の少なくとも片面に基材から剥離しない離型層、炭素粒子及び高分子樹脂からなる剥離層及び炭素粒子を含有する触媒層が順次積層され、且つ前記剥離層を構成する炭素粒子が前記触媒層を構成する炭素粒子よりも撥水性が高い電極−電解質膜接合体製造用転写シートを、該転写シートの触媒層が電解質膜に接触するように配置する工程、
電解質膜の他方面に、基材の少なくとも片面に基材から剥離しない離型層、炭素粒子及び高分子樹脂からなる剥離層及び炭素粒子を含有する触媒層が順次積層され、且つ前記剥離層を構成する炭素粒子が前記触媒層を構成する炭素粒子よりも親水性が高い電極−電解質膜接合体製造用転写シートを、該転写シートの触媒層が電解質膜に接触するように配置する工程、
前記転写シート、電解質膜及び転写シートの積層体を熱プレスする工程、及び
該転写シートの基材を剥離層と離型層との境界面で剥離する工程
を備えた、触媒層−電解質膜積層体の製造方法。 - 請求項5に記載の触媒層−電解質膜積層体の製造方法を用いて製造される触媒層−電解質膜積層体。
- 請求項6に記載の触媒層−電解質膜積層体の両面に電極基材を配置し、加圧する工程を備えた、電極−電解質膜接合体の製造方法。
- 請求項6に記載の触媒層−電解質膜積層体を用いて製造される電極−電解質膜接合体。
- 請求項7に記載の方法により製造される電極−電解質膜接合体又は請求項8に記載の電極−電解質膜接合体を組み込んだ燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005248758A JP5343298B2 (ja) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | 転写シート、触媒層−電解質膜積層体、電極−電解質膜接合体及びこれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005248758A JP5343298B2 (ja) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | 転写シート、触媒層−電解質膜積層体、電極−電解質膜接合体及びこれらの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007066597A JP2007066597A (ja) | 2007-03-15 |
JP5343298B2 true JP5343298B2 (ja) | 2013-11-13 |
Family
ID=37928567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005248758A Expired - Fee Related JP5343298B2 (ja) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | 転写シート、触媒層−電解質膜積層体、電極−電解質膜接合体及びこれらの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5343298B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5217211B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2013-06-19 | 大日本印刷株式会社 | 電極−電解質膜接合体製造用転写シート |
JP5194624B2 (ja) * | 2007-08-03 | 2013-05-08 | 旭硝子株式会社 | 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体の製造方法 |
JP5369416B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2013-12-18 | 大日本印刷株式会社 | 触媒層転写フィルム |
KR101164874B1 (ko) | 2008-03-13 | 2012-07-19 | 한국과학기술연구원 | 저온 전사법을 이용한 막전극접합체 제조방법, 이에 따라제조된 막전극접합체 및 이를 이용한 연료전지 |
JP5515902B2 (ja) * | 2010-03-17 | 2014-06-11 | 凸版印刷株式会社 | 固体高分子形燃料電池、膜・電極接合体、電極触媒層、及びその製造方法 |
JP5515959B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2014-06-11 | 凸版印刷株式会社 | 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体およびその製造方法 |
JP2016076366A (ja) * | 2014-10-06 | 2016-05-12 | 凸版印刷株式会社 | 燃料電池膜−電極接合体の製造方法及び膜−電極接合体 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3554321B2 (ja) * | 1991-02-19 | 2004-08-18 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 燃料電池のための膜触媒層 |
JP3245929B2 (ja) * | 1992-03-09 | 2002-01-15 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池及びその応用装置 |
JPH05283082A (ja) * | 1992-04-02 | 1993-10-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガス拡散電極及びその製造方法 |
JPH0644984A (ja) * | 1992-07-23 | 1994-02-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池用電極 |
JPH0778617A (ja) * | 1993-09-09 | 1995-03-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガス拡散電極及びその製造方法 |
JP3331703B2 (ja) * | 1993-11-09 | 2002-10-07 | 株式会社豊田中央研究所 | 燃料電池 |
JP3807038B2 (ja) * | 1997-07-10 | 2006-08-09 | 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション | 高分子電解質膜−ガス拡散電極体およびその製造方法 |
JP2001216973A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Toray Ind Inc | 電極およびその製造方法並びにそれを用いた燃料電池 |
JP3668478B2 (ja) * | 2000-07-06 | 2005-07-06 | 松下電器産業株式会社 | 膜電極接合体の製造方法及び固体高分子型燃料電池の製造方法 |
JP2002184412A (ja) * | 2000-10-05 | 2002-06-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガス拡散層とそれを用いる電解質膜/電極接合体と高分子電解質型燃料電池 |
JP2003036860A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Toray Ind Inc | 電極基材およびその製造方法並びにそれを用いた燃料電池 |
JP2003151565A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-05-23 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用電極およびそれを用いた燃料電池 |
JP4560671B2 (ja) * | 2002-08-14 | 2010-10-13 | 大日本印刷株式会社 | 転写シート、触媒層−電解質膜積層体、電極−電解質膜接合体及びこれらの製造方法 |
JP4538684B2 (ja) * | 2002-11-08 | 2010-09-08 | 大日本印刷株式会社 | 燃料電池用触媒層形成シート、触媒層−電解質膜積層体及びこれらの製造方法 |
JP4163029B2 (ja) * | 2003-03-26 | 2008-10-08 | 三菱電機株式会社 | 固体高分子型燃料電池の膜電極接合体の製造方法 |
JP2004311057A (ja) * | 2003-04-02 | 2004-11-04 | Dainippon Printing Co Ltd | 触媒層形成用ペースト組成物及び触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート |
JP2005063832A (ja) * | 2003-08-13 | 2005-03-10 | Dainippon Printing Co Ltd | 触媒層−電解質膜積層体及びその製造方法 |
US7923172B2 (en) * | 2003-11-14 | 2011-04-12 | Basf Fuel Cell Gmbh | Structures for gas diffusion materials and methods for their fabrication |
JP4438408B2 (ja) * | 2003-12-24 | 2010-03-24 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
-
2005
- 2005-08-30 JP JP2005248758A patent/JP5343298B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007066597A (ja) | 2007-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5196717B2 (ja) | 触媒層転写シート、触媒層−電解質膜積層体の製造方法、電極−電解質膜接合体の製造方法、および燃料電池の製造方法 | |
US20140011116A1 (en) | Manufacturing method and apparatus for membrane electrode assembly, and polymer electrolyte fuel cell | |
JP5194336B2 (ja) | 触媒層付き電極基材、触媒層付き電極基材の製造方法、電極−電解質膜接合体の製造方法、及び燃料電池の製造方法 | |
JP5343298B2 (ja) | 転写シート、触媒層−電解質膜積層体、電極−電解質膜接合体及びこれらの製造方法 | |
KR20110043908A (ko) | 고분자 전해질 연료전지용 막전극접합체 제조 방법 | |
CN101051693A (zh) | 燃料电池用膜电极组件,其制备方法以及燃料电池系统 | |
JP2010205466A (ja) | 膜電極接合体及びその製造方法並びに固体高分子形燃料電池 | |
JP5401751B2 (ja) | 転写シート、触媒層−電解質膜積層体、電極−電解質膜接合体及びこれらの製造方法 | |
JP5230064B2 (ja) | 電極触媒層、触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート及び触媒層−電解質膜積層体 | |
KR100832213B1 (ko) | 직접 산화형 연료전지 및 그 제조방법 | |
JP2005317492A (ja) | 燃料電池、電極−電解質膜接合体、触媒層付き電極基材、それらの製造方法及び転写シート | |
JP2007103083A (ja) | 燃料電池用触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート及び触媒層−電解質膜積層体 | |
JP2006185800A (ja) | 電極−高分子電解質膜接合体を製造するための転写シート、電極−高分子電解質膜接合体及びこれらの製造方法 | |
JP2016181488A (ja) | 燃料電池用電極、燃料電池用膜電極複合体および燃料電池 | |
JP5326458B2 (ja) | 膜電極接合体とその製造方法、および固体高分子形燃料電池 | |
JP4538692B2 (ja) | 触媒層−電解質膜積層体の製造方法 | |
JP2006147522A (ja) | 膜電極接合体の製造方法、燃料電池および導電性粒子層の製造方法 | |
WO2017154475A1 (ja) | 触媒組成物、高分子電解質膜電極接合体の製造方法、および高分子電解質膜電極接合体 | |
JP5126292B2 (ja) | 触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート及びその製造方法 | |
JP2005063832A (ja) | 触媒層−電解質膜積層体及びその製造方法 | |
JP4736385B2 (ja) | 触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート及びその製造方法 | |
CN104838527B (zh) | 燃料电池用电极片的制造方法 | |
JP2010033731A (ja) | 固体高分子形燃料電池用触媒層の製造方法及び触媒層−電解質膜積層体 | |
JP2012199049A (ja) | 燃料電池用膜−電極接合体及びその製造方法、並びに該膜−電極接合体を用いた固体高分子形燃料電池 | |
JP2010033897A (ja) | 固体高分子形燃料電池用触媒層の製造方法及び触媒層−電解質膜積層体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080717 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110822 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120207 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120406 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120828 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121022 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130716 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130729 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |