JP5387059B2 - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Description
白金担持カーボン触媒(商品名:TEC10E50E、田中貴金属工業製)と、20質量%高分子電解質溶液のナフィオン(Dupont社製、登録商標)を、水、エタノールの混合溶媒で混合し、遊星型ボールミルで分散処理を行い、触媒インクを調製した。PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)シートを第1の基材13及び第2の基材14として触媒インクを塗布し、オーブンを80℃に設定し、10分間乾燥させることで、第1の転写シート15及び第2の転写シート16を作製した。
第1の転写シート15及び第2の転写シート16を正方形に打ち抜き、高分子電解質膜1のナフィオン212(Dupont社製、登録商標)の両面に対面するように第1の転写シート15及び第2の転写シート16を配置し積層体17とした。ホットプレス部材の配置は以下の通りとし、130℃で10分間、所定の圧力がかかるようにホットプレスを行った。
積層体17の両面に一対のPTFEシートと、その外側に緩衝材を一対配置した。緩衝材は緩衝材1及び緩衝材2の二種類用意した。緩衝材1は、厚み1.5mmのセルロース製の板で、ホットプレス工程の後の、緩衝材の圧縮率は、a=0.4、b=0.6であった。緩衝材2は、厚み1.5mmのセルロース製の板で、ホットプレス工程の後の、緩衝材の圧縮率は、a=0.8、b=0.9であった。
積層体17の外側に厚み3mmのPTFE製の板を一対配置した。
ホットプレス部材と積層体17を所定の温度まで冷却した後、ホットプレス部材を積層体17から除去した。さらに第1の転写シート15及び第2の転写シート16の第1の基材13及び第2の基材14であるPTFEシートを積層体17が所定の温度のときに除去することで、図1に示すような膜電極接合体12を得た。
顕微鏡レーザ変位計(オプレンス製)を用いて、実施例1、実施例2と比較例1〜4の膜電極接合体12の高分子電解質膜1の外縁部4の表面形状を観察した。カットオフ値λf4mm、λc0.8mmの輪郭曲線フィルタを用いて得られた、うねり曲線の最大山高さを算出した。
表1は、実施例1、実施例2、比較例1〜4について、膜電極接合体12の作製条件と膜電極接合体12の状態を示す。
Claims (6)
- 基材上に電極触媒層を形成した転写シートを、高分子電解質膜の両面に貼り合わせた積層体と、前記積層体の外側に少なくとも一つの緩衝材を含むホットプレス部材を配置して、ホットプレスで加熱、加圧することにより一体化し、
前記加熱、前記加圧を解除した後に、前記ホットプレス部材のうち前記積層体に接するものを前記積層体の温度が80℃以下であるときに前記積層体から除去し、
前記ホットプレス、前記積層体における前記高分子電解質膜と前記転写シートの重なる部分にかかる圧力をA、前記高分子電解質膜の部分にかかる圧力をBとしたとき、0.5MPa≦A≦20MPa、且つ、Bに対するAの割合A/Bが、1<A/B≦3であることを特徴とする膜電極接合体の製造方法。 - 前記ホットプレスの後に前記積層体から前記基材を除去する際には、前記積層体の温度が20℃以上であることを特徴とする請求項1に記載の膜電極接合体の製造方法。
- 前記基材が高分子フィルムであることを特徴とする請求項2に記載の膜電極接合体の製造方法。
- 前記緩衝材は、前記積層体の前記転写シートに接する中央部と前記高分子電解質膜の露出した外縁部とを覆う大きさであり、前記ホットプレスで前記加圧したとき、加圧方向と平行な向きの圧縮率を前記転写シートに接する部分についてa、前記高分子電解質膜に接する部分をbとしたとき、0.4≦a≦b≦0.6であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の膜電極接合体の製造方法。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の膜電極接合体の製造方法により製造されることを特徴とする膜電極接合体。
- 請求項5に記載の膜電極接合体が一対のガス拡散層で挟持され、さらに、前記一対のガス拡散層は一対のセパレータで挟持されていることを特徴とする固体高分子形燃料電池。
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