JP5423595B2 - 膜電極拡散層接合体およびその作製方法 - Google Patents
膜電極拡散層接合体およびその作製方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5423595B2 JP5423595B2 JP2010142482A JP2010142482A JP5423595B2 JP 5423595 B2 JP5423595 B2 JP 5423595B2 JP 2010142482 A JP2010142482 A JP 2010142482A JP 2010142482 A JP2010142482 A JP 2010142482A JP 5423595 B2 JP5423595 B2 JP 5423595B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- catalyst
- electrolyte
- precursor
- catalyst precursor
- 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
膜電極拡散層接合体の作製方法であって
SO2F基を有する電解質前駆体により構成されたイオン交換基能を備えない電解質前駆体膜を準備する工程と、
SO2F基を有するアイオノマをフッ素溶媒に溶融分散させたアイオノマ溶液と、疎水物性を有する触媒反応物質と、を混合した触媒層部材を準備する工程と、
疎水物性を有する拡散層部材を準備する工程と、
前記電解質前駆体膜の一方の面に前記触媒層部材を塗工して第1の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第1の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記触媒層部材の塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記第1の触媒前駆体層上面に前記拡散層部材を貼り合わせて、前記触媒層部材の一部を前記拡散層部材内に浸透させることにより、前記第1の触媒前駆体層と前記拡散層部材とを一体化する工程と、
前記電解質前駆体膜の他方の面に前記触媒層部材を塗工して第2の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記拡散層部材と前記第1の触媒前駆体層と前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とが一体化された積層体を、前記第2の触媒前駆体層側から加水分解処理して、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、前記電解質前駆体膜、および、前記拡散層部材内に浸透した前記アイオノマをスルホン化させることにより、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、および、前記電解質前駆体膜を、イオン交換基能を備える電解質を有する第1の触媒層、第2の触媒層、および、電解質膜に変成させる工程と、
を備えることを特徴とする膜電極拡散層接合体の作製方法。
適用例1の作製方法によれば、膜電極拡散層接合体を全体として一体化した構造とすることができるとともに、親水物性を有する電解質膜および触媒層と疎水物性を有する拡散層を、それぞれの境界において界面を持たず連続的に形成された構造とすることができる。
[適用例2]
膜電極拡散層接合体の作製方法であって
多孔部材で構成される補強層部材を準備する工程と、
SO2F基を有する電解質前駆体により構成されたイオン交換基能を備えない電解質前駆体膜を準備する工程と、
SO2F基を有するアイオノマをフッ素溶媒に溶融分散させたアイオノマ溶液と、疎水物性を有する触媒反応物質と、を混合した触媒層部材を準備する工程と、
疎水物性を有する拡散層部材を準備する工程と、
前記補強層部材の一方の面に前記触媒層部材を塗工して第1の触媒前駆体層を形成し、前記補強層部材内に前記触媒層部材の一部を浸透させることにより、前記補強層部材と前記第1の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記触媒層部材の塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記第1の触媒前駆体層上面に前記拡散層部材を貼り合わせて、前記触媒層部材の一部を前記拡散層部材内に浸透させることにより、前記第1の触媒前駆体層と前記拡散層部材とを一体化する工程と、
前記補強層部材の他方の面に前記電解質前駆体膜の一方の面を貼り合わせて加熱することにより、前記電解質前駆体膜中の前記電解質前駆体を溶融させて、前記補強層部材内に浸透させるとともに、前記第1の触媒前駆体層中の前記アイオノマを軟化させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第1の触媒前駆体層とを一体化させる工程と、
前記電解質前駆体膜の他方の面上に前記触媒層部材を塗工して第2の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記拡散層部材と前記第1の触媒前駆体層と前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とが一体化された積層体を、前記第2の触媒前駆体層側から加水分解処理して、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、前記電解質前駆体膜、および、前記拡散層部材内に浸透した前記アイオノマをスルホン化させることにより、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、および、前記電解質前駆体膜を、イオン交換基能を備える電解質を有する第1の触媒層、第2の触媒層、および、電解質膜に変成させる工程と、
を備えることを特徴とする膜電極拡散層接合体の作製方法。
適用例2の作製方法によっても、膜電極拡散層接合体を全体として一体化した構造とすることができるとともに、親水物性を有する電解質膜および触媒層と疎水物性を有する拡散層を、それぞれの境界において界面を持たず連続的に形成された構造とすることができる。また、適用例2の作製方法によれば、補強層を備えているので、適用例1の作製方法よりも強度を高めることが可能である。
膜電極拡散層接合体の作製方法であって
多孔部材で構成される2つの補強層部材を準備する工程と、
SO2F基を有する電解質前駆体により構成されたイオン交換基能を備えない電解質前駆体膜を準備する工程と、
SO2F基を有するアイオノマをフッ素溶媒に溶融分散させたアイオノマ溶液と、疎水物性を有する触媒反応物質と、を混合した触媒層部材を準備する工程と、
疎水物性を有する拡散層部材を準備する工程と、
それぞれの前記補強層部材の一方の面に前記触媒層部材を塗工して第1と第2の触媒前駆体層を形成し、前記補強層部材内に前記触媒層部材の一部を浸透させることにより、前記補強層部材と前記第1と第2の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記第1の触媒前駆体層の形成後前記触媒層部材中の前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記第1の触媒前駆体層上面に前記拡散層部材を貼り合わせて、前記触媒層部材の一部を前記拡散層部材内に浸透させることにより、前記第1の触媒前駆体層と前記拡散層部材とを一体化する工程と、
前記第1の触媒前駆体層が形成された前記補強層部材の他方の面に前記電解質前駆体膜の一方の面を貼り合わせるとともに、前記電解質前駆体膜の他方の面上に前記第2の触媒前駆体層が形成された前記補強層部材の他方の面を貼り合わせて加熱することにより、前記電解質前駆体膜中の前記電解質前駆体を溶融させて、前記第1と第2の触媒前駆体層が形成されたそれぞれの前記補強層部材内に浸透させるとともに、前記第1と第2の触媒前駆体層中の前記アイオノマを軟化させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第1と第2の触媒前駆体層とを一体化させる工程と、
前記拡散層部材と前記第1の触媒前駆体層と前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とが一体化された積層体を、前記第2の触媒前駆体層側から加水分解処理して、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、前記電解質前駆体膜、および、前記拡散層内に浸透した前記アイオノマをスルホン化させることにより、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、および、前記電解質前駆体膜を、イオン交換基能を備える電解質を有する第1の触媒層、第2の触媒層、および、電解質膜に変成させる工程と、
を備えることを特徴とする膜電極拡散層接合体の作製方法。
適用例3の作製方法によっても、膜電極拡散層接合体を全体として一体化した構造とすることができるとともに、親水物性を有する電解質膜および拡散層と疎水物性を有する拡散層を、それぞれの境界において界面を持たず連続的に形成された構造とすることができる。また、適用例3の作製方法によれば、電解質膜の両側に補強層を備えているので、適用例2の作製方法よりもさらに強度を高めることが可能である。
膜電極接合体の作製方法であって
SO2F基を有する電解質前駆体により構成されたイオン交換基能を備えない電解質前駆体膜を準備する工程と、
SO2F基を有するアイオノマをフッ素溶媒に溶融分散させたアイオノマ溶液と、疎水物性を有する触媒反応物質と、を混合した触媒層部材を準備する工程と、
カーボンと撥水部材とフッ素溶媒とを混合した導電機能層用ペーストを準備する工程と、
疎水物性を有する拡散層部材を準備する工程と、
前記電解質前駆体膜の一方の面に前記触媒層部材を塗工して第1の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第1の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記触媒層部材の塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記第1の触媒前駆体層上面に前記導電機能層用ペーストを塗工して導電機能層を形成することにより、前記第1の触媒電駆体層と前記導電機能層とを一体化する工程と、
前記導電機能層用ペーストの塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記導電機能層上面に前記拡散層部材を貼り合わせて、前記拡散層部材の表面の凹凸面を前記導電機能層中に食い込ませ、前記フッ素溶媒の乾燥により前記導電機能層と前記拡散層部材とを一体化する工程と、
前記電解質前駆体膜の他方の面に前記触媒層部材を塗工して第2の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記拡散層部材と前記第1の触媒前駆体層と前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とが一体化された積層体を、前記第2の触媒前駆体層側から加水分解処理して、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、前記電解質前駆体膜、および、前記拡散層部材内に浸透した前記アイオノマをスルホン化させることにより、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、および、前記電解質前駆体膜を、イオン交換基能を備える電解質を有する第1の触媒層、第2の触媒層、および、電解質膜に変成させる工程と、
を備えることを特徴とする膜電極拡散層接合体の作製方法。
適用例4の作製方法によっても、膜電極拡散層接合体を全体として一体化した構造とすることができるとともに、親水物性を有する電解質膜および拡散層と疎水物性を有する拡散層を、それぞれの境界において界面を持たず連続的に形成された構造とすることができる。また、適用例4の作製方法によれば、導電機能層用ペーストによる導電機能層を介して第1の触媒前駆体層上に拡散層を形成している。これにより、拡散層の表面の凹凸面を容易に吸収して第1の触媒前駆体層と導電機能層と拡散層とを一体化することができる。また、加熱圧着や焼成工程を省略することが可能である。
[適用例5]
膜電極拡散層接合体の作製方法であって
多孔部材で構成される補強層部材を準備する工程と、
SO2F基を有する電解質前駆体により構成されたイオン交換基能を備えない電解質前駆体膜を準備する工程と、
SO2F基を有するアイオノマをフッ素溶媒に溶融分散させた前駆体アイオノマ溶液と、疎水物性を有する触媒反応物質と、を混合した触媒層部材を準備する工程と、
カーボンと撥水部材とフッ素溶媒とを混合した導電機能層用ペーストを準備する工程と、
疎水物性を有する拡散層部材を準備する工程と、
前記補強層部材の一方の面に前記触媒層部材を塗工して第1の触媒前駆体層を形成し、前記補強層部材内に前記触媒層部材の一部を浸透させることにより、前記補強層部材と前記第1の触媒前駆体層を一体化する工程と、
前記触媒層部材の塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記第1の触媒前駆体層上面に前記導電機能層用ペーストを塗工して導電機能層を形成することにより、前記第1の触媒前駆体層と前記導電機能層とを一体化する工程と、
前記導電機能層用ペーストの塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記導電機能層上面に前記拡散層部材を貼り合わせて、前記拡散層部材の表面の凹凸面を前記導電機能層中に食い込ませ、前記フッ素溶媒の乾燥により前記導電機能層と前記拡散層部材とを一体化する工程と、
前記補強層部材の他方の面に前記電解質前駆体膜の一方の面を貼り合わせて加熱することにより、前記電解質前駆体膜中の前記電解質前駆体を溶融させて、前記補強層部材内に浸透させるとともに、前記第1の触媒前駆体層中の前記アイオノマを軟化させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第1の触媒前駆体層とを一体化させる工程と、
前記電解質前駆体膜の他方の面上に前記触媒層部材を塗工して第2の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記拡散層部材と前記第1の触媒前駆体層と前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とが一体化された積層体を、前記第2の触媒前駆体層側から加水分解処理して、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、前記電解質前駆体膜、および、前記拡散層部材内に浸透した前記アイオノマをスルホン化させることにより、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、および、前記電解質前駆体膜を、イオン交換基能を備える電解質を有する第1の触媒層、第2の触媒層、および、電解質膜に変成させる工程と、
を備えることを特徴とする膜電極拡散層接合体の作製方法。
適用例5の作製方法によっても、膜電極拡散層接合体を全体として一体化した構造とすることができるとともに、親水物性を有する電解質膜および拡散層と疎水物性を有する拡散層を、それぞれの境界において界面を持たず連続的に形成された構造とすることができる。また、適用例5の作製方法によれば、導電機能層用ペーストによる導電機能層を介して第1の触媒前駆体層上に拡散層を形成している。これにより、拡散層表面の凹凸面を容易に吸収して第1の触媒前駆体層と導電機能層と拡散層とを一体化することができる。また、加熱圧着や焼成工程を省略することが可能である。さらに、また、適用例5の作製方法によれば、補強層を備えているので、適用例4の作製方法よりも強度を高めることが可能である。
図1は、第1実施例の膜電極拡散層接合体の作製方法について示す説明図である。以下で説明する作製方法の実行に先立って、まず、F型電解質層用部材、F型触媒層用インク、拡散層用部材を準備する。F型電解質層用部材は、図示しない膜形成シート、例えば、PETシート上に、SO2F基を有するアイオノマ(「F型アイオノマ」とも呼ばれる)をフッ素溶媒(HFE等))に溶融分散させたアイオノマ溶液を塗布し乾燥させた後、膜形成シートを剥離することにより形成することができる。このF型電解質層用部材を用いて構成されるF型電解質層(膜)が本発明の「電解質前駆体膜」に相当する。また、F型触媒層用インクは、例えば、F型アイオノマをフッ素溶媒(例えば、非水系の高沸点(70℃以上のHFE等))に溶融分散させたアイオノマ溶液と、疎水物性を有する触媒反応物質(例えば、PtCo担持カーボン等)と、を混合することにより作成することができる。このF型触媒層用インクが本発明の「触媒層用部材」に相当し、後述するように、F型触媒層用インクを用いて形成されるF型触媒層が本発明の「触媒前駆体層」に相当する。また、拡散層部材としては、疎水物性を有する多孔部材、例えば、空孔率の大きな導電性部材、例えば、撥水処理が施されたカーボンペーパやカーボンクロス等を用いることができる。
図3は、第2実施例の膜電極拡散層接合体の作製方法について示す説明図である。この第2実施例は、膜電極拡散層接合体の剛性を高めるために、補強層が加えられており、以下で説明するように、これに応じた作製方法となっている点が第1実施例と異なっている。
図4は、第3実施例の膜電極拡散層接合体の作製方法について示す説明図である。この第3実施例は、膜電極拡散層接合体の剛性を高めるために、電解質層の両側に補強層が加えられており、以下で説明するように、これに応じた作製方法となっている点が第2実施例と異なっている。
図5は、第4実施例の膜電極拡散層接合体の作製方法について示す説明図である。この第4実施例は、導電機能層を介して触媒層と拡散層とが一体化された構造を有しており、以下で説明するように、これに応じた作製方法となっている点が第1実施例と異なっている。
図9は、第5実施例の膜電極拡散層接合体の作製方法について示す説明図である。この第5実施例は、膜電極拡散層接合体の剛性を高めるために、補強層が加えられており、以下で説明するように、これに応じた作製方法となっている点が第4実施例と異なっている。
10H…電解質層
15…補強層
20a…第1のF型触媒層
20b…第2のF型触媒層
20bFH…第2の触媒層
20aH…第1の触媒層
20bH…第2の触媒層
20p…F型触媒層用インク
20pH…触媒層用インク
25a…第1の導電機能層
25b…第2の導電機能層
25p…導電機能層用ペースト
30…拡散層
30a…第1の拡散層
30b…第2の拡散層
Claims (6)
- 膜電極拡散層接合体の作製方法であって
SO2F基を有する電解質前駆体により構成されたイオン交換基能を備えない電解質前駆体膜を準備する工程と、
SO2F基を有するアイオノマをフッ素溶媒に溶融分散させたアイオノマ溶液と、疎水物性を有する触媒反応物質と、を混合した触媒層部材を準備する工程と、
疎水物性を有する拡散層部材を準備する工程と、
前記電解質前駆体膜の一方の面に前記触媒層部材を塗工して第1の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第1の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記触媒層部材の塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記第1の触媒前駆体層上面に前記拡散層部材を貼り合わせて、前記触媒層部材の一部を前記拡散層部材内に浸透させることにより、前記第1の触媒前駆体層と前記拡散層部材とを一体化する工程と、
前記電解質前駆体膜の他方の面に前記触媒層部材を塗工して第2の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記拡散層部材と前記第1の触媒前駆体層と前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とが一体化された積層体を、前記第2の触媒前駆体層側から加水分解処理して、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、前記電解質前駆体膜、および、前記拡散層部材内に浸透した前記アイオノマをスルホン化させることにより、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、および、前記電解質前駆体膜を、イオン交換基能を備える電解質を有する第1の触媒層、第2の触媒層、および、電解質膜に変成させる工程と、
を備えることを特徴とする膜電極拡散層接合体の作製方法。 - 膜電極拡散層接合体の作製方法であって
多孔部材で構成される補強層部材を準備する工程と、
SO2F基を有する電解質前駆体により構成されたイオン交換基能を備えない電解質前駆体膜を準備する工程と、
SO2F基を有するアイオノマをフッ素溶媒に溶融分散させたアイオノマ溶液と、疎水物性を有する触媒反応物質と、を混合した触媒層部材を準備する工程と、
疎水物性を有する拡散層部材を準備する工程と、
前記補強層部材の一方の面に前記触媒層部材を塗工して第1の触媒前駆体層を形成し、前記補強層部材内に前記触媒層部材の一部を浸透させることにより、前記補強層部材と前記第1の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記触媒層部材の塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記第1の触媒前駆体層上面に前記拡散層部材を貼り合わせて、前記触媒層部材の一部を前記拡散層部材内に浸透させることにより、前記第1の触媒前駆体層と前記拡散層部材とを一体化する工程と、
前記補強層部材の他方の面に前記電解質前駆体膜の一方の面を貼り合わせて加熱することにより、前記電解質前駆体膜中の前記電解質前駆体を溶融させて、前記補強層部材内に浸透させるとともに、前記第1の触媒前駆体層中の前記アイオノマを軟化させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第1の触媒前駆体層とを一体化させる工程と、
前記電解質前駆体膜の他方の面上に前記触媒層部材を塗工して第2の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記拡散層部材と前記第1の触媒前駆体層と前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とが一体化された積層体を、前記第2の触媒前駆体層側から加水分解処理して、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、前記電解質前駆体膜、および、前記拡散層部材内に浸透した前記アイオノマをスルホン化させることにより、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、および、前記電解質前駆体膜を、イオン交換基能を備える電解質を有する第1の触媒層、第2の触媒層、および、電解質膜に変成させる工程と、
を備えることを特徴とする膜電極拡散層接合体の作製方法。 - 膜電極拡散層接合体の作製方法であって
多孔部材で構成される2つの補強層部材を準備する工程と、
SO2F基を有する電解質前駆体により構成されたイオン交換基能を備えない電解質前駆体膜を準備する工程と、
SO2F基を有するアイオノマをフッ素溶媒に溶融分散させたアイオノマ溶液と、疎水物性を有する触媒反応物質と、を混合した触媒層部材を準備する工程と、
疎水物性を有する拡散層部材を準備する工程と、
それぞれの前記補強層部材の一方の面に前記触媒層部材を塗工して第1と第2の触媒前駆体層を形成し、前記補強層部材内に前記触媒層部材の一部を浸透させることにより、前記補強層部材と前記第1と第2の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記第1の触媒前駆体層の形成後前記触媒層部材中の前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記第1の触媒前駆体層上面に前記拡散層部材を貼り合わせて、前記触媒層部材の一部を前記拡散層部材内に浸透させることにより、前記第1の触媒前駆体層と前記拡散層部材とを一体化する工程と、
前記第1の触媒前駆体層が形成された前記補強層部材の他方の面に前記電解質前駆体膜の一方の面を貼り合わせるとともに、前記電解質前駆体膜の他方の面上に前記第2の触媒前駆体層が形成された前記補強層部材の他方の面を貼り合わせて加熱することにより、前記電解質前駆体膜中の前記電解質前駆体を溶融させて、前記第1と第2の触媒前駆体層が形成されたそれぞれの前記補強層部材内に浸透させるとともに、前記第1と第2の触媒前駆体層中の前記アイオノマを軟化させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第1と第2の触媒前駆体層とを一体化させる工程と、
前記拡散層部材と前記第1の触媒前駆体層と前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とが一体化された積層体を、前記第2の触媒前駆体層側から加水分解処理して、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、前記電解質前駆体膜、および、前記拡散層部材内に浸透した前記アイオノマをスルホン化させることにより、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、および、前記電解質前駆体膜を、イオン交換基能を備える電解質を有する第1の触媒層、第2の触媒層、および、電解質膜に変成させる工程と、
を備えることを特徴とする膜電極拡散層接合体の作製方法。 - 膜電極接合体の作製方法であって
SO2F基を有する電解質前駆体により構成されたイオン交換基能を備えない電解質前駆体膜を準備する工程と、
SO2F基を有するアイオノマをフッ素溶媒に溶融分散させたアイオノマ溶液と、疎水物性を有する触媒反応物質と、を混合した触媒層部材を準備する工程と、
カーボンと撥水部材とフッ素溶媒とを混合した導電機能層用ペーストを準備する工程と、
疎水物性を有する拡散層部材を準備する工程と、
前記電解質前駆体膜の一方の面に前記触媒層部材を塗工して第1の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第1の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記触媒層部材の塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記第1の触媒前駆体層上面に前記導電機能層用ペーストを塗工して導電機能層を形成することにより、前記第1の触媒電駆体と前記導電機能層とを一体化する工程と、
前記導電機能層用ペーストの塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記導電機能層上面に前記拡散層部材を貼り合わせて、前記拡散層部材の表面の凹凸面を前記導電機能層中に食い込ませ、前記フッ素溶媒の乾燥により前記導電機能層と前記拡散層部材とを一体化する工程と、
前記電解質前駆体膜の他方の面に前記触媒層部材を塗工して第2の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記拡散層部材と前記第1の触媒前駆体層と前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とが一体化された積層体を、前記第2の触媒前駆体層側から加水分解処理して、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、前記電解質前駆体膜、および、前記拡散層部材内に浸透した前記アイオノマをスルホン化させることにより、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、および、前記電解質前駆体膜を、イオン交換基能を備える電解質を有する第1の触媒層、第2の触媒層、および、電解質膜に変成させる工程と、
を備えることを特徴とする膜電極拡散層接合体の作製方法。 - 膜電極拡散層接合体の作製方法であって
多孔部材で構成される補強層部材を準備する工程と、
SO2F基を有する電解質前駆体により構成されたイオン交換基能を備えない電解質前駆体膜を準備する工程と、
SO2F基を有するアイオノマをフッ素溶媒に溶融分散させた前駆体アイオノマ溶液と、疎水物性を有する触媒反応物質と、を混合した触媒層部材を準備する工程と、
カーボンと撥水部材とフッ素溶媒とを混合した導電機能層用ペーストを準備する工程と、
疎水物性を有する拡散層部材を準備する工程と、
前記補強層部材の一方の面に前記触媒層部材を塗工して第1の触媒前駆体層を形成し、前記補強層部材内に前記触媒層部材の一部を浸透させることにより、前記補強層部材と前記第1の触媒前駆体層を一体化する工程と、
前記触媒層部材の塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記第1の触媒前駆体層上面に前記導電機能層用ペーストを塗工して導電機能層を形成することにより、前記第1の触媒前駆体層と前記導電機能層とを一体化する工程と、
前記導電機能層用ペーストの塗工後前記フッ素溶媒が乾燥する前に、前記導電機能層上面に前記拡散層部材を貼り合わせて、前記拡散層部材の表面の凹凸面を前記導電機能層中に食い込ませ、前記フッ素溶媒の乾燥により前記導電機能層と前記拡散層部材とを一体化する工程と、
前記補強層部材の他方の面に前記電解質前駆体膜の一方の面を貼り合わせて加熱することにより、前記電解質前駆体膜中の前記電解質前駆体を溶融させて、前記補強層部材内に浸透させるとともに、前記第1の触媒前駆体層中の前記アイオノマを軟化させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第1の触媒前駆体層とを一体化させる工程と、
前記電解質前駆体膜の他方の面上に前記触媒層部材を塗工して第2の触媒前駆体層を形成し、前記触媒層部材に含まれる前記フッ素溶媒により前記電解質前駆体膜の表面を溶融させることにより、前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とを一体化する工程と、
前記拡散層部材と前記第1の触媒前駆体層と前記電解質前駆体膜と前記第2の触媒前駆体層とが一体化された積層体を、前記第2の触媒前駆体層側から加水分解処理して、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、前記電解質前駆体膜、および、前記拡散層部材内に浸透した前記アイオノマをスルホン化させることにより、前記第1の触媒前駆体層、前記第2の触媒前駆体層、および、前記電解質前駆体膜を、イオン交換基能を備える電解質を有する第1の触媒層、第2の触媒層、および、電解質膜に変成させる工程と、
を備えることを特徴とする膜電極拡散層接合体の作製方法。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の膜電極拡散層接合体の作製方法により作製された膜電極拡散層接合体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010142482A JP5423595B2 (ja) | 2010-06-23 | 2010-06-23 | 膜電極拡散層接合体およびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010142482A JP5423595B2 (ja) | 2010-06-23 | 2010-06-23 | 膜電極拡散層接合体およびその作製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012009196A JP2012009196A (ja) | 2012-01-12 |
JP5423595B2 true JP5423595B2 (ja) | 2014-02-19 |
Family
ID=45539530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010142482A Expired - Fee Related JP5423595B2 (ja) | 2010-06-23 | 2010-06-23 | 膜電極拡散層接合体およびその作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5423595B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6160158B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2017-07-12 | 凸版印刷株式会社 | 燃料電池用電極及びその製造方法ならびに燃料電池用膜電極接合体及びその製造法と固体高分子形燃料電池 |
JP6160164B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2017-07-12 | 凸版印刷株式会社 | 燃料電池用電極の製造方法、及び燃料電池用膜電極接合体の製造法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3901457B2 (ja) * | 2001-02-06 | 2007-04-04 | ペルメレック電極株式会社 | 電極−膜接合体及びその製造方法 |
US7435495B2 (en) * | 2004-01-23 | 2008-10-14 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Liquid materials for use in electrochemical cells |
JP2008166202A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用膜・電極接合体の製造方法 |
JP4600500B2 (ja) * | 2007-11-26 | 2010-12-15 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の製造方法 |
JP5281319B2 (ja) * | 2008-05-27 | 2013-09-04 | トヨタ自動車株式会社 | 固体高分子型燃料電池用膜電極接合体の製造方法、及び固体高分子型燃料電池 |
-
2010
- 2010-06-23 JP JP2010142482A patent/JP5423595B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012009196A (ja) | 2012-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4970253B2 (ja) | 燃料電池の膜電極接合体を作製する方法 | |
EP2277217B1 (en) | Polymer coating of pem fuel cell catalyst layers | |
CN103608955B (zh) | 燃料电池用微细多孔质层片材及其制造方法 | |
CN103534852B (zh) | 燃料电池用气体扩散层及其制造方法 | |
KR20110001022A (ko) | 연료전지용 고분자 전해질막 및 그 제조방법 | |
KR100660573B1 (ko) | 연료전지용 비대칭 고분자 전해질 복합막, 그 제조 방법,연료전지용 불균일 고분자 전해질 복합막 및 그 제조 방법 | |
JPWO2004051776A1 (ja) | 固体高分子電解質膜、当該膜を用いた固体高分子型燃料電池、およびその製造方法 | |
JP5165205B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池用膜電極構造体 | |
JP5031302B2 (ja) | ガス拡散電極の形成方法 | |
JP5665209B1 (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 | |
KR100614100B1 (ko) | 나피온 이오노머 용액의 완전 건조전 전극상막 방법을이용하는 연료 전지용 막전극접합체의 제조 방법 및 그에의해 제조되는 연료 전지용 막전극접합체 | |
JP5223181B2 (ja) | 燃料電池の製造方法 | |
US9685663B2 (en) | Base material for gas diffusion electrode | |
US20030138686A1 (en) | Fuel cell separator production method, fuel cell separators, and polymer electrolyte fuel cells | |
KR101881139B1 (ko) | 연료전지용 미세다공층, 이를 포함하는 기체확산층 및 이를 포함하는 연료전지 | |
JP5423595B2 (ja) | 膜電極拡散層接合体およびその作製方法 | |
JP2008300347A (ja) | 電気伝導度が向上した5層meaの製造方法 | |
WO2011125088A1 (ja) | 燃料電池用接着材料および燃料電池 | |
JP5402796B2 (ja) | 拡散層一体型触媒層を有する膜電極接合体の作製方法 | |
JP6775346B2 (ja) | 膜−導電性多孔シート接合体及び固体高分子形燃料電池 | |
JP5056141B2 (ja) | 膜電極接合体の製造方法 | |
JP5277770B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池用膜電極接合体の製造方法、固体高分子型燃料電池用膜電極接合体、及び固体高分子型燃料電池 | |
KR100774729B1 (ko) | 서브레이어를 이용한 전사법으로 3-레이어 전해질막/전극접합체를 제조하는 방법 | |
JP2006179298A (ja) | 固体高分子電解質膜/電極接合体及びそれを用いた固体高分子形燃料電池 | |
JP2007220443A (ja) | 固体高分子形燃料電池用の陽イオン交換膜/触媒層接合体の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130328 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131011 |
|
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: 20131029 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131111 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5423595 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |