JP5505330B2 - 高分子電解質溶液の製造方法 - Google Patents
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Description
該第1溶液から該第1溶媒を蒸発させ、該高分子電解質の比率が30%以上の第2溶液とする溶液濃縮工程と、
該第2溶液に第2級アルコール及び第3級アルコールの少なくとも一方を含む第2溶媒を添加し、第3溶液とする溶液調製工程とを備えていることを特徴とする(請求項1)。
図7に示す実施例1のMEA90を製造するに当たって、まず、以下の各工程を経ることにより高分子電解質溶液41を得た。なお、実施例1、2及び実験例で用いた高分子電解質溶液は、いずれもナフィオン溶液である。
高分子電解質溶液の製造に当たっては、まず、溶液準備工程において、プレ溶液としてDE2020(Du pont社製)を用意した。このDE2020が第1溶液に相当する。そして、溶液濃縮工程において、10gのDE2020を容器に取り、図5の(A)に示すように、公知の湯煎器1を用いて85°Cで湯煎し、DE2020中の第1溶媒である水及びノルマルプロピルアルコール(NPA)を蒸発させた。この湯煎により、DE2020中における水、NPA及び高分子電解質82の含有量がそれぞれ約33%となっている。この湯煎後のDE2020が第2溶液に相当する。
次に、図7に示す実施例1のMEA90を製造した。このMEA90のカソード極93は、上記のとおり、触媒層としてのカソード触媒層93aと、基材91bで構成されたカソード拡散層とで構成されている。
実施例2のMEA90を製造するに当たっては、以下の各工程を経て、図9に示す方法により高分子電解質溶液43を得た。
まず、溶液準備工程では、実施例1の場合と同様、プレ溶液としてDE2020を用意した。そして、溶液濃縮工程において、10gのDE2020を容器に取り、図9の(A)に示すように、湯煎器1を用いて85°Cで湯煎し、DE2020中の第1溶媒である水及びノルマルプロピルアルコール(NPA)を蒸発させた。この湯煎により、DE2020中における水、NPA及び高分子電解質82の含有量がそれぞれ約33%となっている。
次に、この高分子電解質溶液43を用いて、実施例2のMEA90を製造した。なお、プレペースト40の構成、高分子電解質溶液43を除くその他のMEA90の構成及び製造方法は、実施例1のMEA90と同様である。
(実験例1)
実験例1では、高分子電解質溶液を得る際に添加するIPA等の順番の相違による、高分子電解質溶液の特性の相違の有無についての検証実験を行った。この実験では、添加するアルコールの種類やその順序が異なる高分子電解質溶液をサンプルA〜Dとして用意した。なお、サンプルAは、実施例1における高分子電解質溶液41と同様の方法によって得られている。また、サンプルBは、実施例2における高分子電解質溶液43と同様の方法によって得られている。
サンプルA、Bと同様、プレ溶液としてDE2020を用意した。そして、10gのDE2020を容器に取り、85°Cで湯煎を行い、DE2020中における水、NPA及び高分子電解質82の含有量をそれぞれ約33%とした。
サンプルA、Bと同様、プレ溶液としてDE2020を用意した。そして、10gのDE2020を容器に取り、85°Cで湯煎を行い、DE2020中における水、NPA及び高分子電解質82の含有量をそれぞれ約33%とした。
実験例2では、実施例1、2の各MEA90の電圧特性を把握するため、実施例1、2の各MEA90を備えた各セルと、以下に示す比較例のMEAを備えたセルとで実験による検証を行った。なお、セルの構成及び製造方法は公知の構成及び方法と同様である。
比較例のMEAは、プレペースト40と、上記の実験例1におけるサンプルCの高分子電解質溶液とを混合して得られた触媒ペーストによって、カソード触媒層及びアノード触媒層が構成されている。他の構成及び製造方法は実施例1、2と同様である。
82…高分子電解質
41、43…高分子電解質溶液
Claims (4)
- 親水性官能基をもつ側鎖を有する高分子電解質と、第1溶媒とが混合された第1溶液を得る溶液準備工程と、
該第1溶液から該第1溶媒を蒸発させ、該高分子電解質の比率が30%以上の第2溶液とする溶液濃縮工程と、
該第2溶液に第2級アルコール及び第3級アルコールの少なくとも一方を含む第2溶媒を添加し、第3溶液とする溶液調製工程とを備えていることを特徴とする高分子電解質溶液の製造方法。 - 前記第3溶液を加温する第3溶液加温工程を備えている請求項1記載の高分子電解質溶液の製造方法。
- 前記第3溶液に水又は水を含む誘電率25以上の第3溶媒を添加し、第4溶液とする第3溶媒添加工程を備えている請求項1又は2記載の高分子電解質溶液の製造方法。
- 前記第4溶液を加温する第4溶液加温工程を備えている請求項3記載の高分子電解質溶液の製造方法。
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