JP5510539B2 - 燃料電池用接着材料および燃料電池 - Google Patents
燃料電池用接着材料および燃料電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5510539B2 JP5510539B2 JP2012509155A JP2012509155A JP5510539B2 JP 5510539 B2 JP5510539 B2 JP 5510539B2 JP 2012509155 A JP2012509155 A JP 2012509155A JP 2012509155 A JP2012509155 A JP 2012509155A JP 5510539 B2 JP5510539 B2 JP 5510539B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adhesive material
- fuel cell
- adhesive
- layers
- resin
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J9/00—Adhesives characterised by their physical nature or the effects produced, e.g. glue sticks
- C09J9/02—Electrically-conducting adhesives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8605—Porous electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/028—Sealing means characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/16—Solid spheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J2203/00—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils
- C09J2203/33—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils for batteries or 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
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Description
接着性樹脂と、
導電性粒子と、
導電性樹脂と、を含む、接着材料。
前記導電性粒子の平均径は、前記燃料電池の触媒担持体の平均径より大きい、接着材料。
前記接着材料における前記接着性樹脂の濃度は35%以上である、接着材料。
前記接着材料における前記導電性粒子の濃度は3%以下である、接着材料。
前記接着材料における前記導電性樹脂の濃度は50%以上である、接着材料。
図1は、本発明の実施形態に係る接着材料を適用可能な燃料電池100の断面構成を概略的に示す説明図である。燃料電池100は、膜・電極接合体(以下、「MEA」とも呼ぶ)110と、MEA110のそれぞれの面に形成された撥水層(撥水層122および124)およびガス拡散層(ガス拡散層126および128)と、を備えている。MEA110は、電解質膜112のそれぞれの面に触媒層(触媒層114および116)が形成(塗布)された構成を有している。一般に、燃料電池100は、図示しないセパレータを挟んで複数の燃料電池が積層されたスタック構造の状態で使用される。
本実施形態に係る燃料電池100は、以下の方法で製造される。最初に、MEA110と、撥水層122,124が形成されたガス拡散層126,128と、が準備される。次に、MEA110の表面(すなわち触媒層114,116の表面)と、撥水層122,124が形成されたガス拡散層126,128の表面と、の少なくとも一方に接着材料が塗布される。
C1.第1の性能評価:
上述した実施形態に則して実施例としての燃料電池用接着材料を作製し、比較例と共に性能を評価した。表1に、実施例および比較例における接着材料の配合比(各成分の濃度)を示す。なお、本性能評価では、導電性樹脂としてケミトレック社のエノコートBP105を使用し、接着性樹脂として東亞合成社のM−300を使用し、溶媒としてエタノールを使用し、導電性カーボンとしてケッチェン・ブラック・インターナショナル社のケッチェンブラックEC−600JDを使用した。
図4は、第2の性能評価に用いる積層体の概要を示す説明図である。また、図5は、第2の性能評価の結果を示す説明図である。第2の性能評価では、上記実施例1,2の接着材料を対象として、撥水層MPLが形成された一対のガス拡散層GDLの端部(幅1cm)に接着材料AMを塗布し、一対のガス拡散層GDLを接着材料AMが塗布された部分で重なるように積層して作製された積層体を作製し、よりダンベル形状に切り出して引張試験用サンプルを作製し、接合強度を測定した。図5(a)には、湿潤時(WET)および乾燥時(DRY)における破断応力の測定結果を示しており、図5(b)には、湿潤時および乾燥時における破断歪みの測定結果を示している。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施形態における燃料電池100の構成はあくまで一例であり、燃料電池100の構成は種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、燃料電池100を構成する各部の材料を特定しているが、これらの材料に限定されるものではなく、適正な種々の材料を用いることができる。例えば、上記実施形態では、接着材料に含まれる導電性粒子として導電性カーボンが用いられているが、例えばカーボンナノチューブといった他の導電性粒子が用いられてもよい。
上記実施例としての接着材料の配合比(各成分の濃度)はあくまで一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、接着性樹脂と導電性粒子と導電性樹脂とを含む接着材料を用いれば、常温での圧着によっても燃料電池の層間の接合性と電子伝導性とを確保できる。また、上記実施形態では、接着材料AM中の導電性カーボンCPの平均粒径Rpが触媒担持体としてのカーボン粒子CCの平均粒径Rcより大きいとしているが、粒径の大小関係が必ずしもこのようである必要はない。
110…MEA
112…電解質膜
114,116…触媒層
122,124…撥水層
126,128…ガス拡散層
Claims (8)
- 燃料電池の層間の接合用の接着材料であって、
接着性樹脂と、
導電性粒子と、
導電性樹脂と、を含み、
前記導電性粒子の平均径は、前記燃料電池の触媒担持体の平均径より大きい、接着材料。 - 請求項1に記載の接着材料であって、
前記接着材料における前記接着性樹脂の濃度は35%以上である、接着材料。 - 請求項2に記載の接着材料であって、
前記接着材料における前記導電性粒子の濃度は3%以下である、接着材料。 - 請求項3に記載の接着材料であって、
前記接着材料における前記導電性樹脂の濃度は50%以上である、接着材料。 - 燃料電池であって、
電解質膜と、
前記電解質膜の両面に配置された触媒層と、
前記触媒層の前記電解質膜に対向する面とは反対側の面に配置され、前記触媒層に反応ガスを供給するガス拡散層と、を備え、
前記触媒層と前記ガス拡散層とは接着材料を用いて接合されており、
前記接着材料は、接着性樹脂と、導電性粒子と、導電性樹脂と、を含み、
前記導電性粒子の平均径は、前記触媒層の触媒担持体の平均径より大きい、燃料電池。 - 請求項5に記載の燃料電池であって、
前記接着材料における前記接着性樹脂の濃度は35%以上である、燃料電池。 - 請求項6に記載の燃料電池であって、
前記接着材料における前記導電性粒子の濃度は3%以下である、燃料電池。 - 請求項7に記載の燃料電池であって、
前記接着材料における前記導電性樹脂の濃度は50%以上である、燃料電池。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2010/002413 WO2011125088A1 (ja) | 2010-04-01 | 2010-04-01 | 燃料電池用接着材料および燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2011125088A1 JPWO2011125088A1 (ja) | 2013-07-08 |
JP5510539B2 true JP5510539B2 (ja) | 2014-06-04 |
Family
ID=44762082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012509155A Active JP5510539B2 (ja) | 2010-04-01 | 2010-04-01 | 燃料電池用接着材料および燃料電池 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9088026B2 (ja) |
EP (1) | EP2555303B1 (ja) |
JP (1) | JP5510539B2 (ja) |
CN (1) | CN102823047B (ja) |
WO (1) | WO2011125088A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2961755C (en) * | 2014-09-23 | 2022-11-01 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Stackless fuel cell |
CN113555568A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-10-26 | 中汽创智科技有限公司 | 一种膜电极及其制备方法 |
DE102022131492B3 (de) | 2022-11-29 | 2024-01-18 | Carl Freudenberg Kg | Gasdiffusionslage für Brennstoffzellen mit einer mikroporösen Lage mit verringertem Fluorgehalt |
CN116239973B (zh) * | 2023-03-02 | 2024-04-16 | 鸿基创能科技(广州)有限公司 | 一种用于膜电极的粘接浆料、单边框膜电极及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000173631A (ja) * | 1998-12-08 | 2000-06-23 | General Motors Corp <Gm> | 陽子交換膜燃料電池のための接着プレ―ト |
JP2003282088A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池およびその製造法 |
JP2004214045A (ja) * | 2003-01-06 | 2004-07-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池とその製法 |
JP2007501500A (ja) * | 2003-08-06 | 2007-01-25 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | 金属製バイポーラプレート用接着剤結合部 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0630252B2 (ja) | 1986-08-02 | 1994-04-20 | 東邦レーヨン株式会社 | レドツクスフロ−型電池用電極部材 |
JP2002260686A (ja) | 2001-03-06 | 2002-09-13 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用膜・電極接合体の製造方法 |
WO2003026051A1 (en) | 2001-09-11 | 2003-03-27 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Membrane-electrode assembly, its manufacturing method, and solid polyer fuel cell using the same |
KR100448168B1 (ko) | 2001-12-27 | 2004-09-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 막-전극-가스켓 접합체의 제조방법 |
JP2005200620A (ja) | 2003-12-15 | 2005-07-28 | Bridgestone Corp | 熱可塑性樹脂組成物及び熱可塑性樹脂成形品 |
JP4133791B2 (ja) | 2003-12-19 | 2008-08-13 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池用電極−膜接合体の製造方法 |
JP2005285569A (ja) | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Nec Tokin Corp | 電解質膜電極接合体及びその製造方法並びに高分子電解質型燃料電池 |
JP2006294559A (ja) | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Aisin Chem Co Ltd | 撥水ペースト及び燃料電池ガス拡散層並びにその製造方法 |
US7943268B2 (en) * | 2005-10-04 | 2011-05-17 | GM Global Technology Operations LLC | Reinforced membrane electrode assembly |
CN101517831B (zh) * | 2006-09-26 | 2010-11-17 | 日立化成工业株式会社 | 各向异性导电性粘接剂组合物、各向异性导电性薄膜、电路构件的连接结构、以及被覆粒子的制造方法 |
JP2008091207A (ja) | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 固体高分子形燃料電池用接着層、バイポーラプレート用部材、バイポーラプレート積層体、セル構造体および固体高分子形燃料電池 |
CN101210158A (zh) * | 2006-12-26 | 2008-07-02 | 中南大学 | 电池或电容器用导电粘结剂及包含该导电粘结剂的电极用组合物 |
US20080274407A1 (en) * | 2007-05-03 | 2008-11-06 | Roy Joseph Bourcier | Layered carbon electrodes for capacitive deionization and methods of making the same |
US8512908B2 (en) * | 2009-05-14 | 2013-08-20 | GM Global Technology Operations LLC | Fabrication of catalyst coated diffusion media layers containing nanostructured thin catalytic layers |
-
2010
- 2010-04-01 WO PCT/JP2010/002413 patent/WO2011125088A1/ja active Application Filing
- 2010-04-01 CN CN201080065888.7A patent/CN102823047B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-04-01 US US13/579,175 patent/US9088026B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-04-01 EP EP10849338.8A patent/EP2555303B1/en not_active Not-in-force
- 2010-04-01 JP JP2012509155A patent/JP5510539B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000173631A (ja) * | 1998-12-08 | 2000-06-23 | General Motors Corp <Gm> | 陽子交換膜燃料電池のための接着プレ―ト |
JP2003282088A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池およびその製造法 |
JP2004214045A (ja) * | 2003-01-06 | 2004-07-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池とその製法 |
JP2007501500A (ja) * | 2003-08-06 | 2007-01-25 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | 金属製バイポーラプレート用接着剤結合部 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2555303A4 (en) | 2013-09-25 |
EP2555303A8 (en) | 2013-05-29 |
CN102823047B (zh) | 2015-04-01 |
EP2555303B1 (en) | 2018-08-15 |
JPWO2011125088A1 (ja) | 2013-07-08 |
CN102823047A (zh) | 2012-12-12 |
EP2555303A1 (en) | 2013-02-06 |
US9088026B2 (en) | 2015-07-21 |
US20130040221A1 (en) | 2013-02-14 |
WO2011125088A1 (ja) | 2011-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4974403B2 (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
JP2007317391A (ja) | 燃料電池用電極及び燃料電池用電極の製造方法、膜−電極接合体及び膜−電極接合体の製造方法、並びに固体高分子型燃料電池 | |
JP2007287553A (ja) | 燃料電池用電解質膜用多孔質材料、その製造方法、固体高分子型燃料電池用電解質膜、膜−電極接合体(mea)、及び燃料電池 | |
JP5510539B2 (ja) | 燃料電池用接着材料および燃料電池 | |
JP2004220843A (ja) | 膜電極接合体 | |
JP2007273141A (ja) | 燃料電池及び燃料電池の製造方法 | |
JP2003331852A (ja) | 燃料電池用膜−電極接合体およびその製造方法 | |
JP2009140652A (ja) | 膜・電極接合体の製造方法 | |
JP2009070675A (ja) | 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体 | |
JP2005222894A (ja) | 膜電極接合体の製造方法 | |
JP2009170387A (ja) | 膜・電極接合体の製造方法 | |
JP2002343377A (ja) | 燃料電池用電解質膜−電極接合体およびその製造方法 | |
JP3579886B2 (ja) | 燃料電池用電極構造体およびその製造方法 | |
JP5251139B2 (ja) | 燃料電池の膜・電極接合体の製造方法 | |
JP2015079639A (ja) | 電解質膜・電極構造体 | |
JP5614468B2 (ja) | 燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 | |
JP2006066161A (ja) | 燃料電池用膜・電極接合体の製造方法 | |
JP2002075382A (ja) | 燃料電池用電極構造体およびその製造方法 | |
JP6007163B2 (ja) | 電解質膜・電極構造体 | |
JP5423108B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP6356436B2 (ja) | 電解質膜・電極構造体 | |
JP2005011590A (ja) | 膜電極接合体およびそれを用いる膜電極接合体中間体の製造方法 | |
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 | |
JP6412995B2 (ja) | 電解質膜・電極構造体の製造方法 | |
JP2009026468A (ja) | 膜−ガス拡散電極接合体の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131210 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140107 |
|
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: 20140225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140310 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5510539 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |