JP5581942B2 - Membrane-electrode assembly intermediate, polymer electrolyte fuel cell, and method for producing membrane-electrode assembly - Google Patents

Membrane-electrode assembly intermediate, polymer electrolyte fuel cell, and method for producing membrane-electrode assembly Download PDF

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Description

本発明は、膜−電極接合体中間体及び固体高分子形燃料電池、並びに膜−電極接合体の製造方法に関する。   The present invention relates to a membrane-electrode assembly intermediate, a polymer electrolyte fuel cell, and a method for producing a membrane-electrode assembly.

燃料電池は、電解質の両面に電極が配置され、水素と酸素の電気化学反応により発電する電池であり、発電時に発生するのは水のみである。このように従来の内燃機関と異なり、二酸化炭素等の環境負荷ガスを発生しないために次世代のクリーンエネルギーシステムとして普及が見込まれている。その中でも特に固体高分子形燃料電池は、作動温度が低く、電解質の抵抗が少ないことに加え、活性の高い触媒を用いるので小型でも高出力を得ることができ、家庭用コージェネレーションシステム等として早期の実用化が見込まれている。   A fuel cell is a cell in which electrodes are arranged on both sides of an electrolyte and generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and only water is generated during power generation. Thus, unlike the conventional internal combustion engine, it is expected to spread as a next-generation clean energy system because it does not generate environmental load gas such as carbon dioxide. In particular, the polymer electrolyte fuel cell has a low operating temperature and low electrolyte resistance. In addition, it uses a highly active catalyst, so it can obtain high output even in a small size. Is expected to be put to practical use.

この固体高分子形燃料電池は、一般に、電解質膜の両面に触媒層及び導電性多孔質基材を順に積層し、この触媒層及び導電性多孔質基材から成る電極の周囲を囲むようにガスケットを設け、これらをセパレータで挟んだ構造を有している。本明細書では、電解質膜の両面に電極を形成したものだけでなく、これにガスケットを設けたものも膜−電極接合体と称する。このガスケットを有する膜−電極接合体の製造方法として、例えば、特許文献1には、基材シートの片面に電解質膜及び電極を形成しこれらの周囲にガスケットを配置した基材シート付き膜−電極半接合体を2つ作製し、この基材シート付き膜−電極半接合体から基材シートを剥離した後、2つの膜−電極半接合体の電解質膜側の面同士を対向させて接合するものが提案されている。   In this polymer electrolyte fuel cell, generally, a catalyst layer and a conductive porous substrate are sequentially laminated on both surfaces of an electrolyte membrane, and a gasket is formed so as to surround the periphery of an electrode composed of the catalyst layer and the conductive porous substrate. And a structure in which these are sandwiched between separators. In the present specification, not only those in which electrodes are formed on both surfaces of an electrolyte membrane but also those in which gaskets are provided are referred to as membrane-electrode assemblies. As a method for producing a membrane-electrode assembly having this gasket, for example, Patent Document 1 discloses a membrane-electrode with a base sheet in which an electrolyte membrane and an electrode are formed on one side of a base sheet, and a gasket is arranged around them. After producing two half-joints and peeling the base sheet from the membrane-electrode half-joint with a base sheet, the surfaces on the electrolyte membrane side of the two membrane-electrode half-joints are joined to face each other. Things have been proposed.

特開2002−216789号公報JP 2002-216789 A

上述したような膜−電極接合体の製造方法においては、膜−電極半接合体同士の接合に際し、基材シート付き膜−電極半接合体から基材シートを剥離する必要がある。しかし、従来電解質膜も触媒層もガスケットも薄い膜厚のものが使用されるため、基材シートの剥離から膜−電極半接合体同士の接合までの間、特に電解質膜は強度が弱く、破れる可能性があり、膜−電極半接合体のハンドリングが困難になるという問題がある。   In the method for producing a membrane-electrode assembly as described above, it is necessary to peel the substrate sheet from the membrane-electrode half assembly with a substrate sheet when joining the membrane-electrode half assemblies. However, since conventional electrolyte membranes, catalyst layers, and gaskets are used with thin film thicknesses, the electrolyte membrane is particularly weak and is broken between the peeling of the base sheet and the joining of the membrane-electrode half-joints. There is a possibility that handling of the membrane-electrode half-junction becomes difficult.

そこで、本発明は、ハンドリングが容易な膜−電極接合体中間体及び固体高分子形燃料電池、並びに膜−電極接合体の製造方法を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the membrane-electrode assembly intermediate body and solid polymer fuel cell which are easy to handle, and a membrane-electrode assembly.

本発明に係る膜−電極接合体中間体は、上記課題を解決するためになされたものであり、基材シートと、前記基材シートの一方面上に設けられ、開口が形成されている枠状のガスケットと、前記開口内において前記基材シート上に形成された導電性多孔質基材と、を備えている。   The membrane-electrode assembly intermediate according to the present invention is made to solve the above problems, and is a base sheet and a frame provided on one surface of the base sheet and having an opening formed therein. And a conductive porous substrate formed on the substrate sheet in the opening.

上記膜−電極接合体中間体は、通常、ガスケットの開口内において導電性多孔質基材上に触媒層を形成して使用する。この触媒層が形成された膜−電極接合体中間体を用いて膜−電極接合体を製造する場合、触媒層が形成された膜−電極接合体中間体を2つ準備し、少なくとも一方の膜−電極接合体中間体において触媒層上に電解質膜を配置する。そして、2つの膜−電極接合体中間体の基材シートと反対側の面同士を対向させこれらを互いに接着した後、2つの膜−電極接合体中間体の導電性多孔質基材及びガスケットから基材シートを剥離することで、膜−電極接合体を製造する。このように、本発明の膜−電極接合体中間体は、もう一方の膜−電極接合体中間体に接着する間も基材シートによって支持されており、膜−電極接合体の完成直前で基材シートが剥離されるため、膜−電極接合体の全製造工程を通じてハンドリングが容易である。   The membrane-electrode assembly intermediate is usually used by forming a catalyst layer on a conductive porous substrate in the opening of the gasket. When a membrane-electrode assembly is produced using the membrane-electrode assembly intermediate formed with the catalyst layer, two membrane-electrode assemblies intermediate formed with the catalyst layer are prepared, and at least one of the membranes is prepared. -An electrolyte membrane is disposed on the catalyst layer in the electrode assembly intermediate. Then, the surfaces opposite to the base sheet of the two membrane-electrode assembly intermediates are made to face each other and bonded together, and then from the conductive porous base material and the gasket of the two membrane-electrode assembly intermediates A membrane-electrode assembly is produced by peeling the base sheet. In this way, the membrane-electrode assembly intermediate of the present invention is supported by the base material sheet while it is bonded to the other membrane-electrode assembly intermediate, and the substrate is immediately before completion of the membrane-electrode assembly. Since the material sheet is peeled off, handling is easy through the entire manufacturing process of the membrane-electrode assembly.

また、上記膜−電極接合体中間体は、ガスケットの開口内において導電性多孔質基材上に予め触媒層を形成しておくことができる。   In the membrane-electrode assembly intermediate, a catalyst layer can be formed in advance on the conductive porous substrate in the opening of the gasket.

また、上記膜−電極接合体中間体は、触媒層上に電解質膜を形成することができる。この電解質膜の面積は、特に限定されず、ガスケットの開口面積より大きくても小さくてもよく、開口面積と略同一であってもよいが、ガスリーク防止の観点からは開口面積よりも大きいことが好ましい。また、導電性多孔質基材、触媒層、及び電解質膜の厚さの合計は、ガスケットの厚さより大きくても小さくてもよく、また、ガスケットの厚さと略同一であってもよい。   The membrane-electrode assembly intermediate can form an electrolyte membrane on the catalyst layer. The area of the electrolyte membrane is not particularly limited, and may be larger or smaller than the opening area of the gasket, and may be substantially the same as the opening area, but may be larger than the opening area from the viewpoint of preventing gas leakage. preferable. The total thickness of the conductive porous substrate, the catalyst layer, and the electrolyte membrane may be larger or smaller than the thickness of the gasket, and may be substantially the same as the thickness of the gasket.

また、上記膜−電極接合体中間体は、導電性多孔質基材と触媒層との間に撥水層が形成されていてもよい。この構成によれば、導電性多孔質基材に撥水性を付与することができ、導電性多孔質基材のガス透過性及びガス拡散性を維持することができる。   In the membrane-electrode assembly intermediate, a water repellent layer may be formed between the conductive porous substrate and the catalyst layer. According to this configuration, water repellency can be imparted to the conductive porous substrate, and the gas permeability and gas diffusibility of the conductive porous substrate can be maintained.

本発明に係る膜−電極接合体の製造方法は、導電性多孔質基材上に触媒層が形成された膜−電極接合体中間体を2つ準備する工程と、少なくとも一方の前記膜−電極接合体中間体において、触媒層上に電解質膜を形成する工程と、前記2つの膜−電極接合体中間体における基材シートと反対側の面同士を対向させた状態で前記2つの膜−電極接合体中間体同士を接着する工程と、前記接着された2つの膜−電極接合体中間体から前記基材シートを剥離する工程と、を備えている。   The method for producing a membrane-electrode assembly according to the present invention comprises the steps of preparing two membrane-electrode assembly intermediates having a catalyst layer formed on a conductive porous substrate, and at least one of the membrane-electrodes In the joined body intermediate, the step of forming an electrolyte membrane on the catalyst layer, and the two membrane-electrodes in a state where the surfaces opposite to the base sheet in the two membrane-electrode joined bodies are opposed to each other A step of bonding the bonded intermediate bodies, and a step of peeling the base sheet from the two bonded membrane-electrode bonded intermediate bodies.

上記膜−電極接合体の製造方法によれば、2つの膜−電極接合体中間体同士を接着する間も膜−電極接合体中間体を基材シートによって支持し続けることができるため、膜−電極接合体中間体のハンドリングが容易である。   According to the manufacturing method of the membrane-electrode assembly, the membrane-electrode assembly intermediate can be continuously supported by the base sheet while the two membrane-electrode assemblies are bonded to each other. The electrode assembly intermediate is easy to handle.

また、上記製造方法においては、膜−電極接合体中間体の導電性多孔質基材は塗布により形成することができる。この方法によれば、ガスケットと導電性多孔質基材との間に隙間が生じないように導電性多孔質基材を形成することができる。なお、本発明において、「塗布」とは、特に限定されるものではないが、例えば、スクリーン印刷、スプレーコーティング、ダイコーティング、又はナイフコーティング、インクジェット、ディスペンサー等の種々の方法を意味している。   Moreover, in the said manufacturing method, the electroconductive porous base material of a membrane-electrode assembly intermediate body can be formed by application | coating. According to this method, the conductive porous substrate can be formed so that no gap is generated between the gasket and the conductive porous substrate. In the present invention, “application” is not particularly limited, but means various methods such as screen printing, spray coating, die coating, knife coating, inkjet, dispenser and the like.

導電性多孔質基材、触媒層、及び電解質膜のうちの少なくとも一つを塗布により形成する場合、ガスケット上にマスクを形成した状態で導電性多孔質基材や触媒層、電解質膜を形成することが好ましい。この方法によれば、ガスケットに導電性多孔質基材や触媒層、電解質膜が付着しないようガスケットを保護することができる。また、導電性多孔質基材や、触媒層、電解質膜の厚さは導電性多孔質基材や、触媒層、電解質膜用の材料中の分散媒の揮発によって最終的に塗布厚さよりも小さくなるが、この方法によれば、マスクの厚さ分だけガスケットの厚さを超えて材料を塗布することができるため、例えば、乾燥後の導電性多孔質基材、触媒層、及び電解質膜の厚さの合計とガスケットの厚さとを合わせることができ、また、乾燥後の導電性多孔質基材とガスケットの厚さ、乾燥後の導電性多孔質基材及び触媒層の厚さの合計とガスケットの厚さとを合わせることもできる。   When forming at least one of the conductive porous substrate, the catalyst layer, and the electrolyte membrane by coating, the conductive porous substrate, the catalyst layer, and the electrolyte membrane are formed with a mask formed on the gasket. It is preferable. According to this method, the gasket can be protected so that the conductive porous substrate, the catalyst layer, and the electrolyte membrane do not adhere to the gasket. In addition, the thickness of the conductive porous substrate, catalyst layer, and electrolyte membrane is finally smaller than the coating thickness due to volatilization of the dispersion medium in the material for the conductive porous substrate, catalyst layer, and electrolyte membrane. However, according to this method, since the material can be applied exceeding the thickness of the gasket by the thickness of the mask, for example, the conductive porous substrate after drying, the catalyst layer, and the electrolyte membrane The total thickness can be combined with the thickness of the gasket, and the thickness of the conductive porous substrate and the gasket after drying, the total thickness of the conductive porous substrate and the catalyst layer after drying, and The thickness of the gasket can also be matched.

また、上記製造方法において、膜−電極接合体中間体における導電性多孔質基材と触媒層との間に撥水層を形成してもよい。この方法によれば、導電性多孔質基材に撥水性を付与することができ、導電性多孔質基材のガス透過性及びガス拡散性を維持することができる。   Moreover, in the said manufacturing method, you may form a water repellent layer between the electroconductive porous base material and catalyst layer in a membrane-electrode assembly intermediate body. According to this method, water repellency can be imparted to the conductive porous substrate, and the gas permeability and gas diffusibility of the conductive porous substrate can be maintained.

また、本発明に係る固体高分子形燃料電池は、上述したような製造方法のいずれかにより製造した膜−電極接合体と、前記膜−電極接合体の各導電性多孔質基材及びガスケット上に設置されたセパレータと、を備えている。   The polymer electrolyte fuel cell according to the present invention includes a membrane-electrode assembly produced by any of the production methods as described above, and each conductive porous substrate and gasket of the membrane-electrode assembly. And a separator installed in the.

本発明によれば、ハンドリングが容易となる。   According to the present invention, handling becomes easy.

本発明の実施形態に係る膜−電極接合体中間体の(a)正面断面図、及び(b)平面図である。It is (a) front sectional drawing of the membrane-electrode assembly intermediate body which concerns on embodiment of this invention, and (b) top view. 本発明の実施形態に係る膜−電極接合体中間体の製造方法を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the manufacturing method of the membrane-electrode assembly intermediate which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る膜−電極接合体の製造方法を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the manufacturing method of the membrane-electrode assembly which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る固体高分子形燃料電池の正面断面図である。1 is a front cross-sectional view of a polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention. 上記実施形態の変形例に係る膜−電極接合体中間体の製造方法を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the manufacturing method of the membrane-electrode assembly intermediate which concerns on the modification of the said embodiment. 上記実施形態の変形例に係る膜−電極接合体中間体の正面断面図である。It is front sectional drawing of the membrane-electrode assembly intermediate body which concerns on the modification of the said embodiment. 上記実施形態の変形例に係る膜−電極接合体中間体の正面断面図である。It is front sectional drawing of the membrane-electrode assembly intermediate body which concerns on the modification of the said embodiment. 上記実施形態の変形例に係る膜−電極接合体中間体の正面断面図である。It is front sectional drawing of the membrane-electrode assembly intermediate body which concerns on the modification of the said embodiment. 上記実施形態の変形例に係る膜−電極接合体中間体の正面断面図である。It is front sectional drawing of the membrane-electrode assembly intermediate body which concerns on the modification of the said embodiment. 上記実施形態の変形例に係る膜−電極接合体中間体の正面断面図である。It is front sectional drawing of the membrane-electrode assembly intermediate body which concerns on the modification of the said embodiment. 上記実施形態の変形例に係る膜−電極接合体中間体の正面断面図である。It is front sectional drawing of the membrane-electrode assembly intermediate body which concerns on the modification of the said embodiment. 上記実施形態の変形例に係る膜−電極接合体中間体の組み合わせを示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the combination of the membrane-electrode assembly intermediate body which concerns on the modification of the said embodiment. 上記実施形態の変形例に係る膜−電極接合体中間体の組み合わせを示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the combination of the membrane-electrode assembly intermediate body which concerns on the modification of the said embodiment. 上記実施形態の変形例に係る膜−電極接合体中間体の平面図である。It is a top view of the membrane-electrode assembly intermediate body which concerns on the modification of the said embodiment. (本発明の比較例に係る膜−電極接合体の製造方法を示す正面断面図である。(It is front sectional drawing which shows the manufacturing method of the membrane-electrode assembly which concerns on the comparative example of this invention.

以下、本発明に係る膜−電極接合体中間体及び固体高分子形燃料電池、並びに膜−電極接合体の製造方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a membrane-electrode assembly intermediate and a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention and a method for producing a membrane-electrode assembly will be described with reference to the drawings.

本実施形態に係る膜−電極接合体中間体1は、図1(a)及び図1(b)に示すように、基材シート2と、基材シート2上に形成されたガスケット3と、ガスケット3の開口31内において基材シート2上に順に積層された導電性多孔質基材4、触媒層5、及び電解質膜6と、を備えている。この導電性多孔質基材4、触媒層5、及び電解質膜6の厚さの合計はガスケット3の厚さと略同一となっている。なお、本明細書では、導電性多孔質基材4と触媒層5とを合わせたものを電極と称する。   The membrane-electrode assembly intermediate 1 according to this embodiment includes a base sheet 2 and a gasket 3 formed on the base sheet 2, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). A conductive porous substrate 4, a catalyst layer 5, and an electrolyte membrane 6 are sequentially stacked on the substrate sheet 2 in the opening 31 of the gasket 3. The total thickness of the conductive porous substrate 4, the catalyst layer 5, and the electrolyte membrane 6 is substantially the same as the thickness of the gasket 3. In the present specification, a combination of the conductive porous substrate 4 and the catalyst layer 5 is referred to as an electrode.

基材シート2の厚さは、取り扱い性の観点から、通常10〜1000μmであり、好ましくは50〜500μmである。基材シート2の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリパラバン酸アラミド、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、ポリプロピレン、ポリオレフィン等の高分子フィルムを挙げることができる。また、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の耐熱性フッ素樹脂を用いることもできる。中でも、安価で入手が容易な高分子フィルムが好ましく、ポリエチレンテレフタレート等がより好ましい。   The thickness of the base material sheet 2 is usually 10 to 1000 μm, preferably 50 to 500 μm, from the viewpoint of handleability. Examples of the material of the base sheet 2 include polyimide, polyethylene terephthalate, polyparabanic acid aramid, polyamide (nylon), polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyetherimide, polyarylate, polyethylene naphthalate. Examples thereof include polymer films such as phthalate, polypropylene, and polyolefin. Further, heat resistance of ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroperfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), etc. Fluorine resin can also be used. Among them, a polymer film that is inexpensive and easily available is preferable, and polyethylene terephthalate or the like is more preferable.

ガスケット3の厚さは、通常20〜500μmであり、好ましくは50〜300μmである。ガスケット3の材料としては、熱プレスに耐えうる強度を保ち、且つ燃料及び酸化剤を外部に漏出させない程度のガスバリア性を有しているものがよく、例えば、ポリエチレンテレフタレートシートやテフロン(登録商標)シート、シリコンゴムシート等が挙げられる。   The thickness of the gasket 3 is usually 20 to 500 μm, preferably 50 to 300 μm. The material of the gasket 3 is preferably a material having a gas barrier property that is strong enough to withstand heat pressing and does not leak fuel and oxidant to the outside. For example, a polyethylene terephthalate sheet or Teflon (registered trademark) Examples thereof include a sheet and a silicon rubber sheet.

導電性多孔質基材4の厚さは、通常20〜500μmであり、好ましくは50〜300μmである。導電性多孔質基材4の材料としては、燃料である燃料ガス及び酸化剤ガスを効率よく触媒層に供給するため多孔構造とする必要があり、例えば、導電性炭素繊維、樹脂を含んでいることが好ましい。また、導電性炭素粒子を含んでいてもよい。導電性炭素繊維としては、例えば気相成長法炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤー、カーボンナノウォール、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。これらの導電性炭素繊維は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。繊維径は限定的でなく、平均が50nm〜20μm、好ましくは100nm〜15μm程度とすればよい。繊維長も限定的でなく、平均が1μm〜1mm、好ましくは5〜600μm程度とすればよい。アスペクト比は、およそ10〜500である。なお、導電性炭素繊維の繊維径、繊維長及びアスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM)等により測定した画像等により測定できる。樹脂としては、公知又は市販のものを使用できる。例えば、イオン伝導性高分子樹脂、酢酸ビニル樹脂、スチレン‐アクリル共重合体樹脂、スチレン‐酢酸ビニル共重合体樹脂、スチレン‐アクリル共重合体樹脂、エチレン‐酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル‐アクリル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、また六フッ化プロピレン‐フッ化ビニリデン共重合体樹脂、三フッ化塩化エチレン‐フッ化ビニリデン共重合体樹脂などのフッ素ゴム、シリコンゴム、フェノール樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。これら樹脂は、単独で用いても良いし、2種類以上を組み合わせても良い。導電性炭素粒子は、導電性を有する炭素材であれば特に限定されず、公知又は市販のものを使用できる。例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等のカーボンブラック;黒鉛;活性炭等が挙げられる。これらは、1種単独又は2種以上で用いることができる。これらの導電性炭素粒子を含有するシート状の導電性多孔質層および導電性多孔質基材を作製することによりガス拡散層の導電性を向上させることができる。 カーボンブラックの平均粒子径(算術平均粒子径)は限定的でなく、通常5nm〜200nm程度、好ましくは20nm〜80nm程度とすればよい。またカーボンブラックの凝集体を使用する場合は、10〜600nm、好ましくは50〜500nm、黒鉛や活性炭を使用する場合は、500nm〜40μm、好ましくは1μm〜35μm程度とすれば良い。この導電性炭素粒子の平均粒子径は、例えば、粒子径分布測定装置LA−920:(株)堀場製作所製等により測定できる。   The thickness of the conductive porous substrate 4 is usually 20 to 500 μm, preferably 50 to 300 μm. The material of the conductive porous substrate 4 needs to have a porous structure in order to efficiently supply fuel gas and oxidant gas as fuel to the catalyst layer, and includes, for example, conductive carbon fiber and resin. It is preferable. Moreover, the conductive carbon particle may be included. Examples of the conductive carbon fiber include vapor grown carbon fiber (VGCF), carbon nanotube, carbon nanowire, carbon nanowall, PAN-based carbon fiber, and pitch-based carbon fiber. These conductive carbon fibers may be used alone or in combination of two or more. The fiber diameter is not limited, and the average may be about 50 nm to 20 μm, preferably about 100 nm to 15 μm. The fiber length is not limited, and the average may be 1 μm to 1 mm, preferably about 5 to 600 μm. The aspect ratio is approximately 10 to 500. The fiber diameter, fiber length, and aspect ratio of the conductive carbon fiber can be measured by an image measured with a scanning electron microscope (SEM) or the like. As the resin, known or commercially available resins can be used. For example, ion conductive polymer resin, vinyl acetate resin, styrene-acrylic copolymer resin, styrene-vinyl acetate copolymer resin, styrene-acrylic copolymer resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, polyester-acrylic Fluoro rubber such as copolymer resin, urethane resin, acrylic resin, propylene hexafluoride-vinylidene fluoride copolymer resin, ethylene trifluoride-vinylidene fluoride copolymer resin, silicone rubber, phenol resin, melamine Examples thereof include resins. These resins may be used alone or in combination of two or more. The conductive carbon particles are not particularly limited as long as they are conductive carbon materials, and known or commercially available ones can be used. Examples thereof include carbon black such as channel black, furnace black, ketjen black, acetylene black and lamp black; graphite; activated carbon and the like. These can be used alone or in combination of two or more. The conductivity of the gas diffusion layer can be improved by producing a sheet-like conductive porous layer and a conductive porous substrate containing these conductive carbon particles. The average particle size (arithmetic average particle size) of carbon black is not limited, and is usually about 5 nm to 200 nm, preferably about 20 nm to 80 nm. When carbon black aggregates are used, the thickness may be 10 to 600 nm, preferably 50 to 500 nm, and when graphite or activated carbon is used, the thickness may be 500 nm to 40 μm, preferably about 1 μm to 35 μm. The average particle size of the conductive carbon particles can be measured by, for example, a particle size distribution measuring device LA-920: manufactured by Horiba, Ltd.

触媒層5の厚さは、通常0.1〜200μmであり、好ましくは0.5〜20μmである。触媒層5は、公知の白金含有の触媒層(カソード触媒及びアノード触媒)とすることができる。具体的には、触媒粒子を担持させた炭素粒子と、イオン伝導性高分子電解質とを含有する。イオン伝導性高分子電解質としては、後述する電解質膜6に使用されるものと同じ材料を使用することができる。触媒粒子としては、燃料電池におけるアノード及びカソード反応を促進する物質であれば、特に限定されない。例えば、白金や白金化合物であり、白金以外の金属としては例えば、ルテニウム、パラジウム、ニッケル、モリブデン、イリジウム、鉄、銀等が挙げられる。白金化合物としては、上記白金以外の金属から選ばれる少なくとも1種の金属と、白金との合金等が挙げられる。なお、通常は、カソード触媒層に含まれる触媒粒子は白金であり、アノード触媒層に含まれる触媒粒子は前記金属と白金との合金である。炭素粒子は、導電性を有しているものであれば特に限定されず、公知又は市販のものを広く使用できる。例えば、カーボンブラックや、黒鉛、活性炭、カーボンナノチューブ等を1種又は2種以上で用いることができる。カーボンブラックの例としては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等を挙げることができる。炭素粒子の算術平均粒子径は、通常5nm〜200nm程度、好ましくは20〜80nm程度であり、粒子径分布測定装置LA−920:(株)堀場製作所製等により測定することができる。   The thickness of the catalyst layer 5 is usually 0.1 to 200 μm, preferably 0.5 to 20 μm. The catalyst layer 5 can be a known platinum-containing catalyst layer (cathode catalyst and anode catalyst). Specifically, it contains carbon particles carrying catalyst particles and an ion conductive polymer electrolyte. As the ion conductive polymer electrolyte, the same material as that used for the electrolyte membrane 6 described later can be used. The catalyst particles are not particularly limited as long as they are substances that promote the anode and cathode reactions in the fuel cell. For example, platinum or a platinum compound, and examples of the metal other than platinum include ruthenium, palladium, nickel, molybdenum, iridium, iron, silver, and the like. Examples of the platinum compound include an alloy of platinum and at least one metal selected from metals other than platinum. In general, the catalyst particles contained in the cathode catalyst layer are platinum, and the catalyst particles contained in the anode catalyst layer are an alloy of the metal and platinum. The carbon particles are not particularly limited as long as they have electrical conductivity, and widely known carbon particles can be used. For example, carbon black, graphite, activated carbon, carbon nanotube, or the like can be used alone or in combination. Examples of carbon black include channel black, furnace black, ketjen black, acetylene black, and lamp black. The arithmetic average particle size of the carbon particles is usually about 5 nm to 200 nm, preferably about 20 to 80 nm, and can be measured by a particle size distribution measuring device LA-920: manufactured by Horiba, Ltd.

電解質膜6の厚さは、通常1〜200μmであり、好ましくは10〜100μmである。電解質膜6は、例えば、イオン伝導性高分子電解質を含有する溶液を触媒層5上に塗布し、乾燥することにより形成される。イオン伝導性高分子電解質としては、例えば、パーフルオロスルホン酸系のフッ素イオン交換樹脂、より具体的には、炭化水素系イオン交換膜のC−H結合をフッ素で置換したパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー(PFS系ポリマー)等が挙げられる。電気陰性度の高いフッ素原子を導入することで、化学的に非常に安定し、スルホン酸基の解離度が高く、高いイオン伝導性が実現できる。このようなイオン伝導性高分子電解質の具体例としては、デュポン社製の「Nafion」(登録商標)、旭硝子(株)製の「Flemion」(登録商標)、旭化成(株)製の「Aciplex」(登録商標)等が挙げられる。   The thickness of the electrolyte membrane 6 is usually 1 to 200 μm, preferably 10 to 100 μm. The electrolyte membrane 6 is formed, for example, by applying a solution containing an ion conductive polymer electrolyte on the catalyst layer 5 and drying it. Examples of the ion conductive polymer electrolyte include a perfluorosulfonic acid-based fluorine ion exchange resin, more specifically, a perfluorocarbon sulfonic acid polymer in which the C—H bond of a hydrocarbon ion-exchange membrane is substituted with fluorine. (PFS polymer) and the like. By introducing a fluorine atom having high electronegativity, it is chemically very stable, the dissociation degree of the sulfonic acid group is high, and high ion conductivity can be realized. Specific examples of such an ion conductive polymer electrolyte include “Nafion” (registered trademark) manufactured by DuPont, “Flemion” (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., and “Aciplex” manufactured by Asahi Kasei Corporation. (Registered trademark) and the like.

次に、上述した膜−電極接合体中間体1、これを用いた膜−電極接合体10、及び固体高分子形燃料電池100の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the membrane-electrode assembly intermediate 1 described above, the membrane-electrode assembly 10 using the same, and the polymer electrolyte fuel cell 100 will be described.

まず、膜−電極接合体中間体1の製造方法について説明すると、図2(a)に示すように、基材シート2上にガスケット3を粘着剤で張り合わせる、または熱プレス、ヒートロールで物理的に張り合わせることによって設置する。粘着剤の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、天然ゴム、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。次に、ガスケット3の開口31内において、スクリーン印刷、スプレーコーティング、ダイコーティング、又はナイフコーティング、インクジェット、ディスペンサー等の公知の方法により、導電性多孔質基材用ペーストを基材シート2上に100〜300μmの厚さとなるように塗布する。この導電性多孔質基材用ペーストは上述した導電性多孔質基材4の材料を適当な分散媒に混合したものであり、分散媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、水やメチルエチルケトン(MEK)、アセトン、トルエン、キシレンといった有機溶剤やメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、3−ブタノール、1−ペンタノール、エチレングリコール、又はプロピレングリコールといった炭素数1〜5程度の1〜3価のアルコール等が1種単独又は2種以上混合して使用される。導電性多孔質基材用ペーストの配合割合は、特に限定されるものではないが、例えば、体積比で分散媒60〜40%に対して導電性多孔質基材4の材料40〜60%とすることができる。導電性多孔質基材用ペーストを塗布した後、この導電性多孔質基材用ペーストを70〜120℃下で10〜60分間かけて乾燥させると、導電性多孔質基材用ペースト中の分散媒が揮発し、図2(b)に示すように、基材シート2上に20〜200μmの厚さの導電性多孔質基材4が形成される。   First, the manufacturing method of the membrane-electrode assembly intermediate 1 will be described. As shown in FIG. 2 (a), the gasket 3 is laminated on the base sheet 2 with an adhesive, or is physically processed by hot press or heat roll. Install by sticking together. Although it does not specifically limit as a material of an adhesive, For example, natural rubber, an acrylic resin, a silicone resin, a urethane resin etc. can be mentioned. Next, in the opening 31 of the gasket 3, the conductive porous substrate paste 100 is applied onto the substrate sheet 2 by a known method such as screen printing, spray coating, die coating, knife coating, inkjet, dispenser, or the like. Apply to a thickness of ˜300 μm. This conductive porous substrate paste is obtained by mixing the above-mentioned conductive porous substrate 4 material in a suitable dispersion medium, and the dispersion medium is not particularly limited. And organic solvents such as methyl ethyl ketone (MEK), acetone, toluene, xylene, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 3-butanol, 1-pentanol, ethylene glycol, or propylene glycol 1 to 3 carbon alcohols having about 1 to 5 carbon atoms are used singly or in combination of two or more. The blending ratio of the conductive porous substrate paste is not particularly limited. For example, the material of the conductive porous substrate 4 is 40 to 60% with respect to the dispersion medium 60 to 40% by volume ratio. can do. After applying the conductive porous base material paste, when the conductive porous base material paste is dried at 70 to 120 ° C. for 10 to 60 minutes, dispersion in the conductive porous base material paste is performed. The medium volatilizes, and the conductive porous substrate 4 having a thickness of 20 to 200 μm is formed on the substrate sheet 2 as shown in FIG.

次に、上述した触媒層5の材料を導電性多孔質基材用ペーストと同様の分散媒に混合することで触媒用ペーストを作製する。この触媒用ペーストを上述したような公知の方法により開口31内において導電性多孔質基材4上に塗布し、50〜120℃下で10〜90分間かけて乾燥させると、図2(c)に示すように、導電性多孔質基材4上に触媒層5が形成される。   Next, a catalyst paste is prepared by mixing the material of the catalyst layer 5 described above in a dispersion medium similar to the conductive porous substrate paste. When this catalyst paste is applied on the conductive porous substrate 4 in the opening 31 by the known method as described above and dried at 50 to 120 ° C. for 10 to 90 minutes, FIG. As shown in FIG. 2, a catalyst layer 5 is formed on the conductive porous substrate 4.

その後、上述したイオン伝導性高分子電解質含有溶液を開口31内において触媒層5上に上述したような公知の方法で塗布し、50〜120℃下で5〜30分間かけて乾燥させることにより、図2(d)に示すように、触媒層5上に電解質膜6が形成され、膜−電極接合体中間体1が完成する。   Thereafter, the above-described ion-conducting polymer electrolyte-containing solution is applied to the catalyst layer 5 in the opening 31 by the known method as described above, and dried at 50 to 120 ° C. for 5 to 30 minutes, As shown in FIG. 2D, the electrolyte membrane 6 is formed on the catalyst layer 5, and the membrane-electrode assembly intermediate 1 is completed.

次に、上述した膜−電極接合体中間体1を用いた膜−電極接合体10及び固体高分子形燃料電池100の製造方法について説明する。まず、膜−電極接合体中間体1を2つ準備し、図3(a)に示すように、少なくとも一方の膜−電極接合体中間体1におけるガスケット3の上面に接着層7を塗布する。この接着層7は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等を含む公知又は市販の接着剤をガスケット3上に公知の方法によって塗布することにより形成する。接着層7の厚さは、特に限定されるものではないが、2つの膜−電極接合体中間体1同士を接着した際に膜−電極接合体中間体1のガスケット3間に隙間が生じないようなものであることが好ましく、通常0.1〜20μm、好ましくは0.1〜5μmである。   Next, a method for manufacturing the membrane-electrode assembly 10 and the polymer electrolyte fuel cell 100 using the membrane-electrode assembly intermediate 1 described above will be described. First, two membrane-electrode assembly intermediates 1 are prepared, and an adhesive layer 7 is applied to the upper surface of the gasket 3 in at least one membrane-electrode assembly intermediate 1 as shown in FIG. The adhesive layer 7 is formed by applying a known or commercially available adhesive containing an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a silicone resin, or the like on the gasket 3 by a known method. The thickness of the adhesive layer 7 is not particularly limited, but no gap is generated between the gaskets 3 of the membrane-electrode assembly intermediate 1 when the two membrane-electrode assembly intermediates 1 are bonded to each other. It is preferable that it is such that it is 0.1-20 micrometers normally, Preferably it is 0.1-5 micrometers.

各膜−電極接合体中間体1に接着層7を形成した後、図3(b)及び図3(c)に示すように、基材シート2と反対側の面、すなわち、接着層7側の面同士が対向するよう2つの膜−電極接合体中間体1を配置し、各膜−電極接合体中間体1の基材シート2側から熱プレスを施して接着層7同士を接着する。熱プレス条件については、接着剤の硬化条件に応じて、プレス温度、時間を決定する。このとき電解質膜6同士は互いに押し付けられて密着する。そして、接着層7が十分固まった後に、上下の基材シート2を剥離することにより、図3(d)に示すような膜−電極接合体10が完成する。   After the adhesive layer 7 is formed on each membrane-electrode assembly intermediate 1, as shown in FIGS. 3B and 3C, the surface opposite to the base sheet 2, that is, the adhesive layer 7 side. Two membrane-electrode assembly intermediates 1 are arranged so that the surfaces of the membrane-electrode assemblies face each other, and hot pressing is performed from the base sheet 2 side of each membrane-electrode assembly intermediate 1 to bond the adhesive layers 7 together. About hot press conditions, press temperature and time are determined according to the hardening conditions of an adhesive agent. At this time, the electrolyte membranes 6 are pressed against each other and are in close contact with each other. Then, after the adhesive layer 7 is sufficiently hardened, the upper and lower substrate sheets 2 are peeled off to complete the membrane-electrode assembly 10 as shown in FIG.

このようにして製造した膜−電極接合体10の上下面にガス流路81が形成されたセパレータ8を配置し、このセパレータ8と導電性多孔質基材4とが電気的に接続するようにセパレータ8で膜−電極接合体10を挟持する(図4)。これにより、固体高分子形燃料電池100が完成する。   The separator 8 having the gas flow path 81 formed thereon is arranged on the upper and lower surfaces of the membrane-electrode assembly 10 manufactured as described above, and the separator 8 and the conductive porous substrate 4 are electrically connected. The membrane-electrode assembly 10 is sandwiched between the separators 8 (FIG. 4). Thereby, the polymer electrolyte fuel cell 100 is completed.

以上のように、本実施形態においては、膜−電極接合体10の完成直前に膜−電極接合体中間体1の基材シート2を剥離すればよく、膜−電極接合体中間体1が膜−電極接合体10の全製造工程を通じて基材シート2によって支持されているため、膜−電極接合体中間体1のハンドリングが容易である。また、本実施形態においては、膜−電極接合体中間体1の導電性多孔質基材4、触媒層5、及び電解質膜6を塗布により形成することで、ガスケット3と導電性多孔質基材4、触媒層5、及び電解質膜6との間に隙間が生じるのを防止することもできる。   As described above, in the present embodiment, the substrate sheet 2 of the membrane-electrode assembly intermediate 1 may be peeled off immediately before the completion of the membrane-electrode assembly 10, and the membrane-electrode assembly intermediate 1 is a membrane. -Since it is supported by the base material sheet 2 through the whole manufacturing process of the electrode assembly 10, the handling of the membrane-electrode assembly intermediate 1 is easy. Further, in the present embodiment, the gasket 3 and the conductive porous substrate are formed by applying the conductive porous substrate 4, the catalyst layer 5, and the electrolyte membrane 6 of the membrane-electrode assembly intermediate 1. 4, it is possible to prevent a gap from being formed between the catalyst layer 5 and the electrolyte membrane 6.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、導電性多孔質基材4の厚さは、ガスケット3の厚さよりも小さくなっていたが、ガスケット3の厚さとほぼ同じにすることもできる。導電性多孔質基材4の厚さをガスケット3の厚さとほぼ同じとするためには、図5に示すように、ガスケット3上に第1のマスク9を形成した状態で導電性多孔質基材4を形成すればよい。すなわち、第1のマスク9の内側において導電性多孔質基材用ペースト41を分散媒の揮発による縮小分を考慮した厚さで塗布し、これを乾燥させれば、ガスケット3の厚さとほぼ同じ厚さの導電性多孔質基材4が形成される。ガスケット3上の第1のマスク9は導電性多孔質基材4を形成した後にガスケット3から剥離すればよい。第1のマスク9としては、ガスケット3から剥離可能であれば特に限定されず、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリパラバン酸アラミド、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、ポリプロピレン、ポリオレフィン等の高分子フィルムを挙げることができる。また、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の耐熱性フッ素樹脂等公知又は市販のものを用いることができる。また、シリコーンゴム等のゴム材料も用いることができる。第1のマスク9の厚さは、導電性多孔質基材用ペーストの配合割合や導電性多孔質基材4の厚さにもよるが、通常10〜500μm、好ましくは20〜300μmである。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention. For example, in the above-described embodiment, the thickness of the conductive porous substrate 4 is smaller than the thickness of the gasket 3, but can be substantially the same as the thickness of the gasket 3. In order to make the thickness of the conductive porous substrate 4 substantially the same as the thickness of the gasket 3, the conductive porous substrate 4 is formed with the first mask 9 formed on the gasket 3 as shown in FIG. 5. The material 4 may be formed. That is, if the conductive porous substrate paste 41 is applied to the inside of the first mask 9 with a thickness that takes into account the reduction due to volatilization of the dispersion medium and dried, it is almost the same as the thickness of the gasket 3. A conductive porous substrate 4 having a thickness is formed. The first mask 9 on the gasket 3 may be peeled off from the gasket 3 after the conductive porous substrate 4 is formed. The first mask 9 is not particularly limited as long as it can be peeled off from the gasket 3. For example, polyimide, polyethylene terephthalate, polyparabanic acid aramid, polyamide (nylon), polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyether. Examples include polymer films such as ether ketone, polyether imide, polyarylate, polyethylene naphthalate, polypropylene, and polyolefin. Further, heat resistance of ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroperfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), etc. A well-known or commercially available product such as a functional fluororesin can be used. A rubber material such as silicone rubber can also be used. Although the thickness of the 1st mask 9 is based also on the compounding ratio of the paste for conductive porous base materials, and the thickness of the conductive porous base material 4, it is 10-500 micrometers normally, Preferably it is 20-300 micrometers.

また、上記実施形態において、導電性多孔質基材4は、導電性多孔質基材用ペーストを基材シート2に塗布することによって形成されていたが、例えば、公知のカーボンペーパーやカーボンクロス等を基材シート2に載置することによって形成されていてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the conductive porous base material 4 was formed by apply | coating the paste for conductive porous base materials to the base material sheet 2, well-known carbon paper, carbon cloth, etc., for example. May be formed by placing the substrate on the base sheet 2.

また、上記実施形態において、導電性多孔質基材4の上には触媒層5が直接形成されていたがこれに限定されず、導電性多孔質基材4と触媒層5との間に撥水層を形成することもできる。撥水層の厚さは、通常0.5〜50μm、好ましくは5〜30μmである。撥水層の材料としては、少なくとも導電性炭素粒子、導電性炭素繊維などの炭素材料及び樹脂を含有したものが挙げられるが、撥水層用ペーストの作成のためにこれらの炭素材料及び樹脂にさらに公知のアルコールや分散媒を添加したものでもよい。導電性炭素粒子は、導電性を有する炭素材であれば特に限定されず、公知又は市販のものを使用でき、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等のカーボンブラック;黒鉛;活性炭等が挙げられる。これらは、1種単独又は2種以上で用いることができる。カーボンブラックの平均粒子径(算術平均粒子径)は限定的でなく、通常5nm〜200nm程度、好ましくは20nm〜80nm程度とすればよい。撥水層で使用される導電性炭素繊維は、例えば気相成長法炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤー、カーボンナノウォール等が挙げられる。これらの導電性炭素繊維は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。繊維径は限定的でなく、平均が50〜400nm、好ましくは100〜250nm程度とすればよい。繊維長も限定的でなく、平均が5〜50μm、好ましくは10〜20μm程度とすればよい。アスペクト比は、およそ10〜500である。なお、導電性炭素繊維の繊維径、繊維長及びアスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM)などにより測定した画像等により測定できる。樹脂としては、撥水性を付与するフッ素系樹脂を使用することができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、フッ化エチレンプロピレン樹脂(FEP)、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)等が挙げられる。このようなフッ素系樹脂を含有することにより、撥水層に撥水性を付与できる。配合割合は、撥水層では、例えば、導電性炭素粒子100重量部に対して、フッ素系樹脂5〜200重量部(好ましくは10〜150重量部)程度、導電性炭素繊維5〜200重量部(好ましくは10〜150重量部)程度、水5〜500重量部(好ましくは10〜400重量部)とすればよい。   In the above embodiment, the catalyst layer 5 is formed directly on the conductive porous substrate 4, but the present invention is not limited to this, and the repellent property between the conductive porous substrate 4 and the catalyst layer 5 is not limited thereto. An aqueous layer can also be formed. The thickness of the water repellent layer is usually 0.5 to 50 μm, preferably 5 to 30 μm. Examples of the material for the water repellent layer include those containing at least a carbon material such as conductive carbon particles and conductive carbon fibers and a resin. Further, a known alcohol or dispersion medium may be added. The conductive carbon particles are not particularly limited as long as they are conductive carbon materials, and known or commercially available carbon materials can be used. For example, carbon black such as channel black, furnace black, ketjen black, acetylene black, lamp black, etc. Graphite, activated carbon and the like. These can be used alone or in combination of two or more. The average particle size (arithmetic average particle size) of carbon black is not limited, and is usually about 5 nm to 200 nm, preferably about 20 nm to 80 nm. Examples of the conductive carbon fiber used in the water repellent layer include vapor grown carbon fiber (VGCF), carbon nanotube, carbon nanowire, and carbon nanowall. These conductive carbon fibers may be used alone or in combination of two or more. The fiber diameter is not limited, and the average may be 50 to 400 nm, preferably about 100 to 250 nm. The fiber length is not limited, and the average may be 5 to 50 μm, preferably about 10 to 20 μm. The aspect ratio is approximately 10 to 500. The fiber diameter, fiber length, and aspect ratio of the conductive carbon fiber can be measured by an image measured with a scanning electron microscope (SEM) or the like. As the resin, a fluorine-based resin that imparts water repellency can be used. Examples thereof include polytetrafluoroethylene resin (PTFE), fluorinated ethylene propylene resin (FEP), perfluoroalkoxy resin (PFA), and tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE). By containing such a fluororesin, water repellency can be imparted to the water repellent layer. In the water-repellent layer, the blending ratio is, for example, about 5 to 200 parts by weight (preferably 10 to 150 parts by weight) of a fluorine-based resin and 5 to 200 parts by weight of conductive carbon fibers with respect to 100 parts by weight of conductive carbon particles. (Preferably 10 to 150 parts by weight) and water 5 to 500 parts by weight (preferably 10 to 400 parts by weight) may be used.

また、上記実施形態において、電解質膜6は、イオン伝導性高分子電解質含有溶液を触媒層5に塗布することで形成されていたが、例えば、予めシート状に形成された電解質膜を触媒層5上に配置し、熱プレス等で触媒層5に接着することで形成されていてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the electrolyte membrane 6 was formed by apply | coating the ion conductive polymer electrolyte containing solution to the catalyst layer 5, for example, the electrolyte membrane previously formed in the sheet form is used as the catalyst layer 5. You may form by arrange | positioning on top and adhere | attaching on the catalyst layer 5 with a hot press etc. FIG.

また、上記実施形態においては、各膜−電極接合体中間体1に1つの電解質膜6が形成されていたが、例えば、図6の膜−電極接合体中間体11のように、電解質膜6の上にさらに電解質膜61を形成することもできる。この電解質膜61の面積は、ガスケット3の開口の面積より大きくても小さくてもよく、また、開口31の面積と略同一であってもよいが、ガスリーク防止の観点からは開口31の面積よりも一回り大きいことが好ましい。   Moreover, in the said embodiment, although one electrolyte membrane 6 was formed in each membrane-electrode assembly intermediate body 1, for example, like the membrane-electrode assembly intermediate body 11 of FIG. An electrolyte membrane 61 can also be formed on the substrate. The area of the electrolyte membrane 61 may be larger or smaller than the area of the opening of the gasket 3 and may be substantially the same as the area of the opening 31. From the viewpoint of preventing gas leakage, the area of the electrolyte membrane 61 is larger than the area of the opening 31. Is preferably slightly larger.

また、上記実施形態の膜−電極接合体中間体1においては、電極及び電解質膜6の厚さの合計とガスケット3の厚さとが略同一となっていたがこれに限定されるものではなく、図7の膜−電極接合体中間体12のように、電極及び電解質膜6の厚さの合計がガスケット3の厚さよりも大きくなっていてもよい。この場合、膜−電極接合体中間体12の電解質膜6を以下のようにして形成することができる。すなわち、予めガスケット3上に第2のマスク91を形成しておき、この状態で第2のマスク91の内側にイオン伝導性高分子電解質含有溶液を塗布し乾燥させた後、第2のマスク91を剥離することにより、電解質膜6を形成することができる。第2のマスク91は、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリパラバン酸アラミド、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、ポリプロピレン、ポリオレフィン等の高分子フィルムを挙げることができる。また、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の耐熱性フッ素樹脂等公知又は市販のものを用いることができる。第2のマスク91の厚さは、電極及び触媒層5を合わせた厚さにもよるが、通常1〜50μm、好ましくは5〜20μmである。なお、第2のマスク91とガスケット3との間にはこれらを粘着するための粘着層が設けられていてもよく、この粘着層は基材シート2とガスケット3とを粘着するための上述の粘着剤と同様の材料で形成することができる。   Further, in the membrane-electrode assembly intermediate 1 of the above embodiment, the total thickness of the electrode and the electrolyte membrane 6 and the thickness of the gasket 3 are substantially the same, but the present invention is not limited to this. Like the membrane-electrode assembly intermediate body 12 in FIG. 7, the total thickness of the electrode and the electrolyte membrane 6 may be larger than the thickness of the gasket 3. In this case, the electrolyte membrane 6 of the membrane-electrode assembly intermediate 12 can be formed as follows. That is, a second mask 91 is formed on the gasket 3 in advance, and in this state, an ion-conducting polymer electrolyte-containing solution is applied to the inside of the second mask 91 and dried, and then the second mask 91 is formed. The electrolyte membrane 6 can be formed by peeling the film. The second mask 91 is, for example, polyimide, polyethylene terephthalate, polyparabanic acid aramid, polyamide (nylon), polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyetherimide, polyarylate, polyethylene naphthalate, Examples thereof include polymer films such as polypropylene and polyolefin. Further, heat resistance of ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroperfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), etc. A well-known or commercially available product such as a functional fluororesin can be used. Although the thickness of the 2nd mask 91 is based also on the thickness which match | combined the electrode and the catalyst layer 5, it is 1-50 micrometers normally, Preferably it is 5-20 micrometers. An adhesive layer for adhering these may be provided between the second mask 91 and the gasket 3, and this adhesive layer is used for adhering the substrate sheet 2 and the gasket 3 as described above. It can be formed of the same material as the adhesive.

また、図8の膜−電極接合体中間体13のように、電極及び電解質膜6の厚さがガスケット3の厚さより小さくなっていてもよい。この膜−電極接合体中間体13を用いて膜−電極接合体を製造する場合、膜−電極接合体中間体13の電解質膜6がもう一方の膜−電極接合体中間体の電解質膜に接着すればよく、例えば、もう一方の膜−電極接合体中間体を図7に示すような電極及び電解質膜の厚さの合計がガスケットの厚さよりも大きいものとすればよい。   Further, like the membrane-electrode assembly intermediate 13 in FIG. 8, the thickness of the electrode and the electrolyte membrane 6 may be smaller than the thickness of the gasket 3. When a membrane-electrode assembly is produced using this membrane-electrode assembly intermediate 13, the electrolyte membrane 6 of the membrane-electrode assembly intermediate 13 is bonded to the electrolyte membrane of the other membrane-electrode assembly intermediate. For example, the other membrane-electrode assembly intermediate may be such that the total thickness of the electrode and electrolyte membrane as shown in FIG. 7 is larger than the thickness of the gasket.

また、上記実施形態の膜−電極接合体中間体1では電解質膜6の面積はガスケット3の開口31の面積とほぼ同じであったがこれに限定されるものではなく、図9の膜−電極接合体中間体14のように、電解質膜6の面積が開口31の面積よりも大きくなっていてもよい。この膜−電極接合体中間体14における電極の厚さは、電解質膜6を公知又は市販の枚葉品で形成する場合はガスケット3の厚さと略同一であることが好ましいが、電解質膜6を塗布により形成する場合はガスケット3の厚さと同一でなくてもよい。   Further, in the membrane-electrode assembly intermediate 1 of the above embodiment, the area of the electrolyte membrane 6 is almost the same as the area of the opening 31 of the gasket 3, but is not limited to this, and the membrane-electrode of FIG. Like the bonded intermediate body 14, the area of the electrolyte membrane 6 may be larger than the area of the opening 31. The thickness of the electrode in the membrane-electrode assembly intermediate 14 is preferably approximately the same as the thickness of the gasket 3 when the electrolyte membrane 6 is formed of a known or commercially available single-wafer product. When formed by application, the thickness of the gasket 3 may not be the same.

また、図10の膜−電極接合体中間体15のように、電解質膜6の面積を開口31の面積よりも小さくしてもよい。この膜−電極接合体中間体15を用いて膜−電極接合体を製造する場合、膜−電極接合体中間体15の触媒層5全面をもう一方の膜−電極接合体中間体の電解質膜で覆うよう、もう一方の膜−電極接合体中間体を図9に示すような電解質膜の面積がガスケット開口の面積以上のものとすればよい。   Further, the area of the electrolyte membrane 6 may be smaller than the area of the opening 31 as in the membrane-electrode assembly intermediate 15 in FIG. When a membrane-electrode assembly is produced using this membrane-electrode assembly intermediate 15, the entire catalyst layer 5 of the membrane-electrode assembly intermediate 15 is covered with an electrolyte membrane of the other membrane-electrode assembly intermediate. To cover the other membrane-electrode assembly intermediate, the area of the electrolyte membrane as shown in FIG. 9 may be larger than the area of the gasket opening.

また、図11の膜−電極接合体中間体16のように、触媒層5上に電解質6を形成しなくてもよい。この膜−電極接合体中間体16を用いて膜−電極接合体を製造する場合、膜−電極接合体中間体16の触媒層5全面をもう一方の膜−電極接合体中間体の電解質膜で覆うよう、もう一方の膜−電極接合体中間体を電解質膜が形成され且つ電解質膜の面積がガスケットの開口の面積以上のものとすればよい。   Moreover, the electrolyte 6 may not be formed on the catalyst layer 5 as in the membrane-electrode assembly intermediate 16 of FIG. When a membrane-electrode assembly is manufactured using this membrane-electrode assembly intermediate 16, the entire catalyst layer 5 of the membrane-electrode assembly intermediate 16 is covered with an electrolyte membrane of the other membrane-electrode assembly intermediate. The other membrane-electrode assembly intermediate may be formed so that the electrolyte membrane is formed and the area of the electrolyte membrane is equal to or larger than the area of the gasket opening.

上記実施形態の膜−電極接合体10は、2つの膜−電極接合体中間体1を用いて製造されていたがこれに限定されるものではなく、例えば、上記実施形態の膜−電極接合体中間体1、及び上述したような膜−電極接合体中間体11〜16の異種又は同種の組み合わせによって製造することができる。なお、この膜−電極接合体中間体の組み合わせは、膜−電極接合体中間体同士を接着した際に、各膜−電極接合体中間体の触媒層5の表面全体が電解質膜6によって覆われるような組み合わせとする必要がある。例えば、膜−電極接合体中間体12と膜−電極接合体中間体16とを組み合わせる場合、図12に示すように、膜−電極接合体中間体12における電極及び電解質膜6の厚さがガスケット3の厚さよりも大きいことにより、膜−電極接合体中間体12と電極接合体中間体16とが接着した際、電極接合体中間体12の電解質膜6は膜−電極接合体中間体16の触媒層5まで到達し、膜−電極接合体中間体16の触媒層5は表面全体が膜−電極接合体中間体12の電解質膜6によって覆われる。   The membrane-electrode assembly 10 of the above embodiment has been manufactured using the two membrane-electrode assembly intermediates 1, but is not limited to this. For example, the membrane-electrode assembly of the above embodiment The intermediate body 1 and the membrane-electrode assembly intermediate bodies 11 to 16 as described above can be produced by different kinds or the same kind of combinations. In this combination of membrane-electrode assembly intermediates, the entire surface of the catalyst layer 5 of each membrane-electrode assembly intermediate is covered with the electrolyte membrane 6 when the membrane-electrode assembly intermediates are bonded together. It is necessary to make such a combination. For example, when the membrane-electrode assembly intermediate 12 and the membrane-electrode assembly intermediate 16 are combined, as shown in FIG. 12, the thickness of the electrode and the electrolyte membrane 6 in the membrane-electrode assembly intermediate 12 is determined by the gasket. When the membrane-electrode assembly intermediate body 12 and the electrode assembly intermediate body 16 are bonded together, the electrolyte membrane 6 of the electrode assembly intermediate body 12 is not the membrane-electrode assembly intermediate body 16. The catalyst layer 5 reaches the catalyst layer 5, and the entire surface of the catalyst layer 5 of the membrane-electrode assembly intermediate 16 is covered with the electrolyte membrane 6 of the membrane-electrode assembly intermediate 12.

その他、膜−電極接合体中間体11同士(図13)や、膜−電極接合体中間体11と膜−電極接合体中間体1等、種々の膜−電極接合体中間体を組み合わせることができる。   In addition, various membrane-electrode assembly intermediates such as the membrane-electrode assembly intermediates 11 (FIG. 13) and the membrane-electrode assembly intermediate 11 and the membrane-electrode assembly intermediate 1 can be combined. .

また、上記実施形態においては、2つの膜−電極接合体中間体1の双方においてガスケット3上に接着層7を形成していたが、膜−電極接合体中間体1同士が接着可能であればよく、片方の膜−電極接合体中間体1にのみ接着層7を設けることもできる。   In the above embodiment, the adhesive layer 7 is formed on the gasket 3 in both of the two membrane-electrode assembly intermediates 1. However, if the membrane-electrode assembly intermediates 1 can be bonded to each other, It is also possible to provide the adhesive layer 7 only on one membrane-electrode assembly intermediate 1.

また、上記実施形態においては、膜−電極接合体中間体1を一つずつ製造していたが、図14に示すように、複数の膜−電極接合体中間体を連結した状態で同時に製造することもできる。   Moreover, in the said embodiment, although the membrane-electrode assembly intermediate body 1 was manufactured one by one, as shown in FIG. 14, it manufactures simultaneously in the state which connected the several membrane-electrode assembly intermediate body. You can also.

以下に実施例及び比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited to the following Example.

(実施例)
図3(d)に示すような膜−電極接合体10を、以下の要領で製造した。
(Example)
A membrane-electrode assembly 10 as shown in FIG. 3D was manufactured in the following manner.

まず、以下の要領で触媒層形成用ペースト組成物、導電性多孔質基材層用ペースト組成物、及び撥水層用ペースト組成物を作成した。   First, a catalyst layer forming paste composition, a conductive porous substrate layer paste composition, and a water repellent layer paste composition were prepared in the following manner.

白金触媒担持炭素粒子4g(田中貴金属工業(株)製、「TEC10E50E」)、イオン伝導性高分子電解質膜溶液40g(Nafion5wt%溶液:「DE−520」デュポン社製)、蒸留水12g、n−ブタノール20g及びt−ブタノール20gを配合し、分散機にて攪拌混合することにより、アノード触媒層形成用ペースト組成物及びカソード触媒層形成用ペースト組成物を得た。   4 g of platinum catalyst-supporting carbon particles (manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd., “TEC10E50E”), 40 g of ion conductive polymer electrolyte membrane solution (Nafion 5 wt% solution: “DE-520” manufactured by DuPont), 12 g of distilled water, n- By mixing 20 g of butanol and 20 g of t-butanol and stirring and mixing with a disperser, an anode catalyst layer forming paste composition and a cathode catalyst layer forming paste composition were obtained.

導電性炭素繊維(大阪ガスケミカル(株)製、「S−2404」)を100g、スチレン-アクリル酸共重合体樹脂(昭和電工(株)製「AP-2675」を50g、分散剤(花王(株)製「エマルゲンA-60」)25g、イオン伝導性高分子電解質膜溶液(Nafion5wt%溶液:「DE−520」デュポン社製)60g、水100gを分散させることにより導電性多孔質基材層用ペースト組成物を調合した。   100 g of conductive carbon fiber (Osaka Gas Chemical Co., Ltd., “S-2404”), 50 g of styrene-acrylic acid copolymer resin (“AP-2675” manufactured by Showa Denko Co., Ltd.), dispersant (Kao ( Co., Ltd. “Emulgen A-60”) 25 g, ion conductive polymer electrolyte membrane solution (Nafion 5 wt% solution: “DE-520” manufactured by DuPont) 60 g, and water 100 g are dispersed to disperse the conductive porous substrate layer. A paste composition was prepared.

次に、基材シート2として用いるPETフィルム上に、開口31を有する厚さ200μmシリコンゴムシート(アズワン(株)製)をガスケット3として配置し、基材シート2とガスケット3とを熱プレスして張り合わせた。これをシートAと呼ぶ。このシートA上に開口31を有する厚さ300μmシリコンゴムシート(アズワン(株)製)をマスクとして配置し、ガスケット3とマスクとを熱プレスして張り合わせた。これをシートBと呼ぶ。そして、上記シートBの開口31内にアプリケーターを用いて約150μmの厚みとなるように上述した導電性多孔質基材用ペースト組成物を塗布し、95℃で30分乾燥した。これを中間体Aとする。   Next, a 200 μm-thick silicon rubber sheet (manufactured by ASONE Co., Ltd.) having an opening 31 is disposed as a gasket 3 on the PET film used as the base sheet 2, and the base sheet 2 and the gasket 3 are hot pressed. Pasted together. This is called sheet A. A 300 μm-thick silicon rubber sheet (manufactured by As One Co., Ltd.) having an opening 31 on this sheet A was placed as a mask, and the gasket 3 and the mask were bonded together by hot pressing. This is called a sheet B. Then, the above-described conductive porous substrate paste composition was applied in the opening 31 of the sheet B using an applicator so as to have a thickness of about 150 μm, and dried at 95 ° C. for 30 minutes. This is designated as Intermediate A.

続いて、この中間体A上において開口31内にアプリケーターを用いて上記触媒層形成用ペースト組成物を塗工し、95℃で30分乾燥させることにより触媒層5を形成した。なお、触媒層形成用ペースト組成物の塗工量は、アノード触媒層、カソード触媒層共に白金担持量が0.5mg/cm程度となるようにした。これを中間体Bとする。 Subsequently, the catalyst layer forming paste composition was applied onto the intermediate A using the applicator in the opening 31 and dried at 95 ° C. for 30 minutes to form the catalyst layer 5. The coating amount of the catalyst layer forming paste composition was such that the platinum loading amount was about 0.5 mg / cm 2 in both the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer. This is designated as Intermediate B.

その後、この中間体B上において開口31内にアプリケーターを用いてイオン伝導性高分子電解質膜溶液(Nafion20wt%溶液:「DE2020」和光純薬工業(株)製)を塗工し、95℃で30分乾燥させることにより電解質膜6を形成した。電解質膜6の厚さは約30μmとなるようにした。続いてマスクを剥離した。これを中間体C(膜−電極接合体中間体1)とする。   Thereafter, an ion conductive polymer electrolyte membrane solution (Nafion 20 wt% solution: “DE2020” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is applied on the intermediate B using an applicator in the opening 31, and is applied at 95 ° C. for 30. The electrolyte membrane 6 was formed by partial drying. The thickness of the electrolyte membrane 6 was about 30 μm. Subsequently, the mask was peeled off. This is referred to as an intermediate C (membrane-electrode assembly intermediate 1).

このように形成した中間体Cのガスケット上に接着層7としてコニシ製(アロンアルファ プラスチック用)を塗布した。これともう一つの中間体Cとを張り合わせて、熱プレスした。プレス条件は120℃、5MPa、120秒とした。熱プレス後に接着層が固まったことを確認した後、基材シート2のPETを剥離することにより膜−電極接合体10を得た。得られた膜−電極接合体10は、各中間体が最後まで基材シート2に支持されていたため、電解質膜等に損傷がなかった。   On the gasket of intermediate C formed in this way, Konishi (for Aron Alpha plastic) was applied as the adhesive layer 7. This and another intermediate C were laminated and hot pressed. The pressing conditions were 120 ° C., 5 MPa, and 120 seconds. After confirming that the adhesive layer had hardened after hot pressing, the membrane-electrode assembly 10 was obtained by peeling the PET of the base material sheet 2. In the obtained membrane-electrode assembly 10, each intermediate body was supported by the base sheet 2 to the end, so that the electrolyte membrane and the like were not damaged.

(比較例)
上記実施例と同様の触媒層形成用ペースト組成物を使用して、以下の要領で膜−電極接合体を作製した。図15(a)に示すように、まず、基材シート201として用いるPETフィルム上にアプリケーターを用いてイオン伝導性高分子電解質膜溶液(Nafion20wt%溶液:「DE2020」和光純薬工業(株)製)を塗工し、95℃で30分乾燥させることにより電解質膜202を形成した。電解質膜202の厚さは約30μmとなるようにした。この電解質膜202上にアプリケーターを用いて上記触媒層形成用ペースト組成物を塗工し、95℃で30分乾燥させることにより触媒層203を作製した。なお、触媒層形成用ペースト組成物の塗工量は、白金担持量が0.5mg/cm程度となるようにした。これを中間体D(触媒層−電解質膜半積層体20)とする(図15(a))。この中間体Dを2つ張り合わせて触媒層−電解質膜積層体を作製するため、中間体Dから基材シート201を剥離したところ(図15(b))、中間体Dが破れる、折れ曲がるなどして、うまく剥離できないという欠点があった。また、触媒層−電解質膜積層体の触媒層203側に導電性多孔質層204(東レ製、カーボンペーパー)を接合して膜−電極接合体200とした
(Comparative example)
Using the same catalyst layer forming paste composition as in the above example, a membrane-electrode assembly was prepared in the following manner. As shown in FIG. 15A, first, an ion conductive polymer electrolyte membrane solution (Nafion 20 wt% solution: “DE2020” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is used on a PET film used as the base sheet 201 by using an applicator. The electrolyte membrane 202 was formed by drying at 95 ° C. for 30 minutes. The thickness of the electrolyte membrane 202 was about 30 μm. The catalyst layer-forming paste composition was applied onto the electrolyte membrane 202 using an applicator, and dried at 95 ° C. for 30 minutes to prepare a catalyst layer 203. The coating amount of the catalyst layer forming paste composition was such that the amount of platinum supported was about 0.5 mg / cm 2 . This is referred to as an intermediate D (catalyst layer-electrolyte membrane half-layer 20) (FIG. 15A). In order to produce a catalyst layer-electrolyte membrane laminate by pasting two intermediate bodies D together, when the base sheet 201 is peeled from the intermediate body D (FIG. 15B), the intermediate body D is torn, bent or the like. There was a drawback that it could not be peeled off well. Also, a conductive porous layer 204 (manufactured by Toray, carbon paper) was joined to the catalyst layer 203 side of the catalyst layer-electrolyte membrane laminate to form a membrane-electrode assembly 200.

1 膜−電極接合体中間体
2 基材シート
3 ガスケット
31 開口
4 導電性多孔質基材
5 触媒層
6 電解質膜
8 セパレータ
9 第1のマスク
10 膜−電極接合体
100 固体高分子形燃料電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Membrane-electrode assembly intermediate 2 Substrate sheet 3 Gasket 31 Opening 4 Conductive porous substrate 5 Catalyst layer 6 Electrolyte membrane 8 Separator 9 First mask 10 Membrane-electrode assembly 100 Solid polymer fuel cell

Claims (13)

基材シートと、
前記基材シートの一方面上に設けられ、開口が形成されている枠状のガスケットと、
前記開口内のみにおいて前記基材シート上に形成された導電性多孔質基材と、
を備える、膜−電極接合体中間体。
A base sheet;
A frame-shaped gasket provided on one surface of the base sheet, in which an opening is formed;
A conductive porous substrate formed on the substrate sheet only in the opening;
A membrane-electrode assembly intermediate comprising:
基材シートと、
前記基材シートの一方面上に設けられ、一つの開口が形成されている枠状のガスケットと、
前記開口内において前記基材シート上に形成された導電性多孔質基材と、
を備える、膜−電極接合体中間体。
A base sheet;
A frame-shaped gasket provided on one surface of the base sheet and having one opening formed thereon;
A conductive porous substrate formed on the substrate sheet in the opening;
A membrane-electrode assembly intermediate comprising:
基材シートと、
前記基材シートの一方面上に設けられ、開口が形成されている枠状のガスケットと、
前記開口内において前記基材シート上に形成された導電性多孔質基材と、
からなる、膜−電極接合体中間体。
A base sheet;
A frame-shaped gasket provided on one surface of the base sheet, in which an opening is formed;
A conductive porous substrate formed on the substrate sheet in the opening;
A membrane-electrode assembly intermediate comprising:
前記開口内において前記導電性多孔質基材上に形成された触媒層をさらに備える、請求項1〜3のいずれかに記載の膜−電極接合体中間体。 The membrane-electrode assembly intermediate according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a catalyst layer formed on the conductive porous substrate in the opening. 前記開口内において前記導電性多孔質基材上に形成された触媒層と、
前記触媒層上に形成された電解質膜をさらに備える、請求項1又は2に記載の膜−電極接合体中間体。
A catalyst layer formed on the conductive porous substrate in the opening;
The membrane-electrode assembly intermediate according to claim 1 or 2 , further comprising an electrolyte membrane formed on the catalyst layer.
前記導電性多孔質基材と前記触媒層との間に撥水層が形成されている、請求項又はに記載の膜−電極接合体中間体。 The membrane-electrode assembly intermediate according to claim 4 or 5 , wherein a water-repellent layer is formed between the conductive porous substrate and the catalyst layer. 前記導電性多孔質基材が樹脂を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の膜−電極接合体中間体。The membrane-electrode assembly intermediate according to any one of claims 1 to 6, wherein the conductive porous substrate contains a resin. 基材シートと、
前記基材シートの一方面上に設けられ、開口が形成されている枠状のガスケットと、
前記開口内において前記基材シート上に形成された導電性多孔質基材と、
前記開口内において前記導電性多孔質基材上に形成された触媒層とを備える膜−電極接合体中間体を2つ準備する工程と、
少なくとも一方の前記膜−電極接合体中間体において、触媒層上に電解質膜を形成する工程と、
前記2つの膜−電極接合体中間体における基材シートと反対側の面同士を対向させた状態で前記2つの膜−電極接合体中間体同士を接着する工程と、
前記接着された2つの膜−電極接合体中間体から前記基材シートを剥離する工程と、
を備える、膜−電極接合体の製造方法。
A base sheet;
A frame-shaped gasket provided on one surface of the base sheet, in which an opening is formed;
A conductive porous substrate formed on the substrate sheet in the opening;
Preparing two membrane-electrode assembly intermediates comprising a catalyst layer formed on the conductive porous substrate in the opening ;
Forming an electrolyte membrane on the catalyst layer in at least one of the membrane-electrode assembly intermediates;
Bonding the two membrane-electrode assembly intermediates in a state where the surfaces opposite to the base sheet in the two membrane-electrode assembly intermediates are opposed to each other;
Peeling the substrate sheet from the bonded two membrane-electrode assembly intermediate;
A method for producing a membrane-electrode assembly.
前記膜−電極接合体中間体は、前記導電性多孔質基材が塗布により形成される、請求項に記載の製造方法。 The said membrane-electrode assembly intermediate is a manufacturing method of Claim 8 with which the said electroconductive porous base material is formed by application | coating. 前記膜−電極接合体中間体は、前記ガスケット上にマスクが形成された状態で前記導電性多孔質基材が形成される、請求項に記載の製造方法。 The said membrane-electrode assembly intermediate is a manufacturing method of Claim 9 in which the said electroconductive porous base material is formed in the state in which the mask was formed on the said gasket. 前記膜−電極接合体中間体は、前記導電性多孔質基材と前記触媒層との間に撥水層が形成されている、請求項10のいずれかに記載の製造方法。 The membrane - electrode assembly intermediate the water-repellent layer between the conductive porous substrate and the catalyst layer is formed, the manufacturing method according to any of claims 8-10. 基材シートと、
前記基材シートの一方面上に設けられ、開口が形成されている枠状のガスケットと、
前記開口内のみにおいて前記基材シート上に形成された導電性多孔質基材と、
前記開口内において前記導電性多孔質基材上に形成された触媒層とを備える膜−電極接合体中間体を2つ準備する工程と、
少なくとも一方の前記膜−電極接合体中間体において、触媒層上に電解質膜を形成する工程と、
前記2つの膜−電極接合体中間体における基材シートと反対側の面同士を対向させた状態で前記2つの膜−電極接合体中間体同士を接着する工程と、
前記接着された2つの膜−電極接合体中間体から前記基材シートを剥離する工程と、
を備える、膜−電極接合体の製造方法により製造された膜−電極接合体と、
前記膜−電極接合体の各導電性多孔質基材及びガスケット上に設置されたセパレータと、
を備える、固体高分子形燃料電池。
A base sheet;
A frame-shaped gasket provided on one surface of the base sheet, in which an opening is formed;
A conductive porous substrate formed on the substrate sheet only in the opening;
Preparing two membrane-electrode assembly intermediates comprising a catalyst layer formed on the conductive porous substrate in the opening;
Forming an electrolyte membrane on the catalyst layer in at least one of the membrane-electrode assembly intermediates;
Bonding the two membrane-electrode assembly intermediates in a state where the surfaces opposite to the base sheet in the two membrane-electrode assembly intermediates are opposed to each other;
Peeling the substrate sheet from the bonded two membrane-electrode assembly intermediate;
Comprising a membrane - electrode assembly, - film manufactured by the manufacturing method of the electrode assembly
A separator placed on each conductive porous substrate and gasket of the membrane-electrode assembly;
A solid polymer fuel cell comprising:
基材シートと、
前記基材シートの一方面上に設けられ、一つの開口が形成されている枠状のガスケットと、
前記開口内において前記基材シート上に形成された導電性多孔質基材と、
前記開口内において前記導電性多孔質基材上に形成された触媒層とを備える膜−電極接合体中間体を2つ準備する工程と、
少なくとも一方の前記膜−電極接合体中間体において、触媒層上に電解質膜を形成する工程と、
前記2つの膜−電極接合体中間体における基材シートと反対側の面同士を対向させた状態で前記2つの膜−電極接合体中間体同士を接着する工程と、
前記接着された2つの膜−電極接合体中間体から前記基材シートを剥離する工程と、
を備える、膜−電極接合体の製造方法により製造された膜−電極接合体と、
前記膜−電極接合体の各導電性多孔質基材及びガスケット上に設置されたセパレータと、
を備える、固体高分子形燃料電池。
A base sheet;
A frame-shaped gasket provided on one surface of the base sheet and having one opening formed thereon;
A conductive porous substrate formed on the substrate sheet in the opening;
Preparing two membrane-electrode assembly intermediates comprising a catalyst layer formed on the conductive porous substrate in the opening;
Forming an electrolyte membrane on the catalyst layer in at least one of the membrane-electrode assembly intermediates;
Bonding the two membrane-electrode assembly intermediates in a state where the surfaces opposite to the base sheet in the two membrane-electrode assembly intermediates are opposed to each other;
Peeling the substrate sheet from the bonded two membrane-electrode assembly intermediate;
Comprising a membrane - electrode assembly, - film manufactured by the manufacturing method of the electrode assembly
A separator placed on each conductive porous substrate and gasket of the membrane-electrode assembly;
A solid polymer fuel cell comprising:
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