JP5601315B2 - Fuel cell and manufacturing method thereof - Google Patents

Fuel cell and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5601315B2
JP5601315B2 JP2011284092A JP2011284092A JP5601315B2 JP 5601315 B2 JP5601315 B2 JP 5601315B2 JP 2011284092 A JP2011284092 A JP 2011284092A JP 2011284092 A JP2011284092 A JP 2011284092A JP 5601315 B2 JP5601315 B2 JP 5601315B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ionomer
gas diffusion
thickness
cathode
catalyst
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
Application number
JP2011284092A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013134877A (en
Inventor
亘 大津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2011284092A priority Critical patent/JP5601315B2/en
Publication of JP2013134877A publication Critical patent/JP2013134877A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5601315B2 publication Critical patent/JP5601315B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

本発明は、プロトン伝導性を有する電解質膜の膜面に電極触媒層を接合した膜電極接合体を有する燃料電池とその製造方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell having a membrane electrode assembly in which an electrode catalyst layer is bonded to a membrane surface of an electrolyte membrane having proton conductivity, and a method for manufacturing the same.

燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギー源として注目されている。この燃料電池には、電解質膜として固体高分子膜を用いた固体高分子型燃料電池がある。こうした固体高分子型燃料電池では、プロトン伝導性を有する電解質膜の両面に電極触媒層を接合した膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly:MEA)を備え、このMEAをカーボンペーパー等のガス透過性を有する導電性のガス拡散部材で挟持する。こうした構成の燃料電池を提供するに当たり、種々の手法が提案されている(例えば、特許文献1)。   A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas has attracted attention as an energy source. As this fuel cell, there is a solid polymer fuel cell using a solid polymer membrane as an electrolyte membrane. Such a polymer electrolyte fuel cell includes a membrane electrode assembly (MEA) in which an electrode catalyst layer is bonded to both surfaces of an electrolyte membrane having proton conductivity, and this MEA has gas permeability such as carbon paper. It is sandwiched between conductive gas diffusion members. In providing a fuel cell having such a configuration, various techniques have been proposed (for example, Patent Document 1).

特開2004−47453号公報JP 2004-47453 A

この特許文献では、電極触媒層のみならず電解質膜にあっても溶液の塗布形成手法を採用し、バインダーとしてのアイオノマーと触媒担体とを含有の溶液(触媒インク)をカーボンペーパーといったガス拡散部材に塗布した上で、その乾燥前に電解質膜形成用の溶液の塗布を行う。そして、これら溶液の塗布後に乾燥・固化を図って、ガス拡散部材、電極触媒層、電解質膜を接合して積層形成する。こうすることで、燃料電池の構成部材同士の密着性の向上を図っている。   In this patent document, a solution coating method is adopted not only in an electrode catalyst layer but also in an electrolyte membrane, and a solution (catalyst ink) containing an ionomer as a binder and a catalyst carrier is applied to a gas diffusion member such as carbon paper. After applying, a solution for forming an electrolyte membrane is applied before drying. And after application | coating of these solutions, drying and solidification are aimed at, and a gas-diffusion member, an electrode catalyst layer, and an electrolyte membrane are joined and laminated | stacked. By doing so, the adhesion between the constituent members of the fuel cell is improved.

ところで、電極触媒層でのガス透過性とプロトン伝導性は、アイオノマーによる触媒担体の被覆状況の影響を受けることから、アイオノマーによる触媒担体の被覆を確保する必要がある。上記の特許文献では、ガス拡散部材に電極触媒層の形成用の触媒インクを塗布していることから、これに含まれるアイオノマーは、ガス拡散部材の細孔に入り込む。このため、インク乾燥後の電極触媒層では、ガス拡散部材の細孔に入り込んだ分だけアイオノマーが少なくなる。そして、ガス拡散部材の細孔に入り込んだアイオノマーが多くなるほど、ガス拡散部材と電極触媒層との密着強度は高まるものの、電極触媒層では、アイオノマーによる触媒担体被覆が阻害されることから、電極触媒層でのガス透過性とプロトン伝導性の低下が危惧される。上記した特許文献では、こうしたガス拡散部材へのアイオノマーの入り込みについての配慮がないことから、密着強度を確保した上で、電極触媒層におけるガス透過性とプロトン伝導性の低下を抑制する手法が要請されるに到った。なお、シート状の電解質膜に触媒ペーストを塗布して、この塗布済み触媒ペーストにガス拡散部材を接合する手法であっても、ガス拡散部材へのペーストの入り込みが起き得ることから、上記した問題が発生し得る。   By the way, since the gas permeability and proton conductivity in the electrode catalyst layer are affected by the coating state of the catalyst carrier with the ionomer, it is necessary to ensure the coating of the catalyst carrier with the ionomer. In the above-mentioned patent document, since the catalyst ink for forming the electrode catalyst layer is applied to the gas diffusion member, the ionomer contained therein enters the pores of the gas diffusion member. For this reason, in the electrode catalyst layer after ink drying, the amount of ionomer is reduced by the amount that has entered the pores of the gas diffusion member. The more the ionomer that has entered the pores of the gas diffusion member, the higher the adhesion strength between the gas diffusion member and the electrode catalyst layer. However, in the electrode catalyst layer, the coating of the catalyst carrier with the ionomer is hindered. There is a concern that the gas permeability and proton conductivity in the layer will decrease. In the above-mentioned patent document, since there is no consideration about the ionomer entering into the gas diffusion member, there is a demand for a technique for suppressing deterioration of gas permeability and proton conductivity in the electrode catalyst layer while ensuring adhesion strength. It came to be done. In addition, even if it is a method of applying a catalyst paste to a sheet-like electrolyte membrane and bonding a gas diffusion member to this applied catalyst paste, the above-mentioned problem can occur because the paste can enter the gas diffusion member Can occur.

本発明は、上記した課題を踏まえ、密着強度を確保した上で、電極触媒層におけるガス透過性とプロトン伝導性の低下を抑制することを目的とする。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to suppress a decrease in gas permeability and proton conductivity in an electrode catalyst layer while ensuring adhesion strength.

上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の適用例として実施することができる。   In order to achieve at least a part of the above object, the present invention can be implemented as the following application examples.

[適用例1:燃料電池]
プロトン伝導性を有する電解質膜の膜面に電極触媒層を接合した膜電極接合体と、細孔を有し該細孔によりガス透過性を呈する導電性のガス拡散部材とを備え、該ガス拡散部材にて前記膜電極接合体を挟持した燃料電池であって、
前記電極触媒層は、触媒を担持した導電性の触媒担体とプロトン伝導性を有するアイオノマーとを備え、
前記アイオノマーは、前記電極触媒層、および、前記電極触媒層と前記ガス拡散部材との界面の側の前記ガス拡散部材の前記細孔に入り込んで存在して、前記界面の側の前記ガス拡散部材にアイオノマー存在域を形成し、
該アイオノマー存在域の厚みをS0、前記電極触媒層の厚みをS1と表すと、前記アイオノマー存在域の厚みS0は、該厚みS0と前記電極触媒層の厚みS1との和の9〜37%とされている
ことを要旨とする。
[Application Example 1: Fuel Cell]
A membrane electrode assembly in which an electrode catalyst layer is bonded to the membrane surface of an electrolyte membrane having proton conductivity, and a conductive gas diffusion member having pores and exhibiting gas permeability through the pores. A fuel cell in which the membrane electrode assembly is sandwiched between members,
The electrode catalyst layer comprises a conductive catalyst carrier carrying a catalyst and an ionomer having proton conductivity,
The ionomer penetrates into the pores of the gas diffusion member on the electrode catalyst layer and the interface side between the electrode catalyst layer and the gas diffusion member, and the gas diffusion member on the interface side. To form an ionomer area,
When the thickness of the ionomer existing region is expressed as S0 and the thickness of the electrode catalyst layer is expressed as S1, the thickness S0 of the ionomer existing region is 9 to 37% of the sum of the thickness S0 and the thickness S1 of the electrode catalyst layer. It is the summary.

この適用例1の燃料電池では、アイオノマーは、触媒インクにて形成された電極触媒層に存在することに加え、この電極触媒層と界面を経て接合したガス拡散部材の細孔にも入り込んで存在し、界面の側のガス拡散部材では、アイオノマー存在域を形成する。そして、このアイオノマー存在域の厚みS0を当該厚みS0と電極触媒層の厚みS1との和の9〜37%の範囲に収める。つまり、アイオノマー存在域の厚みS0を当該厚みS0と電極触媒層の厚みS1との和の9%以上とすることで、電極触媒層とガス拡散部材との密着強度を実用に耐える程度に確保できる。この反面、アイオノマー存在域の厚みS0が当該厚みS0と電極触媒層の厚みS1との和の9%を下回ると、密着強度が低下し、耐久性に欠けると懸念される。その上で、アイオノマー存在域の厚みS0を当該厚みS0と電極触媒層の厚みS1との和の37%以下とすることで、ガス拡散部材の細孔にアイオノマーが入り込み過ぎないようにして、電極触媒層における触媒担体のアイオノマーにより被覆を確保し、電極触媒層におけるガス透過性とプロトン伝導性の低下の抑制が可能となる。この反面、アイオノマー存在域の厚みS0が当該厚みS0と電極触媒層の厚みS1との和の37%を超えると、電極触媒層におけるアイオノマーによる触媒担体の被覆が損なわれ、ガス透過性やプロトン伝導性の低下が起きると懸念される。   In the fuel cell of this application example 1, in addition to the presence of the ionomer in the electrode catalyst layer formed of the catalyst ink, the ionomer also enters the pores of the gas diffusion member joined to the electrode catalyst layer through the interface. In the gas diffusion member on the interface side, an ionomer existing region is formed. Then, the thickness S0 of the ionomer existing region is within a range of 9 to 37% of the sum of the thickness S0 and the thickness S1 of the electrode catalyst layer. That is, by making the thickness S0 of the ionomer existing region 9% or more of the sum of the thickness S0 and the thickness S1 of the electrode catalyst layer, the adhesion strength between the electrode catalyst layer and the gas diffusion member can be ensured to a practical level. . On the other hand, if the thickness S0 of the ionomer existing region is less than 9% of the sum of the thickness S0 and the thickness S1 of the electrode catalyst layer, there is a concern that the adhesion strength is lowered and the durability is insufficient. In addition, by setting the thickness S0 of the ionomer existing region to 37% or less of the sum of the thickness S0 and the thickness S1 of the electrode catalyst layer, the ionomer is prevented from entering the pores of the gas diffusion member excessively. The coating is ensured by the ionomer of the catalyst carrier in the catalyst layer, and it is possible to suppress a decrease in gas permeability and proton conductivity in the electrode catalyst layer. On the other hand, if the thickness S0 of the ionomer existing region exceeds 37% of the sum of the thickness S0 and the thickness S1 of the electrode catalyst layer, the coating of the catalyst carrier with the ionomer in the electrode catalyst layer is impaired, and gas permeability and proton conductivity are reduced. There is concern that gender decline will occur.

この場合、アイオノマー存在域の厚みS0や、アイオノマー存在域の厚みS0および電極触媒層の厚みS1は、燃料電池のスペックから定まり、実用可能な範囲の厚みとできる。   In this case, the thickness S0 of the ionomer-existing region, the thickness S0 of the ionomer-existing region, and the thickness S1 of the electrode catalyst layer are determined from the specifications of the fuel cell and can be within a practical range.

上記した適用例1の燃料電池は、次のような態様とすることができる。例えば、前記アイオノマーを、そのガラス転移温度が150℃以上のものとできる。一般に、アイオノマー自身のガス透過性(酸素透過性)が高まると、アイオノマーのガラス転移温度は高まる。また、アイオノマーのガス透過性の温度依存性は低いことから、燃料電池運転の際に想定される温度範囲の低温域において、ガス透過性は大きく低下しない。よって、ガラス転移温度が150℃以上のアイオノマーとすることで、低温時の電池性能の向上を図ることが可能となる。また、電極触媒層における触媒量を小さくしても、アイオノマーの高いガス透過性により、電池性能の低下を抑制できる。   The fuel cell of Application Example 1 described above can be configured as follows. For example, the ionomer can have a glass transition temperature of 150 ° C. or higher. In general, when the gas permeability (oxygen permeability) of the ionomer itself increases, the glass transition temperature of the ionomer increases. In addition, since the temperature dependence of the gas permeability of the ionomer is low, the gas permeability is not greatly reduced in a low temperature range that is assumed in the fuel cell operation. Therefore, by using an ionomer having a glass transition temperature of 150 ° C. or higher, battery performance at low temperatures can be improved. Moreover, even if the catalyst amount in the electrode catalyst layer is reduced, the battery performance can be prevented from being lowered due to the high gas permeability of the ionomer.

[適用例2:燃料電池の製造方法]
燃料電池の製造方法であって、
プロトン伝導性を有する電解質膜と、触媒を担持した導電性の触媒担体とプロトン伝導性を有するアイオノマーとを含む触媒インクと、細孔を有し該細孔によりガス透過性を呈する導電性のガス拡散部材とを準備する第1工程と、
前記電解質膜の膜面に前記触媒インクを塗布する第2工程と、
塗布済みの前記触媒インクに前記ガス拡散部材を接合した上で、前記触媒インクの乾燥を図って前記電解質膜と前記ガス拡散部材との間に電極触媒層を形成する第3工程とを備え、
該第3工程では、
前記ガス拡散部材を接合する際の荷重を管理した上で、前記触媒インクに含まれる前記アイオノマーを前記塗布済みの前記触媒インクと前記ガス拡散部材との界面の側の前記ガス拡散部材の前記細孔にインク乾燥前に入り込ませて、前記アイオノマーが前記界面の側の前記ガス拡散部材に存在するアイオノマー存在域を形成すると共に、前記荷重の管理下で、前記アイオノマー存在域の厚みをS0と、前記電極触媒層の厚みをS1と表すと、前記アイオノマー存在域の厚みS0を該厚みS0と前記電極触媒層の厚みS1との和の9〜37%とする
ことを要旨とする。
[Application Example 2: Manufacturing method of fuel cell]
A fuel cell manufacturing method comprising:
A catalyst ink including an electrolyte membrane having proton conductivity, a conductive catalyst carrier carrying a catalyst, and an ionomer having proton conductivity, and a conductive gas having pores and exhibiting gas permeability through the pores A first step of preparing a diffusion member;
A second step of applying the catalyst ink to the membrane surface of the electrolyte membrane;
A third step of joining the gas diffusion member to the coated catalyst ink and then drying the catalyst ink to form an electrode catalyst layer between the electrolyte membrane and the gas diffusion member ;
In the third step,
The load at the time of joining the gas diffusion member is controlled, and then the ionomer contained in the catalyst ink is applied to the fine particle of the gas diffusion member on the interface side between the coated catalyst ink and the gas diffusion member. The ionomer enters the hole before drying the ink, and the ionomer forms an ionomer existing area existing in the gas diffusion member on the interface side, and the thickness of the ionomer existing area is set to S0 under the control of the load, When the thickness of the electrode catalyst layer is expressed as S1, the gist is that the thickness S0 of the ionomer existing region is 9 to 37% of the sum of the thickness S0 and the thickness S1 of the electrode catalyst layer.

上記した適用例2の燃料電池の製造方法によれば、電極触媒層とガス拡散部材との密着強度を確保した上で、電極触媒層におけるガス透過性とプロトン伝導性の低下の抑制が可能な燃料電池を製造できる。   According to the fuel cell manufacturing method of Application Example 2 described above, it is possible to suppress a decrease in gas permeability and proton conductivity in the electrode catalyst layer while ensuring the adhesion strength between the electrode catalyst layer and the gas diffusion member. A fuel cell can be manufactured.

本発明の一実施例としての燃料電池40を断面視にて概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows roughly the fuel cell 40 as one Example of this invention by sectional view. 燃料電池40の製造工程の概略を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing an outline of a manufacturing process of the fuel cell 40. FIG. 採択可能なアイオノマーの性状を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the property of the ionomer which can be employ | adopted. 触媒インクの塗工とこれに続くアノード側ガス拡散層54の接合およびインク乾燥を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating application | coating of a catalyst ink, joining of the anode side gas diffusion layer 54 following this, and ink drying. カソード側ガス拡散層55の押圧による触媒インク中のアイオノマーの挙動を模式的に示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the behavior of ionomers in catalyst ink by pressing of a cathode side gas diffusion layer 55. 電子顕微鏡写真を用いてアイオノマー存在域56とアイオノマー全領域58の存在の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the presence of the ionomer existence area | region 56 and the ionomer whole area | region 58 using an electron micrograph. 実施例品と比較例品の剥離強度をカソード側ガス拡散層55の厚みS0と関係付けて示したグラフである。5 is a graph showing the peel strength of an example product and a comparative product in relation to the thickness S0 of the cathode side gas diffusion layer 55. FIG. 実施例品と比較例品の酸素ガス拡散抵抗をカソード側ガス拡散層55の厚みS0と関係付けて示したグラフである。6 is a graph showing the oxygen gas diffusion resistance of an example product and a comparative product in relation to the thickness S0 of the cathode-side gas diffusion layer 55. 実施例品と比較例品の発電性能を示す電圧・電流特性をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the voltage and electric current characteristic which shows the electric power generation performance of an example product and a comparative example product.

以下、本発明の実施の形態について、その実施例を図面に基づき説明する。図1は本発明の一実施例としての燃料電池40を断面視にて概略的に示す説明図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a fuel cell 40 as an embodiment of the present invention in a sectional view.

図示するように、燃料電池40は、水素と酸素との電気化学反応によって発電する電池セルユニットとして構成され、当該ユニットを図示しない一対のエンドプレートの間に複数積層させたスタック構造とされている。この場合、電池セルユニット積層数は、燃料電池40に要求される出力に応じて任意に設定可能である。   As shown in the drawing, the fuel cell 40 is configured as a battery cell unit that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and has a stack structure in which a plurality of the units are stacked between a pair of end plates (not shown). . In this case, the number of stacked battery cell units can be arbitrarily set according to the output required for the fuel cell 40.

燃料電池40は、発電単位となる電池セル50を対向するセパレーター41で挟持する。電池セル50は、図1に示すように、電解質膜51の両側にアノード52とカソード53の両電極(電極触媒層)を備える。電解質膜51は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す。アノード52およびカソード53は、例えば白金、あるいは白金合金等の触媒を担持した導電性粒子、例えばカーボン粒子(以下、触媒担持カーボン粒子と称する)を、プロトン伝導性を有するアイオノマーで被覆して構成された電極触媒層であり、電解質膜51の両膜面に接合され電解質膜51と共に膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly:MEA)を形成する。通常、アイオノマーは、電解質膜51と同質の固体高分子材料である高分子電解質樹脂(例えばフッ素系樹脂)であり、その有するイオン交換基によりプロトン伝導性を有する。   The fuel cell 40 sandwiches battery cells 50 serving as a power generation unit with opposing separators 41. As shown in FIG. 1, the battery cell 50 includes both electrodes (electrode catalyst layers) of an anode 52 and a cathode 53 on both sides of an electrolyte membrane 51. The electrolyte membrane 51 is a proton conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material such as a fluorine resin, and exhibits good proton conductivity in a wet state. The anode 52 and the cathode 53 are configured by coating conductive particles carrying a catalyst such as platinum or a platinum alloy, for example, carbon particles (hereinafter referred to as catalyst-carrying carbon particles) with an ionomer having proton conductivity. The electrode catalyst layer is joined to both membrane surfaces of the electrolyte membrane 51 to form a membrane electrode assembly (MEA) together with the electrolyte membrane 51. Usually, the ionomer is a polymer electrolyte resin (for example, a fluororesin) that is a solid polymer material of the same quality as the electrolyte membrane 51, and has proton conductivity due to its ion exchange group.

この他、電池セル50は、電極形成済みの電解質膜51をその両側からアノード側ガス拡散層54とカソード側ガス拡散層55にて挟持する。以下、電池セル50を単にMEGAとも称する。セパレーター41は、この両ガス拡散層の外側に位置し、ガス拡散層を含んで電池セル50を挟持する。アノード側ガス拡散層54とカソード側ガス拡散層55は、細孔を有することでガス透過性を呈する導電性部材、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロスによって形成される。   In addition, the battery cell 50 sandwiches the electrolyte membrane 51 with electrodes formed between the anode gas diffusion layer 54 and the cathode gas diffusion layer 55 from both sides. Hereinafter, the battery cell 50 is also simply referred to as MEGA. The separator 41 is located outside both the gas diffusion layers, and sandwiches the battery cell 50 including the gas diffusion layers. The anode-side gas diffusion layer 54 and the cathode-side gas diffusion layer 55 are formed of a conductive member that has pores and exhibits gas permeability, such as carbon paper or carbon cloth.

本実施例の燃料電池40は、その詳細を後述するように、カソード53を形成する触媒インクの塗工後であってその乾燥前にカソード側ガス拡散層55を接合させ、その後、インク乾燥を図る。よって、図1において模式的に拡大して示すように、カソード53を形成する触媒インクに含まれていたアイオノマーは、カソード53に存在することに加え、このカソード53と界面を経て接合したカソード側ガス拡散層55の細孔にも入り込んで存在し、界面の側のカソード側ガス拡散層55に、アイオノマー存在域56を形成する。以下、カソード53とアイオノマー存在域56を含め、アイオノマーが存在する全ての領域をアイオノマー全領域58と称する。   As will be described in detail later, the fuel cell 40 of the present embodiment has the cathode-side gas diffusion layer 55 bonded after the application of the catalyst ink for forming the cathode 53 and before the drying, and then the ink is dried. Plan. Therefore, as schematically shown in FIG. 1, the ionomer contained in the catalyst ink forming the cathode 53 is present in the cathode 53, and in addition to the cathode 53 bonded to the cathode 53 through the interface. An ionomer existing region 56 is formed in the cathode side gas diffusion layer 55 on the interface side, which also enters the pores of the gas diffusion layer 55. Hereinafter, all regions including the ionomer including the cathode 53 and the ionomer existing region 56 are referred to as an ionomer total region 58.

セパレーター41は、電池セル50ごとに反応ガス(水素ガスを含有する燃料ガス又は酸素を含有する酸化ガス)が流れるガス流路を形成する部材であって、水素透過性が低く導電性の良好な材料で形成される。例えば、樹脂に導電材料を混入して成形したプレート状の導電性複合材や金属鋼板などがセパレーター41の形成に用いられる。セパレーター41は、電池セル50の各電極へのガス給排を行うべく、その表裏面に、セル内水素ガス流路42とセル内エアー流路43とを備える。本実施例では、セル内水素ガス流路42とセル内エアー流路43とは、セル面内(電極面内)において直交配列された流路とされ、セル内水素ガス流路42は図において上下に延びる多列の直線状流路とされている。燃料電池40の電池セル50は、これらセル内流路を経てアノード52とカソード53に水素ガスと空気の供給を受け、水素と酸素の電気化学反応を起こして発電する。   The separator 41 is a member that forms a gas flow path through which a reaction gas (a fuel gas containing hydrogen gas or an oxidizing gas containing oxygen) flows for each battery cell 50, and has low hydrogen permeability and good conductivity. Formed of material. For example, a plate-shaped conductive composite material or metal steel plate formed by mixing a conductive material into resin is used for forming the separator 41. The separator 41 includes an in-cell hydrogen gas flow path 42 and an in-cell air flow path 43 on the front and back surfaces thereof in order to supply and discharge gas to and from each electrode of the battery cell 50. In this embodiment, the in-cell hydrogen gas flow path 42 and the in-cell air flow path 43 are flow paths that are orthogonally arranged in the cell plane (in the electrode plane). It is set as the multi-row linear flow path extended up and down. The battery cell 50 of the fuel cell 40 receives the supply of hydrogen gas and air to the anode 52 and the cathode 53 through these in-cell flow paths, and generates electricity by causing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen.

次に、上記した燃料電池40の製造工程について説明する。図2は燃料電池40の製造工程の概略を示す説明図である。   Next, the manufacturing process of the fuel cell 40 described above will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of the manufacturing process of the fuel cell 40.

図2に示すように、燃料電池40を製造するに当たり、本実施例では、MEGA(電池セル50)の製造を経て燃料電池40を得るようにした。MEGAの製造に際しては、まず、固体高分子電解質膜としての電解質膜51(図1参照、以下、同じ)の準備(ステップS100)、電極触媒層であるアノード52およびカソード53の形成用の触媒インクの調合(ステップS110)、および、アノード側ガス拡散層54とカソード側ガス拡散層55の両ガス拡散層の準備(ステップS120)を行う。これら各ステップは、上記した順に実行できるほか、同時並行的に進めることもできる。   As shown in FIG. 2, in manufacturing the fuel cell 40, in this embodiment, the fuel cell 40 is obtained through the manufacture of MEGA (battery cell 50). In manufacturing MEGA, first, preparation of an electrolyte membrane 51 (see FIG. 1, the same applies hereinafter) as a solid polymer electrolyte membrane (step S100), catalyst ink for forming anode 52 and cathode 53 as electrode catalyst layers (Step S110) and preparation of both gas diffusion layers of the anode side gas diffusion layer 54 and the cathode side gas diffusion layer 55 (step S120). Each of these steps can be performed in the order described above, and can be performed in parallel.

ステップS100では、製膜生成済みの電解質膜51を購入したり、膜形成材料の高分子電解質樹脂から製膜生成することができる。本実施例では、この電解質膜51をプロトン伝導性を有するナフィオン膜とした(ナフィオンは登録商標、以下同じ)。   In step S100, the electrolyte membrane 51 that has been formed can be purchased or can be formed from a polymer electrolyte resin as a film forming material. In this embodiment, the electrolyte membrane 51 is a Nafion membrane having proton conductivity (Nafion is a registered trademark, the same applies hereinafter).

ステップS110では、白金合金を触媒とし、その触媒粒子を担持したカーボン粒子(触媒担持カーボン粒子/触媒担体)と、プロトン伝導性を有するアイオノマーと、これらの分散媒(純水、および、有機溶媒)とを、適宜な攪拌機器によって混合・攪拌することによって、触媒インクを調合する。カーボン粒子としては種々のものを選択可能であり、例えば、カーボンブラックやグラファイトの他、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー等を用いることができる。   In step S110, carbon particles (catalyst-carrying carbon particles / catalyst carrier) supporting the catalyst particles using platinum alloy as a catalyst, ionomers having proton conductivity, and a dispersion medium (pure water and organic solvent) thereof are used. Are mixed and stirred with an appropriate stirring device to prepare a catalyst ink. Various types of carbon particles can be selected. For example, carbon nanotubes, carbon nanohorns, carbon nanofibers and the like can be used in addition to carbon black and graphite.

触媒担持に際しては、通常採用されている手法、例えば、含浸法や共沈法、あるいはイオン交換法を行えばよい。また、触媒担持済みのカーボン粒子として流通しているものを入手することもできる。触媒担持カーボン粒子の分散に際しては、超音波ホモジナイザーを用いた。なお、上記の分散媒における純水と有機溶媒の混合比は、適宜決定できる。   When the catalyst is supported, a generally employed method such as an impregnation method, a coprecipitation method, or an ion exchange method may be performed. Moreover, what is distribute | circulating as the carbon particle by which catalyst support was carried out can also be obtained. An ultrasonic homogenizer was used for dispersing the catalyst-supporting carbon particles. The mixing ratio of pure water and organic solvent in the above dispersion medium can be determined as appropriate.

アイオノマーとしては、通常採択される樹脂、例えば、プロトン伝導性を有するフッ素系アイオノマーとできるほか、そのガラス転移温度が150℃以上のポリアリーレンエーテルスルホン酸(BPSH)などの炭化水素系アイオノマーも用いることもできる。この他、150℃以上のガラス転移温度のアイオノマーを得るには、アイオノマーと同質の樹脂であって高ガラス転移温度を有する樹脂を配合することが簡便である。例えば、プロトン伝導性を有するフッ素系アイオノマーに、高ガラス転移温度を有するフッ素系樹脂を配合することで、高ガラス転移温度を有するアイオノマーを得ることができる。例えば、フッ素系アイオノマーは、デュポン社製の商品名DE2020CSのアイオノマーのように、その市販品から種々採択できるので、このアイオノマー(以下、第1アイオノマーと称する)に、高ガラス転移温度を有するフッ素系樹脂を配合することでガラス転移温度を高めたアイオノマー(以下、第2アイオノマーと称する)を得ることができる。配合するフッ素系樹脂としては、デュポン社製の商品名テフロンAF2400(テフロンは登録商標、以下同じ)があり、第1アイオノマー(DE2020CS)にテフロンAF2400(溶液)を、樹脂固形分比で2:1で配合することで、高ガラス転移温度を有する第2アイオノマーとできる。   As the ionomer, a commonly selected resin, for example, a fluorine ionomer having proton conductivity can be used, and a hydrocarbon ionomer such as polyarylene ether sulfonic acid (BPSH) having a glass transition temperature of 150 ° C. or higher can also be used. You can also. In addition, in order to obtain an ionomer having a glass transition temperature of 150 ° C. or higher, it is easy to blend a resin having the same quality as the ionomer and having a high glass transition temperature. For example, an ionomer having a high glass transition temperature can be obtained by blending a fluorine resin having a high glass transition temperature with a fluorine ionomer having proton conductivity. For example, fluorine ionomers can be variously selected from commercially available products such as DuPont's trade name DE2020CS ionomer, so that this ionomer (hereinafter referred to as the first ionomer) has a high glass transition temperature. By blending the resin, an ionomer having a high glass transition temperature (hereinafter referred to as a second ionomer) can be obtained. As a fluorine resin to be blended, there is a product name Teflon AF2400 (Teflon is a registered trademark, hereinafter the same) manufactured by DuPont, and Teflon AF2400 (solution) is added to the first ionomer (DE2020CS) at a resin solid content ratio of 2: 1. In this case, the second ionomer having a high glass transition temperature can be obtained.

図3は第1アイオノマーと高ガラス転移温度を有する樹脂を配合した第2アイオノマーの性状を説明するための説明図である。この図3では、第1アイオノマーと、第2アイオノマーとをそれぞれ薄膜化した試験用シートについて、動的粘弾性測定法(DMA法)にて測定した貯蔵弾性率と損失正接(tanδ)とが示されている。そして、図3に示すように、商品名DE2020CSの第1アイオノマーは、そのガラス転移温度が約117℃である。これに対し、商品名テフロンAF2400のフッ素系樹脂を配合した第2アイオノマーは、150℃であっても損失正接が測定されないので、そのガラス転移温度は150℃を超えていることになる。つまり、商品名テフロンAF2400のフッ素系樹脂のガラス転移温度は約240℃であることから、当該樹脂が配合された第2アイオノマーは、高いガラス転移温度となる。本実施例では、ガラス転移温度が150℃以上の上記した第2アイオノマーを採用した。プロトン伝導性を有するアイオノマーは、その原材料や分子鎖構造、樹脂性状、製造プロセス設定等により、種々のガラス転移温度を備えることになり、当該温度の上限は、製造し得るアイオノマー、例えば上記したように配合する樹脂の性状で定まる。   FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the properties of the second ionomer in which the first ionomer and a resin having a high glass transition temperature are blended. FIG. 3 shows the storage elastic modulus and loss tangent (tan δ) measured by the dynamic viscoelasticity measurement method (DMA method) for the test sheet in which the first ionomer and the second ionomer are thinned, respectively. Has been. And as shown in FIG. 3, the glass transition temperature of the 1st ionomer of brand name DE2020CS is about 117 degreeC. On the other hand, since the loss tangent of the second ionomer blended with the fluorine-based resin having the trade name Teflon AF2400 is not measured even at 150 ° C., the glass transition temperature exceeds 150 ° C. That is, since the glass transition temperature of the fluorine-based resin of the trade name Teflon AF2400 is about 240 ° C., the second ionomer blended with the resin has a high glass transition temperature. In this example, the second ionomer described above having a glass transition temperature of 150 ° C. or higher was employed. An ionomer having proton conductivity has various glass transition temperatures depending on its raw materials, molecular chain structure, resin properties, production process settings, etc., and the upper limit of the temperature is an ionomer that can be produced, for example, as described above. Determined by the properties of the resin to be blended.

ステップS120では、アノード側ガス拡散層54とカソード側ガス拡散層55としてのカーボンペーパーやカーボンクロスを準備することになる。   In step S120, carbon paper or carbon cloth is prepared as the anode side gas diffusion layer 54 and the cathode side gas diffusion layer 55.

これらステップS100〜120に続いては、調合済みの触媒インクを電解質膜51の膜面に塗工する(ステップS130)。次いで、その塗工した触媒インクが乾燥する前に、塗工済み触媒インクにアノード側ガス拡散層54(例えば、カーボンクロス)を押圧接合し、その際の荷重を管理した状況下で、触媒インクを乾燥させる(ステップS140)。このステップS140を経て触媒インクが乾燥すると、電解質膜51の膜面にカソード53が接合し、更にこのカソード53にカソード側ガス拡散層55が密着する。そして、ステップS130〜140の処置をアノード52の側においても行うことで、電池セル50(MEGA)が製造される。図4は触媒インクの塗工とこれに続くアノード側ガス拡散層54の接合およびインク乾燥を説明するための説明図である。   Following these steps S100 to 120, the prepared catalyst ink is applied to the membrane surface of the electrolyte membrane 51 (step S130). Next, before the coated catalyst ink is dried, the anode side gas diffusion layer 54 (for example, carbon cloth) is pressed and joined to the coated catalyst ink, and the catalyst ink is managed under the condition where the load at that time is controlled. Is dried (step S140). When the catalyst ink is dried through step S140, the cathode 53 is bonded to the membrane surface of the electrolyte membrane 51, and the cathode-side gas diffusion layer 55 is in close contact with the cathode 53. And the battery cell 50 (MEGA) is manufactured by performing the process of step S130-140 also on the anode 52 side. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the application of the catalyst ink, the subsequent joining of the anode side gas diffusion layer 54 and the ink drying.

図4に示すように、塗工機器100を用いて触媒インクを電解質膜51に均一厚みで塗工する(ステップS130)。この塗工手法としては、膜状に塗布形成するアプリケータ塗工や、ダイ塗工、スプレー塗布等、適宜採用できる。こうして電解質膜51の膜面に塗工された触媒インクは、乾燥後に、カソード53となる。触媒インク塗工後には、図示しない搬送機器を用いて、触媒インク塗工済みの電解質膜51を押圧乾燥装置120に搬送する。   As shown in FIG. 4, the coating ink 100 is applied to the electrolyte membrane 51 with a uniform thickness using the coating apparatus 100 (step S130). As this coating method, applicator coating for forming a film, die coating, spray coating, or the like can be employed as appropriate. The catalyst ink thus applied to the membrane surface of the electrolyte membrane 51 becomes the cathode 53 after drying. After the catalyst ink coating, the electrolyte membrane 51 that has been coated with the catalyst ink is transported to the press drying device 120 using a transport device (not shown).

押圧乾燥装置120は、乾燥炉121を備え、その炉内に、セットテーブル122と、押圧プレート124と、昇降機器126とを備える。昇降機器126は、ボールネジやリニアレール等の進退機構を内蔵し、押圧プレート124をセットテーブル122に対して昇降させる。   The press drying apparatus 120 includes a drying furnace 121, and includes a set table 122, a pressing plate 124, and a lifting device 126 in the furnace. The lifting device 126 has a built-in advance / retreat mechanism such as a ball screw or a linear rail, and moves the pressing plate 124 up and down with respect to the set table 122.

押圧乾燥装置120に搬送された触媒インク塗工済みの電解質膜51は、セットテーブル122に載置してセットされる。その後、乾燥前の触媒インクにカソード側ガス拡散層55が重ねられ、当該インクにカソード側ガス拡散層55が接合する。この状態において、押圧乾燥装置120は、押圧プレート124をセットテーブル122に向けて降下させ、カソード側ガス拡散層55を未乾燥の触媒インクに押圧して接合する。押圧乾燥装置120の制御装置128は、CPUやROM、RAMを備えるマイクロコンピューターとして構成され、昇降機器126を制御して、押圧プレート124によるカソード側ガス拡散層55の接合荷重を管理する。そして、制御装置128は、この荷重管理下の状況において、乾燥炉121の図示しないヒーターをオンにして炉内温度をインク乾燥温度に制御し、触媒インクの乾燥を図る。この際の炉内温度は、触媒インクに含まれるアイオノマーのガラス転移温度より低温とでき、インク中の純水や溶媒を乾燥除去できる温度とされる。なお、室温より若干高めの炉内温度として、自然乾燥を図るようにすることもできる。   The electrolyte membrane 51 that has been coated with the catalyst ink and has been transported to the pressure drying device 120 is placed on the set table 122 and set. Thereafter, the cathode-side gas diffusion layer 55 is superimposed on the catalyst ink before drying, and the cathode-side gas diffusion layer 55 is joined to the ink. In this state, the pressure drying device 120 lowers the pressure plate 124 toward the set table 122 and presses and bonds the cathode side gas diffusion layer 55 to the undried catalyst ink. The control device 128 of the press drying device 120 is configured as a microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM, and controls the lifting device 126 to manage the bonding load of the cathode side gas diffusion layer 55 by the press plate 124. Then, the control device 128 turns on a heater (not shown) of the drying furnace 121 to control the furnace temperature to the ink drying temperature in the situation under the load management, thereby drying the catalyst ink. The furnace temperature at this time can be lower than the glass transition temperature of the ionomer contained in the catalyst ink, and is a temperature at which the pure water and the solvent in the ink can be removed by drying. It should be noted that natural drying may be achieved at a furnace temperature slightly higher than room temperature.

制御装置128は、荷重管理に必要な種々のパラメータを記憶している。例えば、ステップS110にて調合した触媒インクの粘性やその温度依存性の他、押圧プレート124にて加える荷重と、図1に示したアイオノマー存在域56やアイオノマー全領域58の厚み、およびカソード側ガス拡散層55に用いる材料(カーボンペーパーやカーボンクロス等)の気孔率や細孔径等との関係を記憶している。そして、制御装置128は、ステップS120においてカソード側ガス拡散層55を未乾燥の触媒インクに押圧する際の荷重を、アイオノマー存在域56の厚みが後述の範囲に収まるよう、管理しつつ、触媒インクの乾燥を図る(ステップS140)。こうした荷重管理下での触媒インクの乾燥については、その間のアイオノマーの挙動等を含めて後述する。   The control device 128 stores various parameters necessary for load management. For example, in addition to the viscosity of the catalyst ink prepared in step S110 and its temperature dependency, the load applied by the pressing plate 124, the thickness of the ionomer existing area 56 and the entire ionomer area 58 shown in FIG. The relationship with the porosity, pore diameter, etc. of the material (carbon paper, carbon cloth, etc.) used for the diffusion layer 55 is stored. Then, the control device 128 manages the load at the time of pressing the cathode side gas diffusion layer 55 against the undried catalyst ink in step S120 so that the thickness of the ionomer existing area 56 falls within the range described later, while the catalyst ink Is dried (step S140). The drying of the catalyst ink under such load management will be described later, including the behavior of the ionomer during that time.

図2のステップSS140を経て電池セル50(MEGA)が製造されると、電池セル50の両側のガス拡散層にセパレーター41を接合させつつ(ステップS200)、これらを所定の順序で(図1のセルが繰り返し形成されるように)所定数積層してスタック構造を組み立て、積層方向に所定の押圧力を加えて全体構造を保持する(ステップS300)。これにより、燃料電池40が完成する。   When the battery cell 50 (MEGA) is manufactured through step SS140 of FIG. 2, the separator 41 is bonded to the gas diffusion layers on both sides of the battery cell 50 (step S200), and these are arranged in a predetermined order (FIG. 1). A predetermined number of layers are stacked to assemble a stack structure (so that cells are repeatedly formed), and a predetermined pressing force is applied in the stacking direction to hold the entire structure (step S300). Thereby, the fuel cell 40 is completed.

次に、ステップS140で行われる荷重管理下での触媒インクの乾燥について説明する。図5はカソード側ガス拡散層55の押圧による触媒インク中のアイオノマーの挙動を模式的に示す説明図である。   Next, drying of the catalyst ink under load management performed in step S140 will be described. FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the behavior of the ionomer in the catalyst ink due to the pressing of the cathode side gas diffusion layer 55.

図5では、下向きの図中の白抜き矢印にて荷重の大きさが模式的に区別して示しており、上段の図から下段側に推移するほど、押圧プレート124によりカソード側ガス拡散層55を押圧する際の荷重が大きくなっている。既述したように、細孔を有する故にガス透過性を呈するカソード側ガス拡散層55は、未乾燥の状態の触媒インクに重なるよう接合されるので、このカソード側ガス拡散層55が押圧プレート124による荷重を受けると、未乾燥の触媒インクに含まれるアイオノマーは、触媒インクと界面を経て接合したカソード側ガス拡散層55の細孔に入り込む。これにより、カソード側ガス拡散層55には、この界面の側にアイオノマー存在域56が形成される。カソード側ガス拡散層55の側へのアイオノマーの入り込みは、押圧プレート124による荷重の大きさに依存するので、アイオノマー存在域56の厚みは、図5に示すように、制御装置128による昇降機器126の制御を経て管理された荷重(接合荷重)が大きくなるほど増すことになる。   In FIG. 5, the magnitude of the load is schematically distinguished by a white arrow in the downward view, and the cathode side gas diffusion layer 55 is moved by the pressing plate 124 as the load transitions from the upper view to the lower step side. The load when pressing is increased. As described above, the cathode-side gas diffusion layer 55 exhibiting gas permeability due to the pores is joined so as to overlap with the catalyst ink in an undried state, so that the cathode-side gas diffusion layer 55 is bonded to the pressing plate 124. When the load is applied, the ionomer contained in the undried catalyst ink enters the pores of the cathode-side gas diffusion layer 55 bonded to the catalyst ink through the interface. As a result, an ionomer existence region 56 is formed on the cathode side gas diffusion layer 55 on the interface side. Since the ionomer intrusion into the cathode gas diffusion layer 55 depends on the magnitude of the load applied by the pressing plate 124, the thickness of the ionomer existence area 56 is as shown in FIG. As the load (joining load) managed through the above control increases, the load increases.

押圧乾燥装置120(図4参照)は、こうした荷重管理下で乾燥炉121の炉内で触媒インクを加熱乾燥されるので、その乾燥の際の純水や溶媒の蒸発除去を経て、電極触媒層であるカソード53では、触媒粒子を担持したカーボン粒子(触媒担体S)は、アイオノマーで被覆され、空隙Kも形成される。触媒インクに含まれるアイオノマーは、カソード側ガス拡散層55に入り込んでアイオノマー存在域56を形成することから、触媒担体Sを被覆してカソード53に残るアイオノマーは、カソード側ガス拡散層55への入り込みの分だけ、少なくなる。よって、図5(C)に示す大きな荷重でカソード側ガス拡散層55を未乾燥の触媒インクに接合した場合には、カソード側ガス拡散層55へのアイオノマーの入り込みが増えて、アイオノマーによる触媒担体Sの被覆が損なわれ、アイオノマー未被覆の触媒担体Sが残ったり、こうした触媒担体Sが集まると想定される。その一方、図5(A)に示すように小さな荷重でカソード側ガス拡散層55を未乾燥の触媒インクに接合した場合には、カソード側ガス拡散層55へのアイオノマーの入り込みが減ることから、アイオノマーによる触媒担体Sの被覆が損なわれないようになるとはいえ、アイオノマー存在域56の厚みが小さくなる。なお、アイオノマー存在域56は、カソード側ガス拡散層55の細孔へのアイオノマーの入り込みにより形成されるとはいえ、触媒インク乾燥の際の純水や溶媒の蒸発除去が起きるので、細孔が閉塞されてしまうことはなく、カソード側ガス拡散層55のガス透過性は損なわれない。   The pressure drying apparatus 120 (see FIG. 4) heats and dries the catalyst ink in the furnace of the drying furnace 121 under such load control. Thus, the electrode catalyst layer is subjected to evaporative removal of pure water and solvent during the drying. In the cathode 53, the carbon particles carrying the catalyst particles (catalyst support S) are covered with an ionomer, and a void K is also formed. Since the ionomer contained in the catalyst ink enters the cathode side gas diffusion layer 55 to form the ionomer existence region 56, the ionomer that covers the catalyst carrier S and remains on the cathode 53 enters the cathode side gas diffusion layer 55. It will decrease by the amount. Therefore, when the cathode side gas diffusion layer 55 is bonded to the undried catalyst ink with a large load as shown in FIG. 5C, the ionomer enters the cathode side gas diffusion layer 55 and the catalyst carrier by the ionomer is increased. It is assumed that the coating of S is damaged, and the ionomer-uncoated catalyst carrier S remains or collects. On the other hand, when the cathode side gas diffusion layer 55 is bonded to the undried catalyst ink with a small load as shown in FIG. 5A, the ionomer entry into the cathode side gas diffusion layer 55 is reduced. Although the coating of the catalyst carrier S with the ionomer is not impaired, the thickness of the ionomer existence region 56 is reduced. Although the ionomer existence region 56 is formed by the ionomer entering into the pores of the cathode side gas diffusion layer 55, the pure water and the solvent are removed by evaporation when the catalyst ink is dried. The gas permeability of the cathode side gas diffusion layer 55 is not impaired.

図6は電子顕微鏡写真を用いてアイオノマー存在域56とアイオノマー全領域58の存在の様子を示す説明図である。この図6は、図4の押圧乾燥装置120を用い図2のステップS140を経て得られた試験片を厚み方向に切断して、その切断面を撮像した2次電子像と反射電子像を、上記試験片の模式構成と対比して示している。この場合、上記の試験片は、電解質膜51の膜面に触媒インクを用いてカソード53を形成し、このカソード53にカソード側ガス拡散層55を接合した試験片となる。そして、この試験片を厚み方向に切断した切断面では、アイオノマーが存在する領域と存在しない領域が隣り合う状況と、元素の分布状況とが反映していることになる。   FIG. 6 is an explanatory view showing the existence of the ionomer existing area 56 and the entire ionomer area 58 using an electron micrograph. FIG. 6 shows a secondary electron image and a reflected electron image obtained by cutting the test piece obtained through step S140 of FIG. 2 in the thickness direction using the press drying apparatus 120 of FIG. It is shown in contrast to the schematic configuration of the test piece. In this case, the test piece is a test piece in which the cathode 53 is formed on the membrane surface of the electrolyte membrane 51 using the catalyst ink, and the cathode-side gas diffusion layer 55 is joined to the cathode 53. The cut surface obtained by cutting the test piece in the thickness direction reflects the situation where the region where the ionomer exists and the region where the ionomer does not exist are adjacent to each other and the distribution state of the elements.

図6の左側に示す2次電子像は、試験片の切断面の表面凹凸像を映し出す。表面凹凸は、切断面の物理的状況であり、アイオノマーが存在する領域と存在しない領域とで相違する。そして、試験片切断面では、アイオノマーが存在する領域と存在しない領域とが隣り合うことから、2次電子像により、アイオノマー全領域58の電解質膜51の側の境界と、アイオノマー全領域58のカソード側ガス拡散層55の側の境界が判明する。その一方、図6の右側に示す反射電子像は、試験片の切断面における元素の分布状況を映し出し、質量の大きい元素ほど、その原子の存在を白い画像として映し出す。この切断面では、触媒としての高質量の白金を担持した触媒担体Sを含むカソード53と触媒担体Sを含まないカソード側ガス拡散層55が隣り合うことから、反射電子像により、カソード53とカソード側ガス拡散層55の境界が判明する。これにより、図6に示すように、アイオノマー存在域56の厚みと、アイオノマー全領域58の厚みとを規定できる。本実施例では、この両者の厚みを既述した荷重管理の際の荷重と対応させて、その関係を予め把握し、その結果を例えばマップ状のメモリーデータとして制御装置128に記憶する。このため、ステップS120では、押圧プレート124の押圧の際の荷重管理を図った上で触媒インクを乾燥させることで、アイオノマー存在域56とアイオノマー全領域58とを、その厚みにおいて所望の関係とできる。この点について、以下、説明する。   The secondary electron image shown on the left side of FIG. 6 shows a surface irregularity image of the cut surface of the test piece. The surface unevenness is a physical state of the cut surface, and is different between a region where the ionomer is present and a region where the ionomer is not present. Since the region where the ionomer exists and the region where the ionomer does not exist are adjacent to each other at the cut surface of the test piece, the secondary electron image shows the boundary on the side of the electrolyte film 51 in the entire ionomer region 58 and the cathode of the entire ionomer region 58. The boundary on the side of the side gas diffusion layer 55 is found. On the other hand, the backscattered electron image shown on the right side of FIG. 6 shows the distribution of elements on the cut surface of the test piece, and the larger the element, the more the atoms are shown as a white image. In this cut surface, the cathode 53 including the catalyst carrier S supporting high-mass platinum as a catalyst and the cathode-side gas diffusion layer 55 not including the catalyst carrier S are adjacent to each other. The boundary of the side gas diffusion layer 55 is found. Thereby, as shown in FIG. 6, the thickness of the ionomer existing area 56 and the thickness of the entire ionomer area 58 can be defined. In the present embodiment, the thicknesses of the two are made to correspond to the load at the time of the load management described above, the relationship is grasped in advance, and the result is stored in the control device 128 as, for example, map-like memory data. For this reason, in step S120, the ionomer presence area 56 and the entire ionomer area 58 can be in a desired relationship by drying the catalyst ink after managing the load when the pressing plate 124 is pressed. . This point will be described below.

図5を用いて説明したように、アイオノマー存在域56の厚み(以下、この厚みをS0と表す)は、カソード側ガス拡散層55へのアイオノマーの入り込みの状況が反映し、アイオノマーによる触媒担体Sの被覆状況に影響を及ぼす。また、アイオノマー存在域56は、カソード53とカソード側ガス拡散層55の界面に存在し、アイオノマーは、このアイオノマー存在域56からカソード53に亘って存在することから、触媒インク乾燥後に形成されるカソード53とカソード側ガス拡散層55との密着強度にも影響を及ぼす。この密着強度は、アイオノマー存在域56の厚みS0が小さいほど低下し、この厚みS0が大きくなれば高まる。その一方、カソード53におけるアイオノマーによる触媒担体Sの被覆が損なわれてアイオノマー未被覆の触媒担体Sが残ったりすると(図5(C)参照)、カソード53にアイオノマーが触媒担体Sを被覆して存在するが故に確保されるガス透過性やプロトン伝導性が損なわれて、発電性能の低下を来す。ガス透過性やプロトン伝導性に依存する発電性能は、アイオノマー存在域56の厚みS0が大きいほど低下し、この厚みS0が小さくなればその低下は抑制される。   As described with reference to FIG. 5, the thickness of the ionomer existence region 56 (hereinafter, this thickness is expressed as S0) reflects the state of the ionomer entering the cathode gas diffusion layer 55, and the catalyst carrier S by the ionomer. Affects the coating situation. Further, the ionomer existence area 56 exists at the interface between the cathode 53 and the cathode-side gas diffusion layer 55, and the ionomer exists from the ionomer existence area 56 to the cathode 53, so that the cathode formed after drying the catalyst ink. The adhesion strength between the gas diffusion layer 53 and the cathode side gas diffusion layer 55 is also affected. This adhesion strength decreases as the thickness S0 of the ionomer existence region 56 decreases, and increases as the thickness S0 increases. On the other hand, if the coating of the catalyst carrier S with the ionomer on the cathode 53 is damaged and the catalyst carrier S not covered with the ionomer remains (see FIG. 5C), the ionomer is coated on the cathode 53 with the catalyst carrier S present. Therefore, the gas permeability and proton conductivity that are ensured are impaired, resulting in a decrease in power generation performance. The power generation performance depending on gas permeability and proton conductivity decreases as the thickness S0 of the ionomer existence region 56 increases, and the decrease is suppressed as the thickness S0 decreases.

ところで、アイオノマー存在域56は、カソード53を含むアイオノマー全領域58の一部領域であり、この両者の厚みはMEGA製造過程で常時一律とすることは困難である。このため、アイオノマー存在域56の厚みS0は、アイオノマー全領域58の厚み(以下、この厚みをSAと称する)との関係を考慮することで、カソード53とカソード側ガス拡散層55との密着強度や、カソード53におけるガス透過性とプロトン伝導性とを規定する指標となり得る。そして、アイオノマー全領域58の厚みSAを考慮した上でのアイオノマー存在域56の厚みS0の下限値は、カソード53とカソード側ガス拡散層55との密着強度を規定し、この厚みS0の上限値は、カソード53におけるガス透過性とプロトン伝導性とを規定する。こうした知見に基づき、次のようにアイオノマー存在域56の厚みS0を定めた。この場合、アイオノマー全領域58は、カソード53とアイオノマー存在域56とを含むことから、アイオノマー全領域58の厚みSAは、アイオノマー存在域56の厚みS0とカソード53の厚みの和となる。   By the way, the ionomer existence region 56 is a partial region of the entire ionomer region 58 including the cathode 53, and it is difficult to always make the thickness of both of them uniform in the MEGA manufacturing process. For this reason, the thickness S0 of the ionomer existing region 56 is determined by considering the relationship with the thickness of the entire ionomer region 58 (hereinafter, this thickness is referred to as “SA”), and thereby the adhesion strength between the cathode 53 and the cathode-side gas diffusion layer 55. Alternatively, it can be an index for defining gas permeability and proton conductivity in the cathode 53. The lower limit value of the thickness S0 of the ionomer existence region 56 in consideration of the thickness SA of the entire ionomer region 58 defines the adhesion strength between the cathode 53 and the cathode side gas diffusion layer 55, and the upper limit value of the thickness S0. Defines the gas permeability and proton conductivity in the cathode 53. Based on these findings, the thickness S0 of the ionomer existence region 56 was determined as follows. In this case, since the ionomer total region 58 includes the cathode 53 and the ionomer existing region 56, the thickness SA of the ionomer total region 58 is the sum of the thickness S 0 of the ionomer existing region 56 and the thickness of the cathode 53.

まず、アイオノマー全領域58の厚みSAを考慮した上でのアイオノマー存在域56の厚みS0の下限値と、カソード53とカソード側ガス拡散層55との密着強度の関係について説明する。用いる試験片は、図2のステップS140を経て得られたMEGAであり、このMEGA試験片を10mm幅にカットした上で、常温・常湿の環境下において、90°剥離試験に供した。MEGA試験片については、ステップS140における荷重管理値が異なるものを複数種類用意した。また、既存のMEGAについても、その対比のため、剥離試験に供した。表1に剥離試験に供した試験片一覧を示す。   First, the relationship between the lower limit value of the thickness S0 of the ionomer existence region 56 in consideration of the thickness SA of the entire ionomer region 58 and the adhesion strength between the cathode 53 and the cathode side gas diffusion layer 55 will be described. The test piece to be used is MEGA obtained through step S140 of FIG. 2, and this MEGA test piece was cut into a width of 10 mm and subjected to a 90 ° peel test in an environment of normal temperature and normal humidity. Regarding MEGA test pieces, a plurality of types having different load management values in step S140 were prepared. In addition, the existing MEGA was also subjected to a peel test for comparison. Table 1 shows a list of test pieces subjected to the peel test.

この表1において、比較例品1は、既存MEGAであり、シート状の電解質膜51に触媒インクにてアノード52とカソード53とを接合形成済みのMEAを、アノード側ガス拡散層54とカソード側ガス拡散層55で挟持して、これらを130℃x1.2MPaの加圧条件でホットプレスして得たMEGAである。この比較例品1での、カソード53とカソード側ガス拡散層55の密着は、130℃のホットプレス手法に依存する。この際のプレス温度(130℃)は、触媒インクに含まれるアイオノマー、例えば、既述した商品名DE2020CSのアイオノマーのガラス転移温度より高い温度であり、こうすることで、アノードの軟化を経て、カソード53へのカソード側ガス拡散層55の密着が可能となる。   In Table 1, the comparative example product 1 is an existing MEGA, which is an MEA in which an anode 52 and a cathode 53 are bonded to a sheet-like electrolyte membrane 51 with a catalyst ink, and an anode side gas diffusion layer 54 and a cathode side. It is a MEGA obtained by sandwiching between gas diffusion layers 55 and hot-pressing them under a pressure condition of 130 ° C. × 1.2 MPa. The adhesion between the cathode 53 and the cathode-side gas diffusion layer 55 in the comparative product 1 depends on a hot press method at 130 ° C. The press temperature (130 ° C.) at this time is higher than the glass transition temperature of the ionomer contained in the catalyst ink, for example, the ionomer of the trade name DE2020CS described above. Adhesion of the cathode side gas diffusion layer 55 to 53 becomes possible.

実施例品1〜3は、既述した図2の製造手順を経て得られたMEGAであり、カソード側ガス拡散層55を荷重管理して未乾燥触媒インクに常温にて接合し、その際の荷重が表のように相違する。比較例品2は、上記の実施例品と同一手順で得たMEGAではあるものの、未乾燥触媒インクにカソード側ガス拡散層55を接合する際の荷重を過多としたものである。実施例品1〜3と比較例品2のMEGAを得る際の触媒インク乾燥温度は、用いたアイオノマーのガラス転移温度より低いものとした。触媒インクの乾燥温度については、インク中の純水と溶媒を蒸発除去できる温度とした。この実施例品1〜3と比較例品2における触媒インクは、既述した第2アイオノマーを用いた触媒インクである。   Example products 1 to 3 are MEGAs obtained through the manufacturing procedure of FIG. 2 described above, and the cathode side gas diffusion layer 55 is subjected to load management and bonded to undried catalyst ink at room temperature. The load is different as shown in the table. Although the comparative example product 2 is a MEGA obtained by the same procedure as the above-described example product, the load when the cathode side gas diffusion layer 55 is joined to the undried catalyst ink is excessive. The catalyst ink drying temperature when obtaining MEGAs of Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 was lower than the glass transition temperature of the ionomer used. The drying temperature of the catalyst ink was set to a temperature at which pure water and the solvent in the ink could be removed by evaporation. The catalyst inks in Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 are catalyst inks using the second ionomer described above.

図7は実施例品と比較例品の剥離強度をカソード側ガス拡散層55の厚みS0と関係付けて示したグラフである。この図7のグラフは、縦軸を剥離強度とし、横軸をカソード側ガス拡散層55の厚みS0をアイオノマー全領域58の厚みSAで除算した割合(%)としてプロットされている。この剥離強度は、表1の実施例品と比較例品のそれぞれのシートから幅10mmの試験片を作成し、その試験片を常温、常湿にて90℃剥離試験に供して測定した。以下、説明の便宜上、カソード側ガス拡散層55の厚みS0をアイオノマー全領域58の厚みSAで除算した割合を、アイオノマー界面比S0/SAと称する。実施例品・比較例品のアイオノマー界面比S0/SAの値(%)は、図6で説明した手法にて、実施例品および比較例品それぞれのカソード側ガス拡散層55の厚みS0とアイオノマー全領域58の厚みSAとを求めて算出した。   FIG. 7 is a graph showing the peel strength of the example product and the comparative product in relation to the thickness S0 of the cathode side gas diffusion layer 55. In the graph of FIG. 7, the vertical axis represents the peel strength, and the horizontal axis is plotted as a ratio (%) obtained by dividing the thickness S0 of the cathode-side gas diffusion layer 55 by the thickness SA of the entire ionomer region 58. The peel strength was measured by preparing a test piece having a width of 10 mm from each of the Example product and the Comparative product in Table 1, and subjecting the test piece to a 90 ° C. peel test at room temperature and normal humidity. Hereinafter, for convenience of explanation, a ratio obtained by dividing the thickness S0 of the cathode side gas diffusion layer 55 by the thickness SA of the entire ionomer region 58 is referred to as an ionomer interface ratio S0 / SA. The value (%) of the ionomer interface ratio S0 / SA of the example product / comparative example product was determined using the method described in FIG. 6 with the thickness S0 of the cathode side gas diffusion layer 55 of each of the example product and the comparative product and the ionomer. The thickness SA of the entire region 58 was obtained and calculated.

MEGAとしては、カソード53とアノード側ガス拡散層54の剥離強度は高いほど望ましく、図7に示すように、45N/m程度の強度を有することが、電池セル50、延いては燃料電池40としての耐久性や実用上から要請される。比較例品1は、触媒インクの乾燥を経て形成されたカソード53にカソード側ガス拡散層55をホットプレス手法にて接合していることから、その接合強度は低く、上記した強度要請に応えられない。その一方、カソード側ガス拡散層55の接合荷重を0.85Paに管理した実施例品1は、アイオノマー界面比S0/SAが9%であるものの、上記した強度要請に応えることができる。これを超える荷重に管理した実施例品2〜3と比較例品2も同様である。この場合、荷重管理下での触媒インク乾燥を図った実施例品1〜3と比較例品2とにおいて、管理荷重とアイオノマー界面比S0/SAとは単純な比例関係にはないものの、管理荷重が高まれば、図5にて説明したようにカソード側ガス拡散層55の厚みS0が大きくなってアイオノマー界面比S0/SAも大きくなることが判る。本実施例では、こうした荷重とアイオノマー界面比S0/SAとの関係を、押圧乾燥装置120の制御装置128にて、既述したように予め実験等により把握した上で、荷重管理に必要な種々のパラメータを記憶している。これにより、例えば、剥離強度が45N/m程度もしくはこれ以上となるように、管理荷重を経てアイオノマー界面比S0/SAの値、即ちアイオノマー存在域56の厚みS0やアイオノマー全領域58の厚みSAを規定できる。この場合、カソード側ガス拡散層55の厚みやカソード53の厚みは、上記したアイオノマー界面比S0/SAに影響するが、これら厚みは電池セル50として通常採択される実用可能な範囲の厚みであればよい。   As MEGA, it is desirable that the peel strength between the cathode 53 and the anode-side gas diffusion layer 54 is as high as possible. As shown in FIG. 7, the battery cell 50 and thus the fuel cell 40 have a strength of about 45 N / m. Is required for durability and practical use. Since the comparative example product 1 has the cathode gas diffusion layer 55 bonded to the cathode 53 formed by drying the catalyst ink by a hot press method, the bonding strength is low and can meet the above-described strength requirements. Absent. On the other hand, the product 1 of Example in which the bonding load of the cathode side gas diffusion layer 55 is controlled to 0.85 Pa can meet the above-described strength requirement although the ionomer interface ratio S0 / SA is 9%. The same applies to Example Products 2 to 3 and Comparative Example Product 2 that are managed with loads exceeding this. In this case, in Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 in which catalyst ink was dried under load management, the management load and the ionomer interface ratio S0 / SA are not in a simple proportional relationship, but the management load As shown in FIG. 5, it can be seen that the thickness S0 of the cathode-side gas diffusion layer 55 increases and the ionomer interface ratio S0 / SA also increases. In this embodiment, the relationship between the load and the ionomer interface ratio S0 / SA is ascertained by the control device 128 of the press drying device 120 through experiments as described above, and various kinds of load management are necessary. The parameters are stored. Thereby, for example, the value of the ionomer interface ratio S0 / SA, that is, the thickness S0 of the ionomer existing region 56 and the thickness SA of the entire ionomer region 58 are controlled through a control load so that the peel strength is about 45 N / m or more. Can be defined. In this case, the thickness of the cathode-side gas diffusion layer 55 and the thickness of the cathode 53 affect the above-mentioned ionomer interface ratio S0 / SA, but these thicknesses are within a practical range that is usually adopted for the battery cell 50. That's fine.

次に、アイオノマー全領域58の厚みSAを考慮した上でのアイオノマー存在域56の厚みS0の上限値と、MEGAに求められるガス透過性との関係について説明する。MEGAには、高いガス透過性が求められ、このガス透過性は、カソード53にアイオノマーが存在するが故にプロトン伝導性と共に得られ、発電性能に影響を及ぼす。よって、上記の表1に示した実施例品1〜3と比較例品1〜2とについて、酸素ガス拡散抵抗評価に処した。このガス拡散抵抗評価は、実施例品1〜3および比較例品1〜2それぞれのMEGAの発電運転させた場合の限界電流値より算出できる。図8は実施例品と比較例品の酸素ガス拡散抵抗をカソード側ガス拡散層55の厚みS0と関係付けて示したグラフである。この図8のグラフは、次のように得た。まず、実施例品1〜3および比較例品1〜2それぞれのMEGAを試験セルとし、セル温度を50℃に、アノード・カソードの両極ともに加湿バブラー温度60℃の過加湿状態とした。その上で、それぞれの試験セルのカソード53に低濃度酸素ガス(2%)を供給し、アノード52には水素ガスを供給して発電させ、その際の限界電流値を求め、当該限界電流値から所定の換算式を用いて酸素ガス拡散抵抗を求めた。そして、この求めた酸素ガス拡散抵抗値を、実施例品1〜3および比較例品1〜2それぞれのアイオノマー界面比S0/SAの値に対応付けてプロットした。   Next, the relationship between the upper limit value of the thickness S0 of the ionomer existence region 56 in consideration of the thickness SA of the entire ionomer region 58 and the gas permeability required for MEGA will be described. MEGA is required to have high gas permeability. This gas permeability is obtained together with proton conductivity because of the presence of an ionomer in the cathode 53, and affects power generation performance. Therefore, the example products 1-3 and the comparative products 1-2 shown in Table 1 were subjected to oxygen gas diffusion resistance evaluation. This gas diffusion resistance evaluation can be calculated from the limit current values when the MEGA power generation operation of each of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 is performed. FIG. 8 is a graph showing the oxygen gas diffusion resistance of the example product and the comparative example product in relation to the thickness S0 of the cathode side gas diffusion layer 55. The graph of FIG. 8 was obtained as follows. First, each MEGA of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 was used as a test cell, the cell temperature was set to 50 ° C., and both the anode and cathode electrodes were set to an excessively humidified state with a humidifying bubbler temperature of 60 ° C. After that, low concentration oxygen gas (2%) is supplied to the cathode 53 of each test cell, and hydrogen gas is supplied to the anode 52 to generate electric power, and a limit current value at that time is obtained. From the above, the oxygen gas diffusion resistance was determined using a predetermined conversion formula. Then, the obtained oxygen gas diffusion resistance values were plotted in association with the values of the ionomer interface ratio S0 / SA of each of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2.

MEGAとしては、ガス透過性は高いほど望ましいことから、上記したように求められる酸素ガス拡散抵抗値は、図8に示すように、120sec/m程度まで低抵抗値であることが、電池セル50、延いては燃料電池40としての発電能力確保の上から要請される。この120sec/mの酸素ガス拡散抵抗値は、シート状の電解質膜51に触媒インクにてアノード52とカソード53とを接合形成済みのMEAを、アノード側ガス拡散層54とカソード側ガス拡散層55で挟持して、これらをホットプレスして得た既存のMEGA(比較例品1)で得られた抵抗値と同程度である。   For MEGA, the higher the gas permeability, the better. Therefore, as shown in FIG. 8, it is preferable that the oxygen gas diffusion resistance value is as low as about 120 sec / m as shown in FIG. Therefore, it is requested after securing the power generation capability as the fuel cell 40. The oxygen gas diffusion resistance value of 120 sec / m is obtained by combining MEA in which the anode 52 and the cathode 53 are bonded to the sheet-like electrolyte membrane 51 with the catalyst ink, and the anode-side gas diffusion layer 54 and the cathode-side gas diffusion layer 55. It is comparable to the resistance value obtained by the existing MEGA (Comparative Example Product 1) obtained by hot pressing them.

比較例品2は、実施例品1〜3と同じ手法で得られたMEGAではあるものの、カソード側ガス拡散層55の接合荷重の管理荷重が大きいため、図5(C)に示したようにアイオノマー存在域56の厚みS0が大きい状態と想定される。よって、図5(C)のような比較例品2では、既述したようにカソード53におけるアイオノマーの量が少なくなって、ガス透過性が低下し、このことは、比較例品2の酸素ガス拡散抵抗値が220sec/mと大きくなっている図8の結果と符合している。つまり、接合荷重を管理したとはいえ、その荷重が過大であれば、比較例品2のように大きな酸素ガス拡散抵抗値となるため、上記したガス透過性確保の要請に応えられない。その一方、カソード側ガス拡散層55の接合荷重を0.85〜13.1Paと比較例品2より小さい荷重に管理した実施例品1〜3は、それぞれのアイオノマー界面比S0/SAが相違するものの、これら実施例品のアイオノマー界面比S0/SAは、実施例品3の当該界面比の37%以下である。そして、この37%以下のアイオノマー界面比S0/SAである実施例品1〜3のそれぞれにおいて、上記したガス透過性確保の要請に応えることができる。この場合、荷重管理下での触媒インク乾燥を図った実施例品1〜3と比較例品2とにおいて、既述したように管理荷重とアイオノマー界面比S0/SAとは単純な比例関係にはないものの、管理荷重を小さくすればアイオノマー界面比S0/SAを小さくできる。本実施例では、こうした荷重とアイオノマー界面比S0/SAとの関係を、押圧乾燥装置120の制御装置128にて、既述したように予め実験等により把握した上で、荷重管理に必要な種々のパラメータを記憶している。これにより、例えば、酸素ガス拡散抵抗値が120sec/m程度の範囲に収まるように、管理荷重を経てアイオノマー界面比S0/SAの値、即ちアイオノマー存在域56の厚みS0やアイオノマー全領域58の厚みSAを規定できる。   Although the comparative example product 2 is MEGA obtained by the same method as the example products 1 to 3, since the management load of the bonding load of the cathode side gas diffusion layer 55 is large, as shown in FIG. It is assumed that the thickness S0 of the ionomer existence area 56 is large. Therefore, in the comparative product 2 as shown in FIG. 5C, as described above, the amount of ionomer in the cathode 53 is reduced and the gas permeability is lowered. This is because the oxygen gas of the comparative product 2 is reduced. This agrees with the result of FIG. 8 in which the diffusion resistance value is as large as 220 sec / m. That is, even if the bonding load is controlled, if the load is excessive, the oxygen gas diffusion resistance value is large as in the comparative product 2, so that the above-described request for ensuring gas permeability cannot be met. On the other hand, the example products 1 to 3 in which the bonding load of the cathode side gas diffusion layer 55 is controlled to 0.85 to 13.1 Pa and a load smaller than the comparative example product 2 have different ionomer interface ratios S0 / SA. However, the ionomer interface ratio S0 / SA of these example products is 37% or less of the interface ratio of the example product 3. In each of Examples 1 to 3 having an ionomer interface ratio S0 / SA of 37% or less, the above-described demand for ensuring gas permeability can be met. In this case, in Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 in which the catalyst ink was dried under load management, as described above, the management load and the ionomer interface ratio S0 / SA have a simple proportional relationship. Although not provided, the ionomer interface ratio S0 / SA can be reduced by reducing the management load. In this embodiment, the relationship between the load and the ionomer interface ratio S0 / SA is ascertained by the control device 128 of the press drying device 120 through experiments as described above, and various kinds of load management are necessary. The parameters are stored. Thereby, for example, the value of the ionomer interface ratio S0 / SA, that is, the thickness S0 of the ionomer existence region 56 and the thickness of the ionomer total region 58 are obtained through a management load so that the oxygen gas diffusion resistance value is within a range of about 120 sec / m. SA can be defined.

以上説明したように、本実施例では、電解質膜51に塗工した触媒インクが未乾燥の内にアノード側ガス拡散層54を接合して、その際の接合荷重を管理し、その管理下で触媒インクを乾燥させ、MEGAを製造する。しかも、接合荷重管理下での触媒インクの乾燥を経て得られたMEGAにおいては、アイオノマー存在域56の厚みS0とアイオノマー全領域58の厚みSAとの割合であるアイオノマー界面比S0/SAを9〜37%とすることで、55とカソード53との密着強度を確保した上で、カソード53におけるガス透過性やプロトン伝導性の低下の抑制を図ることができる。こうしたことは、アノード52とアノード側ガス拡散層54とについても同様である。   As described above, in this embodiment, the anode-side gas diffusion layer 54 is bonded while the catalyst ink applied to the electrolyte membrane 51 is not dried, and the bonding load at that time is managed. The catalyst ink is dried to produce MEGA. In addition, in the MEGA obtained by drying the catalyst ink under the control of the bonding load, the ionomer interface ratio S0 / SA, which is the ratio of the thickness S0 of the ionomer existing area 56 and the thickness SA of the entire ionomer area 58, is 9 to By setting it to 37%, it is possible to prevent the gas permeability and proton conductivity of the cathode 53 from being lowered while ensuring the adhesion strength between 55 and the cathode 53. The same applies to the anode 52 and the anode-side gas diffusion layer 54.

本実施例では、上記したようにカソード側ガス拡散層55の厚みS0を測定できることから、アイオノマー存在域56の厚みS0を0.8〜3.3μmとできる。こうすれば、アイオノマー全領域58の厚みSA、延いてはカソード53の厚みについても、これを大きくしないで済むので、燃料電池40の薄葉化、延いては小型化を図ることができる。   In the present embodiment, since the thickness S0 of the cathode side gas diffusion layer 55 can be measured as described above, the thickness S0 of the ionomer existence region 56 can be set to 0.8 to 3.3 μm. By doing so, it is not necessary to increase the thickness SA of the entire ionomer region 58, and hence the thickness of the cathode 53, so that the fuel cell 40 can be thinned and further downsized.

次に、上記の表1に示した実施例品1〜3と比較例品1〜2の性能評価について説明する。図9は実施例品と比較例品の発電性能を示す電圧・電流特性をプロットしたグラフである。図9の電圧・電流特性は、実施例品1〜3と比較例品1〜2それぞれのMEGAを試験セルとし、セル温度や両極の相対湿度および両極へのガス供給を燃料電池40の定常運転時の状況下において、発電させてプロットした。   Next, the performance evaluation of the example products 1 to 3 and the comparative product 1 to 2 shown in Table 1 will be described. FIG. 9 is a graph plotting voltage / current characteristics showing the power generation performance of the example product and the comparative product. The voltage / current characteristics of FIG. 9 are the steady operation of the fuel cell 40 with the cell temperature, the relative humidity of both poles, and the gas supply to both poles, with the MEGAs of the example products 1 to 3 and the comparative example products 1 and 2 as test cells. Under the circumstances of time, power was generated and plotted.

この図9に示すように、アノード側ガス拡散層54の接合荷重をアイオノマー界面比S0/SAが9〜37%となるように管理した実施例品1〜3のMEGAの試験セルでは、ほぼ同程度の発電性能を得られた。そして、これら実施例品1〜3のMEGAの試験セルでは、上記管理荷重をアイオノマー界面比S0/SAが37%を超える47%となるように管理した比較例品2のMEGAの試験セルより、大きな発電性能の向上が見られた。これは、既述したように酸素ガス拡散抵抗値の大小の差と相まって、次のように考察できる。   As shown in FIG. 9, the MEGA test cells of Examples 1 to 3 in which the bonding load of the anode-side gas diffusion layer 54 is controlled so that the ionomer interface ratio S0 / SA is 9 to 37% are almost the same. A level of power generation performance was obtained. Then, in the MEGA test cells of these Example products 1 to 3, from the MEGA test cell of the comparative example product 2 in which the management load was controlled so that the ionomer interface ratio S0 / SA was 47% exceeding 37%, A significant improvement in power generation performance was observed. This can be considered as follows, coupled with the difference in the oxygen gas diffusion resistance as described above.

図5で説明したように、アイオノマー存在域56の厚みS0が大きくなると(図5(C)参照)、酸素ガス拡散抵抗値が大きくなるほか(図8)、既述したように、カソード53にアイオノマーが触媒担体Sを被覆して存在するが故に確保されるプロトン伝導性が損なわれる。つまり、アイオノマーがカソード側ガス拡散層55の側に多く入り込んだことで、カソード53に含まれる触媒担体Sを被覆するアイオノマーが減少して、触媒担体Sがアイオノマーで被覆されて生じるいわゆる三相界面も少なくなる。また、カソード側ガス拡散層55の側へのアイオノマーの入り込みが多いために、カソード側ガス拡散層55での空隙が減少して、排水性が悪化したとも想定される。こうした要因が重なって、実施例品1〜3と比較例品2とで、電池性能に大きな差が生じると想定される。   As described above with reference to FIG. 5, when the thickness S0 of the ionomer existence region 56 increases (see FIG. 5C), the oxygen gas diffusion resistance value increases (FIG. 8). Since the ionomer is present by coating the catalyst carrier S, the proton conductivity secured is impaired. That is, a large amount of ionomer enters the cathode-side gas diffusion layer 55, so that the ionomer that covers the catalyst carrier S contained in the cathode 53 decreases, and the so-called three-phase interface that is generated when the catalyst carrier S is coated with the ionomer. Less. In addition, since the ionomer often enters the cathode side gas diffusion layer 55, the voids in the cathode side gas diffusion layer 55 are reduced, and the drainage performance is assumed to be deteriorated. It is assumed that these factors overlap to cause a large difference in battery performance between the example products 1 to 3 and the comparative example product 2.

また、図9に示すように、アノード側ガス拡散層54の接合荷重をアイオノマー界面比S0/SAが9〜37%となるように管理した実施例品1〜3のMEGAの試験セルと、触媒インクの乾燥を経て形成済みのカソード53にカソード側ガス拡散層55をホットプレス手法にて接合した既存のMEGAである比較例品1の試験セルとは、酸素ガス拡散抵抗値がほぼ同程度でありながら、実施例品1〜3のMEGAの試験セルは、比較例品1より、高い発電性能の向上が見られた。このことから、アノード側ガス拡散層54の接合荷重を管理しつつ触媒インクの乾燥を図る本実施例の製造手法によれば、ホットプレス手法を採用した既存の燃料電池に勝る燃料電池40を製造できることになる。また、本実施例の製造手法で得られた燃料電池40は、ホットプレス手法を採用した既存の燃料電池に代用し得る燃料電池となる。なお、本実施例の実施例品1〜3のMEGAの試験セルとホットプレス手法を採用した既存のMEGAである比較例品1とで上記したような発電性能に差が生じたのは、未乾燥の触媒インクに含まれるアイオノマーがアノード側ガス拡散層54の細孔に入り込むことで、触媒担体Sの被覆が過剰とならないほか、空隙Kについてもカソード53において好適に形成されるからだと考察される。これに加え、本実施例(実施例品1〜3)では、カソード側ガス拡散層55へのアイオノマーの入り込みによりカソード53とカソード側ガス拡散層55の隙間が無くなったため、排水性が良好になったためとも想定される。   Further, as shown in FIG. 9, the MEGA test cells of Examples 1 to 3 in which the bonding load of the anode side gas diffusion layer 54 is controlled so that the ionomer interface ratio S0 / SA is 9 to 37%, and the catalyst The oxygen gas diffusion resistance value is almost the same as that of the test cell of the comparative example product 1 which is an existing MEGA in which the cathode-side gas diffusion layer 55 is joined to the cathode 53 that has been formed through drying of the ink by a hot press method. Nevertheless, the MEGA test cells of Example products 1 to 3 showed higher power generation performance improvement than Comparative Example product 1. Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment in which the catalyst ink is dried while managing the bonding load of the anode-side gas diffusion layer 54, the fuel cell 40 that is superior to the existing fuel cell that employs the hot press method is manufactured. It will be possible. Further, the fuel cell 40 obtained by the manufacturing method of the present embodiment is a fuel cell that can be used in place of an existing fuel cell that employs a hot press method. Note that the difference in power generation performance described above between the test cells of the MEGA of the example products 1 to 3 of the present example and the comparative example product 1 that is an existing MEGA employing a hot press method is not yet known. It is considered that the ionomer contained in the dried catalyst ink enters the pores of the anode-side gas diffusion layer 54 so that the coating of the catalyst carrier S does not become excessive and the gap K is also suitably formed in the cathode 53. The In addition to this, in this example (example products 1 to 3), the gap between the cathode 53 and the cathode side gas diffusion layer 55 disappears due to the ionomer entering the cathode side gas diffusion layer 55, so that the drainage performance is improved. It is also assumed that this is because

また、図9に示したような電池性能の向上に加え、本実施例では、触媒インクに含ませるアイオノマーを、ガラス転移温度が150℃以上の既述した第2アイオノマー(図3参照)とした。このため、本実施例の製造手法で得られた燃料電池40は、高いガラス転移温度と高いガス透過性を備え、ガス透過性の温度依存性は低くなる。よって、燃料電池40の運転の際に想定される温度範囲の低温域において、本実施例の燃料電池40では、ガス透過性は大きく低下しなくなり、低温時の電池性能の向上を図ることができる。しかも、カソード53における触媒担体Sの配合量を小さくしても、アイオノマーの高いガス透過性により、電池性能の低下を抑制できる。   In addition to the improvement in battery performance as shown in FIG. 9, in this example, the ionomer included in the catalyst ink was the second ionomer described above (see FIG. 3) having a glass transition temperature of 150 ° C. or higher. . For this reason, the fuel cell 40 obtained by the manufacturing method of the present embodiment has a high glass transition temperature and a high gas permeability, and the temperature dependency of the gas permeability is low. Therefore, in the fuel cell 40 of the present embodiment, the gas permeability is not greatly reduced in the low temperature range assumed when the fuel cell 40 is operated, and the cell performance at low temperature can be improved. . Moreover, even if the blending amount of the catalyst carrier S in the cathode 53 is reduced, the battery performance can be prevented from being lowered due to the high gas permeability of the ionomer.

ホットプレス手法を採用した既存のMEGAでは、用いるアイオノマーのガラス転移温度より高い温度でホットプレスする。このため、上記した150℃以上のガラス転移温度のアイオノマーを用いる場合には、この温度より高温でのホットプレスが必要となるので、高いガス透過性を備えた高ガラス転移温度のアイオノマーを用いることができず、汎用性が低かった。ところが、本実施例では、そもそもホットプレスを必要とせず、アノード側ガス拡散層54の接合荷重の管理下での触媒インク乾燥を図ればよいことから、アイオノマーの採用の幅が広がり、汎用性が高まる。また、ホットプレス機といった設備機器も必要としないので、低コスト化も可能となる。   In an existing MEGA employing a hot pressing method, hot pressing is performed at a temperature higher than the glass transition temperature of the ionomer used. For this reason, when using an ionomer having a glass transition temperature of 150 ° C. or higher as described above, hot pressing at a temperature higher than this temperature is required. Therefore, an ionomer having a high gas permeability and a high glass transition temperature should be used. It was not possible, and versatility was low. However, in this embodiment, hot press is not required in the first place, and it is only necessary to dry the catalyst ink under the control of the bonding load of the anode side gas diffusion layer 54. Rise. In addition, since no equipment such as a hot press machine is required, the cost can be reduced.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、上記の実施例では、アノード52とカソード53の両電極触媒層において、接合荷重の管理下での触媒インク乾燥を図ったが、いずれか一方の電極触媒層についてガス透過性向上処置を行うようにすることもできる。また、用いるアイオノマーについても、従来採用されていた比較的、ガラス転移温度の低いアイオノマーを用いることもできる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the catalyst ink is dried under the control of the bonding load in the electrode catalyst layers of the anode 52 and the cathode 53, but the gas permeability improvement treatment is performed for either one of the electrode catalyst layers. It can also be done. As the ionomer to be used, an ionomer having a relatively low glass transition temperature, which has been conventionally employed, can also be used.

また、アノード側ガス拡散層54とカソード側ガス拡散層55の両ガス拡散層、或いは少なくともカソード側ガス拡散層55においては、これらが接合する電極触媒層の側に、撥水層(MPL:Micro Porous Layer)を有するようにすることもできる。この場合、撥水層については、本願発明におけるガス拡散部材は、この撥水層を含むものとすることもできる。   Further, both the anode-side gas diffusion layer 54 and the cathode-side gas diffusion layer 55, or at least the cathode-side gas diffusion layer 55, have a water-repellent layer (MPL: Micro) on the side of the electrode catalyst layer to which they are bonded. Porous Layer) can also be provided. In this case, as for the water repellent layer, the gas diffusion member in the present invention may include this water repellent layer.

40…燃料電池
41…セパレーター
42…セル内水素ガス流路
43…セル内エアー流路
50…電池セル
51…電解質膜
52…アノード
53…カソード
54…アノード側ガス拡散層
55…カソード側ガス拡散層
56…アイオノマー存在域
58…アイオノマー全領域
100…塗工機器
120…押圧乾燥装置
121…乾燥炉
122…セットテーブル
124…押圧プレート
126…昇降機器
128…制御装置
S…触媒担体
K…空隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 ... Fuel cell 41 ... Separator 42 ... In-cell hydrogen gas flow path 43 ... In-cell air flow path 50 ... Battery cell 51 ... Electrolyte membrane 52 ... Anode 53 ... Cathode 54 ... Anode side gas diffusion layer 55 ... Cathode side gas diffusion layer 56 ... Ionomer existence area 58 ... Ionomer whole area 100 ... Coating equipment 120 ... Pressing dryer 121 ... Drying furnace 122 ... Set table 124 ... Pressing plate 126 ... Elevating equipment 128 ... Control device S ... Catalyst carrier K ... Gap

Claims (4)

プロトン伝導性を有する電解質膜の膜面に電極触媒層を接合した膜電極接合体と、細孔を有し該細孔によりガス透過性を呈する導電性のガス拡散部材とを備え、該ガス拡散部材にて前記膜電極接合体を挟持した燃料電池であって、
前記電極触媒層は、触媒を担持した導電性の触媒担体とプロトン伝導性を有するアイオノマーとを備え、
前記アイオノマーは、前記電極触媒層、および、前記電極触媒層と前記ガス拡散部材との界面の側の前記ガス拡散部材の前記細孔に入り込んで存在して、前記界面の側の前記ガス拡散部材にアイオノマー存在域を形成し、
該アイオノマー存在域の厚みをS0、前記電極触媒層の厚みをS1と表すと、前記アイオノマー存在域の厚みS0は、該厚みS0と前記電極触媒層の厚みS1との和の9〜37%とされている
燃料電池。
A membrane electrode assembly in which an electrode catalyst layer is bonded to the membrane surface of an electrolyte membrane having proton conductivity, and a conductive gas diffusion member having pores and exhibiting gas permeability through the pores. A fuel cell in which the membrane electrode assembly is sandwiched between members,
The electrode catalyst layer comprises a conductive catalyst carrier carrying a catalyst and an ionomer having proton conductivity,
The ionomer penetrates into the pores of the gas diffusion member on the electrode catalyst layer and the interface side between the electrode catalyst layer and the gas diffusion member, and the gas diffusion member on the interface side. To form an ionomer area,
When the thickness of the ionomer existing region is expressed as S0 and the thickness of the electrode catalyst layer is expressed as S1, the thickness S0 of the ionomer existing region is 9 to 37% of the sum of the thickness S0 and the thickness S1 of the electrode catalyst layer. Has been a fuel cell.
前記アイオノマーは、そのガラス転移温度が150℃以上とされている請求項1に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the ionomer has a glass transition temperature of 150 ° C. or higher. 燃料電池の製造方法であって、
プロトン伝導性を有する電解質膜と、触媒を担持した導電性の触媒担体とプロトン伝導性を有するアイオノマーとを含む触媒インクと、細孔を有し該細孔によりガス透過性を呈する導電性のガス拡散部材とを準備する第1工程と、
前記電解質膜の膜面に前記触媒インクを塗布する第2工程と、
塗布済みの前記触媒インクに前記ガス拡散部材を接合した上で、前記触媒インクの乾燥を図って前記電解質膜と前記ガス拡散部材との間に電極触媒層を形成する第3工程とを備え、
該第3工程では、
前記ガス拡散部材を接合する際の荷重を管理した上で、前記触媒インクに含まれる前記アイオノマーを前記塗布済みの前記触媒インクと前記ガス拡散部材との界面の側の前記ガス拡散部材の前記細孔にインク乾燥前に入り込ませて、前記アイオノマーが前記界面の側の前記ガス拡散部材に存在するアイオノマー存在域を形成すると共に、前記荷重の管理下で、前記アイオノマー存在域の厚みをS0と、前記電極触媒層の厚みをS1と表すと、前記アイオノマー存在域の厚みS0を該厚みS0と前記電極触媒層の厚みS1との和の9〜37%とする
燃料電池の製造方法。
A fuel cell manufacturing method comprising:
A catalyst ink including an electrolyte membrane having proton conductivity, a conductive catalyst carrier carrying a catalyst, and an ionomer having proton conductivity, and a conductive gas having pores and exhibiting gas permeability through the pores A first step of preparing a diffusion member;
A second step of applying the catalyst ink to the membrane surface of the electrolyte membrane;
A third step of joining the gas diffusion member to the coated catalyst ink and then drying the catalyst ink to form an electrode catalyst layer between the electrolyte membrane and the gas diffusion member ;
In the third step,
The load at the time of joining the gas diffusion member is controlled, and then the ionomer contained in the catalyst ink is applied to the fine particle of the gas diffusion member on the interface side between the coated catalyst ink and the gas diffusion member. The ionomer enters the hole before drying the ink, and the ionomer forms an ionomer existing area existing in the gas diffusion member on the interface side, and the thickness of the ionomer existing area is set to S0 under the control of the load, When the thickness of the electrode catalyst layer is expressed as S1, the thickness S0 of the ionomer existing region is 9 to 37% of the sum of the thickness S0 and the thickness S1 of the electrode catalyst layer.
前記第1工程では、ガラス転移温度が150℃以上のアイオノマーを含む前記触媒インクを準備する請求項3に記載の燃料電池の製造方法。 The method of manufacturing a fuel cell according to claim 3, wherein in the first step, the catalyst ink containing an ionomer having a glass transition temperature of 150 ° C or higher is prepared.
JP2011284092A 2011-12-26 2011-12-26 Fuel cell and manufacturing method thereof Active JP5601315B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011284092A JP5601315B2 (en) 2011-12-26 2011-12-26 Fuel cell and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011284092A JP5601315B2 (en) 2011-12-26 2011-12-26 Fuel cell and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013134877A JP2013134877A (en) 2013-07-08
JP5601315B2 true JP5601315B2 (en) 2014-10-08

Family

ID=48911440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011284092A Active JP5601315B2 (en) 2011-12-26 2011-12-26 Fuel cell and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5601315B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6364855B2 (en) * 2014-03-24 2018-08-01 凸版印刷株式会社 Manufacturing method of membrane electrode assembly
JP6315348B2 (en) 2015-10-09 2018-04-25 トヨタ自動車株式会社 Catalyst layer for fuel cell and fuel cell
JP7085648B2 (en) 2018-06-26 2022-06-16 コーロン インダストリーズ インク A method for manufacturing a membrane-electrode assembly, a fuel cell including the membrane-electrode assembly manufactured thereby and the membrane-electrode assembly.

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0428166A (en) * 1990-05-22 1992-01-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Joining body of solid high molecule electrolyte film and electrode
JPH05109418A (en) * 1991-10-15 1993-04-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Joint body of solid high polymer electrolytic film and electrode
JPH08115726A (en) * 1994-10-17 1996-05-07 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Preparation of electrode for high-molecular solid electrolytic type electrochemistry cell
EP2124276A4 (en) * 2007-02-28 2012-03-28 Tomoegawa Co Ltd Gas diffusion electrode for solid polymer fuel cell, membrane-electrode assembly for solid polymer fuel cell and method for producing the same, and solid polymer fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013134877A (en) 2013-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5069927B2 (en) Membrane electrode assembly for fuel cell and method for producing the same
JP4837298B2 (en) Humidity adjustment film
JP6408562B2 (en) Self-humidifying membrane / electrode assembly and fuel cell equipped with the same
JP5924530B2 (en) Gas diffusion layer for fuel cells
US20080223516A1 (en) Process for producing membrane/electrode assembly for polymer electrolyte fuel cell
KR101747456B1 (en) Gas diffusion layer member for solid polymer fuel cells, and solid polymer fuel cell
JP2008204945A (en) Gas diffusion electrode substrate, gas diffusion electrode, its manufacturing method, and fuel cell
JP2008186798A (en) Electrolyte membrane-electrode assembly
JP5165205B2 (en) Membrane electrode structure for polymer electrolyte fuel cell
JP5915283B2 (en) Gas diffusion layer and fuel cell using the same
JP2017525105A (en) Membrane electrode assembly
US20190280307A1 (en) Composite electrode layer for polymer electrolyte fuel cell
US10868311B2 (en) Membrane-electrode assembly for fuel cell, method for manufacturing same, and fuel cell system comprising same
JP5601315B2 (en) Fuel cell and manufacturing method thereof
JP2007214019A (en) Membrane electrode assembly for fuel cell and gas diffusion layer for fuel cell
JP2010192350A (en) Gas diffusion layer, membrane-electrode assembly, and fuel cell
JP7363976B2 (en) Electrode catalyst layer, membrane electrode assembly, and polymer electrolyte fuel cell
JP2020077474A (en) Membrane electrode assembly and polymer electrolyte fuel cell
JP2016081624A (en) Manufacturing method of electrode catalyst layer for fuel cell, and electrode catalyst layer for fuel cell
JP2009129599A (en) Membrane electrode stack and fuel cell including the same
JP2015079639A (en) Electrolyte membrane/electrode structure
JP7119402B2 (en) MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY AND POLYMER FUEL CELL INCLUDING THE SAME
JP2009218184A (en) Catalyst electrode for fuel cell, manufacturing method therefor, membrane electrode assembly, and solid polymer type fuel cell
US10297850B2 (en) Membrane electrode assembly
US10290877B2 (en) Membrane electrode assembly

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131220

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140430

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140617

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140703

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: 20140722

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140804

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5601315

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151