JP5668817B2 - 膜触媒層接合体の製造方法 - Google Patents
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Description
最初に、図1に示すような触媒層転写シート1を次の要領で作製した。まず、基材シート2として、大きさ100×100mmのテフロン(登録商標)フィルム(膜厚50μm:ニチアス製)を準備した。電解質膜支持体3として、大きさ80×80mm、厚さ50μmの自己粘着弾性体(λGEL DP-100[1/4コーンちょう度 51](GELTEC社製))を準備し、この中央部に大きさ50×50mmの開口31を形成した。この電解質膜支持体3を基材シート2の一方面に接着させ、触媒層転写シート中間体とした。続いて、白金触媒担持カーボン(白金担持量:45.7wt%、田中貴金属社製、TEC10E50E)2gに、イソプロピルアルコール20g、フッ素樹脂(5wt%ナフィオンバインダー、デュポン社製)20g、及び水6gを加え、これらを分散機によって攪拌混合し、触媒ペーストを調製した。そして、乾燥後の白金重量が0.4mg/cm2となるように、上記触媒層転写シート中間体の開口31(50×50mm)の内側において基材シート2上に触媒ペーストを塗工して触媒層4を形成し、触媒層転写シート1を得た。
実施例1同様に、触媒層転写シート1を次の要領で作製した。まず、基材シート2として、大きさ100×100mmのテフロン(登録商標)フィルム(膜厚50μm:ニチアス製)を準備した。電解質膜支持体3として、大きさ80×80mm、厚さ1000μm(1mm)の自己粘着弾性体(λGEL COH-6000LVC[針入度(1/10mm)90](GELTEC社製))を準備し、この中央部に大きさ50×50mmの開口31を形成した。この電解質膜支持体3を基材シート2の一方面に接着させ、触媒層転写シート中間体とした。続いて、銀触媒担持カーボン(銀担持量:40wt%、E−TEC社製)2gに、イソプロピルアルコール10g、エタノール10g、フッ素樹脂(5wt%ナフィオンバインダー、デュポン社製)20g、及び水6gを加え、これらを分散機によって攪拌混合し、触媒ペーストを調製した。そして、乾燥後の銀重量が20mg/cm2となるように、上記触媒層転写シート中間体の開口31(50×50mm)の内側において基材シート2上に触媒ペーストを塗工して触媒層4を形成し、触媒層転写シート1を得た。その後、実施例1同様の操作で、膜触媒層接合体Mを得た。
電解質膜支持体3として、厚さ50μmの自己粘着弾性体(λGEL DP-200[1/4コーンちょう度 60](GELTEC社製))を使用した以外は、実施例1と同材料、同条件で膜触媒層接合体Mを作製した。
電解質膜支持体3として、厚さ50μmの自己粘着弾性体(λGEL DP-300[1/4コーンちょう度 60](GELTEC社製))を使用した以外は、実施例1と同材料、同条件で膜触媒層接合体Mを作製した。
電解質膜支持体3として、厚さ1000μmの自己粘着弾性体(λGEL COH-1002[針入度(1/10mm)70](GELTEC社製))を使用した以外は、実施例2と同材料、同条件で膜触媒層接合体Mを作製した。
電解質膜支持体3として、厚さ1000μmの自己粘着弾性体(αGEL θ−7[針入度(1/10mm)100](GELTEC社製))を使用した以外は、実施例2と同材料、同条件で膜触媒層接合体Mを作製した。
電解質膜支持体として開口部の形成されたメタルマスク(SUS製 厚さ30μm)を使用した以外は、実施例1と同材料、同条件で膜触媒層接合体Mを作製した。
実施例1〜6、比較例1の膜触媒層接合体について、それぞれ触媒層の転写率を測定した。実施例1〜6の膜触媒層接合体については、自己粘着弾性体が電解質膜に固着していたため膜触媒層接合体は湾曲せず、その結果、転写率は100%と良好であった。比較例1の膜触媒層接合体については、メタルマスクが電解質膜に固着せず、一方面側の基材シートを剥離した段階で膜触媒層積層体が湾曲した。その結果、他方面側の基材シート剥離時に触媒層端部で転写剥離不良が発生し、転写率は90%であった。
2、2a、2b 基材シート
3、3a、3b 電解質膜支持体
31、31a、31b 開口
4、4a、4b 触媒層
5 電解質膜
Claims (11)
- 膜触媒層接合体を製造するための触媒層転写シート中間体であって、
基材シートと、
枠状となるように中央部に開口が形成されている電解質膜支持体と、
を備え、
前記電解質膜支持体の一方の面は、前記基材シートの一方面に接着し、他方の面は、粘着性の表面を有する触媒層転写シート中間体。 - 前記電解質膜支持体は、JIS K 6249で規定される1/4コーンちょう度が20〜150である、請求項1に記載の触媒層転写シート中間体。
- 前記電解質膜支持体は、JIS K 2207で規定される針入度が30〜250である、請求項1に記載の触媒層転写シート中間体。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の触媒層転写シート中間体と、
前記電解質膜支持体と同一以下の厚さを有するよう、前記開口の内側において前記基材シート上に形成されている触媒層と、
を備えている触媒層転写シート。 - 電解質膜を準備するステップと、
請求項4に記載の触媒層転写シートを準備するステップと、
前記電解質膜の両面に、前記触媒層転写シートを、触媒層が前記電解質膜に対向するよう配置するステップと、
前記電解質膜に前記触媒層を加熱及び加圧して転写するステップと、
を含む膜触媒層接合体中間体の製造方法。 - 請求項5に記載の製造方法によって製造された膜触媒層接合体中間体の前記基材シートを剥離するステップを含む膜触媒層接合体中間体の製造方法。
- 請求項6に記載の製造方法によって製造された膜触媒層接合体中間体の前記電解質膜から前記電解質膜支持体を剥離するステップを含む膜触媒層接合体の製造方法。
- 前記電解質膜支持体を剥離するステップは、
前記電解質膜の一方面側から前記電解質膜支持体を剥離する第1のステップと、
前記第1のステップの後、前記電解質膜の温度が40℃以下で、前記電解質膜の他方面側から前記電解質膜支持体を剥離する第2のステップと、
を含む請求項7に記載の製造方法。 - 請求項7又は8に記載の製造方法によって製造された膜触媒層接合体と、
前記各触媒層上に積層されたガス拡散層と、
を含む固体高分子形燃料電池。 - 電解質膜と、
前記電解質膜の両面に配置された触媒層転写シートと、
を備え、
前記触媒層転写シートは、
基材シートと、
前記基材シートの一方面に接着し、枠状となるように中央部に開口が形成されている電解質膜支持体と、
前記電解質膜支持体と同一以下の厚さを有するよう、前記開口の内側において前記基材シート上に形成されている触媒層と、
を備え、
前記電解質膜支持体が前記電解質膜に接着しており、前記触媒層が前記電解質膜に転写されている、膜触媒層接合体中間体。 - 電解質膜と、
前記電解質膜の両面に接着され、枠状となるように中央部に開口が形成されている電解質膜支持体と、
前記電解質膜支持体と同一以下の厚さを有するよう、前記開口の内側において前記電解質膜上に転写されている触媒層と、
を備える、膜触媒層接合体中間体。
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