JP5885513B2 - Microporous layer forming paste composition and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、高分子電解質膜、電極基材等の表面に、カーボン粒子、水溶性樹脂等を含有するペーストを塗布して塗膜層を形成するマイクロポーラス層形成用ペースト組成物及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a microporous layer forming paste composition in which a coating layer is formed by applying a paste containing carbon particles, a water-soluble resin, or the like to the surface of a polymer electrolyte membrane, an electrode substrate, or the like, and a method for producing the same It is about.
従来の燃料電池、特に、固体高分子電解質型燃料電池やダイレクトメタノール型燃料電池等の電極には、高分子電解質膜、電極基材または転写用支持体の表面に、カーボン粒子等の導電材粒子を含有する塗膜層を塗布して電極が形成されている。この塗膜層を形成するためには、導電材粒子を含有するペーストを作製し、塗布する工程が必要となる。 For electrodes of conventional fuel cells, particularly solid polymer electrolyte fuel cells and direct methanol fuel cells, conductive material particles such as carbon particles are provided on the surface of a polymer electrolyte membrane, an electrode substrate or a transfer support. An electrode is formed by applying a coating layer containing In order to form this coating film layer, a process of preparing and applying a paste containing conductive material particles is required.
そこで、特許文献１は、導電材粒子及び合成樹脂を含むペーストを調製する工程及び調製されたペーストを高分子電解質膜、電極基材または支持体の表面に塗布して塗膜層を形成する工程を有する燃料電池用電極の製造方法において、前記ペーストを調製する工程が、導電材粒子及び分散媒を強い剪断力で混合処理してペースト中の前記導電材粒子の二次粒子化を促進する工程、次いで合成樹脂分を添加し、前記合成樹脂の凝集が発生しない程度の弱い剪断力で混合処理する工程からなり、合成樹脂の添加前に強い剪断応力を付加して固形成分の二次粒子化を促進し、合成樹脂分添加後は弱い剪断応力で混合処理して樹脂の凝集が発生しないようにする技術を開示している。
Therefore,
また、特許文献２は、導電性多孔質基材に、融解した状態の染み込み防止剤を充填する工程、染み込み防止剤が充填された導電性多孔質基材上にマイクロポーラスレイヤー形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥し、マイクロポーラスレイヤーを形成する工程、及び導電性多孔質基材に充填された染み込み防止剤を除去する工程を備える燃料電池用ガス拡散層の製造方法によって、導電性多孔質基材中への染み込みを防止することで、触媒層への燃料及び酸化剤の供給、過剰な水分の排出等を阻害することなく、高性能な固体高分子形燃料電池を製造できる技術を開示している。
即ち、特許文献１では、ＰＴＦＥエマルジョンの添加前に強い剪断力をカーボンブラック混合液にかけカーボンを分散した後、ＰＴＦＥエマルジョンを添加し弱い剪断力で攪拌を行なうことで、ペースト中の合成樹脂が凝集するのを防止している。これにより、当該合成樹脂の凝集によるマイクロポーラス層の欠陥は防げるものの、表面のクラック、基材内への浸透は防ぐことができない。また、マイクロポーラス層内はカーボンが詰ってしまい最適な細孔を形成することができない。
また、特許文献２では、マイクロポーラス層用ペーストが基材内に浸透しないようするために、基材に予め染み込み防止剤を充填している。したがって、染み込み防止剤を充填する工程が必要になるだけでなく、マイクロポーラス層用ペーストの乾燥時に染み込み防止剤を揮発させたとしても、染み込み防止剤の回収が必要であり大気中に放出した場合に大きな環境負荷となる。
一方、カーボンペーパー等基材の表面に導電粉末と撥水性樹脂等からなるマイクロポーラス層形成用のペースト状混合物を塗布してガス拡散層を形成すると、ペーストが基材内に浸透しガス拡散性を阻害し高負荷時の出力が低下する。また、マイクロポーラス層には適度な気孔が必要であるが気孔の制御が難しく塗布型マイクロポーラス層の場合クラックが発生する問題がある。
That is, in
Moreover, in
On the other hand, when a gas diffusion layer is formed by applying a paste-like mixture for forming a microporous layer made of conductive powder and water-repellent resin on the surface of a substrate such as carbon paper, the paste penetrates into the substrate and gas diffusibility And the output at high load decreases. In addition, the microporous layer requires moderate pores, but it is difficult to control the pores, and there is a problem that cracks occur in the case of a coating type microporous layer.
そこで、本発明は、上記問題点を解消すべく、マイクロポーラス層用ペーストが基材内に浸透してガス拡散性を阻害したり、高負荷時の出力を低下させることなく、また、マイクロポーラス層の気孔の制御が容易であり、かつ、クラックが発生することのないマイクロポーラス層形成用ペースト組成物及びその製造方法の提供を課題とするものである。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention does not impair gas diffusibility by the penetration of the paste for the microporous layer into the base material or reduce the output at the time of high load. It is an object of the present invention to provide a microporous layer-forming paste composition that can easily control the pores of the layer and that does not generate cracks, and a method for producing the same.
請求項１の発明にかかるマイクロポーラス層形成用ペースト組成物は、カーボンブラック、ＰＴＦＥ樹脂、ポリエチレンオキサイド、及び水を主組成とし、界面活性剤を使用することなくマイクロポーラス層形成用ペーストを形成し、このとき、前記カーボンブラックに対する前記ポリエチレンオキサイドの比率を、前記カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で０．０５〜１％の範囲とすることにより、ポリエチレンオキサイドがカーボン粒子を連鎖させるバインダーとして前記マイクロポーラス層に気孔を形成するものである。
The paste composition for forming a microporous layer according to the invention of
請求項２の発明にかかるマイクロポーラス層形成用ペースト組成物の製造方法は、カーボンブラック、ＰＴＦＥ樹脂、ポリエチレンオキサイド、及び水を主組成とし、界面活性剤を使用することなくマイクロポーラス層形成用ペーストを形成し、このとき、前記カーボンブラックに対する前記ポリエチレンオキサイドの比率を、前記カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で０．０５〜１％の範囲とし、しかも、前記マイクロポーラス層形成用ペーストに遠心力を加えた状態で剪断力を加えポリエチレンオキサイドがカーボン粒子を連鎖させるバインダーとして前記マイクロポーラス層に気孔を形成するものである。
The method for producing a microporous layer forming paste composition according to the invention of
請求項１のマイクロポーラス層形成用ペースト組成物は、カーボンブラック、ＰＴＦＥ樹脂、ポリエチレンオキサイド、水を主組成とし、界面活性剤を使用することなくマイクロポーラス層形成用ペーストとすることにより、表面張力の高いマイクロポーラス層形成用ペーストとなり、導電性多孔質材料からなる基材に塗布しても基材内に浸透しなくなる。
また、カーボンブラックに対するポリエチレンオキサイドの比率を、カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で０．０５〜１％の範囲にすることにより、ポリエチレンオキサイドがカーボン粒子を連鎖させるバインダーとなり、マイクロポーラス層に必要な気孔を形成することができる。特に、カーボンブラックのカーボン粒子が連鎖することにより成膜時の収縮応力も緩和され、マイクロポーラス層のクラックの発生も防止できる。
マイクロポーラス層形成用ペーストが導電性多孔質材料からなる基材内に染み込まないことから、前記基材内のガス拡散性を阻害せず、高負荷時の特性に優れる。カーボンブラックのカーボン粒子を長く連鎖させているため、微細な細孔がマイクロポーラス層に多く存在し、拡散層の排水性とガス拡散性が従来の拡散層に比べ向上し電池の出力が向上する。
The paste composition for forming a microporous layer according to
Further, by setting the ratio of polyethylene oxide to carbon black in the range of 0.05 to 1% by weight with respect to the specific surface area (m 2 / g) of carbon black, the binder in which polyethylene oxide chains carbon particles. Thus, pores necessary for the microporous layer can be formed. In particular, when carbon particles of carbon black are chained, the shrinkage stress during film formation is relieved, and the occurrence of cracks in the microporous layer can be prevented.
Since the paste for forming the microporous layer does not penetrate into the base material made of the conductive porous material, the gas diffusibility in the base material is not hindered and the characteristics under high load are excellent. Since carbon black carbon particles are long chained, there are many fine pores in the microporous layer, and the drainage and gas diffusibility of the diffusion layer is improved compared to the conventional diffusion layer and the output of the battery is improved. .
請求項２のマイクロポーラス層形成用ペースト組成物の製造方法は、カーボンブラック、ＰＴＦＥ樹脂、ポリエチレンオキサイド、及び水を主組成とし、界面活性剤を使用することなくマイクロポーラス層形成用ペーストを形成し、また、前記カーボンブラックに対する前記ポリエチレンオキサイドの比率を、前記カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で０．０５〜１％の範囲とし、前記マイクロポーラス層形成用ペーストに遠心力を加えた状態で剪断力を加えポリエチレンオキサイドがカーボン粒子を連鎖させ、バインダーとして前記マイクロポーラス層に任意の気孔を形成するものである。
したがって、カーボンブラック、ＰＴＦＥ樹脂、ポリエチレンオキサイド、水を主組成とし、界面活性剤を使用することなくマイクロポーラス層形成用ペーストとすることにより、表面張力の高いマイクロポーラス層形成用ペーストとなり導電性多孔質材料の基材に塗布を行なっても前記基材内に浸透しないものとなる。
また、カーボンブラックに対するポリエチレンオキサイドの比率を、カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で０．０５〜１％の範囲にすることによりポリエチレンオキサイドがカーボン粒子を連鎖させるバインダーとして作用し、マイクロポーラス層に必要な気孔を形成することができる。特に、カーボンブラックのカーボン粒子が連鎖することにより成膜時の収縮応力も緩和され、マイクロポーラス層のクラックの発生も防止できる。
マイクロポーラス層形成用ペーストが導電性多孔質材料からなる基材内に染み込まないことから、基材内のガス拡散性を阻害せず、高負荷時の特性に優れる。カーボンブラックのカーボン粒子を長く連鎖させているため、微細な細孔がマイクロポーラス層に多く存在し拡散層の排水性とガス拡散性が従来の拡散層に比べ向上し電池の出力が向上する。
The method for producing a microporous layer-forming paste composition according to
Therefore, carbon black, PTFE resin, polyethylene oxide, and water are the main compositions, and by using a microporous layer forming paste without using a surfactant, a microporous layer forming paste having a high surface tension is obtained. Even if the base material is applied to the base material, it does not penetrate into the base material.
Further, by setting the ratio of polyethylene oxide to carbon black in the range of 0.05 to 1% by weight with respect to the specific surface area (m 2 / g) of carbon black, the polyethylene oxide is used as a binder for chaining carbon particles. It acts and can form pores necessary for the microporous layer. In particular, when carbon particles of carbon black are chained, the shrinkage stress during film formation is relieved, and the occurrence of cracks in the microporous layer can be prevented.
Since the paste for forming the microporous layer does not penetrate into the base material made of the conductive porous material, the gas diffusibility in the base material is not hindered and the characteristics under high load are excellent. Since the carbon particles of carbon black are long chained, many fine pores exist in the microporous layer, so that the drainage and gas diffusibility of the diffusion layer are improved as compared with the conventional diffusion layer, and the output of the battery is improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１の本実施の形態によるマイクロポーラス層形成用ペースト組成物を使用する燃料電池用ガス拡散層が適用される固体高分子型燃料電池（単セル）の概略構成図を用いて、その構造を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The structure of the polymer electrolyte fuel cell (single cell) to which the gas diffusion layer for a fuel cell using the paste composition for forming a microporous layer according to the present embodiment of FIG. explain.
図示のように、本実施の形態による燃料電池１は、単セルの芯となる電解質膜１１の一方の表面に酸素ガス等の酸化ガスが反応するカソード電極１２Ａを、他方の表面に水素ガス等の燃料ガスが反応するアノード電極１２Ｂを配設してなる膜−電極接合体１０と、膜−電極接合体１０のカソード電極１２Ａの表面に配置されるカソード側セパレータ２０Ａと、膜−電極接合体１０のアノード電極１２Ｂの表面に配置されるアノード側セパレータ２０Ｂとで構成されている。膜−電極接合体１０は膜−電極アッセンブリ（Membrane Electrode Assembly）とも呼ばれ、燃料ガス及び酸化ガスが反応して、カソード側セパレータ２０Ａとアノード側セパレータ２０Ｂとの間で電力が取り出される。
As shown in the figure, the
イオン交換基となる高分子膜からなる電解質膜１１は、特定のイオンと強固に結合し、陽イオンまたは陰イオンを選択的に透過する性質を有する。電解質膜１１の両表面に形成される電極１２（カソード電極１２Ａ及びアノード電極１２Ｂ）は、触媒層１３（カソード側触媒層１３Ａ及びアノード側触媒層１３Ｂ）と、拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａ及びアノード側拡散層１４Ｂ）とで構成されている。 The electrolyte membrane 11 made of a polymer membrane serving as an ion exchange group has a property of binding firmly to specific ions and selectively transmitting cations or anions. Electrodes 12 (cathode electrode 12A and anode electrode 12B) formed on both surfaces of electrolyte membrane 11 are composed of catalyst layer 13 (cathode side catalyst layer 13A and anode side catalyst layer 13B) and diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A). And the anode side diffusion layer 14B).
燃料ガスまたは酸化ガスが反応する触媒層１３（カソード側触媒層１３Ａまたはアノード側触媒層１３Ｂ）は、白金、金、パラジウム等の貴金属触媒を、カーボンで担持した触媒担持カーボンと、触媒担持カーボンを電解質膜１１と接着する樹脂とで構成されている。ガス透過性及び水透過性を有する拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａまたはアノード側拡散層１４Ｂ）は、触媒層１３（カソード側触媒層１３Ａまたはアノード側触媒層１３Ｂ）の表面に配設される。 The catalyst layer 13 (cathode-side catalyst layer 13A or anode-side catalyst layer 13B) with which the fuel gas or the oxidizing gas reacts is composed of a catalyst-supported carbon in which a noble metal catalyst such as platinum, gold, or palladium is supported by carbon, and a catalyst-supported carbon. It is comprised with the resin which adhere | attaches the electrolyte membrane 11. FIG. The diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A or anode side diffusion layer 14B) having gas permeability and water permeability is disposed on the surface of the catalyst layer 13 (cathode side catalyst layer 13A or anode side catalyst layer 13B). .
拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａまたはアノード側拡散層１４Ｂ）は、基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）とマイクロポーラス層（微多孔質層）としての表面層１５（カソード側表面層１５Ａまたはアノード側表面層１５Ｂ）とを有し、表面層１５（カソード側表面層１５Ａまたはアノード側表面層１５Ｂ）は触媒層１３（カソード側触媒層１３Ａまたはアノード側触媒層１３Ｂ）の表面に配設され、基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）は表面層（カソード側表面層１５Ａまたはアノード側表面層１５Ｂ）の表面に配設される。 The diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A or anode side diffusion layer 14B) includes a base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B) and a surface layer 15 (microporous layer) as a microporous layer (microporous layer). Cathode side surface layer 15A or anode side surface layer 15B), and surface layer 15 (cathode side surface layer 15A or anode side surface layer 15B) is catalyst layer 13 (cathode side catalyst layer 13A or anode side catalyst layer 13B). The substrate 16 (cathode side substrate 16A or anode side substrate 16B) is disposed on the surface layer (cathode side surface layer 15A or anode side surface layer 15B).
導電性を有する表面層１５（カソード側表面層１５Ａまたはアノード側表面層１５Ｂ）は、カーボンブラック等の粉末状の導電性材料や、炭素繊維等の繊維状の導電性材料により導電性が付与される。また、撥水性を有する表面層１５（カソード側表面層１５Ａまたはアノード側表面層１５Ｂ）は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（以下、単に「ＰＴＦＥ樹脂」という。）等の撥水性樹脂により撥水性が付与されている。そして、基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）は、カーボンペーパー、カーボンクロス等の導電性多孔質材料に撥水処理を施したものからなる。なお、この撥水処理は必ずしも必要なものではなく、施した方が好ましてというものである。 Conductive surface layer 15 (cathode-side surface layer 15A or anode-side surface layer 15B) is provided with conductivity by a powdery conductive material such as carbon black or a fibrous conductive material such as carbon fiber. The The water-repellent surface layer 15 (cathode-side surface layer 15A or anode-side surface layer 15B) is made water-repellent by a water-repellent resin such as polytetrafluoroethylene (hereinafter simply referred to as “PTFE resin”). Has been granted. The base material 16 (the cathode side base material 16A or the anode side base material 16B) is formed by subjecting a conductive porous material such as carbon paper or carbon cloth to a water repellent treatment. Note that this water repellent treatment is not necessarily required, and is preferably applied.
なお、外部より酸化ガスがカソード側セパレータ２０Ａの酸化ガス流路２１Ａに供給されると、酸化ガス流路２１Ａに沿って流れる酸化ガスのうち、一部がカソード側の拡散層１４Ａの基材１６Ａ側表面より内部へ浸入する。その他の未反応の酸化ガスは、酸化ガス流路２１Ａに沿って流れ、燃料電池１の外部へ排出される。同様に、外部より燃料ガスがアノード側セパレータ２０Ｂの燃料ガス流路２１Ｂに供給されると、燃料ガス流路２１Ｂに沿って流れる燃料ガスのうち、一部がアノード側の拡散層１４Ｂの基材１６Ｂ側表面より内部へ浸入する。その他の未反応の燃料ガスは、そのまま燃料ガス流路２１Ｂに沿って流れ、燃料電池１の外部へ排出される。
Note that when an oxidizing gas is supplied from the outside to the oxidizing gas passage 21A of the cathode separator 20A, a part of the oxidizing gas flowing along the oxidizing gas passage 21A is the base material 16A of the diffusion layer 14A on the cathode side. It penetrates into the inside from the side surface. Other unreacted oxidizing gas flows along the oxidizing
本実施の形態では、導電性多孔質材料に撥水処理を施した基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）に対して、カーボンブラックにより導電性が付与され、撥水性を有する表面層１５（カソード側表面層１５Ａまたはアノード側表面層１５Ｂ）は、導電粉末としてカーボンブラック、撥水性の樹脂としてＰＴＦＥ樹脂、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイド、界面活性剤を使用しない水のみを使用し、混合することによりマイクロポーラス層形成用ペーストのディスバージョンとした。このとき、カーボンブラックに対する水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの比率は、カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で０．０５〜１％の範囲にするものである。 In the present embodiment, conductivity is imparted by carbon black to the base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B) obtained by subjecting the conductive porous material to water repellency treatment. The surface layer 15 (the cathode side surface layer 15A or the anode side surface layer 15B) has carbon black as the conductive powder, PTFE resin as the water-repellent resin, polyethylene oxide as the water-soluble resin, and only water that does not use a surfactant. By using and mixing, it was made into the dispersion of the paste for forming a microporous layer. At this time, the ratio of polyethylene oxide as a water-soluble resin to carbon black is within a range of 0.05 to 1% by weight with respect to the specific surface area (m 2 / g) of carbon black.
発明者らの実験によれば、カーボンブラックに対する水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの比率が、カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で０．０５％未満であると、マイクロポーラス層用ペーストが求めているペースト状にならなかった。
また、カーボンブラックに対する水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの比率が、カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で１％を超えると、表面にクラックが発生し、また、マイクロポーラス層用ペーストの染み込みは確認されないが、貫通細孔径のバブルポイントが１７μｍであり、一般的に好ましいといわれている貫通細孔径よりも大きく、使用できない。
［実施例］
According to the experiments by the inventors, when the ratio of polyethylene oxide as a water-soluble resin to carbon black is less than 0.05% by weight with respect to the specific surface area (m 2 / g) of carbon black, The porous layer paste did not become the desired paste.
When the ratio of polyethylene oxide as a water-soluble resin to carbon black exceeds 1% by weight with respect to the specific surface area (m 2 / g) of carbon black, cracks occur on the surface, and microporous The penetration of the layer paste is not confirmed, but the bubble point of the through pore diameter is 17 μm, which is larger than the generally preferred through pore diameter and cannot be used.
[Example]
具体的には、カーボンブラック（TIMCAL LTD C・NERGY SUPER C45 比表面積４５ｍ２／ｇ）を使用した。水溶性樹脂としてはポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ−１）を使用し、ＰＴＦＥ樹脂は（旭硝子Fluon L150J）を特定の比率で配合した。仕上がりの粘度は、５０ｓ−１時１５００ｍＰａ・ｓとなるようにイオン交換水で希釈したペースト材料６００ｇを、公転を「８」、自転を「９」に設定した遊星式攪拌脱泡装置（クラボウ マゼルスターＫＫ−１０００Ｗ）にて３分間混合分散し、マイクロポーラス層用ペーストを作製した。 Specifically, carbon black (TIMCAL LTD C / NERGY SUPER C45 specific surface area 45 m 2 / g) was used. Polyethylene oxide (PEO-1) was used as the water-soluble resin, and PTFE resin (Asahi Glass Fluon L150J) was blended at a specific ratio. A planetary agitation deaerator (Kurabo Mazerustar) with 600 g of paste material diluted with ion-exchanged water so that the finished viscosity is 1500 mPa · s at 50 s-1 is set to “8” for revolution and “9” for rotation. (KK-1000W) was mixed and dispersed for 3 minutes to prepare a microporous layer paste.
このマイクロポーラス層用ペーストを薄膜塗布工具（ダイコーター）で基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）上に塗布し、乾燥及び焼成してマイクロポーラス層を形成し、拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａまたはアノード側拡散層１４Ｂ）を作製した。作製した拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａまたはアノード側拡散層１４Ｂ）のマイクロポーラス層の表面状態は、基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）へのマイクロポーラス層用ペーストの染み込み状態、及び細孔の状態を示す貫通細孔径のバブルポイントを調べた。 The microporous layer paste is applied onto the substrate 16 (cathode side substrate 16A or anode side substrate 16B) with a thin film coating tool (die coater), dried and fired to form a microporous layer, and a diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A or anode side diffusion layer 14B) was produced. The surface of the microporous layer of the produced diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A or anode side diffusion layer 14B) is the paste for the microporous layer on the substrate 16 (cathode side substrate 16A or anode side substrate 16B). The bubble point of the through pore diameter indicating the state of soaking and the state of the pores was examined.
実施例１乃至実施例４はカーボンブラックを重量比で１重量％、ＰＴＦＥ樹脂を０．２５重量％、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドを０．０２３〜０．４５重量％まで変化させたものである。実施例１乃至実施例４は界面活性剤を使用することなく、配合したものである。
実施例１〜４及び比較例ａ〜ｄについては、表１に示すものである。
In Examples 1 to 4, carbon black was changed to 1% by weight, PTFE resin was changed to 0.25% by weight, and polyethylene oxide as a water-soluble resin was changed from 0.023 to 0.45% by weight. is there. Example 1 thru | or Example 4 mix | blends without using surfactant.
Examples 1 to 4 and Comparative Examples a to d are shown in Table 1.
［比較例］
上記実施例１〜４に対抗する従来技術に基づく比較例ａ〜ｄのマイクロポーラス層形成用ペースト組成物としては、カーボンブラックをアセチレンブラック（電気化学工業 デンカブラック粒状 比表面積６９ｍ２／ｇ）としたものである。ここで比較例ａのみ非イオン界面活性剤（トリトンｘ−１００）、ＰＴＦＥエマルジョン（ダイキンPOLYFLON PTFE D-210C）でマイクロポーラス層用ペーストを作成し、それを薄膜塗布工具（ダイコーター）でカーボンペーパー上に塗布し、焼成してマイクロポーラス層を形成してなる拡散層１４を作製した。具体的には、導電材粒子のカーボンブラック（アセチレンブラック）とその分散媒である界面活性剤の水溶液とを混合し、更に、撥水剤のエマルジョン樹脂を添加し、真空脱泡処理をし、フィルターで濾過して精製したものである。
[Comparative example]
As a paste composition for forming a microporous layer of Comparative Examples a to d based on the conventional technology that counters the above Examples 1 to 4, carbon black is acetylene black (Denka Black granular specific surface area 69 m 2 / g of Denki Kagaku Kogyo). It is a thing. Here, only Comparative Example a was prepared by using a nonionic surfactant (Triton x-100) and a PTFE emulsion (Daikin POLYFLON PTFE D-210C) to prepare a microporous layer paste, which was then applied to a carbon paper with a thin film coating tool (die coater). The
つまり、比較例ａはカーボンブラック（アセチレンブラック）を重量比で１重量％、ＰＴＦＥ樹脂を０．２５重量％、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドを使用せず、界面活性剤（トリトンｘ−１００）１５重量％によって従来技術によって製造したものである。
比較例ｂ乃至比較例ｄは、上記実施例１〜４と同一条件で水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの量を変化させたものであり、具体的には、カーボンブラック（アセチレンブラック）を重量比で１重量％、ＰＴＦＥ樹脂を０．２５重量％、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドを０．０１５〜１．４重量％まで変化させたものである。なお、比較例ｂはマイクロポーラス層用ペーストが求めている本来のペースト状にならなかった。
［比較結果］
That is, in Comparative Example a, carbon black (acetylene black) is 1% by weight, PTFE resin is 0.25% by weight, polyethylene oxide as a water-soluble resin is not used, and a surfactant (Triton x-100). 15% by weight is produced according to the prior art.
In Comparative Examples b to d, the amount of polyethylene oxide as a water-soluble resin was changed under the same conditions as in Examples 1 to 4 above. Specifically, carbon black (acetylene black) was used in a weight ratio. 1 wt%, PTFE resin 0.25 wt%, polyethylene oxide as a water-soluble resin was changed to 0.015 to 1.4 wt%. In Comparative Example b, the original paste required for the microporous layer paste was not obtained.
[Comparison result]
拡散層のマイクロポーラス層形成用ペーストの要件としては、表面にクラックのないこと及び基材にマイクロポーラス層形成用ペーストが染込まないこと、貫通細孔径のバブルポイントが１〜１０μｍの範囲内であることが、一般に、燃料電池用ガス拡散層に必要な条件とされている。それを前提に評価することとする。 The requirements for the microporous layer forming paste of the diffusion layer are that there is no crack on the surface, the microporous layer forming paste is not infiltrated into the substrate, and the bubble point of the through pore diameter is in the range of 1 to 10 μm. In general, it is a necessary condition for a gas diffusion layer for a fuel cell. Evaluation will be based on this assumption.
まず、実施例１乃至実施例４では、表面状態がクラックのない滑らかな面であり、また、基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）に対してマイクロポーラス層用ペーストの染み込みが確認されなかった。また、貫通細孔径のバブルポイントが１〜１０μｍの範囲内であり、拡散層１４の必要条件を具備していることが確認された。
First, in Example 1 to Example 4, the surface state is a smooth surface without cracks, and the microporous layer paste was applied to the base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B). No soaking was confirmed. Moreover, it was confirmed that the bubble point of a through-pore diameter is in the range of 1 to 10 μm and the necessary conditions for the
また、従来技術に基づく比較例ａでは、カーボンブラック（アセチレンブラック）を重量比で１重量％、ＰＴＦＥ樹脂を０．２５重量％とし、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドを使用しなかったものである。この場合には、表面にクラックが発生し、また、マイクロポーラス層用ペーストの染み込みが確認された。そして、貫通細孔径のバブルポイントが２８μｍであり、拡散層１４のマイクロポーラス層形成用ペーストの必要条件を具備していないことが判明した。
In Comparative Example a based on the prior art, carbon black (acetylene black) is 1% by weight and PTFE resin is 0.25% by weight, and polyethylene oxide as a water-soluble resin is not used. . In this case, cracks were generated on the surface, and the penetration of the microporous layer paste was confirmed. The bubble point of the through-pore diameter was 28 μm, and it was found that the necessary conditions for the microporous layer forming paste for the
比較例ｂはカーボンブラック（アセチレンブラック）を重量比で１重量％、ＰＴＦＥ樹脂を０．２５重量％、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドを０．０１５重量％としたものであるが、この組成ではマイクロポーラス層用ペーストが本来のペースト状にならなかったから、当然、拡散層１４のマイクロポーラス層形成用ペーストの必要条件を具備していないことが判明した。
In Comparative Example b, carbon black (acetylene black) is 1% by weight, PTFE resin is 0.25% by weight, and polyethylene oxide as a water-soluble resin is 0.015% by weight. Since the microporous layer paste did not become the original paste, it was naturally found that the necessary conditions for the microporous layer forming paste for the
比較例ｃはカーボンブラック（アセチレンブラック）を重量比で１重量％、ＰＴＦＥ樹脂を０．２５重量％、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドを０．９重量％としたものである。この場合には、表面にクラックが発生しておらず良好であり、また、マイクロポーラス層用ペーストの染み込みが確認されなかったが、貫通細孔径のバブルポイントが０．８μｍであり、一般的に好ましいといわれている貫通細孔径のバブルポイントが１〜１０μｍよりも小さく、拡散層１４の必要条件を具備していないことが判明した。
In Comparative Example c, carbon black (acetylene black) is 1% by weight, PTFE resin is 0.25% by weight, and polyethylene oxide as a water-soluble resin is 0.9% by weight. In this case, cracks did not occur on the surface, which was good and no penetration of the microporous layer paste was confirmed, but the bubble point of the through pore diameter was 0.8 μm, It has been found that the bubble point of the through pore diameter, which is said to be preferable, is smaller than 1 to 10 μm and does not have the necessary conditions for the
比較例ｄでは、カーボンブラック（アセチレンブラック）を重量比で１重量％、ＰＴＦＥ樹脂を０．２５重量％、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドを１．４重量％としたものであるが、この場合には、表面にクラックが発生した。マイクロポーラス層用ペーストの染み込みは確認されなかったが、貫通細孔径のバブルポイントが１７μｍであり、一般的に好ましいといわれている貫通細孔径のバブルポイントが１〜１０μｍよりも大きく、拡散層１４の必要条件を具備していないことが判明した。これら比較例ａ乃至比較例ｄは、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドを用いないもの、或いはカーボンブラックに対する水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの比率がカーボンブラックの比表面積に対し０．０５乃至１重量％の範囲外になっているものである。 In Comparative Example d, carbon black (acetylene black) is 1% by weight, PTFE resin is 0.25% by weight, and polyethylene oxide as a water-soluble resin is 1.4% by weight. Cracks occurred on the surface. Although the penetration of the microporous layer paste was not confirmed, the bubble point of the through pore diameter was 17 μm, and the bubble point of the through pore diameter, which is said to be generally preferable, was larger than 1 to 10 μm. It has been found that these requirements are not met. In Comparative Examples a to d, polyethylene oxide as a water-soluble resin is not used, or the ratio of polyethylene oxide as a water-soluble resin to carbon black is 0.05 to 1% by weight with respect to the specific surface area of carbon black. Is out of range.
上記実施の形態の燃料電池用ガス拡散層に使用するマイクロポーラス層形成用ペースト組成物は、カーボンブラック、ＰＴＦＥ樹脂、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイド、水を主組成、即ち、界面活性剤を使用しない拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａまたはアノード側拡散層１４Ｂ）の主組成とし、それに遠心力を加えてマイクロポーラス層形成用ペーストとすることにより、表面張力の高いマイクロポーラス層形成用ペーストとなり、導電性多孔質材料に撥水処理を施した基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）に塗布を行なっても基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内に浸透しなくなる。 The microporous layer forming paste composition used for the fuel cell gas diffusion layer of the above embodiment is composed mainly of carbon black, PTFE resin, polyethylene oxide as a water-soluble resin, and water, that is, a surfactant. By forming a main composition of the diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A or anode side diffusion layer 14B) that is not subjected to centrifugal force to form a microporous layer forming paste, a microporous layer forming paste having a high surface tension is obtained. Even if the base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B) obtained by subjecting the conductive porous material to water repellent treatment is applied, the base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B) is applied. ) Will not penetrate into.
カーボンブラックに対する水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの比率が、カーボンブラックの比表面積４５（ｍ２／ｇ）に対して、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの０．０２３重量％未満であると、マイクロポーラス層用ペーストが求めているペースト状にならない。また、カーボンブラックに対する水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの比率が、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの０．０５重量％を超えると、表面にクラックが発生し、また、貫通細孔径のバブルポイントが大きく、使用できない。 When the ratio of the polyethylene oxide as the water-soluble resin to the carbon black is less than 0.023 wt% of the polyethylene oxide as the water-soluble resin with respect to the specific surface area 45 (m 2 / g) of the carbon black, The layer paste does not become the desired paste. Moreover, when the ratio of polyethylene oxide as a water-soluble resin to carbon black exceeds 0.05% by weight of polyethylene oxide as a water-soluble resin, cracks are generated on the surface, and the bubble point of the through pore diameter is large. ,I can not use it.
これをまとめると、カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）で一般的に表現すると、カーボンブラックに対する水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの比率を、カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で０．０５〜１％の範囲にすることにより、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドがカーボン粒子を連鎖させるバインダーとなり、マイクロポーラス層に必要な気孔を形成することができる。特に、カーボンブラックのカーボン粒子が連鎖することにより成膜時の収縮応力も緩和され、マイクロポーラス層のクラックの発生も防止できる。
To summarize this, if generally expressing a specific surface area of carbon black (
マイクロポーラス層形成用ペーストが導電性多孔質材料に撥水処理を施した基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内に染み込まないことから、前記基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内のガス拡散性を阻害せず、高負荷時の特性に優れる。カーボンブラックのカーボン粒子を長く連鎖させているため、微細な細孔がマイクロポーラス層に多く存在し、拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａまたはアノード側拡散層１４Ｂ）の排水性とガス拡散性が従来の拡散層に比べ向上し電池の出力が向上する。 Since the microporous layer forming paste does not soak into the base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B) obtained by subjecting the conductive porous material to water repellent treatment, the base material 16 (cathode side base) The gas diffusibility in the material 16A or the anode side base material 16B) is not hindered, and the characteristics at high load are excellent. Since carbon black carbon particles are long chained, many fine pores exist in the microporous layer, and the drainage property and gas diffusibility of the diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A or anode side diffusion layer 14B) are high. Compared to the conventional diffusion layer, the battery output is improved.
このように、マイクロポーラス層形成用ペーストが基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内に染み込まないため基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内のガス拡散性を阻害せず、高負荷時の特性に優れることとなる。カーボン粒子を長く連鎖させているため、微細な細孔がマイクロポーラス層に多く存在し、拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａまたはアノード側拡散層１４Ｂ）の排水性とガス拡散性が従来の拡散層に比べ向上し電池の出力が向上する。 Thus, since the microporous layer forming paste does not penetrate into the base material 16 (the cathode side base material 16A or the anode side base material 16B), the microporous layer forming paste in the base material 16 (the cathode side base material 16A or the anode side base material 16B). The gas diffusivity is not hindered and the characteristics at high load are excellent. Since carbon particles are long chained, many fine pores are present in the microporous layer, and the drainage and gas diffusibility of the diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A or anode side diffusion layer 14B) is the conventional diffusion. The battery output is improved compared to the layer.
また、マイクロポーラス層形成用ペーストが基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内に染み込まないため、基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内のガス拡散性を阻害されず高負荷時の特性に優れる。カーボン粒子を長く連鎖させているため、微細な細孔がマイクロポーラス層に多く存在し拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａまたはアノード側拡散層１４Ｂ）の排水性とガス拡散性が従来の拡散層に比べ向上し電池の出力が向上する。 Further, since the microporous layer forming paste does not soak into the base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B), the gas in the base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B). Excellent diffusivity and high load characteristics Since carbon particles are long chained, there are many fine pores in the microporous layer, and the drainage and gas diffusibility of the diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A or anode side diffusion layer 14B) is the conventional diffusion layer. The output of the battery is improved.
上記実施の形態のマイクロポーラス層形成用ペースト組成物の製造方法は、カーボンブラック、ＰＴＦＥ樹脂、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイド、及び水を拡散層の主組成とし、界面活性剤を使用することなくマイクロポーラス層形成用ペーストを形成し、また、前記カーボンブラックに対する前記水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの比率を、前記カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で０．０５〜１％の範囲とし、前記マイクロポーラス層形成用ペーストに遠心力を加えた状態で剪断力を加え水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドがカーボン粒子を連鎖させ、バインダーとして前記マイクロポーラス層に任意の気孔を形成するものである。 The manufacturing method of the paste composition for microporous layer formation of the said embodiment uses carbon black, PTFE resin, polyethylene oxide as water-soluble resin, and water as the main composition of the diffusion layer, and without using a surfactant. A paste for forming a microporous layer is formed, and the ratio of polyethylene oxide as the water-soluble resin to the carbon black is 0.05 to 5 by weight ratio with respect to the specific surface area (m 2 / g) of the carbon black. 1%, polyethylene oxide as a water-soluble resin chained carbon particles by applying a shearing force to the microporous layer forming paste in a state where centrifugal force was applied, and arbitrary pores were formed in the microporous layer as a binder. To form.
したがって、カーボンブラック、ＰＴＦＥ樹脂、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイド、界面活性剤を使用しない水を拡散層の主組成とし、マイクロポーラス層形成用ペーストとすることにより、表面張力の高いマイクロポーラス層形成用ペーストとなり導電性多孔質材料に撥水処理を施した基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）に塗布を行なっても基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内に浸透しないものとなる。 Therefore, carbon black, PTFE resin, polyethylene oxide as a water-soluble resin, and water that does not use a surfactant are used as the main composition of the diffusion layer to form a microporous layer-forming paste with a high surface tension. The base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16A or anode side base material 16B) can be applied to the base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B) obtained by applying a water repellent treatment to the conductive porous material. The material 16B) does not penetrate.
また、カーボンブラックに対する水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの比率を、カーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で０．０５〜１％の範囲にすることにより水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドがカーボン粒子を連鎖させるバインダーとして作用し、マイクロポーラス層に必要な気孔を形成することができる。特に、カーボンブラックのカーボン粒子が連鎖することにより成膜時の収縮応力も緩和され、マイクロポーラス層のクラックの発生も防止できる。 Further, the ratio of polyethylene oxide as a water-soluble resin to carbon black is set to a range of 0.05 to 1% by weight with respect to the specific surface area (m 2 / g) of carbon black. The polyethylene oxide acts as a binder for linking the carbon particles, and can form pores necessary for the microporous layer. In particular, when carbon particles of carbon black are chained, the shrinkage stress during film formation is relieved, and the occurrence of cracks in the microporous layer can be prevented.
マイクロポーラス層形成用ペーストが導電性多孔質材料に撥水処理を施した基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内に染み込まないことから、基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内のガス拡散性を阻害せず、高負荷時の特性に優れる。カーボンブラックのカーボン粒子を長く連鎖させているため、微細な細孔がマイクロポーラス層に多く存在し、拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａまたはアノード側拡散層１４Ｂ）の排水性とガス拡散性が従来の拡散層に比べ向上し電池の出力が向上する。 Since the microporous layer forming paste does not soak into the base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B) obtained by subjecting the conductive porous material to a water repellent treatment, the base material 16 (cathode side base material) The gas diffusibility in 16A or the anode side substrate 16B) is not hindered, and the characteristics at high load are excellent. Since carbon black carbon particles are long chained, many fine pores exist in the microporous layer, and the drainage property and gas diffusibility of the diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A or anode side diffusion layer 14B) are high. Compared to the conventional diffusion layer, the battery output is improved.
即ち、界面活性剤を使用せずにカーボンブラック、ＰＴＦＥ樹脂、水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイド、水のみを使用して、マイクロポーラス層形成用ペーストとすることにより、表面張力の高いペーストとなり基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）に塗布を行なっても、マイクロポーラス層形成用ペーストが基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内に浸透しなくなる。また、カーボンブラックに対する水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドの比率をカーボンブラックの比表面積（ｍ２／ｇ）に対して重量比で０．０５〜１％の範囲にすることにより水溶性樹脂としてのポリエチレンオキサイドがカーボン粒子を連鎖させるバインダーとなり、マイクロポーラス層に必要な気孔を形成することができる。カーボン粒子が連鎖することにより成膜時の収縮応力も緩和されマイクロポーラス層のクラックも防止できる。
また、界面活性剤を使用することがないため、拡散層製造時に界面活性剤が環境に拡散することによって起こる環境負荷を低減させることができ、また、界面活性剤の残存による電池性能への影響の心配がない。
That is, by using only carbon black, PTFE resin, polyethylene oxide as a water-soluble resin, and water without using a surfactant, a paste with high surface tension can be obtained by forming a paste for forming a microporous layer. Even if it is applied to 16 (cathode side substrate 16A or anode side substrate 16B), the microporous layer forming paste does not penetrate into the substrate 16 (cathode side substrate 16A or anode side substrate 16B). Further, polyethylene as water-soluble resin can be obtained by setting the ratio of polyethylene oxide as water-soluble resin to carbon black in the range of 0.05 to 1% by weight with respect to the specific surface area (m 2 / g) of carbon black. The oxide serves as a binder for linking the carbon particles, and can form pores necessary for the microporous layer. When the carbon particles are chained, the contraction stress during film formation is relieved and cracks in the microporous layer can be prevented.
In addition, since no surfactant is used, the environmental load caused by the diffusion of the surfactant into the environment during the production of the diffusion layer can be reduced, and the effect of the remaining surfactant on the battery performance can be reduced. There is no worry.
このように、マイクロポーラス層形成用ペーストが基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内に染み込まないため基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内のガス拡散性を阻害せず、高負荷時の特性に優れることとなる。カーボン粒子を長く連鎖させているため、微細な細孔がマイクロポーラス層に多く存在し、拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａまたはアノード側拡散層１４Ｂ）の排水性とガス拡散性が従来の拡散層に比べ向上し電池の出力が向上する。マイクロポーラス層形成用ペーストが基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内に染み込まないため基材１６（カソード側基材１６Ａまたはアノード側基材１６Ｂ）内のガス拡散性を阻害されず高負荷時の特性に優れる。カーボン粒子を長く連鎖させているため、微細な細孔がマイクロポーラス層に多く存在し拡散層１４（カソード側拡散層１４Ａまたはアノード側拡散層１４Ｂ）の排水性とガス拡散性が従来の拡散層に比べ向上し電池の出力が向上する。 Thus, since the microporous layer forming paste does not penetrate into the base material 16 (the cathode side base material 16A or the anode side base material 16B), the microporous layer forming paste in the base material 16 (the cathode side base material 16A or the anode side base material 16B). The gas diffusivity is not hindered and the characteristics at high load are excellent. Since carbon particles are long chained, many fine pores are present in the microporous layer, and the drainage and gas diffusibility of the diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A or anode side diffusion layer 14B) is the conventional diffusion. The battery output is improved compared to the layer. Since the microporous layer forming paste does not soak into the base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B), the gas diffusibility in the base material 16 (cathode side base material 16A or anode side base material 16B) is improved. Excellent characteristics at high load without being hindered. Since carbon particles are long chained, there are many fine pores in the microporous layer, and the drainage and gas diffusibility of the diffusion layer 14 (cathode side diffusion layer 14A or anode side diffusion layer 14B) is the conventional diffusion layer. The output of the battery is improved.
特に、燃料電池用ガス拡散層の製造方法では、簡単な工程で製造が可能になる。製造過程で揮発するものが水だけであり環境負荷が小さくなる。また、低温での焼成が可能となり、マイクロポーラス層表面のクラックがなくなるためガス拡散が均一になり、従来の拡散層に比べ電池の出力が向上する。 In particular, the method for producing a gas diffusion layer for a fuel cell can be produced by a simple process. The only thing that volatilizes during the manufacturing process is water, reducing the environmental burden. In addition, firing at a low temperature is possible, cracks on the surface of the microporous layer are eliminated, gas diffusion becomes uniform, and the output of the battery is improved as compared with a conventional diffusion layer.
１ 燃料電池
１１ 電解質膜
１０ 膜−電極接合体
１４ 拡散層（カソード側拡散層１４Ａ，アノード側拡散層１４Ｂ）
１５ 表面層（カソード側表面層１５Ａ，アノード側表面層１５Ｂ）
１６ 基材（カソード側基材１６Ａ，アノード側基材１６Ｂ）
1 Fuel Cell 11
15 surface layers (cathode side surface layer 15A, anode side surface layer 15B)
16 base materials (cathode side base material 16A, anode side base material 16B)
Claims (2)
導電性多孔質材料からなる基材の一表面に前記マイクロポーラス層形成用ペースト組成物を塗布し、乾燥焼成した際に、前記ポリエチレンオキサイドがカーボン粒子を連鎖させるバインダーとして作用し、マイクロポーラス層に気孔を形成することを特徴とするマイクロポーラス層形成用ペースト組成物。 Carbon black, PTFE resin, polyethylene oxide, and a main composition of water, and the ratio rate of the polyethylene oxide with respect to the carbon black, 0 by weight relative to the specific surface area of the carbon black (m 2 / g). 05 to be within 1% of the range, a Ma Ikuroporasu layer forming paste composition containing no surfactant,
Wherein the one surface of the conductive porous material comprising a base material microporous layer forming paste composition was applied, when the form drying ware, the polyethylene oxide acts as a binder to chain carbon particles, Ma A paste composition for forming a microporous layer, wherein pores are formed in the microporous layer.
導電性多孔質材料からなる基材の一表面に前記マイクロポーラス層形成用ペースト組成物を塗布し、乾燥焼成した際に、前記ポリエチレンオキサイドがカーボン粒子を連鎖させるバインダーとして作用し、マイクロポーラス層に気孔を形成することを特徴とするマイクロポーラス層形成用ペースト組成物の製造方法。 The main composition is carbon black, PTFE resin, polyethylene oxide, and water, and the ratio of the polyethylene oxide to the carbon black is 0.05 by weight with respect to the specific surface area (m 2 / g) of the carbon black. or formulated without the use of surfactant as in the range of 1%, a shearing force in the manufacturing method of pressurizing Elma Ikuroporasu layer forming paste composition while applying a centrifugal force to materials the formulation And
Wherein one surface of a substrate made of a conductive porous material coated with a microporous layer forming paste composition, upon drying and firing, the port re ethylene oxide acts as a binder to chain carbon particles, Ma Micro A method for producing a paste composition for forming a microporous layer, wherein pores are formed in the porous layer.
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