JP5995468B2 - 膜電極接合体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、一実施形態に係る製造方法で製造される膜電極接合体を含む燃料電池セル1の斜視図である。図2は、図1に示す燃料電池セル1のII−II線に沿った断面図である。燃料電池セル1は、水素イオン(プロトン)を伝搬させて発電を行うものである。図1及び図2に示す燃料電池セルは、例えば固体高分子型燃料電池として採用されるものであり、下部セパレータ2、下部電極層3a、下部触媒層3b、電解質層4、上部触媒層5b、上部電極層5a及び上部セパレータ6を備えている。
Claims (7)
- カソード層、電解質層及びアノード層を有する膜電極接合体の製造方法であって、
真空排気された処理容器へ基板を導入し、前記基板上に前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層、又は、前記アノード層、前記電解質層及び前記カソード層の順に、大気に晒すことなく真空一貫で成膜する成膜工程を含み、
前記成膜工程では、成膜装置として、
処理空間を画成する処理容器と、
前記基板を載置する載置台と、
マイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波を放射するアンテナと、
前記処理空間と前記アンテナとの間に設けられた誘電体窓と、
プラズマ励起用のガスを供給するガス供給部と、
前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層から選択される少なくとも一つの層を形成するための材料ガスを供給する材料ガス供給部と、
を備える成膜装置を用い、
前記基板を前記載置台に載置させ、前記ガス供給部からプラズマ励起用の前記ガスを供給させ、前記アンテナからマイクロ波を放射させてプラズマを励起させ、前記材料ガス供給部から前記材料ガスを供給させて、前記材料ガスを前記プラズマにより反応させて前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層から選択される少なくとも一つの層をプラズマCVDにより形成し、
前記成膜工程において前記電解質層をプラズマCVDにより形成するときに用いる前記材料ガスは、CFx及びドープ材としてのSOxを含むガスである、
膜電極接合体の製造方法。 - 前記成膜工程では、前記成膜装置として、
前記載置台にバイアス用の高周波電力を印加する高周波電源と、
SOxを含むドープガスを供給するドープガス供給部と、
をさらに備え、
前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層の何れかの層を積層した後に、前記高周波電源により前記載置台に前記高周波電力を印加するとともに、前記ガス供給部からプラズマ励起用の前記ガスを供給させ、前記アンテナからマイクロ波を放射させてプラズマを励起させ、前記ドープガス供給部から前記ドープガスを供給させ、前記ドープガス中の元素を前記高周波電力により前記載置台へ引き込むことにより最も表面に位置する層にドーピングを行う請求項1に記載の膜電極接合体の製造方法。 - 前記成膜工程では、前記電解質層にSO3 −又はSO2 −をドーピングする請求項2に記載の膜電極接合体の製造方法。
- カソード層、電解質層及びアノード層を有する膜電極接合体の製造方法であって、
真空排気された処理容器へ基板を導入し、前記基板上に前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層、又は、前記アノード層、前記電解質層及び前記カソード層の順に、大気に晒すことなく真空一貫で成膜する成膜工程を含み、
前記成膜工程では、成膜装置として、
処理空間を画成する処理容器と、
前記基板を載置する載置台と、
マイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波を放射するアンテナと、
前記処理空間と前記アンテナとの間に設けられた誘電体窓と、
プラズマ励起用のガスを供給するガス供給部と、
前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層から選択される少なくとも一つの層を形成するための材料ガスを供給する材料ガス供給部と、
を備える成膜装置を用い、
前記基板を前記載置台に載置させ、前記ガス供給部からプラズマ励起用の前記ガスを供給させ、前記アンテナからマイクロ波を放射させてプラズマを励起させ、前記材料ガス供給部から前記材料ガスを供給させて、前記材料ガスを前記プラズマにより反応させて前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層から選択される少なくとも一つの層をプラズマCVDにより形成し、
前記成膜工程において前記アノード層又は前記カソード層をプラズマCVDにより形成するときに用いる前記材料ガスは、CxHyを含むガスである、
膜電極接合体の製造方法。 - カソード層、電解質層及びアノード層を有する膜電極接合体の製造方法であって、
真空排気された処理容器へ基板を導入し、前記基板上に前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層、又は、前記アノード層、前記電解質層及び前記カソード層の順に、大気に晒すことなく真空一貫で成膜する成膜工程を含み、
前記成膜工程では、成膜装置として、
処理空間を画成する処理容器と、
前記基板を載置する載置台と、
マイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波を放射するアンテナと、
前記処理空間と前記アンテナとの間に設けられた誘電体窓と、
プラズマ励起用のガスを供給するガス供給部と、
前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層から選択される少なくとも一つの層を形成するための材料ガスを供給する材料ガス供給部と、
を備える成膜装置を用い、
前記基板を前記載置台に載置させ、前記ガス供給部からプラズマ励起用の前記ガスを供給させ、前記アンテナからマイクロ波を放射させてプラズマを励起させ、前記材料ガス供給部から前記材料ガスを供給させて、前記材料ガスを前記プラズマにより反応させて前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層から選択される少なくとも一つの層をプラズマCVDにより形成し、
前記成膜工程において前記アノード層又は前記カソード層をプラズマCVDにより形成するときに用いる前記材料ガスは、カーボンナノチューブを溶液に分散させた原料である、
膜電極接合体の製造方法。 - カソード層、電解質層及びアノード層を有する膜電極接合体の製造方法であって、
真空排気された処理容器へ基板を導入し、前記基板上に前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層、又は、前記アノード層、前記電解質層及び前記カソード層の順に、大気に晒すことなく真空一貫で成膜する成膜工程を含み、
前記成膜工程では、前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層から選択される少なくとも一つの層をプラズマCVDにより成膜し、
前記成膜工程において前記カソード層又は前記アノード層をプラズマCVDにより成膜するときには、アモルファスカーボン膜にPt又はPtを含む有機原料もしくは無機原料をプラズマCVDにより成膜することによって前記アノード層又は前記カソード層を形成する、
膜電極接合体の製造方法。 - カソード層、電解質層及びアノード層を有する膜電極接合体の製造方法であって、
真空排気された処理容器へ基板を導入し、前記基板上に前記カソード層、前記電解質層及び前記アノード層、又は、前記アノード層、前記電解質層及び前記カソード層の順に、大気に晒すことなく真空一貫で成膜する成膜工程を含み、
アモルファスカーボン膜にPt又はPtを含む有機原料もしくは無機原料をPVD法にて成膜することによって前記アノード層又は前記カソード層を形成する膜電極接合体の製造方法。
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