JP6153465B2 - 触媒層転写フィルム - Google Patents
触媒層転写フィルム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6153465B2 JP6153465B2 JP2013267589A JP2013267589A JP6153465B2 JP 6153465 B2 JP6153465 B2 JP 6153465B2 JP 2013267589 A JP2013267589 A JP 2013267589A JP 2013267589 A JP2013267589 A JP 2013267589A JP 6153465 B2 JP6153465 B2 JP 6153465B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst layer
- release layer
- transfer film
- layer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
基材の表面に離型層が積層され、
当該離型層がケイ素酸化物からなり、
前記固体高分子形燃料電池用触媒層を転写するためのフィルムは、前記離型層の上に触媒層が形成される、
ことを特徴とする離型層積層基材。
項2.ケイ素酸化物が、SiOx(0.8≦x≦2.0)である、項1に記載の離型層積層基材。
項3.離型層の厚みが2nm以上である、項1又は2に記載の離型層積層基材。
項4.離型層の厚みが2nm〜200nmである、項1〜3のいずれかに記載の離型層積層基材。
項5.基材の厚みが2.5μm〜200μmである、項1〜4のいずれかに記載の離型層積層基材。
項6.項1〜5のいずれかに記載の離型層積層基材の製造方法であって、化学気相成長法により前記離型層を形成する工程を備える、製造方法。
項7.項1〜5のいずれかに記載の離型層積層基材の製造方法であって、物理気相成長法により前記離型層を形成する工程を備える、製造方法。
本発明の触媒層転写フィルムは、固体高分子形燃料電池用触媒層を転写するためのフィルムであって、基材の一方面上に離型層を介して触媒層が積層されてなり、当該離型層がケイ素酸化物を含む、ことを特徴とする。以下、各層を説明する。
基材は特に制限されず、公知又は市販のものを使用することができる。例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリスチレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の高分子フィルムを用いることができる。また、高分子フィルム以外にも、アート紙、コート紙、軽量コート紙等の塗工紙、ノート用紙、コピー用紙等の非塗工紙等の紙であってもよい。そのほか、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素繊維系シートであってもよい。これらの中でも、安価で入手が容易な高分子フィルムが好ましく、特にポリエチレンテレフタレート樹脂等が好ましい。
本発明の離型層は、触媒層と基材との間に積層されており、ケイ素酸化物を含むことを必須とする。本発明では、このような離型層を有しているため、均一な厚みで、かつ欠陥がない触媒層を当該離型層表面に有することができる。また、触媒層と離型層との間に適度な接着強度が働き、触媒層を転写する際に、触媒層のみが転写対象物質(高分子電解質膜等)に確実に転写でき、転写率が格段に向上する。
ているといったメリットがある。
本発明の触媒層は、離型層上に積層されている。
して、後者を0.1〜5重量部程度、好ましくは0.2〜4重量部程度とすればよい。
本発明の触媒層転写フィルムは、(1)基材に、ケイ素酸化物を含む離型層を形成し、次いで、(2)当該離型層上に、触媒層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させることにより触媒層を形成して、製造される。
基材にケイ素酸化物を含む離型層を形成する方法は特に限定されるものではなく、常法に従って行えばよい。例えば、物理気相成長法(PVD)、化学気相成長法(CVD)、ゾルゲル法、塗工による方法等が挙げられる。
触媒層は、上記で形成された離型層積層基材の離型層上に、触媒層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させることにより得られる。本発明では、触媒層形成用ペースト組成物を形成する表面が、ケイ素酸化物を含有する離型層であるため、当該ペースト組成物の離型層に対する濡れ性が極めて良好であり、均一にペースト組成物を塗布することができる。このため、乾燥して得られる触媒層も均一な厚みになり、触媒層の欠陥等が生じにくくなる。また、触媒層と離型層とが適度な接着強度を有するため、触媒層を転写する際に、触媒層のみが転写対象物質(高分子電解質等)に確実に転写でき、転写性が格段に向上する。
合となるように配合される。例えば、触媒担持炭素粒子1重量部に対して、水素イオン伝導性高分子電解質(固形分)が0.1〜5重量部(特に0.2〜4重量部)、溶媒が5〜50重量部(特に10〜30重量部)含まれているのがよく、残りが水である。水の割合は、通常、触媒担持炭素粒子に対して、等重量〜20倍重量である。
本発明の触媒層転写フィルムは、固体高分子形燃料電池用の高分子電解質膜、電極基材等に転写するために用いられる。
本発明の膜−電極接合体は、例えば、本発明の触媒層−電解質膜積層体の片面又は両面に、前記電極基材を、触媒層と電極機材とが対面するように配置し、熱プレスすることにより、作製することができる。
<触媒層形成用ペースト組成物の調製>
白金ルテニウム担持炭素粒子(Pt:27.2重量%、Ru:28.7重量%)(田中貴金属株式会社、「TEC62E58」)10重量部、5重量%電解質溶液(デュポン社製、「DE−520」、溶媒:n−プロパノール:水=1:1(重量比))100重量部を、イソプロパノール100重量及びプロピレングリコール2重量部に加え、攪拌することにより、触媒層形成用ペースト組成物を調製した。
基材としてポリエチレンテレフタレート(ユニチカ(株)製、商品名「S−25F」、厚み25μm)を用い、下記の条件で、プラズマCVD法にて、基材の一方面にケイ素酸化物を含む離型層(厚み:10nm)を形成した。
成膜圧力:3.0×10−2mBar
導入ガス:ヘキサメチルジシロキサン:アルゴン:酸素=0.9:0.9:3.0(単位:slm)
印加電力:AC40kHz、8kW
巻き取り速度:150m/分
真空チャンバー内の真空度:2〜6×10−6mBar
蒸着チャンバー内の真空度:2〜5×10−3mBar
得られた離型層積層基材の離型層上に、上記ペースト組成物を乾燥後の厚みが20〜25μmになるようにペースト組成物を塗布した後、大気雰囲気下、95℃で15分間乾燥させることにより触媒層を形成して、実施例1の触媒層転写フィルムを製造した。
ヘキサメチルジシロキサン:アルゴン:酸素=0.9:0.9:2.7(単位:slm)の混合ガスを導入し、SiOx(x=1.2〜1.3、xの平均値:1.25)からなる離型層(厚み:10nm)を形成した以外は実施例1と同様にして、実施例2の触媒層転写フィルムを製造した。
ヘキサメチルジシロキサン:アルゴン:酸素=1.08:1.08:5.40(単位:slm)の混合ガスを導入し、SiOx(x=1.5〜1.6、xの平均値:1.55)からなる離型層(厚み:10nm)を形成した以外は実施例1と同様にして、実施例3の触媒層転写フィルムを製造した。
ヘキサメチルジシロキサン:アルゴン:酸素=1.08:1.08:1.08(単位:slm)の混合ガスを導入し、SiOx(x=1.0〜1.1、xの平均値:1.05)からなる離型層(厚み:10nm)を形成した以外は実施例1と同様にして、実施例4の触媒層転写フィルムを製造した。
表面に離型層が形成された基材として、PVD法によるシリカ蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名:テックバリアH、三菱樹脂(株)製、基材の厚み:12μm)を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例5の触媒層転写フィルムを製造した。
離型層を形成しなかった以外は実施例1と同様にして、比較例1の触媒層転写フィルムを製造した。
基材にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)(日本バルカー(株)製、商品名「バルフロン切削テープ」、厚み38μm)を用い、かつ離型層を形成しなかった以外は実施例1と同様にして、比較例2の触媒層転写フィルムを製造した。
表面に離型層が形成された基材として、PVD法によるアルミナを蒸着したフィルム(東レフィルム加工(株)製、商品名「バリアロックス」、基材の厚み:12μm)を用いた以外は実施例5と同様にして、比較例3の触媒層転写フィルムを製造した。
下記の条件で、PVD法にて、厚み25μmのポリエチレンテレフタレート(PET)
の一方面に酸化チタンを含む離型層(厚み:50nm)を形成したこと以外は実施例1
と同様に、比較例4の触媒層転写フィルムを製造した。
基材にガラス板(厚み1mm:SiOxのX=4)を用い、かつ離型層を形成しなかった以外は実施例1と同様にして、比較例5の触媒層転写フィルムを製造した。
実施例及び比較例の触媒層転写フィルムについて、それぞれ、水素イオン伝導性高分子電解質膜(デュポン社製、商品名「Nafion 112」)に、70℃、100℃及び150℃の3条件下で6.5Mpaでホットプレスし、基材(離型層も含む)を剥がすことにより、当該電解質膜上に触媒層を転写した。そして、その転写性を以下のように評価した。
○:転写後の転写基材の目視確認にて、存在する転写残りの黒点が1cm2あたり10個未満
×:転写後の転写基材の目視確認にて、存在する転写残りの黒点が1cm2あたり10個以上
Claims (7)
- 固体高分子形燃料電池用触媒層を転写するためのフィルムを製造するために用いられる離型層積層基材であって、
基材の表面に離型層が積層され、
当該離型層がケイ素酸化物からなり、
前記固体高分子形燃料電池用触媒層を転写するためのフィルムは、前記離型層の上に触媒層が形成される、
ことを特徴とする離型層積層基材。 - ケイ素酸化物が、SiOx(0.8≦x≦2.0)である、請求項1に記載の離型層積層基材。
- 離型層の厚みが2nm以上である、請求項1又は2に記載の離型層積層基材。
- 離型層の厚みが2nm〜200nmである、請求項1〜3のいずれかに記載の離型層積層基材。
- 基材の厚みが2.5μm〜200μmである、請求項1〜4のいずれかに記載の離型層積層基材。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の離型層積層基材の製造方法であって、化学気相成長法により前記離型層を形成する工程を備える、製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の離型層積層基材の製造方法であって、物理気相成長法により前記離型層を形成する工程を備える、製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013267589A JP6153465B2 (ja) | 2008-03-28 | 2013-12-25 | 触媒層転写フィルム |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008085326 | 2008-03-28 | ||
JP2008085326 | 2008-03-28 | ||
JP2013267589A JP6153465B2 (ja) | 2008-03-28 | 2013-12-25 | 触媒層転写フィルム |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009060532A Division JP5625245B2 (ja) | 2008-03-28 | 2009-03-13 | 触媒層転写フィルム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014063759A JP2014063759A (ja) | 2014-04-10 |
JP6153465B2 true JP6153465B2 (ja) | 2017-06-28 |
Family
ID=41386919
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009060532A Expired - Fee Related JP5625245B2 (ja) | 2008-03-28 | 2009-03-13 | 触媒層転写フィルム |
JP2013267589A Expired - Fee Related JP6153465B2 (ja) | 2008-03-28 | 2013-12-25 | 触媒層転写フィルム |
JP2013267579A Expired - Fee Related JP5617994B2 (ja) | 2008-03-28 | 2013-12-25 | 触媒層転写フィルム |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009060532A Expired - Fee Related JP5625245B2 (ja) | 2008-03-28 | 2009-03-13 | 触媒層転写フィルム |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013267579A Expired - Fee Related JP5617994B2 (ja) | 2008-03-28 | 2013-12-25 | 触媒層転写フィルム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (3) | JP5625245B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150111107A1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrode and secondary battery, and manufacturing method thereof |
JP7060834B2 (ja) * | 2016-09-16 | 2022-04-27 | 東洋紡株式会社 | 離型フィルム |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63137932A (ja) * | 1986-12-01 | 1988-06-09 | Canon Inc | 表面改質プラスチツクフイルム |
JP3103007B2 (ja) * | 1995-05-18 | 2000-10-23 | 帝人株式会社 | 離型フイルム |
JP3584666B2 (ja) * | 1996-03-21 | 2004-11-04 | 昭和電工株式会社 | 高分子固体電解質フィルムの積層方法 |
JPH10211678A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-08-11 | Teijin Ltd | 離形フィルム |
JP2000090944A (ja) * | 1998-09-10 | 2000-03-31 | Japan Storage Battery Co Ltd | 触媒層−電解質膜接合体の製造方法およびそれを用いた固体高分子電解質型燃料電池 |
JP2000212523A (ja) * | 1999-01-19 | 2000-08-02 | Dainippon Printing Co Ltd | 離型フィルム |
JP2002046209A (ja) * | 2000-08-02 | 2002-02-12 | Dainippon Printing Co Ltd | バリア性積層フィルム |
JP2002210860A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-07-31 | Dainippon Printing Co Ltd | 離型フィルムおよびその製造法 |
JP2003132899A (ja) * | 2001-10-30 | 2003-05-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池用電極の形成方法及びその形成装置 |
JP2004134675A (ja) * | 2002-10-11 | 2004-04-30 | Sharp Corp | Soi基板、表示装置およびsoi基板の製造方法 |
JP4736385B2 (ja) * | 2004-09-27 | 2011-07-27 | 大日本印刷株式会社 | 触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート及びその製造方法 |
JP4882225B2 (ja) * | 2004-12-02 | 2012-02-22 | 大日本印刷株式会社 | 固体高分子形燃料電池用の撥水性電極触媒層、触媒層転写シート及び触媒層−電解質接合体 |
JP2007123253A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-05-17 | Dainippon Printing Co Ltd | 触媒層形成用ペースト組成物、触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート及び触媒層−電解質膜積層体 |
JP2008053084A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 燃料電池用膜・電極接合体及び燃料電池 |
JP5200348B2 (ja) * | 2006-08-30 | 2013-06-05 | 大日本印刷株式会社 | 触媒層転写フィルム及び触媒層−電解質膜積層体 |
-
2009
- 2009-03-13 JP JP2009060532A patent/JP5625245B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-12-25 JP JP2013267589A patent/JP6153465B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2013-12-25 JP JP2013267579A patent/JP5617994B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5617994B2 (ja) | 2014-11-05 |
JP5625245B2 (ja) | 2014-11-19 |
JP2009259789A (ja) | 2009-11-05 |
JP2014089977A (ja) | 2014-05-15 |
JP2014063759A (ja) | 2014-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2774203B1 (en) | Method for the preparation of catalyst-coated membranes | |
US8142957B2 (en) | Method for preparing a membrane electrode of a fuel cell | |
JP5196717B2 (ja) | 触媒層転写シート、触媒層−電解質膜積層体の製造方法、電極−電解質膜接合体の製造方法、および燃料電池の製造方法 | |
US11271220B2 (en) | Multilayer structure incorporating a mat of carbon nanotubes as diffusion layer in a PEMFC | |
JP5266794B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池用触媒層及びその製造方法 | |
WO2002005371A1 (fr) | Procede pour produire un ensemble film-electrodes, et procede pour produire une pile a combustible du type polymere solide | |
JP2013161557A (ja) | 膜−触媒層接合体の製造方法および膜−触媒層接合体の製造装置 | |
KR20200097670A (ko) | 나노홀 그래핀 시트가 코팅된 연료전지용 복합 고분자 전해질막 및 그 제조 방법 | |
CN101051693A (zh) | 燃料电池用膜电极组件,其制备方法以及燃料电池系统 | |
JP5233075B2 (ja) | 触媒層−電解質膜積層体及びその製造方法 | |
JP6153465B2 (ja) | 触媒層転写フィルム | |
JP2008503038A (ja) | ガス拡散電極、膜電極アセンブリー及びその製造方法 | |
JP5967182B2 (ja) | 燃料電池の膜−電極接合体、電極製造用転写シート及びこれらの製造方法 | |
JP2008503038A5 (ja) | ガス拡散媒体上に貴金属コーティングを形成するための方法、ガス拡散電極、及び電極アセンブリー | |
JP2016171062A (ja) | ガス拡散層、積層体及びそれらの製造方法 | |
JP5634013B2 (ja) | 燃料電池用触媒層の製造方法、触媒層転写シート及び触媒層−電解質膜積層体 | |
JP4538692B2 (ja) | 触媒層−電解質膜積層体の製造方法 | |
JP4117430B2 (ja) | ガス拡散電極及びそれを備えた燃料電池 | |
JP5343485B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池用触媒転写フィルム並びにそれを用いて得られる触媒層−電解質膜積層体及び固体高分子形燃料電池 | |
JP2006164575A (ja) | 固体高分子形燃料電池用の撥水性電極触媒層、触媒層転写シート及び触媒層−電解質接合体 | |
JP2013084427A (ja) | 膜−触媒層接合体の製造方法及び膜電極接合体の製造方法 | |
JP2010251033A (ja) | 膜・触媒接合体の製造方法、膜・触媒接合体および燃料電池 | |
JP5470792B2 (ja) | 触媒層転写フィルム、並びにそれを用いて得られる触媒層−電解質膜積層体及び膜−電極接合体 | |
JP2016190447A (ja) | 離型部材及びその製造方法、該離型部材を用いた離型部材付触媒層及び離型部材付電解質膜、並びに該離型部材付触媒層若しくは該離型部材付電解質膜を用いた燃料電池用触媒層−電解質膜積層体の製造方法 | |
JP5205730B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池用触媒転写フィルム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140106 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140106 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141111 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150113 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150804 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151102 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20151110 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20160108 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170406 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170530 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6153465 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |