JP6295940B2 - Method for producing catalyst ink - Google Patents

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Description

本発明は、触媒インクの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a catalyst ink.

従来、触媒分散液と、ゲル体とを攪拌混合して、所望の粘性を有する触媒インクを作成する方法が提案されている(特許文献1、2参照)。この方法では、攪拌量を調整することにより、触媒インクの粘度を変えることができる。   Conventionally, there has been proposed a method of preparing a catalyst ink having a desired viscosity by stirring and mixing a catalyst dispersion and a gel (see Patent Documents 1 and 2). In this method, the viscosity of the catalyst ink can be changed by adjusting the amount of stirring.

国際公開 WO2013/31060号公報International Publication No. WO2013 / 31060 特開2014−192070号公報JP 2014-192070 A

前記従来の技術では、攪拌時間を長くすればするほど、ゲル体を細かく分解してゲル体の分散性を高められると考えられるが、実際は、一定回転速度で攪拌するだけでは、ある時間以上で、ゲル体はそれ以上細かくならないことが判った。これは、細かくなったゲル体は、一定回転速度で回転を続けても溶液(触媒インク)中に浮遊し、インクと供回りし容器の内壁に沿って漂うだけで、せん断力をそれ以上、ゲル体に加えられなくなるためと考えられる。なお、ある時間以上攪拌しても、ゲル体はそれ以上細かくならないことは、本発明の発明者によって初めて見出された知見である。   In the conventional technique, it is considered that the longer the stirring time is, the finer the gel body is decomposed and the dispersibility of the gel body is improved. It was found that the gel body did not become finer. This is because the fine gel body floats in the solution (catalyst ink) even if it continues to rotate at a constant rotation speed, and only with the ink and drifts along the inner wall of the container. This is probably because it cannot be added to the gel body. In addition, even if it stirs for a certain time or more, it is the knowledge discovered for the first time by the inventor of the present invention that the gel body does not become finer.

ゲル体を細かくできないと、ゲル体の触媒インクへの分散性が劣る。この結果、触媒インクを塗工に用いる場合に、塗面に割れが生じるという問題が発生した。   If the gel body cannot be made fine, the dispersibility of the gel body in the catalyst ink is poor. As a result, when the catalyst ink was used for coating, there was a problem that the coated surface was cracked.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の一形態は、触媒電極の形成に用いられる触媒インクの製造方法である。この触媒インクの製造方法は、(a)触媒が担持された導電性粒子である触媒担持粒子を溶媒に分散させて作成される触媒分散液を準備する工程と、(b)アイオノマーと溶媒とを混合して作成されるゲル体を準備する工程と、(c)前記触媒分散液と前記ゲル体とを攪拌によって混合して触媒インクを作成する工程と、を備えてよい。前記工程(c)は、 所定期間、所定の撹拌速度で攪拌した後、さらに攪拌速度が低下と上昇を伴うように撹拌を行ってよい。この形態の触媒インクの製造方法によれば、所定期間の攪拌である程度、細かくなったゲル体に対して、攪拌速度の低下と上昇を伴う攪拌によって、再び十分なせん断力を付与することが可能となり、これによって、ゲル体を細かくして、ゲル体の混合溶液への分散性を向上することができる。このため、触媒インクを塗工に用いる場合に、塗面の割れを抑制することができる。
本発明の他の形態は、触媒電極の形成に用いられる触媒インクの製造方法である。この触媒インクの製造方法は、(a)触媒が担持された導電性粒子である触媒担持粒子を溶媒に分散させて作成される触媒分散液を準備する工程と、(b)アイオノマーと溶媒とを混合して作成されるゲル体を準備する工程と、(c)前記触媒分散液と前記ゲル体とを攪拌によって混合して触媒インクを作成する工程と、を備えてよい。前記工程(c)は、連通管によって前記攪拌を行う容器内を外気に連通させて、前記攪拌を行ってよい。この形態の触媒インクの製造方法によれば、容器内の圧力が外に逃がされるために、混合溶液の対流が阻害されることがない。このために、ゲル体を細かくして、ゲル体の混合溶液への分散性を向上することができる。したがって、触媒インクを塗工に用いる場合に、塗面の割れを抑制することができる。
その他、本発明は、以下の形態としても実現することが可能である。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
One embodiment of the present invention is a method for producing a catalyst ink used for forming a catalyst electrode. The method for producing the catalyst ink includes: (a) preparing a catalyst dispersion prepared by dispersing catalyst-carrying particles, which are conductive particles carrying a catalyst, in a solvent; and (b) an ionomer and a solvent. You may provide the process of preparing the gel body produced by mixing, and the process of (c) mixing the said catalyst dispersion liquid and the said gel body by stirring, and creating a catalyst ink. In the step (c), after stirring at a predetermined stirring speed for a predetermined period, stirring may be further performed so that the stirring speed is further decreased and increased. According to this method for producing a catalyst ink, sufficient shearing force can be applied again to the gel body that has become fine to some extent by stirring for a predetermined period of time by stirring with a decrease and increase in stirring speed. Thus, the gel body can be made fine and the dispersibility of the gel body in the mixed solution can be improved. For this reason, when using a catalyst ink for coating, the crack of a coating surface can be suppressed.
Another embodiment of the present invention is a method for producing a catalyst ink used for forming a catalyst electrode. The method for producing the catalyst ink includes: (a) preparing a catalyst dispersion prepared by dispersing catalyst-carrying particles, which are conductive particles carrying a catalyst, in a solvent; and (b) an ionomer and a solvent. You may provide the process of preparing the gel body produced by mixing, and the process of (c) mixing the said catalyst dispersion liquid and the said gel body by stirring, and creating a catalyst ink. In the step (c), the stirring may be performed by communicating the inside of the container in which the stirring is performed with a communication pipe to the outside air. According to this method for producing a catalyst ink, the pressure in the container is released to the outside, so that the convection of the mixed solution is not hindered. For this reason, a gel body can be made fine and the dispersibility to the mixed solution of a gel body can be improved. Therefore, when the catalyst ink is used for coating, it is possible to suppress cracking of the coating surface.
In addition, the present invention can be realized as the following forms.

(1)本発明の一形態は、触媒電極の形成に用いられる触媒インクの製造方法である。この触媒インクの製造方法は、(a)触媒が担持された導電性粒子である触媒担持粒子を溶媒に分散させて作成される触媒分散液を準備する工程と、(b)アイオノマーと溶媒とを混合して作成されるゲル体を準備する工程と、(c)前記触媒分散液と前記ゲル体とを攪拌によって混合して触媒インクを作成する工程と、を備えてよい。前記工程(c)は、所定期間、攪拌した後の攪拌速度が低下と上昇を伴って変化するように、前記攪拌を行ってよい。この形態の触媒インクの製造方法によれば、所定期間の攪拌である程度、細かくなったゲル体に対して、攪拌速度の低下と上昇を伴う攪拌によって、再び十分なせん断力を付与することが可能となり、これによって、ゲル体を細かくして、ゲル体の混合溶液への分散性を向上することができる。このため、触媒インクを塗工に用いる場合に、塗面の割れを抑制することができる。 (1) One embodiment of the present invention is a method for producing a catalyst ink used for forming a catalyst electrode. The method for producing the catalyst ink includes: (a) preparing a catalyst dispersion prepared by dispersing catalyst-carrying particles, which are conductive particles carrying a catalyst, in a solvent; and (b) an ionomer and a solvent. You may provide the process of preparing the gel body produced by mixing, and the process of (c) mixing the said catalyst dispersion liquid and the said gel body by stirring, and creating a catalyst ink. In the step (c), the stirring may be performed so that the stirring speed after stirring for a predetermined period changes with a decrease and an increase. According to this method for producing a catalyst ink, sufficient shearing force can be applied again to the gel body that has become fine to some extent by stirring for a predetermined period of time by stirring with a decrease and increase in stirring speed. Thus, the gel body can be made fine and the dispersibility of the gel body in the mixed solution can be improved. For this reason, when using a catalyst ink for coating, the crack of a coating surface can be suppressed.

(2)前記形態の触媒インクの製造方法において、前記攪拌を、ディスパー羽根を用いて行ってもよい。この触媒インクの製造方法によれば、ディスパー羽根を用いることで、攪拌によるせん断力を向上することができる。 (2) In the manufacturing method of the catalyst ink of the said form, you may perform the said stirring using a disper blade. According to this method for producing a catalyst ink, the shear force by stirring can be improved by using the disper blade.

(3)前記形態の触媒インクの製造方法において、前記攪拌速度の低下は、前記攪拌を停止してもよい。この触媒インクの製造方法によれば、攪拌を停止することで、停止前の所定期間の攪拌によって容器の内壁付近に偏ったゲル体を、容器の内側に向かって確実に拡散させることができる。この結果、ゲル体の混合溶液への分散性をより向上することができる。 (3) In the method for producing the catalyst ink of the above aspect, the reduction in the stirring speed may stop the stirring. According to this method for producing catalyst ink, by stopping stirring, the gel body biased near the inner wall of the container by stirring for a predetermined period before stopping can be reliably diffused toward the inside of the container. As a result, the dispersibility of the gel body in the mixed solution can be further improved.

(4)前記形態の触媒インクの製造方法において、前記工程(c)は、前記攪拌を行う容器内を外気に連通させて、前記攪拌を行ってもよい。攪拌の際には、溶媒が揮発することで混合溶液が加圧されるため、混合溶液の対流が阻害される虞があるが、この触媒インクの製造方法によれば、容器内の圧力が外に逃がされるために、対流が阻害されることがない。このために、ゲル体を溶液に十分に混ぜることができ、ゲル体をより細かくすることができる。 (4) In the method for producing the catalyst ink of the above aspect, in the step (c), the stirring may be performed by communicating the inside of the container for stirring with outside air. At the time of stirring, the mixed solution is pressurized due to volatilization of the solvent, which may hinder convection of the mixed solution. However, according to this catalyst ink manufacturing method, the pressure in the container is Therefore, convection is not hindered. For this reason, a gel body can be fully mixed with a solution and a gel body can be made finer.

(5)本発明の他の形態は、触媒電極の形成に用いられる触媒インクの製造方法である。この触媒インクの製造方法は、(a)触媒が担持された導電性粒子である触媒担持粒子を溶媒に分散させて作成される触媒分散液を準備する工程と、(b)アイオノマーと溶媒とを混合して作成されるゲル体を準備する工程と、(c)前記触媒分散液と前記ゲル体とを攪拌によって混合して触媒インクを作成する工程と、を備えてよい。前記工程(c)は、前記攪拌を行う容器内を外気に連通させて、前記攪拌を行ってよい。この形態の触媒インクの製造方法によれば、容器内の圧力が外に逃がされるために、混合溶液の対流が阻害されることがない。このために、ゲル体を細かくして、ゲル体の混合溶液への分散性を向上することができる。したがって、触媒インクを塗工に用いる場合に、塗面の割れを抑制することができる。 (5) Another embodiment of the present invention is a method for producing a catalyst ink used for forming a catalyst electrode. The method for producing the catalyst ink includes: (a) preparing a catalyst dispersion prepared by dispersing catalyst-carrying particles, which are conductive particles carrying a catalyst, in a solvent; and (b) an ionomer and a solvent. You may provide the process of preparing the gel body produced by mixing, and the process of (c) mixing the said catalyst dispersion liquid and the said gel body by stirring, and creating a catalyst ink. In the step (c), the stirring may be performed by communicating the inside of the container for stirring with outside air. According to this method for producing a catalyst ink, the pressure in the container is released to the outside, so that the convection of the mixed solution is not hindered. For this reason, a gel body can be made fine and the dispersibility to the mixed solution of a gel body can be improved. Therefore, when the catalyst ink is used for coating, it is possible to suppress cracking of the coating surface.

本発明は、触媒インクの製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、触媒インクの製造方法における各工程を備える膜電極接合体の製造方法、燃料電池の製造方法の形態等で実現できる。   The present invention can be realized in various forms other than the method for producing the catalyst ink. For example, it can be realized in the form of a method for manufacturing a membrane electrode assembly including each step in the method for manufacturing catalyst ink, a method for manufacturing a fuel cell, or the like.

本発明の一実施形態としての触媒インクの製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process of the catalyst ink as one Embodiment of this invention. 工程3で用いる攪拌装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the stirring apparatus used at the process 3. FIG. 攪拌羽根を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a stirring blade. コントローラーによって実行される攪拌羽根の回転速度制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the rotational speed control process of the stirring blade performed by the controller. 回転速度制御処理によって実現した攪拌羽根の回転速度の時間変化を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the time change of the rotational speed of the stirring blade realized by the rotational speed control process. 容器内の混合溶液の対流を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the convection of the mixed solution in a container. 実験結果を表に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an experimental result in a table | surface. 第2実施形態おける回転速度制御処理によって実現した攪拌羽根の回転速度の時間変化を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the time change of the rotation speed of the stirring blade realized by rotation speed control processing in a 2nd embodiment. 変形例3のタイミングチャートである。10 is a timing chart of Modification 3. 変形例6で用いる攪拌装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the stirring apparatus used in the modification 6. 変形例7で用いる攪拌装置の構成を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration of a stirring device used in Modification 7.

次に、本発明の実施形態を説明する。
A.第1実施形態:
A−1.触媒インク製造工程の全体構成:
図1は、本発明の一実施形態としての触媒インクの製造工程を示す工程図である。触媒インクは、固体高分子型の燃料電池に用いられる膜電極接合体における触媒電極を形成するためのものである。図示するように、この触媒インクの製造工程は、工程1から工程3までの3つの工程によって構成される。各工程1〜3について、順に説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
A. First embodiment:
A-1. Overall structure of catalyst ink manufacturing process:
FIG. 1 is a process diagram showing a production process of a catalyst ink as one embodiment of the present invention. The catalyst ink is for forming a catalyst electrode in a membrane electrode assembly used in a solid polymer fuel cell. As shown in the figure, the catalyst ink manufacturing process is composed of three processes from process 1 to process 3. Each process 1-3 is demonstrated in order.

[工程1]
工程1は、触媒担持粒子を溶媒に分散させて触媒分散液を作成する。具体的には、まず、導電性粒子に触媒を担持させた触媒担持粒子、例えば、白金担持カーボンを用意し、この触媒担持粒子と水(例えば、イオン交換水)を混合した分散水溶液を作成する。その後、分散水溶液に、アルコール(例えば、エタノール)を投入する。ここで、触媒担持粒子と水とを先に混合して、触媒担持粒子を水に浸漬させておくことにより、アルコールを添加したときの発火を抑制することができる。
[Step 1]
In step 1, a catalyst dispersion is prepared by dispersing catalyst-carrying particles in a solvent. Specifically, first, catalyst-carrying particles in which a catalyst is carried on conductive particles, for example, platinum-carrying carbon is prepared, and a dispersed aqueous solution is prepared by mixing the catalyst-carrying particles and water (for example, ion-exchanged water). . Thereafter, an alcohol (for example, ethanol) is added to the aqueous dispersion. Here, the catalyst-carrying particles and water are mixed first, and the catalyst-carrying particles are immersed in water, whereby ignition when alcohol is added can be suppressed.

次いで、上記の触媒担持粒子とアルコールとが混合された溶媒液に、工程2で用いるのと同種のアイオノマーを含むアイオノマー溶液を添加する。アイオノマーは、プロトン伝導性を有する電解質(例えば、フッ素系樹脂)である。なお、フッ素系樹脂に限ることなく、例えば、炭化水素系樹脂で構成されていてもよい。このアイオノマーは、触媒担持粒子の分散を促進させるための界面活性剤として機能するものである。   Next, an ionomer solution containing the same kind of ionomer as used in Step 2 is added to the solvent liquid in which the catalyst-carrying particles and alcohol are mixed. An ionomer is an electrolyte having proton conductivity (for example, a fluorine-based resin). In addition, you may comprise with hydrocarbon resin, for example, without restricting to fluorine resin. This ionomer functions as a surfactant for promoting dispersion of the catalyst-carrying particles.

アイオノマー溶液を添加した後に、この触媒担持粒子とアルコールとアイオノマーとが混合された混合溶液を、超音波分散機などを用いて攪拌する。なお、この工程1では、アルコールが投入される前の触媒担持粒子の分散水溶液に、アイオノマー溶液が添加されるものとしても良い。   After adding the ionomer solution, the mixed solution in which the catalyst-supporting particles, alcohol, and ionomer are mixed is stirred using an ultrasonic disperser or the like. In Step 1, the ionomer solution may be added to the dispersed aqueous solution of catalyst-carrying particles before the alcohol is added.

[工程2]
工程2は、アイオノマーと、揮発性溶媒とを混合することにより、ゲル体を作成する工程である。具体的には、アイオノマーと揮発性溶媒とを混合した混合溶液を作成し、その混合溶液に対して増粘処理を施し増粘させることにより、所定の粘弾性を有するゲル体を作成する。なお、本実施形態では、揮発性溶媒としてはアルコール溶液を用い、増粘処理としては、加熱処理を実施するものとする。加熱処理は、エバポレータや、オートクレーブによって実行することができる。なお、工程1と工程2は、必ずしも工程1、工程2の順に実行しなくてもよく、工程2、工程1の順に実行してもよい。また、工程1と工程2とを同時に実行してもよい。
[Step 2]
Step 2 is a step of creating a gel body by mixing an ionomer and a volatile solvent. Specifically, a gel solution having a predetermined viscoelasticity is prepared by preparing a mixed solution in which an ionomer and a volatile solvent are mixed, subjecting the mixed solution to a thickening treatment, and increasing the viscosity. In this embodiment, an alcohol solution is used as the volatile solvent, and heat treatment is performed as the thickening treatment. The heat treatment can be performed by an evaporator or an autoclave. In addition, the process 1 and the process 2 do not necessarily need to be performed in order of the process 1 and the process 2, and may be performed in the order of the process 2 and the process 1. Moreover, you may perform the process 1 and the process 2 simultaneously.

[工程3]
工程3は、工程1で得た触媒分散液と、工程2で得たゲル体とを攪拌によって混合することにより、所望の粘度を有する触媒インクを得る工程である。工程3については、後ほど詳細に説明する。以上の工程1から工程3までによって、触媒インクの製造工程を終了する。
[Step 3]
Step 3 is a step of obtaining a catalyst ink having a desired viscosity by mixing the catalyst dispersion obtained in Step 1 and the gel obtained in Step 2 by stirring. Step 3 will be described in detail later. The manufacturing process of the catalyst ink is completed by the above-described steps 1 to 3.

A−2.攪拌装置の構成:
図2は、工程3で用いる攪拌装置の構成を示す概略図である。攪拌装置10は、容器20と、攪拌部40と、コントローラー50とを備える。容器20は、上部が開口した有底円筒状の容器本体22と、容器本体22の上部を覆う蓋体24とを備える。また、本実施形態では、蓋体24には、容器本体22の内部と外気(大気)を連通させるための連通管26が設けられている。
A-2. Stirring device configuration:
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the stirring device used in step 3. The stirring device 10 includes a container 20, a stirring unit 40, and a controller 50. The container 20 includes a bottomed cylindrical container body 22 having an open top, and a lid body 24 that covers the top of the container body 22. In the present embodiment, the lid body 24 is provided with a communication pipe 26 for communicating the inside of the container body 22 with the outside air (atmosphere).

攪拌部40は、攪拌羽根42と、回転軸44と、駆動モータ46とを備える。   The stirring unit 40 includes a stirring blade 42, a rotating shaft 44, and a drive motor 46.

図3は、攪拌羽根42を示す説明図である。図示するように、攪拌羽根42は、円盤状の部材42aの外周に、上方および下方に向かって交互に突出する複数のエッジ42b,42cが形成された、いわゆるディスパー羽根である。攪拌羽根42は、円盤状の部材42aの中心に、回転軸44が取り付けられる突出孔42dを備える。   FIG. 3 is an explanatory view showing the stirring blade 42. As shown in the drawing, the stirring blade 42 is a so-called disper blade in which a plurality of edges 42b and 42c protruding alternately upward and downward are formed on the outer periphery of a disk-shaped member 42a. The stirring blade 42 includes a projecting hole 42d to which the rotation shaft 44 is attached at the center of a disk-shaped member 42a.

図2に示すように、上記構成の攪拌羽根42は、容器本体22の内部中央において、高速回転可能なように、回転軸44を介して駆動モータ46と連結されて垂下されている。回転軸44は、容器本体22の有底円筒形状の中心軸に沿うように配置される。駆動モータ46には、コントローラー50が接続されている。   As shown in FIG. 2, the stirring blade 42 having the above-described configuration is suspended from a drive motor 46 via a rotation shaft 44 so that it can rotate at a high speed in the center of the container body 22. The rotation shaft 44 is disposed along the central axis of the bottomed cylindrical shape of the container body 22. A controller 50 is connected to the drive motor 46.

コントローラー50は、CPU、ROM、RAM等を備えたマイクロコンピュータであり、駆動モータ46の動作を制御することによって、攪拌羽根42の回転速度を制御する。「回転速度」とは、所定時間当たりの回転数である。回転速度の制御は、ROMに予め記憶されたプログラムに従う処理をCPUによって実行することによって行われる。   The controller 50 is a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and controls the rotation speed of the stirring blade 42 by controlling the operation of the drive motor 46. The “rotation speed” is the number of rotations per predetermined time. The rotation speed is controlled by the CPU executing a process according to a program stored in advance in the ROM.

図1の工程3では、まず、攪拌装置10の容器20内に、工程1で得た触媒分散液と、工程2で得たゲル体とが供給される。そして、コントローラー50は、攪拌羽根42を高速回転させることにより、攪拌対象である触媒分散液とゲル体との混合溶液MFを回転流動させる。これによって、混合溶液MFは、攪拌羽根42の高速回転によって生じる遠心力によって、容器本体22の側面に向かって圧力を受けつつ回転流動し、攪拌される。この結果、触媒分散液とゲル体とが混合される。   In Step 3 of FIG. 1, first, the catalyst dispersion liquid obtained in Step 1 and the gel body obtained in Step 2 are supplied into the container 20 of the stirring device 10. Then, the controller 50 causes the mixed solution MF of the catalyst dispersion liquid and the gel body to be stirred to rotate and flow by rotating the stirring blade 42 at a high speed. As a result, the mixed solution MF rotates and flows while receiving pressure toward the side surface of the container body 22 by the centrifugal force generated by the high-speed rotation of the stirring blade 42 and is stirred. As a result, the catalyst dispersion and the gel body are mixed.

膜電極接合体における触媒電極の形成は、発電に寄与しない無駄な部分に高価な白金触媒を塗布しないよう、触媒インクを間欠的に塗工することによって行なわれる。間欠塗工によって問題となるインク状にした触媒のダレを抑制するためには、触媒インクの粘度をコントロールする必要がある。   Formation of the catalyst electrode in the membrane electrode assembly is performed by intermittently applying catalyst ink so that an expensive platinum catalyst is not applied to a useless portion that does not contribute to power generation. In order to suppress sagging of the ink-like catalyst that becomes a problem due to intermittent coating, it is necessary to control the viscosity of the catalyst ink.

本実施形態では、前述したように、工程1で触媒インクとしての触媒分散液を作成し、別途、工程2でアイオノマーをゲル化したゲル体を作成する。そして、工程1で作成した触媒分散液に、工程2で作成したゲル体を必要量だけ添加し、分散させるべく、工程3を行う。これによって、触媒インクの粘度をコントロールすることができる。ここで、本発明の発明者は、攪拌羽根42を一定の回転速度で回転させるだけでは、触媒分散液にゲル体を十分に分散させることができない虞があり、攪拌羽根42を所定の回転速度で所定の期間、回転させた後に、回転速度を低下と上昇を伴って変化するように制御することによって、触媒分散液にゲル体を十分に分散させることができることを見出した。具体的には、本実施形態では、工程3において、以後に説明する攪拌羽根の回転速度制御処理を行う。   In the present embodiment, as described above, a catalyst dispersion liquid as a catalyst ink is created in Step 1, and a gel body in which an ionomer is gelled is created separately in Step 2. Then, Step 3 is performed in order to add and disperse the required amount of the gel formed in Step 2 to the catalyst dispersion prepared in Step 1. Thereby, the viscosity of the catalyst ink can be controlled. Here, the inventor of the present invention may not be able to sufficiently disperse the gel body in the catalyst dispersion only by rotating the stirring blade 42 at a constant rotational speed. It was found that the gel body can be sufficiently dispersed in the catalyst dispersion liquid by controlling the rotation speed so as to change with a decrease and increase after the rotation for a predetermined period. Specifically, in this embodiment, in step 3, the rotation speed control process of the stirring blade described later is performed.

A−3.攪拌羽根の回転速度制御処理の構成:
図4は、コントローラー50によって実行される攪拌羽根の回転速度制御処理を示すフローチャートである。この回転速度制御処理は、工程3における、攪拌装置10の容器20内に触媒分散液とゲル体とが供給された後の所定のタイミングで、実行開始される。処理が開始されると、コントローラー50は、まず、駆動モータ46を制御して、攪拌羽根42を回転速度Vaで回転させる(ステップS110)。回転速度Vaは、例えば1500[rpm]である。
A-3. Composition of the stirring blade rotation speed control process:
FIG. 4 is a flowchart showing the stirring blade rotation speed control process executed by the controller 50. The rotation speed control process is started at a predetermined timing after the catalyst dispersion liquid and the gel body are supplied into the container 20 of the stirring device 10 in Step 3. When the process is started, the controller 50 first controls the drive motor 46 to rotate the stirring blade 42 at the rotation speed Va (step S110). The rotation speed Va is, for example, 1500 [rpm].

次いで、コントローラー50は、回転速度制御処理の開始後、所定時間Taが経過したか否かを判定する(ステップS120)。所定時間Taは、例えば75[min]である。ここで、所定時間Taが経過していないと判定されると、所定時間Taが経過されるのを待つ。この間、攪拌羽根42は、一定の回転速度Vaで回転する。ステップS120で所定時間Taが経過したと判定されると、コントローラー50は、駆動モータ46を制御して、攪拌羽根42を停止する(ステップS130)。   Next, the controller 50 determines whether or not a predetermined time Ta has elapsed after the start of the rotation speed control process (step S120). The predetermined time Ta is, for example, 75 [min]. Here, if it is determined that the predetermined time Ta has not elapsed, it waits for the predetermined time Ta to elapse. During this time, the stirring blade 42 rotates at a constant rotation speed Va. If it is determined in step S120 that the predetermined time Ta has elapsed, the controller 50 controls the drive motor 46 to stop the stirring blade 42 (step S130).

ステップS110における回転速度Vaと、ステップS120における所定時間Taとは、容器20内に存在する混合溶液MFに含まれるゲル体がある程度小さくなる(例えば50〜30[μm])ことを考慮したものである。回転速度Vaは、例えば1000[rpm]以上が好ましく、本実施形態では、上述したように1500[rpm]とした。所定時間Taは、例えば、60〜200[min]が好ましく、本実施形態では、上述したように75[min]とした。   The rotational speed Va in step S110 and the predetermined time Ta in step S120 are taken into consideration that the gel body contained in the mixed solution MF existing in the container 20 becomes somewhat small (for example, 50 to 30 [μm]). is there. The rotation speed Va is preferably, for example, 1000 [rpm] or more, and in the present embodiment, as described above, the rotation speed Va is set to 1500 [rpm]. The predetermined time Ta is preferably 60 to 200 [min], for example, and is set to 75 [min] in the present embodiment as described above.

続いて、コントローラー50は、ステップS130で攪拌羽根42を停止後、所定時間Tbが経過したか否かを判定する(ステップS140)。所定時間Tbは、例えば0.5〜5[min]であり、本実施形態では1[min]である。ここで、所定時間Tbが経過していないと判定されると、所定時間Tbが経過されるのを待つ。ステップS140で所定時間Tbが経過したと判定されると、コントローラー50は、駆動モータ46を制御して、攪拌羽根42を再回転させる(ステップS150)。本実施形態では、再回転させる回転速度は、ステップS110と同一の回転速度Vaとした。   Subsequently, the controller 50 determines whether or not a predetermined time Tb has elapsed after stopping the stirring blade 42 in Step S130 (Step S140). The predetermined time Tb is, for example, 0.5 to 5 [min], and is 1 [min] in the present embodiment. Here, if it is determined that the predetermined time Tb has not elapsed, the process waits for the predetermined time Tb to elapse. If it is determined in step S140 that the predetermined time Tb has elapsed, the controller 50 controls the drive motor 46 to rotate the stirring blade 42 again (step S150). In the present embodiment, the rotational speed for re-rotation is the same rotational speed Va as in step S110.

続いて、コントローラー50は、ステップS150によって再回転後、所定時間Tcが経過したか否かを判定する(ステップS160)。所定時間Tcは、例えば10〜20[min]、本実施形態では15[min]とした。ここで、所定時間Tcが経過していないと判定されると、所定時間Tcが経過されるのを待つ。この間、攪拌羽根42は、一定の回転速度Vaで回転する。ステップS160で所定時間Tcが経過したと判定されると、コントローラー50は、ステップS170に処理を進める。   Subsequently, the controller 50 determines whether or not the predetermined time Tc has elapsed after the re-rotation in Step S150 (Step S160). The predetermined time Tc is, for example, 10 to 20 [min], and in this embodiment, 15 [min]. If it is determined that the predetermined time Tc has not elapsed, the process waits for the predetermined time Tc to elapse. During this time, the stirring blade 42 rotates at a constant rotation speed Va. If it is determined in step S160 that the predetermined time Tc has elapsed, the controller 50 advances the process to step S170.

ステップS170では、コントローラー50は、ステップS150によって再回転させた回数が所定回数n、以上であるか否かを判定する。所定回数nは、例えば、値2である。ここで、再回転させた回数が所定回数n未満であると判定された場合には、コントローラー50は、ステップS130に処理を戻して、ステップS130ないしS160の処理を繰り返し実行させる。所定回数nは、前述した値2に替えて、値1、値3、値4、…、値10、値20等、他の回数としてもよい。   In step S170, the controller 50 determines whether or not the number of re-rotations in step S150 is a predetermined number n or more. The predetermined number n is a value 2, for example. If it is determined that the number of re-rotations is less than the predetermined number n, the controller 50 returns the process to step S130 and repeatedly executes the processes of steps S130 to S160. The predetermined number n may be other numbers such as value 1, value 3, value 4,..., Value 10, value 20, etc., instead of the value 2 described above.

一方、ステップS170で、再回転させた回数が所定回数n以上であると判定された場合には、コントローラー50は、駆動モータ46を制御して、攪拌羽根42を停止する(ステップS180)。その後、「リターン」に抜けて、攪拌羽根の回転速度制御処理を終了する。この結果、図1の工程3が終了して、触媒インクの製造工程が終了する。上記のようにして製造された触媒インクは、例えば、ダイコート法やスプレー法等によって、電解質膜に直接的に塗布されて、触媒電極が形成される。   On the other hand, if it is determined in step S170 that the number of re-rotations is equal to or greater than the predetermined number n, the controller 50 controls the drive motor 46 to stop the stirring blade 42 (step S180). Thereafter, the process returns to “return”, and the rotation speed control process of the stirring blade is finished. As a result, step 3 in FIG. 1 is completed, and the manufacturing process of the catalyst ink is completed. The catalyst ink produced as described above is directly applied to the electrolyte membrane by, for example, a die coating method or a spray method to form a catalyst electrode.

以上のように構成された工程3においては、蓋体24に設けた連通管26によって、容器20内を外気に連通させて、攪拌がなされている。   In the step 3 configured as described above, the inside of the container 20 is communicated with the outside air by the communication pipe 26 provided in the lid body 24 and agitation is performed.

図5は、図4の回転速度制御処理によって実現した攪拌羽根42の回転速度Vの時間変化を示すタイミングチャートである。図示するように、時刻t0で攪拌羽根42の回転速度VはVaとなり、時刻t0から所定時間Ta後の時刻t1まで、回転速度VはVaを維持する。時刻t1になると、攪拌羽根42は停止し回転速度Vは0となる。時刻t1から所定時間Tb後の時刻t2まで、回転速度Vは値0を継続する。時刻t2になると、回転速度VはVaとなり、時刻t2から所定時間Tc後の時刻t3まで、回転速度VはVaを維持する。時刻t3になると、攪拌羽根42は停止し回転速度Vは0となる。   FIG. 5 is a timing chart showing temporal changes in the rotational speed V of the stirring blade 42 realized by the rotational speed control process of FIG. As shown in the drawing, the rotational speed V of the stirring blade 42 becomes Va at time t0, and the rotational speed V maintains Va from time t0 to time t1 after a predetermined time Ta. At time t1, the stirring blade 42 stops and the rotational speed V becomes zero. From time t1 to time t2 after a predetermined time Tb, the rotation speed V continues to be 0. At time t2, the rotation speed V becomes Va, and the rotation speed V maintains Va from time t2 to time t3 after a predetermined time Tc. At time t3, the stirring blade 42 stops and the rotation speed V becomes zero.

時刻t3以後、時刻t1から時刻t3までの時間変化が、所定回数n−1回だけ繰り返される。すなわち、本実施形態では、1回だけ繰り返される。詳しくは、時刻t3から所定時間Tb後の時刻t4まで、回転速度Vは値0を継続する。時刻t4になると、回転速度VはVaとなり、時刻t4から所定時間Tc後の時刻t5まで、回転速度VはVaを維持する。時刻t5になると、攪拌羽根42は停止し回転速度Vは0となる。その後、触媒インクの製造工程が終了する。   After time t3, the time change from time t1 to time t3 is repeated a predetermined number of times n-1. That is, in this embodiment, it is repeated only once. Specifically, the rotational speed V continues to be 0 from time t3 to time t4 after a predetermined time Tb. At time t4, the rotational speed V becomes Va, and the rotational speed V maintains Va from time t4 to time t5 after a predetermined time Tc. At time t5, the stirring blade 42 stops and the rotation speed V becomes zero. Thereafter, the catalyst ink manufacturing process is completed.

なお、タイミングチャートによれば、横軸の時間軸が分単位という大きなスケールであるために、攪拌羽根の停止や回転速度Vaへの復帰が瞬間的に実現しているように読み取れるが、実際は、停止時には、回転速度は徐々に低下し、ある程度の時間の間に回転速度は0に収まり、回転速度Vaへの復帰時には、回転速度は徐々に上昇し、ある程度の時間の間に回転速度Vaに収まる。   According to the timing chart, since the time axis of the horizontal axis is a large scale of minutes, it can be read that the stirring blade is stopped and the return to the rotation speed Va is realized instantaneously. At the time of stop, the rotation speed gradually decreases, the rotation speed falls to 0 for a certain time, and when returning to the rotation speed Va, the rotation speed gradually increases to reach the rotation speed Va for a certain time. It will fit.

A−4.実施形態の効果:
以上、詳述したように、本実施形態における触媒インクの製造工程によれば、触媒分散液とゲル体とを攪拌混合する工程3において、一定の回転速度Vaで所定時間Ta、攪拌羽根42を回転させることによって、ゲル体をある程度、細かくすることができる。その後、攪拌羽根42を停止、再回転を伴って攪拌することによって、連続攪拌によって十分なせん断力を受けることができなくなったゲル体に対して、再び十分なせん断力を付与することが可能となり、これによって、ゲル体を細かくして、ゲル体の混合溶液MFへの分散性を向上することができる。このため、触媒インクを塗工に用いる場合に、塗面の割れを抑制することができる。
A-4. Effects of the embodiment:
As described above in detail, according to the manufacturing process of the catalyst ink in the present embodiment, in the step 3 of stirring and mixing the catalyst dispersion and the gel body, the predetermined time Ta and the stirring blade 42 are set at a constant rotational speed Va. By rotating, the gel body can be made fine to some extent. Thereafter, by stopping the stirring blade 42 and stirring it with re-rotation, it becomes possible to apply sufficient shearing force again to the gel body that cannot receive sufficient shearing force by continuous stirring. Thereby, the gel body can be made fine and the dispersibility of the gel body in the mixed solution MF can be improved. For this reason, when using a catalyst ink for coating, the crack of a coating surface can be suppressed.

また、本実施形態における触媒インクの製造工程によれば、攪拌を行う攪拌羽根42をディスパー羽根としたことで、攪拌によるせん断力を向上することができる。   Moreover, according to the manufacturing process of the catalyst ink in this embodiment, the shear force by stirring can be improved by making the stirring blade 42 which performs stirring into the disper blade.

さらに、本実施形態における触媒インクの製造工程によれば、触媒分散液とゲル体とを攪拌混合する工程3において、蓋体24に設けた連通管26によって、容器20内を外気に連通させたことで、次のような問題を解決することもできる。せん断力による攪拌方法では、攪拌のエネルギーが熱として周囲に散逸される。燃料電池の良く用いられる低級アルコールは、30〜40℃の沸点に達していない温度でも気化することが知られている。このとき、攪拌装置の容器が完全な密閉状態であると、容器内の混合溶液の対流が阻害される虞があった。   Furthermore, according to the catalyst ink manufacturing process of the present embodiment, the inside of the container 20 is communicated with the outside air by the communication pipe 26 provided in the lid body 24 in the step 3 of stirring and mixing the catalyst dispersion and the gel body. Therefore, the following problems can be solved. In the stirring method using shearing force, the energy of stirring is dissipated to the surroundings as heat. It is known that a lower alcohol often used in a fuel cell is vaporized even at a temperature not reaching a boiling point of 30 to 40 ° C. At this time, if the container of the stirring device is completely sealed, convection of the mixed solution in the container may be hindered.

図6は、容器内の混合溶液の対流を示す説明図である。図中の矢印に示すように、対流が生じる。容器20が完全な密閉状態であると、この対流が阻害されることになる。本実施形態における触媒インクの製造工程によれば、攪拌・混合を行う工程3において、蓋体24に設けた連通管26によって、容器20内を外気に連通させて攪拌がなされることから、容器内の圧力が外に逃がされるために、対流が阻害されることがない。このために、ゲル体を溶液に十分に混ぜることができ、ゲル体をより細かくすることができる。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing convection of the mixed solution in the container. Convection occurs as indicated by the arrows in the figure. If the container 20 is completely sealed, this convection will be hindered. According to the manufacturing process of the catalyst ink in the present embodiment, in the step 3 of stirring and mixing, the container 20 is communicated with the outside air by the communication pipe 26 provided in the lid body 24, and thus stirring is performed. Since the internal pressure is released to the outside, the convection is not hindered. For this reason, a gel body can be fully mixed with a solution and a gel body can be made finer.

A−5.実験例について:
300mLのビーカーに、触媒、アイオノマー、エタノール、水を計量した触媒分散液を超音波ホモジナイザーを用いて分散し、触媒の所望の大きさまで小さくする。この分散した触媒分散液を粒度分布計で測定すると、D50における粒径は5.1μmであった。「D50における粒径」とは、その粒径以下の粒径を有する粒子の重量の積算値が粒子全体の重量の50%を占める粒径を意味する。一方、ゲルは加熱することによってゲル化した。ゲルの弾性率は粘弾性測定装置で測定すると、1%歪みで274Paであった。このように作製した触媒分散液にゲルを一定量、計量して実験用のゲルインクを作製した。ゲル体が微細化したことの判定には、粘弾性測定装置を用いてゲルインクの弾性率が10Pa未満となった時を、ゲル体が完全に細かくなったと判定した。
A-5. About the experimental example:
In a 300 mL beaker, a catalyst dispersion obtained by weighing catalyst, ionomer, ethanol, and water is dispersed using an ultrasonic homogenizer to reduce the catalyst to a desired size. When the dispersed catalyst dispersion was measured with a particle size distribution meter, the particle size at D50 was 5.1 μm. The “particle size at D50” means a particle size in which the integrated value of the weight of particles having a particle size equal to or smaller than the particle size occupies 50% of the total weight of the particles. On the other hand, the gel was gelled by heating. The elastic modulus of the gel was 274 Pa at 1% strain as measured by a viscoelasticity measuring device. A certain amount of gel was weighed into the catalyst dispersion prepared as described above to prepare an experimental gel ink. In order to determine that the gel body was refined, it was determined that the gel body became completely fine when the elastic modulus of the gel ink was less than 10 Pa using a viscoelasticity measuring device.

図7は、実験結果を表に示す説明図である。実験A〜Cでは、攪拌羽根として、直径32mmのディスパー羽根を用いた。攪拌回転速度は、2300rpmで行った。実験Aでは、攪拌開始から10分ごとに、攪拌羽根を停止し、ゲルインクをサンプリングし、攪拌羽根を再回転し、一定速度で回転させた。サンプリングしたゲルインクの粘弾性を測定した結果が表中の値である。実験Aの結果から、75分攪拌した時点で、ゲルインクの弾性率は9.75Paとなり、ゲルがインク中で十分に細かくなったことが判る。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing experimental results in a table. In Experiments AC, a 32 mm diameter disper blade was used as the stirring blade. The stirring rotation speed was 2300 rpm. In Experiment A, the stirring blade was stopped every 10 minutes from the start of stirring, the gel ink was sampled, the stirring blade was rotated again, and rotated at a constant speed. The result of measuring the viscoelasticity of the sampled gel ink is the value in the table. From the results of Experiment A, it can be seen that the gel ink had a modulus of elasticity of 9.75 Pa after 75 minutes of stirring, and the gel was sufficiently fine in the ink.

実験Bでは、攪拌開始から75分まで連続で回転させて、ゲルインクをサンプリングし、その後、15分ごとに、攪拌羽根を停止し、ゲルインクをサンプリングし、攪拌羽根を再回転し、一定速度で回転させた。実験Bの結果から、75分間、連続で攪拌した時点では、ゲルインクの弾性率は50Paであり、ゲル体がインク中で十分に細かくなったとは言えない状態であることが判る。その後、15分ごとに、停止、再回転を繰り返すと、105分で、ゲルインクの弾性率は10Paとなり、ゲル体がインク中で十分に細かくなったことが判る。   In Experiment B, the gel ink was sampled by continuously rotating from the start of stirring until 75 minutes, and then the stirring blade was stopped every 15 minutes, the gel ink was sampled, the stirring blade was rotated again, and rotated at a constant speed. I let you. From the result of Experiment B, it can be seen that the gel ink has a modulus of elasticity of 50 Pa when it is continuously stirred for 75 minutes, and it cannot be said that the gel body has become sufficiently fine in the ink. Thereafter, when stop and re-rotation are repeated every 15 minutes, it can be seen that in 105 minutes, the elastic modulus of the gel ink becomes 10 Pa, and the gel body becomes sufficiently fine in the ink.

実験Cでは、攪拌開始から105分まで連続で回転させて、ゲルインクをサンプリングし、その後、15分ごとに、攪拌羽根を停止し、ゲルインクをサンプリングし、攪拌羽根を再回転し、一定速度で回転させた。実験Cの結果から、105分間、連続で攪拌した時点では、ゲルインクの弾性率は34Paであり、ゲル体がインク中で十分に細かくなったとは言えない状態であることが判る。その後、15分ごとに、停止、再回転を繰り返すと、135分で、ゲルインクの弾性率は7Paとなり、ゲル体がインク中で十分に細かくなったことが判る。   In Experiment C, the gel ink was sampled by continuously rotating from the start of stirring to 105 minutes, and then the stirring blade was stopped every 15 minutes, the gel ink was sampled, the stirring blade was rotated again, and rotated at a constant speed. I let you. From the result of Experiment C, it can be seen that the gel ink has an elastic modulus of 34 Pa at the time of continuous stirring for 105 minutes, and it cannot be said that the gel body has become sufficiently fine in the ink. Thereafter, when stop and re-rotation are repeated every 15 minutes, it can be seen that after 135 minutes, the elastic modulus of the gel ink is 7 Pa, and the gel body is sufficiently fine in the ink.

実験B,Cから、ゲル体は連続攪拌することで30〜50Pa程度までは小さくなるが、それ以上、小さくするには、連続攪拌だけでは困難であることが判った。これは、ある程度まで細かくなったゲル体は、一定回転速度で回転を続けても混合溶液中に浮遊し、溶液と供回りし容器の内壁に沿って漂うだけで、せん断力をそれ以上、ゲル体に加えられなくなるためと考えられる。なお、ある時間以上攪拌しても、ゲル体はそれ以上細かくならないことは、本発明の発明者によって初めて見出された知見である。   From Experiments B and C, it was found that the gel body was reduced to about 30 to 50 Pa by continuous stirring, but it was difficult to reduce it further by continuous stirring alone. This is because a gel body that has become fine to a certain degree floats in the mixed solution even if it continues to rotate at a constant rotational speed, and it is carried around with the solution and drifts along the inner wall of the container. This is thought to be because it cannot be added to the body. In addition, even if it stirs for a certain time or more, it is the knowledge discovered for the first time by the inventor of the present invention that the gel body does not become finer.

これに対して、実験Aのように、連続攪拌の後に、攪拌を停止し再開することを繰り返すことが有効であることが判った。これは、連続攪拌によって供回りしていたゲル体が、停止によって、容器の内壁付近から内側に向かって拡散し、その後に再回転されることで、攪拌羽根からせん断力を再び受けることができるためと考えられる。本発明は、これらの実験によって得られた知見から生まれたものである。   On the other hand, as in Experiment A, it was proved effective to stop and restart stirring after continuous stirring. This is because the gel body provided by continuous stirring diffuses inward from the vicinity of the inner wall of the container by the stop, and is then rotated again, so that the shear force can be received again from the stirring blade. This is probably because of this. The present invention is born from the knowledge obtained by these experiments.

B.第2実施形態:
図8は、第2実施形態おける回転速度制御処理によって実現した攪拌羽根の回転速度の時間変化を示すタイミングチャートである。第2実施形態における触媒インクの製造方法は、第1実施形態における触媒インクの製造方法と比べて、攪拌羽根を停止するステップS130(図4)を、攪拌羽根を最初の一定速度で回転させたときの回転速度Vaよりも低い回転速度Vb(>0)に低下させる構成に換えた点が異なる。第2実施例におけるその他の構成は、第1実施例と同一である。この結果、図8に示すように、時刻t1から時刻t2までの期間、および時刻t3から時刻t4までの期間に、攪拌羽根の回転速度は回転速度Vaよりも低い回転速度Vbに切り替えられ、それらの期間後には、回転速度Vaに戻される。
B. Second embodiment:
FIG. 8 is a timing chart showing temporal changes in the rotational speed of the stirring blades realized by the rotational speed control process in the second embodiment. In the method for producing the catalyst ink in the second embodiment, compared to the method for producing the catalyst ink in the first embodiment, the step S130 (FIG. 4) for stopping the stirring blade is rotated at the initial constant speed. The difference is that the structure is reduced to a rotational speed Vb (> 0) lower than the rotational speed Va at that time. Other configurations in the second embodiment are the same as those in the first embodiment. As a result, as shown in FIG. 8, in the period from time t1 to time t2 and in the period from time t3 to time t4, the rotation speed of the stirring blade is switched to a rotation speed Vb lower than the rotation speed Va. After this period, the rotational speed Va is restored.

以上のように構成した第2実施形態における触媒インクの製造方法によっても、攪拌羽根を、一定の回転速度Vaで所定時間Ta、回転させた後に、回転速度が低下、上昇を伴って変化するように攪拌することによって、連続攪拌によって容器の内壁付近に偏ったゲル体を、容器の内側に向かって拡散させることができる。これによって、第1実施形態と同様に、ゲル体を十分に細かくして、ゲル体の混合溶液MFへの分散性を向上することができ、触媒インクを塗工に用いる場合に、塗面の割れを抑制することができる。   Also by the method for producing the catalyst ink in the second embodiment configured as described above, after the stirring blade is rotated at the constant rotation speed Va for a predetermined time Ta, the rotation speed is decreased and changed with an increase. By stirring the gel body, the gel body biased near the inner wall of the container by continuous stirring can be diffused toward the inside of the container. Thus, similarly to the first embodiment, the gel body can be made sufficiently fine to improve the dispersibility of the gel body in the mixed solution MF, and when the catalyst ink is used for coating, Cracking can be suppressed.

C.変形例:
・変形例1:
攪拌速度の低下を、第1実施形態では攪拌羽根の回転を停止することで実現し、第2実施形態では低下前の攪拌羽根の回転速度Vaよりも低い回転速度Vb(>0)に切り替えることで実現していたが、これらに換えて、攪拌羽根の回転を逆方向に切り替える構成、すなわち、回転速度を−(マイナス)値に切り替えることで実現してもよい。さらに、回転速度を変化させる際には、駆動モータへの制御値を漸次、変更することによって、回転速度の低下または上昇が漸次なされるようにしてもよい。
C. Variations:
・ Modification 1:
In the first embodiment, the reduction of the stirring speed is realized by stopping the rotation of the stirring blade, and in the second embodiment, the rotation speed is switched to a rotational speed Vb (> 0) that is lower than the rotational speed Va of the stirring blade before the reduction. However, instead of these, it may be realized by switching the rotation of the stirring blades in the reverse direction, that is, by switching the rotation speed to a-(minus) value. Further, when the rotational speed is changed, the rotational speed may be gradually decreased or increased by gradually changing the control value for the drive motor.

・変形例2:
第1および第2実施形態では、攪拌開始からの所定期間において、攪拌羽根の回転速度を一定としたが、必ずしも一定である必要はなく、回転速度が変動する構成としてもよい。要は、攪拌速度が低下と上昇を伴って変化する攪拌を行う前に、所定期間、なんらかの攪拌が行われておれば、いずれの構成としてもよい。
Modification 2
In the first and second embodiments, the rotation speed of the stirring blade is constant during a predetermined period from the start of stirring. However, the rotation speed is not necessarily constant, and the rotation speed may be varied. In short, any configuration may be used as long as stirring is performed for a predetermined period before stirring that changes with a decrease and increase in the stirring speed.

・変形例3:
第1および第2記実施形態では、攪拌羽根を停止後、再回転させる回転速度を、最初の一定速度で回転させたときの回転速度Vaと同じとしたが、これに換えて、回転速度Vaとは違う回転速度としてもよい。すなわち、図9に示すように、回転速度Vaよりも小さい回転速度Vcとしてもよい。また、回転速度Vaよりも大きい回転速度としてもよい。また、図9に示すように、1回目の再開時の回転速度と2回目の再開時の回転速度とが異なる構成としてもよい。
・ Modification 3:
In the first and second embodiments, the rotational speed at which the stirring blades are stopped and then re-rotated is the same as the rotational speed Va when rotating at the first constant speed, but instead, the rotational speed Va It is good also as a different rotational speed. That is, as shown in FIG. 9, the rotation speed Vc may be smaller than the rotation speed Va. Moreover, it is good also as a rotational speed larger than the rotational speed Va. Moreover, as shown in FIG. 9, it is good also as a structure from which the rotational speed at the time of the 1st restart is different from the rotational speed at the time of the 2nd restart.

・変形例4:
第1および第2記実施形態では、攪拌羽根としてディスパー羽根を用いたが、これに換えて、ヘリカル羽根、アンカー羽根、ピッチドタービン羽根等の他の種類の羽根としてもよい。ヘリカル羽根やアンカー羽根は、ディスパー羽根に比べてせん断力が小さいため、ディスパー羽根やピッチドタービン羽根等のようにせん断力の大きい種類の羽根が好ましい。
-Modification 4:
In the first and second embodiments, the disperse blades are used as the stirring blades. However, other types of blades such as helical blades, anchor blades, and pitched turbine blades may be used instead. Since the helical blade and the anchor blade have a smaller shearing force than the disper blade, a blade having a large shearing force such as a disper blade or a pitched turbine blade is preferable.

・変形例5:
第1および第2記実施形態では、容器20の蓋体24に設けた連通管26は、1本としたが、これに換えて、複数本としてもよい。また、第1および第2実施形態では、連通管26は外側と連通する単なる筒体であったが、これに換えて、容器内に圧力センサを設け、圧力が高くなったときに、換気装置によって大気を積極的に取り込める構成としてもよい。
-Modification 5:
In the first and second embodiments, the number of communication pipes 26 provided on the lid 24 of the container 20 is one, but a plurality of communication pipes may be used instead. In the first and second embodiments, the communication pipe 26 is a simple cylinder communicating with the outside. Instead, a pressure sensor is provided in the container, and when the pressure becomes high, the ventilation device It is good also as a structure which can take in air | atmosphere actively.

・変形例6:
第1および第2記実施形態において、図10に示すように、容器本体22の内側側面に長方形の薄板110を立設する構成としてもよい。この変形例6では、薄板110の幅、すなわち、内側方向に突出する距離Dbは、内側側面から攪拌羽根42までの距離Daに対して50%〜10%、例えば、30%の長さとした。この構成によれば、攪拌羽根42によって回転流動される混合溶液MFが薄板110に当たることによって、攪拌時に乱流が発生する。このため、ゲル体をより十分に混ぜることができ、ゲル体をより細かくすることができる。
Modification 6:
In the first and second embodiments, as shown in FIG. 10, a rectangular thin plate 110 may be erected on the inner side surface of the container body 22. In this modified example 6, the width of the thin plate 110, that is, the distance Db protruding inward, is 50% to 10%, for example, 30% of the distance Da from the inner side surface to the stirring blade 42. According to this configuration, the mixed solution MF that is rotationally flowed by the stirring blade 42 hits the thin plate 110, thereby generating a turbulent flow during stirring. For this reason, a gel body can be mixed more fully and a gel body can be made finer.

・変形例7:
第1および第2記実施形態では、攪拌羽根42を連結する回転軸44は、容器本体22の有底円筒形状の中心軸に沿うように配置されるが、これに換えて、図11に示すように、中心軸Caから所定距離Eだけ回転軸44と攪拌羽根42と駆動モータ46とをずらして配置するように構成してもよい。図中のCbは回転軸44の中心軸であり、所定距離Eは中心軸Caと中心軸Cbとの間の距離である。この変形例7では、所定距離Eは、攪拌羽根42の円盤状部材42aの直径に対して20%以下、例えば15%の長さとした。この構成によれば、回転軸44が中心軸Caに沿って配置される第1実施形態と比較して、攪拌時の乱流をより多く発生されることができる。このため、ゲル体をより十分に混ぜることができ、ゲル体をより細かくすることができる。なお、この変形例7の構成において、変形例6の薄板110を加える構成としてもよい。
Modification 7:
In the first and second embodiments, the rotating shaft 44 that connects the stirring blades 42 is disposed along the central axis of the bottomed cylindrical shape of the container body 22. Instead, the rotating shaft 44 is shown in FIG. As described above, the rotation shaft 44, the stirring blade 42, and the drive motor 46 may be arranged so as to be shifted by a predetermined distance E from the center axis Ca. Cb in the figure is the central axis of the rotating shaft 44, and the predetermined distance E is the distance between the central axis Ca and the central axis Cb. In the modified example 7, the predetermined distance E is 20% or less, for example, 15% of the diameter of the disk-shaped member 42a of the stirring blade 42. According to this configuration, more turbulent flow during stirring can be generated as compared with the first embodiment in which the rotation shaft 44 is disposed along the central axis Ca. For this reason, a gel body can be mixed more fully and a gel body can be made finer. In addition, in the structure of this modification 7, it is good also as a structure to which the thin plate 110 of the modification 6 is added.

・変形例8:
第1および第2実施形態では、工程1〜工程3によって触媒インクの製造工程を行う構成としたが、これに換えて、工程3の後に、攪拌羽根を一定の回転速度で高速回転して攪拌を行う工程4(図示せず)を付加する構成としてもよい。この工程4は、工程3の回転速度よりも大きな回転速度で高速回転を行う。この工程4によれば、攪拌羽根の高速回転によって生じる遠心力を利用して、触媒分散液とゲル体との混合溶液に対して、容器の側面方向に向かう力を印加して、混合溶液を前記側面に薄膜状に張り付かせた状態で攪拌することにより、容器本体の側面に向かって圧力を受けつつ回転流動し、攪拌される。この変形例8によれば、工程3によって微細化されたゲル体に対して、工程4によって触媒をより十分に張り付かせることができる。
-Modification 8:
In the first and second embodiments, the process for producing the catalyst ink is performed in steps 1 to 3, but instead, after step 3, the stirring blade is rotated at a constant rotational speed to perform stirring. It is good also as a structure which adds the process 4 (not shown) which performs. In step 4, high-speed rotation is performed at a rotation speed larger than that in step 3. According to this step 4, the centrifugal force generated by the high speed rotation of the stirring blade is used to apply a force toward the side of the container to the mixed solution of the catalyst dispersion and the gel body, By stirring in a state of being attached to the side surface in the form of a thin film, the fluid flows and stirs while receiving pressure toward the side surface of the container body. According to this modified example 8, the catalyst can be more sufficiently adhered to the gel body refined in the step 3 by the step 4.

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、前述した実施形態および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Moreover, elements other than the elements described in the independent claims among the constituent elements in the above-described embodiments and modifications are additional elements and can be omitted as appropriate.

10…攪拌装置
20…容器
22…容器本体
24…蓋体
26…連通管
40…攪拌部
42…攪拌羽根
42a…円盤状部材
42b,42c…エッジ
42d…突出孔
44…回転軸
46…駆動モータ
50…コントローラー
MF…混合溶液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Agitation apparatus 20 ... Container 22 ... Container main body 24 ... Lid body 26 ... Communication pipe 40 ... Agitation part 42 ... Agitation blade 42a ... Disc shaped member 42b, 42c ... Edge 42d ... Projection hole 44 ... Rotating shaft 46 ... Drive motor 50 ... Controller MF ... Mixed solution

Claims (5)

触媒電極の形成に用いられる触媒インクの製造方法であって、
(a)触媒が担持された導電性粒子である触媒担持粒子を溶媒に分散させて作成される触媒分散液を準備する工程と、
(b)アイオノマーと溶媒とを混合して作成されるゲル体を準備する工程と、
(c)前記触媒分散液と前記ゲル体とを攪拌によって混合して触媒インクを作成する工程と、
を備え、
前記工程(c)は、
所定期間、所定の撹拌速度で攪拌した後、さらに攪拌速度が低下と上昇を伴うように撹拌を行う、触媒インクの製造方法。
A method for producing a catalyst ink used for forming a catalyst electrode,
(A) preparing a catalyst dispersion prepared by dispersing catalyst-carrying particles, which are conductive particles carrying a catalyst, in a solvent;
(B) preparing a gel body prepared by mixing an ionomer and a solvent;
(C) mixing the catalyst dispersion and the gel body by stirring to create a catalyst ink;
With
The step (c)
Predetermined period, the mixture was stirred at a predetermined stirring speed, further stirring rate makes a stirred increase with a decrease in Migihitsuji Ban, process for preparing a catalyst ink.
請求項1に記載の触媒インクの製造方法であって、
前記攪拌を、ディスパー羽根を用いて行う、触媒インクの製造方法。
It is a manufacturing method of the catalyst ink of Claim 1, Comprising:
A method for producing a catalyst ink, wherein the stirring is performed using a disper blade.
請求項1または請求項2に記載の触媒インクの製造方法であって、
前記攪拌速度の低下は、前記攪拌を停止することによるものである、触媒インクの製造方法。
A method for producing the catalyst ink according to claim 1 or 2,
The reduction in the stirring speed is caused by stopping the stirring.
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の触媒インクの製造方法であって、
前記工程(c)は、
前記攪拌を行う容器内を外気に連通させて、前記攪拌を行う、触媒インクの製造方法。
It is a manufacturing method of the catalyst ink as described in any one of Claim 1- Claim 3, Comprising:
The step (c)
A method for producing a catalyst ink, wherein the stirring is performed by communicating the inside of the container for stirring with outside air.
触媒電極の形成に用いられる触媒インクの製造方法であって、
(a)触媒が担持された導電性粒子である触媒担持粒子を溶媒に分散させて作成される触媒分散液を準備する工程と、
(b)アイオノマーと溶媒とを混合して作成されるゲル体を準備する工程と、
(c)前記触媒分散液と前記ゲル体とを攪拌によって混合して触媒インクを作成する工程と、
を備え、
前記工程(c)は、
連通管によって前記攪拌を行う容器内を外気に連通させて、前記攪拌を行う、触媒インクの製造方法。
A method for producing a catalyst ink used for forming a catalyst electrode,
(A) preparing a catalyst dispersion prepared by dispersing catalyst-carrying particles, which are conductive particles carrying a catalyst, in a solvent;
(B) preparing a gel body prepared by mixing an ionomer and a solvent;
(C) mixing the catalyst dispersion and the gel body by stirring to create a catalyst ink;
With
The step (c)
A method for producing a catalyst ink, wherein the stirring is performed by communicating the inside of a container for stirring with outside air through a communication pipe .
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