JP6930709B2 - Pefc型燃料電池用触媒形成電解質膜の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明による塗布とは特に限定しないが、ロールコート、スリットダイ(スロットノズル)コート、スクリーンプリンティング、カーテンコート、ディスペンス、インクジェット、スプレイを含む霧化(含む繊維化)施与、静電霧化(含む繊維化)施与等の粒子や繊維を被塗物に塗布する工法を含み、マイクロカーテン施与も含む。
マイクロカーテンとは広角パターンのエアレススプレイノズル等で液体などを0.3MPa前後の比較的低圧でスプレイする際、霧になる前の液膜の部分を使用して被塗物とスプレイノズルを相対移動して塗布する方法であって塗面にオーバースプレイ粒子は発生しない。被塗物を通り過ぎて距離が離れると霧状に変化する特性を利用する方法である。
また霧化(繊維化)施与とはスプレイによる粒子化以外に、固形微粒子を含む液体などを超音波により分散しながら霧化したり、エレクトロスピニングなどのスピン、回転体による遠心力で粒子化したり繊維化したりして塗布することである。メルトブローン方式などを液体に応用して粒子や繊維をつくりだす方法も含まれ、前記超音波霧化や遠心霧化では霧化した粒子の方向性が不安定であるので圧縮エアの力を借りて(air assist)対象物にそれらを付着あるいは塗布する工法を指す。本発明ではこれらを総称して以下スプレイとして説明する。
スプレイの場合、塗布前にマスクを電解質膜に付着させて電極インクをスプレイし所望する電極パターンを形成できるようにしている。
電極インクの粘度が低いままスロットノズルで安定した形状のパターンを得るにはマスクは同じく必須になっていた。
より具体的にはロール・ツー・ロール(Roll to Roll)の電解質膜に直接電極インクを薄膜で塗布し、必要によりさらに薄膜にして例えば2乃至15層積層し電極の面分布を安定させ、電極インク未塗工部分の周縁のある高性能のCCMを更にはMEA(膜・電極アッセンブリー)を製造し、ひいては高性能の燃料電池を製造することにある。
仮に凝集力の高い触媒インクを採用して所望するスプレイパターンが得られない場合、カーボンに担持された白金、アイオノマーを含む固形分は5%以下、更には3%以下にして更に微量の触媒を積層するができる。前記固形分は1%でも良い。
電極インクで電解質を濡らした後瞬時に溶媒を蒸発させるので電解質膜にダメージを与えず、また密着性が高まるので電極と電解質膜の界面抵抗が極限まで低くでき理想的なCCMとして形成できる。
カットは第一の基材、第二の基材の積層前でも積層後のいずれでも良い。
加工具5は、カッター、パンチ、レーザー、ウォータージェット等、型式、形状、種類を問わない。
2 第二の基材(マスク)
5 加工具
11 第一のテープ
12 第二のテープ
13 セパレーター基材
20 電解質膜
21 複合基材
22 吸着ロール(加熱)
30 塗布器
31 塗布パターン
32 電極
Claims (6)
- 長尺の電解質膜を巻き出し装置で連続的または間欠的に巻き出して移動させ電解質膜に電極インクを塗布し、電極パターンを形成して巻き取り装置で巻き取る燃料電池の触媒形成電解質膜(CCM : Catalyst Coated Membrane)の製造方法であって、前記巻出し工程から、電極インク塗布開始位置までの間に、電極パターン形成のために第一の基材と第二の基材の少なくとも片方に粘着または接着剤層を有し第一及び第二の基材が積層され、前記第一または第二の基材の何れか片方が開口された方をマスキング基材とし、他方の基材を剥離し前記マスキング基材を前記電解質膜に積層する工程と、電解質膜に塗布装置で電極インクを塗布し電極パターンを形成する工程と、電極インクを乾燥させる工程と、電極パターン形成以降マスキング基材を除去する工程とからなることを特徴とする燃料電池の触媒形成電解質膜の製造方法。
- 前記電解質膜に形成される電極パターンが電解質膜の移動方向と直交して複数あることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池の触媒形成電解質膜の製造方法。
- 前記マスキング基材の開口部間の1/2またはそれ以下をCCMの電極の周縁とし、CCMの未塗工部の寸法は電極端面から5乃至25ミリメートルとし、電極の一辺との比が1:10乃至1:100であることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池の触媒形成電解質膜の製造方法。
- 長尺の電解質膜の片面に第一の電極パターンが形成された電解質膜の反対面に第二の電極パターンを形成するに当たり、移動する加熱吸着移動体に通気性基材を介在させ、その上に前記片面電極パターン形成電解質膜を吸着させ、その上から電解質膜幅より広い幅の長尺のマスキング基材を、第一の電極パターンと位置合わせして前記加熱吸着移動体に吸着させ、塗布装置で電極インクを塗布して第二の電極パターンを形成して乾燥させ電解質の両面に電極を形成することを特徴とする触媒形成電解質膜の製造方法。
- 前記マスキング基材はマスキングテープにより開口が形成されることを特徴とする請求項1または4に記載の触媒形成電解質膜の製造方法。
- 前記マスキング基材の電解質膜と接触する面に微粘着剤または熱圧着性材料があらかじめコートされていることを特徴とする請求項1乃至5に記載の触媒形成電解質膜の製造方法。
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