JP6989180B2 - 膜電極接合体の製造方法および積層体 - Google Patents
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Description
本明細書は、基材上に電極触媒層を形成して電極フィルムを製造するステップと、前記電極触媒層の電極活性面積に対応する開口部を有する保護フィルムの一面に第1粘着層を形成し、他面に前記第1粘着層の粘着力よりも粘着力が小さい第2粘着層を形成することで、エッジシールフィルムを製造するステップと、前記エッジシールフィルムの第1粘着層が形成された面が、前記電極フィルムの電極触媒層が形成された面と向い合うように付着して積層体を製造するステップと、電解質膜を準備するステップと、前記第2粘着層が形成された面が前記電解質膜と向い合うように、前記電解質膜の少なくとも一面上に前記積層体を配置するステップと、前記積層体を50℃以上の温度で熱接合するステップと、前記基材および第1粘着層を除去するステップと、を含む、膜電極接合体の製造方法を提供する。図6に、本明細書に係る膜電極接合体の製造方法を示した。
本明細書に係る膜電極接合体の製造方法は、基材上に電極触媒層を形成して電極フィルムを製造するステップを含む。図4に、基材上に電極触媒層が形成された電極フィルムを示した。
本明細書に係る膜電極接合体の製造方法は、前記電極触媒層の電極活性面積に対応する開口部を有する保護フィルムの一面に第1粘着層を形成し、他面に前記第1粘着層の粘着力よりも粘着力が小さい第2粘着層を形成することで、エッジシールフィルムを製造するステップを含む。
前記第1粘着層は、電極触媒層の電極活性面積に対応する開口部を有する保護フィルムの一面に一部または全部が備えられ、50℃以上の温度で接着力が低下することができる。
前記第2粘着層は、電極触媒層の電極活性面積に対応する開口部を有する保護フィルムの他面に備えられ、50℃以上の温度で接着力が増加することができる。
本明細書に係る膜電極接合体の製造方法は、前記第1粘着層により、前記電極フィルムに前記エッジシールフィルムを付着して積層体を製造するステップを含むことができる。
本明細書に係る膜電極接合体の製造方法は、電解質膜を準備するステップを含むことができる。
本明細書に係る膜電極接合体の製造方法は、前記第2粘着層が形成された面が前記電解質膜と向い合うように、前記電解質膜の少なくとも一面上に前記積層体を配置するステップを含むことができる。
本明細書に係る膜電極接合体の製造方法は、前記積層体を50℃以上の温度で熱接合するステップを含むことができる。
本明細書に係る膜電極接合体の製造方法は、前記基材および第1粘着層を除去するステップを含むことができる。
本明細書は、基材と、電極触媒層と、保護フィルムと、第1粘着層と、第2粘着層と、を含む積層体を提供する。
前記電極触媒層は前記基材上に備えられることができる。
前記保護フィルムは、前記電極触媒層の電極活性面積に対応する開口部を有することができる。
前記第1粘着層は前記基材と保護フィルムとの間に備えられ、50℃以上の温度で接着力が低下する。
前記第2粘着層は前記保護フィルム上に備えられ、50℃以上の温度で接着力が増加する。
本明細書に係る積層体は、前記第2粘着層上に備えられた電解質膜をさらに含むことができる。
本明細書は、アノードと、カソードと、前記アノードとカソードとの間に備えられた電解質膜と、を含む電気化学電池において、前記電気化学電池が、膜電極接合体の製造方法により製造された膜電極接合体を含むものである、電気化学電池を提供する。
以下、実施例を挙げて本明細書をより詳細に説明する。しかし、以下の実施例は、本明細書を例示するためのものにすぎず、本明細書を限定するためのものではない。
フェノール樹脂などが含有された熱融着フィルムの粘着面の反対面に、アクリル樹脂系両面粘着テープを用いて約10kgf/cm2の圧力で圧着してエッジシールフィルムを製造した。
白金担持カーボン触媒(Pt/C)を、ナフィオン溶液、1−プロピルアルコール、少量の水、およびグリコールを加えて高速撹拌することで、触媒スラリーを製造した。前記触媒スラリーの白金担持カーボン触媒(Pt/C)、20%のナフィオン溶液、1−プロピルアルコール、水、およびグリコールの重量比は1:2:10:1:1である。
製造された電極フィルムの電極触媒層と、上述のエッジシールフィルムの第1粘着層面とが当接するようにして、10kgf/cm2の圧力で1〜2秒間圧着して積層体を形成した。前記圧着により、第1粘着層が電極触媒層の基材と当接することになった。
前記積層体において、第2粘着層と電解質膜が当接するように配置し、130℃、120kgf/cm2で5分間熱圧着した後、第1粘着層、および前記第1粘着層により付着されていた基材を機械的剥離方法により除去することで、最終的に膜電極接合体を製造した。
実施例1と同様の方法により電極フィルムを製造した。
電解質膜と、実施例1で用いられた熱融着フィルムを配置し、80℃で10秒間熱圧着した。製造された電解質膜−熱融着フィルム結合体に、実施例1の触媒スラリーを製造して直接コーティングした。この際、コーティング量は、乾燥後のPt重量で0.4mg/cm2Ptをコーティングした。
実施例1、比較例1、および比較例2により製造された膜電極接合体の電解質膜の損傷程度を比較するために写真を撮影し、それらを図7(実施例1)、図8(比較例1)、および図9(比較例2)に示した。
11 電極触媒層
12 基材
20 エッジシールフィルム
21 第2粘着層
22 保護フィルム
23 第1粘着層
30 積層体
40、100 電解質膜
50 膜電極接合体
60 スタック
70 酸化剤供給部
80 燃料供給部
81 燃料タンク
82 ポンプ
200 カソード触媒層
210 アノード触媒層
400 カソード気体拡散層
410 アノード気体拡散層
500 カソード
510 アノード
Claims (7)
- 電極触媒層の電極活性面積に対応する開口部を有する保護フィルムの一面に第1粘着層を形成し、他面に前記第1粘着層の粘着力よりも粘着力が小さい第2粘着層を形成することで、エッジシールフィルムを製造するステップと、
前記エッジシールフィルムの第1粘着層が形成された面が、基材上に前記電極触媒層が形成された電極フィルムの電極触媒層が形成された面と向い合うように付着して積層体を製造するステップと、
前記第2粘着層が形成された面が電解質膜と向い合うように、前記電解質膜の少なくとも一面上に前記積層体を配置するステップと、
前記積層体を50℃以上の温度で熱接合するステップと、
前記基材および第1粘着層を除去するステップと、を含み、
前記電極触媒層の一部が前記保護フィルムで覆われており、前記電極触媒層の電極活性面積が前記電極触媒層の全体面積よりも狭い、膜電極接合体の製造方法。 - 前記積層体を製造するステップでは、10kgf/cm2〜50kgf/cm2の圧力で加圧することで、前記第1粘着層により前記電極フィルムと前記エッジシールフィルムが付着される、請求項1に記載の膜電極接合体の製造方法。
- 前記第1粘着層は、50℃以上の温度で接着力が維持または低下し、前記第2粘着層は、50℃以上の温度で接着力が増加し、
前記接着力は、ピール試験(Peel test)により測定された値である、請求項1または2に記載の膜電極接合体の製造方法。 - 基材と、
前記基材上に備えられた電極触媒層と、
前記基材上に備えられ、前記電極触媒層の電極活性面積に対応する開口部を有する保護フィルムと、
前記基材と保護フィルムとの間に備えられ、50℃以上の温度で接着力が維持または低下する第1粘着層と、
前記保護フィルム上に備えられ、50℃以上の温度で接着力が増加する第2粘着層と、
を含み、
前記第1粘着層の接着力が前記第2粘着層の接着力より小さく、
前記電極触媒層の一部が前記保護フィルムで覆われており、前記電極触媒層の電極活性面積が前記電極触媒層の全体面積よりも狭く、
前記接着力は、ピール試験(Peel test)により測定された値である、積層体。 - 前記第2粘着層上に備えられた電解質膜をさらに含む、請求項4に記載の積層体。
- 前記積層体は第1単位および第2単位を含み、
前記第1単位および第2単位はそれぞれ、
前記基材と、
前記基材上に備えられた電極触媒層と、
前記基材上に備えられ、前記電極触媒層の電極活性面積に対応する開口部を有する保護フィルムと、
前記基材と保護フィルムとの間に備えられ、50℃以上の温度で接着力が維持または低下する第1粘着層と、
前記保護フィルム上に備えられ、50℃以上の温度で接着力が増加する第2粘着層と、
を含み、
前記第1粘着層の接着力が前記第2粘着層の接着力より小さく、
前記第1単位の第2粘着層と前記第2単位の第2粘着層との間に備えられた電解質膜をさらに含み、
前記接着力は、ピール試験(Peel test)により測定された値である、請求項4に記載の積層体。 - 前記第1粘着層は、ニトリルゴム系、シリコン系、アクリル系、エポキシ系、およびフェノール系成分のうち少なくとも1つ以上を含む、請求項6に記載の積層体。
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