JPH04220957A - 固体高分子電解質の処理方法 - Google Patents
固体高分子電解質の処理方法Info
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- JPH04220957A JPH04220957A JP2411786A JP41178690A JPH04220957A JP H04220957 A JPH04220957 A JP H04220957A JP 2411786 A JP2411786 A JP 2411786A JP 41178690 A JP41178690 A JP 41178690A JP H04220957 A JPH04220957 A JP H04220957A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- 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
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体高分子電解質の処理
方法に関し、特に同電解質を燃料電池セル、水電解装置
セルに使用した時のセルの性能向上及び固体高分子電解
質膜を他の物と接着して使用する際の接着性の向上に有
用な同方法に関する。
方法に関し、特に同電解質を燃料電池セル、水電解装置
セルに使用した時のセルの性能向上及び固体高分子電解
質膜を他の物と接着して使用する際の接着性の向上に有
用な同方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体高分子電解質を各種セルに使
用した時のセルの向上及び同固体高分子電解質膜を他の
物と接着して使用する際には、固体高分子電解質を機械
的手段、サンドブラストにより表面に傷をつけていた。 この従来例の一態様を図５に示す。処理物である固体高
分子電解質膜１を図示省略の板状の台等に設置後、一定
間隔を保って配置されたサンドブラスト装置３１より、
サンドブラスト３２を吹き付け、固体高分子電解質膜１
の上表面をエッチングし、必要あれば、反対表面を上方
にしてエッチングを行なっている。
用した時のセルの向上及び同固体高分子電解質膜を他の
物と接着して使用する際には、固体高分子電解質を機械
的手段、サンドブラストにより表面に傷をつけていた。 この従来例の一態様を図５に示す。処理物である固体高
分子電解質膜１を図示省略の板状の台等に設置後、一定
間隔を保って配置されたサンドブラスト装置３１より、
サンドブラスト３２を吹き付け、固体高分子電解質膜１
の上表面をエッチングし、必要あれば、反対表面を上方
にしてエッチングを行なっている。
【０００３】固体高分子電解質の使用態様の一例として
、固体高分子電解質膜を使用した燃料電池の場合を例に
あげ、その構成を図６に示し説明する。セラミック製の
支持板６の表面に数本の燃料極２を貼り付け、その上部
に固体高分子電解質１を一定間隔をおいて付け、それら
をインタコネクタ４にて接合すると共に更にその上部に
空気極３が設けられている。更にこれらの端部は電流リ
ード５が接続され、電力の取り出しを行うよう構成され
ている。
、固体高分子電解質膜を使用した燃料電池の場合を例に
あげ、その構成を図６に示し説明する。セラミック製の
支持板６の表面に数本の燃料極２を貼り付け、その上部
に固体高分子電解質１を一定間隔をおいて付け、それら
をインタコネクタ４にて接合すると共に更にその上部に
空気極３が設けられている。更にこれらの端部は電流リ
ード５が接続され、電力の取り出しを行うよう構成され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】通常、成膜装置等にて
成膜された固体高分子電解質は表面は平坦で１００〜２
００μの厚みとなっている。これらを従来の方法にて薄
膜するとしても厚みの均一化が非常に難かしく、特に広
面積のものは薄膜不可であったし、大量に製作すること
も多大の時間及び費用を費やすので、そのほとんどは成
膜されたそのままの状態のものを燃料電池等に使用して
いた。
成膜された固体高分子電解質は表面は平坦で１００〜２
００μの厚みとなっている。これらを従来の方法にて薄
膜するとしても厚みの均一化が非常に難かしく、特に広
面積のものは薄膜不可であったし、大量に製作すること
も多大の時間及び費用を費やすので、そのほとんどは成
膜されたそのままの状態のものを燃料電池等に使用して
いた。
【０００５】このために、固体高分子電解質と各電極と
の表面接触が不完全となったり厚いために電気抵抗が上
昇する等の不具合があった。
の表面接触が不完全となったり厚いために電気抵抗が上
昇する等の不具合があった。
【０００６】本発明は上記技術水準に鑑み、固体高分子
電解質膜をプラズマを用いて薄膜化すると共に、その表
面に微細な凹凸を付けて微細なブラシ状又は毛皮状の表
面とし、電極との間の接触面積を増すことによって固体
高分子電解質を用いた電池乃至電解セルの内部抵抗を低
減することができる固体高分子電解質の処理方法を提供
しようとするものである。
電解質膜をプラズマを用いて薄膜化すると共に、その表
面に微細な凹凸を付けて微細なブラシ状又は毛皮状の表
面とし、電極との間の接触面積を増すことによって固体
高分子電解質を用いた電池乃至電解セルの内部抵抗を低
減することができる固体高分子電解質の処理方法を提供
しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はプラズマ中で固
体粒子を発生させないガスを充填したプラズマ発生装置
内に、固体高分子電解質を設置し、該装置中にプラズマ
を発生させ、前記固体高分子電解質にエッチング処理を
行なうことを特徴とする固体高分子電解質の処理方法で
ある。本発明は低圧乃至常圧のプラズマ発生装置を用い
て表面処理を固体高分子電解質に加えるものであるが、
プラズマ処理装置としては通常の平行平板型でも、マグ
ネトロン方式複数電極大面積装置のいずれでもよい。
体粒子を発生させないガスを充填したプラズマ発生装置
内に、固体高分子電解質を設置し、該装置中にプラズマ
を発生させ、前記固体高分子電解質にエッチング処理を
行なうことを特徴とする固体高分子電解質の処理方法で
ある。本発明は低圧乃至常圧のプラズマ発生装置を用い
て表面処理を固体高分子電解質に加えるものであるが、
プラズマ処理装置としては通常の平行平板型でも、マグ
ネトロン方式複数電極大面積装置のいずれでもよい。
【０００８】又、プラズマガスとしては、Ａｒ， Ｈ２
， Ｎ２， Ｏ２， Ｈｅ等のプラズマ中に固体粒子を
発生させないガスを用い、それらのガスのラジカル／イ
オンによってエッチングを行うものである。
， Ｎ２， Ｏ２， Ｈｅ等のプラズマ中に固体粒子を
発生させないガスを用い、それらのガスのラジカル／イ
オンによってエッチングを行うものである。
【０００９】本発明の対象とする固体高分子電解質とし
ては、ポリパーフルオロスルフォニックアシッドメンブ
ラン（ Ｐｏｌｙ ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ ｓｕｌｆｏｎ
ｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ ） 、過フッ化ス
ルフォン酸ポリマー、ポリアセチレン、ポリアニリン、
トリスメトキシエトキシビニルシラン（ＴＭＶＳ）ポリ
マー、テトラシアノキノジメタンポリマー（ Ｔｅｔｒ
ａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏ ｄｉｍｅｔｈａｎｅ ｐｏｌ
ｙｍｅｒ ） 、テトラシアミュエチレンポリマー（
Ｔｅｔｒａ ｃｙａｍｕｅｔｈｉｙｌｅｎｅ ｐｏｌｙ
ｍｅｒ ）、テトラチオフルバレンポリマー（ Ｔｅｔ
ｒａ ｔｈｉｏ ｆｕｌｖａｌｅｎｅ ｐｏｌｙｍｅｒ
）、ポリテトラフルオロエチレンスルフォン酸などが
用いられる。
ては、ポリパーフルオロスルフォニックアシッドメンブ
ラン（ Ｐｏｌｙ ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ ｓｕｌｆｏｎ
ｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ ） 、過フッ化ス
ルフォン酸ポリマー、ポリアセチレン、ポリアニリン、
トリスメトキシエトキシビニルシラン（ＴＭＶＳ）ポリ
マー、テトラシアノキノジメタンポリマー（ Ｔｅｔｒ
ａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏ ｄｉｍｅｔｈａｎｅ ｐｏｌ
ｙｍｅｒ ） 、テトラシアミュエチレンポリマー（
Ｔｅｔｒａ ｃｙａｍｕｅｔｈｉｙｌｅｎｅ ｐｏｌｙ
ｍｅｒ ）、テトラチオフルバレンポリマー（ Ｔｅｔ
ｒａ ｔｈｉｏ ｆｕｌｖａｌｅｎｅ ｐｏｌｙｍｅｒ
）、ポリテトラフルオロエチレンスルフォン酸などが
用いられる。
【００１０】
（１） 固体高分子電解質を燃料電池あるいは水電解装
置に使用する際、電極との接合、すなわち接続抵抗を最
小とするために表面に微細な凹凸を付け、微細なブラシ
状乃至微細な毛皮状の表面とし電極との間の接触面積を
増やす。 （２） プラズマにより、表面より電解質膜をエッチン
グして現在標準的に入手可能な厚さである１００〜２０
０μの電解質膜を５０〜７０μに薄膜化する。
置に使用する際、電極との接合、すなわち接続抵抗を最
小とするために表面に微細な凹凸を付け、微細なブラシ
状乃至微細な毛皮状の表面とし電極との間の接触面積を
増やす。 （２） プラズマにより、表面より電解質膜をエッチン
グして現在標準的に入手可能な厚さである１００〜２０
０μの電解質膜を５０〜７０μに薄膜化する。
【００１１】
【実施例】図１，図２に本発明に係るプラズマ処理装置
の例の断面図を示し、その構成を説明する。図１のマグ
ネトロン方式複数電極大面積プラズマ処理装置は全体と
しては両端に端板を有する円筒状の真空容器７の中心軸
が水平になるように設置されている。この真空容器７の
外側に磁界変調用コイル４が巻かれており、図示省略の
交流電源に接続されている。又、真空容器７の下方内部
には複数枚の平板によって構成される放電電極２（以下
、単に電極という）が交互に別な極性となるようにプラ
ズマ電源８に接続されている。更に下方にガス導入孔５
が上方にはガス排出孔６が開口している。
の例の断面図を示し、その構成を説明する。図１のマグ
ネトロン方式複数電極大面積プラズマ処理装置は全体と
しては両端に端板を有する円筒状の真空容器７の中心軸
が水平になるように設置されている。この真空容器７の
外側に磁界変調用コイル４が巻かれており、図示省略の
交流電源に接続されている。又、真空容器７の下方内部
には複数枚の平板によって構成される放電電極２（以下
、単に電極という）が交互に別な極性となるようにプラ
ズマ電源８に接続されている。更に下方にガス導入孔５
が上方にはガス排出孔６が開口している。
【００１２】又、この真空容器７の上方内部には、複数
枚の平板によって構成される裏面処理電極３が交互に別
な極性となるようにプラズマ電源８に接続されている。 これらの裏面処理電極３は必要に応じて設置すればよい
。この電極２及び３の間に水平に処理物であ固体高分子
電解質膜１を処理時に設置できるような構成とする。 ガス導入孔５からはプラズマガスとしてＡｒ， Ｈ２，
Ｎ２， Ｏ２， Ｈｅ等のプラズマ中に固体粒子を発
生させないガスを導入し、図示省略の真空ポンプに連通
されたガス排出孔６から、真空容器７内のガスを排気す
るようにしたものである。
枚の平板によって構成される裏面処理電極３が交互に別
な極性となるようにプラズマ電源８に接続されている。 これらの裏面処理電極３は必要に応じて設置すればよい
。この電極２及び３の間に水平に処理物であ固体高分子
電解質膜１を処理時に設置できるような構成とする。 ガス導入孔５からはプラズマガスとしてＡｒ， Ｈ２，
Ｎ２， Ｏ２， Ｈｅ等のプラズマ中に固体粒子を発
生させないガスを導入し、図示省略の真空ポンプに連通
されたガス排出孔６から、真空容器７内のガスを排気す
るようにしたものである。
【００１３】前述のように構成されたプラズマ処理装置
は、真空ポンプを駆動してガス排出孔６より真空容器７
内を排気しながら、プラズマガスをガス導入孔５より導
入しつゝ圧力を ０．１〜０．５ｔｏｒｒ に保ち、プ
ラズマ電源８（ＣＶＤは６０Ｈｚから可能で、工業用周
波源は１３．５６ＭＨｚであるので、それを使用しても
よい）により隣り合う電極２又は３の間にプラズマが発
生するよう電圧を印加する。又、真空容器７の外周の磁
界変調コイル４には図示省略の交流電源を接続し、電極
２又は３間に発生する電界と直交する円筒軸線に平行な
磁界を発生させる。ガス導入孔５より導入されたプラズ
マガスはグロー放電プラズマの中でラジカル／イオンと
なり、固体高分子電解質膜１の表面に作用し、エッチン
グを行うものである。エッチングの際にはＡｒ／Ｈ２等
のようなデポジットを生成しないガスを用いればよい。
は、真空ポンプを駆動してガス排出孔６より真空容器７
内を排気しながら、プラズマガスをガス導入孔５より導
入しつゝ圧力を ０．１〜０．５ｔｏｒｒ に保ち、プ
ラズマ電源８（ＣＶＤは６０Ｈｚから可能で、工業用周
波源は１３．５６ＭＨｚであるので、それを使用しても
よい）により隣り合う電極２又は３の間にプラズマが発
生するよう電圧を印加する。又、真空容器７の外周の磁
界変調コイル４には図示省略の交流電源を接続し、電極
２又は３間に発生する電界と直交する円筒軸線に平行な
磁界を発生させる。ガス導入孔５より導入されたプラズ
マガスはグロー放電プラズマの中でラジカル／イオンと
なり、固体高分子電解質膜１の表面に作用し、エッチン
グを行うものである。エッチングの際にはＡｒ／Ｈ２等
のようなデポジットを生成しないガスを用いればよい。
【００１４】図２の平行、平板方式プラズマ処理装置は
全体としては円筒状、箱形等の真空容器７内に平行な平
板の電極２が設置されていて、高周波電源８１（１３．
５６ＭＨｚでも可）が接続されており、一方側にガス導
入孔５及びその他方側にガス排出孔６が設けられている
。平行に配置された電極２間に固体高分子電解質膜１を
設置可能に構成している。この平行平板方式プラズマ処
理装置においても、ガス導入はＡｒ， Ｈ２， Ｎ２，
Ｏ２， Ｈｅ等のプラズマ中に固体粒子を発生させな
いガスを用いることによって、ラジカル／イオンにより
エッチングを行うことが可能である。
全体としては円筒状、箱形等の真空容器７内に平行な平
板の電極２が設置されていて、高周波電源８１（１３．
５６ＭＨｚでも可）が接続されており、一方側にガス導
入孔５及びその他方側にガス排出孔６が設けられている
。平行に配置された電極２間に固体高分子電解質膜１を
設置可能に構成している。この平行平板方式プラズマ処
理装置においても、ガス導入はＡｒ， Ｈ２， Ｎ２，
Ｏ２， Ｈｅ等のプラズマ中に固体粒子を発生させな
いガスを用いることによって、ラジカル／イオンにより
エッチングを行うことが可能である。
【００１５】図３及び図４に固体高分子電解質膜１の処
理前、後の性状を模式的に示す。図３は処理前のもの、
図４は処理後のものである。通常の手段にて得られた固
体高分子電解質膜１は１００〜２００μの厚みで表面は
平坦となっているが、本発明のプラズマ処理装置にてエ
ッチングされたものは厚みが５０〜１００〜１５０μと
なり、その表面は１〜５μの微細な凹凸であるブラシ状
又は毛皮状となる。
理前、後の性状を模式的に示す。図３は処理前のもの、
図４は処理後のものである。通常の手段にて得られた固
体高分子電解質膜１は１００〜２００μの厚みで表面は
平坦となっているが、本発明のプラズマ処理装置にてエ
ッチングされたものは厚みが５０〜１００〜１５０μと
なり、その表面は１〜５μの微細な凹凸であるブラシ状
又は毛皮状となる。
【００１６】
（１） 固体高分子電解質を燃料電池或いは水電解装置
に使用する際、電極との接合、すなわち接続抵抗を最小
とするために表面に微細な凹凸を付け、微細なブラシ状
乃至微細な毛皮状の表面とし電極との間の接触面積を増
やして性能改善を計る。 （２） プラズマにより、表面より電解質膜をエッチン
グして現在標準的に入手可能な厚さである１００〜２０
０μの電解質膜を５０〜７０μに薄膜化することにより
電解質の電気抵抗を１／２〜１／４に低減し、電池乃至
電解セルの内部抵抗を低減し効率を改善する。
に使用する際、電極との接合、すなわち接続抵抗を最小
とするために表面に微細な凹凸を付け、微細なブラシ状
乃至微細な毛皮状の表面とし電極との間の接触面積を増
やして性能改善を計る。 （２） プラズマにより、表面より電解質膜をエッチン
グして現在標準的に入手可能な厚さである１００〜２０
０μの電解質膜を５０〜７０μに薄膜化することにより
電解質の電気抵抗を１／２〜１／４に低減し、電池乃至
電解セルの内部抵抗を低減し効率を改善する。
【図１】本発明を実施する装置の一例のマグネトロン方
式複数電極大面積プラズマ処理装置の断面図である。
式複数電極大面積プラズマ処理装置の断面図である。
【図２】本発明を実施する装置の平行・平板方式プラズ
マ処理装置の断面図である。
マ処理装置の断面図である。
【図３】処理前の固体高分子電解質膜を模式図である。
【図４】処理後の固体高分子電解質膜の模式図である。
【図５】従来の固体高分子電解質膜の処理方法の一態様
を示す図である。
を示す図である。
【図６】固体電解質型燃料電池の模式構成図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマ中で固体粒子を発生させない
ガスを充填したプラズマ発生装置内に、固体高分子電解
質を設置し、該装置中にプラズマを発生させ、前記固体
高分子電解質にエッチング処理を行なうことを特徴とす
る固体高分子電解質の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2411786A JPH04220957A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 固体高分子電解質の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2411786A JPH04220957A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 固体高分子電解質の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04220957A true JPH04220957A (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=18520726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2411786A Withdrawn JPH04220957A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 固体高分子電解質の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04220957A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001229936A (ja) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 電解質膜およびその製造方法 |
| JP2010108894A (ja) * | 2008-10-29 | 2010-05-13 | Hyundai Motor Co Ltd | 高分子電解質膜にナノ構造の表面を形成するための燃料電池用膜・電極接合体の製造方法 |
| US7842435B2 (en) * | 2004-11-01 | 2010-11-30 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Fuel cell water management enhancement method |
| JP2019513164A (ja) * | 2016-03-31 | 2019-05-23 | コーロン インダストリーズ インク | イオン交換膜、この製造方法、及びこれを含むエネルギー貯蔵装置 |
-
1990
- 1990-12-20 JP JP2411786A patent/JPH04220957A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001229936A (ja) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 電解質膜およびその製造方法 |
| US7842435B2 (en) * | 2004-11-01 | 2010-11-30 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Fuel cell water management enhancement method |
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| JP2019513164A (ja) * | 2016-03-31 | 2019-05-23 | コーロン インダストリーズ インク | イオン交換膜、この製造方法、及びこれを含むエネルギー貯蔵装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980312 |