JPH06203851A - 固体高分子電解質膜と電極との接合方法および接合装置 - Google Patents
固体高分子電解質膜と電極との接合方法および接合装置Info
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- JPH06203851A JPH06203851A JP4358061A JP35806192A JPH06203851A JP H06203851 A JPH06203851 A JP H06203851A JP 4358061 A JP4358061 A JP 4358061A JP 35806192 A JP35806192 A JP 35806192A JP H06203851 A JPH06203851 A JP H06203851A
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- Japan
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- electrode
- sheets
- polymer electrolyte
- electrolyte membrane
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- 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】
【目的】 本発明は、固体高分子電解質膜と電極シート
よりなる積層体をホットプレスする際に電極シートが軟
化してプレス板付着することなく電極シートの破損を生
じない固体高分子電解質膜と電極との接合方法および接
合装置を提供することを目的としている。 【構成】 本発明は、電極基材としてのカーボンペーパ
ーにポリテトラフルオロエチレンのディスパージョンを
含浸・乾燥・焼成して撥水化された電極基材上に触媒層
を積層して電極シートを形成し、該電極シート２枚の間
に固体高分子電解質膜を挟み、次いで２枚の金属メッシ
ュおよび２枚のポリテトラフルオロエチレンシートの間
に順次挟んでなる積層体をメス型金型とオス型金型との
組合せよりなる圧着用金型に入れ、ホットプレスして該
固体高分子電解質膜と電極シートとを接合して接合体を
形成することを特徴とする固体高分子電解質膜と電極と
の接合方法；および接合装置を提供するものである。
よりなる積層体をホットプレスする際に電極シートが軟
化してプレス板付着することなく電極シートの破損を生
じない固体高分子電解質膜と電極との接合方法および接
合装置を提供することを目的としている。 【構成】 本発明は、電極基材としてのカーボンペーパ
ーにポリテトラフルオロエチレンのディスパージョンを
含浸・乾燥・焼成して撥水化された電極基材上に触媒層
を積層して電極シートを形成し、該電極シート２枚の間
に固体高分子電解質膜を挟み、次いで２枚の金属メッシ
ュおよび２枚のポリテトラフルオロエチレンシートの間
に順次挟んでなる積層体をメス型金型とオス型金型との
組合せよりなる圧着用金型に入れ、ホットプレスして該
固体高分子電解質膜と電極シートとを接合して接合体を
形成することを特徴とする固体高分子電解質膜と電極と
の接合方法；および接合装置を提供するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体高分子型燃料電
池、水電解装置、温度差電池、水素濃淡電池、食塩電解
装置などに用いられる固体高分子電解質膜と電極との接
合方法および接合装置に関する。
池、水電解装置、温度差電池、水素濃淡電池、食塩電解
装置などに用いられる固体高分子電解質膜と電極との接
合方法および接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】従来、固体高分子電解質
膜と電極との接合方法として、カーボンペーパーなどを
電極基材にポリテトラフルオロエチレンのディスパージ
ョンを含浸・乾燥・焼成して撥水化された電極基材上に
触媒層を積層して電極シートを形成し、該電極シート２
枚の間に固体高分子電解質膜を挟んでなる積層体をホッ
トプレスして固体高分子電解質膜と電極シートとを接合
して接合体を形成する接合方法が知られている。
膜と電極との接合方法として、カーボンペーパーなどを
電極基材にポリテトラフルオロエチレンのディスパージ
ョンを含浸・乾燥・焼成して撥水化された電極基材上に
触媒層を積層して電極シートを形成し、該電極シート２
枚の間に固体高分子電解質膜を挟んでなる積層体をホッ
トプレスして固体高分子電解質膜と電極シートとを接合
して接合体を形成する接合方法が知られている。
【０００３】しかしながら上記した従来の接合方法で
は、固体高分子電解質膜と電極シートよりなる積層体を
ホットプレスする際に電極シートが軟化してプレス板に
付着して電極シートが破損しやすい問題がある。
は、固体高分子電解質膜と電極シートよりなる積層体を
ホットプレスする際に電極シートが軟化してプレス板に
付着して電極シートが破損しやすい問題がある。
【０００４】本発明は、固体高分子電解質膜と電極シー
トよりなる積層体をホットプレスする際に電極シートが
軟化してプレス板付着することなく電極シートの破損を
生じない固体高分子電解質膜と電極との接合方法および
接合装置を提供することを目的としている。
トよりなる積層体をホットプレスする際に電極シートが
軟化してプレス板付着することなく電極シートの破損を
生じない固体高分子電解質膜と電極との接合方法および
接合装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、電極基材とし
てのカーボンペーパーにポリテトラフルオロエチレンの
ディスパージョンを含浸・乾燥・焼成して撥水化された
電極基材上に触媒層を積層して電極シートを形成し、該
電極シート２枚の間に固体高分子電解質膜を挟み、次い
で２枚の金属メッシュおよび２枚のポリテトラフルオロ
エチレンシートの間に順次挟んでなる積層体をメス型金
型とオス型金型との組合せよりなる圧着用金型に入れ、
ホットプレスして該固体高分子電解質膜と電極シートと
を接合して接合体を形成することを特徴とする固体高分
子電解質膜と電極との接合方法を提供するものである。
てのカーボンペーパーにポリテトラフルオロエチレンの
ディスパージョンを含浸・乾燥・焼成して撥水化された
電極基材上に触媒層を積層して電極シートを形成し、該
電極シート２枚の間に固体高分子電解質膜を挟み、次い
で２枚の金属メッシュおよび２枚のポリテトラフルオロ
エチレンシートの間に順次挟んでなる積層体をメス型金
型とオス型金型との組合せよりなる圧着用金型に入れ、
ホットプレスして該固体高分子電解質膜と電極シートと
を接合して接合体を形成することを特徴とする固体高分
子電解質膜と電極との接合方法を提供するものである。
【０００６】また、本発明は、電極基材としてのカーボ
ンペーパーにポリテトラフルオロエチレンのディスパー
ジョンを含浸・乾燥・焼成して撥水化された電極基材上
に触媒層を積層してなる電極シート、該電極シート２枚
の間に挟まれた固体高分子電解質膜、２枚の電極シート
のそれぞれに積層してなる２枚の金属メッシュおよび２
枚の金属メッシュにそれぞれ積層してなる２枚のポリテ
トラフルオロエチレンシートよりなる積層体と該積層体
を収納し、メス型金型およびオス型金型の組合せよりな
る圧着用金型とよりなる固体高分子電解質膜と電極との
接合装置を提供するものである。
ンペーパーにポリテトラフルオロエチレンのディスパー
ジョンを含浸・乾燥・焼成して撥水化された電極基材上
に触媒層を積層してなる電極シート、該電極シート２枚
の間に挟まれた固体高分子電解質膜、２枚の電極シート
のそれぞれに積層してなる２枚の金属メッシュおよび２
枚の金属メッシュにそれぞれ積層してなる２枚のポリテ
トラフルオロエチレンシートよりなる積層体と該積層体
を収納し、メス型金型およびオス型金型の組合せよりな
る圧着用金型とよりなる固体高分子電解質膜と電極との
接合装置を提供するものである。
【０００７】本発明において、電極基材としては、従来
公知のカーボンペーパーを用いることができる。該電極
基材たるカーボンペーパーは、例えば、ポリテトラフル
オロエチレンを６０重量部含むディスパージョン１００
重量部を含浸させた後、乾燥して溶媒を除去し、次いで
窒素中３６０〜３８０℃の温度で３〜５時間焼成するこ
とにより撥水化される。
公知のカーボンペーパーを用いることができる。該電極
基材たるカーボンペーパーは、例えば、ポリテトラフル
オロエチレンを６０重量部含むディスパージョン１００
重量部を含浸させた後、乾燥して溶媒を除去し、次いで
窒素中３６０〜３８０℃の温度で３〜５時間焼成するこ
とにより撥水化される。
【０００８】撥水化された電極基材上にイオン交換樹脂
を含む触媒粒子あるいは触媒粒子とポリテトラフルオロ
エチレンの混合物などの触媒層を積層して電極シートが
形成される。
を含む触媒粒子あるいは触媒粒子とポリテトラフルオロ
エチレンの混合物などの触媒層を積層して電極シートが
形成される。
【０００９】該電極シート２枚の間にデュポン社製 商
品名 ナフィオン１１７などの固体高分子電解質膜を挟
み、次いで２枚の金属メッシュおよび２枚のポリテトラ
フルオロエチレンシートの間に順次挟んでなる積層体を
形成する。
品名 ナフィオン１１７などの固体高分子電解質膜を挟
み、次いで２枚の金属メッシュおよび２枚のポリテトラ
フルオロエチレンシートの間に順次挟んでなる積層体を
形成する。
【００１０】本発明における金属メッシュとしては、線
径を０．０８ｍｍ以下に加工できる金属、例えば白金や
銅などの金属であって、１００メッシュ以上の細かい網
目のものを用いることができる。該金属メッシュの網目
が１００メッシュ未満では金属メッシュ面の凸凹により
電極を損傷しやすく好ましくない。
径を０．０８ｍｍ以下に加工できる金属、例えば白金や
銅などの金属であって、１００メッシュ以上の細かい網
目のものを用いることができる。該金属メッシュの網目
が１００メッシュ未満では金属メッシュ面の凸凹により
電極を損傷しやすく好ましくない。
【００１１】本発明に用いられるポリテトラフルオロエ
チレンシートは、通常２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以
下の厚みを有する。該厚みが２ｍｍを超えると金型から
膜への伝熱に時間がかかり、接合に必要な温度まで加熱
する時間がかかり好ましくない。
チレンシートは、通常２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以
下の厚みを有する。該厚みが２ｍｍを超えると金型から
膜への伝熱に時間がかかり、接合に必要な温度まで加熱
する時間がかかり好ましくない。
【００１２】本発明において、該積層体を図１に示すよ
うなメス型金型とオス型金型との組合せよりなる圧着用
金型に入れ、通常１４０〜２００℃、５０〜２００ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 の条件下に５〜１８０秒ホットプレスして固
体高分子電解質膜と電極シートとを接合して接合体を形
成する。得られた接合体を用いて、公知方法により固体
高分子型燃料電池などを製造することができる。
うなメス型金型とオス型金型との組合せよりなる圧着用
金型に入れ、通常１４０〜２００℃、５０〜２００ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 の条件下に５〜１８０秒ホットプレスして固
体高分子電解質膜と電極シートとを接合して接合体を形
成する。得られた接合体を用いて、公知方法により固体
高分子型燃料電池などを製造することができる。
【００１３】図１は、本発明の接合装置の断面図であ
る。図１において、１は固体高分子電解質膜であり、２
および３は、該固体高分子電解質膜を挟んでいる電極シ
ートであり、４および５は、同様に金属メッシュであ
り、６および７は同様にポリテトラフルオロエチレンシ
ートであり、８はメス型金型であり、９はオス型金型で
ある。該オス型金型およびメス型金型の組合せは、従来
公知のものを使用することができる。
る。図１において、１は固体高分子電解質膜であり、２
および３は、該固体高分子電解質膜を挟んでいる電極シ
ートであり、４および５は、同様に金属メッシュであ
り、６および７は同様にポリテトラフルオロエチレンシ
ートであり、８はメス型金型であり、９はオス型金型で
ある。該オス型金型およびメス型金型の組合せは、従来
公知のものを使用することができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、固体高分子電解質膜と
電極シートよりなる積層体をホットプレスする際に電極
シートが軟化してプレス板付着することなく電極シート
の破損を生ぜず、特にポリテトラフルオロエチレンシー
トを挟むことにより、ホットプレスの際の温度分布に偏
りがなくなる固体電解質膜と電極との接合方法および接
合装置が提供される。
電極シートよりなる積層体をホットプレスする際に電極
シートが軟化してプレス板付着することなく電極シート
の破損を生ぜず、特にポリテトラフルオロエチレンシー
トを挟むことにより、ホットプレスの際の温度分布に偏
りがなくなる固体電解質膜と電極との接合方法および接
合装置が提供される。
【００１５】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳しく説明
する。 実施例１ 図１に示される装置において、電極基材としての気孔率
７５％、厚さ０．４ｍｍのカーボンペーパーに、ポリテ
トラフルオロエチレンを６０重量部含むディスパージョ
ン１００重量部を、該カーボンペーパーとポリテトラフ
ルオロエチレンとの割合が重量比で８：２となる割合
で、含浸させ、室温で５時間乾燥し、３８０℃で３時間
焼成して撥水化した。撥水化されたカーボンペーパー上
にイオン交換膜と触媒粒子よりなる触媒層を積層して電
極シートを形成した。２枚の電極シートの間にナフィオ
ン１１７を挟み、次いで８０メッシュの金属メッシュ２
枚を積層し、さらに厚さ１ｍｍのポリテトラフルオロエ
チレンシート２枚をそれぞれに積層して積層体を形成し
た。得られた積層体を図１に示すような圧着用金型に入
れ、１５０℃、２００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件下、６０秒
間ホットプレスしてナフィオン１１７と電極シートとを
接合させて接合体を形成させた。上記の方法で接合体を
１００個作製したが損傷した電極は１つもなかった。
する。 実施例１ 図１に示される装置において、電極基材としての気孔率
７５％、厚さ０．４ｍｍのカーボンペーパーに、ポリテ
トラフルオロエチレンを６０重量部含むディスパージョ
ン１００重量部を、該カーボンペーパーとポリテトラフ
ルオロエチレンとの割合が重量比で８：２となる割合
で、含浸させ、室温で５時間乾燥し、３８０℃で３時間
焼成して撥水化した。撥水化されたカーボンペーパー上
にイオン交換膜と触媒粒子よりなる触媒層を積層して電
極シートを形成した。２枚の電極シートの間にナフィオ
ン１１７を挟み、次いで８０メッシュの金属メッシュ２
枚を積層し、さらに厚さ１ｍｍのポリテトラフルオロエ
チレンシート２枚をそれぞれに積層して積層体を形成し
た。得られた積層体を図１に示すような圧着用金型に入
れ、１５０℃、２００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件下、６０秒
間ホットプレスしてナフィオン１１７と電極シートとを
接合させて接合体を形成させた。上記の方法で接合体を
１００個作製したが損傷した電極は１つもなかった。
【００１６】比較例１ 金属メッシュを用いない以外実施例１と同様の実験を行
なった結果、電極を損傷してしまった割合、欠陥発生率
は７０％であった。
なった結果、電極を損傷してしまった割合、欠陥発生率
は７０％であった。
【図１】本発明の方法および装置を説明するための断面
図である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 電極基材としてのカーボンペーパーにポ
リテトラフルオロエチレンのディスパージョンを含浸・
乾燥・焼成して撥水化された電極基材上に触媒層を積層
して電極シートを形成し、該電極シート２枚の間に固体
高分子電解質膜を挟み、次いで２枚の金属メッシュおよ
び２枚のポリテトラフルオロエチレンシートの間に順次
挟んでなる積層体をメス型金型とオス型金型との組合せ
よりなる圧着用金型に入れ、ホットプレスして該固体高
分子電解質膜と電極シートとを接合して接合体を形成す
ることを特徴とする固体高分子電解質膜と電極との接合
方法。 - 【請求項２】 電極基材としてのカーボンペーパーにポ
リテトラフルオロエチレンのディスパージョンを含浸・
乾燥・焼成して撥水化された電極基材上に触媒層を積層
してなる電極シート、該電極シート２枚の間に挟まれた
固体高分子電解質膜、２枚の電極シートのそれぞれに積
層してなる２枚の金属メッシュおよび２枚の金属メッシ
ュにそれぞれ積層してなる２枚のポリテトラフルオロエ
チレンシートよりなる積層体と該積層体を収納し、メス
型金型およびオス型金型の組合せよりなる圧着用金型と
よりなる固体高分子電解質膜と電極との接合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4358061A JPH06203851A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 固体高分子電解質膜と電極との接合方法および接合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4358061A JPH06203851A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 固体高分子電解質膜と電極との接合方法および接合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06203851A true JPH06203851A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=18457335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4358061A Pending JPH06203851A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 固体高分子電解質膜と電極との接合方法および接合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06203851A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000513480A (ja) * | 1995-11-28 | 2000-10-10 | ヘキスト・リサーチ・アンド・テクノロジー・ドイチュラント・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー | 高分子電解質膜型燃料電池用ガス拡散電極 |
| EP1383184A1 (en) * | 2001-04-27 | 2004-01-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode for fuel cell and method of manufacturing the electrode |
| WO2012002579A1 (ja) | 2010-07-01 | 2012-01-05 | 日本ゴア株式会社 | 離型フィルムを用いて複合化シートを積層する方法、その方法による積層物、ならびにその方法に用いる離型フィルム |
| WO2012026498A1 (ja) | 2010-08-27 | 2012-03-01 | 東邦テナックス株式会社 | 導電シート及びその製造方法 |
| WO2017156293A1 (en) | 2016-03-11 | 2017-09-14 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Reflective laminates |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP4358061A patent/JPH06203851A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000513480A (ja) * | 1995-11-28 | 2000-10-10 | ヘキスト・リサーチ・アンド・テクノロジー・ドイチュラント・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー | 高分子電解質膜型燃料電池用ガス拡散電極 |
| EP1383184A1 (en) * | 2001-04-27 | 2004-01-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode for fuel cell and method of manufacturing the electrode |
| EP1383184A4 (en) * | 2001-04-27 | 2008-04-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ELECTRODE FOR FUEL CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE ELECTRODE |
| WO2012002579A1 (ja) | 2010-07-01 | 2012-01-05 | 日本ゴア株式会社 | 離型フィルムを用いて複合化シートを積層する方法、その方法による積層物、ならびにその方法に用いる離型フィルム |
| US9005839B2 (en) | 2010-07-01 | 2015-04-14 | W. L. Gore & Associates, Co., Ltd. | Method for laminating composite sheet using release film, laminate obtained by the method, and release film for use in the method |
| WO2012026498A1 (ja) | 2010-08-27 | 2012-03-01 | 東邦テナックス株式会社 | 導電シート及びその製造方法 |
| US8916310B2 (en) | 2010-08-27 | 2014-12-23 | Toho Tenax Co., Ltd. | Conductive sheet and production method for same |
| WO2017156293A1 (en) | 2016-03-11 | 2017-09-14 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Reflective laminates |
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