KR101714950B1 - 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법, 연료 전지용의 촉매층의 제조 방법, 연료 전지용의 막 전극 접합체의 제조 방법 - Google Patents

연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법, 연료 전지용의 촉매층의 제조 방법, 연료 전지용의 막 전극 접합체의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101714950B1
KR101714950B1 KR1020157026443A KR20157026443A KR101714950B1 KR 101714950 B1 KR101714950 B1 KR 101714950B1 KR 1020157026443 A KR1020157026443 A KR 1020157026443A KR 20157026443 A KR20157026443 A KR 20157026443A KR 101714950 B1 KR101714950 B1 KR 101714950B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ionomer
catalyst
fuel cell
ionomer solution
producing
Prior art date
Application number
KR1020157026443A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150123873A (ko
Inventor
노리아키 이시하라
마사오 오쿠무라
Original Assignee
도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도요타지도샤가부시키가이샤 filed Critical 도요타지도샤가부시키가이샤
Publication of KR20150123873A publication Critical patent/KR20150123873A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101714950B1 publication Critical patent/KR101714950B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8828—Coating with slurry or ink
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/03—Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • C09D11/037—Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder characterised by the pigment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/10—Printing inks based on artificial resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8807—Gas diffusion layers
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정하기 쉽게 한다. 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법이며, (i) 전극 촉매와, 물과, 알코올을 혼합해서 촉매 분산액을 제작하는 공정과, (ii) 아이오노머와, 용매를 혼합해서 겔화 아이오노머 용액을 제작하는 공정과, (iii) 상기 촉매 분산액과, 상기 겔화 아이오노머 용액을 혼합해서 촉매 잉크를 제조하는 공정을 구비하고, 상기 공정 (ii)에 있어서, 상기 겔화 아이오노머 용액을 농축하는 농축 공정을 포함한다.

Description

연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법, 연료 전지용의 촉매층의 제조 방법, 연료 전지용의 막 전극 접합체의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING CATALYST INK FOR FUEL CELLS, METHOD FOR PRODUCING CATALYST LAYER FOR FUEL CELLS, AND METHOD FOR PRODUCING MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY FOR FUEL CELLS}
본 발명은, 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법, 연료 전지용의 촉매층의 제조 방법, 연료 전지용의 막 전극 접합체의 제조 방법에 관한 것이다.
연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 대해서, (a) 전극 촉매에 물과 저급 알코올(탄소수 4이하)을 혼합해 전극 촉매 입자를 분산시켜 분산액을 얻고, (b) 아이오노머를 용매에 혼합하여 20℃에 있어서의 비유전율이 30이상인 아이오노머 용액을 얻고, (c) 공정 (a)에서 얻어진 분산액과 공정 (b)에서 얻어진 아이오노머 용액을 혼합해서 분산액을 얻고, (d) 공정 (c)에서 얻어진 분산액에 20℃에 있어서의 비유전율이 20이하의 분산매인 저 비유전율 분산매를 혼합함으로써 분산액의 점도를 높이는 공정을 갖는 제조 방법이 알려져 있다.
일본 특허 공개 제2010-257929호 공보
상기 기술의 경우, 고점도의 아이오노머 용액이 아니면, 촉매 잉크를 사용해서 제조된 촉매층에 균열이 발생되기 쉽다. 한편, 연료 전지의 발전 효율이나 수명으로부터는, 이온 교환 당량이 큰 쪽이 바람직하다. 이온 교환 당량(EW 값)이 900g/mol 이상인 경우, 아이오노머 용액의 점도를 높게 하는(예를 들어 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정하는) 것이 용이하지 않다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.
(1) 본 발명의 일 형태에 의하면, 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법이 제공된다. 이 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법은, 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법이며, (i) 전극 촉매와, 물과, 알코올을 혼합해서 촉매 분산액을 제작하는 공정과, (ii) 아이오노머와, 용매를 혼합해서 겔화 아이오노머 용액을 제작하는 공정과, (iii) 상기 촉매 분산액과, 상기 겔화 아이오노머 용액을 혼합해서 촉매 잉크를 제조하는 공정을 구비하고, 상기 공정(ii)에 있어서, 상기 겔화 아이오노머 용액을 농축하는 농축 공정을 포함한다. 이 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 의하면, 겔화 아이오노머 용액을 농축함으로써, 아이오노머 중에 포함되어 있던 용해도 파라미터(SP값)가 큰 성분인 물을 용매와 동시에 증발시켜 감소시킴으로써, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 내려, 다른 조건을 조정하는 것보다도 용이하게, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정하는 것이 가능하게 된다.
(2) 상기 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 있어서, 상기 공정(ii)에 있어서, 상기 겔화 아이오노머 용액은, 고형 성분과 용매 성분을 포함하고 있고, 상기 농축 공정은, 상기 용매 성분의 용해도 파라미터(SP값)를 12.3 이하로 조정하는 공정을 포함하고 있어도 된다. 이 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 의하면, 이온 교환 당량(EW 값)이 900g/mol 이상인 아이오노머이어도, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 12.3 이하로 조정하므로, 다른 조건을 조정하는 것보다도 용이하게, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정하는 것이 가능하게 된다.
(3) 상기 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 있어서, 상기 농축 공정은, 상기 겔화 아이오노머 용액 중의 상기 아이오노머의 질량 퍼센트를 40 내지 50％로 농축하는 농축 공정을 포함하고 있어도 된다. 이 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 의하면, 상기 아이오노머의 질량 퍼센트를 40 내지 50％로 농축하는 공정에 의해, SP값이 큰 물을 용매와 함께 증발시킴으로써 감소시킬 수 있다.
(4) 상기 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 있어서, 상기 농축 공정 후, 알코올을 첨가하여, 상기 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트를 17.5wt％ 이상 25wt％ 이하로 하는 공정을 구비해도 된다. 이 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 의하면, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정하는 것이 용이해 진다.
(5) 상기 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 있어서, 상기 농축 공정 후, 알코올을 첨가하여, 상기 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트를 20wt％ 이상 25wt％ 이하로 하는 공정을 구비해도 된다. 이 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 의하면, 아이오노머 EW 값 등에 편차가 있어도, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정하는 것이 용이해 진다.
(6) 상기 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 있어서, 또한, 상기 겔화 아이오노머 용액을 70℃ 내지 90℃의 온도에서 4시간 이상 유지하는 공정을 구비해도 된다. 이 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 의하면, 용이하게 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정하는 것이 가능하게 된다.
(7) 상기 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 있어서, 상기 겔화 아이오노머 용액을 70℃ 내지 90℃의 온도에서 유지하는 시간은 5시간 이상이어도 된다. 이 형태의 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법에 의하면, 아이오노머의 EW 값 등에 편차가 있어도, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정하는 것이 용이해 진다.
또한, 본 발명은 여러가지 형태로 실현하는 것이 가능하고, 예를 들어 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법 이외, 연료 전지용의 촉매층의 제조 방법, 연료 전지용 막 전극 접합체의 제조 방법, 연료 전지의 제조 방법 등의 형태로 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태로서의 연료 전지의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는 막 전극 접합체의 제조 공정의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 촉매 분산액을 제작하는 공정(스텝 S10)을 설명하는 설명도이다.
도 4는 겔화 아이오노머 용액을 제작하는 공정(스텝 S20)을 설명하는 설명도이다.
도 5는 아이오노머의 EW와, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률이 150Pa 이상이 될 때의 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 EW 값이 900인 아이오노머를 사용하고, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 12.3으로 했을 때의 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트와 저장 탄성률의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 7은 EW 값이 900인 아이오노머를 사용하여, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 12.3으로 하고, 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트를 20wt％로 했을 때의 가열 유지 시간과 저장 탄성률의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태로서의 연료 전지의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다. 이 연료 전지(100)는, 반응 가스로서 수소와 산소를 공급받아 발전하는 고체 고분자형 연료 전지이다. 연료 전지(100)는, 복수의 단셀(10)을 구비한다. 복수의 단셀(10)은, 적층되어, 스택 구조를 형성하고 있다.
단셀(10)은, 막 전극 접합체(5)와, 막 전극 접합체(5)를 끼움 지지하는 제1 세퍼레이터(7)와, 제2 세퍼레이터(8)를 구비한다. 또한, 각 단셀(10)에는, 유체의 누설을 방지하는 시일부나, 막 전극 접합체(5)에 반응 가스를 공급하기 위한 매니폴드 등이 설치되지만, 그 도시 및 설명은 생략한다.
막 전극 접합체(5)는, 전해질막(1)과, 제1 전극 촉매층(2)과, 제2 전극 촉매층(3)을 구비하는 발전체이다. 전해질막(1)은, 이온 전도성을 갖는 중합체(이하, 「아이오노머」라고 함)의 박막에 의해 구성되어 있고, 습윤 상태에서 양호한 프로톤 전도성을 나타낸다. 전해질막(1)은, 예를 들어 불소 수지계의 이온 교환막에 의해 구성할 수 있다. 보다 구체적으로는, 전해질막(1)은, 나피온(Nafion: 등록 상표) 등, 측쇄 말단에 -SO3H기를 갖는 퍼플루오로술폰산 중합체를 사용할 수 있다.
제1 전극 촉매층(2)과, 제2 전극 촉매층(3)은, 전해질막(1)의 양면에 각각 배치되어 있다. 제1 전극 촉매층(2)과, 제2 전극 촉매층(3)은, 연료 전지 반응을 촉진하기 위한 촉매[예를 들어 백금(Pt) 등]가 담지된 촉매 전극이며, 가스 투과성 및 가스 확산성을 갖는다. 연료 전지(100)의 운전 시에는, 제1 전극 촉매층(2)은, 산소의 공급을 받아, 캐소드로서 기능하고, 제2 전극 촉매층(3)은, 수소의 공급을 받아, 애노드로서 기능한다.
제1 전극 촉매층(2)과, 제2 전극 촉매층(3)은, 촉매 잉크를 도포·건조시킴으로써 형성된다. 촉매 잉크는, 친수성의 용매에, 아이오노머와, 도전성 입자에 촉매를 담지시킨 촉매 담지 입자를 용매에 분산시킴으로써 형성된다. 아이오노머는, 전해질막(1)에 포함되는 아이오노머와 동일한 아이오노머이어도 되고, 유사한 아이오노머이어도 된다. 본 실시 형태에 있어서 제1 전극 촉매층(2)과, 제2 전극 촉매층(3)의 형성에 사용되는 촉매 잉크에 대해서는, 후술하는 막 전극 접합체(5)의 제조 공정 설명에 있어서, 상세하게 설명한다.
또한, 제1 전극 촉매층(2)의 외측과, 제2 전극 촉매층(3)의 외측에는, 각각, 반응 가스를 전극면에 널리 퍼지게 하기 위한 가스 확산층이 배치되어도 된다. 가스 확산층으로서는, 탄소 섬유나 흑연 섬유 등, 도전성 및 가스 투과성·가스 확산성을 갖는 다공질의 섬유 기재나, 발포 금속, 익스팬드 메탈 등의 다공질로 가공된 금속판 등을 사용하는 것이 가능하다.
막 전극 접합체(5)의 제1 전극 촉매층(2)의 외측에는, 제1 세퍼레이터(7)가 배치되고, 제2 전극 촉매층(3)의 외측에는, 제2 세퍼레이터(8)가 배치된다. 제1 세퍼레이터(7)와 제2 세퍼레이터(8)는, 도전성을 갖는 가스 불투과의 판상 부재(예를 들어 금속판)에 의해 구성할 수 있다. 제1 세퍼레이터(7)와 제2 세퍼레이터(8)의, 막 전극 접합체(5) 측의 면에는, 반응 가스(산소 혹은 수소)를 흐르게 하기 위한 유로 홈(9)이 발전 영역 전체에 걸쳐서 형성되어 있다. 또한, 유로 홈(9)은 생략되는 것으로 해도 된다.
도 2는, 막 전극 접합체(5)의 제조 공정 수순을 나타내는 흐름도이다. 스텝텝 S10에서는, 촉매 분산액을 제작한다.
도 3은, 촉매 분산액을 제작하는 공정(스텝 S10)을 설명하는 설명도이다. 스텝 S10은, 2개의 스텝 S12, S14를 구비한다. 스텝 S12에서는, 촉매 분산액의 재료를 혼합한다. 구체적으로는, 촉매 금속을 담지하고 있는 카본에, 이온 교환수를 첨가한다. 촉매 금속으로서는, 예를 들어 백금, 혹은 백금과 다른 금속의 합금을 사용하는 것이 가능하다. 이하, 촉매 금속을 담지하고 있는 카본을 「촉매 담지 입자」라고 칭하고, 이온 교환수를 간단히 「물」이라고 칭한다. 촉매 담지 입자와 물을 먼저 혼합하고, 촉매 담지 입자를 물에 침지시켜 둠으로써, 에탄올 혹은 1-프로판올 등의 알코올 등의 용매를 첨가했을 때의 발화를 억제할 수 있다. 그 후, 에탄올 혹은 1-프로판올 등의 친수성 용매(이하 「용매」라고 칭함)를 첨가한다. 그 후, 또한, 아이오노머를 첨가한다. 이 아이오노머는, 촉매 담지 입자의 분산을 촉진시키기 위한 계면 활성제로서 기능한다. 또한, 친수성 용매가 투입되기 전의 촉매 담지 입자의 분산 수용액에, 아이오노머 용액이 첨가되는 것으로서 해도 된다.
스텝 S14에서는, 촉매 담지 입자와, 물과, 용매와, 아이오노머의 혼합물을 초음파, 혹은, 비즈 밀을 사용해서 분산한다. 이에 의해, 촉매 담지 입자와, 물과, 용매와, 아이오노머의 혼합물을, 미립자화하여, 균일한 분산 상태로 하는 것이 가능하다.
도 2의 스텝 S20에서는, 겔화 아이오노머 용액을 제작한다.
도 4는, 겔화 아이오노머 용액을 제작하는 공정(스텝 S20)을 설명하는 설명도이다. 스텝 S20은, 4개의 스텝 S22, S24, S26, S28을 구비한다. 스텝 S22에서는, 아이오노머와 알코올 등의 용매(예를 들어, 에탄올과 1-프로판올의 혼합 용매)를 혼합해서 교반한다. 스텝 S24에서는, 아이오노머와 용매의 혼합 용액을 아이오노머의 질량 퍼센트가 40 내지 50wt％가 될 때까지 용매를 증발시켜서 농축한다. 스텝 S26에서는, 알코올 등을 첨가하여, 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트를 내린다. 스텝 S28에서는, 겔화 아이오노머 용액을 70 내지 90℃로 승온시켜, 일정 시간 유지한다.
본 실시 형태에 있어서, 스텝 S24에서 용매를 농축한 후, 스텝 S26에서 다시 알코올을 첨가하는 것은, 이하의 이유에 따른다. 아이오노머에는, 물이 포함되어 있다. 물의 SP값의 문헌 값은, 25℃에서 23.4로 크다. SP값이란, 용해도 파라미터(Solubility Parameter)이다. 표준 상태(25℃, 1기압)의 SP값 δ는,
δ=√((ΔH-RT)/V)
로 정의된다. 여기서, ΔH는, 표준 상태의 몰 증발 엔탈피, R은 기체 정수, T는 절대 온도(25℃=293.15k), V는 표준 상태의 몰 체적이다. 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 12.3 이하로 하고 싶다. 그러나, SP값이 큰 물의 영향 때문에, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 내리기 어렵다. 본 실시 형태에서는, 물과 알코올 등과 혼합하여, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분으로부터 물과 알코올을 모두 감소시키고, 그 후 알코올 등을 가해, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 내리고 있다.
도 2의 스텝 S30에서는, 촉매 분산액에, 겔화 아이오노머 용액을 첨가하여, 가볍게 교반한다. 촉매 분산액과, 겔화 아이오노머 용액의 혼합 용액을 2액 혼합 용액이라 칭한다. 스텝 S40에서는, 2액 혼합 용액에 대하여 높은 전단력을 인가해서 2액 혼합 용액을 분산하여, 촉매 잉크를 제조한다.
스텝 S50에서는, 스텝 S40까지의 공정에 의해 제조된 촉매 잉크를, 기재 위에 도포, 건조함으로써, 촉매층을 형성한다. 스텝 S60에서는, 촉매층을, 기재로부터 전해질막(1)의 각 면에 각각 열전사함으로써, 제1 전극 촉매층(2)과 제2 전극 촉매층(3)을 형성하여, 막 전극 접합체(5)를 제조한다.
실시예:
<스텝 S10: 촉매 분산액의 제조>
백금 코발트 합금으로 이루어지는 촉매를 담지한 카본 입자(촉매 담지 입자)에, 촉매 담지 입자의 질량의 1 내지 5배 정도의 질량의 이온 교환수를 첨가하고, 또한, 촉매 담지 입자의 질량의 3 내지 5배 정도의 질량의 에탄올과, 아이오노머로서 아사히 가세이(주)제의 SS900C/10을, 촉매 담지 입자의 질량에 대하여 10 내지 20wt％ 가해서, 충분히 교반함으로써, 촉매 분산액을 제조했다.
<스텝 S20: 겔화 아이오노머 용액의 제조>
아이오노머로서 아사히 가세이(주)제의 SS900C/10을 사용하고, 이것에 용매로서 에탄올과 1-프로판올(이하 「알코올 등」이라고 칭함)을 가해서 교반했다. 그 후, SS900C/10의 질량 퍼센트가, 40 내지 50wt％가 될 때까지, 용매를 증발시킨 후, 다시 알코올 등을 첨가했다. 또한, 용매를 증발시킬 때에는, 아이오노머 중의 물도 증발한다. 또한, 용매를 증발시킬 때의 온도는, 알코올과 물의 공비 온도가 아니어도 된다.
<스텝 S30: 촉매 분산액과 겔화 아이오노머 용액의 혼합·교반>
촉매 분산액에, 겔화 아이오노머 용액을 혼합했다. 촉매 분산액에 가해지는 겔화 아이오노머 용액은, 촉매 담지 입자의 질량에 대하여, 질량 퍼센트로 50 내지 70wt％의 양인 것이 바람직하다. 그 후, 헬리컬 형상의 교반 블레이드를 회전 속도 50 내지 200rpm의 범위 내에서 회전시킴으로써 1 내지 2시간 교반하여, 저전단력을 인가했다.
<스텝 S40: 2액 혼합 용액의 분산>
2액 혼합 용액에 대하여, 프라이믹스사제의 필믹스 56-50형을 사용하여, 주속:10m/s에서, 약 5분간, 고전단력을 인가함으로써, 촉매 잉크를 얻었다.
<스텝 S50: 촉매층의 제작>
상기 공정에 의해 얻어진 각 촉매 잉크를, 닥터 블레이드식의 어플리케이터에 의해, 테플론(등록 상표)의 필름 기재 위에 도포하고, 100℃에서 가열하여 건조시킴으로써 촉매층을 제작했다.
<스텝 S60: 전해질막으로의 촉매층의 전사>
나피온(112)의 박막의 양면에, 상기의 촉매층을 130℃의 핫 프레스에 의해, 필름 기재로부터 전사하여 접합했다.
<평가>
도 5는, 아이오노머의 EW와, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률이 150Pa 이상이 될 때의 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값의 관계를 나타내는 그래프이다. EW 값이란, 이온 교환 당량이며, 이온 교환기(본 실시 형태에서는, 술폰산기) 1mol당의 아이오노머의 건조 질량이다. EW 값이 크다는 것은, 아이오노머 단위 중량당의 술폰산기의 수가 적은 것을 의미한다. EW 값이 작은 아이오노머를 사용한 촉매 잉크에 의해 촉매 전극을 형성하면, 촉매 전극에 있어서의 수분의 이동성이 저하되어, 발전 성능이 저하될 가능성이 높아진다. 또한, EW 값이 작은 아이오노머는 열수(예를 들어, 80℃ 이상의 수）에 녹기 쉽기 때문에, EW 값이 작은 아이오노머를 사용한 촉매 잉크에 의해 형성된 촉매 전극은, 운전 중의 연료 전지 내부와 같은 고온 다습한 환경에 대한 내구성이 저하되어 버릴 가능성이 있다. 그로 인해, EW 값이 큰 아이오노머를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, EW 값이 900g/mol보다 큰 아이오노머를 사용하면, 겔화 아이오노머 용액을 증점시키는 것이 곤란해진다고 하는 문제가 있었다.
모든 물질은, 점탄성(점성과 탄성의 양쪽을 맞춘 성질)을 갖고 있다. 탄성은 후크의 법칙 등의 응력-변형 관계로 기술되고, 점성은 뉴턴의 점성 법칙 등의 응력-변형 속도의 관계로 기술된다. 점탄성의 이들에 상당하는 파라미터가 복소 탄성률이다. 점탄성은, 점탄성체에 정현파형의 왜곡을 입력했을 때의 응력 응답에 의해 정의된다. 복소 탄성률은 복소수로 나타내어지고, 실부가 저장 탄성률, 허부가 손실 탄성률이라고 불리워진다.
본 실시예에서는, 안톤파르사제의 동적 점탄성 측정 장치에 의해, 1Hz의 주파수의 진동을 인가하고, 변형량이 1％일 때의 값을 계측함으로써, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 얻었다. 또한, 안톤파르사제의 동적 점탄성 측정 장치에 사용하는 플레이트의 종류로서, 안톤파르사제의 PP25을 사용했다.
본 실시예에 있어서, 저장 탄성률의 판단 기준을 150Pa로 한 이유는, 이하의 이유에 따른다. 저장 탄성률이 150Pa 미만인 겔화 아이오노머 용액을 사용하여 촉매 잉크를 형성한 경우에는, 촉매 잉크의 도포 공정에 있어서, 충분한 도막 강도가 얻어지지 않아, 촉매 전극의 열화 가능성이 높아지기 때문이다.
본 실시예에 있어서, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값은, 아이오노머에 첨가하는 용매의 종류, 혼합 비율을 조정함으로써, 조정 가능하다. 예를 들어, 표준 상태(25℃, 1기압)에 있어서의 에탄올의 SP값은, 12.92이며, 1-프로판올의 SP값은, 11.97이다. 따라서, 에탄올과 1-프로판올의 혼합 비율을 바꿈으로써, 용매의 SP값을 조정하는 것이 가능하다. 상술한 바와 같이, 아이오노머에는, 물(SP값 23.4)이 포함되어 있으므로, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 물의 양도 고려해서 SP값을 12.3 이하로 하기 위해서 첨가하는 에탄올과 1-프로판올의 양을 산출하는 것이 바람직하다. 또한, 가스 크로마토그래프를 사용하여, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분 중의 에탄올과, 1-프로판올과, 물의 함유 비율을, 정량 분석하고, SP값의 이론 값을 사용해서 가중 평균함으로써, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 취득하는 것이 가능하다.
도 5로부터, EW 값과, 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 하는데 필요한 SP값의 사이에는, 유의한 관계가 있는 것을 알 수 있다. EW 값이 900g/mol이라는 큰 값일 때, 저장 탄성률이 150Pa 이상이 되는 것은, SP값이 12.3 이하일 때이다. 에탄올의 SP값은, 12.92이며, 12.3보다도 크다. 또한, 1-프로판올의 SP값은, 11.97이며, 12.3보다도 작다. 따라서, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값의 조정시에 첨가하는 알코올의 양에 대해서, 에탄올의 비율을 내리고, 1-프로판올의 비율을 올림으로써, SP값을 12.3 이하로 하는 것이 가능하다. 또한, EW 값이 900g/mol보다도 큰 값일 때는, 목표의 SP값의 크기를 12.3보다도 작게 해도 된다.
도 6은, EW 값이 900인 아이오노머를 사용하여, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 12.3로 했을 때의, 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트와, 저장 탄성률의 관계를 도시하는 설명도이다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균값에서 보면, 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트가 17.5wt％ 이상이면, 저장 탄성률은 150Pa 이상이 된다. 또한, 편차를 고려하면, 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트가 20wt％ 이상이면, 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 할 수 있다. 또한, 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트를 25wt％보다 크게 해도, 저장 탄성률은, 약 200Pa보다 크게 하기 어렵다. 따라서, 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트는, 17.5wt％ 내지 25wt％가 바람직하고, 20wt％ 내지 25wt％가 보다 바람직하다. 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트는, 25wt％보다 커도 된다.
도 7은, EW 값이 900인 아이오노머를 사용하고, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 12.3으로 하여, 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트를 20wt％로 했을 때의, 가열 유지 시간과 저장 탄성률의 관계를 도시하는 설명도이다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균값에서 보면, 가열 유지 시간이 4시간 이상이면, 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 할 수 있다. 또한, 편차를 고려하면, 가열 유지 시간이 5시간 이상이면, 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 할 수 있다. 또한, 가열 유지 시간을 6 내지 7시간 이상으로 해도, 저장 탄성률은, 약 200Pa보다 커지기 어렵다. 가열 유지 시간은 짧은 쪽이 제조 비용면에서 유리하다. 따라서, 가열 유지 시간은, 4시간 내지 7시간이 바람직하고, 5시간 내지 6시간이 보다 바람직하다.
이상, 본 실시예에 의하면, 겔화 아이오노머 용액을 제조할 때의 용매 성분의 SP값을 12.3으로 하므로, 아이오노머의 EW 값이 900g/mol이어도, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정 가능하다.
또한, 본 실시예에 의하면, EW 값이 900인 아이오노머를 사용하고, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 12.3으로 했을 때의 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트를 17.5wt％ 내지 25wt％로 하므로, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정 가능하다. 또한, 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트는, 20wt％ 내지 25wt％인 것이 보다 바람직하다. 아이오노머의 EW 값에 편차가 있어도, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정 가능하다.
또한, 본 실시예에 의하면, EW 값이 900인 아이오노머를 사용하여, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 12.3으로 하고, 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트를 20wt％으로 하여, 가열 유지 시간을 4시간 내지 7시간으로 하므로, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정 가능하다. 또한, 겔화 아이오노머 용액의 가열 유지 시간은, 5시간 내지 6시간인 것이 보다 바람직하다. 아이오노머의 EW 값에 편차가 있어도, 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 12.3으로 했지만, SP값은, 12.3으로 한정되는 것은 아니다. 아이오노머와, 용매를 혼합한 후, 겔화 아이오노머 용액을 농축하여, 아이오노머 중에 포함되어 있던 SP값이 큰 물을 감소시킴으로써, 겔화 아이오노머 용액의 용매 성분의 SP값을 내리는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 다른 파라미터를 조정하는 것보다도, 보다 용이하게 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 조정 가능하게 된다.
이상, 몇 가지의 실시 형태에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지 및 특허 청구 범위를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음 함께, 본 발명에는 그 등가물이 포함되는 것은 물론이다.
1 : 전해질막
2 : 제1 전극 촉매층
3 : 제2 전극 촉매층
5 : 막 전극 접합체
7 : 제1 세퍼레이터
8 : 제2 세퍼레이터
9 : 유로 홈
10 : 단셀
100 : 연료 전지
112 : 나피온

Claims (9)

  1. 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법이며,
    (i) 전극 촉매와 물과 알코올을 혼합해서 촉매 분산액을 제작하는 공정과,
    (ii) 아이오노머와 용매를 혼합해서 겔화 아이오노머 용액을 제작하는 공정과,
    (iii) 상기 촉매 분산액과 상기 겔화 아이오노머 용액을 혼합해서 촉매 잉크를 제조하는 공정을 구비하고,
    상기 공정 (ii)에 있어서,
    (ii-1) 상기 아이오노머와 상기 용매를 혼합한 후, 상기 겔화 아이오노머 용액을 농축하는 농축 공정과,
    (ii-2) 상기 농축 공정 후, 용해도 파라미터가 12.3보다 작은 알코올을 추가하여 상기 겔화 아이오노머 용액의 용매성분의 용해도 파라미터(SP값)을 12.3 이하로 조제하고, 상기 겔화 아이오노머 용액의 저장 탄성률을 150Pa 이상으로 하는 공정을 포함하는,
    연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공정 (ii-1)은, 상기 겔화 아이오노머 용액 중의 상기 아이오노머의 질량 퍼센트를 40 내지 50％로 농축하는 농축 공정을 포함하는, 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공정 (ii-2)는, 상기 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트를 17.5wt％ 이상 25wt％ 이하로 하는 공정을 포함하는, 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공정 (ii-2)는, 상기 겔화 아이오노머 용액 중의 고형분의 질량 퍼센트를 20wt％ 이상 25wt％ 이하로 하는 공정을 포함하는, 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 겔화 아이오노머 용액을 70℃ 내지 90℃의 온도에서 4시간 이상 유지하는 공정을 구비하는, 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 겔화 아이오노머 용액을 70℃ 내지 90℃의 온도에서 유지하는 시간은 5시간 이상인, 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법.
  7. 연료 전지용의 촉매층의 제조 방법이며,
    제1항 또는 제2항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 연료 전지용의 촉매 잉크를 기재에 도포하는 공정과,
    상기 연료 전지용의 촉매 잉크를 가열해서 건조시키는 공정을 구비하는, 연료 전지용의 촉매층의 제조 방법.
  8. 연료 전지용의 막 전극 접합체의 제조 방법이며,
    제7항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 연료 전지용의 촉매층을, 온도 130℃의 핫 프레스에 의해 상기 기재부터 전해질막에 전사하는 공정을 갖는, 연료 전지용의 막 전극 접합체의 제조 방법.
  9. 삭제
KR1020157026443A 2013-03-28 2014-01-14 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법, 연료 전지용의 촉매층의 제조 방법, 연료 전지용의 막 전극 접합체의 제조 방법 KR101714950B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2013-067865 2013-03-28
JP2013067865A JP5807654B2 (ja) 2013-03-28 2013-03-28 燃料電池用の触媒インクの製造方法、燃料電池用の触媒層の製造方法、燃料電池用の膜電極接合体の製造方法
PCT/JP2014/000116 WO2014155901A1 (ja) 2013-03-28 2014-01-14 燃料電池用の触媒インクの製造方法、燃料電池用の触媒層の製造方法、燃料電池用の膜電極接合体の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150123873A KR20150123873A (ko) 2015-11-04
KR101714950B1 true KR101714950B1 (ko) 2017-03-09

Family

ID=51622929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157026443A KR101714950B1 (ko) 2013-03-28 2014-01-14 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법, 연료 전지용의 촉매층의 제조 방법, 연료 전지용의 막 전극 접합체의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9819030B2 (ko)
JP (1) JP5807654B2 (ko)
KR (1) KR101714950B1 (ko)
CN (1) CN105103350B (ko)
DE (1) DE112014001659B9 (ko)
WO (1) WO2014155901A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6206371B2 (ja) * 2014-10-14 2017-10-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用電極触媒層の製造方法
JP6295940B2 (ja) * 2014-12-12 2018-03-20 トヨタ自動車株式会社 触媒インクの製造方法
JP2017142931A (ja) * 2016-02-09 2017-08-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用電極触媒インクの添加溶媒の選定方法
JP7020061B2 (ja) * 2017-11-01 2022-02-16 凸版印刷株式会社 触媒インク
CN112310420A (zh) * 2019-07-29 2021-02-02 上海济平新能源科技有限公司 燃料电池用电极、膜电极组件、芯片、催化剂层、催化剂分散液及其制备方法
CN113488667B (zh) * 2021-06-30 2022-11-18 同济大学 一种通过介电常数来调控离聚物分散状态的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001266901A (ja) 2000-03-22 2001-09-28 Toyota Motor Corp 燃料電池用の電極触媒溶液およびその製造方法
JP2010225585A (ja) * 2009-02-26 2010-10-07 Asahi Kasei E-Materials Corp 燃料電池用電極触媒層、膜電極接合体及び固体高分子型燃料電池。
JP2012212523A (ja) 2011-03-30 2012-11-01 Asahi Kasei E-Materials Corp 膜電極複合体、及び固体高分子電解質型燃料電池
WO2013031060A1 (ja) * 2011-08-31 2013-03-07 トヨタ自動車株式会社 触媒インクの製造方法、および、燃料電池の製造方法、燃料電池

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19812592B4 (de) * 1998-03-23 2004-05-13 Umicore Ag & Co.Kg Membran-Elektroden-Einheit für Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie Tinte
KR100468102B1 (ko) * 2000-07-03 2005-01-26 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 고분자 전해질형 연료전지
DE10037072A1 (de) * 2000-07-29 2002-02-14 Omg Ag & Co Kg Membran-Elektrodeneinheit für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung
US7867669B2 (en) * 2004-09-28 2011-01-11 Giner Electrochemical Systems, Llc Solid polymer electrolyte composite membrane comprising laser micromachined porous support
TWI543202B (zh) * 2005-02-15 2016-07-21 東麗股份有限公司 高分子電解質材料、高分子電解質零件、膜電極複合體、高分子電解質型燃料電池及高分子電解質膜
KR100874112B1 (ko) * 2007-06-25 2008-12-15 한화석유화학 주식회사 연료전지용 촉매 잉크 및 이를 이용한 막-전극 복합체의제조방법
JP5196988B2 (ja) * 2007-12-21 2013-05-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー インク組成物、その製造方法、そのインク組成物を用いて形成した電極触媒層及びこれらの用途
JP5374273B2 (ja) 2009-03-31 2013-12-25 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 燃料電池用電極触媒スラリーの製造方法ならびに固体高分子型燃料電池用の電極および膜・電極接合体
DE112011100210T5 (de) 2010-01-07 2012-11-08 Kabushiki Kaisha Equos Research Vorrichtung für die herstellung einer brennstoffzellenkatalysatorschicht, verfahren für die herstellung einer brennstoffzellenkatalysatorschicht, polyelektrolytlösung und verfahren für die herstellung einer polyelektrolytlösung
JP2011159517A (ja) 2010-02-02 2011-08-18 Toyota Motor Corp 燃料電池触媒層の製造方法
JP5880562B2 (ja) 2011-08-31 2016-03-09 トヨタ自動車株式会社 触媒インクの製造方法、および、燃料電池の製造方法、燃料電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001266901A (ja) 2000-03-22 2001-09-28 Toyota Motor Corp 燃料電池用の電極触媒溶液およびその製造方法
JP2010225585A (ja) * 2009-02-26 2010-10-07 Asahi Kasei E-Materials Corp 燃料電池用電極触媒層、膜電極接合体及び固体高分子型燃料電池。
JP2012212523A (ja) 2011-03-30 2012-11-01 Asahi Kasei E-Materials Corp 膜電極複合体、及び固体高分子電解質型燃料電池
WO2013031060A1 (ja) * 2011-08-31 2013-03-07 トヨタ自動車株式会社 触媒インクの製造方法、および、燃料電池の製造方法、燃料電池

Also Published As

Publication number Publication date
CN105103350A (zh) 2015-11-25
DE112014001659T5 (de) 2015-12-10
US9819030B2 (en) 2017-11-14
DE112014001659B9 (de) 2019-03-07
US20160056476A1 (en) 2016-02-25
KR20150123873A (ko) 2015-11-04
DE112014001659B4 (de) 2019-01-10
JP5807654B2 (ja) 2015-11-10
CN105103350B (zh) 2017-06-23
WO2014155901A1 (ja) 2014-10-02
JP2014192070A (ja) 2014-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101714950B1 (ko) 연료 전지용의 촉매 잉크의 제조 방법, 연료 전지용의 촉매층의 제조 방법, 연료 전지용의 막 전극 접합체의 제조 방법
Talukdar et al. Minimizing mass-transport loss in proton exchange membrane fuel cell by freeze-drying of cathode catalyst layers
JP5374273B2 (ja) 燃料電池用電極触媒スラリーの製造方法ならびに固体高分子型燃料電池用の電極および膜・電極接合体
Cho et al. Development of a novel decal transfer process for fabrication of high-performance and reliable membrane electrode assemblies for PEMFCs
Su et al. Enhanced performance of polybenzimidazole-based high temperature proton exchange membrane fuel cell with gas diffusion electrodes prepared by automatic catalyst spraying under irradiation technique
CA2933168C (en) A process for the preparation of pbi based membrane electrode assembly (mea) with improved fuel cell performance and stability
KR101830291B1 (ko) 고분자전해질연료전지 막-전극접합체용 고내구성 전극 및 그 제조방법
Kim et al. Enhanced membrane electrode assembly performance by adding PTFE/Carbon black for high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell
JP4987857B2 (ja) 重合体分散物及び電気触媒インク
Li et al. Balancing proton and mass transfers in cathode catalyst layer of high-temperature proton exchange membrane fuel cell via gradient porous structure design
KR101228545B1 (ko) 촉매 슬러리 조성물, 이를 사용한 연료전지용 막-전극 접합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 연료전지용 막-전극 접합체
Yin et al. The buffer microporous layer improved water management for proton exchange membrane fuel cell at varying humidification
Su et al. High-performance and durable membrane electrode assemblies for high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cells
Easton et al. Recent advances with sulfonated silica ceramic carbon electrodes for fuel cells
KR20110110600A (ko) 연료전지용 막-전극 접합체의 제조방법
Di et al. Improved performance of fuel cell with proton-conducting glass membrane
KR20090082457A (ko) 연료 전지용 전극촉매층들 및 연료 전지용 전극촉매층들의 제조 방법들
JP6179497B2 (ja) ゲル状電解質の分散液の製造方法
JP7152992B2 (ja) 燃料電池用電極
JP2018116870A (ja) 触媒インクの製造方法
Parthasarathy et al. Bio-inspired catalyst compositions for enhanced oxygen reduction using nanostructured Pt electrocatalysts in polymer electrolyte fuel cells
Hassoun et al. Acid–gel-immobilized, nanoporous composite, protonic membranes as low cost system for Direct Methanol Fuel Cells
KR20230039229A (ko) 고분자전해질 수전해 수소발생전극 및 이의 제조방법
CN117712397A (zh) 一种催化剂油墨及其制备方法与应用
JP5915517B2 (ja) 燃料電池電極の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200219

Year of fee payment: 4