1270996 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關根據噴墨式之吐出裝置（以下稱爲[吐 '出裝置])所吐出之機能性材料層形成用組成物，(其特徵 «爲作爲不腐蝕前述吐出裝置之構成構件之非腐蝕性之機能 性材料層形成用組成物，採用吐出裝置塗抹此組成物於基 體上之機能性材料層之形成方法，採用此形成方法之燃料 # 電池之製造方法，以及作爲供給源具備有根據此燃料電池 之製造方法所得到之該燃料電池之電子機器及汽車。 【先前技術】 以往，存在有由電解質膜與，配置在此電解質膜之一 面的電極（陽極），及形成在電解質膜之其他面的電極 (陰極）等所構成之燃料電池，例如在電解質膜爲固體高 分子電解質膜之固體高分子電解質型燃料電池之中係在陽 9 極側係進行將氫作爲氫離子與電子之反應，且電子流向於 陰極側，氫離子係於陰極側移動在電解質膜中，而在陰極 側係進行從氧氣，氫離子及電子生成水之反應。 ' 針對在如此之固體電解質型燃料電池係各電極係通常 \ 從由爲反應氣體之反應觸媒之金屬爲粒子而成之反應層 與，在反應層之基板側，由碳素微粒子而成之氣體擴散層 與，以及在擴散層之基板側，由導電性物質而成之集電層 所形成ρ.而，而針對在一方的基板，通過構成氣體擴散層 之碳素微粒子間隙而均一擴散之氫氣係針對在反應層進行 (2) 1270996 反應而成爲電子與氫離子，而產生之電子係被集中於集電 層，並電子則流動於另一方之基板的集電層，而氫離子係 藉由高分子電解質膜移動至第2基板之反應層，並進行從 :集電層留過來之電子及氧氣生成水之反應。 . / 針對在如此燃料電池係，作爲形成反應層之方法係例 如知道有將混合（a )觸媒載體碳於高分子電解質溶液與 有機溶劑而調製之電極觸媒層形成用塗漿吐抹在複寫基材 φ (聚四氟乙烯製薄板），乾燥，並將此熱壓著於電解質 膜，接著，根據剝離複寫基材之情況複寫觸媒層（反應 層）於電解質膜之方法（申請專利文獻1 )，（ b )於作爲 電極採用之碳層之上，採用噴墨塗抹附著固體觸媒之碳離 子之電解質溶液，再根據使之後的溶劑發揮之情況而製作 之方法（申請專利文獻2)。 ;但，這些方法係均必須使用多量白金微粒子等之高價 之觸媒，而有製造成本變高之問題/因此，爲了解決此問 • 題，比較於白金而提案有作爲觸媒使用可以低價得到之六 氯鉑酸之方法（申請專利文獻3)。 但，申請專利文獻3之方法係因爲爲使六氯鉑（IV ) ^ 酸接觸於電解質膜，並由以化學電鍍法使白金析出之方法 - 來形成反應層之構成’故無法均一地塗抹觸媒之情況或， 正確地塗抹規定量之觸媒於規定位置之情況，而有著不易 得到具有一定輸出密度之燃料電池的問題。 [申請專利文獻1]日本特開平8- 8 8 008號公報 [申請專利文獻2]日本特開2002-298860號公報 (3) 1270996 v [申請專利文獻3 ]日本特開2 0 0 3 - 2 9 7 3 7 2號公報 【發明內容】 : [欲解決發明之課題] -但’從以往知道有採用吐出裝置來塗抹各種機能性材 料，形成機能性材料的層之技術，而本發明者們係提案根 據採用此吐出裝置，塗抹反應層形成用材料形成反應層之 • 方法。 但’作爲反應層形成用材料而採用之六氯鉑（IV )酸 之溶液係因爲爲強酸性，故採用吐出裝置重複吐出此溶液 來形成反應層之情況，(th出裝置之噴嘴頭部份則會漸漸腐 蝕，而噴嘴孔之尺寸或形狀則成爲不均一，因此，塗抹一 定量之反應層形成用材料之情況則變爲困難，而產生無法 形成觸媒均一分散之反應層之新的問題)。 本發明係爲有鑑於有關問題所作爲之構成，其課題爲 β 提供對於採用吐出裝置來形成由燃料電池之反應層所代表 之機能性材料層之情況，由使用不會腐蝕吐出裝置之構成 構件之機能性材料層形成用組成物之情況，可長時間形成 一定品質之機能性材料層之機能性材料層形成用組成物， 、 於基板上採用吐出裝置來塗抹此組成物之機能性材料層之 形成方法，採用此形成方法之燃料電池的製造方法，以及 作爲供給源具備有根據此燃料電池之製造方法所得到之該 燃料電池之電子機器及汽車。 (4) 1270996 [爲了解決課題之手段] 發明者們係爲了解決上述課題而作銳意硏究之結果， 針對在根據使用吐出裝置來塗抹反應層形成用材料之情況 ； 形成反應層之燃料電池之製造方法，根據使用不會腐触吐 - 出裝置之構成構件之反應層形成用材料之情況，發現可量 .r 產具有一定高品質之反應層的燃料電池情況，並且，由將 此知識作爲一般化之情況至完成本發明爲止。 # 如此，如根據本發明之第1，爲由吐出裝置所吐出之 機能性材料層形成用組成物；，;其中提供根據添加規定量的 / \ 鹽基於強酸性之機能性材料層溶液之情況，將不會腐蝕前 述吐出裝置之構成構件之構成情況作爲特徵之非腐鈾性的 機能性材料層形成用組成物> 針對在本發明之機能性材料層形成用組成物係前述強 酸性之機能性材料溶液則爲未達pH2之溶液 >(；並根據添加 規定量的鹽基於該溶液之情況，作爲pH2以上之溶液情況 • 則爲理想，而針對在本發明之機能性材料層形成用組成物 係作爲前述鹽基，採用氨或有機鹽基之情況則爲理想。 針對在本發明之機能性材料層形成用組成物係禽爲了 * 形成具有第1集電層，第1反應層，電解質膜，第2反應 • 層及第2集電層之燃料電池的前述第1反應層及第2反應 層之至少一方反應層之反應層形成用組成物之情況則爲理 想，而添加規定量之鹽基於白金族元素化合物之強酸性溶 液所得到之反應層形成用組成物之情況則更爲理想，而添 加規定量之氨或有機鹽基於六氯鉑酸水溶液所得到之反應 -8- (5) 1270996 層形成用組成物之情況則又更爲理想。 針對在本發明之機能性材料層形成用組成物係係前述 吐出裝置之構成構件則爲具有比白金離子化傾向化大之金 :屬或該金屬化合物之構成則爲理想。 _ 本發明之機能性材料層形成用組成物係因爲_不會腐 JT ^ 蝕吐出裝置之構成構件之構成，故即使跨越長時間反覆使 用吐出裝置之情況，亦可量產一定品質之機能性材料層情 鲁況。 如根據本發明之第2，提供於基體上，具有採用吐出 裝置塗抹本發明之非腐蝕性之機能性材料層形成用組成物 之工程的機能性材料層之形成方法，而如根據本發明之機 能性材料層之形成方法，因採用不會腐蝕吐出裝置之構成 構件之機能性材料層形成用組成物，故即使跨越長時間反 覆使用吐出裝置之情況，亦可量產一定品質之機能性材料 層情況。 ® 如根據本發明之第3，提供具有根據採用吐出裝置塗 抹本發明之機能性材料層形成用組成物情況，形成具有第 1集電層，第1反應層，電解質膜，第2反應層及第2集 • 電層之燃料電池的前述第1反應層及第2反應層之至少一 • 方的燃料電池之製造方法。 如根據本發明燃料電池之製造方法，因採用不會腐蝕 吐出裝置之構成構件之機能性材料層形成用組成物，故故 即使跨越長時間反覆使用吐出裝置之情況，亦可有效形成 具有均一品質之反應層情況，隨之，如根據本發明燃料電 -9- (6) 1270996 池之製造方法，可由低成本來量產輸出密度一'定之局品質 之燃料電池情況。 如根據本發明之第4，提供將作爲電力供給源具備有 : 由本發明之製造方法所製造之燃料電池之情況作爲特徵之 _ 電子機器，而如根據本發明，將可提供作爲電力供給源具 -Γ 備有對地球環境溫和之淨化能量之電子機器情況。 如根據本發明之第5，提供將作爲電力供給源具備有 φ 由本發明之製造方法所製造之燃料電池之情況作爲特徵之 汽車，而如根據本發明，將可提供作爲電力供給源具備有 對地球環境溫和之淨化能量之汽車情況。 【實施方式】 [爲了實施發明之最佳型態] 以下，將本發明分項爲1 )機能性材料層形成用組成 物，2 )機能性材料層之形成方法，3 )燃料電池之製造方 # 法，4)電子機器及5)汽車，進行說明。 1 )機能性材料層形成用組成物 本發明之機能性材料層形成用組成物係爲根據吐出裝 -· 置所吐出之非腐蝕性之機能性材料層形成用組成物，//其特
V 徵係根據添加規定量之鹽基於強酸性之機能性材料的情 況’作爲不會腐蝕前述吐出裝置之構成構件之構成情況、。 y 作爲使用在本發明之機能性材料層形成用組成物係爲 強酸性，其中如爲由與吐出裝置之構成構件接觸之情況而 -10- (7) 1270996 腐蝕該構成構件之虞的構成’並無特別限制，例 燃料電池之反應層形成用材料或，有機電致發光 光層形成用材料丨其中燃料電池之反應層之形成 ' 更爲理想’而未達PH2之白金族元素化合物之強 . 液則特別理想；> • r 作爲白金族兀素化合物係可舉出白金，鍺， 餓’銥等，以及從由這些2種以上而成之合金而 φ 選擇之1種或2種以上之金屬的化合物，而這些 氯鉑（IV )酸則特別理想。 作爲使用在白金族元素化合物之強酸性溶液 別限制，但可舉出水；甲醇，乙醇，丙醇，丁醇 類；η-庚烷，η·辛烷，癸烷，甲苯，二甲苯，暗 雙戊烯，四氫化萘，十氫化萘，環乙基苯等之碳 合物；乙二醇二甲基醚，乙二醇二乙基醚，乙二 醚，二乙二醇二甲基醚，二乙二醇二乙基醚，乙 • 乙醚，1，2二甲氧基乙烷，雙（2_甲氧基乙基） 噁烷等之醚系化合物，而這些系可採用單獨1種 種以上之情況，而這些之中，由水或水與其他有 • 成之混合溶劑則爲理想。 . 白金族元素化合物之溶液濃度系並無特別限 於此溶液之吐出達到適合之粘度及表面張力之濃 但1重量％以上且20重量％以下則爲理想。 (白金族元素化合物之溶液的黏度系並無特別 爲ImPa· s以上且50mPa· s以下之情況則爲理 如可舉出 元件之發 用材料則 酸性的溶 鈀，釕， 成的群所 之中’六 係並無特 等之乙醇 媒，茚， 化氫系化 醇甲基乙 二醇甲基 醚，P-二 或混合2 機溶劑而 制，如對 度即可， 限制，但 想 > 而在 -11 - (8) 1270996 使用吐出裝置進行吐出時，當黏度比1 m P a · s還小時，噴 嘴孔之週邊部則容易根據反應層形成用材料之流出所污 染，另外，當黏度比50mPa · s還大時，則阻塞噴嘴孔之 : 頻繁度則將變高而不易順暢吐出液滴。； _ 白金族元素化合物之容易的表面張力係並無特別限
X 制，但進入2mN/m以上且5mN/m以下之範圍之情況則爲 理想，而在採用吐出裝置吐出液體時，當表面張力未達 • 2mN/m時，因對於此反應層形成用材料之噴嘴面的浸濕性 增大，故容易產生飛行曲線，而另一方面，當超過 7 5 mN/m時，因在噴嘴前端之彎月面形狀不安定，故成爲 不易控制吐出量•吐出時機。 本發明之機能性材料層形成用組成物係根據添加規定 量之鹽基於強酸性之機能性材料的溶液情況，作爲不會腐 触前述吐出裝置之構成構件的構成。 所採用的鹽基係並無特別限制，但例如，氫氧化鈉， Φ 氫氧化鉀等之鹼金屬氫氧化物；碳酸鈉，碳酸鉀等之鹼金 屬碳酸鹽；碳酸氫鈉，碳酸氫鈣等之鹼金屬碳酸氫鹽；氫 化鈉等之鹼金屬氫化物；氫化鈣等之鹼土類金屬氫化物； \ 氨；等之無機鹽基。 ，· 可舉出甲胺，乙胺，η-丙胺，苯胺等之1級胺；二甲 胺，二乙胺，二-η-丙胺等之2級胺；三甲胺，三乙胺， 三-η -丙胺等之3級胺；卩比Β定等之含氮素雜環化合物；等之 有機鹽基，而在這些之中，亦從後處理，處理及成本的情 況，使用氨或有機鹽基之情況則爲理想。 -12- (9) 1270996 鹽基的添加量係根據天加減於強酸性之機能性材 溶液情況而得到不會腐鈾吐出裝置之構成構件之機能 料層形成用組成物的量，而對於更具體來說係如爲添 : 基於未達pH2之強酸性之機能性材料之溶液而得到 _ 以上之機能性材料層形成用組成物的量，並無特別限彳 >r 對於添加鹽基於機能性材料之溶液之方法，並無 限制，例如，可舉出於機能性材料之溶液，在攪拌下 φ 鹽基之水溶液之方法，於機能性材料之溶液吹入氣體 鹽基的方法，於機能性材料之溶液添加固體狀之鹽基 法，而在這些之中亦從操作性等之觀點，於機能性材 溶液，在攪拌下添加鹽基之水溶液之方法則爲理想。 作爲本發明之對象的吐出裝置係如爲噴墨方式之 裝置，並無特別限制，例如可舉出根據加熱發泡而產 泡，進行液滴吐出之熱方式之吐出裝置，根據利用壓 件之壓縮，進行液滴吐出之壓電方式之吐出裝置。 φ 圖1表示作爲本發明之對象的吐出裝置之一例， 裝置20a係由收容吐出物34之容器30與，藉由吐出 送管32與容器30連接之噴墨頭22，搭載·運送背吐 ^ 之載置台2 8，吸引滯留在噴墨頭2 2內之剩餘吐出物 _· 然後從噴墨頭22內去除多餘吐出物之吸引引出頭40 及收容由吸引引出頭40所吸引之剩餘吐出物之廢液 4 8所構成之。 容器3 0係爲收容本發明之機能性材料層形成用 物等之吐出物3 4的構成，並具備有爲了控制收容在 料之 性材 加鹽 pH2 IU ° 特別 添加 狀之 的方 料之 吐出 生氣 電源 吐出 物運 出物 34， ，以 容器 組成 容器 -13- (10) 1270996 30內之吐出物之液面34a高度之液面控制檢側器36，而 '液面控制檢側器3 6係進行維持噴墨頭22具有之噴嘴形成 面26之前端部26a與，容器30內之液面34a之高度差h 二 （以下稱爲水頭値）於規定範圍內之控制，例如，由水頭 . 値成爲25m：t〇.5mm內地控制液面34a之高度情況，可由 規定範圍內之壓力傳送容器30之吐出物34於噴墨頭22 之情況，由以規定範圍內之壓力傳送吐出物34之情況， • 可從噴墨頭22安定傳送必要量之吐出物34的情況。 吐出物運送管32係具備有爲了防止吐出物運送管32 之流路內的帶電之吐出物流路部接地接頭3 2a與噴頭部氣 泡排氣閥32b，而噴頭部氣泡排氣閥32b係使用在根據後 述之吸引引出頭40，吸引噴墨頭22內之吐出物的情況。 噴墨頭22係具備有形成噴頭體24及吐出吐出物之多 數噴頭之噴頭形成面26，並從噴頭形成面26之噴嘴吐出 吐出物，例如在形成爲了供給反應氣體之氣體流露於基板 • 上時，吐出塗抹在基板之機能性材料層形成用組成物等。 載置台28係移動可能地設置在規定方向，而載置台 28係根據移動於由箭頭所示之方向的情況，載置由輸送帶 BC1所運送之基板，裝入至吐出裝置20a內。 • 吸引引出頭40係成爲移動可能在圖1所示之箭頭方 向，並成爲如圍住形成在噴頭形成面26之複數噴嘴地密 著於噴頭形成面26，並於與噴頭形成面26之間形成密閉 空間而可從外氣遮斷噴嘴之構成，即，根據吸引引出頭40 吸引噴墨頭22內之吐出物時係將此噴頭部氣泡排氣閥32b -14- (11) 1270996 進行爲關閉狀態，作爲不會從容器3 0流入吐 態，再根據由吸引引出頭40進行吸引之情況， 之吐出物的流速提升，而可快速排出噴墨頭22 的情況。 . 對於吸引引出頭40之下方係設置有流路， 流路係配置有吸引閥42，而吸引閥42係由縮短 吸引閥42之下方的吸引側與，上方之噴墨頭22 φ 平衡（大氣壓）之時間的目的來完成將流路作爲 之作用，而對於此流路係配置有檢測吸引異常之 測器44或由管幫浦等而成之吸引幫浦46，另外 幫浦46所吸弓丨.傳送之吐出物34係被暫時收容 器48內。 本發明作爲對象之吐出裝置係理想爲其構成 在本發明之機能性材料層形成用組成物之白金族 物之比白金族元素離子化傾向大之金屬或，含有 9 化合物之構成，例如，噴墨頭之表面係由聚四氟 比白金族元素離子化傾向大之鎳，或鎳的化合物 本發明之機能性材料層形成用組成物係可由 β 於機能性材料之溶液的情況來進行調製，但，加 • 機能性材料之溶液的操作係如爲從吐出裝置之吐 出機能性材料層形成用組成物之前，均可由任何 之，例如，由吐出物運送管32吸引反應層形成 前，可在容器30中進行或，在吐出物運送管32 爲了調整pH之容器，而在其容器中進行也可以。 出物之狀 使所吸引 內之氣泡 並對於此 爲了取得 側之壓力 關閉狀態 吸引壓檢 ，由吸引 在廢液容 構件爲含 元素化合 該金屬之 乙烯與， 所形成。 加上鹽基 上鹽基於 出噴嘴吐 工程進行 用材料之 中途設置 -15- (12) 1270996 本發明之機能性材料層形成用組成物係爲爲了形成具 有第1集電層，第1反應層，電解質膜，第2反應層及第 2集電層之燃料電池的前述第1反應層及第2反應層之至 二 少一方反應層之反應層形成用組成物之情況則爲理想，而 - 針對在此情況，添加規定量之鹽基於白金族元素化合物之
JT 強酸性溶液所得到之構成之情況則爲理想，而添加規定量 之氨或有機鹽基於六氯鉑酸水溶液所得到之構成之情況則 • 更爲理想，另外，前述吐出裝置之構成構件則爲含有比白 金族元素離子化傾向大之金屬或該金屬化合物之構成則爲 理想。 本發明之機能性材料層形成用組成物係因爲爲即使與 吐出裝置之構成構件接觸也不會腐蝕構成構件之構成，故 成爲可長時間地量產一定品質之機能性材料的情況。 2 )機能性材料層之形成方法 • 本發明之第2係爲具有於基體上採用吐出裝置吐抹本 發明之非腐蝕性之機能性材料層形成用組成物之工程的機 能性材料層之形成方法。 • 作爲基體係如爲可附載機能性材料材層之情況的構 • 成，並無特別限制，而由本發明之方法所得到之機能性材 料層，對於爲具有第1集電層，第1反應層，電解質膜， 第2反應層及第2集電層之燃料電池的第1或第2反應層 之情況係第1集電層或電解質膜則成爲基體。 如根據本發明之機能性材料層之形成方法，因即使與 -16- (13) 1270996 吐出裝置之構成構件接觸亦採用不會腐蝕構成構件之機能 性材料層形成用組成物，故可長時間有效率地量產具有一 定品質之機能性材料層。 - 3 )燃料電池之製造方法 本發明之第3係爲具有根據採用塗抹本發明之機能性 材料層形成用組成物而形成具有第1集電層，第1反應 • 層，電解質膜，第2反應層及第2集電層之燃料電池的第 1反應層及第2反應層之至少一方之工程的燃料電池之製 造方法。 本發明之燃料電池之製造方法係可使用圖2所示之燃 料電池之製造裝置（燃料電池製造線）來實施之情況，而 針對在圖2所示之燃料電池製造線係根據針對在各工程各 自所使用之吐出裝置20a〜20m，連接吐出裝置20a〜20k之 輸送帶BC1，連接吐出裝置201〜20m之輸送帶BC2，使輸 ^ 送帶BC1，BC2驅動之驅動裝置58，進行燃料電池之組裝 之組裝裝置60及進行燃料電池製造線全體之控制之控制 裝置56所溝成之。 吐出裝置20a〜20k係沿著輸送帶BC1由規定間隔配列 • 成一列，而吐出裝置2 〇 1，2 0 m係沿著輸送帶B C 2由規定 間隔配列成一列，另外，控制裝置56係與吐出裝置 2 0a〜20k，驅動裝置58及組裝裝置60所連’接。 針對在此燃料電池製造線係使根據驅動裝置5 8所驅 動之輸送帶BC 1進行驅動，再將燃料電池之基板（以下單 -17- (14) 1270996 純稱之[基板])運送至各吐出裝置20a〜20k，進行針對在 各吐出裝置20a〜20k之處置，同樣地，依據由控制裝置56 之信號來使輸送帶B C 2進行驅動，將基板運送至吐出裝置 二 2 01，2 0 m，然後進行針對在吐出裝置2 01，2 0 m之處理， 另外，針對在組裝裝置6 0係依據由控制裝置5 6之信號使 用根據輸送帶BC1，BC2所運送之基板進行燃料電池之組 裝作業。 % 在本實施型態之中係作爲吐出裝置20a，採用圖1所 示之構成，另外，吐出裝置20b〜20m係除了吐出物34之 種類有所不同之情況之外，爲與吐出裝置2 0a相同之構 成，隨之，針對在以下係關於各吐出裝置之圖一構成使用 同一符號。 接著，使用圖2所示之燃料電池製造線，說明製造燃 料電池之各工程，而圖3係表示使用圖2所示之燃料電池 製造線之燃料電池之製造方法流程圖。 ® 如圖3所示，有關本實施型態之燃料電池係由形成氣 體流路於第1基板之工程（S10，第1氣體流路形成工 程），塗抹第1支撐構件於氣體流路之工程（S 1 1，第1 ’ 支撐構件塗抹工程），形成第1集電層之工程（S12，第 • 1集電層形成工程），形成第1氣體擴散層之工程 (S13，第1氣體擴散層形成工程），第1反應層形成工 程（S 1 4，第1反應層形成工程），形成電解質膜之工程 (S 1 5，電解質膜形成工程），形成第2反應層之工程 (S 1 6，第2反應層形成工程），形成第2氣體擴散層之 -18· (15) (15)1270996 工程（S 1 7，第2氣體擴散層形成工程），形成第2集電 層之工程（S18，第2集電層形成工程），塗抹第2支撐 構件於氣體流路內之工程（S 1 9，第2支撐構件塗抹工 程），以及堆積形成有第2氣體流路之第2基板的工程 (S20，組裝工程）所製造。 第1氣體流路形成工程（S 1 0 ) 首先，如圖4(a)所示，準備矩形狀之第1基板2， 並由輸送帶BC1運送基板2至吐出裝置20a，而作爲基板 2係並無特別限制而可使用採用在矽基板等之通常的燃料 電池之構成，而在本實施型態之中係採用矽基板。 根據輸送帶BC1所運送之基板2係載置在吐出裝置 2〇a之載置台28上，並放入至吐出裝置20a內，而針對在 吐出裝置20a內係收容在吐出裝置20a之容器30內之光 阻劑液則藉由噴嘴形成面26之噴嘴來塗抹於搭載於載置 台2 8之基板2上之規定位置，並形成光阻劑圖案於基板2 之表面（圖中，斜線部分），光阻劑圖案係如圖4 ( b )所 示，形成在形成爲了供給基板2表面之第1反應氣體之第 1氣體流路之部分以外的部分。 形成光阻劑圖案於規定位置之基板2係根據輸送帶 BC1運送至吐出裝置20b，在載置於吐出裝置20b之載置 台28上，而放入至吐出裝置20b，而針對在吐出裝置20b 係收容在容器3 0之氫氟酸水溶液等之蝕刻液則藉由噴嘴 形成面26之噴嘴來塗抹於基板2之表面，而根據蝕刻液 -19- (16) 1270996 蝕刻形成有光阻劑圖案之部分以外之基板2表 (a )所示，形成從基板2之一方的側面沿著 之剖面〕型之第1氣體流路，另外，如圖5 ( t ： 成有氣體流路之基板2係根據無圖示之洗淨 . 面’去除光阻劑圖案，接著，形成有氣體流路 i· 從載置台28移至輸送帶BC1，再根據輸送帶 吐出裝置2 0 c。 第1支撐構件塗抹工程（S 1 1 ) 接著，第1，於形成有氣體流路之基板2 支撐第1集電層之第1支撐構件於氣體流路內 撐構件之塗抹係將基板2載置在載置台2 8，然 出裝置20c，接著，根據吐出裝置20c，由藉 面26之噴嘴來吐出收容在容器30之第1支撐 成在基板2之第1氣體流路內之情況所進行。 H 作爲所使用第1支撐構件係對於第1反應 性，並防止第1集電層落下至第1氣體流路之 爲不妨礙第1反應氣體擴散於第1反應層之構 - 別限制，例如可舉出碳粒子，玻璃粒子等，而 • 態之中係使用直徑1〜5微米程度之粒子徑的多 根據作爲第1支撐構件使用具有規定粒徑之多 況，因藉由氣體流路所供給之反應氣體則從多 隙擴散置上方，故成爲不會妨礙反應氣體之流 圖6表示塗抹有第1支撐構件之基板2的 面，如圖5 另一方側面 〇所示，形 裝置洗淨表 之基板2係 BC1運送至 上塗抹爲了 ，而第1支 後放入於吐 由噴嘴形成 構件4於形 氣體爲不活 情況，且如 成，並無特 在本實施型 孔質碳，而 孔質碳之情 孔質碳的間 動情況。 端面圖，而 -20- (17) 1270996 塗抹有第1支撐構件之基板2係從載置台28移動至輸送 帶BC1，再根據輸送帶BC1運送至吐出裝置2 0d。 二第1集電層形成工程（S 1 2 ) . 接著，於基板2上形成爲了集中根據第1反應氣體反 «r 應之情況而產生之電子的第1集電層，首先，將根據輸送 帶BC1運送至吐出裝置20d之基板2，載置於載置台28, φ 然後放入至吐出裝置2 0 d內，而針對在吐出裝置2 0 d係根 據藉由噴嘴形成面26之噴嘴來吐出收容在容器30內之集 電層形成用材料之一定量於基板2上之情況，形成具有規 定圖案之第1集電層。 作爲所使用之集電層形成用材料係如爲含有導電性物 質之材料，並無特別限制，而作爲導電性材料係例如可舉 出銅，銀，金，白金，鋁等，可採用這些單獨1種或，組 合2種以上之情況，而集電層形成用材料係可使這些導電 ® 性物質之至少1種分散於適當之溶劑，根據所期望添加分 散劑來調製。 在本實施型態之中係因採用吐出裝置20d來進行集電 ^ 層形成用材料之塗抹，故可根據簡便之操作，正確塗抹規 ’· 定量於規定之位置情況，隨之，可大幅節省集電層形成用 材料之使用量，進而可有效率地形成所期望圖案（形狀） 之集電層。 圖7表示形成有第1集電層6之基板2的端面圖，如 圖7所示，第1集電層6係根據形成在基板2之第1氣體 -21 - (18) 1270996 流路內之第1支撐構件4所支撐，並成爲不會落下至第1 氣體流路內之情況，而形成有第1集電層6之基板2係從 載置台28移動至輸送帶BC1，再根據輸送帶BC1運送至 ： 吐出裝置2 0 e。 第1氣體擴散層形成工程（S13 ) 接著，形成第1氣體擴散層於基板2之集電層上，首 • 先，將根據輸送帶BC1運送至吐出裝置20e之基板2載置 於載置台28上，然後放入至吐出裝置20e，而針對在吐出 裝置20e係藉由噴嘴形成面26之噴嘴來吐出收容在容器 3〇內之氣體擴散層形成用材料於載置在載置台28之基板 2表面之規定位置，形成第1氣體擴散層。 作爲所使用之氣體擴散層形成用材料係一般爲碳微粒 子，但亦可使用奈米碳管，奈米碳角，富勒嫌等，另外， 氣體擴散層之基板側係亦可採用碳微粒子，而表面側係亦 ® 可採用氣體擴散能力低但觸媒附載能力優越之材料。 圖8表示形成有第1氣體擴散層8之基板2之端面 圖，如圖8所示，第1氣體擴散層8係如包覆形成在基板 " 2之第1集電層地形成在基板2之全面，而形成有第〗氣 - 體擴散層8之基板2係從載置台28移動至輸送帶BC1， 再根據輸送帶BC1運送至吐出裝置2 Of。 第1反應層形成工程（S 1 4 ) 接著，形成第1反應層於基板2，而第i反應層係藉 -22- (19) 1270996 由氣體擴散層8與第1集電層電連接地形成，首先，將根 據輸送帶BC1運送至吐出裝置2 0f之基板2載置於載置台 28上，然後放入至吐出裝置20f，接著，塗抹收容在吐出 : 裝置20f之容器30內之反應層形成用組成物之規定量於 * 基板2表面上之第1反應層形成部位，並形成反應層形成 4Γ 用組成物的塗膜，接著，根據在不活性環境中燒成所得到 之塗膜情況而形成反應層。 φ 所使用之反應層形成用組成物係與吐出裝置之構成構 件接觸時，爲了防止所使用之構成構件腐蝕之情況，添加 規定之鹽基於未達PH2之強酸性之白金族元素化合物之溶 液或分散液，作爲pH2以上之白金族元素化合物之溶液或 分散液之構成（ 根據吐出裝置20f，塗抹反應層形成用材料而形成反 應層形成用材料之塗膜之後係爲了使作爲觸媒之充分的活 性發現，而在不活性氣體環境下進行燒成，而根據進行燒 # 成之情況可得到第1反應層1 0。 作爲燒成反應層形成用材料之塗膜之方法係可舉出根 據在不活性氣體環境下，以常壓加熱前述塗膜之情況而去 ' 除不要的部分之方法，根據以減壓下進行加熱之情況而去 • 除不要的部分之方法等，但後者之方法則爲理想，加熱溫 度係越低越理想，而更加理想係在1 00 °C以下，又更加理 想係爲在50°c以下，另外，去除不要的部分之處理係盡可 能在短時間進行則爲理想，而對於長時間，以高溫去除不 要的部分之情況係因會破壞由吐出裝置所製作之白金族元 -23- (20) 1270996 素化合物之均一分散狀態，而無法形成觸媒金屬均一分散 之反應層情況。 如以上作爲，圖9係表示形成有第1反應層之基板2 之端面圖，而形成有第1反應層之基板2係從載置台28 移動至輸送帶BC1，再根據輸送帶BC1運送至吐出裝置 20g。 # 電解質膜形成工程（S 1 5 ) 接著，形成電解質膜於形成有第1反應層1 〇之基板2 上，首先，將根據輸送帶BC1運送至吐出裝置20g之基板 2載至於載置台28，然後送入於吐出裝置20g，而針對在 吐出裝置20g係藉由噴嘴形成面26之噴嘴來吐出收容在 容器3 0內之電解質膜的形成用材料第1反應層1 0來形成 電解質膜1 2。 作爲所使用之電解質膜之形成用材料係例如可舉出以 # 水與甲醇之重量比爲1:1之混合溶液中微胞化Nafion (DuPont社製）等之全氟磺酸所得到之高分子電解質材 料或，調整磷鎢酸，磷鉬酸等之陶瓷系固體電解質於規定 • 黏度（例如2 0 C p以下）之材料等。 • 圖1〇表示形成有電解質膜之基板2之端面圖，而如 圖10所示，於第1反應層10上形成有具有規定厚度之電 解質膜1 2，而形成有電解質膜1 2之基板2係從載置台2 8 移動至輸送帶BC1，再根據輸送帶BC1運送至吐出裝置 20h ° -24- (21) 1270996 第2反應層形成工程（S 1 6 ) 接著，形成第2反應層於形成有電解質膜之基板2 :上，而第2反應層係於形成有氣體流路及氣體擴散層之基 • 板上，將不活性氣體邊流動在前述氣體流路中，邊塗抹反 應層形成用材料來形成之。 首先將根據輸送帶BC1運送至吐出裝置20h之基板2 φ 載置於載置台28上，然後放入至吐出裝置20h，而針對在 吐出裝置20h係根據與針對在吐出裝置20f所進行之處理 相同之處理，形成第2反應層10’，作爲形成第2反應層 1 〇 ’之材料係可使用與第1反應層同樣之構成情況。 圖1 1表示形成第2反應層10’於電解質膜12上之基 板2之端面圖，而如圖1 1所示，於電解質膜1 2上形成有 第2反應層10’ ，而針對在第2反應層10’係進行第2 反應氣體之反應，而形成有第2反應層1 0 ’之基板2係從 ® 載置台28移動至輸送帶BC1，再根據輸送帶BC1運送至 吐出裝置2 0 i。 第2氣體擴散層形成工程（S 1 7 ) 接著，於形成有第2反應層10’之基板上形成第2氣 體擴散層，首先，將根據輸送帶BC1運送至吐出裝置20i 之基板2載置於載置台28上，然後放入至吐出裝置20i， 而針對在吐出裝置2 0 i係根據與針對在吐出裝置2 0 e所進 行之處理相同之處理，形成第2氣體擴散層8 ’，而作爲第 -25- (22) 1270996 2氣體擴散層形成用材料係可使用與第1氣彳 同之構成，而圖12係表示於第2反應層1 0 2氣體擴散層8 ’之基板2之端面圖，而形成 :散層8’之基板2係從載置台28移動至輸送 „ 據輸送帶BC1運送至吐出裝置2 0j。 第2集電層形成工程（S 1 8 ) φ 接著，於形成有第2氣體擴散層8 ’之: 第2集電層，首先，將根據輸送帶BC1運 2 0j之基板2載置於載置台28上，然後放 2 0j，並根據與針對在吐出裝置20d所進行 處理，形成第2集電層6’於第2氣體擴散層 第2集電層形成用材料係可使用與第1集電 相同之構成，而形成有第2集電層6’之基板 28移動至輸送帶BC1，再根據輸送帶BC1 馨置20k 。 第2支撐構件塗抹工程（S 1 9 ) 將根據輸送帶BC1運送至吐出裝置20k 於載置台28上，然後送入至吐出裝置20k， 在吐出裝置20c所進行之處理相同之處理， 構件，作爲第2支撐構件係可使用與第1支 構成。 圖13係表示塗抹有第2集電層6’及第 擴散層8相 上形成有第 有第2氣體擴 帶BC1 ，再根 基板2上形成 送至吐出裝置 入至吐出裝置 之處理相同之 8 ’上，而作爲 層形成用材料 2係從載置台 運送至吐出裝 之基板2載置 再根據與針對 塗抹第2支撐 撐構件相同之 2支撐構件4， -26- (23) 1270996 之基板2的端面圖，而第2支撐構件4’係形成在第2集電 層8’上，並塗抹在收容於形成在堆積於基板2上之第2基 板之第2氣體流路內的位置。 . 第2基板組裝工程（S20) r 接著，堆積塗抹有第2支撐構件4’之基板2與，形成 另外準備之第2氣體流路之第2基板，而基板2(第1基 # 板）與第2基板之堆積係根據收容形成在基板2上之第2 支撐構件4 ’於形成在第2基板之第2氣體流路地進行接合 之情況所進行之，在此，作爲第2基板係可使用與第1基 板相同之構成，另外，第2氣體流路形成係針對在吐出裝 置201及2 0m，根據與由吐出裝置20a及20b所進行之處 理相同之處理所進行。 如以上作爲，將可製造圖1 4所示之構造的燃料電池 之情況，而圖1 4所示之燃料電池係圖中，從下側，由第1 # 基板2與，形成在第1基板2之第1氣體流路3與，收容 在第1氣體流路3內之第1支撐構件4與，形成在第1基 板2及第1支撐構件4上之第1集電層6與，第1氣體擴 * 散層8與，形成在第1氣體擴散層8上之第1反應層10 • 與，電解質膜12與，第2反應層10’與，第2氣體擴散 層8’與，第2集電層6’與，第2氣體流路3’與，收容在 第2氣體流路3’內之第2支撐構件4’與，第2基板所構 成，而針對在圖1 4所示之燃料電池係從形成在基板2之 一方側面沿著另一方側面之〕形之第1氣體流路與，形成 -27- (24) 1270996 在基板2,之第2氣體流路呈平行地配置基板2’。 根據本實施型態所製造之燃料電池之種類係並無特別 限制，例如可舉出高分子電解質型燃料電池’磷酸型電 : 池，直接甲醇型之燃料電池等。 % 根據本實施型態所製造之燃料電池係如以下進行動 τ 作，即，從第1基板2之第1氣體流路3導入第1反應氣 體，再由氣體擴散層8而均一地擴散’而被擴散之地1反 φ 應氣體則在第1反應層1 〇進行反應而產生離子與電子， 而產生的電子係由集電層8所集中，並流動於第2基板2’ 之第2集電層6’，而由第1反應氣體產生之離子係將電解 質膜12之中移動於第2反應層8’，另一方面，從第2基 板2’之氣體流路3’導入第2反應氣體，再由第2氣體擴散 層8 5而均一地擴散，並被擴散之第2反應氣體則針對在第 2反應層10’ ，與從移動在電解質膜12中之離子及第2 集電層6’所傳送來的電子進行反應，例如，對於第1反應 • 氣體爲氫氣，並對於第2反應氣體爲氧氣之情況係針對在 第1反應層10係進行H2 —2H + + 2e·之反應，而針對在第2 反應層10’係進行l/202 + 2H + + 2e· —H20之反應。 • 針對在有關上述之實施型態之燃料電池之製造方法係 • 針對在所有的工程，使用吐出裝置，但亦可使用吐出裝置 塗抹反應層形成用材料，形成第1反應層及/或第2反應 層’並針對其他工程係根據與以往相同之工程製造燃料電 池，而在此情況，因不使用 MEMS ( Micro Electro Mechanical System)情況而可形成反應層，故可降低燃料 -28- (25) 1270996 電池之製造成本情況。 針對在上述實施型態之製造方法係根據於基板上形成 光阻劑圖案，並塗抹氫氟酸水溶液進行蝕刻之情況而形成 : 氣體流路，但亦可不形成光阻劑圖案而形成氣體流路之情 Λ 況，另外，亦可根據於氟氣體環境中載置基板，並吐出水 r 於基板上之規定位置情況形成氣體流路，另外，亦可於基 板上採甩吐出裝置塗抹氣體流路形成用材料來形成氣體流 肇路。 針對在上述實施型態之製造方法係從供給第1反應氣 體之第1基板側形成燃料電池之構成部分，並於最後由堆 積第2基板之情況進行燃料電池之製造，但亦可從供給第 2反應氣體側之基板開始燃料電池之製造。 針對在上述實施型態之製造方法係沿著形成在第1基 板之第1氣體流路來塗抹第2支撐構件，但亦可塗抹在與 第1氣體流路交叉之方向，即，如與形成在第1基板之氣 Φ 體流路呈直角交叉地，例如針對在圖5 ( b )，從圖中又側 面塗抹第2支撐構件於延伸至左側面之方向也可以，而對 於此情況係得到形成在第2基板之第2氣體流路與，形成 ' 在第1基板之第1氣體流路成直角交叉地配置有第2基板 '. 之構造的燃料電池。 針對在上述實施型態之製造方法係於形成有第1氣體 流路的第1基板上，依序形成第1集電層，第1反應層， 電解質膜，第2反應層及第2集電層，但亦可各自於第1 基板與第2基板形成集電層，反應層及電解質膜，並於最 -29- (26) 1270996 後根據接合第1基板與第2基板之情況而製造燃料電池。 針對在本實施型態之燃料電池製造線係設置於第1基 板施以處理之第1製造線與於第2基板施以處理之第2製 Γ 造線，並採用平行進行針對在各自之製造線之處理之製造 -線，因此，因可平行進行對於第1基板之處理與對於第2 基板之處理，故可迅速製造燃料電池。 另外，如根據本發明之製造方法，亦可根據堆積負數 # 之燃料電池情況來製造大型的燃料電池，即，如圖1 5所 示，於製造完成之燃料電池的基板2 ’內面，更加形成氣體 流路，並於形成有氣體流路之基板2 ’之內面上，作爲與針 對在上述燃料電池製造方法之製造工程相同作爲形成氣體 擴1散層，反應層，電解質等，而根據堆積燃料電池之情況 可製造大型之燃料電池，而如此作爲所得到之大型燃料電 池係可用於如後述之汽車的電力供給源。 # 4)電子機器 本發明之電子機器之特徵係作爲電力供給源具備有根 據本發明之燃料電池之製造方法所得到之燃料電池情況’ • 而作爲電子機器係可舉出行動電話’ PHS’筆記型電腦， • PDA (攜帶資訊終端），攜帶型電視電話等，另外’本發 明之電子機器係例如亦可具有遊戲機能’資料通信機能’ 錄音播放機能，字典機能等之其他機能’而如根據本發 明，可以低成本且高品質提供作爲電力供給源具備有對地 球環境溫和之淨化能量之電子機器。 -30- (27) (27)1270996 5)汽車 本發明之汽車之特徵係作爲電力供給源具備有根據本 發明之燃料電池之製造方法所得到之燃料電池情況，而如 根據本發明，可以低成本且高品質提供作爲電力供給源具 備有對地球環境溫和之淨化能量之汽車。 【圖式簡單說明】 [圖1]有關實施型態之噴墨式吐出裝置之槪略圖。 [圖2 ]表示有關實施型態之燃料電池的製造線之一例 圖示。 [圖3 ]有關實施型態之燃料電池的製造方法之流程 圖。 [圖4]有關實施型態之燃料電池的製造過程之基板的 端面圖。 [圖5]說明形成有關實施型態之氣體流路的處理圖。 [圖6]有關實施型態之燃料電池的製造過程之基板的 端面圖。 [圖7]有關實施型態之燃料電池的製造過程之基板的 端面圖。 [圖8]有關實施型態之燃料電池的製造過程之基板的 端面圖。 [圖9]有關實施型態之燃料電池的製造過程之基板的 端面圖 -31 - (28) (28)1270996 [圖1 〇 ]有關實施型態之燃料電池的製造過程之基板的 端面圖。 [圖1 1 ]有關實施型態之燃料電池的製造過程之基板的 端面圖。 [圖1 2]有關實施型態之燃料電池的製造過程之基板的 端面圖。 [圖1 3 ]有關實施型態之燃料電池的製造過程之基板的 端面圖。 [圖14]有關實施型態之燃料電池的端面圖。 [圖I5]堆積有關實施型態之燃料電池之大型燃料電池 的圖。 【主要元件符號說明】 2 :第1基板 2，：第2基板 3 :第1氣體流路 4 :第1支撐構件 4，：第2支撐構件 6 :第1集電層 6，：第2集電層 8 :第1氣體擴散層 8，：第2氣體擴散層 1 〇 :第1反應層 1 〇，：第2反應層 -32- 1270996 (29) 1 2 :電解質膜 2 0 a〜2 0 m :吐出裝置 BC 1，BC2 :輸送帶