WO2006051679A1 - 燃料電池用電極層の製造方法 - Google Patents

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ion exchange
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exchange resin
paste
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Hideki Kaido
Youhei Kobayashi
Ayumi Mizuno
Keiko Eto
Ichiro Tanaka
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Honda Motor Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an electrode layer for a fuel cell, in which an electrode paste for an electrode layer is applied to a sheet-like substrate, and the applied electrode paste is dried to form an electrode layer.
  • the conventional fuel cell 10 0 shown in FIG. 9 has a cathode electrode 1 0 2 and a cathode electrode 1 0 3 stacked on both sides of the ion exchange membrane 1 0 1, and a power sword on the cathode electrode 1 0 2.
  • the diffusion layer 10 4 is laminated, the anode diffusion layer 10 5 is laminated on the anode electrode 103, an oxygen gas flow path (not shown) is provided outside the force sword diffusion layer 104, and the anode A hydrogen gas flow path (not shown) is provided outside the diffusion layer 10 5.
  • Hydrogen ions (H +) generated by the reaction in the anode electrode 10 3 permeate the ion exchange membrane 10 0 1 and flow to the force sword electrode 1 0 2 side as indicated by an arrow.
  • a fuel cell is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 0 4-4 7 4 5 5.
  • the cathode electrode 10 2 is connected to the first electrode layer on the surface side away from the ion exchange membrane 10 0 1 and the ion exchange membrane 10 0.
  • the amount of ion exchange resin in the second electrode layer is increased by dividing it into two layers, the second electrode layer on the surface side in contact with 1.
  • the force sword electrode 10 2 according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-0 4 7 4 5 5 applies the spray pressure when applying the electrode pace rod forming the first and second electrode layers.
  • the amount of ion exchange resin in each electrode layer is changed.
  • the electrode paste of the second electrode layer is applied at a spray pressure higher than this spray pressure. This increases the amount of ion exchange resin in the second electrode layer.
  • the amount of ion exchange resin in each electrode layer is changed by changing the spray pressure.
  • a method for producing an electrode layer for a fuel cell in which an electrode paste for an electrode layer is applied to a sheet-like substrate, and the applied electrode paste is dried to form an electrode layer, the electrode layer Coating the electrode paste on the sheet-like base material, heating the electrode pace rod from below the sheet-like base material, and removing vapor generated above the electrode space by the heating.
  • a process for producing an electrode layer for a fuel cell comprising the step of obtaining the electrode layer.
  • the solvent on the lower surface side in the electrode paste is heated.
  • the heated solvent moves upward and evaporates from the top surface.
  • it is possible to quickly move the heated lower solvent upward. Become capable.
  • As the heated solvent quickly moves upward a fine eddy current is generated upward in the electrode paste. Due to this fine vortex, the lower ion exchange resin contained in the electrode paste moves rapidly together with the solvent. Therefore, it is possible to collect the ion exchange resin in the electrode pace rod near the upper surface before the electrode pace rod dries.
  • the electrode layer obtained by drying the electrode paste is formed so that the ion exchange resin gradually increases from the lower surface to the upper surface.
  • the productivity of the fuel cell can be increased.
  • the electrode paste for the electrode layer is continuously applied to the sheet-like base material at regular intervals, and heating of the electrode pace pad is performed from below to above. Use warm air that blows out.
  • the sheet paste is brought into contact with the heating roll, and the heat of the heating roll is transmitted to the electrode pace plate through the sheet substrate, thereby drying the electrode paste. It is possible.
  • the electrode paste is heated with warm air. Thereby, a large number of heating rolls can be removed.
  • the hot air is blown upward from the bottom, and the vapor evaporated from the electrode paste is guided upward by the hot air. Therefore, the vapor evaporated from the electrode paste can be removed from the periphery of the electrode paste. As a result, the equipment can be simplified, and the solvent in the electrode paste can be moved more rapidly upward, and the ion exchange resin in the electrode paste can be more efficiently layered near the top surface. Can be collected. Brief Description of Drawings
  • FIG. 1 is a perspective view of a fuel cell provided with an electrode layer for a fuel cell according to the present invention, and shows an exploded view of one cell.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of the electrode layer according to the present invention,
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an apparatus for carrying out the method for producing a fuel cell electrode layer according to the present invention
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a part of the heating furnace shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an outline of a method for producing an electrode layer for a fuel cell according to the present invention, in which the electrode paste is heated with warm air in the heating furnace shown in FIG.
  • 6A to 6D are diagrams showing examples of spraying hot air on the electrode paste and drying
  • Figure 7 shows a method for measuring the ratio of ion exchange resin to carbon in the electrode layer.
  • FIG. 8 is a graph showing the ratio of ion exchange resin and carbon in the electrode layer in comparison examples and examples,
  • FIG. 9 is a schematic view of cells constituting a conventional fuel cell. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the fuel cell 10 shown in FIG. 1 is configured by stacking a plurality of cells 11.
  • a single cell 1 1 has separators 1 3 and 1 4 on both sides of a membrane electrode assembly 1 2.
  • Membrane electrode assembly 1 2 consists of force sword electrode (oxygen electrode) 1 6 and anode electrode (fuel electrode) 1 7 laminated on both sides of ion exchange membrane 1 5, respectively, and force sword diffusion to force sword electrode 1 6 Layer 18 is laminated, and anode diffusion layer 19 is laminated on anode electrode 17.
  • the force source electrode 16 corresponds to a fuel cell electrode layer according to the present invention.
  • oxygen gas flow path 2 1 (see FIG. 2) is formed by force sword diffusion layer 1 8 and separator 1 3, and outside anode diffusion layer 1 9
  • a hydrogen gas flow path (not shown) is formed.
  • the seal 2 3 is interposed between the ion exchange membrane 15 and the separator 1 3 to seal between the ion exchange membrane 15 and the separator 1 3.
  • the seal 2 4 between the ion exchange membrane 15 and the separator 14, the space between the ion exchange membrane 15 and the separator 14 is sealed.
  • Figure 2 shows an enlarged fuel cell electrode layer.
  • a force sword electrode 16 is laminated on one surface of the ion exchange membrane 15, a force sword diffusion layer 18 is laminated on the force sword electrode 16, and a separator 13 is provided outside the force sword diffusion layer 18. Yes.
  • the oxygen gas flow path 21 described above is formed by overlapping the separator 13 having a plurality of grooves 13 a formed outside the force sword diffusion layer 18.
  • the force sword electrode 16 has a granular conductive material 2 7, a pore-forming agent 2 8, and an ion exchange resin 31.
  • the granular conductive material 27 has a catalyst made of platinum (Pt) around the granular carbon 27a.
  • the pore forming agent 28 is made of, for example, acicular carbon fibers having conductivity.
  • the pore-forming agent 2 8 changes the porosity of the force sword electrode 16. As the pore-forming agent 28 increases, the porosity increases.
  • Nafion registered trademark of DuPont
  • the ion exchange resin 31 Nafion (registered trademark of DuPont) is used.
  • the ion exchange resin 31 is increased, the adhesiveness is improved.
  • an example using a naphthion as the ion exchange resin 31 will be described.
  • the ion exchange resin 3 1 is contained in a large amount in the area E 1, contained in a medium amount in the area E 2, and contained in a small amount in the area E 3. That is, the ion exchange resin 31 is contained so that the density gradually increases from the force sword diffusion layer 18 toward the ion exchange membrane 15.
  • oxygen (0 2 ) enters the force sword electrode 16 through the force sword diffusion layer 18 as indicated by an arrow A. To do.
  • FIG. 3 schematically shows an apparatus for carrying out the method for producing a fuel cell electrode layer according to the present invention.
  • the fuel cell electrode layer manufacturing apparatus 40 includes an application means 4 3 for applying an electrode pace 4 1 to a long sheet-like substrate 4 2, and an electrode applied to the sheet-like substrate 4 2.
  • the rerolling roll 5 3 is provided.
  • the electrode paste 41 is a paste-like electrode having a granular conductive material 27, a pore-forming agent 28 (see FIG. 2), and a solvent 49 (see FIG. 5, FIG. 6B).
  • Solvent 4 9 contains naphthoion 3 1 (see FIG. 2).
  • the application means 4 3 includes a storage tank 5 4 for storing the electrode paste 4 1, a pump 5 5 for discharging the electrode paste 4 1 from the storage tank 5 4, and the discharged electrode paste 4 1 applied to the sheet-like substrate 4 2 And a coating portion 5 6 to be provided.
  • the feeding roll 45 is rotated as shown by an arrow C, and the sheet-like base material 42 is sent out from the sending roll 45 by an arrow D.
  • the pump 5 5 is driven by the motor 5 7, whereby the electrode paste 4 1 in the storage tank 5 4 is sucked into the pump 5 5 as shown by the arrow E through the suction flow path 5 8 and sucked.
  • the application valve 61 After applying a predetermined amount of the electrode paste 41 to the sheet-like substrate 42, the application valve 61 is closed and the return valve 63 is opened, so that the electrode paste 41 discharged to the discharge flow path 59 is 1 Return to the storage tank 5 4 as shown by the arrow H through the return flow path 6 2.
  • the sheet-like base material 4 2 coated with the electrode pace 4 1 is carried into the heating furnace 4 4 as indicated by an arrow I.
  • the electrode paste 41 is dried in the heating furnace 44 to become a force sword electrode 16.
  • the force sword electrode 16 is unloaded from the drying furnace 44 together with the sheet-like base material 42 as indicated by an arrow J, and is wound around a take-up roll 53 as indicated by an arrow K.
  • the application part 5 6 communicates with a pipe 64 for bleeding.
  • This air vent pipe 64 is used to open the valve 69 to release air when the electrode paste 41 is filled in the coating part 56.
  • the valve 69 is closed when the electrode paste 41 is applied to the sheet-like base material 42.
  • the heating furnace 4 4 shown in FIG. 4 is disposed below the plurality of transport rolls 6 6 and a plurality of transport rolls 6 6 for transporting the sheet-like base material 42 to the interior of the furnace body 65. Heating means 67, and intake means 68 disposed above the transport roll 66 are provided.
  • the heating means 67 has a hot air supply unit 73 that supplies the hot air 71 and a plurality of blowout nozzles 72 that communicate with the hot air supply unit 73.
  • Each of the plurality of blowing nozzles 7 2 is disposed upward between the transport rolls 6 6 and 66.
  • the hot air 71 supplied from the hot air supply unit 73 to each blowing nozzle 72 is blown upward as indicated by an arrow L from the blowing nozzle 72.
  • the intake means 6 8 includes a suction part 7 6.
  • This suction part 76 communicates with a plurality of suction ports 75.
  • the suction port ⁇ 5 is disposed above the electrode pace ⁇ 41.
  • the hot air 71 is blown out as indicated by an arrow L by the blower nozzle 7 2 of the heating means 6 7 from the lower side to the upper side.
  • the hot air 7 1 hits the lower surface 4 2 a of the sheet-like substrate 4 2, whereby the electrode paste 41 is heated from below the sheet-like substrate 4 2.
  • the steam 7 4 evaporated from the electrode paste 41 is guided upward by the warm air 71 by blowing out the warm air 71 from the lower side upward by the heating means 67. Therefore, the vapor 74 4 evaporated from the electrode paste 41 can be removed from the periphery of the electrode pace ⁇ 41.
  • the solvent 49 (see FIG. 5) in the electrode paste 41 can be rapidly moved upward. Therefore, the ion exchange resin (naphth ion) 3 1 (see FIG. 2) in the electrode paste 41 can be collected more efficiently in the vicinity of the upper surface of the electrode pace 41.
  • the electrode paste 41 is conveyed along with the sheet-like base material 42 by the conveying port 6 6 as indicated by an arrow I.
  • hot air 71 is blown out from the blowout nozzle 72 as indicated by an arrow L.
  • the blown hot air 7 1 hits the lower surface 4 2 a of the sheet-like substrate 4 2 and heats the lower surface 4 1 a of the electrode paste 4 1 from below the sheet-like substrate 4 2.
  • the solvent 49 on the lower surface 41a side is heated, and the heated solvent 49 moves to the upper surface 41b side.
  • the heated solvent 4 9 on the lower surface 41a side can quickly move to the upper surface 41b side. As a result, the upward vortex caused by the solvent 49 becomes a fine vortex.
  • a plurality of sheet-like substrates 4 2 and a plurality of sheet-like substrates 4 2 are conveyed by conveying a sheet-like substrate 4 2 as indicated by an arrow I with a plurality of conveying rolls 6 6 in a heating furnace 44.
  • the electrode paste 4 1 is carried into the furnace body 65 as indicated by arrow I.
  • the warm air 71 blown from the plurality of blowout nozzles 72 hits the lower surface 4 2 a of the sheet-like substrate 42 as indicated by an arrow L.
  • the vapor generated from the upper surface 4 1 b of the electrode paste 4 1 is sucked in as indicated by an arrow M through a plurality of suction ports 7 5 arranged above the electrode paste 4 1.
  • the solvent 4 9 is uniformly distributed in the electrode paste 41 as shown in FIG. 6B. Included. Further, the electrode paste 41 includes a granular conductive material 27 and a pore forming agent 28 (see FIG. 2).
  • hot air 7 1 is applied to the lower surface 4 2 a of the sheet-like substrate 4 2 as indicated by an arrow L to heat the lower surface 4 1 a of the electrode paste 4 1 from below the sheet-like substrate 4 2. To do.
  • the solvent 49 on the lower surface 41a side is heated, and the heated solvent 49 rises toward the upper surface 41b.
  • the steam 7 4 generated above the electrode paste 41 is removed by sucking the steam 7 4 generated above the upper surface 41 b from the suction port 75 as indicated by the arrow M.
  • the heated lower solvent 4 quickly moves upward. Therefore, the upward vortex caused by the solvent 4 9 becomes a fine vortex 7 8.
  • the Nafion 31 gathers in the area e 1 on the upper surface 4 1 b side.
  • the area e 1 where the naphthion 3 1 gathers is indicated by hatching.
  • the amount of the naphtho ions 3 1 decreases in the area e 2 on the lower surface 4 1 a side in the electrode paste 41.
  • the solvent 4 9 hardly exists in the areas E 1 and E 2, but is concentrated near the force sword diffusion layer 18 in the area E 3. In this state, the solvent 49 in the electrode paste 41 is dried to obtain the force sword electrode 16 shown in FIG.
  • the lower ion exchange resin contained in the electrode paste 41 can be quickly moved upward together with the solvent. Moving. Therefore, before the electrode paste 41 is dried, the naphth ions 31 in the electrode paste 41 are collected in the vicinity of the upper surface 4 1 b.
  • the force sword electrode 16 manufactured in this way is used by being peeled from the sheet-like base material 42 when being laminated between the ion exchange membrane 15 and the force sword diffusion layer 18.
  • the naphtho ions 31 are contained in a large amount in area E 1, in the area E 2, and in a small amount in area E 3. It is. That is, in the cathode electrode 16, the naphtho ions 31 are included so that the density gradually increases from the force sword diffusion layer 18 toward the ion exchange membrane 15.
  • Naphion 31 can be included so that the density gradually increases from the force sword diffusion layer 18 toward the ion exchange membrane 15. As a result, a force sword electrode 16 in which Nafion 3 1 is gradually changed can be easily made.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram for measuring the ratio of ion exchange resin to carbon in the electrode layer for a fuel cell.
  • the interface 25 with the ion exchange membrane 15 is the interface 25 with the ion exchange membrane and the interface 26 with the force sword diffusion layer 18 (see FIG. 2).
  • the diffusion layer interface is the interface 25 with the ion exchange membrane and the interface 26 with the force sword diffusion layer 18 (see FIG. 2).
  • the ion exchange resin Z carbon ratio on the ion exchange membrane interface 25 side is defined as the first ion exchange resin carbon ratio
  • the ion exchange resin Z carbon ratio on the diffusion layer interface 26 side is defined as the second ion exchange resin Z carbon ratio.
  • This spectrum is measured using a spectroscopic crystal (not shown), and the ratio of the ion exchange resin (naphth ion) and carbon (C) on the ion exchange membrane interface 25 side is analyzed.
  • the amount of S contained in Naphion 3 1 and the amount of catalyst (P t) 3 3 (see Fig. 2) supported on granular carbon 2 7 a (see Fig. 2) were measured. To do. Based on the measured amount of S and amount of Pt, the ratio of naphthic ions to carbon on the ion exchange membrane interface 25 side, that is, the first ion exchange resin Z carbon ratio is obtained.
  • the amount of S means the amount of sulfur element in the sulfonic acid group in the ion exchange resin.
  • the diffusion layer interface 26 of the force sword electrode 16 is irradiated with X-rays having a constant wavelength, and the secondary X-rays generated from the diffusion layer interface 26 are separated. Measure using crystals.
  • the ratio of the ion exchange resin (naphth ion) to carbon (C) on the diffusion layer interface 26 side is analyzed to obtain the second ion exchange resin Z carbon ratio.
  • FIG. 8 is a graph showing the ratio of ion exchange resin to carbon in the fuel cell electrode layer.
  • the vertical axis shows the ion exchange resin Z carbon ratio, and the horizontal axis shows the comparative example and the cold treatment example.
  • a comparative example is a force sword electrode manufactured by applying the electrode paste 4 1 to the sheet-like substrate 4 2 by the applying means 4 3 shown in FIG. 3 and then drying the electrode paste 4 1 by an ordinary drying method ( (Not shown).
  • An example is a force-sword electrode 16 manufactured by the method for manufacturing an electrode layer for a fuel cell shown in FIGS.
  • the force sword electrode of the comparative example has a ratio of the first ion exchange resin Z carbon on the ion exchange membrane interface side of 1.4 as indicated by ( ⁇ symbol), the second ion exchange resin no carbon ratio on the diffusion layer interface side Is 1.4, as shown by (mouth symbol). That is, the force sword electrode of the comparative example has the same value for the first and second ion exchange resin Z carbon ratios. This Thus, in the force sword electrode of the comparative example, the amount of the ion exchange resin (naphth ion) on the ion exchange membrane interface side is the same as the amount of the ion exchange resin (naphth ion) on the diffusion layer interface 26 side. I understand.
  • the first ion exchange resin Z carbon ratio on the ion exchange membrane interface 25 side is 1.6 as indicated by ( ⁇ symbol), and the first ion exchange resin Z carbon ratio is on the diffusion layer interface 26 side.
  • the ion exchange resin / carbon ratio is 1.2 as indicated by (mouth symbol), and the average value of the first ion exchange resin Z carbon ratio 1.6 and the second ion exchange resin no carbon ratio 1.2 Is 1.4 as indicated by ( ⁇ symbol).
  • the average value 1.4 is the same as the carbon ratio of the first and second ion exchange resins of the cathode electrode of the comparative example.
  • the amount of ion exchange resin (naphth ion) on the ion exchange membrane interface 25 side increases, and the ion exchange resin (naphth ion) on the diffusion layer interface 26 side increases. It can be seen that the amount is decreasing. That is, it can be seen that in the force sword electrode 16 of the example, the amount of ion exchange resin (naphth ion) gradually increases from the diffusion layer interface 26 toward the ion exchange membrane interface 25.
  • the force sword electrode 16 of the embodiment increases the amount of ion exchange resin (naphth ion) on the ion exchange membrane interface 25 side, thereby reducing the ion exchange membrane interface 25 relative to the ion exchange membrane. Adhesion can be improved. As a result, the reaction efficiency in the vicinity of the ion exchange membrane interface 25 in the force sword electrode 16 can be increased.
  • the ion exchange resin Z carbon ratio difference A between the first ion exchange resin carbon ratio 1.6 and the second ion exchange resin carbon ratio 1.4 is 0.4, which is 0.2 or more. .
  • the adhesion between the force sword electrode 16 and the ion exchange membrane 15 can be improved.
  • the ion exchange resin Z carbon ratio difference A is 0.2 or more, it is possible to improve the drainage of the generated water generated in the cathode electrode 16.
  • the force sword electrode 16 is described as an example of the electrode layer.
  • the electrode layer is not limited to this, and the anode electrode 17 may be used. Industrial applicability
  • the present invention is suitable for a method for producing an electrode layer for a fuel cell, in which an electrode paste for an electrode layer is applied to a sheet-like substrate, and the applied electrode paste is dried to form an electrode layer.

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Abstract

シート状基材(42)上に塗布された電極ペースト(41)を加熱乾燥して電極層を製造する燃料電池用電極層の製造方法を提供する。この製造方法は、シート状基材の下方から電極ペーストを加熱する工程を含む。この加熱により電極ペーストの上方に生じた蒸気(74)を除去することにより、電極層を得る。

Description

明 細 書 燃料電池用電極層の製造方法 技術分野
本発明は、 シート状基材に電極層用の電極ペーストを塗工し、 塗工した電極 ペース卜を乾燥させて電極層とする燃料電池用電極層の製造方法に関する 背景技術
図 9に示した従来の燃料電池 1 0 0は、 イオン交換膜 1 0 1の両面に、 それ ぞれカソード電極 1 0 2およびァノード電極 1 0 3を積層し、 カソード電極 1 0 2に力ソード拡散層 1 0 4を積層するとともに、 アノード電極 1 0 3にアノード 拡散層 1 0 5を積層し、力ソード拡散層 1 0 4の外側に酸素ガス流路（図示せず） を設けるとともに、 アノード拡散層 1 0 5の外側に水素ガス流路 （図示せず） を 設けた構成をしている。
酸素ガス流路に酸素ガスを流すとともに、 水素ガス流路に水素ガスを流すこ とで、 アノード電極 1 0 3内の触媒に水素 （H 2) を接触させるとともに、 カソ ード電極 1 0 2内の触媒に酸素 （0 2) を接触させて電流を発生させる。
アノード電極 1 0 3内の反応で生成した水素イオン （H +) がイオン交換膜 1 0 1を透過し力ソード電極 1 0 2側に矢印のように流れる。
—方、力ソード電極 1 0 2内に酸素ガス流路から酸素ガスを供給することで、 酸素ガスは力ソード電極 1 0 2内に流れる。
よって、 水素イオン （H +) と酸素 （0 2) とが反応して、 生成水 （H 20 ) が生成される。 水素イオン （H +) と酸素 （02) との反応は、 特にイオン交換膜 1 0 1 との界面 1 0 6近傍のハッチングで示されたエリア 1 0 2 aにおいて進行 する。
そこで、 本出願人は、 エリア 1 0 2 aにおいて、 水素イオン （H +) と酸素 (◦2) との反応が効率良く進むよう、 エリア 1 0 2 a内のイオン交換樹脂の量 を多くした燃料電池を、特開 2 0 0 4 - 4 7 4 5 5号公報において提案している。 上記特開 2 0 0 4 - 4 7 4 5 5号による燃料電池においては、 カソード電極 1 0 2を、 イオン交換膜 1 0 1から離れた面側の第 1電極層と、 イオン交換膜 1 0 1に接触する面側の第 2電極層との二層に分け、 第 2電極層のイオン交換樹脂 の量を増加している。
このように、 第 2電極層のイオン交換樹脂の量を増やすと、 力ソード電極 1 0 2とイオン交換膜 1 0 1との接着性が高められ、 エリア 1 0 2 aにおいて、 水 素イオン （H +) と酸素 （0 2) との反応を効率よく進めることができる。
ここで、上記特開 2 0 0 4 - 4 7 4 5 5号公報による力ソード電極 1 0 2は、 第 1、 第 2の電極層を形成する電極ペース卜を塗布する際に、 噴霧圧を変えるこ とで、 それぞれの電極層のイオン交換樹脂の量を変えている。 具体的には、 第 1 電極層の電極ペーストを噴霧圧で塗布した後、 この噴霧圧よリ高い噴霧圧で第 2 電極層の電極ペーストを塗布する。 これにより、 第 2電極層のイオン交換樹脂の 量を増やしている。 つまり、 噴霧圧を変えることで、 それぞれの電極層のイオン 交換樹脂の量を変えている。
このため、 第 1電極層の塗布工程と、 第 2電極層の塗布工程とを、 別工程で おこなう必要があり、 力ソード電極 1 0 2の塗布工程に時間がかかり、 そのこと が生産性の向上を図る妨げになっており、 燃料電池の生産性を高める点で改良の 余地がある。 発明の開示
本発明においては、 シート状基材に電極層用の電極ペーストを塗工し、 塗工 した電極ペーストを乾燥させて電極層とする燃料電池用電極層の製造方法であつ て、 前記電極層用の電極ペーストを前記シート状基材に塗工する工程と、 このシ ート状基材の下方から電極ペース卜を加熱する工程と、 前記加熱により電極ぺー ス卜の上方に生じた蒸気を除去することでもって前記電極層を得る工程と、 から なることを特徴とする燃料電池用電極層の製造方法が提供される。
電極ペーストをシート状基材の下方から加熱することで、 電極ペースト内の 下面側の溶媒を加熱する。 加熱した溶媒が上方に移動して上面から蒸発する。 こ の蒸気を除去することで、 加熱した下側の溶媒を上方に迅速に移動することが可 能になる。 加熱した溶媒が上方に迅速に移動することで、 電極ペースト内に上方 に向けて細かい渦流が発生する。 この細かい渦流で、 電極ペースト内に含まれて いる下側のイオン交換樹脂が、 溶媒とともに上方に迅速に移動する。 よって、 電 極ペース卜が乾燥する前に、 電極ペース卜内のイオン交換樹脂を上面近傍に集め ることが可能になる。
よって、 電極ペーストを乾燥した電極層は、 下面から上面に向けてイオン交 換樹脂が徐々に増加するように形成される。 これにより、 電極ペースト内に細か い渦流を発生させることで、 イオン交換樹脂を徐々に変化させた電極層を簡単に 作ることができ、 燃料電池の生産性を高めることができる。
本発明方法においては、 好ましくは、 前記電極層用の電極ペーストを、 前記 シ一卜状基材に一定間隔をおいて連続的に塗工し、 前記電極ペース卜の加熱を、 下方から上方に向けて吹き出す温風でおこなう。
ここで、 電極ペーストを乾燥する加熱手段として、 シート状基材を加熱ロー ルに接触させ、 該加熱ロールの熱をシート状基材を介して電極ペース卜に伝える ことで、 電極ペーストを乾燥することが考えられる。 しかし、 加熱ロールで電極 ペーストを乾燥するためには、 多数本の加熱ロールを必要とし、 そのことが設備 の簡素化を妨げていた。 そこで、 本発明においては、 電極ペーストの加熱を温風 でおこなうことにした。 これにより、 多数本の加熱ロールを除去することができ る。
加えて、 温風を下方から上方に向けて吹き出すことで、 電極ペーストから蒸 発した蒸気を、 温風で上方に導く。 よって、 電極ペーストから蒸発した蒸気を、 電極ペーストの周囲から除去することが可能になる。 これにより、 設備の簡素化 を図ることができ、 かつ、 電極ペース卜内の溶媒を上方により一層迅速に移動す ることができ、 電極ペースト内のイオン交換樹脂を上面近傍によリー層効率よく 集めることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る燃料電池用電極層を備えた燃料電池の斜視図であり、 1つのセルを分解して示した図、 図 2は、 本発明に係る電極層を拡大して示した断面図、
図 3は、 本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法を実施するための装置を 示した概略図、
図 4は、 図 3に示された加熱炉の一部を示した概略図、
図 5は、図 4に示した加熱炉において、温風でもって電極ペーストを加熱し、 本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法の概要を示した図、
図 6 A〜図 6 Dは、 電極ペーストへの温風の吹き付け、 および乾燥する例を 示した図、
図 7は、 電極層のイオン交換樹脂とカーボンとの比率を測定する方法を示し た図、
図 8は、 電極層のィォン交換樹脂とカーボンとの比率を比較例と実施例とで 比較して示したグラフ、
図 9は、 従来の燃料電池を構成するセルの概略図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施例について、 添付した図面に基づいて詳細に説明する。 図 1に示した燃料電池 1 0は、 複数個のセル 1 1を重ね合わせて構成されて いる。 単体のセル 1 1は、 膜電極接合体 1 2の両側にセパレータ 1 3， 1 4を備 えている。
膜電極接合体 1 2は、 イオン交換膜 1 5の両面にそれぞれ力ソード電極 （酸 素極） 1 6およびアノード電極 （燃料極） 1 7をそれぞれ積層し、 力ソード電極 1 6に力ソード拡散層 1 8を積層し、 アノード電極 1 7にアノード拡散層 1 9を 積層している。力ソ一ド電極 1 6は、本発明に係る燃料電池用電極層に相当する。
力ソード拡散層 1 8の外側にセパレータ 1 3を設けることで力ソード拡散層 1 8とセパレータ 1 3とで酸素ガス流路 2 1 (図 2参照） が形成され、 アノード 拡散層 1 9の外側にセパレータ 1 4を設けることでアノード拡散層 1 9とセパレ ータ 1 4とで水素ガス流路 （図示せず） が形成される。
イオン交換膜 1 5とセパレータ 1 3との間にシール 2 3を介在させること で、 イオン交換膜 1 5とセパレータ 1 3との間をシールする。 イオン交換膜 1 5とセパレータ 1 4との間にシール 2 4を介在させること で、 イオン交換膜 1 5とセパレ一タ 1 4との間をシールする。
図 2は、 拡大された燃料電池用電極層を示している。
イオン交換膜 1 5の一方の面に力ソード電極 1 6を積層し、 力ソード電極 1 6に力ソード拡散層 1 8を積層し、 力ソード拡散層 1 8の外側にセパレータ 1 3 を設けている。 前述した酸素ガス流路 2 1は、 力ソード拡散層 1 8の外側に複数 の溝 1 3 aが形成されたセパレータ 1 3を重ねることで形成される。
力ソード電極 1 6は、 粒状の導電材料 2 7、 造孔剤 2 8、 およびイオン交換 樹脂 3 1を有する。
粒状の導電材料 2 7は、 一例として、 粒状のカーボン 2 7 aの周囲に、 白金 ( P t ) からなる触媒を胆持している。
造孔剤 2 8は、 例えば、 導電性を備えた針状炭素繊維からなる。 造孔剤 2 8 は力ソード電極 1 6の空孔率を変化させる。 造孔剤 2 8が増えれば空孔率が高ま る。
イオン交換樹脂 3 1としては、 一例として、 ナフイオン （デュポン社の登録 商標） が用いられる。 イオン交換樹脂 3 1が増すと接着性が向上する。 以下、 ィ オン交換樹脂 3 1として、 ナフイオンを用いた例について説明する。
上記イオン交換樹脂 3 1は、 エリア E 1において多量に含まれ、 エリア E 2 においては中量程度含まれ、 エリア E 3においては少量含まれている。 つまり、 イオン交換樹脂 3 1は、 力ソード拡散層 1 8からイオン交換膜 1 5に向かうにし たがって密度が徐々に高くなるように含まれている。
燃料電池 1 0によれば、酸素ガス流路 2 1に酸素ガスを供給することにより、 力ソード拡散層 1 8を経て力ソード電極 1 6内に酸素 （0 2) が矢印 Aの如く進 入する。
一方、 アノード電極 1 7内の反応で生成した水素イオン （H +) はイオン交 換膜 1 5を透過して、 力ソード電極 1 6側に矢印 Bの如く進入する。
よって、 水素イオン （H +) と酸素 （0 2) とが反応して、 生成水が生成され る。 水素イオン （H +) と酸素 （〇2) との反応は、 力ソード電極 1 6内のうち、 特にイオン交換膜 1 5との界面 2 5近傍の領域、 エリア E 1において進行する。 ここで、 エリア E 1において、 イオン交換樹脂 3 1の密度が高いので、 カソ ード電極 1 6はイオン交換膜 1 5に良好に接着する。これにより、水素イオン（H +) と酸素 （o 2) との反応は効率よく確保される。
水素イオン （H +) と酸素 （0 2) との反応で生成した生成水は、 力ソード電 極 1 6内から力ソード拡散層 1 8に流出する。
以下、 燃料電池用電極層としての力ソード電極 1 6を製造する装置、 および 力ソード電極 1 6を製造する方法について説明する。
なお、 燃料電池用電極層の製造装置および製造方法について、 理解を容易に するために、 力ソード電極 1 6から造孔剤 2 8を除いた状態で説明する。
図 3は、 本発明に係る燃料電池用電極層の製造方法を実施するための装置を 概略的に示している。
図 3において、 燃料電池用電極層の製造装置 4 0は、 電極ペース卜 4 1を長 尺なシート状基材 4 2に塗布する塗布手段 4 3と、 シート状基材 4 2に塗布した 電極ペースト 4 1を乾燥する加熱炉 4 4と、 該加熱炉 4 4の上流側に、 ロール状 に巻かれたシート状基材 4 2を送り出す送出しロール 4 5と、 第 1、 第 2の転送 ロール 4 6， 4 7、 および塗布ロール 4 8と、 加熱炉 4 4の下流側に配置された 第 3、 第 4の転送ロール 5 1， 5 2と、 シート状基材 4 2を巻き取る巻取リロー ル 5 3と、 を備えている。
電極ペースト 4 1は、 粒状の導電材料 2 7および造孔剤 2 8 (図 2参照）、 および溶媒 4 9 (図 5、 図 6 B参照） を有するペースト状の電極である。 溶媒 4 9はナフイオン 3 1 (図 2参照） を含む。
塗布手段 4 3は、 電極ペースト 4 1を蓄える貯留タンク 5 4と、 貯留タンク 5 4から電極ペースト 4 1を吐出するポンプ 5 5と、 吐出した電極ペースト 4 1 をシート状基材 4 2に塗布する塗布部 5 6と、 を備えている。
前記製造装置 4 0で力ソード電極 1 6を製造するときには、 送出しロール 4 5を矢印 Cの如く回転させて、 送出しロール 4 5からシート状基材 4 2を矢印 D の如く送り出す。 同時に、 モータ 5 7でポンプ 5 5を駆動することで、 貯留タン ク 5 4内の電極ペースト 4 1を吸引流路 5 8を介して、 ポンプ 5 5に矢印 Eの如 く吸引し、 吸引した電極ペースト 4 1をポンプ 5 5から吐出流路 5 9に矢印 Fの 如く送り出す。
塗布部 5 6近傍の吐出流路 5 9に設けられた塗布バルブ 6 1を開け、 吐出流 路 5 9近傍の第 1 リタ一ン流路 6 2に設けられたリターンバルブ 6 3を閉じる と、 吐出流路 5 9に吐出された電極ペースト 4 1は吐出部 5 6の塗布口 5 6 aか ら吐出され、 シート状基材 4 2表面に塗布される。
シート状基材 4 2に所定量の電極ペースト 4 1を塗布した後、 塗布バルブ 6 1を閉じ、 リターンバルブ 6 3を開けることで、 吐出流路 5 9に吐出された電極 ペースト 4 1は第 1 リターン流路 6 2を通って矢印 Hの如く貯留タンク 5 4に戻 る。
電極ペース卜 4 1が塗布されたシート状基材 4 2は、 加熱炉 4 4に矢印 Iの 如く搬入される。
電極ペースト 4 1は加熱炉 4 4内で乾燥されて力ソード電極 1 6になる。 こ の力ソード電極 1 6はシート状基材 4 2とともに乾燥炉 4 4から矢印 Jの如く搬 出されて巻取りロール 5 3に矢印 Kの如く巻き取られる。
なお、 塗布部 5 6はエア抜き用の配管 6 4に連通している。 このエア抜き用 の配管 6 4は、 電極ペースト 4 1を塗布部 5 6に充填するときにバルブ 6 9を開 けてエアを抜くために用いられる。 バルブ 6 9は、 電極ペースト 4 1をシート状 基材 4 2に塗布するときにはバルブ 6 9を閉じておく。
図 4に示した前記加熱炉 4 4は、 炉本体 6 5の内部にシート状基材 4 2を搬 送する複数の搬送ロール 6 6と、 該複数の搬送ロール 6 6の下方に配置された加 熱手段 6 7と、 前記搬送ロール 6 6の上方に配置された吸気手段 6 8と、 を備え ている。
加熱手段 6 7は、 温風 7 1を供給する温風供給部 7 3と、 温風供給部 7 3に 連通する複数の吹出しノズル 7 2と、 を有している。複数の吹出しノズル 7 2の 各々は、 搬送ロール 6 6と搬送ロール 6 6との間に上向きに配置されている。
温風供給部 7 3から各吹出しノズル 7 2に供給された温風 7 1は、 該吹出し ノズル 7 2から上向きに矢印 Lの如く吹き出される。
電極ペースト 4 1は温風 7 1でもって加熱されるため、多数の加熱ロール（図 示せず） を必要とせず、 設備の簡素がを図れる。 吸気手段 6 8は吸込部 7 6を備えている。 この吸込部 7 6は複数の吸込口 7 5に連通している。 該吸込口 Ί 5は電極ペース卜 4 1の上方に配置されている。 吸込部 7 6が駆動することで、 電極ペース卜 4 1の上方に生じた蒸気 7 4 (図 5 も参照） は矢印 Mの如く吸い込まれる。
加熱手段 6 7の吹出しノズル 7 2で温風 7 1を下方から上方に向けて矢印 L の如く吹き出し、吹き出した温風 7 1はシ一ト状基材 4 2の下面 4 2 aに当たる。 温風 7 1がシート状基材 4 2の下面 4 2 aに当たることで、 シート状基材 4 2の 下方から電極ペースト 4 1を加熱する。
同時に、 吸気手段 6 8の吸込部 7 6を駆動することで、 電極ペースト 4 1の 上方に生じた蒸気 7 4を吸込口 7 5から矢印 Mの如く吸い込む。 これにより、 電 極ペースト 4 1の上方に生じた蒸気 7 4は除去される。
加えて、 加熱手段 6 7で温風 7 1を下方から上方に向けて吹き出すことで、 電極ペースト 4 1から蒸発した蒸気 7 4は、温風 7 1で上方に導かれる。よって、 電極ペースト 4 1から蒸発した蒸気 7 4は、 電極ペース卜 4 1の周囲から除去す ることが可能になる。
これにより、 電極ペースト 4 1内の溶媒 4 9 (図 5参照） を上方によリー層 迅速に移動することができる。 したがって、 電極ペースト 4 1内のイオン交換樹 脂 （ナフイオン） 3 1 (図 2参照） を電極ペース卜 4 1の上面近傍によリー層効 率よく集めることができる。
次に、 燃料電池用電極層の製造方法の概要について、 図 5に基づいて説明す る。
図 5を参照すると、 電極ペースト 4 1は、 シート状基材 4 2と共に搬送口一 ル 6 6でもって矢印 Iの如く搬送される。
この状態において、吹出しノズル 7 2から矢印 Lの如く温風 7 1を吹き出す。 吹き出した温風 7 1は、 シート状基材 4 2の下面 4 2 aに当たり、 シート状基材 4 2の下方から電極ペースト 4 1の下面 4 1 aを加熱する。
電極ペースト 4 1内の溶媒 4 9のうち、下面 4 1 a側の溶媒 4 9が加熱され、 加熱された溶媒 4 9は上面 4 1 b側に移動する。
加熱された溶媒 4 9が上面 4 1 bに到達することで、 溶媒 4 9の一部は上面 4 1 bから蒸気 7 4として蒸発する。 上面 4 1 bに到達した残りの溶媒 4 9は、 外気に触れて冷却されて下方に移動する。 これによリ、 電極ペース卜 4 1内に溶 媒 4 9による上向きの渦流が矢印 Nの如く発生する。
電極ペース卜 4 1の上面 4 1 bの上方に生じた蒸気 7 4は吸込口 7 5から矢 印 Mの如く吸い込まれる。 これにより、 上面 4 1 bの上方に生じた蒸気 7 4は除 去される。
蒸気 7 4を除去することで、 加熱された下面 4 1 a側の溶媒 4 9は上面 4 1 b側に迅速に移動することが可能になる。 これにより、 溶媒 4 9による上方に向 けての渦流が細かい渦流となる。
次に、 燃料電池用電極層の製造方法について、 図 6 A〜図 6 Dに基づいて詳 細に説明する。
図 6 Aに示すように、 先ず、 加熱炉 4 4内の複数の搬送ロール 6 6でもって シート状基材 4 2を矢印 Iの如く搬送することにより、 シート状基材 4 2ととも に複数の電極ペースト 4 1を矢印 Iの如く炉本体 6 5内に搬入する。
この状態において、 複数の吹出しノズル 7 2から吹き出された温風 7 1は矢 印 Lの如くシート状基材 4 2の下面 4 2 aに当たる。 同時に、 電極ペースト 4 1 の上方に配置した複数の吸込口 7 5でもって、 電極ペースト 4 1の上面 4 1 bか ら発生した蒸気を矢印 Mの如く吸い込む。
図 6 Aで説明したように炉本体 6 5内に電極ペースト 4 1を搬入した直後 は、 電極ペースト 4 1内には、 図 6 Bに示すように、 溶媒 4 9は全域に亘つて均 —に含まれている。 さらに、 電極ペースト 4 1内には、 粒状の導電材料 2 7や造 孔剤 2 8 (図 2参照） が含まれている。
この状態において、 温風 7 1をシート状基材 4 2の下面 4 2 aに矢印 Lの如 く当てることで、 シート状基材 4 2の下方から電極ペースト 4 1の下面 4 1 aを 加熱する。
電極ペースト 4 1内の溶媒 4 9のうち、下面 4 1 a側の溶媒 4 9が加熱され、 加熱された溶媒 4 9は上面 4 1 bに向かって上昇する。
加熱された溶媒 4 9が上面 4 1 bに到達すると、 溶媒 4 9の一部が上面 4 1 bから蒸気 7 4として蒸発する。 上面 4 1 bに到達した残りの溶媒 4 9は、 外気に触れて冷却されて下方に移 動する。 これにより、 電極ペースト 4 1内に溶媒 4 9による上向きの渦流が矢印 Nの如く発生する。
上面 4 1 bの上方に生じた蒸気 7 4を吸込口 7 5から矢印 Mの如く吸い込む ことで、 電極ペースト 4 1の上方に生じた蒸気 7 4は除去される。 これにより、 加熱された下側の溶媒 4は上方に迅速に移動する。 従って、 溶媒 4 9による上方 に向けての渦流は細かい渦流 7 8になる。
図 6 Cにおいて、 発生した細かい渦流 7 8で、 溶媒 4 9内に含まれているィ オン交換樹脂、 すなわちナフイオン 3 1 (図 2参照） は上方に迅速に移動する。
よって、 電極ペースト 4 1内のうち、 上面 4 1 b側のエリア e 1にナフィォ ン 3 1が集まる。 ナフイオン 3 1が集まったエリア e 1はハッチングで示されて いる。
ナフイオン 3 1がエリア e 1に集まることで、 電極ペースト 4 1内のうち、 下面 4 1 a側のエリア e 2において、 ナフイオン 3 1の量が減少する。
図 6 Dにおいて、温風 7 1による加熱と、蒸気 7 4の除去を継続することで、 電極ペース卜 4 1内の上面 4 1 b側にナフイオン 3 1がさらに集まることで高密 度エリア E 1となる。
電極ペースト 4 1内のうちの中間には、 ナフイオン 3 1がある程度集まるこ とにより中間密度ェリア E 2となる。
エリア E 1および中間エリア E 2にナフイオン 3 1が集まることで、 下面 4 1 a側にはナフイオン 3 1が少量の低密度ェリア E 3となる。
—方、 溶媒 4 9は、 エリア E 1、 E 2において、 殆ど存在しないで、 エリア E 3の力ソード拡散層 1 8近傍に集中して存在する。 この状態で、 電極ペースト 4 1内の溶媒 4 9を乾燥することにより、 図 2に示す力ソード電極 1 6を得る。
以上説明したように、 電極ペースト 4 1内に上方に向けて細かい渦流 7 8を 発生させることで、電極ペースト 4 1内に含まれている下側のイオン交換樹脂が、 溶媒とともに上方に迅速に移動する。よって、電極ペースト 4 1が乾燥する前に、 電極ペースト 4 1内のナフイオン 3 1は上面 4 1 b近傍に集まる。
ここで、 電極ペース卜 4 1が乾燥する前に、 電極ペース卜 4 1内のナフィォ ン 3 1を上面 4 1 b近傍に集め、 かつ下面 4 1 a側のナフイオン 3 1を減らすこ とを考慮すると、 図 3に示す塗布部 5 6を乾燥炉 4 4に隣接させることが好まし い。なぜなら、塗布部 5 6でシ一ト状基材 4 2に電極ペース卜 4 1を塗布した後、 電極ペースト 4 1を直ちに温風 7 1で乾燥することができるので、 電極ペースト 4 1が乾燥する前に、 電極ペースト 4 1内のナフイオン 3 1を上面 4 1 b近傍に 集め、 かつ下面 4 1 a側のナフイオン 3 1を減らすことがより確実になるからで のる。
このように製造された力ソード電極 1 6は、 イオン交換膜 1 5と力ソード拡 散層 1 8との間に積層される際には、シート状基材 4 2から剥離させて使用する。
図 2に示したように、 力ソード電極 1 6において、 ナフイオン 3 1は、 エリ ァ E 1に多量に含まれており、 エリア E 2に中程度に含まれており、 エリア E 3 に少量含まれている。すなわち、カソード電極 1 6において、ナフイオン 3 1は、 力ソード拡散層 1 8からイオン交換膜 1 5に向かうにしたがって密度が徐々に高 くなるように含まれている。
図 6 A〜図 6 Dで説明したように、 燃料電池用電極層の製造方法によれば、 電極ペースト 4 1内に細かい渦 7 8を発生させることで、 溶媒 4 9が乾燥する前 に、 ナフイオン 3 1を力ソード拡散層 1 8からイオン交換膜 1 5に向かうにした がって密度が徐々に高くなるように含ませることができる。 これにより、 ナフィ オン 3 1を徐々に変化させた力ソード電極 1 6を簡単に作ることができる。
図 7は、 燃料電池用電極層のイオン交換樹脂とカーボンとの比率を測定する ための概略図を示している。
図 7において、 力ソード電極 1 6のうち、 イオン交換膜 1 5 (図 2参照） と の界面 2 5をイオン交換膜界面、 力ソード拡散層 1 8 (図 2参照） との界面 2 6 を、 拡散層界面とする。
また、 イオン交換膜界面 2 5側のイオン交換樹脂 Zカーボン比を第 1イオン 交換樹脂 カーボン比とし、 拡散層界面 2 6側のイオン交換樹脂 Zカーボン比を 第 2イオン交換樹脂 Zカーボン比とする。
先ず、 イオン交換膜界面 2 5側の第 1イオン交換樹脂 Zカーボン比を求める 方法について説明する。 力ソード電極 1 6のイオン交換膜界面 2 5に矢印 Pの如く波長一定の X線を 照射し、 イオン交換膜界面 2 5から発生する二次 X線が矢印 Qの如く発生する。
このスペクトルを分光結晶 （図示せず） を用いて測定し、 イオン交換膜界面 2 5側のイオン交換樹脂 （ナフイオン） とカーボン （C ) との比率を分析する。
具体的には、 ナフイオン 3 1に含まれている S量と、 粒状のカーボン 2 7 a (図 2参照） に担持されている触媒（P t ) 3 3 (図 2参照） の量とを測定する。 測定した S量と P t量とに基づいて、 イオン交換膜界面 2 5側のナフイオンと カーボンとの比、 すなわち、 第 1イオン交換樹脂 Zカーボン比を求める。
なお、 S量とは、 イオン交換樹脂中スルホン酸基中の硫黄元素量をいう。
次に、 拡散層界面 2 6側の第 2イオン交換樹脂 カーボン比を求める方法に ついて説明する。
第 1イオン交換樹脂/カーボン比を求める方法と同様に、 力ソード電極 1 6 の拡散層界面 2 6に波長一定の X線を照射し、 拡散層界面 2 6から発生する二次 X線を分光結晶を用いて測定する。
この測定値に基づいて、 拡散層界面 2 6側のイオン交換樹脂 （ナフイオン） とカーボン （C ) との比率を分析して、 第 2イオン交換樹脂 Zカーボン比を求め る。
図 8は、 燃料電池用電極層のイオン交換樹脂とカーボンとの比率をグラフで 示している。 縦軸にイオン交換樹脂 Zカーボン比を示し、 横軸に比較例と寒施例 とを示す。
比較例は、 図 3に示す塗布手段 4 3でシート状基材 4 2に電極ペースト 4 1 を塗布した後、 電極ペースト 4 1を、 通常の乾燥方法で乾燥することにより製造 した力ソード電極 （図示せず） である。
実施例は、 図 6〜図 7に示す燃料電池用電極層の製造方法で製造した力ソー ド電極 1 6である。
比較例の力ソード電極は、 イオン交換膜界面側の第 1イオン交換樹脂 Zカー ボン比が、 （◊記号） で示すように 1 . 4、 拡散層界面側の第 2イオン交換樹脂 ノカーボン比が、 （口記号） で示すように 1 . 4である。 すなわち、 比較例の力 ソード電極は、 第 1、 第 2のイオン交換樹脂 Zカーボン比が同じ値である。 これ により、 比較例の力ソード電極は、 イオン交換膜界面側のイオン交換樹脂 （ナフ イオン） の量と、 拡散層界面 2 6側のイオン交換樹脂 （ナフイオン） の量とが同 じであることが分かる。
一方、 実施例の力ソード電極 1 6は、 イオン交換膜界面 2 5側の第 1イオン 交換樹脂 Zカーボン比が、 （◊記号） で示すように 1 . 6、 拡散層界面 2 6側の 第 2イオン交換樹脂/カーボン比が、 （口記号） で示すように 1 . 2であり、 第 1イオン交換樹脂 Zカーボン比 1 . 6と第 2イオン交換樹脂ノカーボン比 1 . 2 との平均値は、 （△記号） で示すように 1 . 4である。 平均値 1 . 4は、 比較例 のカソード電極の第 1、 第 2のイオン交換樹脂 カ一ボン比と同じである。
これにより、 実施例の力ソード電極 1 6は、 イオン交換膜界面 2 5側のィォ ン交換樹脂（ナフイオン）の量が増加し、拡散層界面 2 6側のイオン交換樹脂（ナ フイオン） の量が減少していることが分かる。 すなわち、 実施例の力ソード電極 1 6は、 イオン交換樹脂 （ナフイオン） の量が、 拡散層界面 2 6からイオン交換 膜界面 2 5に向けて徐々に増加していることが分かる。
このように、 実施例の力ソード電極 1 6は、 イオン交換膜界面 2 5側のィォ ン交換樹脂 （ナフイオン） の量を増加させることで、 イオン交換膜界面 2 5のィ オン交換膜に対する密着性の向上を図ることができる。 これにより、 力ソード電 極 1 6内のうち、 イオン交換膜界面 2 5近傍の反応効率を高めることができる。
ここで、 第 1イオン交換樹脂 カーボン比 1 . 6と第 2イオン交換樹脂 カ 一ボン比 1 . 4とのイオン交換樹脂 Zカーボン比差 Aが 0. 4であり、 0 . 2以 上である。
イオン交換樹脂 Zカーボン比差 Aが 0. 2以上になることで、 力ソード電極 1 6とイオン交換膜 1 5との密着性の向上を図ることが可能である。
加えて、 イオン交換樹脂 Zカーボン比差 Aが 0 . 2以上になることで、 カソ ード電極 1 6内で生成した生成水の排水性の向上を図ることができる。
ところで、 イオン交換樹脂 Z力一ボン比差 Aが 0. 6を超えると、 抵抗が増 加するという不具合が発生することが考えられる。
そこで、 イオン交換樹脂 カ一ボン比差 Aを 0. 2 ~ 0. 6の範囲に設定す ることが好ましい。 なお、 前記実施例では、 電極層として力ソード電極 1 6を例に説明したが、 電極層はこれに限らないで、 アノード電極 1 7とすることも可能である。 産業上の利用可能性
本発明は、 シー卜状基材に電極層用の電極ペーストを塗工し、 塗工した電極 ペーストを乾燥させて電極層とする燃料電池用電極層の製造方法に好適である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 - シート状基材に電極層用の電極ペーストを塗工し、 塗工した電極ペース卜を 乾燥させて電極層とする燃料電池用電極層の製造方法であって、
前記電極層用の電極ペース卜を前記シート状基材上に塗工する工程と、 このシ一卜状基材の下方から電極ペーストを加熱する工程と、
前記加熱によリ電極ペース卜の上方に生じた蒸気を除去することでもって前 記電極層を得る工程と、
からなることを特徴とする燃料電池用電極層の製造方法。
2 . 前記電極層用の電極ペーストを、 前記シート状基材に一定間隔をおいて連続 的に塗工し、
前記電極ペース卜の加熱を、下方から上方に向けて吹き出す温風でおこなう、 ことを特徴とする請求項 1に記載の燃料電池用電極層の製造方法。
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