JP2005149847A - 燃料電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電解質層1を用意した後、スクリーン印刷法により、電解質層1の表面に触媒と、電解質溶液と、溶剤とを含む混合溶液を直接塗布する。これにより、電解質層1の表面に電極触媒層2を形成する。その後、ガス拡散層を用意し、電気触媒層2とガス拡散層とを張り合わせることで、ガス拡散層を電極触媒層2の外側に配置する。さらに、セパレータをガス拡散層の外側に配置する。
【選択図】 図3
Description
図1に本発明の第1実施形態における燃料電池の構成を示す。この燃料電池は、例えばPEFCであり、図1に示すように、電解質層1と、電解質層1の両側に配置された電極触媒層2と、電極触媒層2の外側に配置されたガス拡散層3とを備えている。そして、これらがガス流路4a付きのセパレータ4により狭持された構成となっている。
本実施形態は、第1実施形態に対して、スクリーン印刷の方法が異なっている。
第1、第2実施形態では、電極触媒層2を備える燃料電池を製造する場合を例として説明したが、電極触媒層2の代わりに電極層と触媒層とを別々に形成する場合にも本発明を適用することができる。
上記した各実施形態において、電解質層1の表面上に電極触媒層2もしくは電極層を形成する場合では、電解質層1の表面上に電極触媒層2等を形成する工程の前に、以下の工程を行うこともできる。
11…定盤部、12…ポンプ、13…除外装置、14…枠、
15…スクリーン、16…スキージ、21…密閉容器、
22…不活性ガス導入口、23…不活性ガス導入手段。
Claims (13)
- 電解質層(1)と、前記電解質層の両側に配置された電極触媒層(2)と、前記電極触媒層の外側に配置されたガス拡散層(3)とを備える燃料電池の製造方法において、
前記電解質層を用意する工程と、
前記ガス拡散層を用意する工程と、
前記ガス拡散層を用意した後、スクリーン印刷法により、前記ガス拡散層を被塗布材料として、前記被塗布材料の表面に触媒と溶剤とを含む溶液を直接塗布することで、前記ガス拡散層の表面に前記電極触媒層を形成する工程と、
前記電解質層と前記電極触媒層とを張り合わせることで、前記電解質層の両側に前記電極触媒層を配置し、前記電極触媒層の外側に前記ガス拡散層を配置する工程とを有することを特徴とする燃料電池の製造方法。 - 前記ガス拡散層を用意する工程では、表面にアライメントマークがあらかじめ形成された前記ガス拡散層を用意し、
前記ガス拡散層の表面に前記電極触媒層を形成する工程では、前記アライメントマークを基準にして、前記ガス拡散層の表面に前記電極触媒層を形成することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池の製造方法。 - 電解質層(1)と、前記電解質層の両側に配置された電極触媒層(2)と、前記電極触媒層の外側に配置されたガス拡散層(3)とを備える燃料電池の製造方法において、
前記電解質層を用意する工程と、
前記電解質層を用意した後、スクリーン印刷法により、前記電解質層を被塗布材料として、前記被塗布材料の表面に、触媒と溶剤とを含む溶液を直接塗布することで、前記電解質層の表面に前記電極触媒層を形成する工程と、
前記ガス拡散層を用意する工程と、
前記電気触媒層と前記ガス拡散層とを張り合わせることで、前記ガス拡散層を前記電極触媒層の外側に配置する工程とを有することを特徴とする燃料電池の製造方法。 - 前記電解質層を用意する工程では、表面にアライメントマークがあらかじめ形成された前記電解質層を用意し、
前記電解質層の表面に前記電極触媒層を形成する工程では、前記アライメントマークを基準にして、前記電解質層の表面に前記電極触媒層を形成することを特徴とする請求項3に記載の燃料電池の製造方法。 - 電解質層(1)と、前記電解質層の両側に配置された電極触媒層(2)と、前記電極触媒層の外側に配置されたガス拡散層(3)とを備える燃料電池の製造方法において、
前記電解質層を用意する工程と、
前記ガス拡散層を用意する工程と、
前記電解質層およびガス拡散層を用意した後、スクリーン印刷法により、前記電解質層および前記ガス拡散層を被塗布材料として、前記被塗布材料の表面に触媒と溶剤とを含む溶液を直接塗布することで、前記電解質層および前記ガス拡散層の両表面に前記電極触媒層を形成する工程と、
前記電解質層表面に形成された前記電極触媒層と、前記ガス拡散層表面に形成された前記電極触媒層とを張り合わせることで、前記電解質層の両側に前記電極触媒層を配置し、前記電極触媒層の外側に前記ガス拡散層を配置する工程とを有することを特徴とする燃料電池の製造方法。 - 前記電解質層を用意する工程では、表面にアライメントマークがあらかじめ形成された前記電解質層を用意し、
前記ガス拡散層を用意する工程では、表面にアライメントマークがあらかじめ形成された前記ガス拡散層を用意し、
前記電解質層および前記ガス拡散層の表面に前記電極触媒層を形成する工程では、前記アライメントマークを基準にして、前記電解質層および前記ガス拡散層の表面に前記電極触媒層を形成することを特徴とする請求項5に記載の燃料電池の製造方法。 - 電解質層と、前記電解質層の両側に配置された電極層と、前記電極層の外側に順に配置された触媒層およびガス拡散層とを備える燃料電池の製造方法において、
前記電解質層を用意する工程と、
前記電解質層を用意した後、スクリーン印刷法により、前記電解質層の表面に金属と溶剤を含む溶液を直接塗布することで、前記電解質層の表面に前記電極層を形成する工程と、
前記電極層の外側に前記触媒層を配置する工程と、
前記ガス拡散層を前記触媒層の外側に配置する工程とを有することを特徴とする燃料電池の製造方法。 - 前記電解質層を用意する工程では、表面にアライメントマークがあらかじめ形成された前記電解質層を用意し、
前記電解質層の表面に前記電極層を形成する工程では、前記アライメントマークを基準にして、前記電解質層の表面に前記電極層を形成することを特徴とする請求項7に記載の燃料電池の製造方法。 - 前記電解質層を用意する工程では、多孔質材料で補強された前記電解質層を用意することを特徴とする請求項3ないし8のいずれか1つに記載の燃料電池の製造方法。
- 前記電極触媒層もしくは前記電極層を形成する工程では、前記被塗布材料を固定する定盤部(11)に細孔(11a)が設けられており、前記細孔から吸引を行う吸引手段(12)を有するスクリーン印刷機を用い、前記細孔から前記被塗布材料を吸引するともに、前記溶液中から気化した前記溶剤を吸引しながら、前記電極触媒層もしくは前記電極層を形成することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の燃料電池の製造方法。
- 前記電極触媒層もしくは前記電極層を形成する工程では、前記被塗布材料を固定する定盤部(11)の温度を調節する手段を備えるスクリーン印刷機を用い、前記定盤部の温度を前記溶剤の沸点以上の温度に保持しながら、前記電極触媒層もしくは前記電極層を形成することを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の燃料電池の製造方法。
- 前記電極触媒層もしくは前記電極層を形成する工程では、前記被塗布材料および前記被塗布材料を固定する定盤部(11)とを密閉する密閉容器(21)と、前記密閉容器外部の雰囲気に対して前記密閉容器内部を負圧雰囲気とする手段(12)とを有するスクリーン印刷機を用い、前記密閉容器内部を負圧雰囲気として、前記電極触媒層もしくは前記電極層を形成することを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の燃料電池の製造方法。
- 前記スクリーン印刷機は、前記密閉容器内部に不活性ガスを導入する手段(23)を有しており、前記前記密閉容器内部に不活性ガスを導入しながら、前記電極触媒層もしくは前記電極層を形成することを特徴とする請求項12に記載の燃料電池の製造方法。
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