JP4930644B1 - 燃料電池用ガス拡散層及びその製造方法 - Google Patents
燃料電池用ガス拡散層及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4930644B1 JP4930644B1 JP2011067654A JP2011067654A JP4930644B1 JP 4930644 B1 JP4930644 B1 JP 4930644B1 JP 2011067654 A JP2011067654 A JP 2011067654A JP 2011067654 A JP2011067654 A JP 2011067654A JP 4930644 B1 JP4930644 B1 JP 4930644B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive layer
- polymer
- conductive
- layer
- gas diffusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
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
- H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
- H01M4/8657—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites layered
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
- H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode
-
- 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
-
- 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
- H01M4/8605—Porous electrodes
-
- 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
- H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
- H01M4/8652—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites as mixture
-
- 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
- H01M4/8668—Binders
-
- 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
- H01M4/8673—Electrically conductive 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
- H01M4/8875—Methods for shaping the electrode into free-standing bodies, like sheets, films or grids, e.g. moulding, hot-pressing, casting without support, extrusion without support
-
- 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
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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
- H01M8/02—Details
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0234—Carbonaceous material
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0239—Organic resins; Organic polymers
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0241—Composites
- H01M8/0243—Composites in the form of mixtures
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0241—Composites
- H01M8/0245—Composites in the form of layered or coated products
-
- 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
-
- 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]
-
- 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
- H01M8/1007—Fuel cells with solid electrolytes with both reactants being gaseous or vaporised
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、第1の導電層と第2の導電層との密着性が良好であり、且つ各導電層の膜厚のバラツキを抑えたガス拡散層を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の燃料電池用ガス拡散層は、第1の導電層及び第2の導電層を有する積層体からなる燃料電池用ガス拡散層であって、前記第1の導電層は、少なくとも導電性炭素粒子、及びガラス転移温度が−30〜220℃の高分子重合体を含み、且つ、前記第2の導電層は、少なくとも導電性炭素材料、及びガラス転移温度が−30〜220℃の高分子重合体を含み、「第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する」、「第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する」の少なくとも1つを満たすものである。
【選択図】なし
【解決手段】本発明の燃料電池用ガス拡散層は、第1の導電層及び第2の導電層を有する積層体からなる燃料電池用ガス拡散層であって、前記第1の導電層は、少なくとも導電性炭素粒子、及びガラス転移温度が−30〜220℃の高分子重合体を含み、且つ、前記第2の導電層は、少なくとも導電性炭素材料、及びガラス転移温度が−30〜220℃の高分子重合体を含み、「第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する」、「第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する」の少なくとも1つを満たすものである。
【選択図】なし
Description
本発明は、燃料電池用ガス拡散層及びその製造方法に関する。
固体高分子形燃料電池を構成する膜−電極接合体(MEA)は、ガス拡散層、触媒層、イオン伝導性固体高分子電解質膜、触媒層及びガス拡散層が順次積層された構造を有している。
この固体高分子形燃料電池の反応は、触媒層内の、触媒粒子、電解質及び燃料ガスが接触する三相界面において進行する。高い発電性能を得るためには、この三相界面において電極反応により生じた水分を電極系外へ効率的に排出させ、燃料ガスが滞りなく供給される様にすると共に、供給された燃料ガスを電極触媒層面へ均一に拡散させることが重要である。そのため、触媒面に対して効率的に燃料ガスを供給し、電極内での排水性を高めるためのガス拡散層を触媒層近傍に配置する必要がある。
このガス拡散層には、一般的にカーボンペーパー、カーボンクロス等の導電性多孔質基材が使用される。更に、この導電性多孔質基材の導電性、ガス拡散性、水の排出性等を向上させる目的から、導電性炭素粒子、撥水性樹脂等を含む導電性多孔質層を導電性多孔質基材上に形成する場合がある。
従来のガス拡散層は、カーボンペーパーやカーボンクロス等、表面に数十μm程度の凹凸を有する導電性多孔質基材の上に、導電性多孔質層形成用ペースト組成物を塗布し、その後乾燥させて導電性多孔質層を形成するため(塗布法;特許文献1及び2)、導電性多孔質基材表面からペースト組成物が染み込む等、均一な膜厚の導電性多孔質層を形成することは困難であった。また、このように、導電性多孔質層の膜厚が均一でない場合、つまり導電性多孔質層の膜厚にバラツキが大きい場合、隣接する触媒層面に対して安定的にガスを透過・拡散することができず、燃料電池の性能を低下させる一因となっていた。一方、転写法を用いて、導電性多孔質層を一旦転写フィルムに形成した後、導電性多孔質基材上に導電性多孔質層を圧接し、転写フィルムを剥すことでガス拡散層を形成する方法もあるが、この方法では上記塗布法に比べ、導電性多孔質基材と導電性多孔質層との間の密着性が充分ではなく、電池性能等の点で改善の余地がある。
本発明は、第1の導電層と第2の導電層との密着性が良好であり、且つ各導電層の膜厚のバラツキを抑えたガス拡散層を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題に鑑み、燃料電池用ガス拡散層に所望の性能を付与すべく、鋭意研究を重ねてきた。その結果、特定の成分を含む第1の導電層及び第2の導電層を使用することで、上記課題を解決できる燃料電池用ガス拡散層を提供できることを見出した。本発明は、このような知見に基づき完成されたものである。具体的には、
(A)第1の導電層中の高分子重合体(ガラス転移温度は−30〜220℃)は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の高分子重合体(ガラス転移温度は−30〜220℃)は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つを満たすように積層させることにより、膜厚の安定した第1の導電層を、第2の導電層上に形成させ、且つ、第1の導電層と第2の導電層との密着性を改善したガス拡散層を作製することが可能である。
(A)第1の導電層中の高分子重合体(ガラス転移温度は−30〜220℃)は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の高分子重合体(ガラス転移温度は−30〜220℃)は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つを満たすように積層させることにより、膜厚の安定した第1の導電層を、第2の導電層上に形成させ、且つ、第1の導電層と第2の導電層との密着性を改善したガス拡散層を作製することが可能である。
すなわち、本発明は、下記の燃料電池用ガス拡散層及びその製造方法に係る。
項1.第1の導電層及び第2の導電層を有する積層体からなる燃料電池用ガス拡散層であって、
前記第1の導電層は、少なくとも導電性炭素粒子、及びガラス転移温度が−30〜220℃の高分子重合体を含み、且つ、
前記第2の導電層は、少なくとも導電性炭素材料、及びガラス転移温度が−30〜220℃の高分子重合体を含み、
以下の(A)及び(B):
(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つを満たす、燃料電池用ガス拡散層。
項2.前記(A)及び(B)の両方を満たす、項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
項3.前記第2の導電層における前記導電性炭素材料が、平均繊維径が5μm以上の導電性炭素繊維及び/又は平均粒子径が5μm以上の導電性炭素粒子である、項1又は2に記載の燃料電池用ガス拡散層。
項4.項1〜3のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
(I)基材上に、少なくとも導電性炭素粒子、及びガラス転移温度が−30〜220℃である高分子重合体を含む第1の導電層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させた後に、基材から第1の導電層を剥離し、片側表面に反対側表面よりも高分子重合体が密に存在する第1の導電層を作製する工程、
(II)基材上に、少なくとも導電性炭素材料、及びガラス転移温度が−30〜220℃である高分子重合体を含む第2の導電層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させた後に、基材から第2の導電層を剥離し、片側表面に反対側表面よりも高分子重合体が密に存在する第2の導電層を作製する工程、及び
(III)(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つを満たすように、第1の導電層及び第2の導電層を配置し、熱プレスして一体化する工程
を備える、燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
項5.工程(III)が、前記(A)及び(B)の両方を満たすように、第1の導電層及び第2の導電層を配置し、熱プレスして一体化する工程である、項4に記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
項6.前記工程(II)における前記導電性炭素材料が、平均繊維径が5μm以上の導電性炭素繊維及び/又は平均粒子径が5μm以上の導電性炭素粒子である、項4又は5に記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
項7.触媒層、電解質膜及び触媒層が順次積層された触媒層−電解質膜積層体の片面又は両面に、項1〜3のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層が積層されている燃料電池用膜−電極接合体であって、
前記触媒層と前記第1の導電層とが接するように前記触媒層−電解質膜積層体上に積層されている、燃料電池用膜−電極接合体。
項8.項7に記載の燃料電池用膜−電極接合体を備える固体高分子形燃料電池。
項1.第1の導電層及び第2の導電層を有する積層体からなる燃料電池用ガス拡散層であって、
前記第1の導電層は、少なくとも導電性炭素粒子、及びガラス転移温度が−30〜220℃の高分子重合体を含み、且つ、
前記第2の導電層は、少なくとも導電性炭素材料、及びガラス転移温度が−30〜220℃の高分子重合体を含み、
以下の(A)及び(B):
(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つを満たす、燃料電池用ガス拡散層。
項2.前記(A)及び(B)の両方を満たす、項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
項3.前記第2の導電層における前記導電性炭素材料が、平均繊維径が5μm以上の導電性炭素繊維及び/又は平均粒子径が5μm以上の導電性炭素粒子である、項1又は2に記載の燃料電池用ガス拡散層。
項4.項1〜3のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
(I)基材上に、少なくとも導電性炭素粒子、及びガラス転移温度が−30〜220℃である高分子重合体を含む第1の導電層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させた後に、基材から第1の導電層を剥離し、片側表面に反対側表面よりも高分子重合体が密に存在する第1の導電層を作製する工程、
(II)基材上に、少なくとも導電性炭素材料、及びガラス転移温度が−30〜220℃である高分子重合体を含む第2の導電層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させた後に、基材から第2の導電層を剥離し、片側表面に反対側表面よりも高分子重合体が密に存在する第2の導電層を作製する工程、及び
(III)(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つを満たすように、第1の導電層及び第2の導電層を配置し、熱プレスして一体化する工程
を備える、燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
項5.工程(III)が、前記(A)及び(B)の両方を満たすように、第1の導電層及び第2の導電層を配置し、熱プレスして一体化する工程である、項4に記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
項6.前記工程(II)における前記導電性炭素材料が、平均繊維径が5μm以上の導電性炭素繊維及び/又は平均粒子径が5μm以上の導電性炭素粒子である、項4又は5に記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
項7.触媒層、電解質膜及び触媒層が順次積層された触媒層−電解質膜積層体の片面又は両面に、項1〜3のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層が積層されている燃料電池用膜−電極接合体であって、
前記触媒層と前記第1の導電層とが接するように前記触媒層−電解質膜積層体上に積層されている、燃料電池用膜−電極接合体。
項8.項7に記載の燃料電池用膜−電極接合体を備える固体高分子形燃料電池。
1.燃料電池用ガス拡散層
本発明の燃料電池用ガス拡散層は、第1の導電層及び第2の導電層を有する積層体からなる。第1の導電層は、少なくとも導電性炭素粒子及び高分子重合体を含有する層であり、第2の導電層は、少なくとも導電性炭素材料及び高分子重合体を含有する層である。なお、第1の導電層中の高分子重合体、第2の導電層中の高分子重合体ともに、ガラス転移温度(Tg)は−30〜220℃である。
本発明の燃料電池用ガス拡散層は、第1の導電層及び第2の導電層を有する積層体からなる。第1の導電層は、少なくとも導電性炭素粒子及び高分子重合体を含有する層であり、第2の導電層は、少なくとも導電性炭素材料及び高分子重合体を含有する層である。なお、第1の導電層中の高分子重合体、第2の導電層中の高分子重合体ともに、ガラス転移温度(Tg)は−30〜220℃である。
<第1の導電層>
第1の導電層は、少なくとも導電性炭素粒子及び高分子重合体を含有する。また、第1の導電層の厚みは限定的ではないが、通常1μm〜150μm程度、好ましくは5μm〜100μm程度とすればよい。本発明では、第1の導電層を設けることで、ガス拡散特性や水管理特性に優れたガス拡散層を形成することができる。
第1の導電層は、少なくとも導電性炭素粒子及び高分子重合体を含有する。また、第1の導電層の厚みは限定的ではないが、通常1μm〜150μm程度、好ましくは5μm〜100μm程度とすればよい。本発明では、第1の導電層を設けることで、ガス拡散特性や水管理特性に優れたガス拡散層を形成することができる。
導電性炭素粒子
導電性炭素粒子は、導電性を有する炭素材であれば特に限定されず、公知又は市販のものを使用できる。例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等のカーボンブラック;黒鉛;活性炭等が挙げられる。これらは、1種単独又は2種以上で用いることができる。これらの導電性炭素粒子を含有することにより、ガス拡散層の導電性を向上させることができる。
導電性炭素粒子は、導電性を有する炭素材であれば特に限定されず、公知又は市販のものを使用できる。例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等のカーボンブラック;黒鉛;活性炭等が挙げられる。これらは、1種単独又は2種以上で用いることができる。これらの導電性炭素粒子を含有することにより、ガス拡散層の導電性を向上させることができる。
導電性炭素粒子としてカーボンブラックを使用する場合には、カーボンブラックの平均粒子径(算術平均粒子径)は限定的でなく、通常5nm〜200nm程度、好ましくは5nm〜100nm程度とすればよい。またカーボンブラックの凝集体を使用する場合は、10〜600nm程度、好ましくは50〜500nm程度とすればよい。また、黒鉛、活性炭等を使用する場合は、平均粒子径は500nm〜40μm程度、好ましくは1μm〜35μm程度とすれば良い。この導電性炭素粒子の平均粒子径は、例えば、粒子径分布測定装置LA−920:(株)堀場製作所製等により測定できる。
高分子重合体
高分子重合体のTgは、−30〜220℃、好ましくは−20〜210℃である。具体的には、高分子重合体としては、イオン伝導性高分子樹脂(Nafion等)、酢酸ビニル樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル−アクリル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等が挙げられる。また、六フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素ゴム、シリコーンゴム等も挙げられる。これらの高分子重合体は、単独で用いても良いし、2種類以上を組み合わせても良い。
高分子重合体のTgは、−30〜220℃、好ましくは−20〜210℃である。具体的には、高分子重合体としては、イオン伝導性高分子樹脂(Nafion等)、酢酸ビニル樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル−アクリル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等が挙げられる。また、六フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素ゴム、シリコーンゴム等も挙げられる。これらの高分子重合体は、単独で用いても良いし、2種類以上を組み合わせても良い。
高分子重合体としてフッ素ゴム等のエラストマーを使用すれば、第1の導電層の柔軟性を向上させ、さらに、エラストマーのTgが低いために他層との接着性を向上させられる。なお、本明細書において、フッ素ゴムとは、Tgが−30〜100℃程度のものである。したがって、多層形導電性多孔質シートを作製しやすい。
また、上記エラストマーは、エラストマーエマルジョン(エラストマー粒子を分散させた懸濁液)を使用してもよいし、分散媒に溶解させたエラストマーを用いてもよい。エラストマーエマルジョンを使用する場合には、分散媒にエラストマーを分散させて調製するか、市販のものを使用すればよい。分散媒としては、例えば、水、エタノール、プロパノール等が挙げられる。また、分散媒に溶解させたエラストマーを使用する場合の分散媒としては、N−メチルピロリドン(NMP)、メチルエチルケトン(MEK)、トルエン、酢酸ビニル、ジメチルアセトアミド(DMA)、イソプロピルアルコール(IPA)等が挙げられる。
また、第1の導電層へ撥水性を付与するため、本発明の効果を妨げない程度においてフッ素系樹脂等の撥水性樹脂を使用することができる。特に、高分子重合体として、撥水性に劣る高分子重合体を使用する場合には、撥水性を向上させるために有効である。このようなフッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、フッ化エチレンプロピレン樹脂(FEP)、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)等が挙げられる。
本発明において、第1の導電層形成用ペースト組成物には、上記の導電性炭素粒子及び高分子重合体以外にも、本発明の効果を損なわない範囲で、導電性炭素繊維、分散剤、アルコール等を含ませることもできる。なお、Tgが−30〜220℃の範囲内にない高分子重合体も、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、含ませてもよい。
導電性炭素繊維
導電性炭素繊維を配合することにより、第1の導電層形成用ペースト組成物の塗布表面の面質を向上させることができるだけでなく、強度の高いシート状の第1の導電層を作製することも可能となる。第1の導電層で使用される導電性炭素繊維としては、特に制限されるわけではないが、例えば、気相成長法炭素繊維(VGCF(登録商標))、カーボンナノチューブ、カーボンナノカップ、カーボンナノウォール等が挙げられる。これらの導電性炭素繊維は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性炭素繊維を配合することにより、第1の導電層形成用ペースト組成物の塗布表面の面質を向上させることができるだけでなく、強度の高いシート状の第1の導電層を作製することも可能となる。第1の導電層で使用される導電性炭素繊維としては、特に制限されるわけではないが、例えば、気相成長法炭素繊維(VGCF(登録商標))、カーボンナノチューブ、カーボンナノカップ、カーボンナノウォール等が挙げられる。これらの導電性炭素繊維は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性炭素繊維の繊維径は、特に制限されないが、平均が50〜450nm程度、好ましくは100〜250nm程度とすればよい。このような平均繊維径を有する導電性炭素繊維を使用することで、ナノオーダーの細かい細孔容積を増加させることができ、ガス拡散性能、排水性向上によるフラッディング耐性等の効果が期待できる。繊維長は限定的でなく、平均が4〜50μm、好ましくは10〜20μm程度とすればよい。また、アスペクト比は、平均がおよそ5〜600程度、好ましくは10〜500程度である。なお、導電性炭素繊維の繊維径、繊維長及びアスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM)等により測定した画像等により測定できる。
分散剤
分散剤は、導電性炭素粒子及び高分子重合体を水中で分散させることができるものである限り限定されず、公知又は市販のものが使用できる。このような分散剤としては、例えば、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルエーテル等のノニオン系分散剤;アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド、アルキルピリジウムクロリド等のカチオン系分散剤;ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、酸性基含有構造変性ポリアクリレート等のアニオン系分散剤等が挙げられる。これらの分散剤は、1種単独又は2種以上で用いることができる。
分散剤は、導電性炭素粒子及び高分子重合体を水中で分散させることができるものである限り限定されず、公知又は市販のものが使用できる。このような分散剤としては、例えば、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルエーテル等のノニオン系分散剤;アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド、アルキルピリジウムクロリド等のカチオン系分散剤;ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、酸性基含有構造変性ポリアクリレート等のアニオン系分散剤等が挙げられる。これらの分散剤は、1種単独又は2種以上で用いることができる。
アルコール
アルコールとしては、特に限定されることはなく、公知又は市販のものを使用すればよく、例えば、炭素数1〜5程度の1価又は多価のアルコールが挙げられる。具体的には、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、1−ペンタノール等が挙げられる。
アルコールとしては、特に限定されることはなく、公知又は市販のものを使用すればよく、例えば、炭素数1〜5程度の1価又は多価のアルコールが挙げられる。具体的には、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、1−ペンタノール等が挙げられる。
<第2の導電層>
第2の導電層は、少なくとも導電性炭素材料及び高分子重合体を含有する。また、第2の導電層の厚みは限定的ではないが、通常30μm〜300μm程度、好ましくは50μm〜250μm程度とすればよい。本発明では、第2の導電層を設けることで、膜強度、ガス透過特性及びガス拡散特性に優れたガス拡散層を形成することができる。
第2の導電層は、少なくとも導電性炭素材料及び高分子重合体を含有する。また、第2の導電層の厚みは限定的ではないが、通常30μm〜300μm程度、好ましくは50μm〜250μm程度とすればよい。本発明では、第2の導電層を設けることで、膜強度、ガス透過特性及びガス拡散特性に優れたガス拡散層を形成することができる。
導電性炭素材料
導電性炭素材料としては、特に制限されるわけではないが、導電性炭素繊維、導電性炭素粒子等が挙げられる。
導電性炭素材料としては、特に制限されるわけではないが、導電性炭素繊維、導電性炭素粒子等が挙げられる。
導電性炭素繊維を配合することにより、強度の高いシート状の第2の導電層を作製することが可能となる。第2の導電層で使用される導電性炭素繊維は、特に制限されるわけではないが、例えば、PAN(ポリアクリロニトリル)系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。
導電性炭素繊維の繊維径は、特に制限されないが、平均が5μm〜20μm程度、好ましくは6μm〜15μm程度とすればよい。このような平均繊維径を有する導電性炭素繊維を使用することで、高強度な膜を作製することができ、また、マイクロオーダーの細孔径を形成させることで、高いガス透過性能を得ることができる。繊維長は限定的ではなく、平均が5μm〜1mm、好ましくは10μm〜600μm程度とすればよい。また、アスペクト比は、平均が1〜50程度、好ましくは2〜40程度である。なお、導電性炭素繊維の繊維径、繊維長及びアスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM)等により測定した画像等により測定できる。
また、導電性炭素粒子を使用することにより、高いガス透過性及びガス拡散性を有する第2の導電層を作製することが可能である。第2の導電層で使用される導電性炭素粒子としては、例えば、黒鉛、活性炭等が挙げられる。
導電性炭素粒子の粒子径は、特に限定されないが、平均が5μm〜100μm程度、好ましくは6μm〜80μm程度とすれば良い。この導電性炭素粒子の平均粒子径は、例えば、粒子径分布測定装置LA−920:(株)堀場製作所製等により測定できる。
なお、上記で説明した導電性炭素材料は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。2種以上の導電性炭素材料を用いる場合には、導電性炭素繊維と導電性炭素粒子の両方を用いることもできる。
高分子重合体
高分子重合体としては、上述した第1の導電層に用いられるものと同様のものを使用できる。即ち、高分子重合体のガラス転移温度は、−30〜220℃、好ましくは−20〜210℃である。具体的には、高分子重合体としては、イオン伝導性高分子樹脂(Nafion等)、酢酸ビニル樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル−アクリル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等が挙げられる。また、六フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素ゴム、シリコーンゴム等も挙げられる。これらの高分子重合体は、単独で用いても良いし、2種類以上を組み合わせても良い。
高分子重合体としては、上述した第1の導電層に用いられるものと同様のものを使用できる。即ち、高分子重合体のガラス転移温度は、−30〜220℃、好ましくは−20〜210℃である。具体的には、高分子重合体としては、イオン伝導性高分子樹脂(Nafion等)、酢酸ビニル樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル−アクリル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等が挙げられる。また、六フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体、三フッ化塩化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素ゴム、シリコーンゴム等も挙げられる。これらの高分子重合体は、単独で用いても良いし、2種類以上を組み合わせても良い。
なお、第2の導電層には、柔軟性と強度とを発現させる目的から、高分子重合体としてエラストマーや撥水性樹脂を使用することが好ましい。
本発明において、第2の導電層形成用ペースト組成物には、上記の導電性炭素材料及び高分子重合体以外にも、本発明の効果を妨げない範囲で、フッ素系樹脂、分散剤、アルコール等を含ませることもできる。使用できるフッ素系樹脂、分散剤及びアルコールは、第1の導電層に用いられるものと同様のものを使用できる。
<第1の導電層及び第2の導電層の特徴>
本発明において、第1の導電層及び第2の導電層は、各層の表裏で高分子重合体成分の存在割合が異なるものである。つまり、第1の導電層又は第2の導電層において、ある片側表面に存在する高分子重合体が、反対側表面よりも密に存在しているものである。なお、本発明では、上記した高分子重合体を2種以上含む場合には、そのうち少なくとも1種の高分子重合体が、ある片側表面に反対側表面よりも密に存在していればよい。第1の導電層及び第2の導電層表面の高分子重合体成分の分布状態は、例えば、エネルギー分散型蛍光X線分析等で各層の両表面を分析することにより確認することができる。また、層断面方向でのエネルギー分散型蛍光X線分析を行うことでも高分子重合体成分の分布を分析することができる。なお、スチレン−アクリル酸系のゴムを使用する場合等、エネルギー分散型蛍光X線分析では、高分子重合体特有の元素を検出できない場合には、フーリエ変換赤外分光光度計等により当該高分子重合体に起因する官能基を観察すればよい。
本発明において、第1の導電層及び第2の導電層は、各層の表裏で高分子重合体成分の存在割合が異なるものである。つまり、第1の導電層又は第2の導電層において、ある片側表面に存在する高分子重合体が、反対側表面よりも密に存在しているものである。なお、本発明では、上記した高分子重合体を2種以上含む場合には、そのうち少なくとも1種の高分子重合体が、ある片側表面に反対側表面よりも密に存在していればよい。第1の導電層及び第2の導電層表面の高分子重合体成分の分布状態は、例えば、エネルギー分散型蛍光X線分析等で各層の両表面を分析することにより確認することができる。また、層断面方向でのエネルギー分散型蛍光X線分析を行うことでも高分子重合体成分の分布を分析することができる。なお、スチレン−アクリル酸系のゴムを使用する場合等、エネルギー分散型蛍光X線分析では、高分子重合体特有の元素を検出できない場合には、フーリエ変換赤外分光光度計等により当該高分子重合体に起因する官能基を観察すればよい。
本発明において、第1の導電層の細孔径分布は、100nm〜5μmの細孔容積が、細孔容積全体の50%以上であることが好ましい。細孔径分布は、例えば、自動ポロシメーター オートポアIV9500((株)島津製作所製)等により測定することができる。この細孔径分布は、例えば、平均繊維径が50〜450nm程度の導電性炭素繊維、高分子重合体、平均粒子径(算術平均粒子径)が5〜200nmの導電性炭素粒子、平均粒子径が500nm〜40μmの導電性炭素粒子(黒鉛、活性炭等)の使用等により達成することができる。
また、第2の導電層の細孔径分布は、5〜50μmの細孔容積が、細孔容積全体の50%以上であることが好ましい。この細孔径分布は、例えば、平均繊維径が5μm以上の導電性炭素繊維、平均粒子径が5μm以上の導電性炭素粒子、高分子重合体の使用等により達成することができる。
<第1の導電層及び第2の導電層の製造方法>
本発明において、第1の導電層は、例えば、第1の導電層形成用ペースト組成物を、基材上に塗布及び乾燥し、基材を剥離することにより得ることができる。第2の導電層も同様に、第2の導電層形成用ペースト組成物を、基材上に塗布及び乾燥し、基材を剥離することにより得ることができる。
本発明において、第1の導電層は、例えば、第1の導電層形成用ペースト組成物を、基材上に塗布及び乾燥し、基材を剥離することにより得ることができる。第2の導電層も同様に、第2の導電層形成用ペースト組成物を、基材上に塗布及び乾燥し、基材を剥離することにより得ることができる。
そして、上記のような方法で第1の導電層及び第2の導電層を形成する場合は、第1の導電層形成用ペースト組成物又は第2の導電層形成用ペースト組成物中に含まれる高分子重合体成分が、ペースト組成物の乾燥時に基材と接していない表面側から基材と接する表面側にかけて偏析を起こす現象を利用して、第1の導電層及び第2の導電層の表面に存在する高分子重合体成分の割合を調整することができる。そのため、使用する高分子重合体の量、ペースト組成物の粘度、高分子重合体としてエラストマーエマルジョンを用いる場合の粒径、乾燥時間、炭素材料(導電性炭素粒子、導電性炭素繊維等)の比重、炭素材料(導電性炭素粒子、導電性炭素繊維等)表面の官能基等を調節することで、高分子重合体成分の密度を一方の表面に高めることができる。特に、ペースト組成物の粘度が低く、乾燥時間が長い程、樹脂は偏析を起こし易くなる傾向にある(表1参照)。
含有量
第1の導電層形成用ペースト組成物の配合割合は、例えば、導電性炭素粒子(導電性炭素繊維を含む場合には、導電性炭素粒子と導電性炭素繊維との合計量)100重量部に対して、高分子重合体30〜200重量部(好ましくは40〜150重量部)程度、分散剤0〜100重量部(好ましくは5〜50重量部)程度、アルコール又は水0〜1100重量部(好ましくは100〜1000重量部)程度とすればよい。なお、導電性炭素繊維を含む場合には、導電性炭素粒子と導電性炭素繊維との含有量の比は9:1(重量比)〜1:9(重量比)程度、特に8:2(重量比)〜2:8(重量比)程度が好ましい。また、撥水性向上のため、フッ素系樹脂を5〜250重量部(好ましくは10〜200重量部)程度含ませてもよい。なお、高分子重合体としてエラストマーエマルジョンを使用する場合には、固形分を上記範囲内とすればよい。なお、第1の導電層形成用ペースト組成物中に、フッ素系樹脂等のTgが−30〜220℃の範囲内にない樹脂成分を含ませる場合には、高分子重合体とTgが−30〜220℃の範囲内にない樹脂成分との含有量の比は9.5:0.5(重量比)〜4:6(重量比)程度、特に9:1(重量比)〜5:5(重量比)程度が好ましい。
第1の導電層形成用ペースト組成物の配合割合は、例えば、導電性炭素粒子(導電性炭素繊維を含む場合には、導電性炭素粒子と導電性炭素繊維との合計量)100重量部に対して、高分子重合体30〜200重量部(好ましくは40〜150重量部)程度、分散剤0〜100重量部(好ましくは5〜50重量部)程度、アルコール又は水0〜1100重量部(好ましくは100〜1000重量部)程度とすればよい。なお、導電性炭素繊維を含む場合には、導電性炭素粒子と導電性炭素繊維との含有量の比は9:1(重量比)〜1:9(重量比)程度、特に8:2(重量比)〜2:8(重量比)程度が好ましい。また、撥水性向上のため、フッ素系樹脂を5〜250重量部(好ましくは10〜200重量部)程度含ませてもよい。なお、高分子重合体としてエラストマーエマルジョンを使用する場合には、固形分を上記範囲内とすればよい。なお、第1の導電層形成用ペースト組成物中に、フッ素系樹脂等のTgが−30〜220℃の範囲内にない樹脂成分を含ませる場合には、高分子重合体とTgが−30〜220℃の範囲内にない樹脂成分との含有量の比は9.5:0.5(重量比)〜4:6(重量比)程度、特に9:1(重量比)〜5:5(重量比)程度が好ましい。
第2の導電層形成用ペースト組成物の配合割合は、例えば、導電性炭素材料100重量部に対して、高分子重合体5〜150重量部(好ましくは10〜100重量部)程度、分散剤0〜100重量部(好ましくは5〜50重量部)程度、アルコール又は水0〜500重量部(好ましくは10〜400重量部)程度とすればよい。なお、導電性炭素繊維及び導電性炭素粒子をともに含む場合には、導電性炭素繊維と導電性炭素粒子との含有量の比は9:1(重量比)〜1:9(重量比)程度、特に8:2(重量比)〜2:8(重量比)程度が好ましい。また、高分子重合体としてエラストマーエマルジョンを使用する場合には、固形分を上記範囲内とすればよい。なお、第2の導電層形成用ペースト組成物中に、Tgが−30〜220℃の範囲内にない樹脂成分を含ませる場合には、高分子重合体とTgが−30〜220℃の範囲内にない樹脂成分との含有量の比は9:1(重量比)〜4:6(重量比)程度、特に8:2(重量比)〜5:5(重量比)程度が好ましい。
第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物は、上述した成分を含有するものである。
基材は、ペースト組成物を塗布できるものであれば特に限定されず、公知又は市販の基材を広く使用することができる。このような基材としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリパラバン酸アラミド、ポリアミド(ナイロン)、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル・エーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン等の高分子フィルム等を挙げることができる。また、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等も用いることができる。これらの中でも、耐熱性に優れ、入手のしやすい高分子フィルムが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド等のフィルムが好ましい。
基材には離型層が積層されていることが好ましい。離型層としては、例えば、公知のワックスから構成されたものが挙げられる。また、離型層が積層された基材として、SiOx、フッ素樹脂等でコーティングされたフィルム等を使用してもよい。
基材の厚みは、取り扱い性及び経済性の観点から、通常6〜100μm程度、好ましくは10〜60μm程度とするのが好ましい。
塗布方法としては、公知又は市販のドクターブレード等のブレード、ワイヤーバー、スキージ等の器具やアプリケーター、ダイコート等を用いて塗布すればよい。
各ペースト組成物の塗布量は限定的でないが、例えば、第1の導電層では厚みが1〜150μm程度、好ましくは5〜100μm程度となるようにすればよい。また、第2の導電層では厚みが30〜300μm程度、好ましくは50〜250μm程度となるようにすればよい。
また、乾燥温度も限定的ではなく、使用する溶剤(アルコール等)の揮発温度、高分子重合体のガラス転移温度等の条件により適宜変更すればよい。
<燃料電池用ガス拡散層の特徴>
本発明の燃料電池用ガス拡散層は、上述の第1の導電層及び第2の導電層を有する積層体からなる。この際、第1の導電層及び第2の導電層は、以下の(A)及び(B):
(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つ(好ましくは両方)を満たすように積層されている。
本発明の燃料電池用ガス拡散層は、上述の第1の導電層及び第2の導電層を有する積層体からなる。この際、第1の導電層及び第2の導電層は、以下の(A)及び(B):
(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つ(好ましくは両方)を満たすように積層されている。
具体的には、
(a)第1の導電層中の前記高分子重合体が、第2の導電層と接する表面よりも第2の導電層と接しない表面に密に存在し、且つ、第2の導電層中の前記高分子重合体が、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
(b)第1の導電層中の前記高分子重合体が、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在し、且つ、第2の導電層中の前記高分子重合体が、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
(c)第1の導電層中の前記高分子重合体が、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在し、且つ、第2の導電層中の前記高分子重合体が、第1の導電層と接する表面よりも第1の導電層と接しない表面に密に存在する
のいずれか(好ましくは(b))である。
(a)第1の導電層中の前記高分子重合体が、第2の導電層と接する表面よりも第2の導電層と接しない表面に密に存在し、且つ、第2の導電層中の前記高分子重合体が、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
(b)第1の導電層中の前記高分子重合体が、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在し、且つ、第2の導電層中の前記高分子重合体が、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
(c)第1の導電層中の前記高分子重合体が、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在し、且つ、第2の導電層中の前記高分子重合体が、第1の導電層と接する表面よりも第1の導電層と接しない表面に密に存在する
のいずれか(好ましくは(b))である。
このように、本発明では、第1の導電層中の高分子重合体が密に存在する表面と第2の導電層中の高分子重合体が密に存在する表面との少なくとも1つが、第1の導電層と第2の導電層とが接する面に存在しているため、第1の導電層と第2の導電層との間の密着性を向上させることができる。また、本発明では、第1の導電層は、基材上に第1の導電層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させ、その後基材から剥離することにより作製し、その後第2の導電層と積層させるため、従来から使用されるカーボンペーパー等の上に塗布及び乾燥させる場合と比較し、膜厚のバラツキを抑えることができる。
<カーボンペーパー等>
本発明のガス拡散層は、第2の導電層の上に、公知又は市販のガス拡散層(カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンフェルト等)を形成させてもよい。
本発明のガス拡散層は、第2の導電層の上に、公知又は市販のガス拡散層(カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンフェルト等)を形成させてもよい。
通常用いられるカーボンペーパーの特性について、東レ(株)製のTGP−H−060を例にとり言及すると、厚み:190μm、電気抵抗:厚み方向80mΩ・cm、面方向5.8mΩ・cm、気孔率:78%、嵩密度:0.44g/cm3、表面粗さ:8μm等である。カーボンペーパー等の厚みは限定的ではないが、通常50〜1000μm程度、好ましくは100〜400μm程度とすればよい。
カーボンペーパー等は、予め撥水処理が施されたものであることが好ましい。これにより、さらに一段と、カーボンペーパー等の撥水性を向上させることができる。
撥水処理としては、例えば、上記のカーボンペーパー等をフッ素系樹脂等が分散した水分散体中に浸漬する方法等が挙げられる。フッ素系樹脂としては、上述したもの等が挙げられる。なお、この際には、水中にフッ素系樹脂を分散させるために、上述した分散剤を用い、フッ素系樹脂及び水系分散剤を含む水系懸濁液として使用することが好ましい。
水分散体中のフッ素系樹脂の含有量は限定的でないが、例えば、水100重量部に対して、1〜30重量部程度、好ましくは2〜20重量部程度とすればよい。
<ガス拡散層の製造方法>
本発明のガス拡散層は、第1の導電層、第2の導電層及び必要に応じて他の層を積層し、熱プレスを行うことにより作製することができる。そして、一旦作製した本発明の燃料電池用ガス拡散層を後述の触媒層−電解質膜積層体の片面又は両面に積層して一体化させれば、膜−電極接合体を作製することができる。また、後述の触媒層−電解質膜積層体の片面又は両面に、第1の導電層、第2の導電層をこの順に積層させ、本発明の燃料電池用ガス拡散層の作製と膜−電極接合体の作製を同時に行ってもよい。
本発明のガス拡散層は、第1の導電層、第2の導電層及び必要に応じて他の層を積層し、熱プレスを行うことにより作製することができる。そして、一旦作製した本発明の燃料電池用ガス拡散層を後述の触媒層−電解質膜積層体の片面又は両面に積層して一体化させれば、膜−電極接合体を作製することができる。また、後述の触媒層−電解質膜積層体の片面又は両面に、第1の導電層、第2の導電層をこの順に積層させ、本発明の燃料電池用ガス拡散層の作製と膜−電極接合体の作製を同時に行ってもよい。
具体的には、まず、
(I)基材上に、少なくとも導電性炭素粒子、及びガラス転移温度が−30〜220℃である高分子重合体を含む第1の導電層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させた後に、基材から第1の導電層を剥離し、片側表面に反対側表面よりも高分子重合体が密に存在する第1の導電層を作製する工程
により、第1の導電層を形成する。
(I)基材上に、少なくとも導電性炭素粒子、及びガラス転移温度が−30〜220℃である高分子重合体を含む第1の導電層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させた後に、基材から第1の導電層を剥離し、片側表面に反対側表面よりも高分子重合体が密に存在する第1の導電層を作製する工程
により、第1の導電層を形成する。
そして、
(II)基材上に、少なくとも導電性炭素材料、及びガラス転移温度が−30〜220℃である高分子重合体を含む第2の導電層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させた後に、基材から第2の導電層を剥離し、片側表面に反対側表面よりも高分子重合体が密に存在する第2の導電層を作製する工程
により、第2の導電層を形成する。
(II)基材上に、少なくとも導電性炭素材料、及びガラス転移温度が−30〜220℃である高分子重合体を含む第2の導電層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させた後に、基材から第2の導電層を剥離し、片側表面に反対側表面よりも高分子重合体が密に存在する第2の導電層を作製する工程
により、第2の導電層を形成する。
第1の導電層及び第2の導電層を作製する際の条件等は上述したとおりである。
さらに、
(III)(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つを満たすように、第1の導電層及び第2の導電層を配置し、熱プレスして一体化する工程
により、本発明の燃料電池用ガス拡散層が得られる。
(III)(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つを満たすように、第1の導電層及び第2の導電層を配置し、熱プレスして一体化する工程
により、本発明の燃料電池用ガス拡散層が得られる。
上記工程(III)において、熱プレスの温度は、特に制限されず、第1の導電層及び第2の導電層に含まれる高分子重合体のTg以上の温度とすればよい。第1の導電層に含まれる高分子重合体のTgと第2の導電層に含まれる高分子重合体のTgとが異なる場合には、いずれか低い方の温度以上とすればよい。なお、第1の導電層又は第2の導電層中に、Tgが−30〜220℃の範囲内にない高分子重合体を含む場合には、第1の導電層及び第2の導電層に含まれる高分子重合体のうち、Tgが最も低いもののTg以上とすればよい。
2.燃料電池用膜−電極接合体
本発明の燃料電池用ガス拡散層を用いて、燃料電池用膜−電極接合体を作製することもできる。具体的には、本発明のガス拡散層を、触媒層、電解質膜及び触媒層が順次積層された触媒層−電解質膜積層体の片面又は両面に、積層させればよい。
本発明の燃料電池用ガス拡散層を用いて、燃料電池用膜−電極接合体を作製することもできる。具体的には、本発明のガス拡散層を、触媒層、電解質膜及び触媒層が順次積層された触媒層−電解質膜積層体の片面又は両面に、積層させればよい。
<触媒層−電解質膜積層体>
電解質膜
電解質膜は、水素イオン伝導性のものであれば限定的ではなく、公知又は市販のものを使用できる。電解質膜の具体例としては、例えば、デュポン社製の「Nafion」(登録商標)膜、旭硝子(株)製の「Flemion」(登録商標)膜、旭化成(株)製の「Aciplex」(登録商標)膜、ゴア(Gore)社製の「Gore Select」(登録商標)膜等が挙げられる。
電解質膜
電解質膜は、水素イオン伝導性のものであれば限定的ではなく、公知又は市販のものを使用できる。電解質膜の具体例としては、例えば、デュポン社製の「Nafion」(登録商標)膜、旭硝子(株)製の「Flemion」(登録商標)膜、旭化成(株)製の「Aciplex」(登録商標)膜、ゴア(Gore)社製の「Gore Select」(登録商標)膜等が挙げられる。
電解質膜の膜厚は、通常20〜250μm程度、好ましくは20〜150μm程度とすればよい。
触媒層
触媒層は、公知又は市販の白金含有の触媒層(カソード触媒又はアノード触媒)を使用することができる。具体的には、触媒層は、(1)触媒粒子を担持させた炭素粒子及び(2)水素イオン伝導性高分子電解質を含有する触媒層形成用ペースト組成物の乾燥物から構成されるものである。
触媒層は、公知又は市販の白金含有の触媒層(カソード触媒又はアノード触媒)を使用することができる。具体的には、触媒層は、(1)触媒粒子を担持させた炭素粒子及び(2)水素イオン伝導性高分子電解質を含有する触媒層形成用ペースト組成物の乾燥物から構成されるものである。
触媒粒子としては、酸化還元反応(アノードでの水素の酸化及びカソードでの酸素の還元)を起こし触媒活性を有するものであれば限定されるものではなく、例えば、白金、白金合金、白金化合物等が挙げられる。白金合金としては、例えば、ルテニウム、パラジウム、ニッケル、モリブデン、イリジウム、鉄、コバルトから選ばれる少なくとも1種の金属と、白金との合金等が挙げられる。
また、水素イオン伝導性高分子電解質としては、例えば、パーフルオロスルホン酸系のフッ素イオン交換樹脂、より具体的には、炭化水素系イオン交換膜のC−H結合をフッ素で置換したパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー(PFS系ポリマー)等が挙げられる。
触媒層の厚みは限定的ではないが、通常1〜100μm程度、好ましくは2〜50μm程度とすればよい。
なお、触媒層には、撥水剤として、フッ素樹脂や非ポリマー系フッ素材料であるフッ化ピッチ、フッ化カーボン、フッ化黒鉛等を添加することもできる。
触媒層−電解質膜積層体の製造方法
触媒層−電解質膜積層体は、例えば、触媒層と電解質膜とが対面するように触媒層転写フィルムを配置し、加温条件下で加圧して触媒層を電解質膜に転写した後、転写フィルムを剥離することにより製造することができる。なお、この操作を2回繰り返せば、電解質膜の両面に触媒層が積層された触媒層−電解質膜積層体を製造することができるが、作業性等を考慮すると、触媒層を電解質膜の両面に同時に積層するのがよい。
触媒層−電解質膜積層体は、例えば、触媒層と電解質膜とが対面するように触媒層転写フィルムを配置し、加温条件下で加圧して触媒層を電解質膜に転写した後、転写フィルムを剥離することにより製造することができる。なお、この操作を2回繰り返せば、電解質膜の両面に触媒層が積層された触媒層−電解質膜積層体を製造することができるが、作業性等を考慮すると、触媒層を電解質膜の両面に同時に積層するのがよい。
転写する際には、触媒層転写フィルムの基材フィルム側から、公知のプレス機等を用いて加圧すればよい。その際の加圧レベルは、転写不良を避けるために、通常0.5〜10MPa程度、好ましくは1〜8MPa程度がよい。また、この加圧操作の際に、転写不良を避けるために、加圧面を加熱するのが好ましい。加熱温度は、使用する電解質膜の種類により適宜変更すればよい。
なお、基材フィルムとしては、特に制限されることはなく、上述の基材と同様のものを使用できる。例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル・エーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン等の高分子フィルムを挙げることができる。また、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の耐熱性フッ素樹脂を用いることもできる。これらのなかでも、安価で入手が容易な高分子フィルムが好ましく、ポリエチレンテレフタレート等がより好ましい。
基材フィルムの厚さは、基材フィルム上に触媒層を形成させる作業性、経済性等の観点から、通常6〜150μm程度、好ましくは12〜75μm程度とするのがよい。
また、基材フィルムは、離型層が積層されたものであってもよい。離型層としては、例えば、公知のワックスから構成されたもの、公知のSiOx、フッ素系樹脂でコーティングされたプラスチックフィルム等が挙げられる。また、基材フィルム上に離型性の高いフィルムを積層して構成されたもの、例えば、PET基材と耐熱フッ素樹脂基材との積層体等の構造を有しているものでもよい。
3.固体高分子形燃料電池
上記の膜−電極接合体に公知又は市販のセパレータを設けることにより、膜−電極接合体を具備する、固体高分子形燃料電池を得ることができる。
上記の膜−電極接合体に公知又は市販のセパレータを設けることにより、膜−電極接合体を具備する、固体高分子形燃料電池を得ることができる。
本発明によれば、第1の導電層と第2の導電層との密着性が良好であり、且つ各導電層の膜厚のバラツキを抑えた燃料電池用ガス拡散層を得ることができる。
以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
<材料>
第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物の調製には、以下に示す材料を使用した。
導電性炭素粒子(1):ファーネスブラック(バルカンxc72R:キャボット社製)、平均分子量1000〜3000、平均粒子径:30nm
導電性炭素粒子(2):CGB−35(日本黒鉛製;黒鉛、平均粒子径:35μm)
導電性炭素粒子(3):旭HS−500(旭カーボン(株)製;平均粒子径:38nm)
フッ素系樹脂:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)(AD911L:旭硝子(株)製)
高分子重合体(1):Nafion(デュポン社製の5wt%Nafion溶液「DE−520」を使用した)、Tg:130℃
高分子重合体(2):AP−2675(昭和電工(株)製;スチレン−アクリル酸系共重合体樹脂を使用したエマルジョン;固形分50wt%)、Tg:0℃
高分子重合体(3):TLX−1068−1(昭和電工(株)製:スチレン−アクリル酸系共重合体樹脂を使用したエマルジョン;固形分20wt%)、平均粒子径15〜35nm、Tg:0℃
高分子重合体(4):G−801(ダイキン工業(株)製:フッ素ゴム)、Tg:0℃
高分子重合体(5):Solef21216/1001(ソルベイソレクシス(株)製:PVDF)、Tg:135℃
導電性炭素繊維(1):VGCF(VGCF(登録商標)(標準品):昭和電工(株)製;平均繊維径150nm、平均繊維長10〜20μm、平均アスペクト比10〜500)
導電性炭素繊維(2):ドナカーボ・ミルドS−2404(大阪ガスケミカル(株)製;平均繊維径13μm、平均繊維長40μm、平均アスペクト比3)
導電性炭素繊維(3):ラヒーマR−A201(帝人(株)製;平均繊維径8μm、平均繊維長〜50μm、平均アスペクト比〜6)
分散剤:エマルゲンA60(花王(株)製)
第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物の調製には、以下に示す材料を使用した。
導電性炭素粒子(1):ファーネスブラック(バルカンxc72R:キャボット社製)、平均分子量1000〜3000、平均粒子径:30nm
導電性炭素粒子(2):CGB−35(日本黒鉛製;黒鉛、平均粒子径:35μm)
導電性炭素粒子(3):旭HS−500(旭カーボン(株)製;平均粒子径:38nm)
フッ素系樹脂:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)(AD911L:旭硝子(株)製)
高分子重合体(1):Nafion(デュポン社製の5wt%Nafion溶液「DE−520」を使用した)、Tg:130℃
高分子重合体(2):AP−2675(昭和電工(株)製;スチレン−アクリル酸系共重合体樹脂を使用したエマルジョン;固形分50wt%)、Tg:0℃
高分子重合体(3):TLX−1068−1(昭和電工(株)製:スチレン−アクリル酸系共重合体樹脂を使用したエマルジョン;固形分20wt%)、平均粒子径15〜35nm、Tg:0℃
高分子重合体(4):G−801(ダイキン工業(株)製:フッ素ゴム)、Tg:0℃
高分子重合体(5):Solef21216/1001(ソルベイソレクシス(株)製:PVDF)、Tg:135℃
導電性炭素繊維(1):VGCF(VGCF(登録商標)(標準品):昭和電工(株)製;平均繊維径150nm、平均繊維長10〜20μm、平均アスペクト比10〜500)
導電性炭素繊維(2):ドナカーボ・ミルドS−2404(大阪ガスケミカル(株)製;平均繊維径13μm、平均繊維長40μm、平均アスペクト比3)
導電性炭素繊維(3):ラヒーマR−A201(帝人(株)製;平均繊維径8μm、平均繊維長〜50μm、平均アスペクト比〜6)
分散剤:エマルゲンA60(花王(株)製)
<触媒層−電解質膜積層体の製造>
公知の材料を用いて、公知の方法により、触媒層−電解質膜積層体を作製した。具体的には、以下のとおりである。
公知の材料を用いて、公知の方法により、触媒層−電解質膜積層体を作製した。具体的には、以下のとおりである。
白金触媒担持炭素粒子4g(田中貴金属工業(株)製、「TEC10E50E」)、イオン伝導性高分子電解質溶液40g(Nafion5wt%溶液:「DE−520」デュポン社製)、蒸留水12g、n−ブタノール20g及びt−ブタノール20gを配合し、分散機にて攪拌混合することにより、アノード触媒層形成用ペースト組成物及びカソード触媒層形成用ペースト組成物を得た。
アノード触媒層形成用ペースト組成物及びカソード触媒層形成用ペースト組成物を、それぞれアプリケーターを用いて転写基材(材質:ポリエチレンテレフタレートフィルム)上に塗工し、95℃で30分程度乾燥させることにより触媒層を形成させて、アノード触媒層形成用転写シート及びカソード触媒層形成用転写シートを作製した。なお、触媒層の塗工量は、アノード触媒層、カソード触媒層共に白金担持量が0.45mg/cm2程度となるようにした。
上記で作製したアノード触媒層形成用転写シート及びカソード触媒層形成用転写シートを用いて、電解質膜(デュポン社製の「NR−212」;膜厚50μm)各面に、135℃、5MPaで2分間熱プレスを行った後、転写基材のみを剥がすことにより、電解質膜−触媒層積層体を作製した。
実施例1〜11、及び比較例1〜4
<実施例1>
(i)第1の導電層
導電性炭素粒子(1)100重量部、フッ素系樹脂50重量部、導電性炭素繊維(1)75重量部、高分子重合体(1)1250重量部(固形分62.5重量部)、分散剤25重量部及び水350重量部をメディア分散により分散させることにより第1の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第1の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にアプリケーターを用いて約50μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約150mPa・sの値であった。ペースト組成物の粘度の測定方法は、Anton Paar社製のhysica MCR301を使用して測定した(冶具には、直径50mm、角度1°の円錐型冶具を使用)。なお、他の実施例及び比較例のペースト組成物についても同様の測定を実施した。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約15分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
<実施例1>
(i)第1の導電層
導電性炭素粒子(1)100重量部、フッ素系樹脂50重量部、導電性炭素繊維(1)75重量部、高分子重合体(1)1250重量部(固形分62.5重量部)、分散剤25重量部及び水350重量部をメディア分散により分散させることにより第1の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第1の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にアプリケーターを用いて約50μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約150mPa・sの値であった。ペースト組成物の粘度の測定方法は、Anton Paar社製のhysica MCR301を使用して測定した(冶具には、直径50mm、角度1°の円錐型冶具を使用)。なお、他の実施例及び比較例のペースト組成物についても同様の測定を実施した。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約15分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
(ii)第2の導電層
導電性炭素繊維(2)を100重量部、高分子重合体(2)を50重量部(固形分25重量部)、分散剤25重量部、高分子重合体(1)60重量部(固形分3重量部)、水100重量部をメディア分散により分散させることにより第2の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第2の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて約150μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約70mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約40分乾燥させて、第2の導電層を作製した。
導電性炭素繊維(2)を100重量部、高分子重合体(2)を50重量部(固形分25重量部)、分散剤25重量部、高分子重合体(1)60重量部(固形分3重量部)、水100重量部をメディア分散により分散させることにより第2の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第2の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて約150μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約70mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約40分乾燥させて、第2の導電層を作製した。
(iii)ガス拡散層
これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が密に存在する表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例1のガス拡散層を作製した。
これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が密に存在する表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例1のガス拡散層を作製した。
<実施例2>
実施例1と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が密に存在する表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例2のガス拡散層を作製した。
実施例1と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が密に存在する表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例2のガス拡散層を作製した。
<実施例3>
実施例1と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例3のガス拡散層を作製した。
実施例1と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例3のガス拡散層を作製した。
<実施例4>
(i)第1の導電層
導電性炭素粒子(1)100重量部、導電性炭素繊維(1)100重量部、高分子重合体(3)1600重量部(固形分320重量部)、高分子重合体(1)1600重量部(固形分80重量部)、エタノール250重量部をメディア分散により分散させることにより第1の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第1の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて約50μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約170mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約15分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
(i)第1の導電層
導電性炭素粒子(1)100重量部、導電性炭素繊維(1)100重量部、高分子重合体(3)1600重量部(固形分320重量部)、高分子重合体(1)1600重量部(固形分80重量部)、エタノール250重量部をメディア分散により分散させることにより第1の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第1の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて約50μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約170mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約15分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
(ii)第2の導電層
導電性炭素繊維(2)100重量部、高分子重合体(2)50重量部(固形分25重量部)、分散剤25重量部、高分子重合体(1)60重量部(固形分3重量部)、水100重量部をメディア分散により分散させることにより第2の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第2の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて約150μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約70mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約40分乾燥させて、第2の導電層を作製した。
導電性炭素繊維(2)100重量部、高分子重合体(2)50重量部(固形分25重量部)、分散剤25重量部、高分子重合体(1)60重量部(固形分3重量部)、水100重量部をメディア分散により分散させることにより第2の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第2の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて約150μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約70mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約40分乾燥させて、第2の導電層を作製した。
(iii)ガス拡散層
これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(3))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が密に存在する表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例4のガス拡散層を作製した。
これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(3))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が密に存在する表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例4のガス拡散層を作製した。
<実施例5>
実施例4と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(3))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が密に存在する表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例5のガス拡散層を作製した。
実施例4と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(3))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が密に存在する表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例5のガス拡散層を作製した。
<実施例6>
実施例4と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(3))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例6のガス拡散層を作製した。
実施例4と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(3))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例6のガス拡散層を作製した。
<実施例7>
(i)第1の導電層
高分子重合体(4)をメチルエチルケトン(MEK)に添加し、スターラー(メディア回転速度:300rpm)を用いて80℃の条件下で60分保持することにより、高分子重合体(4)をMEKに溶解させた、固形分(高分子重合体(4))20重量%のフッ素ゴム溶液を作製した。次に、導電性炭素繊維(1)100重量部、導電性炭素粒子(2)85重量部、作製した固形分20重量%のフッ素ゴム溶液920重量部(固形分184重量部)、MEK1670重量部をメディア分散により分散させ、第1の導電層形成用ペースト組成物を作製した。この第1の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて約50μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約150mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約15分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
(i)第1の導電層
高分子重合体(4)をメチルエチルケトン(MEK)に添加し、スターラー(メディア回転速度:300rpm)を用いて80℃の条件下で60分保持することにより、高分子重合体(4)をMEKに溶解させた、固形分(高分子重合体(4))20重量%のフッ素ゴム溶液を作製した。次に、導電性炭素繊維(1)100重量部、導電性炭素粒子(2)85重量部、作製した固形分20重量%のフッ素ゴム溶液920重量部(固形分184重量部)、MEK1670重量部をメディア分散により分散させ、第1の導電層形成用ペースト組成物を作製した。この第1の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて約50μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約150mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約15分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
(ii)第2の導電層
高分子重合体(5)をMEKに添加し、スターラー(メディア回転速度:300rpm)を用いて80℃の条件下で60分保持することにより、高分子重合体(5)をMEKに溶解させた、固形分(高分子重合体(5))10重量%のPVDF溶液を作製した。導電性炭素繊維(3)100重量部、作製したPVDF溶液100重量部(固形分10重量部)、MEK50重量部をメディア分散により分散させ、第2の導電層形成用ペースト組成物を作製した。この第2の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて約150μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約350mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約40分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
高分子重合体(5)をMEKに添加し、スターラー(メディア回転速度:300rpm)を用いて80℃の条件下で60分保持することにより、高分子重合体(5)をMEKに溶解させた、固形分(高分子重合体(5))10重量%のPVDF溶液を作製した。導電性炭素繊維(3)100重量部、作製したPVDF溶液100重量部(固形分10重量部)、MEK50重量部をメディア分散により分散させ、第2の導電層形成用ペースト組成物を作製した。この第2の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて約150μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約350mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約40分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
(iii)ガス拡散層
これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(4))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が密に存在する表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例7のガス拡散層を作製した。
これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(4))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が密に存在する表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例7のガス拡散層を作製した。
<実施例8>
実施例7と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(4))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が疎な表面を隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例8のガス拡散層を作製した。
実施例7と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(4))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が疎な表面を隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例8のガス拡散層を作製した。
<実施例9>
実施例7と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(4))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が密に存在する表面を隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例9のガス拡散層を作製した。
実施例7と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(4))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が密に存在する表面を隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例9のガス拡散層を作製した。
<実施例10>
(i)第1の導電層
導電性炭素粒子100重量部、フッ素系樹脂50重量部、導電性炭素繊維(1)75重量部、高分子重合体(1)1250重量部、分散剤25重量部及び水1050重量部をメディア分散により分散させることにより第1の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第1の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて約50μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約60mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約30分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
(i)第1の導電層
導電性炭素粒子100重量部、フッ素系樹脂50重量部、導電性炭素繊維(1)75重量部、高分子重合体(1)1250重量部、分散剤25重量部及び水1050重量部をメディア分散により分散させることにより第1の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第1の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて約50μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約60mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約30分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
(ii)第2の導電層
導電性炭素繊維(2)100重量部、高分子重合体(2)50重量部(固形分25重量部)、分散剤25重量部、高分子重合体(1)60重量部(固形分3重量部)、水100重量部をメディア分散により分散させることにより第2の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第2の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて約150μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約70mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約30分乾燥させて、第2の導電層を作製した。
導電性炭素繊維(2)100重量部、高分子重合体(2)50重量部(固形分25重量部)、分散剤25重量部、高分子重合体(1)60重量部(固形分3重量部)、水100重量部をメディア分散により分散させることにより第2の導電層形成用ペースト組成物を調合した。この第2の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて約150μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約70mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約30分乾燥させて、第2の導電層を作製した。
(iii)ガス拡散層
これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が密に存在する表面を隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例10のガス拡散層を作製した。
これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1))が密に存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が密に存在する表面を隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例10のガス拡散層を作製した。
<実施例11>
(i)第1の導電層
高分子重合体(5)をメチルエチルケトン(MEK)に添加し、スターラー(メディア回転速度:300rpm)を用いて80℃の条件下で60分保持することにより、高分子重合体(5)をMEKに溶解させた、固形分(高分子重合体(5))10重量%のPVDF溶液を作製した。次に、導電性炭素粒子(3)100重量部に、作製した固形分10重量%のPVDF溶液1000重量部(固形分100重量部)、MEK1125重量部をメディア分散により分散させ、第1の導電層形成用ペースト組成物を作製した。この第1の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて約50μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約150mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約15分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
(i)第1の導電層
高分子重合体(5)をメチルエチルケトン(MEK)に添加し、スターラー(メディア回転速度:300rpm)を用いて80℃の条件下で60分保持することにより、高分子重合体(5)をMEKに溶解させた、固形分(高分子重合体(5))10重量%のPVDF溶液を作製した。次に、導電性炭素粒子(3)100重量部に、作製した固形分10重量%のPVDF溶液1000重量部(固形分100重量部)、MEK1125重量部をメディア分散により分散させ、第1の導電層形成用ペースト組成物を作製した。この第1の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて約50μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約150mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約15分乾燥させて、第1の導電層を作製した。
(ii)第2の導電層
高分子重合体(5)をMEKに添加し、スターラー(メディア回転速度:300rpm)を用いて80℃の条件下で60分保持することにより、高分子重合体(5)をMEKに溶解させた、固形分(高分子重合体(5))10重量%のPVDF溶液を作製した。次に、導電性炭素粒子(2)100重量部、作製したPVDF溶液100重量部(固形分10重量部)、MEK50重量部をメディア分散により分散させ、第2の導電層形成用ペースト組成物を作製した。この第2の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて約150μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約200mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約40分乾燥させて、第2の導電層を作製した。
高分子重合体(5)をMEKに添加し、スターラー(メディア回転速度:300rpm)を用いて80℃の条件下で60分保持することにより、高分子重合体(5)をMEKに溶解させた、固形分(高分子重合体(5))10重量%のPVDF溶液を作製した。次に、導電性炭素粒子(2)100重量部、作製したPVDF溶液100重量部(固形分10重量部)、MEK50重量部をメディア分散により分散させ、第2の導電層形成用ペースト組成物を作製した。この第2の導電層形成用ペースト組成物を離型層が形成されたPETフィルム(東レフィルム(株)製:セラピール)上にアプリケーターを用いて約150μmの厚みとなるように塗布した。該ペースト組成物の粘度は、せん断速度1000(1/s)でせん断粘度が約200mPa・sの値であった。その後、95℃に設定した乾燥炉中で約40分乾燥させて、第2の導電層を作製した。
(iii)ガス拡散層
これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が密の存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が密に存在する表面を隣接させて配置し、プレス温度135℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例11のガス拡散層を作製した。
これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が密の存在する表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が密に存在する表面を隣接させて配置し、プレス温度135℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、実施例11のガス拡散層を作製した。
<比較例1>
実施例1と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、比較例1のガス拡散層を作製した。
実施例1と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、比較例1のガス拡散層を作製した。
<比較例2>
実施例4と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(3))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、比較例2のガス拡散層を作製した。
実施例4と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(3))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(1)及び(2))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、比較例2のガス拡散層を作製した。
<比較例3>
実施例7と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(4))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、比較例3のガス拡散層を作製した。
実施例7と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(4))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度100℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、比較例3のガス拡散層を作製した。
<比較例4>
実施例11と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度135℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、比較例4のガス拡散層を作製した。
実施例11と同様の材料組成で調合し、第1の導電層形成用ペースト組成物と第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ作製した。これらの第1の導電層形成用ペースト組成物及び第2の導電層形成用ペースト組成物をそれぞれ離型層が形成されたPETフィルム上にアプリケーターを用いて、第1の導電層は約50μm、第2の導電層は約150μmの厚みとなるように塗布した。これらの第1の導電層及び第2の導電層を離型層が形成されたPETフィルムから剥離させ、第1の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が疎な表面と第2の導電層の高分子重合体(高分子重合体(5))が疎な表面とを隣接させて配置し、プレス温度135℃、プレス圧7.5kN、プレス時間2分の条件で熱プレスをすることにより、比較例4のガス拡散層を作製した。
<第1の導電層の評価試験>
実施例を代表して、実施例1と実施例10の第1の導電層の表裏面を、エネルギー分散型蛍光X線分析により観察した結果を表1に示す。その結果、Nafion樹脂とPTFE樹脂が保有するF元素とS元素の存在割合が、第1の導電層の表裏で差異があり、第1の導電層の表裏でPTFE樹脂とNafion樹脂が共に偏析していることが確認できた。また、実施例1の結果に比べ、実施例10の結果はその差が顕著であり、第1の導電層形成用ペースト組成物を低粘度にすることにより、樹脂がより偏析しやすくなることが確認できた。なお、実施例2〜9及び11についても同様の結果となる。なお、表1において、「PETフィルム接触面」とは、第1の導電層からPETフィルムを剥離する前にPETフィルムと接触していた面を示し、「PETフィルム非接触面」とは、PETフィルム接触面と反対側の面を示す。
実施例を代表して、実施例1と実施例10の第1の導電層の表裏面を、エネルギー分散型蛍光X線分析により観察した結果を表1に示す。その結果、Nafion樹脂とPTFE樹脂が保有するF元素とS元素の存在割合が、第1の導電層の表裏で差異があり、第1の導電層の表裏でPTFE樹脂とNafion樹脂が共に偏析していることが確認できた。また、実施例1の結果に比べ、実施例10の結果はその差が顕著であり、第1の導電層形成用ペースト組成物を低粘度にすることにより、樹脂がより偏析しやすくなることが確認できた。なお、実施例2〜9及び11についても同様の結果となる。なお、表1において、「PETフィルム接触面」とは、第1の導電層からPETフィルムを剥離する前にPETフィルムと接触していた面を示し、「PETフィルム非接触面」とは、PETフィルム接触面と反対側の面を示す。
<ガス拡散層の評価試験>
中温プレス装置(テスター産業(株)製)を使用して、実施例1〜11及び比較例1〜4のガス拡散層における第1の導電層−第2の導電層間での密着性を測定した。
中温プレス装置(テスター産業(株)製)を使用して、実施例1〜11及び比較例1〜4のガス拡散層における第1の導電層−第2の導電層間での密着性を測定した。
なお、接着性の評価は、膜同士が剥れない状態で密着したかどうかを主観的に判断した。具体的には、
○:強固に密着しており、手で容易に剥離させることができない状態
×:手により容易に剥離させることができる、又は全く密着していない状態
と判断した。結果を表2に示す。
○:強固に密着しており、手で容易に剥離させることができない状態
×:手により容易に剥離させることができる、又は全く密着していない状態
と判断した。結果を表2に示す。
第1の導電層−第2の導電層間で高い密着性を示すためには、実施例1〜11に示すように、(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接する表面に密に存在する、(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接する表面に密に存在する、の少なくとも1つを満たす必要性が確認できた。
以上の結果から、(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接する表面に密に存在する、(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接する表面に密に存在する、の少なくとも1つを満たすように、第1の導電層と第2の導電層とを積層させることにより、膜厚の安定した第1の導電層を、第2の導電層上に形成したガス拡散層を作製することが可能であることが確認できた。
Claims (8)
- 第1の導電層及び第2の導電層を有する積層体からなる燃料電池用ガス拡散層であって、
前記第1の導電層は、少なくとも導電性炭素粒子、及びガラス転移温度が−30〜220℃の高分子重合体を含み、且つ、
前記第2の導電層は、少なくとも導電性炭素材料、及びガラス転移温度が−30〜220℃の高分子重合体を含み、
以下の(A)及び(B):
(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つを満たす、燃料電池用ガス拡散層。 - 前記(A)及び(B)の両方を満たす、請求項1に記載の燃料電池用ガス拡散層。
- 前記第2の導電層における前記導電性炭素材料が、平均繊維径が5μm以上の導電性炭素繊維及び/又は平均粒子径が5μm以上の導電性炭素粒子である、請求項1又は2に記載の燃料電池用ガス拡散層。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
(I)基材上に、少なくとも導電性炭素粒子、及びガラス転移温度が−30〜220℃である高分子重合体を含む第1の導電層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させた後に、基材から第1の導電層を剥離し、片側表面に反対側表面よりも高分子重合体が密に存在する第1の導電層を作製する工程、
(II)基材上に、導電性炭素材料、及びガラス転移温度が−30〜220℃である高分子重合体を含む第2の導電層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥させた後に、基材から第2の導電層を剥離し、片側表面に反対側表面よりも高分子重合体が密に存在する第2の導電層を作製する工程、及び
(III)(A)第1の導電層中の前記高分子重合体は、第2の導電層と接しない表面よりも第2の導電層と接する表面に密に存在する
(B)第2の導電層中の前記高分子重合体は、第1の導電層と接しない表面よりも第1の導電層と接する表面に密に存在する
の少なくとも1つを満たすように、第1の導電層及び第2の導電層を配置し、熱プレスして一体化する工程
を備える、燃料電池用ガス拡散層の製造方法。 - 工程(III)が、前記(A)及び(B)の両方を満たすように、第1の導電層及び第2の導電層を配置し、熱プレスして一体化する工程である、請求項4に記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
- 前記工程(II)における導電性炭素材料が、平均繊維径が5μm以上の導電性炭素繊維及び/又は平均粒子径が5μm以上の導電性炭素粒子である、請求項4又は5に記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
- 触媒層、電解質膜及び触媒層が順次積層された触媒層−電解質膜積層体の片面又は両面に、請求項1〜3のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層が積層されている燃料電池用膜−電極接合体であって、
前記触媒層と前記第1の導電層とが接するように前記触媒層−電解質膜積層体上に積層されている、燃料電池用膜−電極接合体。 - 請求項7に記載の燃料電池用膜−電極接合体を備える固体高分子形燃料電池。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011067654A JP4930644B1 (ja) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | 燃料電池用ガス拡散層及びその製造方法 |
US14/007,423 US9406940B2 (en) | 2011-03-25 | 2012-03-23 | Conductive porous layer for batteries and fabrication method for same |
EP12762744.6A EP2690691A4 (en) | 2011-03-25 | 2012-03-23 | CONDUCTIVE POROUS LAYER FOR BATTERIES, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
PCT/JP2012/057646 WO2012133250A1 (ja) | 2011-03-25 | 2012-03-23 | 電池用導電性多孔質層及びその製造方法 |
CN201280015073.7A CN103460467B (zh) | 2011-03-25 | 2012-03-23 | 电池用导电性多孔层及其制造方法 |
KR1020137027764A KR101652572B1 (ko) | 2011-03-25 | 2012-03-23 | 전지용 도전성 다공질층 및 그 제조 방법 |
US15/090,958 US9666872B2 (en) | 2011-03-25 | 2016-04-05 | Conductive porous layer for batteries and fabrication method for same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011067654A JP4930644B1 (ja) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | 燃料電池用ガス拡散層及びその製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012029710A Division JP2012204339A (ja) | 2012-02-14 | 2012-02-14 | 燃料電池用ガス拡散層及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP4930644B1 true JP4930644B1 (ja) | 2012-05-16 |
JP2012204144A JP2012204144A (ja) | 2012-10-22 |
Family
ID=46395245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011067654A Expired - Fee Related JP4930644B1 (ja) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | 燃料電池用ガス拡散層及びその製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9406940B2 (ja) |
EP (1) | EP2690691A4 (ja) |
JP (1) | JP4930644B1 (ja) |
KR (1) | KR101652572B1 (ja) |
CN (1) | CN103460467B (ja) |
WO (1) | WO2012133250A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013201139A (ja) * | 2013-05-31 | 2013-10-03 | Dainippon Printing Co Ltd | 電池用導電性多孔質層及びその製造方法 |
US9406940B2 (en) | 2011-03-25 | 2016-08-02 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Conductive porous layer for batteries and fabrication method for same |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140038077A1 (en) * | 2011-02-18 | 2014-02-06 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Membrane-electrode assembly for fuel cell, manufacturing method thereof, and solid polymer fuel cell using membrane-electrode assembly |
EP2842741A4 (en) * | 2012-04-25 | 2015-12-16 | Dainippon Printing Co Ltd | LAMINATED BODY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
JP5293859B1 (ja) * | 2012-05-11 | 2013-09-18 | 大日本印刷株式会社 | 電池用導電性多孔質層及びその製造方法 |
US9570751B2 (en) * | 2013-02-26 | 2017-02-14 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Binder composition for secondary battery, anode including the binder composition, and lithium battery including the anode |
KR101628562B1 (ko) * | 2014-12-08 | 2016-06-08 | 현대자동차주식회사 | 리튬공기전지용 양극 |
KR101790840B1 (ko) * | 2015-01-21 | 2017-10-26 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 공기 전지 |
KR102466675B1 (ko) * | 2017-08-25 | 2022-11-14 | 삼성전자주식회사 | 탄소 복합체, 이를 포함하는 전극 및 리튬-공기 전지, 및 탄소 복합체 제조방법 |
CA3074676A1 (en) | 2017-11-29 | 2019-06-06 | Toray Industries, Inc. | Micro-porous layer and manufacturing method therefor, gas diffusion electrode substrate, and fuel battery |
US10978716B2 (en) * | 2018-06-07 | 2021-04-13 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Gas diffusion layer for fuel battery, membrane electrode assembly, and fuel battery |
EP3993112A1 (en) * | 2019-07-29 | 2022-05-04 | Toray Industries, Inc. | Gas diffusion electrode, method for producing same and membrane electrode assembly |
KR20210029353A (ko) * | 2019-09-06 | 2021-03-16 | 현대자동차주식회사 | 이온 채널 연속성이 개선된 연료전지용 전해질막 및 그 제조방법 |
CN110797540A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-02-14 | 新源动力股份有限公司 | 一种高温低湿适用气体扩散层制备方法 |
CN113097432B (zh) * | 2021-03-30 | 2022-06-24 | 宁德新能源科技有限公司 | 电化学装置和电子装置 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0652871A (ja) * | 1992-06-02 | 1994-02-25 | Hitachi Ltd | 固体高分子型燃料電池 |
JP2003282079A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池の製造方法および燃料電池 |
JP2003331852A (ja) * | 2002-05-15 | 2003-11-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池用膜−電極接合体およびその製造方法 |
JP2005310660A (ja) * | 2004-04-23 | 2005-11-04 | Asahi Glass Co Ltd | 電解質膜電極接合体およびその製造方法 |
JP2006228514A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Univ Of Yamanashi | 燃料電池用ガス拡散層の製造方法 |
JP2006324104A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用ガス拡散層、および、これを用いた燃料電池 |
WO2009104701A1 (ja) * | 2008-02-22 | 2009-08-27 | 旭硝子株式会社 | 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体の製造方法 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4732637A (en) * | 1983-04-11 | 1988-03-22 | Engelhard Corporation | Method of fabricating an integral gas seal for fuel cell gas distribution assemblies |
US4505992A (en) * | 1983-04-11 | 1985-03-19 | Engelhard Corporation | Integral gas seal for fuel cell gas distribution assemblies and method of fabrication |
US6103413A (en) * | 1998-05-21 | 2000-08-15 | The Dow Chemical Company | Bipolar plates for electrochemical cells |
JP2002313359A (ja) | 2001-04-17 | 2002-10-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体高分子型燃料電池 |
JP2003197202A (ja) | 2001-12-26 | 2003-07-11 | Hitachi Chem Co Ltd | 高分子固体電解質燃料電池用ガス拡散層材料及びその接合体 |
US7063913B2 (en) * | 2004-08-25 | 2006-06-20 | General Motors Corporation | Diffusion media with microporous layer |
JP4530892B2 (ja) | 2005-03-28 | 2010-08-25 | 三洋電機株式会社 | 固体高分子形燃料電池 |
JP2006339018A (ja) | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Univ Of Yamanashi | 燃料電池用ガス拡散層、およびこの製造方法 |
GB0601943D0 (en) * | 2006-02-01 | 2006-03-15 | Johnson Matthey Plc | Microporous layer |
JP5219350B2 (ja) | 2006-08-22 | 2013-06-26 | 大日本印刷株式会社 | 固体高分子型燃料電池用の触媒層及びその製造方法 |
JP5066911B2 (ja) | 2006-12-13 | 2012-11-07 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池及びこの燃料電池の製造方法 |
WO2008153145A1 (ja) | 2007-06-15 | 2008-12-18 | Sumitomo Chemical Company, Limited | 膜電極接合体、及びこれを備える膜電極ガス拡散層接合体、固体高分子形燃料電池、並びに膜電極接合体の製造方法 |
JP2009129650A (ja) | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
KR101732783B1 (ko) * | 2008-04-22 | 2017-05-04 | 아우디 아게 | Pem 연료전지 촉매 층의 폴리머 코팅 |
JP2009295428A (ja) | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Toyota Motor Corp | 膜電極接合体の製造方法及び燃料電池の製造方法 |
JP5195286B2 (ja) | 2008-10-28 | 2013-05-08 | 旭硝子株式会社 | 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体の製造方法 |
US8790846B2 (en) | 2009-09-10 | 2014-07-29 | Panasonic Corporation | Gas diffusion layer and process for production thereof, and fuel cell |
US20140038077A1 (en) * | 2011-02-18 | 2014-02-06 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Membrane-electrode assembly for fuel cell, manufacturing method thereof, and solid polymer fuel cell using membrane-electrode assembly |
JP4930644B1 (ja) | 2011-03-25 | 2012-05-16 | 大日本印刷株式会社 | 燃料電池用ガス拡散層及びその製造方法 |
-
2011
- 2011-03-25 JP JP2011067654A patent/JP4930644B1/ja not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-03-23 EP EP12762744.6A patent/EP2690691A4/en not_active Withdrawn
- 2012-03-23 CN CN201280015073.7A patent/CN103460467B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-03-23 WO PCT/JP2012/057646 patent/WO2012133250A1/ja active Application Filing
- 2012-03-23 US US14/007,423 patent/US9406940B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-03-23 KR KR1020137027764A patent/KR101652572B1/ko active IP Right Grant
-
2016
- 2016-04-05 US US15/090,958 patent/US9666872B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0652871A (ja) * | 1992-06-02 | 1994-02-25 | Hitachi Ltd | 固体高分子型燃料電池 |
JP2003282079A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池の製造方法および燃料電池 |
JP2003331852A (ja) * | 2002-05-15 | 2003-11-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池用膜−電極接合体およびその製造方法 |
JP2005310660A (ja) * | 2004-04-23 | 2005-11-04 | Asahi Glass Co Ltd | 電解質膜電極接合体およびその製造方法 |
JP2006228514A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Univ Of Yamanashi | 燃料電池用ガス拡散層の製造方法 |
JP2006324104A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用ガス拡散層、および、これを用いた燃料電池 |
WO2009104701A1 (ja) * | 2008-02-22 | 2009-08-27 | 旭硝子株式会社 | 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体の製造方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9406940B2 (en) | 2011-03-25 | 2016-08-02 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Conductive porous layer for batteries and fabrication method for same |
US9666872B2 (en) | 2011-03-25 | 2017-05-30 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Conductive porous layer for batteries and fabrication method for same |
JP2013201139A (ja) * | 2013-05-31 | 2013-10-03 | Dainippon Printing Co Ltd | 電池用導電性多孔質層及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20160293964A1 (en) | 2016-10-06 |
JP2012204144A (ja) | 2012-10-22 |
US9666872B2 (en) | 2017-05-30 |
WO2012133250A1 (ja) | 2012-10-04 |
EP2690691A1 (en) | 2014-01-29 |
US20140087272A1 (en) | 2014-03-27 |
EP2690691A4 (en) | 2014-10-15 |
KR101652572B1 (ko) | 2016-08-30 |
KR20140025403A (ko) | 2014-03-04 |
CN103460467B (zh) | 2016-06-29 |
CN103460467A (zh) | 2013-12-18 |
US9406940B2 (en) | 2016-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4930644B1 (ja) | 燃料電池用ガス拡散層及びその製造方法 | |
JP5293859B1 (ja) | 電池用導電性多孔質層及びその製造方法 | |
TWI565132B (zh) | 燃料電池用氣體擴散電極基材及其製造方法、膜電極接合體、及燃料電池 | |
KR101582018B1 (ko) | 연료 전지용 막-전극 접합체 및 그의 제조 방법과 상기 막-전극 접합체를 사용한 고체 고분자형 연료 전지 | |
JPWO2013161971A1 (ja) | 積層体及びその製造方法 | |
JP6094386B2 (ja) | 電池用導電性多孔質層及びその製造方法 | |
JP2012074280A (ja) | 燃料電池用ガス拡散層 | |
JP2017050186A (ja) | 電池用ガス拡散層、該電池用ガス拡散層を用いた電池用膜−電極接合体、電池用部材、電池及び該電池用ガス拡散層の製造方法 | |
JP5794404B1 (ja) | 電池用ガス拡散層、該電池用ガス拡散層を用いた電池用膜−電極接合体、電池用部材、電池及びこれらの製造方法 | |
JP4993024B1 (ja) | 燃料電池用膜−電極接合体及びその製造方法、並びに該膜−電極接合体を用いた固体高分子形燃料電池 | |
JP5812168B2 (ja) | 燃料電池用ガス拡散層の製造方法 | |
JP5674703B2 (ja) | 電池用導電性多孔質層及びその製造方法 | |
JP4930643B1 (ja) | 燃料電池用膜−電極接合体及びその製造方法、並びに該膜−電極接合体を用いた固体高分子形燃料電池 | |
JP2017037716A (ja) | 電池用膜−電極接合体及びそれを用いた電池 | |
JP5472349B2 (ja) | 燃料電池用膜−電極接合体及びその製造方法、並びに該膜−電極接合体を用いた固体高分子形燃料電池 | |
JP2012204339A (ja) | 燃料電池用ガス拡散層及びその製造方法 | |
JP6160177B2 (ja) | 電池用導電性多孔質層及びそれを用いた電池 | |
JP6160178B2 (ja) | 電池用導電性多孔質層及びそれを用いた電池 | |
JP2017037715A (ja) | 電池用ガス拡散層、それを用いた電池用膜−電極接合体及び電池 | |
JP4978578B2 (ja) | 撥水性付与用ペースト組成物及びガス拡散層の製造方法 | |
JP2017050185A (ja) | 電池用ガス拡散層、該電池用ガス拡散層を用いた電池用膜−電極接合体、電池用部材、電池及び該電池用ガス拡散層の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120130 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150224 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |