JP6038074B2 - 燃料電池の膜電極接合体 - Google Patents
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Description
[数1] CH3OH+H2O→CO2+6H++6e−
という酸化反応が生じ、カソードにおいては、
[数2] 3/2O2+6H++6e−→3H2O
という還元反応が生じる。これによりアノードとカソードとの間に電流が流れることになる。
高分子電解質膜111として、厚さ125μmのパーフルオロカーボンスルホン酸からなる高分子電解質膜(米国DuPont社製のNafion(商品名,登録商標))を用い、この高分子電解質膜111の一方の主面に、図4に示すように金網などの成形部材4を配置し、125℃,5MPaの条件でホットプレスを行うことで、当該一方の主面に図2に示す凹凸部2を形成した。
そして、高分子電解質膜111を加熱しながら、凹凸部2を形成した主面に、白金−ルテニウム触媒(白金・ルテニウム担持量50重量%)のペーストを印刷し、厚さ40μmのアノード触媒層112を形成した。
また、凹凸部2が形成されていない主面には、カソード触媒113として、厚さ20μmの白金触媒(白金担持量が70重量%)を用い、アノードガス拡散層114及びカソードガス拡散層115として、厚さ235μmの黒鉛繊維不織布(MFCテクノロジー社製カーボンファイバペーパSIGRACET GDL25BC)を用いた。
実施例1で用いた成形部材4の幅又は太さを変更し、アノード触媒層112のアノードガス拡散層114側の表面に生じたクラック(溝部)の面積率を3%,5%,7%にしたこと以外は実施例1と同じ条件で膜電極接合体11を作製し、同じ評価を行った。この結果を表1に示す。
実施例1の比較例として、実施例1の高分子電解質膜111の主面に凹凸部2を形成せず、またアノード触媒層112に溝部3を形成しないこと以外は実施例1と同じ条件で膜電極接合体11を作製し、同じ評価を行った。この結果を表1に示す。
高分子電解質膜111の主面に凹凸部2を形成するとともにアノード触媒層112に溝部3を形成した実施例1〜4の初期出力は、これらを形成しない比較例1に対して大きくなることが確認された。また、溝部3の面積率が1〜5%の実施例1〜3のものが、溝部3の面積率が7〜12%の実施例4のものに比べて出力維持性能に優れていることが確認された。
11…膜電極接合体
111…高分子電解質膜
112…アノード触媒層(燃料極)
113…カソード触媒層(空気極)
114…アノードガス拡散層
115…カソードガス拡散層
116A,116B…補強層
12…アノード集電体
13…カソード集電体
14…アノードセパレータ
15…カソードセパレータ
16…アノード流路
17…カソード流路
18,19…ガスケット
2…凹凸部
21…凹部
22…凸部
3…溝部
Claims (3)
- 高分子電解質膜と、
前記高分子電解質膜の両主面にそれぞれ設けられた触媒層と、を含み、
前記高分子電解質膜の少なくとも一方の主面に凹凸部が設けられ、
前記凹凸部の表面に設けられた触媒層の前記高分子電解質膜とは反対側の主面に溝部が設けられ、
前記凹凸部の凹部と前記溝部とが相互に平面視で重なり合い、平面視において、前記凹部の幅が前記溝部の幅よりも大きい燃料電池用膜電極接合体。 - 前記溝部は、開口から底部にかけて漸次的に幅が狭くなる形状である請求項1に記載の燃料電池用膜電極接合体。
- 前記溝部の面積率は、5%以下である請求項1又は2に記載の燃料電池の膜電極接合体。
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