膜电极接合体的制造方法、膜电极接合体、膜电极接合体的制造装置和燃料电池
2019-11-22

膜电极接合体的制造方法、膜电极接合体、膜电极接合体的制造装置和燃料电池

一种膜电极接合体的制造方法,包括:在电解质膜上涂布或装载含有电解质树脂和担载有催化剂的导电体的催化剂混合物从而制作膜电极接合体前体的工序;和在无氧状态或低氧状态下使该膜电极接合体前体暴露于来自外部的过热介质的气氛下的同时,利用该过热介质的冷凝热将该膜电极接合体前体中的该电解质膜与该催化剂混合物的界面加热而使其固定的工序。能够制造将膜-电极的接合实质上无界面化、并具有多孔且形成了良好的三相界面的催化剂层的膜电极接合体。

担载有催化剂的碳中所含的催化剂可以广泛使用公知的催化剂。例如,从催化反应中的活化过电压小的方面出发,优选使用钼、金、钯、钌、铱等贵金属催化剂。另外,还可以是这些贵金属催化剂的合金、混合物等,即可以含有2种以上的元素。

接着,一边实施加热板的自重程度的加压,一边使因膨润而粘附的膜电极接合体前体与电解质膜内温度均衡,从而变得没有冷凝,过热水蒸气直接加热树脂。

在使用非氟系高分子电解质的情况下,可以使用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、二氯甲烧、氯仿、四氯化碳、I,I,I-三氯乙烧、1,1,2-三氯乙烧、三氯乙烯、全氯乙烯等溶剂。

例如,在利用特开2002-93424号公报所公开的方法制造的膜电极接合体的情况下,为了抑制膜劣化而在约100°c以下加热、加压来制造,所以存在膜电极之间的接合弱、耐久性低这样的问题。这显著降低了燃料电池的性能。

图9表示对于实施例I所得的膜电极接合体和用现有的热转印模(热压法)得到膜电极接合体进行调查从而得到的电流密度与电压的关系(Ι-v曲线)以及电流密度与电阻的关系。电池性能评价试验的详细情况如下。

实施例5

进而,特别是在使用F型电解质膜的情况下,凸部分的电解质树脂软化熔融,由于毛细管现象而被引入催化剂内,通过形成凹形状而可以提高生成水的排水性、提高气体扩散性。

过热水蒸气是常压、100%水蒸气(无氧、无氮状态),为200〜280°C。膜电极接合体前体在容器内连续地移动。