多孔质层部件的制造方法、和包含多孔质层部件的膜电极气体扩散层接合体的制造方法技术

一种用于形成多孔质层的多孔质层部件的制造方法，具备：通过对包含碳和疏水性树脂的混合液进行喷雾干燥，得到包含碳和疏水性树脂的粉体的工序；生成包含粉体的糊的工序；以及通过对糊进行挤出或轧制，得到片状的多孔质层部件的工序。采用该方法，可形成能够抑制燃料电池的排水性和气体扩散性的降低的多孔质层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及燃料电池所使用的多孔质层部件、和包含该多孔质层部件的膜电极气 体扩散层接合体。
技术介绍
作为燃料电池，有时使用具有在催化剂层与气体扩散层之间配置了形成有多个细 微的气孔的层下称为"多孔质层"）的结构的燃料电池。作为多孔质层的形成方法，有 时采用例如专利文献1所记载那样，将包含炭黑粉末和聚四氣己締（PTFE)的粉体、与PTFE 的分散液混合而生成浆液，将该浆液涂布于气体扩散层的方法。另外，有时采用例如专利文 献2所记载那样，首先，通过混合机将碳粉体与PTFE的细粉混合，进而添加加工助剂来得到 混合物。接着，通过对混合物进行挤出和轴制加工而得到膜，用催化剂层和气体扩散层夹持 该膜的方法。另外，有时采用例如专利文献2所记载那样，首先，向碳粉体与PTFE的分散液 的混合液中添加沉淀剂，使碳和PTFE共沉淀，在将共沉淀物过滤和干燥后添加加工助剂而 得到混合物。接着，通过对混合物进行挤出和轴制加工而得到膜，用催化剂层和气体扩散层 夹持该膜的方法。 在先技术文献 专利文献1 ;日本特开2008-243767号公报 专利文献2 ;日本特开2006-252948号公报
技术实现思路
专利文献1所记载的方法中，在浆液的涂布时，浆液会渗入气体扩散层。在采用该 样的方法得到的多孔质层被用于燃料电池的情况下，具有在该浆液渗入的部分积存水，燃 料电池的排水性降低该样的课题。另外，由于浆液渗入气体扩散层，因此具有气体扩散区域 减小、气体扩散性降低该样的课题。 专利文献2所记载的方法之中，通过混合机将碳粉体与PTFE的细粉混合的方法 中，由于粉体彼此（固体彼此）被混合、W及细粉中所含的PTFE粒子的平均粒径与碳粉体 的平均粒径相比非常大，因此具有难W使碳粉体和PTFE粒子均匀分散的课题。在碳粉体和 PTFE粒子没有均匀分散的情况下，有可能在燃料电池中发生发电不均，发电性能降低。[000引另外，专利文献2所记载的方法之中，向碳粉体与PTFE的分散液的混合液添加沉 淀剂而使碳和PTFE共沉淀的方法中，随着时间的经过，PTFE的分散液内的PTFE的均匀性 降低，因此在共沉淀物中，在上层部和下层部的组成可能不同。因此，具有在共沉淀物内，不 能使碳和PTFE均匀分散的课题。此外，在该方法中，由于沉淀、干燥工序需要长的时间，因 此具有生产率低该样的课题。此外，在W往的多孔质层的形成方法中，期望其低成本化、操 作的容易化等。 本专利技术是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为W下方式实现。 (1)根据本专利技术的一方式，提供一种用于形成多孔质层的多孔质层部件的制造方 法，所述多孔质层在燃料电池中配置于气体扩散层与催化剂层之间。该制造方法具备；工序 (a)，所述工序通过对包含碳和疏水性树脂的混合液进行喷雾干燥，得到包含碳和疏水性树 脂的粉体；工序化），所述工序生成包含所述粉体的糊；W及工序（C)，所述工序通过对所述 糊进行挤出或轴制，得到片状的所述多孔质层部件。采用该方式的制造方法，可得到片状的 多孔质层部件，因此通过将该多孔质层部件与气体扩散层或催化剂层接合，能够形成多孔 质层。因此，能够抑制多孔质层部件向气体扩散层的浸透，因此能够抑制气体扩散层的排水 性和气体扩散性的降低。此外，由于通过对包含碳和疏水性树脂的混合液进行喷雾干燥，得 到作为多孔质层部件的基材的粉体，因此能够在该粉体中使碳和疏水性树脂大致均匀地分 散。因此，能够在多孔质层中抑制碳和疏水性树脂的存在不均，因此能够抑制多孔质层的排 水性发生不均。另外，由于通过喷雾干燥生成包含碳和疏水性树脂的粉体，因此能够在较短 时间内得到该粉体。另外，由于作为多孔质层部件可得到片状的部件，因此能够使接合多孔 质层部件的工序、和接合气体扩散层用的部件的工序成为相互不同的工序。 (2)在上述方式的制造方法中，所述疏水性树脂可W包含聚四氣己締。采用该方式 的制造方法，能够得到多孔质层的高的疏水性。 (3)根据本专利技术的另一方式，提供一种包含采用上述方式的制造方法制造出的多 孔质层部件的膜电极气体扩散层接合体的制造方法。该制造方法具备；工序（d)，所述工序 施加第1力，将所述多孔质层部件和所述催化剂层用的部件进行接合；W及工序（e)，所述 工序施加比所述第1力弱的第2力，将气体扩散层用部件和接合有所述催化剂层用的部件 的所述多孔质层部件进行接合。采用该方式的制造方法，使将多孔质层部件与气体扩散层 用部件接合时施加的第2力、成为比将多孔质部件与催化剂层用的部件进行接合时施加的 第1力弱的力，因此能够抑制气体扩散层用部件贯穿被接合的多孔质层、两极的催化剂层、 和电解质膜。因此，能够抑制两极的短路。 (4)在上述方式的制造方法中，还具备；工序（f)，所述工序准备电解质膜片，所述 电解质膜片具有载体膜和配置于所述载体膜上的电解质膜；工序（g)，所述工序在所述电 解质膜片的所述电解质膜上配置所述催化剂层用的部件；W及工序化)，所述工序从所述 电解质膜片剥离所述载体膜，可W通过在所述工序（g)之后实行所述工序（d)，形成一方的 电极的所述多孔质层，然后，通过实行所述工序化）进而实行所述工序（d)，形成另一方的 电极的所述多孔质层。采用该方式的制造方法，在从电解质膜片剥离载体膜之前，在一方的 电极侧接合有多孔质层部件，因此在剥离载体膜之后，该多孔质层部件能够代替载体膜保 护电解质膜，抑制电解质膜的变形。 再者，本专利技术能够W各种方式实现，例如能够W包含多孔质层部件和膜电极气体 扩散层接合体的燃料电池、该燃料电池的制造方法、搭载燃料电池的车辆等方式实现。【附图说明】 图1是表示燃料电池所使用的膜电极扩散层接合体的制造方法的顺序的流程图。 图2是表示步骤S105的MPL片的制作的顺序的流程图。 图3是示意性地表示图1的步骤S115和步骤S120的处理的说明图。 图4是示意性地表示图1的步骤S125、S130、S135和S140的处理的说明图。【具体实施方式】A.实施方式； 图1是表示燃料电池所使用的膜电极扩散层接合体（MembraneElectrode&Gas diffusionLayerAssembly,W下称为"MEGA")的制造方法的顺序的流程图。如图1所示， 首先，进行MPL(Micro化rousLayer)片的制作（步骤S105)。MPL片在燃料电池中配置于 催化剂层与气体扩散层之间，形成MI^L层。[002U 图2是表示步骤S105中的MI^L片的制作顺序的流程图。首先，生成作为导电性材 料的碳与作为疏水性树脂的聚四氣己締（PTFE)的混合液（步骤S205)。具体而言，向离子 交换水中添加表面活性剂并进行揽拌后，加入碳，进一步使混合液分散。通过向该混合液中 添加PTFE的分散液并进行揽拌，生成碳与PTFE的混合液。作为表面活性剂，由于难W受到 抑值的影响，因此优选非离子表面活性剂。作为碳，可W采用例如己诀黑、炉黑、热裂炭黑、 石墨等。再者，通过采用市售的己诀黑、化leanXC、科琴黑，能够得到高的导电性，并且在与 PTFE混合的情况下能够得到容易形成PTFE的高级结构该样的优点。可W代替上述的PTFE， 采用PFA(正式名称为聚四氣己締的四氣己締树脂）、ET阳（通过四氣本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔质层部件的制造方法，是用于形成多孔质层的多孔质层部件的制造方法，所述多孔质层在燃料电池中配置于气体扩散层与催化剂层之间，所述制造方法具备：工序a，所述工序通过对包含碳和疏水性树脂的混合液进行喷雾干燥，得到包含碳和疏水性树脂的粉体；工序b，所述工序生成包含所述粉体的糊；以及工序c，所述工序通过对所述糊进行挤出或轧制，得到片状的所述多孔质层部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀喜博，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP