燃料电池用膜电极接合体的制造方法技术

本发明专利技术的课题在于提供一种燃料电池用膜电极接合体的制造方法，该制造方法可以在抑制对电解质膜造成损害的同时，防止所需要的催化剂层被除去。燃料电池用膜电极接合体MEA的制造方法具备下述步骤：将高分子电解质膜PEM与带第1催化剂层的基材GDE1接合的步骤；按照使与高分子电解质膜PEM接合的带第1催化剂层的基材GDE1为规定形状的方式对该基材GDE1刻入刻痕CL的步骤；将带第1催化剂层的基材GDE1中的不需要部分GDE12从高分子电解质膜PEM上剥离的步骤；和，对高分子电解质膜PEM照射不透过带第1催化剂层的基材GDE1而透过高分子电解质膜PEM的激光LB2，将附着于高分子电解质膜PEM上的带第1催化剂层的基材GDE1的残渣RD除去的步骤；等。

Method for manufacturing membrane electrode assembly for fuel cell

The subject of the present invention is to provide a method of manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell that prevents damage to the electrolyte membrane and prevents the desired catalyst layer from being removed. Method for manufacturing membrane electrode assembly for MEA fuel cell has the following steps: a substrate GDE1 polymer electrolyte membrane with first PEM catalyst layer bonding step; and to make polymer electrolyte membrane PEM bonded with first GDE1 substrate catalyst layer into a prescribed shape on the substrate GDE1 CL steps carved into the notch; the substrate with first GDE1 catalyst layer in GDE12 does not need to be stripped from the polymer electrolyte membrane PEM on the steps; and, on the polymer electrolyte membrane PEM irradiation is not through the substrate with first GDE1 catalyst layer by laser LB2 polymer electrolyte membrane PEM, RD residues will be attached to the polymer electrolyte membrane with first PEM the catalyst layer substrate GDE1 removal step; etc..

【技术实现步骤摘要】
燃料电池用膜电极接合体的制造方法
本专利技术涉及一种在电解质膜的两面层积有电极层的燃料电池用膜电极接合体的制造方法。
技术介绍
燃料电池的膜电极接合体(MEA)例如如专利文献1所记载的那样，具有隔着电解质膜而在其两面层积有催化剂层和扩散层(一并称为“电极层”)的结构。另外，为了确保两面的电极层彼此的绝缘，为了取得爬电距离，一个电极层按照电解质膜露出到其周边的方式构成。作为制造这样的MEA的方法，如专利文献2中记载的那样，有预先在扩散层基材上形成催化剂层并将其与电解质膜接合的方法。另一方面，如专利文献3中所示提出了下述方法：为了提高MEA的制造效率，以卷对卷法连续制造MEA。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5611604号公报专利文献2：日本专利第3273591号公报专利文献3：日本特开2010-119967号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，若将专利文献2中记载的带催化剂层的扩散层与电解质膜接合并通过卷对卷法制造MEA，则要考虑下述的步骤。首先，在由电解质膜辊中放卷出的电解质膜的单面或双面进行由带催化剂层的扩散层辊中放卷出的带催化剂层的扩散层的层积、接合。并且，将带催化剂层的扩散层中的多余部分从电解质膜上剥离，进而将电解质膜和带催化剂层的扩散层切割成规定形状，完成MEA。然而，如上所述将一旦接合的带催化剂层的扩散层从电解质膜上剥离时，有可能无法完全去除催化剂层，催化剂层的残渣会残留于催化剂层上。由此，残留的残渣有可能会使绝缘性、气密性降低。为了除去这样的催化剂层的残渣，考虑对残留有残渣的区域照射激光。但是，若该激光在电解质膜中的吸收率高，则会损害至电解质膜。此外，在电解质膜的另一个面也形成有催化剂层的情况下，残渣除去时另一个面的催化剂层也会被除去。本专利技术的目的在于提供一种燃料电池用膜电极接合体的制造方法，该制造方法可以在抑制对电解质膜造成损害的同时，防止所需要的催化剂层被除去。用于解决课题的方案为了达到上述目的，本专利技术提供一种燃料电池用膜电极接合体的制造方法，其具备下述步骤：准备电解质膜(例如，后述的高分子电解质膜PEM)的步骤(例如，后述的步骤1)；准备在片状的基材的一个面形成有第1催化剂层(例如，后述的第1催化剂层111)的带催化剂层的基材(例如，后述的带第1催化剂层的基材GDE1)的步骤(例如，后述的步骤2)；按照上述第1催化剂层面对上述电解质膜的一个面的方式，在上述电解质膜的一个面上层积上述带催化剂层的基材的步骤(例如，后述的步骤3)；将上述电解质膜与上述带催化剂层的基材接合的步骤(例如，后述的步骤4)；按照使与上述电解质膜接合的上述带催化剂层的基材为规定形状的方式对上述带催化剂层的基材刻入刻痕(例如，后述的刻痕CL)的步骤(例如，后述的步骤5)；将上述带催化剂层的基材中的上述规定形状的部分(例如，后述的规定形状的部分GDE11)以外的不需要部分(例如，后述的不需要部分GDE12)从上述电解质膜上剥离的步骤(例如，后述的步骤6)；对上述电解质膜中的接合过上述不需要部分的部分照射不透过上述带催化剂层的基材而透过上述电解质膜的能量射线(例如，后述的激光LB2)，将附着于上述电解质膜上的上述带催化剂层的基材的残渣(例如，后述的残渣RD)除去的步骤(例如，后述的步骤7)；和，在上述电解质膜的另一个面形成第2催化剂层(例如，后述的第2催化剂层121)，按照与上述电解质膜的上述一个面接合的上述规定形状的上述带催化剂层的基材被包围的方式，对上述电解质膜和上述第2催化剂层进行冲压的步骤(例如，后述的步骤8)。本专利技术中，首先，仅在电解质膜的一个面接合带催化剂层的基材，之后将不需要部分剥离，使用不透过带催化剂层的基材而透过电解质膜的激光等能量射线将残渣除去，之后在另一个面形成催化剂层。这样，由于在除去残渣后在另一个面形成催化剂层，因而该催化剂层不会被透过电解质膜的能量射线所除去。因此，根据本专利技术，可以在抑制对电解质膜造成损害的同时，防止所需要的催化剂层被除去。上述专利技术中，上述能量射线优选对上述电解质膜的透过率为80％以上。本专利技术中，使用对电解质膜的透过率为80％以上的能量射线。由此，通过使用透过性高的能量射线，可以更确实地抑制对电解质膜造成损害。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供一种燃料电池用膜电极接合体的制造方法，该制造方法可以在抑制对电解质膜造成损害的同时，防止所需要的催化剂层被除去。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施方式的燃料电池用膜电极接合体MEA的制造线1的示意图。图2是示出第2激光器装置16的激光LB2的波长与透过率的关系的曲线图。图3A是示出将带第1催化剂层的基材GDE1的不需要部分GDE12从电解质膜PEM上剥离后、且除去残渣RD前的状态的放大俯视图。图3B是示出将带第1催化剂层的基材GDE1的不需要部分GDE12从电解质膜PEM上剥离后、且除去残渣RD后的状态的放大俯视图。图4是所制造的燃料电池用膜电极接合体MEA的截面图。图5是对将带第1催化剂层的基材GDE1的残渣RD从电解质膜PEM上除去前后的绝缘性进行比较的图。具体实施方式关于本专利技术的一个实施方式，参照附图进行详细说明。图1是示出本专利技术的一个实施方式的燃料电池用膜电极接合体MEA的制造线1的示意图。图2是示出第2激光器装置16的激光LB2的波长与透过率的关系的曲线图。图3A是示出将带第1催化剂层的基材GDE1的不需要部分GDE12从电解质膜PEM上剥离后、且除去残渣RD前的状态的放大俯视图。图3B是示出将带第1催化剂层的基材GDE1的不需要部分GDE12从电解质膜PEM上剥离后、且除去残渣RD后的状态的放大俯视图。图4是所制造的燃料电池用膜电极接合体MEA的截面图。图5是对将带第1催化剂层的基材GDE1的残渣RD从电解质膜PEM上除去前后的绝缘性进行比较的图。图1所示的燃料电池用膜电极接合体(MembraneElectrodeAssembly)MEA的制造线1通过以卷对卷法连续化，从而提高了燃料电池用膜电极接合体MEA的制造效率。具体来说，燃料电池用膜电极接合体MEA的制造线1具备电解质膜辊10、第1基材辊11、上下一对临时接合辊12,13、第1激光器装置14、回收辊15、第2激光器装置16、第2基材辊17、上下一对接合辊18,19、和切割器20等。电解质膜辊10是准备连续的片状(带状)的高分子电解质膜(PolymerElectrolyteMembrane)PEM的辊，在制造线1的上游绕水平轴旋转。该电解质膜辊10通过进行旋转，将高分子电解质膜PEM放出到下游。从电解质膜辊10被放出到下游并移动的高分子电解质膜PEM按照下述方式进行层积：以在带第1催化剂层的基材GDE1的下表面形成的第1催化剂层111(参照图4)面对高分子电解质膜PEM的作为一个面的上表面的方式，在高分子电解质膜PEM的作为一个面的上表面层积从第1基材辊11被放出到下游并移动的带第1催化剂层的基材GDE1的作为一个面的下表面。第1基材辊11是准备连续的片状(带状)的带第1催化剂层的基材(GasDiffusionElectrode，气体扩散电极)GDE1的辊，在制造线1的上游绕水平轴旋转。该第1基材辊11通过进行旋转，从电解质膜辊10的上方将带第1催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池用膜电极接合体的制造方法，其具备下述步骤：准备电解质膜的步骤；准备带催化剂层的基材的步骤，在该带催化剂层的基材中，在片状的基材的一个面形成有第1催化剂层；按照所述第1催化剂层面对所述电解质膜的一个面的方式，将所述带催化剂层的基材层积于所述电解质膜的一个面上的步骤；将所述电解质膜与所述带催化剂层的基材接合的步骤；按照使与所述电解质膜接合的所述带催化剂层的基材为规定形状的方式对所述带催化剂层的基材刻入刻痕的步骤；将所述带催化剂层的基材中的所述规定形状的部分以外的不需要部分从所述电解质膜上剥离的步骤；对所述电解质膜中的接合过所述不需要部分的部分照射不透过所述带催化剂层的基材而透过所述电解质膜的能量射线，将附着于所述电解质膜上的所述带催化剂层的基材的残渣除去的步骤；和在所述电解质膜的另一个面形成第2催化剂层，按照与所述电解质膜的所述一个面接合的所述规定形状的所述带催化剂层的基材被包围的方式，对所述电解质膜和所述第2催化剂层进行冲压的步骤。

【技术特征摘要】
2016.03.18 JP 2016-0557131.一种燃料电池用膜电极接合体的制造方法，其具备下述步骤：准备电解质膜的步骤；准备带催化剂层的基材的步骤，在该带催化剂层的基材中，在片状的基材的一个面形成有第1催化剂层；按照所述第1催化剂层面对所述电解质膜的一个面的方式，将所述带催化剂层的基材层积于所述电解质膜的一个面上的步骤；将所述电解质膜与所述带催化剂层的基材接合的步骤；按照使与所述电解质膜接合的所述带催化剂层的基材为规定形状的方式对所述带催化剂层的基材刻入刻痕的步骤；将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：横井麻衣，松尾和秀，小西俊介，堀裕一，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP