催化剂层的制造方法及其制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种催化剂层的制造方法及其制造装置。通过对在输送片材的表面的至少一部分涂布有预定厚度的催化剂油墨的输送片材进行干燥，来回收从催化剂油墨蒸发的溶剂，对于通过溶剂的蒸发而在输送片材上所形成的催化剂层被转印于其他部件而去除后的输送片材，将先前回收的溶剂用作清洗液来进行清洗，从而将残留于输送片材的至少催化剂油墨的残留物的至少一部分去除。这样清洗后的输送片材如果在品质保证次数以内，则再利用于催化剂油墨的涂布。由此，在使用了催化剂油墨的催化剂层的制造中，减少了向外部的排出物。

Manufacturing Method and Device of Catalyst Layer

The invention provides a manufacturing method and a manufacturing device for a catalyst layer. The solvent evaporated from catalyst ink can be recovered by drying at least part of the conveying sheet coated with catalyst ink of predetermined thickness. For the conveying sheet which is removed by transferring the catalyst layer formed on the conveying sheet through solvent evaporation to other parts, the previously recovered solvent can be used as cleaning liquid for cleaning. Thus at least a portion of the residue of at least catalyst ink remaining in the conveying sheet is removed. In this way, if the cleaned conveyor sheet is within the number of times of quality assurance, it can be reused for coating of catalyst ink. Thus, in the manufacture of the catalyst layer using the catalyst ink, the discharge to the outside is reduced.

【技术实现步骤摘要】
催化剂层的制造方法及其制造装置本申请主张于2017年6月16日提出的日本申请2017-118400的优先权，在此将其内容援引于本申请作为参考。
本公开涉及用于膜电极接合体等的催化剂层的制造。
技术介绍
在制造燃料电池用的膜电极接合体(MEA：MembraneElectrodeAssembly)时，有时采用向片材涂布催化剂油墨，在干燥后，对片材进行输送而向固体电解质膜转印的工序。此时，尝试了将涂布有催化剂油墨的片材作为输送用的带使用，不将其用过就扔而在使用后回收进行多次使用(例如参照下述专利文献1)。在该专利文献1中，关于催化剂油墨使用的分散溶剂，也提出了将其回收而进行再利用的方案。专利文献1：日本特开2010-049981号公报上述技术在实现片材和分散溶剂的再利用，减少来自制造工序的排出物这一点上优异，但是实际上当想要实现片材和溶剂的再利用时，需要对片材进行清洗的清洗液，结果是，从制造工序排出清洗液等，为了所谓的零排放而要求进一步改良。
技术实现思路
(1)本公开的一个实施形态是利用使固体催化剂分散于液体溶剂中而得到的催化剂油墨来制造至少催化剂层的制造方法。在该制造方法中，通过对在表面的至少一部分涂布有预定厚度的上述催化剂油墨的片材进行干燥，来回收从上述催化剂油墨蒸发的上述溶剂，对于通过上述溶剂的蒸发而在上述片材上所形成的催化剂层被转印于其他部件而去除后的上述片材，将上述回收的上述溶剂用作清洗液来进行清洗，从而将残留于上述片材上的至少上述催化剂油墨的残留物的至少一部分去除，将上述清洗后的上述片材的至少一部分再利用于上述催化剂油墨的涂布。由此，能够将催化剂油墨使用的溶剂用于清洗，能够削减另行准备用于清洗片材的清洗液等的成本，另外关于该清洗液向外部的排出，也能实现排放物的减少。此外，片材也能够将其至少一部分再利用。(2)本公开的第二形态是作为使用使固体催化剂分散于液体溶剂中而得到的催化剂油墨来制造至少催化剂层的装置的形态。该装置具备：干燥回收装置，通过对在表面的至少一部分涂布有预定厚度的上述催化剂油墨的片材进行干燥，来回收从上述催化剂油墨蒸发的上述溶剂；及清洗装置，对于通过上述溶剂的蒸发而在上述片材上所形成的催化剂层被转印于其他部件而去除后的上述片材，将上述回收的上述溶剂用作清洗液来进行清洗，从而将残留于上述片材上的至少上述催化剂油墨的残留物的至少一部分去除，将上述清洗后的上述片材的至少一部分再次利用于上述催化剂油墨的涂布。该制造装置能够将催化剂油墨使用的溶剂用于清洗。另外，能够降低另行准备用于清洗片材的清洗液等的成本，另外关于该清洗液向外部的排出，也能实现排放物的减少。此外，片材也能够将其至少一部分再利用。附图说明图1是表示催化剂层的制造的概要的说明图。图2是例示溶剂的干燥回收装置的结构的概略结构图。图3是例示片材的清洗装置的结构的概略结构图。图4是表示MEA(一部分)的制造方法的概略的工序图。图5是说明用于决定输送片材的再利用的标准的测试的说明图。图6是例示催化剂转印片材的调制工序的工序图。图7是例示催化剂层的转印工序的工序图。具体实施方式A.催化剂层的制造方法的概要：图1是表示燃料电池的膜电极接合体的制造方法的一部分的说明图。在图1中，上半部分示出在输送片材11上形成催化剂层25并制作出将其卷绕的催化剂转印片材45为止的工序，下半部分示出将该催化剂转印片材45上的催化剂层25转印到电解质膜62上之后，对催化剂转印片材45使用的输送片材11进行回收为止的工序。将实施上半部分的工序的装置称为催化剂转印片材调制装置10。另外，将实施下半部分的工序的装置称为催化剂层转印装置50。A1.催化剂转印片材调制装置10的结构：在催化剂转印片材调制装置10中，输送片材11从卷绕的状态被放出，并被向涂敷装置20输送。涂敷装置20贮存有用于形成催化剂层的催化剂油墨，对在涂敷装置20与涂敷用辊21之间输送的输送片材11以预定厚度涂敷催化剂油墨。输送片材11在该例中以将长条的带卷绕的形态进行处理，但是也可以不卷绕地使用。另外，未必一定为长条，也可以作为支撑催化剂层的支撑膜进行处理。在输送片材11作为带被使用的情况下，优选的是由不容易变形且催化剂层材料的脱模性优异的任意的原料构成，作为其一例，作为市售原料，优选的是使用PTFE玻璃纤维布(日本华尔卡“VALFLON玻璃纤维布”或淀川Hu-Tech“TG布”等)或PTFE涂层聚酰亚胺片材(中兴化成“FPI系列”等)。另外，也可以使用聚四氟乙烯、PVDF(聚偏氟乙烯)、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、共聚氨脂、聚酰胺弹性体、聚酰亚胺、聚氨脂、聚氨脂弹性体、硅、硅橡胶、硅基体的弹性体等膜材等。在输送片材作为支撑膜被使用的情况下，作为该支撑膜的原料的一例，作为市售原料，也优选的是使用PTFE玻璃纤维布(日本华尔卡“VALFLON玻璃纤维布”或淀川Hu-Tech“TG布”等)或PTFE涂层聚酰亚胺片材(中兴化成“FPI系列”等)。此外，也可以使用聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜、乙烯/四氟乙烯共聚物膜、四氟乙烯/全氟烷基(乙烯基醚)共聚物膜、聚偏氟乙烯膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜等、将由这些原料构成的片材层叠两层以上而设为基材的材料，作为市售原料也可以使用特氟纶片材(特氟纶：注册商标，杜邦公司)等。在本实施方式中，以卷绕的状态准备输送片材11，安设于催化剂转印片材调制装置10来使用。在本实施方式中，将载持有铂或铂合金等的催化剂的导电性载体(粒子状的碳载体等)、Nafion(注册商标，杜邦公司制)或Flemion(注册商标，旭硝子株式会社制)等电解质、溶剂(有机溶剂)混合来制造涂敷装置20使用的催化剂油墨。将其也称为催化剂油墨的制造工序。催化剂粒子以分散于溶剂的状态被保持。因此，以下，将该溶剂也称为分散溶剂。在此，作为分散溶剂，可列举例如水、异丙醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、乙二醇、丙二醇、环己醇、2-甲基环己醇、醋酸、丙酸及丁酸等中的任一种或多个的组合。也可以将其他催化剂与其他分散溶剂组合来使用。催化剂油墨在输送片材11上可以连续地涂布，也可以断续地涂布。另外，涂布的厚度能够通过输送片材11与涂敷装置20的分离距离或催化剂油墨的排出压力等来调整。可以计测涂布后的催化剂油墨的厚度，以使厚度固定的方式对分离距离或喷出压力等进行反馈控制。通过涂敷装置20向输送片材11涂布了催化剂油墨之后，将输送片材11向干燥回收装置30输送。干燥回收装置30是使输送片材11上涂布的催化剂油墨的溶剂蒸发、干燥的装置。通过干燥回收装置30而催化剂油墨中的分散溶剂被蒸发、被干燥。其结果是，在输送片材11的表面上形成催化剂层25。此时，回收蒸发的分散溶剂。在图2中例示出干燥回收装置30的结构。干燥回收装置30在输送片材11的输送路的下侧具备干燥用的加热器35，在输送路的上侧具备供冷却水循环的冷却管31和冷却塔32及将两者连接的循环路33。循环路33中的冷却水通过未图示的泵而进行循环。干燥回收装置30还在冷却管31的下部具备接收盘34和将贮存于接收盘34的分散溶剂经由回收通路36进行回收的泵37。在该干燥回收装置30中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂层的制造方法，利用使固体催化剂分散于液体溶剂中而得到的催化剂油墨来制造至少催化剂层，所述催化剂层的制造方法包括如下步骤：通过对在表面的至少一部分涂布有预定厚度的所述催化剂油墨的片材进行干燥，来回收从所述催化剂油墨蒸发的所述溶剂，对于通过所述溶剂的蒸发而在所述片材上所形成的催化剂层被转印于其他部件而去除后的所述片材，将所述回收的所述溶剂用作清洗液来进行清洗，从而将残留于所述片材上的至少所述催化剂油墨的残留物的至少一部分去除，将所述清洗后的所述片材的至少一部分再利用于所述催化剂油墨的涂布。

【技术特征摘要】
2017.06.16 JP 2017-1184001.一种催化剂层的制造方法，利用使固体催化剂分散于液体溶剂中而得到的催化剂油墨来制造至少催化剂层，所述催化剂层的制造方法包括如下步骤：通过对在表面的至少一部分涂布有预定厚度的所述催化剂油墨的片材进行干燥，来回收从所述催化剂油墨蒸发的所述溶剂，对于通过所述溶剂的蒸发而在所述片材上所形成的催化剂层被转印于其他部件而去除后的所述片材，将所述回收的所述溶剂用作清洗液来进行清洗，从而将残留于所述片材上的至少所述催化剂油墨的残留物的至少一部分去除，将所述清洗后的所述片材的至少一部分再利用于所述催化剂油墨的涂布。2.根据权利要求1所述的催化剂层的制造方法，其中，从所述回收的所述溶剂或被用于清洗所述片材后的所述溶剂中，分离并回收残留于所述溶剂中的所述催化剂。3.根据权利要求2所述的催化剂层的制造方法，其中，所述催化剂的分离是通过将所述溶剂贮存于贮存槽并使所述催化剂沉淀于所述贮存槽的底部来进行的。4.根据权利要求3所述的催化剂层的制造方法，其中，将所述回收的所述催化剂的至少一部分用于所述催化剂油墨的制造。5.根据权利要求2所述的催化剂层的制造方法，其中，将所述回收的所述催化剂的至少一部分用于所述催化剂油墨的制造。6.根据权利要求1～5中任一项所述的催化剂层的制造方法，其中，在与被进行所述干燥的所述片材分离的位置，配置设为至少所述溶剂的露点以下的冷却器，并对通过该冷却器进行冷却而液化了的所述溶剂进行汇集，由此进行从所述催化剂油墨蒸发的所述溶剂的回收。7.根据权利要求1～5中任一项所述的催化剂层的制造方法，其中，将所述回收的溶剂及从被用于清洗所述片材后的所述清洗液中回收的溶剂中的至少一方的至少一部分，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈宪俊，藤井一辉，
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