电极油墨的良品判定方法技术

电极油墨在其内部一方面通过离聚物(IO)吸附在催化剂载体(CS)的周围来形成不与其他催化剂载体(CS)聚集的一次聚集体(40),另一方面通过催化剂载体(CS)彼此聚集来形成二次聚集体(42)。在电极油墨的良品判定方法中,检测电极油墨的弹性模量(G

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极油墨的良品判定方法


[0001]本专利技术涉及用于形成燃料电池的电极的电极油墨(electrode ink)的良品判定方法。

技术介绍

[0002]在日本专利技术专利公开公报特开2014
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212017号中公开了一种技术，通过涂布混合了催化剂载体碳(catalyst support:催化剂载体)和离聚物(ionoma)的电极油墨(催化剂油墨(catalyst ink)),来形成燃料电池的催化剂层。离聚物均匀地存在于分散溶剂内且吸附在催化剂载体的周围，据此，这种电极油墨内具有大量的一次聚集体(primary aggregate)。与此相反,离聚物不均匀地存在于分散溶剂内且不吸附在催化剂载体的周围，据此，电极油墨内具有大量的催化剂载体彼此聚集的二次聚集体(secondary aggregate),伴随于此，一次聚集体变少。
[0003]当在电极油墨内存在大量的二次聚集体时，在涂布电极油墨之后的干燥涂面上产生缺陷(裂纹(crack)等)而燃料电池的发电区域变窄。在燃料电池的制造中,废弃产生缺陷的电极，据此制造时的成品率大幅降低。
[0004]在此,作为评价涂布前的油墨的方法,如日本专利技术专利公开公报特开2014
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167402号所公开的那样，测定储存在容器中的油墨的粘度分布(多个部位的粘度)来评价沉淀状态。然而,即使采用该评价方法,一次聚集体和二次聚集体也可能在电极油墨内均匀分布,无法掌握关于电极油墨内的二次聚集体的产生差异(一次聚集体的量和二次聚集体的量)。即,根据现有技术无法在涂布前充分判定电极油墨是否为良品。

技术实现思路

[0005]本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种电极油墨的良品判定方法，该方法能够在涂布电极油墨前很好地判定电极油墨是否良好,据此能够抑制涂布后的干燥涂面的缺陷。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方式是一种电极油墨的良品判定方法，所述电极油墨包含多种催化剂载体和多种离聚物,用于形成燃料电池的催化剂层,所述电极油墨在其内部，一方面通过所述离聚物吸附在所述催化剂载体的周围来形成不与其他所述催化剂载体相聚集的一次聚集体(40),另一方面通过在所述催化剂载体的周围不存在所述离聚物而所述催化剂载体彼此聚集来形成二次聚集体,在所述良品判定方法中,检测所述电极油墨的弹性模量(elastic modulus),根据检测到的所述弹性模量来推定所述电极油墨内的所述一次聚集体和所述二次聚集体的状态,相对于所述二次聚集体，所述一次聚集体的相对含量越多则越将所述电极油墨判定为良品。
[0007]上述的电极油墨的良品判定方法能够在涂布电极油墨之前很好地判定电极油墨是否良好,据此能够抑制涂布后的干燥涂面的缺陷。
附图说明
[0008]图1是表示进行本专利技术一实施方式所涉及的电极油墨的良品判定方法的测定系统的整体结构的侧视图。图2是表示双间隙结构(double gap structure)的杯和旋转体的侧面剖视图。图3A是表示电极油墨的一次聚集体的形成的说明图。图3B是表示涂布一次聚集体多的电极油墨之后的干燥涂面的说明图。图3C是表示电极油墨的二次聚集体的形成的说明图。图3C是表示涂布二次聚集体多的电极油墨之后的干燥涂面的说明图。图4A是表示电极油墨的弹性模量与变化阈值的比较的图表。图4B是表示电极油墨的损耗角正切(loss tangent)与变化阈值的比较的图表。图5是示例电极油墨的良品判定方法的流程图。
具体实施方式
[0009]下面,列举优选的实施方式且参照附图对本专利技术详细地进行说明。
[0010]如图1所示,本专利技术一实施方式所涉及的电极油墨的良品判定方法使用测定系统10来判定电极油墨是否为良品(良品还是不良品),测定系统10用于测定形成燃料电池的催化剂层的电极油墨的样本。
[0011]电极油墨例如是燃料电池电极用催化剂油墨,包括承载催化剂的催化剂载体CS、具有质子导电性的离聚物IO(电解聚合物、电解质溶液)、和使催化剂载体CS及离聚物IO分散的分散溶剂DS。催化剂载体CS能够适用承载着铂(Pt)粒子的导电性的碳(包括碳纤维)或者陶瓷。离聚物IO为疏水性的主链的一部被置换为亲水性的离子基(羧酸、磺酸等盐),能够适用全氟磺酸聚合物等氟系电解聚合物或者非氟系电解聚合物。分散溶剂DS能够适用水或者乙醇。
[0012]电极油墨的制造为,将催化剂载体CS、离聚物IO和分散溶剂DS按合适的比率混合，例如通过珠磨机、搅拌机等破碎机构进行破碎、混炼、搅拌等。据此,催化剂载体CS和离聚物IO被调制成在分散溶剂DS内分散的电极油墨。被调节后的电极油墨成为糊状。下面,将调节该电极油墨的制造工序称为混炼工序。
[0013]另外,在燃料电池的电极的制造中,在输送基材(高分子糊、电解质膜等)的过程中，通过模头等将由混炼工序调制好的电极油墨涂布成一定的厚度。据此,生成燃料电池的电极(阳极电极、阴极电极)的催化剂层。下面,将生成该催化剂层的制造工序称为涂布工序。
[0014]为了测定上述的电极油墨的状态,测定系统10具有：流变仪(rheometry)12,其能够测定电极油墨的弹性模量和粘度(viscosity)的双方(动态粘弹性)；和计算机34,其处理流变仪12的测定结果。本实施方式所涉及的流变仪12适用能对电极油墨的样本赋予适当的剪切力的旋转式流变仪。另外,流变仪12能够高精度地检测电极油墨的弹性模量即可，其检测方式并不特别地限定,例如也可以适用振动式等。
[0015]详细而言,流变仪12具有：杯14,其被投入电极油墨的样本；旋转体16,其被插入杯14内；机构部18,其使旋转体16进行动作；检测部20,其检测旋转体16在杯14内旋转时电极油墨的粘弹性。另外,在流变仪12的箱体22内设置有控制部24,控制部24控制机构部18的动作，并且根据检测部20检测到的参数来计算粘弹性。另外,流变仪12除了上述结构以外，还
具有调节被收容在杯14的电极油墨的温度的温度调节机构等。
[0016]在本实施方式中,杯14和旋转体16采用图2所示的双间隙结构。在此情况下,杯14形成为通过底壁14c将圆筒状的外周壁部14a和设置于外周壁部14a的内侧的中心的圆柱状的中心凸部14b相连接的有底筒状。即,杯14具有被外周壁部14a、中心凸部14b和底壁14c包围的凹进空间15,在该凹进空间15内注入电极油墨。
[0017]旋转体16具有能够插入凹进空间15的圆筒状的单元壁16a和覆盖单元壁16a的上端的顶壁16b。在顶壁16b的中心部连接有机构部18的轴部18a。单元壁16a在插入凹进空间15的状态下,保持与外周壁部14a及中心凸部14b非接触。
[0018]以上的杯14和旋转体16在测定时,在杯14的外周壁部14a与单元壁16a之间形成第1间隙26,在杯14的中心凸部14b与单元壁16a之间形成第2间隙28。据此,旋转体16通过第1间隙26、第2间隙28双方与样本相接触，据此由样本施加大的扭矩。其结果,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电极油墨的良品判定方法，所述电极油墨包含多种催化剂载体(CS)和多种离聚物(IO),用于形成燃料电池的催化剂层,其特征在于，所述电极油墨在其内部，一方面通过所述离聚物吸附在所述催化剂载体的周围来形成不与其他所述催化剂载体聚集的一次聚集体(40),另一方面通过在所述催化剂载体的周围不存在所述离聚物而所述催化剂载体彼此聚集来形成二次聚集体(42),在所述良品判定方法中,检测所述电极油墨的弹性模量(G
’
),根据检测到的所述弹性模量来推定所述电极油墨内的所述一次聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：长久晋辅，豆田和俊，室本信义，国生毅，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：