热塑性树脂、热固性树脂、分散液状组合物、固体高分子型燃料电池用层叠体、该固体高分子型燃料电池用层叠体的制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够进行微孔层的导热性等水分量调节以外的功能设计的固体高分子型燃料电池的微孔层形成用热塑性树脂、热固性树脂、包含该树脂的分散液状组合物、固体高分子型燃料电池用层叠体、该固体高分子型燃料电池用层叠体的制造方法。一种热塑性树脂(热固性树脂)、分散液状组合物、固体高分子型燃料电池用层叠体、该固体高分子型燃料电池用层叠体的制造方法，上述热塑性树脂(热固性树脂)为固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的热塑性树脂(热固性树脂)，其中，在350℃的熔融粘度为200Pa

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热塑性树脂、热固性树脂、分散液状组合物、固体高分子型燃料电池用层叠体、该固体高分子型燃料电池用层叠体的制造方法


[0001]本专利技术涉及能够进行固体高分子型燃料电池的微孔层的功能设计的热塑性树脂、热固性树脂、包含该树脂的分散液状组合物、接合有该微孔层的固体高分子型燃料电池用层叠体、该固体高分子型燃料电池用层叠体的制造方法。

技术介绍

[0002]作为固体高分子型燃料电池的电解质膜，例如多使用全氟碳磺酸(Perfluorocarbon Sulphonic Acid)等质子交换膜。
[0003]该质子交换膜作为离子传导性的电解质发挥功能，并且具有将燃料气体与氧化剂气体分离的功能，通过使其含水而发挥这些功能。
[0004]因此，为了得到高的电池特性，重要的是对固体高分子电解质膜进行充分的气体的扩散供给和以饱和状态或接近饱和的状态含水。
[0005]但是，若水滞留(溢流)在电解质膜表面所配置的催化剂层，则燃料气体、氧化剂气体无法继续向催化剂层供给，发电不稳定，因此需要保持气体的扩散功能，并且也防止水的滞留。
[0006]在燃料电池中，通常，气体扩散层以夹持电解质膜和催化剂层的方式配置。然而，也已知气体扩散层由碳纤维构成，因此在燃料电池的组装时的压缩的情况下，由于碳纤维末端部与电解质膜接触而成为膜破损的原因。
[0007]因此，进行了下述处理：在气体扩散层(GDL)与催化剂层之间设置包含碳粉和聚四氟乙烯(PTFE)等拒水性树脂的微孔层，从而保持导电性和气体扩散功能，并且调节固体高分子电解质膜的水分量。但是，拒水性树脂由于其驱避性而与气体扩散层(GDL)的接合力弱。
[0008]在专利文献1的日本特开2018
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092775号公报中公开了如下内容：由分子量为100万以下的聚四氟乙烯形成的微孔层除了水分量调节功能以外，还能够提高气体扩散层相对于催化剂层的接合力。现有技术文献专利文献
[0009]专利文献1：日本特开2018
‑
92775号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0010]然而，微孔层中的聚四氟乙烯等拒水性树脂的含量由耐溢流性与耐干涸性的平衡决定，因此微孔层的水分量调节功能以外的功能设计的自由度低。
[0011]本专利技术是鉴于这样的现有技术具有的技术问题而完成的，其目的在于，提供能够
进行微孔层的与气体扩散层的接合力、导热性等水分量调节以外的功能设计的固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的热塑性树脂等、包含该树脂的分散液状组合物、使用其的固体高分子型燃料电池用层叠体、该固体高分子型燃料电池用层叠体的制造方法。用于解决技术问题的技术方案
[0012]本专利技术人为了实现上述目的而反复进行了深入研究，结果发现，在使上述现有使用的聚四氟乙烯等拒水性树脂熔融而形成微孔层时的加热过程中，通过使用粘度低于上述拒水性树脂的熔融粘度的热塑性树脂等，能够实现上述目的，从而完成了本专利技术。
[0013]即，本专利技术在于以下的(1)～(26)。(1)一种热塑性树脂，其中，所述热塑性树脂为固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的热塑性树脂，其中，在350℃的熔融粘度为200Pa
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s以下，且在100℃的热水100ml中将2g的热塑性树脂浸渍6小时时的金属离子的溶出量为65ppm以下。(2)根据上述(1)项所述的热塑性树脂，其中，熔点为120℃以上且300℃以下。(3)根据上述(1)或(2)项所述的热塑性树脂，其中，二次颗粒的平均粒径为5μm以上且50μm以下。(4)根据上述(1)～(3)项中任一项所述的热塑性树脂，其中，二次颗粒的比表面积为2.0m2/g以上。(5)根据上述(1)～(4)项中任一项所述的热塑性树脂，其中，水的接触角为80
°
以上且120
°
以下。(6)根据上述(1)～(5)项中任一项所述的热塑性树脂，其含有填料。(7)根据上述(1)～(6)项中任一项所述的热塑性树脂，其中，为聚苯硫醚树脂。(8)一种热固性树脂，所述热固性树脂为固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的热固性树脂，其中，在350℃的熔融粘度为200Pa
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s以下，且在100℃的热水100ml中将2g的热固性树脂浸渍6小时时的金属离子的溶出量为65ppm以下。(9)一种固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的分散液状组合物，其包含上述(1)～(7)项中任一项所述的热塑性树脂、导电性碳材料、分散介质和分散剂。(10)根据上述(9)项所述的固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的分散液状组合物，其中，还含有拒水性树脂。(11)根据上述(9)或(10)项所述的固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的分散液状组合物，其含有3质量％以上且35质量％以下的上述热塑性树脂。(12)一种固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的分散液状组合物，其包含上述(8)项所述的热固性树脂、导电性碳材料、分散介质和分散剂。(13)一种固体高分子型燃料电池用层叠体，所述固体高分子型燃料电池用层叠体为层叠有气体扩散层和微孔层的固体高分子型燃料电池用层叠体，其中，上述微孔层至少具备来自上述(1)～(7)项中任一项所述的热塑性树脂的热塑性树脂块，上述热塑性树脂块分散于上述气体扩散层与上述微孔层的界面附近。(14)根据上述(13)项所述的固体高分子型燃料电池用层叠体，其中，上述微孔层在气体扩散层侧包含大量的上述热塑性树脂块。(15)根据上述(13)或(14)项所述的固体高分子型燃料电池用层叠体，其中，上述微孔层在其面内方向具备上述热塑性树脂块的存在区域和非存在区域。
(16)根据上述(13)～(15)项中任一项所述的固体高分子型燃料电池用层叠体，其中，上述热塑性树脂块的平均粒径与上述气体扩散层的平均细孔径之比(平均粒径/平均细孔径)为0.14以上且1.25以下。(17)根据上述(13)～(16)项中任一项所述的固体高分子型燃料电池用层叠体，其中，上述热塑性树脂块的平均粒径为5μm以上且50μm以下。(18)一种固体高分子型燃料电池用层叠体，所述固体高分子型燃料电池用层叠体为层叠有气体扩散层和微孔层的固体高分子型燃料电池用层叠体，其中，上述微孔层至少具备来自上述(8)项所述的热固性树脂的热固性树脂块，上述热固性树脂块分散于上述气体扩散层与上述微孔层的界面附近。(19)一种上述(13)～(17)项中任一项所述的固体高分子型燃料电池用层叠体的制造方法，其中，将上述(9)～(12)项中任一项所述的微孔层形成用的分散液状组合物涂布在上述气体扩散层上而形成微孔层形成用分散液状组合物图像，并进行加热。(20)一种上述(13)～(17)项中任一项所述的固体高分子型燃料电池用层叠体的制造方法，其中，将上述(9)～(12)项中任一项所述的微孔层形成用的分散液状组合物涂布于平滑基盘上并干燥，形成单独膜状的微孔层，将该单独膜贴合于所述气体扩散层主面上，进行加热压缩。(21)一种上述(18)项所述的固体高分子型燃料电池用层叠体的制造方法，其中，将上述(8)项所述的微孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热塑性树脂，其特征在于，所述热塑性树脂为固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的热塑性树脂，其中，在350℃的熔融粘度为200Pa
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s以下，且在100℃的热水100ml中将2g的热塑性树脂浸渍6小时时的金属离子的溶出量为65ppm以下。2.根据权利要求1所述的热塑性树脂，其中，熔点为120℃以上且300℃以下。3.根据权利要求1或2所述的热塑性树脂，其中，二次颗粒的平均粒径为5μm以上且50μm以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的热塑性树脂，其中，二次颗粒的比表面积为2.0m2/g以上。5.根据权利要求1～4中任一项所述的热塑性树脂，其中，水的接触角为80
°
以上且120
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以下。6.根据权利要求1～5中任一项所述的热塑性树脂，其中，所述热塑性树脂含有填料。7.根据权利要求1～6中任一项所述的热塑性树脂，其中，所述热塑性树脂为聚苯硫醚树脂。8.一种热固性树脂，其特征在于，所述热固性树脂为固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的热固性树脂，其中，在350℃的熔融粘度为200Pa
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s以下，且在100℃的热水100ml中将2g的热固性树脂浸渍6小时时的金属离子的溶出量为65ppm以下。9.一种固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的分散液状组合物，其特征在于，包含上述权利要求1～7中任一项所述的热塑性树脂、导电性碳材料、分散介质和分散剂。10.根据权利要求9所述的固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的分散液状组合物，其中，还含有拒水性树脂。11.根据权利要求9或10所述的固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的分散液状组合物，其中，含有3质量％以上且35质量％以下的上述热塑性树脂。12.一种固体高分子型燃料电池的微孔层形成用的分散液状组合物，其特征在于，包含上述权利要求8所述的热固性树脂、导电性碳材料、分散介质和分散剂。13.一种固体高分子型燃料电池用层叠体，其特征在于，其为层叠有气体扩散层和微孔层的固体高分子型燃料电池用层叠体，其中，上述微孔层至少具备来自权利要求1～7中任一项所述的热塑性树脂的热塑性树脂块，上述热塑性树脂块分散于上述气体扩散层与上述微孔层的界面附近。14.根据权利要求13所述的固体高分子型燃料电池用层叠体，其中，上述微孔层在气体扩散层侧包含大量的上述热塑性树脂块。15.根据权利要求13或14所述的固体高分子型燃料电池用层叠体，其中，上述微孔层在其面内方向具备上述热塑性树脂块的存在区域和非存在区域。16.根据权利要求13～15中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：宮泽笃史，尾崎想，东乡英一，井上洋，
申请(专利权)人：东曹株式会社，
类型：发明
国别省市：