[發明專利]憎水層形成用帶無效

申請號：	200680030328.1	申請日：	2006-08-30
公開（公告）號：	CN101243567A	公開（公告）日：	2008-08-13
發明（設計）人：	今西雅弘;中西治通;村田成亮;田村佳久	申請（專利權）人：	豐田自動車株式會社
主分類號：	H01M4/86	分類號：	H01M4/86;H01M8/02;H01M8/10
代理公司：	北京市中咨律師事務所	代理人：	馬江立;柴智敏
地址：	日本***	國省代碼：	日本;JP
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摘要：
搜索關鍵詞：	水層形成
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種使憎水層能夠通過簡單的方法被設置的憎水層形成用帶。

背景技術

作為具有平板結構的現有技術的固體高分子電解質型燃料電池(下文在一些情況下被簡稱為“平板型燃料電池”)的最小發電電池單元的單元電池通常具有膜電極組件，在該組件中催化電極層連接到固體電解質膜的兩側。此外，氣體擴散層設置在膜電極組件的兩側。此外，隔板設置在氣體擴散層的外側，每個該隔板具有氣體流動通道。該隔板用于使被供給的燃料氣體和氧化劑氣體經由氣體擴散層流入催化電極層，并且將利用發電獲得的電流傳導到外部。

為了使平板型燃料電池最小并且擴大單位體積的發電反應面積，需要使平板型燃料電池的構成部件的厚度較小。在這種傳統的平板型燃料電池中，從功能和強度的角度考慮，使每個構成部件的厚度小到特定值或更小從而達到設計極限不是優選的。在這種情況下，已經開發出其中構成燃料電池的各個層同軸地層疊的管狀或柱狀燃料電池。

例如，專利文獻1公開了一種管型燃料電池，其中內部集電器、內部催化電極層、固體電解質膜、外部催化電極層、外部集電器被同軸地并且按照從內側的順序依次設置。此管型燃料電池在內部集電器的外周面上和外部集電器的內周面上具有氣體流動通道。由于當燃料電池的直徑較小時，這種管型燃料電池可緊密地設置在給定空間內，所以單位體積的電極面積與傳統平板型燃料電池相比可大大增加。

在這種管型燃料電池中，在運行期間利用氫(H₂)和氧(O₂)的反應生成水(H₂O)。當所產生的水殘留在催化電極層內時，它覆蓋催化劑的表面，這阻礙了催化劑與氫氣或氧氣的接觸，從而降低了管型燃料電池的電流生成效率。因此，需要將所產生的水從管型燃料電池有效地排放到外部。通常，通過在催化電極層和集電器之間設置憎水層來提高排水能力。對于這種憎水層，例如，使用諸如氟樹脂等憎水材料。

可用以下方法作為形成憎水層的方法：其中將包含憎水材料的憎水層形成用組合物涂覆在集電器上，然后通過加熱使憎水材料熔化。由于此方法的步驟繁瑣，所以需要一種簡單的形成憎水層的方法。此外，專利文獻1公開了一種通過使用管形式的碳纖維纏繞管型燃料電池形成的憎水層，該碳纖維已經通過散布聚四氟乙烯(PTFE)受到憎水處理。但是，由于專利文獻1內所述的憎水層具有在碳纖維被纏繞時碳纖維之間的間隙變大的可能性，所以可能由于保溫效果降低而在間隙部分內發生溢流(flooding)。

專利文獻1：日本專利申請特開號2002-124273

發明內容

本發明是鑒于上述問題提出的，并且本發明的主要目標是提供一種憎水層形成用帶，該憎水層形成用帶使得能夠利用簡單的方法設置憎水層。

為了實現該目標，本發明提供了一種待用于形成管型燃料電池的憎水層的憎水層形成用帶，該憎水層形成用帶包括多個纖維狀形狀保持材料，以及被形成為連接該多個纖維狀形狀保持材料的憎水部分，其中該憎水部分包含憎水材料和導電材料。

根據本發明，該憎水層形成用帶具有帶狀形狀，并且該憎水層可通過圍繞內部集電器或外部催化電極層纏繞所述帶容易地形成。此外，根據本發明，可通過使用纖維狀形狀保持材料提高抗張強度，并且可形成具有良好粘附性的憎水層。

在上述發明中，優選地，纖維狀形狀保持材料的纖維方向平行于憎水層形成用帶的縱向。這是因為，在形成憎水層時，當憎水層形成用帶在沿縱向被牽拉的同時例如被螺旋地纏繞時，可抑制憎水層形成用帶的斷裂，并且可形成具有良好粘附性的憎水層。

在上述發明中，優選地，纖維狀形狀保持材料是碳纖維。這是因為，可獲得具有良好導電性的憎水層形成用帶。

在上述發明中，優選地，憎水材料是氟樹脂，并且導電材料是炭黑。

本發明提供了一種使用上述憎水層形成用帶的管型燃料電池。

根據本發明，有利地，可通過使用該憎水層形成用帶容易地形成憎水層。

在上述發明中，優選地，該憎水層形成用帶被螺旋地纏繞。通過螺旋地纏繞該憎水層形成用帶，該憎水層可形成為不具有間隙，從而可提高保溫效果以抑制溢流的發生。

本發明顯示出以下效果：可使用簡單的方法在內部集電器和內部催化電極層之間和/或在外部集電器和外部催化電極層之間容易地形成防水層。