[發明專利]多孔質層部件的制造方法、和包含多孔質層部件的膜電極氣體擴散層接合體的制造方法

有效

• 申請號: 201380056716.7
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN104769760A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 堀喜博
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;楊光軍

技術領域

本發明涉及燃料電池所使用的多孔質層部件、和包含該多孔質層部件的膜電極氣體擴散層接合體。

背景技術

作為燃料電池，有時使用具有在催化劑層與氣體擴散層之間配置了形成有多個細微的氣孔的層(以下稱為“多孔質層”)的結構的燃料電池。作為多孔質層的形成方法，有時采用例如專利文獻1所記載那樣，將包含炭黑粉末和聚四氟乙烯(PTFE)的粉體、與PTFE的分散液混合而生成漿液，將該漿液涂布于氣體擴散層的方法。另外，有時采用例如專利文獻2所記載那樣，首先，通過混合機將碳粉體與PTFE的細粉混合，進而添加加工助劑來得到混合物。接著，通過對混合物進行擠出和軋制加工而得到膜，用催化劑層和氣體擴散層夾持該膜的方法。另外，有時采用例如專利文獻2所記載那樣，首先，向碳粉體與PTFE的分散液的混合液中添加沉淀劑，使碳和PTFE共沉淀，在將共沉淀物過濾和干燥后添加加工助劑而得到混合物。接著，通過對混合物進行擠出和軋制加工而得到膜，用催化劑層和氣體擴散層夾持該膜的方法。

在先技術文獻

專利文獻1：日本特開2008-243767號公報

專利文獻2：日本特開2006-252948號公報

發明內容

專利文獻1所記載的方法中，在漿液的涂布時，漿液會滲入氣體擴散層。在采用這樣的方法得到的多孔質層被用于燃料電池的情況下，具有在該漿液滲入的部分積存水，燃料電池的排水性降低這樣的課題。另外，由于漿液滲入氣體擴散層，因此具有氣體擴散區域減小、氣體擴散性降低這樣的課題。

專利文獻2所記載的方法之中，通過混合機將碳粉體與PTFE的細粉混合的方法中，由于粉體彼此(固體彼此)被混合、以及細粉中所含的PTFE粒子的平均粒徑與碳粉體的平均粒徑相比非常大，因此具有難以使碳粉體和PTFE粒子均勻分散的課題。在碳粉體和PTFE粒子沒有均勻分散的情況下，有可能在燃料電池中發生發電不均，發電性能降低。

另外，專利文獻2所記載的方法之中，向碳粉體與PTFE的分散液的混合液添加沉淀劑而使碳和PTFE共沉淀的方法中，隨著時間的經過，PTFE的分散液內的PTFE的均勻性降低，因此在共沉淀物中，在上層部和下層部的組成可能不同。因此，具有在共沉淀物內，不能使碳和PTFE均勻分散的課題。此外，在該方法中，由于沉淀、干燥工序需要長的時間，因此具有生產率低這樣的課題。此外，在以往的多孔質層的形成方法中，期望其低成本化、操作的容易化等。

本發明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，能夠作為以下方式實現。

(1)根據本發明的一方式，提供一種用于形成多孔質層的多孔質層部件的制造方法，所述多孔質層在燃料電池中配置于氣體擴散層與催化劑層之間。該制造方法具備：工序(a)，所述工序通過對包含碳和疏水性樹脂的混合液進行噴霧干燥，得到包含碳和疏水性樹脂的粉體；工序(b)，所述工序生成包含所述粉體的糊；以及工序(c)，所述工序通過對所述糊進行擠出或軋制，得到片狀的所述多孔質層部件。采用該方式的制造方法，可得到片狀的多孔質層部件，因此通過將該多孔質層部件與氣體擴散層或催化劑層接合，能夠形成多孔質層。因此，能夠抑制多孔質層部件向氣體擴散層的浸透，因此能夠抑制氣體擴散層的排水性和氣體擴散性的降低。此外，由于通過對包含碳和疏水性樹脂的混合液進行噴霧干燥，得到作為多孔質層部件的基材的粉體，因此能夠在該粉體中使碳和疏水性樹脂大致均勻地分散。因此，能夠在多孔質層中抑制碳和疏水性樹脂的存在不均，因此能夠抑制多孔質層的排水性發生不均。另外，由于通過噴霧干燥生成包含碳和疏水性樹脂的粉體，因此能夠在較短時間內得到該粉體。另外，由于作為多孔質層部件可得到片狀的部件，因此能夠使接合多孔質層部件的工序、和接合氣體擴散層用的部件的工序成為相互不同的工序。

(2)在上述方式的制造方法中，所述疏水性樹脂可以包含聚四氟乙烯。采用該方式的制造方法，能夠得到多孔質層的高的疏水性。