[發明專利]膜電極接合體、電化學單電池、電池堆、燃料電池及車輛

在審

• 申請號: 201710831678.8
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN108630971A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 中野義彥;梅武;深澤大志;金井佑太;平賀廣貴
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01M8/1004
• 分類號: H01M8/1004;H01M8/1007;H01M8/241;H01M8/2457
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 白麗;陳建全

本發明的實施方式涉及膜電極接合體、電化學單電池、電池堆、燃料電池及車輛。本發明提供提高了發電特性的膜電極接合體及電化學單電池。實施方式的膜電極接合體具有第1電極和電解質膜，所述第1電極具有第1支撐體、和在所述第1支撐體上含有具有含空隙層的層疊結構的多個第1催化劑單元的第1催化劑層，所述電解質膜與所述多個第1催化劑單元之間的所述多個第1催化劑單元所相向的第1面及和所述第1支撐體側成相反側的所述第1催化劑單元的第2面這兩面相接觸，所述膜電極接合體含有下述部分：在從所述第1催化劑單元的第2面開始朝向所述第1支撐體的到至少所述第1催化劑層的厚度的80％為止的區域中存在有所述電解質膜的部分。

相關申請的援引

本申請以日本專利申請2017-056695(申請日：2017年3月22日)和日本專利申請2017-175596(申請日：2017年9月13日)為基礎，享受這些申請的優先權。本申請通過參照這些申請，包含這些申請的全部內容。

技術領域

本發明的實施方式涉及膜電極接合體、電化學單電池、電池堆、燃料電池及車輛。

背景技術

近年來，電化學單電池的研究盛行。電化學單電池中，例如燃料電池含有通過使氫等燃料與氧等氧化劑發生電化學反應來使其發電的系統。其中，固體高分子型燃料電池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell：PEFC)由于對環境的負荷少，因此作為家庭用固定電源或汽車用電源被實用化。作為PEFC的各電極中含有的催化劑層，通常使用在炭黑載體上擔載有催化劑材料的碳擔載催化劑。由于燃料電池的發電，碳載體會發生腐蝕，催化劑層及含催化劑層的膜電極接合體(Membrane Electrode Assembly：MEA)的劣化大，為了確保燃料電池耐久性要使用大量的催化劑。對PEFC普及化的一大課題是通過貴金屬催化劑使用量的減少帶來的成本降低。

燃料電池中，為了避免因碳載體造成的催化劑劣化、提高催化活性和電化學單電池的特性，提出了無載體的多孔質催化劑層，即便是很少的鉑也可確保優異的耐久性和高特性。

另一方面，由于電化學單電池中使用的電解質膜非常昂貴，因此膜電極接合體的成本也變得非常高，一般來說成為普及的很大課題。進而，為了提高電化學單電池的性能，一般來說通過電解質膜的薄膜化來降低膜電阻。但是已知，在被電極夾持的電解質膜中，電極外側的電解質膜部和被電極夾持的電解質膜部分因電極端部處的端濕度變動，對膜的溶脹收縮所引起機械應力增大，易于引起膜的龜裂等。如上所述，作為MEA可以說并不充分，有進一步改善的必要性。

發明內容

實施方式提供提高了發電特性的膜電極接合體及電化學單電池。

實施方式的膜電極接合體具有第1電極和電解質膜，所述第1電極具有第1支撐體、和在所述第1支撐體上含有具有含空隙層的層疊結構的多個第1催化劑單元的第1催化劑層，所述電解質膜與所述多個第1催化劑單元之間的所述多個第1催化劑單元所相向的第1面及和所述第1支撐體側成相反側的所述第1催化劑單元的第2面這兩面相接觸，所述膜電極接合體含有下述部分：在從所述第1催化劑單元的第2面開始朝向所述第1支撐體的到至少所述第1催化劑層的厚度的80％為止的區域中存在有所述電解質膜的部分。

根據上述構成，可提供發電特性有所提高的膜電極接合體。

附圖說明

圖1為實施方式的帶電解質(層)的氣體擴散電極的截面圖。

圖2為實施方式的層疊催化劑截面的低倍率透射型顯微鏡照片。

圖3為實施方式的帶電解質(層)的氣體擴散電極的截面圖。

圖4為表示a實施方式的電極的測定位置的圖。

圖5為實施方式的帶電解質(層)的氣體擴散電極的界面截面說明圖。