[發明專利]帶微孔層的氣體擴散層的制造方法和燃料電池的制造方法

在審

• 申請號: 202010967160.9
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112952110A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 川合博之;井上洋介
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社;東邦鈦株式會社
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/86;H01M8/1004
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;王培超

本發明的帶微孔層的氣體擴散層的制造方法包括：對包含鈦的氣體擴散層涂覆包括導電材料、防水性樹脂以及聚氧化乙烯的前體；和對涂覆了上述前體的上述氣體擴散層進行加熱，從而在上述氣體擴散層的表面形成包含上述導電材料和上述防水性樹脂的微孔層，將上述加熱的環境氣體設為氧濃度0.3體積％以下的非氧化環境氣體。

技術領域

本申請公開在氣體擴散層的表面層疊微孔層來制造帶微孔層的氣體擴散層的方法、和使用該帶微孔層的氣體擴散層來制造燃料電池的方法。

背景技術

在固體高分子型燃料電池(PEFC)等燃料電池中，使用有在由導電性多孔質材料構成的氣體擴散層層疊了包含導電材料、防水性樹脂的微孔層的帶微孔層的氣體擴散層。在這樣的燃料電池中，陽極氣體或者陰極氣體經由該帶微孔層的氣體擴散層向催化劑層擴散。

帶微孔層的氣體擴散層例如像日本特開2007-194004、日本特開2015-218207所公開的那樣在將包含導電材料、防水性樹脂以及分散劑的前體涂覆于氣體擴散層的表面后，通過加熱將分散劑從前體除去(脫脂)，由此進行制造。一般使用由碳構成的多孔質材料作為氣體擴散層。另外，在通過加熱從前體除去分散劑時，一般將加熱的環境氣體設為含氧環境氣體，并將分散劑分解為二氧化碳和水。

存在由碳構成的氣體擴散層難以兼得剛性和氣體擴散性的課題。作為用于解決該課題的一個方案，能夠采用含有鈦的氣體擴散層。然而，根據本發明人的新的見解，若對含有鈦的氣體擴散層與以往的方法相同地設置微孔層，則存在電阻(體積電阻率)大幅度地增加的情況。

發明內容

本發明的第1形態涉及帶微孔層的氣體擴散層的制造方法，上述帶微孔層的氣體擴散層的制造方法包括：對包含鈦的氣體擴散層涂覆包含導電材料、防水性樹脂以及聚氧化乙烯的前體；和在氧濃度0.3體積％以下的非氧化環境氣體中對涂覆了上述前體的上述氣體擴散層進行加熱，從而在上述氣體擴散層的表面形成包含上述導電材料和上述防水性樹脂的微孔層。

也可以構成為：在本公開的制造方法的基礎上，將上述加熱的溫度設為350℃以上400℃以下。

也可以構成為：在本公開的制造方法的基礎上，上述非氧化環境氣體是氧濃度0.3體積％以下的非活性氣體環境氣體。

也可以構成為：在本公開的制造方法的基礎上，在對上述氣體擴散層涂覆上述前體之前，對上述氣體擴散層實施防水處理。

本發明的第2形態涉及燃料電池的制造方法，上述燃料電池的制造方法包括：在通過第1形態的制造方法制造的帶微孔層的氣體擴散層的微孔層側配置催化劑層；和在上述帶微孔層的氣體擴散層的氣體擴散層側配置隔板。

根據本公開的制造方法，當在包含鈦的氣體擴散層的表面設置微孔層的情況下，與以往相比，能夠抑制電阻(體積電阻率)的增加。

以下參考附圖，對本發明的示例性實施例的特征、優點、以及技術和工業意義進行描述，在附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。

附圖說明

圖1是用于對帶微孔層的氣體擴散層的制造方法的一個例子進行說明的圖。

圖2是用于對帶微孔層的氣體擴散層的制造方法的一個例子進行說明的圖。

圖3是用于對燃料電池的結構的一個例子進行說明的圖。

圖4是比較實施例的體積電阻率與比較例的體積電阻率的圖。

圖5是用于對體積電阻率與氧化皮膜的厚度的關系進行說明的圖。

具體實施方式

1.帶微孔層的氣體擴散層的制造方法