開放特許抄録集電気関係

整理番号:0161

膜電極接合体及び膜電極接合体の製造方法並びに固体高分子形燃料電池

利用分野

燃料電池自動車、電子機器等の燃料電池、家庭用燃料電池

発明者

梅田　実
山田　明文
内田　勇

発明の目的

従来、固体高分子形燃料電池の薄膜デバイスは、固体高分子電解質膜と電極とを貼り合わせ、その表面に電極触媒を全面塗工していたため、十分な電極反応が得られませんでした。

本発明は、電極触媒及び溶媒を含む噴霧液を静電噴霧法により固体高分子電解質膜の表面に噴霧することで効果的な電極反応を得ることを目的とします。

概要

平坦な台座上に電子伝導性材料からなる基板を載置し、その上に電解質膜を載置し、この状態で噴霧液吐出用のノズルから電解質膜に向けて噴霧液を噴霧します。

これにより、電解質膜のイオン伝導ドメインに対応する表面部位には電極触媒が施されます。

特徴・効果

本発明によれば、膜電極接合体の性能を低下させることなく貴金属を含む高価な触媒の使用量を低減することが可能となり、固体高分子形燃料電池の低コスト化が図れます。

発明の詳細・図面等

【特許請求の範囲】

固体高分子電解質膜を有し、前記固体高分子電解質膜をマクロ的に見たとき、該電解質膜に、電極触媒の付着領域が形成されている部位と、電極触媒が付着していない部位が存在し、前記固体高分子電解質膜と、該電解質膜を挟んで対向する位置に形成された一対の前記電極触媒の前記付着領域によって単セルが構成されている膜電極接合体において、前記電極触媒の前記付着領域をミクロ的に見たとき、該付着領域は前記固体高分子電解質膜におけるイオン伝導ドメインに対応する多数の表面部位と、該電解質膜におけるイオン非伝導ドメインに対応する表面部位とを含み、前記電極触媒の前記付着領域においては、前記イオン非伝導ドメインに対応する表面部位に比較して、前記イオン伝導ドメインに対応する表面部位に多量に電極触媒が施されていることを特徴とする膜電極接合体。

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【詳細】

平坦な台座11上に、各種電子伝導性材料からなる基板12を載置し、その上に電解質膜2を載置します。

一方、電解質膜2の上方に噴霧液を吐出するノズル13を電解質膜2に臨むように配置し、この状態で金属基板12とノズル13との間に電界を印加しノズル13から電解質膜2に向けて噴霧液を噴霧します（図1）。

これにより、電解質膜2のイオン伝導ドメイン3の表面部位に電極触媒5が施されます。

なお、図2は固体高分子電解質膜2の表面に施された電極触媒5の模式図で、4はイオン非伝導ドメイン、6は電解質膜2の表面を示しています。

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図1　静電噴霧装置の概要図