金属多孔质体中的树脂材料的残留量测定方法与流程

本发明涉及一种通过从包含有金属材料和比该金属材料熔点低的树脂材料的金属树脂含有层(含有树脂的金属层)去除所述树脂材料而形成的金属多孔质体中的树脂材料的残留量测定方法。

背景技术：

燃料电池具有包含有成为电极催化剂的金属材料的阳极电极和阴极电极。电极催化剂(金属材料)与供给至阳极电极的燃料气体或供给至阴极电极的氧化剂气体的接触面积越大，则越促进电极反应。基于该观点，在日本发明专利公开公报特开2008-229514号中提出了一种将成为电极催化剂的催化剂金属的多孔质体作为电极催化剂的技术。

在这种情况下，获得将由催化剂金属构成的金属层和选自sn(锡)、al(铝)、cu(铜)、zn(锌)的组中的至少一种与碳的混合层交替形成的层积体。接着，通过将实施了热处理的层积体浸渍于盐酸等酸性溶液中，来进行酸处理，溶解而去除混合层中的sn、al、cu、zn。据此，得到由催化剂金属构成的多孔质体(金属多孔质体)。

技术实现要素：

在日本发明专利公开公报特开2008-229514号中记载的制造方法中，酸处理是必须的。如果能够省略该酸处理，则工序数减少。因此，想到通过形成金属材料和树脂材料的混合层，然后使该混合层中的树脂材料熔融来得到金属多孔质体。然而，在这种情况下，存在无法评价树脂材料以何种程度残留的问题。

本发明的主要目的在于，提供一种容易评价金属多孔质体中所包含的树脂的残留量的金属多孔质体中的树脂材料的残留量测定方法。

根据本发明的一技术方案，提供一种树脂材料的残留量测定方法，所述金属多孔质体是在形成含有金属材料和比该金属材料熔点低的树脂材料的金属树脂含有层之后，通过从所述金属树脂含有层去除所述树脂材料而形成的，所述残留量测定方法是求得金属多孔质体中的所述树脂材料的残留量的方法，其具有：第一热分析工序，使用树脂材料的含有量已知且含有量彼此不同的多个金属树脂含有层，进行差示热分析；求相关关系工序，求出在所述第一热分析工序中在同一温度出现的试样峰值的高度，并求出所述树脂材料的含有量与所述试样峰值的高度的相关关系；第二热分析工序，使用树脂材料的含有量未知的所述金属多孔质体进行差示热分析；和残留量测定工序，求出在所述第二热分析工序中与在所述求相关关系工序中求出所述相关关系时在同一温度出现的峰值的高度，基于所述峰值的高度与所述相关关系求出所述金属多孔质体中的树脂材料的残留量。

即，在本发明中，使用树脂材料的含有量已知的试样(金属树脂含有层)进行差示热分析，求出树脂材料的含有量与出现的试样峰值的高度的相关关系，基于该相关关系，例如，制作校准曲线。因此，通过对树脂材料的含有量未知的金属多孔质体进行差示热分析，并使用与所述试样峰值在同一温度出现的峰值的高度和校准曲线，能够容易地评价该金属多孔质体中的树脂材料的残留量。即，能够对金属多孔质体中的树脂材料的残留量简便地进行定量分析。

因此，能够把握在形成金属树脂含有层时使用何种程度的树脂材料就在金属多孔质体中残留何种程度的树脂材料。因此，容易将形成金属树脂含有层时的树脂材料的使用量设定为树脂材料的残留量尽可能少的量。

树脂材料通过在氧化氛围下加热而与氧结合。即，引起燃烧反应。因此，优选在氧化氛围中进行第一热分析工序和第二热分析工序。在这种情况下，能够容易地获得试样峰值或峰值。这是因为这些峰值是基于树脂材料的燃料反应而出现的。

根据本发明，可以求出试样中的已知的树脂材料的含有量和使用该试样的差示热分析中出现的试样峰值的高度之间的相关关系，来使用该相关关系和对树脂材料的含有量未知的金属多孔质体进行的差示热分析中的峰值的高度。因此，容易评价该金属多孔质体中的树脂材料的残留量。即，能够对金属多孔质体中的树脂材料的残留量简便地进行定量分析。

根据参照附图所要说明的以下的实施方式的说明，可以容易地理解上述的目的、特征和优点。

附图说明

图1是在基材上形成的金属多孔质体的概略剖视图。

图2是表示将树脂层层积在金属层上而形成金属树脂含有层的状态的概略剖视图。

图3是对树脂材料的含有量已知的试样进行差示热分析而得到的解析图表。

图4是表示树脂材料的含有量与图3中的试样峰值的高度的相关关系，并且表示根据所述相关关系而得到的校准曲线的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图，列举优选的实施方式对本发明所涉及的金属多孔质体中的树脂材料的残留量测定方法进行详细说明。

首先，参照图1对金属多孔质体10进行说明。金属多孔质体10由形成于基材12上的金属材料的多孔质体构成。作为金属材料的优选的例子，列举有能够用作在燃料电池的阳极电极和阴极电极中促进电极反应的催化剂金属的金属材料，具体而言，列举有铂或钯、金、铷、或其合金等。即，金属多孔质体10能够用作燃料电池用的电极催化剂。

基材12的材料只要是能够通过后述的制造方法在该基材12上形成金属多孔质体10的材料，则没有特别的限定，但在得到金属多孔质体10作为电极催化剂的情况下，作为基材12，优选碳纸、碳布等。这是因为在这种情况下，能够将基材12用作气体扩散层。

金属多孔质体10可以按照如下方式制造。即，首先，如图2所示，在由碳纸、碳布等构成的基材12上对由上述那样的金属材料构成的金属层20进行成膜。在该成膜中，可以实施溅射、蒸镀等公知的方法。

接着，对由熔点低于构成金属层20的金属材料的树脂材料构成的树脂层22进行成膜。该成膜可以实施蒸镀等公知的方法。另外，作为树脂材料的优选的例子，列举有聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺等热塑性树脂。通过重复该操作，而在基材12上形成有由金属层20和树脂层22的层积体构成的金属树脂含有层24。

接着，对金属树脂含有层24进行热处理。通过该热处理，树脂材料的大部分熔融而气化，并且金属材料的粒子彼此结合。随着树脂材料气化，呈三维网孔式相连的气孔形成于金属材料的内部，其结果，能够得到金属多孔质体10。由此可知，金属树脂含有层24中的树脂材料发挥作为造孔材料的功能。

接着，对测定该金属多孔质体10中的树脂材料的残留量的方法进行说明。

首先，进行第一热分析工序。具体而言，使用树脂材料的含有量已知且含有量彼此不同的多个金属树脂含有层24进行差示热分析。为了改变树脂材料的含有量，例如可以改变树脂层22的厚度。另外，差示热分析可以通过tg-dta进行。

另外，树脂材料伴随着在氧化氛围下的温度上升而引起燃烧反应。即，在差示热分析中容易出现试样峰值。由此，优选形成氧化氛围而进行差示热分析。作为氧化氛围的优选的例子，列举有空气。

在图3中，将未形成树脂层22的碳纸(基材12)作为试样1而得到的分析结果，和将形成树脂层22，并根据各厚度求出的树脂材料的含有量为2.5wt％、5wt％、15wt％、25wt％的碳纸作为试样2、3、4、5而得到的分析结果一并示出。在试样1～5中，试样峰值出现在342℃。

接着，进行校准曲线(calibrationcurve)制作工序(求相关关系工序)。即，如图4所示，制作以树脂材料的含有量为横轴，以试样1～5的各试样峰值的高度为纵轴而绘制的曲线图，并且通过最小二乘法等求出近似于各描绘线的直线。该直线成为图4所示的校准曲线l。

接着，从如上所述得到的金属多孔质体10切出测定用试样片。使用该测定用试样片进行第二热分析工序。此时，优选也在空气等的氧化氛围下进行差示热分析。

通过第二热分析工序，在金属多孔质体10的测定用试样片中，也在342℃出现了峰值。因此，接着，在残留量测定工序中，使该峰值的高度与图4的校准曲线l(相关关系)的y坐标对应，读取此时的x坐标。x坐标作为从校准曲线l朝向x轴的垂线v与x轴的交点的x坐标而被求出。

例如，当峰值的高度为5μv时，校准曲线l的y坐标为5，此时的x坐标为10wt％。由此可知，在测定用试样片即金属多孔质体10上残留有10wt％的树脂材料。

这样，根据本实施方式，能够容易地求出金属多孔质体10中的树脂材料的残留量。换言之，即使树脂材料的残留量未知，也能够进行定量分析。

本发明并不特别限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。

例如，构成金属多孔质体10的金属材料并不特别限定于燃料电池用的催化剂金属，也可以是钛、钴、镍等。另外，基材12也可以是碳纸或碳布以外的材料。

另外，也可以不在每次测定树脂材料的残留量时都进行第一热分析工序，而是预先进行第一热分析工序。另外，不一定需要定量地测定残留量，可以判定是否低于规定的残留量。具体而言，也可以预先在第一热分析工序时记录同一温度下出现的试样峰值的高度，在对金属多孔质体10进行了第二热分析工序时峰值为规定的高度以上的情况下，判定为残留极少。