并在微多孔层上形成催化剂层的例子。然而，保持片的除去可以在形成微多孔层之后进行，也可以在微多孔层上形成了催化剂层之后进行，都没有问题。
[0050]S卩，如上所述，可以在形成微多孔片之后剥离保持片，在没有保持片的独立状态的微多孔片上涂布催化剂油墨，也可以在被保持片支持的状态的微多孔片上涂布催化剂油墨并进行干燥，最后从得到的电极片上剥离保持片。
[0051]本发明的膜电极接合体是在固体高分子电解质膜的两面上叠层上述燃料电池用电极片而成的。
[0052]作为本发明中使用的固体高分子电解质膜，除了通常所使用的全氟磺酸类电解质膜以外，也可以使用烃类电解质膜。
[0053]作为全氟磺酸类电解质膜，例如可以举出:Naf1n(注册商标、Dupont公司制造)、Aciplex(注册商标、旭化成株式会社制造、Flem1n(注册商标、旭硝子株式会社制造)等全氟碳磺酸类聚合物、全氟碳膦酸类聚合物、三氟苯乙烯磺酸类聚合物、乙烯-四氟乙烯-g_苯乙烯磺酸类聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-全氟碳磺酸类聚合物等。
[0054]另一方面，作为烃类高分子电解质，例如可以举出:磺化聚醚砜(S-PES)、磺化聚芳基醚酮、磺化聚苯并咪唑烷基、膦化聚苯并咪唑烷基、磺化聚苯乙烯、磺化聚醚醚酮(S-PEEK)、磺化聚对苯(S-PPP)等。
[0055]固体高分子电解质膜的厚度只要考虑得到的燃料电池的特性适当确定即可，并没有特别限制，通常为5?300 μ m左右。若高分子电解质膜的厚度为这样的数值范围内，则成膜时的强度、使用时的耐久性及使用时的输出特性的平衡适当。
[0056]本发明的膜电极接合体可以通过如下方法制造:将燃料电池用电极片叠层到固体高分子电解质膜上，并使得催化剂层位于内侧，所述燃料电池用电极片例如利用上述方法制造，呈现出将微多孔层和催化剂层重叠为一体的片状，并处于剥离了保持片的状态。
[0057]另外，也可以如下制成膜电极接合体:在被保持片支持的状态下将上述燃料电池用电极片叠层到固体高分子电解质膜上，接合后，最后剥离保持片。
[0058]图2为示出这样的制造方法的概要的图，如图所示，拉出卷为卷状的固体高分子电解质膜2的一端侧，从其两侧压接电极片3并使催化剂层3b位于内侧，该电极片3同样被卷为辊状且处于被保持片S支持的状态。
[0059]而且，通过转印装置即辊R进行加压，由此，催化剂层3b与电极片3的微多孔层3a与电解质膜2相互接合，在辊R的出口侧从电极片3上剥离保持片S，由此可以得到膜电极接合体I。
[0060]根据这样的方法，在对催化剂层和电解质膜进行接合时，催化剂层和微多孔层已经接合，因此，在对催化剂层和电解质膜进行接合时，不需要施加较高的压力，可防止电解质膜的损伤，同时，由于简化了制造设备及工序，因而可以提高生产效率。
[0061]实施例
[0062]下面，基于实施例对本发明具体地进行说明，但本发明不仅限定于这些实施例，这是不目而喻的。
[0063][实施例1]
[0064](I)微多孔片的制作
[0065]制备分别以61.25%、8.75%、30%的比例含有:鳞片状石墨、乙炔黑(导电通路材料)、作为粘合剂的PTFE的MPL油墨作为微多孔层形成用的MPL油墨，所述鳞片状石墨的平均平面直径为15 μ m、厚度为0.1 μπκ比表面积为6m2/g，乙炔黑的一次粒径为40nm，比表面积为 37m2/g。
[0066]接着，将所得到的MPL油墨涂布在厚度25 μ m的由聚酰亚胺膜制成的耐热性保持片上，在80°C下干燥后，在330°C下进行烧成。然后，从保持片上剥离，由此得到厚度60 μπι的微多孔片。
[0067](2)催化剂油墨的制备
[0068]使用珠磨机对以铂为催化剂成分担载于作为导电性载体的炭黑(科琴黑EC)上而得到的催化剂担载体TEC10E50E (田中贵金属制造，铂含量:46质量％、比表面积:314m2/g) 7g、高分子电解质分散液即Naf1n (注册商标，Dupont公司制造)分散液D_2020(离子交换容量1.0mmol/g、电解质含量20质量％ ) 15.3g (将导电性载体质量设为I时的高分子电解质的质量比为0.9)、离子交换水78.3g、l-丙醇48.6g进行分散混合，由此得到催化剂油墨。
[0069](3)在微多孔片上的涂布催化剂油墨
[0070]使用喷涂方式的涂布装置以5cmX2cm的大小分别在上述⑴中得到的微多孔片的一面涂布上述(2)中所得到的催化剂油墨，使其干燥，由此形成催化剂层，制成燃料电池用电极片。
[0071]此时的催化剂层的厚度是:阳极侧2?3 μπι，阴极侧10 μπι。
[0072](4) MEA 的制作
[0073]使用DuPont公司制造的Naf1n(注册商标)NR211作为固体高分子电解质膜，在该电解质膜的两面分别接合利用上述(3)所得到的燃料电池用电极片并使得燃料电池用电极片的催化剂层与电解质膜相接触，制作膜电极接合体。此时的接合通过150°C、1min,
0.8MPa的条件的热压进行。
[0074]接着，与用PTFE进行了憎水处理(10%)且厚度为200 μπι的碳纸进行热压(80°C、
0.8MPa、10分钟)接合，得到带碳纸的膜电极接合体。
[0075][比较例I]
[0076](I)催化剂转印片的制作
[0077]将与实施例1相同的催化剂油墨以5cmX2cm的大小同样地涂布在分别用于阳极、阴极的PTFE片上，进行干燥，由此制作催化剂层用转印片。
[0078](2) MEA 的制作
[0079]使用上述(I)中得到的转印片，在与上述实施例同样的固体高分子电解质膜即DuPont公司制造的Naf1n(注册商标)NR211的两面转印催化剂层，制作膜电极接合体。需要说明的是，此时的转印在150°C、10min、0.8MPa的条件下进行。
[0080](3)⑶L的接合
[0081]在利用上述(2)转印的膜电极接合体上分别接合市售品的GDL(SGL碳公司制造的25BCH) (80°C、10min、0.8MPa)，得到比较例的膜电极接合体。
[0082]在上述比较例中，将催化剂层形成用转印片转印到固体高分子电解质膜上，然后再在其上接合⑶L。
[0083]与此相反，在本发明的实施例中，利用了将微多孔层和催化剂层一体化为片状而成的电极片，因此，不需要催化剂用转印片的基材及微多孔片的接合工序，由于材料和工时的节省，可降低成本。
[0084]另一方面，使用利用上述实施例1及比较例I所得到的膜电极接合体(有效面积:5cmX2cm)构成的小型单电池，以H2/02、80°C、200kPa_a的条件下进行发电评价。
[0085]而且，在相对湿度为40 % RH的条件下(干燥条件)及90 % RH的条件下(润湿条件)且在2A/cm2下的电压值和电阻值对阳极及阴极进行测定，结果判明，实施例、比较例均显示大致相等的电压值、电阻值，几乎无法确认到性能差。
[0086]以上，通过若干的实施方式及实施例对本发明进行说明，但本发明并不限定于这些实施例，可在本发明的要点范围内进行各种变形。
[0087]日本特愿2012-270237号(申请日:2012年12月11日)的全部内容均引用于此。
【主权项】
1.一种燃料电池用电极片，其在含有鳞片状石墨和粘合剂的微多孔层上具备催化剂层O
2.一种燃料电池用电极片，其在含有碳材料和粘合剂且厚度为20?200 μ m的微多孔层上具备催化剂层。
3.如权利要求1所述的燃料电池用电极片，其中，上述微多孔层的厚度为20?200 μ??ο
4.如权利要求1?3中任一项所述的燃料电池用电极片，其中，上述微多孔层为多层结构。
5.一种膜电极接合体，其是将权利要求1?4中任一项所述的燃料电池用电极片叠层在固体高分子电解质膜的两面而形成的。
6.一种燃料电池用电极片的制造方法，该方法包括: 将含有碳材料和粘合剂的油墨涂布在保持片上，进行烧成，形成微多孔片的工序、 在上述微多孔片上涂布含有催化剂的油墨并进行干燥的工序。
7.如权利要求6所述的燃料电池用电极片的制造方法，其中，在上述微多孔片上涂布含有催化剂的油墨并进行干燥后，从保持片剥离。
8.如权利要求6所述的燃料电池用电极片的制造方法，其中，将上述微多孔片从保持片剥尚后，涂布含有催化剂的油墨。
9.一种膜电极接合体的制造方法，该方法包括，将由权利要求7或8所述的方法制造的燃料电池用电极片叠层在固体高分子电解质膜上。
10.一种膜电极接合体的制造方法，该方法包括，将通过权利要求6所述的方法形成在保持片上的燃料电池用电极片叠层在固体高分子电解质膜上后，剥离保持片。
【专利摘要】本发明将微多孔层(3a)和催化剂层(3b)一体化为片状制成燃料电池用电极片(3)。该电极片(3)是通过在保持片(S)上涂布含有碳材料和粘合剂的MPL油墨烧成，在所得到的微多孔片(3a)上涂布含有催化剂的催化剂油墨并干燥而得到的。另外，将该电极片(3)叠层在固体高分子电解质膜(2)的两面而成的电极接合体(1)是通过将电极片(3)叠层在固体高分子电解质膜(2)上，剥离保持片(S)而得到的。
【IPC分类】H01M4-88, H01M8-10, H01M4-86
【公开号】CN104838527
【申请号】CN201380063251
【发明人】堀部哲史, 桑田茂昌, 儿玉一史, 山本将也
【申请人】日产自动车株式会社
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2013年11月15日
【公告号】CA2893553A1, WO2014091870A1