专利名称：燃料电池的膜-电解质组件的制造方法和膜-电解质组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池，特别是聚合物电解质燃料电池中所用的膜-电解质组件的制造方法，膜-电解质组件以及使用膜-电解质组件的电池。
背景技术：
作为燃料电池的例子，已知聚合物电解质燃料电池，它包括膜-电解
质组件(MEA)作为主要的构成单元。膜-电解质组件由一侧堆叠有空气 -电极催化剂层且另一侧堆叠有燃料-电极催化剂层的电解质膜组成。该 组件夹在具有气体通道的隔离体之间，从而形成称作"单电池，，的单个燃 料电池。
通常，电解质膜采用Nafion (注册商标)膜。空气-电极催化剂层和 燃料-电纟及催化剂层通常通过直接涂布法或转移方法形成。直接涂布法包 括制备负载催化组分如铂的碳载体、是导电物质的电解质溶液和溶剂的 混合物(催化剂层墨)，接着将该混合物施加到电解质膜上并将其干燥。 转移方法包括将利用催化剂层墨单独形成的空气-电极催化剂层和燃料 -电极催化剂层热压结合到电解质膜上。
在通过直接涂布法或转移方法制造膜-电解质组件时，存在电解质层 与催化剂层之间结合不充分的问题，这在发电过程中造成界面脱离并导致 发电效率下降。在转移方法的情况下，存在在转移过程中压力可能损坏电 解质层的问题。此外，在转移方法中，电解质层和催化剂层需要单独制备， 而在直接涂布法中电解质层需要单独制备。这需要多个制造步骤并造成产 率下降。
为解决前述问题，专利文献1提出了一种包括溶液三层涂布法的膜-
4电解质组件的制造方法。在该方法中，通过按下面顺序施加并干燥用于各
层的墨(催化剂层墨和电解质层墨)来制造膜-电解质组件第一催化剂层，它是空气电极和燃料电极之一；电解质层；和第二催化剂层，它是空气电极和燃料电极的另一个。在该制造方法中，由于催化剂层与电解质溶液(电解质层墨)接触，所以催化剂层内的电解质部分溶解而有助于它与电解质层的结合。结果，电解质层和催化剂层在它们的界面处强烈结合，由此可以减小发电过程中的电池电阻并可以提高发电效率。此外，该方法提供了比直接涂布法或转移方法高的产率。
在膜-电解质组件中，为使电极反应在催化剂层中高效率进行，期望改善催化剂层中的气体扩散性和排》文。为此，已经在催化剂层墨中加入适当的成孔剂以确保催化剂层中具有所需的孔，如专利文献2中所公开。专利文献1:日本专利公开(Kokai)No. 2005 - 294123A专利文献2:日本专利公开(Kokai)No. 2003 - 151564A
发明内容
本发明要解决的问题
专利文献1所描述的用于制造膜-电解质组件的溶液三层涂布方法高度有效。但是，当作为底层的第一催化剂层涂有电解质溶液(电解质墨)时，电解质溶液可能渗进第一催化剂层中所形成的孔内，由此堵塞某些孔。一旦发生这种现象，发电过程中气体扩散和排出会被部分抑制。因此，克服这种渗漏现象是可以制得高发电效率的膜-电解质组件之前所要解决的问题之一。
考虑到前面内容，因此本发明的目的是提供一种利用溶液三层涂布方法制造膜-电解质组件的方法，由此可以防止电解质溶液渗进催化剂层中的孔内，并可以提供高发电效率的膜-电解质组件。本发明的另一目的是提供通过这种制造方法制得的膜-电解质组件。本发明的又一目的是提供使用这种膜-电解质组件的燃料电池。
5所述问题的解决方案
本发明提供了 一种膜-电解质组件的制造方法，所述方法通过依次施加用于第 一催化剂层、电解质层和第二催化剂层的墨并干燥第 一催化剂层、
电解质层和第二催化剂层来进行，其中在比第 一催化剂层的干燥处理温度
高的温度下，对电解质层进行干燥处理；该方法包括如下步骤向用于第一催化剂层的墨中加入作为成孔剂的物质，所述物质在第 一催化剂层的干燥处理温度下保持，并且在电解质膜的干燥处理温度下溶解或升华并消失；施加用于第一催化剂层的墨；对如此施加的第一催化剂层进行干燥处理；施加用于电解质层的墨；对施加的电解质层进行干燥处理；施加用于第二催化剂层的墨；以及对施加的第二催化剂层进行干燥处理。
根据本发明，在用第一催化剂层用的墨涂布适合的基底膜(其可以是基片如碳布或常规已知的扩散层)并对其进行干燥处理的步骤中，所加入的成孔剂在该墨中保持原样。因此，当进一步向其中加入电解质溶液(用于电解质层的墨)时，电解质溶液不会渗进第一催化剂层内。接着，在比第 一催化剂层的干燥处理温度高的温度下对所施加的电解质墨进行干燥处理的步骤中，第一催化剂层中所加入的成孔剂溶解或升华并消失，由此根据加入第一催化剂层中的成孔剂的量在第一催化剂层中形成孔。同时，电解质在第 一催化剂层中再溶解，由此电解质层和第 一催化剂层在其界面处彼此强烈结合。随后，对电解质层施加用于第二催化剂层的墨并进行干燥处理，由此得到本发明的膜-电解质组件。
在以上方法中，施加用于第二催化剂层的墨并对由此施加的第二催化剂层进行干燥处理的步骤在对所施加的电解质层进行干燥处理的步骤之后进行。作为选择地，先进行施加电解质层墨的步骤，再进行对其施加第二催化剂层墨的步骤，随后在比第 一催化剂层的干燥处理温度高的温度下同时对电解质层和第二催化剂层进行干燥处理，可以得到相同的效果。
根据本发明，成孔剂可以由任何材料构成，只要它在第一催化剂层的干燥处理温度下保持，并且在电解质膜的干燥处理温度下溶解或升华并消失。优选的例子是碳酸盐如碳酸铵、碳酸钓和碳酸锂，樟脑和萘。在这些例子中特别优选碳酸铵和樟脑，因为它们在溶解或升华之后不会有影响发 电的组分留在催化剂层中。
在本发明中，根据第一催化剂层墨和电解质层墨的类型，特别是电解 质层墨的类型，设定对第一催化剂层和电解质层进行干燥处理的温度。在 常规聚合物电解质燃料电池的膜-电解质组件中的电解质层的电解质溶液
(如Nafion (注册商标)溶液)情况下，电解质层的干燥处理温度优选130 。C以下；在这种情况下，第一催化剂层的干燥处理温度优选60。C以下。在 这种情况下，前述碳酸盐、樟脑或萘在第一催化剂层的干燥处理温度(60 。C以下)下在笫一催化剂层中保持原样；在电解质层的干燥处理温度(如 IOO'C - 130°C )下，它们逐渐溶解或升华，并且在所要求的时间之后完全 消失，随后如上提到的形成一定量的孔，而孔的量取决于用于浸注的成孔 剂的量。
在本发明中，根据第一催化剂层的计划孔容量，浸注笫一催化剂层墨 的成孔剂的量相对于该催化剂层墨的固体组分(碳、铂和电解质)优选50 wt。/。以下。所加入的量超过50 wt。/。是不优选的，因为这会导致墨粘度增 大，涂布性能下降。所加入的量超过40wt。/。会造成性能改进下降。因此， 即使期望高的孔容量，所加入的量也优选约40wto/。。
根据本发明，本方法可以包括向用于第二催化剂层的墨中加入作为成 孔剂的物质的步骤，所述物质在对电解质膜进行干燥处理的温度下溶解或 升华并消失。当第一催化剂层是用于空气电极和燃料电极之一的催化剂层 时，第二催化剂层是用于空气电极和燃料电极的另一个的催化剂层。用于 第二催化剂层的墨可以与用于第一催化剂层的墨相同。墨组成可以才艮据该 层是空气电极催化剂层还是燃料电极催化剂层而变化。加入用于第二催化 剂层的墨中的成孔剂可以与加入用于第 一催化剂层的墨中的成孔剂相同或 不同，前提是所述墨在对电解质膜进行干燥处理的温度下溶解或升华并消 失。
本制造方法也能够在第二催化剂层中容易地形成所需量的孔。成孔剂 的加入量才艮据所需的孔容量适当选择。在这种情况下，成孔剂的加入量相
7对于该催化剂层墨的固体組分(碳、铂和电解质)的重量也优选50wt。/。以下。
在本发明中，用于第一催化剂层和第二催化剂层中的至少第一催化剂 层的墨的施加和第 一催化剂层和第二催化剂层中的至少第 一催化剂层的干 燥处理可以以两个以上步骤进行。在这种情况下，每个步骤中向墨加入的 成孔剂的量可以不同。在这种实施方案中，在干燥处理之后得到的膜-电解 质组件的第一 (和/或第二)催化剂层中所形成的孔可以具有厚度取向的分 布。例如，当催化剂层中的孔分布j吏得孔容量向扩散层或隔离体方向比向 电解质层方向大时，阴极侧的产物水和阳极侧的反向扩散水可以通过毛细 管作用从催化剂层排出。当催化剂层中的孔分布使得孔容量向扩散层或隔 离体方向比向电解质层方向大时，可以得到瞬时短膝彈到防止并长期耐用 的膜-电解质组件。可以同时改变成孔剂粒子的直径。在这种情况下，用于 最外层的催化剂层墨可不含加入其中的成孔剂。
在以上情况下，可以如下所述获得更现实和实用的膜-电解质组件制造 方法，其中施加催化剂层墨的步骤至少包括如下施加步骤形成成孔剂的 加入量为50 wt。/。至低于30 wt。/。的墨施加层、成孔剂的加入量为30 wt% 至低于10wt。/。的墨施加层、以及成孔剂的加入量为10wt。/。以下的墨施加 层。在这种情况下，用于最外层的催化剂层墨也可不含加入其中的成孔剂。
;^发明的效果
根据本发明，在利用溶液三层涂布法的膜-电解质组件制造方法中，可 以防止电解质溶液渗进催化剂层的孔内。因此，可以容易地获得具有高发 电效率和均匀的气体扩散与排出性能的膜-电解质组件。还可以容易地制造 催化剂层具有所期望孔容量的膜-电解质组件。
附图简述
图l示出了根据本发明一种实施方案的膜-电解质组件制造方法的顺序 步骤。
8图2示出了根据本发明另 一实施方案的膜-电解质组件制造方法的顺序
图3示出了根据本发明又一实施方案的膜-电解质组件制造方法的顺序 步骤。
图4示出了根据本发明又一实施方案的膜-电解质组件制造方法。
图5示出了表示在碳酸铵用作成孔剂的实施例中所形成的孔容量与所
加入碳酸铵的比率之间关系的图。
图6示出了表示电压与电流密度之间关系的图，其中表明包括4种根
据本发明在碳酸铵用作成孔剂的实施例中所制得的膜-电解质组件的燃料
电池组件的性能。
图7示出了表示在碳酸锂用作成孔剂的实施例中所形成的孔容量与所 加入碳酸锂的比率之间关系的图。
图8示出了表示电压与电流密度之间关系的图，其中表明包括4种根 据本发明在碳酸锂用作成孔剂的实施例中所制得的膜-电解质组件的燃料 电池组件的发电效率。
图9示出了表示在其中燃料电池组件包括碳酸铵用作成孔剂的膜-电解 质组件的实施例中该燃料电池组件的发电效率。
本发明实施的最佳方式
下面参照附图，通过具体实施方案描述本发明。图l示意性地示出了 根据本发明的膜-电解质组件制造方法的一种实施方案。图2示意性地示出 了其另一实施方案。图3和4示出了本发明的其它两种实施方案。
本发明制造方法所用的催化剂层墨包含催化剂负载的导电粒子3 (由 负载有催化剂如铂1的碳粒子2组成)和^在溶剂中是离子交换树脂的 电解质树脂(如Nafion (注册商标))4。此外，将预定量的成孔剂5加 入该墨中。成孔剂5例如由具有预定粒子直径(优选10-100 nm量级) 的碳酸铵或樟脑组成。将以上催化剂层墨施加到适当的基片或常规已知的 扩散层(二者都未示出)上，由此形成第一催化剂层10 (如空气-电极催化剂层)，如图la所示。接着，在不会使得成孔剂5溶解或升华的温度(如 6(TC上下)干燥处理催化剂层IO。所述干燥处理除去溶剂，而成孔剂5原 样保持；即它堵塞了第一催化剂层10中的孔。
随后，如图lb所示，在干燥处理之后，将电解质膜墨施加到笫一催化 剂层10上，形成电解质层20。电解质墨由溶解在溶剂中的是常规已知的 离子交换树脂的电解质树脂(如Nafion (注册商标))组成。在施加时， 第一催化剂层IO中的孔^皮成孔剂5堵住，以致电解质树脂溶液，即电解质 膜墨不会渗进第一催化剂层10内。
接着干燥处理电解质层20。该干燥处理在比对第一催化剂层10进行 干燥处理的温度高的温度下进行，使得加入第一催化剂层10中的成孔剂5 可以溶解或升华并由此消失(如100。C-130。C)。在该干燥处理步骤中， 加入第一催化剂层10中的成孔剂5逐渐溶解或升华，并在预定时间之后从 第一催化剂层10中完全消失。这种状态示意性示于图lc中，可看到在成 孔剂5消失的地方形成孔6，孑L 6充当气体扩散通道或排出通道。同时， 第一催化剂层10中的电解质树脂再溶解，因而电解质层20与第一催化剂 层10在它们的界面处强烈结合。
随后，在千燥处理之后，在电解质层5上形成第二催化剂层30 (如燃 料-电极催化剂层)。用于第二催化剂层的墨可以由燃料-电极催化剂层常 规使用的墨原样组成，并且可以向该墨中加入预定量的如第一催化剂层中 所用的相同成孔剂5。在所示的实施例中，用于第二催化剂层的墨包含如 用于第一催化剂层的墨中所加入的相同成孔剂5。如图ld示意性示出的， 在向电解质层5上施加第二催化剂层达到所需厚度之后，在IOO'C - 130"C 下干燥处理第二催化剂层30。这种干燥处理引起第二催化剂层10中的成 孔剂5溶解或升华并完全消失。如图le示意性示出的，在成孔剂5消失的 部分，形成孔6，其充当气体扩散通道或排出通道，如在第一催化剂层IO 中一样。
通过以上步骤，得到膜-电解质组件40。尽管图中未示出，如果需要在 催化剂层外设置气体扩散层，并通过在其外部设置隔离体，得到单燃料电
10池。由于第二催化剂层30在电解质层20之上形成，电解质树脂溶液几乎 不会渗进第二催化剂层30内。因此，即使第二催化剂层墨不包含加入其中 的成孔剂5，所得膜-电解质组件的发电效率也不会受大的影响。
在图2所示的实施方案中，直至向第一催化剂层10施加电解质膜墨的 步骤，如图2a和2b示意性示出，都与
图1中的实施方案相同。但在本实 施方案中，在通过施加电解质膜墨形成电解质层20之后，不进行干燥处理， 通过向电解质层20施加第二催化剂层墨形成笫二催化剂层30,如图2c所 示。在这种情况下，第二催化剂层墨也可以由这种燃料-电招 限化剂层常规 使用的墨原样组成。该墨可以包含预定量的如第一催化剂层墨中的相同成 孔剂5。在所示的实施例中，将与第一催化剂层墨中加入的成孔剂5相同 的成孔剂加入用于第二催化剂层的墨中。
将由此得到的堆叠体在100。C - 130。C的温度下进^f亍干燥处理。结果， 第一催化剂层10和第二催化剂层30中加入的成孔剂5同时溶解或升华， 并由此从这两个催化剂层中完全消失。如图2d示意性示出的，在第一催化 剂层10和第二催化剂层30中成孔剂5消失的部分，形成孔6，其充当所 得膜-电解质组件40中的气体扩散通道或排出通道。在这种情况下，即使 第二催化剂层墨不包含加入其中的成孔剂5,所得膜-电解质组件的发电效 率也不会受大的影响。
图3a和3b还示意性且部分地示出了制造方法的另一实施方案。在该 实施例中，第一催化剂层10的墨施加和干燥处理按两个步骤进行，其中每 个步骤中向墨加入的成孔剂5的量不同。例如，向第一步骤中所用的墨ll 加入的成孔剂的量可以较少(如30wt。/。至低于10wt% ),向在第二步骤 进一步涂布到其上的墨12加入的成孔剂的量可以较多(如50 wt %至低于 30wt% )。
在施加第一墨11并随后干燥处理之后，可以向其施加第二墨12并可 以再进行干燥处理；作为选择，可以在施加第一墨11并向其施加第二墨 12之后，进行干燥处理。在干燥处理之后，以参照图l和2所述的相同方 式施加电解质墨，由此得到图3a示意性示出的状态。第一催化剂层10和
ii电解质层20的干燥处理的温度条件与参照图1和2所述的那些相同。此外， 尽管图中没有示出，在电解质层20上形成第二催化剂层30。优选地，第 二催化剂层30也具有采用不同成孔剂加入量的两种墨的双层结构。在这种 情况下，与电解质层20相邻的层包含具有更多成孔剂5浸注量的第二墨 12，并且进一步施加第一墨。关于第二催化剂层墨的施加和干燥的条件可 以与参照图l和2所述的那些相同。
图3b示意性示出了干燥处理之后的膜-电解质组件的部分。如所示， 成孔剂5通过溶解或升华的消失导致在第一催化剂层10中形成孔6。使用 第二墨的催化剂层(即更靠近电解质膜20的层)12的孔容量大于^^用第 一墨的催化剂层(外层)ll的孔容量。尽管未示出，这种孔分布状态也存 在于第二催化剂层中。通过调节加入各墨中的成孔剂5的粒子直径，也可 以调节孔的直径。
图4示意性示出了当第一墨11和第二墨12的施加顺序颠倒时所形成 的膜-电解质组件的部分。在该实施例中，在笫一催化剂层10中，使用第 一墨的催化剂层(更靠近电解质膜20的层)11的孔容量小于其中第二墨 的催化剂层(外层)12的孔容量。尽管图中未示出，也可以以相同方式在 第二催化剂层中获得这种孔分布状态。在图3和4所示的实施例中，催化 剂层具有不同间隙容量的双层结构，并且还可以通过使用3种以上具有不 同成孔剂加入量的墨，提供具有3个以上层的层结构。
实施例
下面通过实施例和对比实施例描述本发明。 实施例1
使用空气-电极催化剂层墨(第一催化剂层墨)、燃料-电极催化剂层 墨(第二催化剂层墨)和电解质层墨。制备4种空气-电极催化剂层墨(第 一催化剂层墨)和燃料-电极催化剂层墨(第二催化剂层墨)，每种其中具 有不同的成孔剂加入量。具体地，粒子直径为10 nm的碳酸铵超细粒子作 为成孔剂以相对于催化剂层墨的固体组分(碳、铂和电解质)重量为40 wto/0、 30wt。/。、 20wt。/。和10wt。/。加入。碳酸铵在60'C以上的温度开始升华， 并在130'C下完全升华。
将每一种第一催化剂层墨施加到基片上，并在60。C以下的温度干燥处 理。在干燥处理之后，将电解质层墨施加到第一催化剂层上，再在其上施 加第二催化剂层墨。随后，在130。C干燥处理电解质层和第二催化剂层， 由此形成膜-电解质组件。干燥处理使得碳酸铵溶解并完全消失，由此在第 一催化剂层和笫二催化剂层中形成孔。图5示出了孔容量与所加入碳酸铵 比率之间的关系。
用所制得的这4种膜-电解质组件制造燃料电池组件，并就电压与电流 密度之间的关系测试其发电效率。结果示于图6中。 实施例2
以与实施例l相同的方式制造膜-电解质组件，不同之处在于所用成孔 剂由粒子直径为10 nm的碳酸锂超细粒子组成，而不是碳酸铵。图7示出 了它们的孔容量与所加入碳酸锂比率之间的关系。用所制得的这4种膜-电解质组件制造燃料电池组件，并就电压与电流密度之间的关系测试其发 电效率。结果示于图8中。 对比实施例1
以与实施例1相同的方式制造膜-电解质组件，不同之处在于空气-电 极催化剂层墨(第一催化剂层墨)和燃料-电极催化剂层墨(第二催化剂层 墨)不含加入其中的成孔剂。其孔容量与所加入碳酸铵比率之间的关系在 图5中以"碳酸铵Owt。/。"表示。用如此制得的膜-电解质组件制造燃料电 池组件，并就电压与电流密度之间的关系测试其发电效率。结果示于图6 中，即Owt。/。碳酸铵加入比率的曲线。 评价
如图5和7中所示的，本发明的制造方法能够在催化剂层中形成与所 加入成孔剂的量成比例的孔。此外，如图6和8中所示的，相比较没有加 入成孔剂的对比实施例的膜-电解质组件，本发明的膜-电解质组件的发电 效率提高。这表明防止了电解质树脂溶液渗进第一催化剂层内并由此防止
13了性能恶化的问题。图6和8的比较证实了使用碳酸铵作为成孔剂比碳酸 锂作为成孔剂得到更高的发电效率，由此表明发电效率的某些变化与成孔 剂的类型有关；据信这是因为催化剂层基于残余锂的亲水性造成排出能力 下降。 实施例3
以与实施例l相同的方式制造膜-电解质组件，不同之处在于制备3种 空气-电极催化剂层墨(第一催化剂层墨)和燃料-电极催化剂层墨(第二 催化剂层墨)，每种其中具有不同的成孔剂加入量，即0wt。/。、 20wt。/。和 40wt%。成孔剂加入比率为Owt。/。的催化剂层墨用在最外层中。成孔剂加 入比率为20wt。/。的催化剂层墨用在中间层中。成孔剂加入比率为40wt% 的催化剂层墨用在与电解质层相邻的层中。
用如此制得的膜-电解质组件制造燃料电池组件，并以与实施例l相同 的方式就电压与电流密度之间的关系测试其发电效率。结果示于图9中， 称为"具有孔分布控制，，的曲线。 对比实施例2
以与实施例3相同的方式制造膜-电解质组件，不同之处在于这3种催 化剂层墨都具有加入其中的20 wt。/。成孔剂。用如此制得的膜-电解质组件 制造燃料电池组件，并以与实施例l相同的方式就电压与电流密度之间的 关系测试其发电效率。结果示于图9中，称为"没有孔分布控制"的曲线。 评价
在实施例3的膜-电解质组件中，由于催化剂层的孔容量因距离电解质 层越远而依次减小，阴极侧的产物水和阳极侧的反向扩散水在毛细管作用 下通过各催化剂层高效排出。结果，如图9所示，相比较具有厚度方向上 均匀的孔密度的对比实施例，降低燃料电池发电过程中的浓度超电势成为 可能。特别地，中等至高电流密度区域的性能得到改善。
1权利要求
1. 一种膜-电解质组件的制造方法，所述方法通过依次施加用于第一催化剂层、电解质层和第二催化剂层的墨并干燥处理第一催化剂层、电解质层和第二催化剂层来进行，该方法包括如下步骤在比所述第一催化剂层的干燥处理温度高的温度下，对所述电解质层进行干燥处理；向用于所述第一催化剂层的墨中加入作为成孔剂的物质，所述物质在所述第一催化剂层的干燥处理温度下保持，并且在所述电解质膜的干燥处理温度下溶解或升华并消失；施加用于所述第一催化剂层的墨；对所述如此施加的第一催化剂层进行干燥处理；施加用于所述电解质层的墨；对所述施加的电解质层进行干燥处理；施加用于所述第二催化剂层的墨；以及对所述施加的第二催化剂层进行干燥处理。
2. 根据权利要求1的膜-电解质组件的制造方法，其中所述成孔剂包 含碳酸盐如碳酸铵、碳酸钓或碳酸锂，樟脑或萘。
3. 根据权利要求2的膜-电解质组件的制造方法，其中所述对第一催 化剂层进行干燥处理的温度为60。C以下，对电解质层进行干燥处理的温度 为130。C以下。
4. 根据权利要求l-3中任一项的膜-电解质组件的制造方法，其中所 述成孔剂的加入量为50 wt %以下。
5. 根据权利要求1的膜-电解质组件的制造方法，还包括向用于所述 第二催化剂层的墨中加入作为成孔剂的物质的步骤，所述物质在对所述电 解质膜进行干燥处理的温度下溶解或升华并消失。
6. 根据权利要求1-5中任一项的膜-电解质组件的制造方法，其中以 两个以上步骤进行用于所述第 一催化剂层和所述第二催化剂层中的至少所述第 一催化剂层的墨的施加和所述第 一催化剂层和所述第二催化剂层中的 至少所述第 一催化剂层的干燥处理，每个步骤中向所述墨中加入的所述成 孔剂的量不同。
7. 根据权利要求6的膜-电解质组件的制造方法，其中所述施加墨的 步骤至少包括如下步骤形成所述成孔剂的加入量为50 wt %至低于30 wt %的墨施加层、所述成孔剂的加入量为30wt。/。至低于10wt。/。的墨施加层、 以及所述成孔剂的加入量为10 wt%以下的墨施加层。
8. —种通过根据权利要求1 - 7中任一项的制造方法得到的膜-电解质 组件。
9. 一种包括根据权利要求9的膜-电解质组件的燃料电池。
全文摘要
一种利用溶液三层涂布方法制造膜-电解质组件的方法，该方法能够制造具有高发电效率的膜-电解质组件，其中防止了电解质溶液渗进催化剂层中的孔内。所述方法包括施加用于第一催化剂层10、电解质层20和第二催化剂层30的墨并干燥处理第一催化剂层10、电解质层20和第二催化剂层30，以制得膜-电解质组件40。向用于第一催化剂层10的墨中加入成孔剂5，所述成孔剂由在第一催化剂层10的干燥处理温度下保持，并且在电解质膜20的干燥处理温度下溶解或升华并消失的物质构成。向第一催化剂层10施加用于电解质层20的墨。第一催化剂层10中的孔被成孔剂5堵塞，因此电解质不会渗进第一催化剂层10中。在高于第一催化剂层10的干燥处理温度的温度下对电解质层20进行干燥处理。结果，在第一催化剂层10中的成孔剂5溶解或升华并消失，从而形成孔6。
文档编号H01M4/88GK101490878SQ200780027458
公开日2009年7月22日 申请日期2007年7月20日 优先权日2006年7月21日
发明者S·库伦高特, 浜雄一郎 申请人:丰田自动车株式会社