[发明专利]膜电极接合体、膜电极接合体的制造方法以及燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及膜电极接合体、膜电极接合体的制造方法以及具备膜电极接合体的燃料电池。

背景技术

对于燃料电池中使用的膜电极接合体而言，为了提高燃料电池的电池性能，重要的是高分子电解质膜与催化剂层的界面的密合性高。因此，如果高分子电解质膜与催化剂层的界面的粘结强度弱，则有可能催化剂层从高分子电解质膜剥离而使电池性能降低。特别是在使用烃系的高分子电解质膜时，高分子电解质膜与催化剂层的界面的粘结强度弱，所以电池性能降低的可能性高。

为了提高粘结强度，已知有在高分子电解质膜与催化剂层之间设置含有具有质子传导性的高分子电解质的粘结层的方法。作为这样的方法，专利文献1和2中记载了在高分子电解质膜或催化剂层的一方形成含有具有质子传导性的高分子电解质的粘结层后，将两者热压接的膜电极接合体的制造方法。

专利文献1:日本专利第3608565号公报

专利文献2:日本特开2009-231123号公报

发明内容

然而，在以热压接来接合粘结层和催化剂层的制造方法中，高分子电解质膜和催化剂层的界面的粘结强度并不充分，在燃料电池的发电中两者有可能发生剥离。

本发明的目的在于提供一种高分子电解质膜和催化剂层的界面的粘结强度高且催化剂层不易从高分子电解质膜剥离的膜电极接合体和该膜电极接合体的制造方法。

为了解决以上课题，本发明的一个实施方式所涉及的膜电极接合体的制造方法，其特征在于，通过将粘结层和催化剂层依次层叠于高分子电解质膜上来制造膜电极接合体时，利用涂布法形成上述粘结层和上述催化剂层，上述膜电极接合体具备：高分子电解质膜、配置于上述高分子电解质膜的两面的催化剂层、以及配置于上述高分子电解质膜与上述催化剂层之间且使上述高分子电解质膜与上述催化剂层粘结的粘结层。

另外，上述膜电极接合体的制造方法优选具备如下工序，即，固定上述高分子电解质膜的固定工序；对在上述固定工序中固定的上述高分子电解质膜进行加热的加热工序；在经上述加热工序加热的上述高分子电解质膜上涂布含有高分子电解质和溶剂的粘结层墨液后，使其干燥形成上述粘结层的第1形成工序；以及在上述粘结层上涂布含有催化剂物质和溶剂的催化剂层墨液后，使其干燥形成上述催化剂层的第2形成工序。

进而，上述加热工序中的上述高分子电解质膜的加热温度优选为60℃～200℃。

另外，本发明的一个实施方式所涉及的膜电极接合体，其特征在于，利用上述膜电极接合体的制造方法制造。

进而，本发明的一个实施方式所涉及的燃料电池，其特征在于，具备上述膜电极接合体。

本发明的膜电极接合体的制造方法是将含有溶剂的墨液直接涂布于相邻的层而形成粘结层和催化剂层，所以界面的高分子电解质边稍溶解边进行粘结。因此，与对设置在另外的基材上的粘结层和催化剂层分别进行热压接的制造方法相比，能够提高高分子电解质膜与催化剂层的界面的粘结强度。另外，不需要热压接工序，所以能够减少制造工序。

并且，本发明的膜电极接合体的制造方法具备将高分子电解质膜固定并加热的工序，所以即使直接涂布粘结层墨液和催化剂层墨液也能够立即使溶剂蒸发、除去，从而能够抑制由溶剂导致的高分子电解质膜的变形。

另外，对于本发明的膜电极接合体而言，高分子电解质膜与催化剂层的界面的粘结强度高且催化剂层不易从高分子电解质膜剥离。并且，对于使用本发明的膜电极接合体的燃料电池而言，高分子电解质膜与催化剂层的界面的粘结强度高且催化剂层不易从高分子电解质膜剥离，所以具有优异的电池性能。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的膜电极接合体的示意截面图。

图2是本实施方式所涉及的其他膜电极接合体的示意截面图。

图3是本实施方式所涉及的膜电极接合体的制造方法的说明图。

具体实施方式

对本发明的实施方式进行以下说明。

图1是本实施方式的膜电极接合体4的示意截面图。

图1所示的膜电极接合体4具备粘结层2和催化剂层3，上述粘结层2层叠于高分子电解质膜1的两面，上述催化剂层3层叠于粘结层2的与层叠有高分子电解质膜1的面的相反侧的面。