[发明专利]催化剂油墨的调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂油墨的调节方法。

背景技术

近年来，从降低燃料电池的制造成本的观点来看，寻求以更少的催化剂量得到高的输出性能的燃料电池。作为该解决手段之一，提案有具有在其周围覆盖不同的两种离聚物的催化剂成分的燃料电池。这种燃料电池通过增大催化剂成分与离聚物的接触面积，可以有效地利用存在于导电性载体中的细孔内部的催化剂。作为其结果，认识到可充分调动催化剂的性能而可得到高的输出性能。

作为上述那样的燃料电池，例如，专利文献1中提案如下的技术。即，在导电性碳粒子附近配置单位单元的尺寸较小的第一氢离子传导性高分子电解质。而且，提案有具有在其外侧配置单位单元的尺寸较大的第二氢离子传导性高分子电解质的电极催化剂的燃料电池。

专利文献1：（日本）特开2004－281305号公报

但是，专利文献1所记载的电极催化剂可通过下面那样的制造方法制造。首先，作为第一工序，在担载有催化剂金属的导电性碳粒子上附着分散有第一氢离子传导性高分子电解质的第一分散液并进行干燥，得到催化剂粒子。然后，作为第二工序，粉碎该催化剂粒子，并将该催化剂粒子与分散有第二氢离子传导性高分子电解质的第二分散液混合，制备催化剂层用油墨。另外，作为第三工序，将催化剂层用油墨涂布于高分子电解质膜或支承薄板上并进行干燥，形成催化剂层。

但是，在上述专利文献1的制造方法中，通过在第一工序后进行的催化剂粒子的粉碎，在催化剂粒子表面的局部，成为消除了第一氢离子传导性高分子电解质的覆盖的状态。因此，最终得到的催化剂粒子具有未形成成为目标的两层离聚物层而只由一层离聚物层即第二氢离子传导性高分子电解质层覆盖的部分。因此，在上述那样的燃料电池中，难以充分调动催化剂的性能，进而，为了得到具有高的输出性能的燃料电池，还具有改善的余地。

发明内容

于是，本发明的目的在于，提供一种得到催化剂油墨的手段，该催化剂油墨能够高效率地制造催化剂表面的大部分由两层离聚物层覆盖且几乎没有只由一层离聚物层覆盖的部分的电极催化剂。

本发明的方式的催化剂油墨的制备方法的特征在于，具有：混合第一离子导体和催化剂而制备第一油墨的工序、浓缩第一油墨的工序。还具有向浓缩的第一油墨添加第二离子导体的工序。

另外，本发明方式的电极催化剂的制造方法的特征在于，使用通过本发明的催化剂油墨的制备方法得到的催化剂油墨。

附图说明

图1是表示利用催化剂油墨得到的电极催化剂的一例的概略图。

符号说明

2  催化剂粒子

4  导电性载体

6  第一离子导体

8  第二离子导体

10 电极部件

具体实施方式

以下，按工序顺序对本发明的催化剂油墨的调节方法进行更详细说明。另外，本说明书中，“％”只要没有特别说明，就表示质量百分比。另外，为了便于说明，将附图的尺寸比例放大，有时与实际比例不同。

［第一油墨的制备］

在本工序中，混合第一离子导体及催化剂，制备第一油墨。

第一离子导体没有特别限定，可以使用具有阴离子传导性的离子传导性聚合物、具有阳离子传导性的离子传导性聚合物的任意一种。还优选为具有水及气体的穿透性能的物质。

作为具有阴离子传导性的离子传导性聚合物，例如可以使用能够使氢氧根离子（OH－）等阴离子移动的各种树脂。更具体而言，例如，可列举：苯乙烯－乙烯基苄基三烷基铵共聚物、N，N－二烷基亚烷基铵、聚乙烯基苄基三烷基铵（PVBTMA）、聚乙烯基烷基三烷基铵及烯烃－乙烯基亚烷基三烷基铵共聚物等。其中，从化学稳定性优异的原因来看，优选使用苯乙烯－乙烯基苄基三烷基铵共聚物或PVBTMA。

作为具有阳离子传导性的离子传导性聚合物，例如，可以使用能够使氢离子（H+）等阳离子移动的各种树脂。更具体而言，例如，可列举：磺酸树脂、膦酸树脂、羧酸树脂及酰亚胺树脂等。