燃料電池用ガス拡散層の製造方法
【課題】ガス拡散層の撥水性を発現させるために実行する界面活性剤の加熱分解時間の短時間化を実現する。
【解決手段】ガス拡散層基材に、撥水部材および界面活性剤を含む撥水層ペーストを塗工する。撥水層ペーストが塗工されたガス拡散層基材の撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有酸化物を接触させる。撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有物が接触されたガス拡散層基材を加熱して、撥水層ペーストに含まれる界面活性剤を分解除去する。
【解決手段】ガス拡散層基材に、撥水部材および界面活性剤を含む撥水層ペーストを塗工する。撥水層ペーストが塗工されたガス拡散層基材の撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有酸化物を接触させる。撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有物が接触されたガス拡散層基材を加熱して、撥水層ペーストに含まれる界面活性剤を分解除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子電解質型燃料電池に用いられるガス拡散層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料ガスとしての水素と酸化ガスとしての酸素との電気化学反応によって発電する装置である。なお、以下では、燃料ガスや酸化ガスを、特に区別することなく単に「反応ガス」あるいは「ガス」と呼ぶ場合もある。燃料電池は、通常、燃料電池セルを、セパレータを介して複数個積層して構成される。１つの燃料電池セルは、プロトン（Ｈ+）伝導性を有する固体高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」とも呼ぶ）の両面に触媒電極層（以下、単に「触媒層」とも呼ぶ）およびガス拡散層（ＧＤＬ：Gas Diffusion Layer）を接合した構造体により構成される場合が多い。なお、この構造体は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）、あるいは、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly）と呼ばれる。
【０００３】
ガス拡散層は、ガス拡散層の外面に配置されるガス流路から触媒層に反応ガスを均一に供給するために、供給される反応ガスを拡散させる機能と、触媒層で生成された水をガス流路に排出する機能と、電気化学反応のための電子を導電する機能と、を有している。
【０００４】
上記機能を有するガス拡散層の製造方法として、カーボンペーパー等のガス拡散層基材上に、撥水部材としてのＰＴＦＥや、界面活性剤、導電部材としてのカーボンを含有するペーストを用いて撥水層となる層を形成し、形成した層中の界面活性剤を加熱分解して撥水性を得る製造方法が一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７６９４８号公報
【特許文献２】特開２００９−０５４２９２号公報
【特許文献３】特開２００４−３２７０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上記製造方法における界面活性剤の加熱分解は、単純に製造コストの点のみを考慮すると、極力高温で短時間に行うことが望ましい。しかしながら、ＰＴＦＥの特性を考慮すると、ＰＴＦＥを変質もしくは分解させない程度の温度（３００℃〜３５０℃）で界面活性剤の加熱分解を行う必要性がある。このため、界面活性剤の分解除去のために要する加熱時間（以下、「加熱分解時間」とも呼ぶ）は長くなることになり、製造工数の増加に伴って製造コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、ガス拡散層の撥水性を発現させるために実行する界面活性剤の加熱分解時間の短時間化を可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］
燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
ａ）ガス拡散層基材に、撥水部材および界面活性剤を含む撥水層ペーストを塗工する工程と、
ｂ）前記撥水層ペーストが塗工されたガス拡散層基材の前記撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有酸化物を接触させる工程と、
ｃ）前記撥水層ペーストの前記塗工面に前記セリウム含有物が接触されたガス拡散層基材を加熱して、前記撥水層ペーストに含まれる前記界面活性剤を分解除去する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
適用例１の製造方法によれば、セリウム含有酸化物が界面活性剤の分解を促進するため、加熱による界面活性剤の分解除去工程に要する時間の短縮化が可能であり、製造コストの低減を図ることができる。なお、セリウム含有酸化物は、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ2）や、酸化セリウムに酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）をドープ等により固溶させた物質などの酸化セリウムを含む種々の酸化物である。
【００１０】
［適用例２］
適用例１記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、さらに、
ｄ）前記工程ｃ）の後、前記撥水層ペーストの前記塗工面に接触させていた前記セリウム含有酸化物を除去する工程
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
適用例２の製造方法によれば、加熱におる界面活性剤の分解除去工程の後に、セリウム含有酸化物を除去・回収することができ、セリウム含有酸化物を再利用することが可能であるため、例えば、ガス拡散層内にセリウム含有酸化物を添加したままとする場合に比べて、より製造コストを低減することが可能である。
【００１１】
［適用例３］
適用例２記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
前記工程ｂ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に、前記セリウム含有酸化物を表面に保持した保持部材を接触配置する工程であり、
前記工程ｄ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に接触配置した前記保持部材を取りはずす工程である
ことを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
適用例３の製造方法によれば、撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有酸化物を接触させる工程と、撥水層ペーストの塗工面に接触させていたセリウム含有酸化物を除去する工程と、を容易に実施することができる。
【００１２】
［適用例４］
適用例２記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
前記工程ｂ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に、前記セリウム含有酸化物の粉末を散布する工程であり、
前記工程ｄ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に散布された前記セリウム含有酸化物の粉末を吸引により回収する工程である
ことを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
適用例４の製造方法によっても、撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有酸化物を接触させる工程と、撥水層ペーストの塗工面に接触させていたセリウム含有酸化物を除去する工程と、を容易に実施することができる。
【００１３】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池用ガス拡散層の製造方法だけでなく、この製造方法を含む膜電極接合体の製造方法、この膜電極接合体の製造方法を含む燃料電池の製造方法等の種々の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態としての燃料電池用ガス拡散層の製造方法を示す説明図である。
【図２】第２実施形態としての燃料電池用ガス拡散層の製造方法を示す説明図である。
【図３】第１実施形態および第２実施形態における燃料電池用ガス拡散層の製造方法により製造された実施例のガス拡散層および比較例のガス拡散層の撥水性能について比較して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態及び実施例を以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ｂ．第２実施形態：
Ｃ．実施例：
Ｄ．変形例：
【００１６】
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態としての燃料電池用ガス拡散層の製造方法を示す説明図である。本実施形態の燃料電池用ガス拡散層の製造方法は、３つの工程部２０，３０，４０を備える製造装置により実行される。この製造装置では、ローラー１２にロール形状で装着されている長尺シート状のガス拡散層基材１０が、ローラー１２から巻き出されて、第１工程部２０、第２工程部３０、第３工程部４０へ順に送り込まれることにより、各工程部に対応する工程１、工程２、工程３が順に実行される。なお、ガス拡散層基材１０としては、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロス等のカーボン繊維による多孔性基材を用いることができる。
【００１７】
＜工程１＞
工程１に対応する第１工程部２０は、撥水層ペースト塗工装置２２を備え、以下で説明する処理を実行する。撥水層ペースト塗工装置２２には、撥水層ペースト２４が充填されている。工程１では、第１工程部２０に送り込まれるガス拡散層基材１０上に、撥水層ペースト塗工装置２２によって撥水層ペースト２４の塗工が実行される。塗工される撥水層ペースト２４の厚さは、ガス拡散層基材１０が撥水層ペースト塗工装置２２下を移動する速度および撥水層ペースト塗工装置２２から吐出される撥水層ペースト２４の吐出速度によって決定される。なお、撥水層ペースト２４は、例えば、撥水性部材である撥水性樹脂（ＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素系樹脂）の水性分散液を界面活性剤により安定化したものに、導電性部材であるカーボンを混合し、混練することにより作製することができる。
【００１８】
＜工程２＞
工程２に対応する第２工程部３０は、乾燥処理装置３２を備え、以下で説明する処理を実行する。乾燥処理装置３２は、加熱機３４を有する加熱処理装置により構成されている。工程２では、撥水層ペースト２４が塗工された順に乾燥処理装置３２に送り込まれたガス拡散層基材１０を、その後第３工程部４０へ送り出すまでの間加熱することにより、撥水層ペースト２４の乾燥処理が実行される。これにより、塗工された撥水層ペースト２４が撥水層となるべき層としてガス拡散層基材１０上に定着される。乾燥処理装置３２における乾燥のための加熱時間は、撥水層ペースト２４が塗工された順に乾燥処理装置３２に送り込まれたガス拡散層基材１０が、第３工程部４０へ順に送り出されるまでの時間に相当する。この時間は、撥水層ペースト２４が塗工された順に乾燥処理装置３２に送り込まれたガス拡散層基材１０が、乾燥処理装置３２内を移動する速度および移動する長さで決定される。なお、乾燥処理装置３２における乾燥のための加熱温度および乾燥時間は、例えば、加熱温度が３００℃〜３５０℃の範囲で、乾燥時間が１ｍｉｎ〜３ｍｉｎ程度の範囲の適切な条件に適宜設定される。
【００１９】
＜工程３＞
工程３に対応する第３工程部４０は、分解除去装置４２を備え、後述する処理を実行する。分解除去装置４２は、乾燥処理装置３２と同様に、加熱機４４を有する加熱処理装置により構成されている。撥水層ペースト２４の定着された層（以下、「定着層」とも呼ぶ）が形成された順に分解除去装置４２に送り込まれたガス拡散層基材１０が分解除去装置４２内を移動する長さ（分解除去装置４２の長さ）は、撥水層ペースト２４に含まれる界面活性剤を分解除去するために要する加熱時間に対応するように設定される。また、撥水層ペースト２４の定着層を有するガス拡散層基材１０が分解除去装置４２内を移動する間において、撥水層ペースト２４の定着層の表面に接するようにステンレス鋼板４６が配置されている。ステンレス鋼板４６は、セリウム含有酸化物４９、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ2）や、酸化セリウムに酸化ジルコニア（ＺｒＯ2）をドープ等により固溶させた物質等でコーティングされている。従って、撥水層ペースト２４の定着層を有するガス拡散層基材１０が分解除去装置４２内を移動する間において、撥水層ペースト２４の定着層の表面には、セリウム含有酸化物４９が接触することになる。
【００２０】
工程３では、撥水層ペースト２４の定着層を有するガス拡散層基材１０が分解除去装置４２に送り込まれた順に、その表面にセリウム含有酸化物４９がコーティングされたステンレス鋼板４６を接触させることにより、撥水層ペースト２４の定着層の表面にセリウム含有酸化物４９を接触させた状態とし、これを加熱することにより、撥水層ペースト２４に含まれる界面活性剤の分解除去処理が実行される。これにより、撥水層ペースト２４の定着層に撥水性が発現し、この定着層が撥水層となる。そして、撥水層ペースト２４の定着層が撥水層となったガス拡散層基材１０が、分解除去装置４２から送り出されることによって、ステンレス鋼板４６への接触が解除される。これにより、撥水層ペースト２４の定着層に接触させていたセリウム含有酸化物が除去される。なお、分解除去装置４２における界面活性剤の分解除去のための加熱温度および加熱分解理時間は、例えば、加熱温度が３００℃〜３５０℃の範囲で、加熱分解理時間が１．５ｍｉｎ〜４．５ｍｉｎ程度の範囲の適切な条件に適宜設定される。
【００２１】
なお、工程４０の後の図示しない工程では、例えば、裁断装置を用いて長尺板状のガス拡散層を所望の形状に裁断することにより、所望の形状のガス拡散層が形成される。
【００２２】
以上説明した本実施形態の燃料電池用ガス拡散層の製造方法では、工程３における界面活性剤の分解除去処理において、撥水層ペースト２４の定着層に接触しているセリウム含有酸化物４９が界面活性剤の分解除去を促進する。この結果、セリウム含有酸化物を接触させていない場合に比べて、分解除去に要する時間の短時間化が図られると考えられる。また、分解除去装置４２から送り出される際に、撥水層ペースト２４の定着層の表面に接触させていたステンレス鋼板４６への接触を解除することにより、撥水層ペースト２４の定着層の表面へのセリウム含有酸化物４９の接触が除去されるので、再利用が可能であり、例えば、撥水層ペーストにセリウム含有酸化物を添加して、形成された撥水層内に残留させた場合等に比べて、製造コストの点で有利である。
【００２３】
なお、以上説明からわかるように、工程３が本実施形態における本発明の工程ｂ）〜工程ｄ）に対応し、ステンレス鋼板４６が本発明の保持部材に対応する。セリウム含有酸化物をコーティングした保持部材としては、ステンレス鋼板に限定されるものではなく、界面活性剤の分解除去のための加熱温度に対する耐熱性があり、また、セリウム含有酸化物のコーティングが可能なものであればよい。
【００２４】
Ｂ．第２実施形態：
図２は、第２実施形態としての燃料電池用ガス拡散層の製造方法を示す説明図である。本実施形態の燃料電池用ガス拡散層の製造方法は、第１実施形態の第３工程部４０を第３−１工程部４０Ａａ、第３−２工程部４０Ａｂ、および、第３−３工程部４０Ａｃの３つの工程部に変更した製造装置により実行される。第３−１工程部４０Ａａは、第１実施形態の工程３を３つに区分した工程３−１、工程３−２、および、工程３−３のうち、工程３−１に対応する。また、第３−２工程部４０Ａｂは工程３−２に対応し、第３−３工程部４０Ａｃは工程３−３に対応する。なお、工程１および工程２については、第１実施形態と全く同じであるので、以下では、工程３−１、工程３−２、および、工程３−３についてのみ説明する。
【００２５】
＜工程３−１＞
工程３−１に対応する第３−１工程部４０Ａａは、セリウム含有酸化物散布装置４８を備え、後述する処理を実行する。このセリウム含有酸化物散布装置４８は、例えば、スクリーンメッシュ上のセリウム含有酸化物４９の粉末を、スクリーンメッシュ上をローラーが移動する際に、メッシュの開口から粉末を押し出すことにより散布する装置である。ただし、これに限定されるものではなく、粉末を散布可能な装置であればよい。
【００２６】
セリウム含有酸化物散布装置４８にはセリウム含有酸化物の粉末が充填されている。セリウム含有酸化物は、第１実施形態のステンレス鋼板４６にコーティングされたもの、例えば、ＣｅＯ2や、ＣｅＯ2にＺｒＯ2をドープ等して固溶させた物質等と同様のものあり、それを粉末状にしたものが用いられる。
【００２７】
工程３−１では、工程２の乾燥処理装置３２において乾燥されて撥水層ペースト２４が定着された定着層を有するガス拡散層基材１０が、セリウム含有酸化物散布装置４８の下を通過する際に、セリウム含有酸化物散布装置４８から撥水層ペースト２４の定着層の表面にセリウム含有酸化物４９の粉末を散布して、セリウム含有酸化物４９で覆うことにより、撥水層ペースト２４の定着層の表面にセリウム含有酸化物４９を接触させる。
【００２８】
＜工程３−２＞
工程３−２に対応する第３−２工程部４０Ａｂは、分解除去装置４２Ａを備え、以下で説明する処理を実行する。なお、分解除去装置４２Ａは、第１実施形態の第３工程部４０の分解除去装置４２からその内部に配置されたステンレス鋼板４６を無くした装置である。
【００２９】
工程３−２では、撥水層ペースト２４の定着層の表面にセリウム含有酸化物４９を接触させたガス拡散層基材１０が、順に分解除去装置４２に送り込まれて加熱されることにより、撥水層ペースト２４に含まれる界面活性剤の分解除去処理が実行される。これにより、撥水層ペースト２４の定着層に撥水性が発現し、この定着層が撥水層となる。
【００３０】
＜工程３−３＞
工程３−３に対応する第３−３工程部４０Ａｃは、セリウム含有酸化物回収装置５２を備え、以下で説明する処理を実行する。なお、セリウム含有酸化物回収装置５２は、掃除機のような吸引装置により構成されている。
【００３１】
工程３−３では、撥水層となった撥水層ペースト２４の表面を覆っているセリウム含有酸化物の粉末が吸引される。これにより、撥水層ペースト２４の定着層に接触させていたセリウム含有酸化物が除去される。なお、図２では、セリウム含有酸化物回収装置５２を、セリウム含有酸化物の粉末で覆われた面から離して記載されているが、粉末の吸引効果を高めるためには表面に接触させた方が好ましい。
【００３２】
以上説明した本実施形態の燃料電池用ガス拡散層の製造方法においても、第１実施形態と同様に、工程３−２における界面活性剤の分解除去処理において、撥水層ペースト２４の定着層に接触しているセリウム含有酸化物４９が界面活性剤の分解除去を促進する。この結果、セリウム含有酸化物を接触させていない場合に比べて、分解除去に要する時間の短時間化が図られると考えられる。また、工程３−３において、撥水層ペースト２４の定着層の表面に接触させていたセリウム含有酸化物が除去されるので、再利用が可能であり、例えば、撥水層ペーストにセリウム含有酸化物を添加して、形成された撥水層内に残留させた場合等に比べて、製造コストの点で有利である。
【００３３】
Ｃ．実施例：
図３は、第１実施形態および第２実施形態における燃料電池用ガス拡散層の製造方法により製造された実施例のガス拡散層および比較例のガス拡散層の撥水性能について比較して示すグラフである。図は、撥水性能として、第１実施形態により製造されたガス拡散層の例である実施例１、第２実施形態により製造されたガス拡散層の例である実施例２、および、比較例において、それぞれ、撥水層表面に純水を滴下した際の接触角を比較して示している。
【００３４】
＜実施例１＞
以下で説明する条件で第１実施形態の製造方法を実行して、実施例１のガス拡散層を製造した。ガス拡散層基材１０として、カーボンペーパー（東レ株式会社のＴＧＰＨ０６０Ｈ）を用いた。撥水層ペースト２４としては、下記のようにして作製したものを用いた。具体的には、撥水性部材である撥水性樹脂（ＰＴＦＥのフッ素系樹脂）の水性分散液を界面活性剤により安定化したものとして、ダイキン工業株式会社製のＰＴＦＥの水性ディスパージョンであるポリフロン ＰＴＦＥ Ｄ−１Ｅ（「ポリフロン」はダイキン工業株式会社の登録商標である）を用いた。また、導電性部材であるカーボンとして、アセチレンブラックである電気化学工業株式会社製のデンカ ブラック（「デンカ ブラック」は電気化学工業株式会社の登録商標である）を用いた。そして、上記アセチレンブラックに、上記ＰＴＦＥの水性ディスパージョンを、アセチレンブラックの重量に対するＰＴＦＥの水性ディスパージョン中の固形成分の割合が３０重量％となるように混合し、３０分間コロイドミルを用いて３０分間分散させることにより、これらを混練して撥水層ペースト２４を作製した。
【００３５】
工程１における撥水層ペースト２４の塗工は、工程３の後の重量が４ｍｇ／ｃｍ2となるように実行した。工程２における撥水層ペースト２４の乾燥は、処理温度を大気中３５０℃、処理時間を１．５ｍｉｎとして、実行した。工程３における界面活性剤の分解除去は、処理温度を大気中３５０℃、処理時間を２ｍｉｎとして、実行した。なお、ステンレス鋼板４６としては、セリウム含有酸化物４９としてＣｅＯ2にＺｒＯ2を固溶させたものを用い、その表面をセリウム含有酸化物４９でコーティングされたものを用いることとした。
【００３６】
＜実施例２＞
以下で説明する条件で第２実施形態の製造方法を実行して、実施例２のガス拡散層を製造した。ガス拡散層基材１０および撥水層ペースト２４は実施例１と同じものを用いた。また、工程１における撥水層ペースト２４の塗工および工程２における撥水層ペースト２４の乾燥は、実施例１と同じ条件で実行した。工程３−１におけるセリウム含有酸化物４９の粉末の散布は、１ｍｇ／ｃｍ2となるように実行した。なお、セリウム含有酸化物４９の粉末としては、実施例１と同じ、ＣｅＯ2にＺｒＯ2を固溶させたものの粉末を用いることとした。
【００３７】
＜比較例＞
比較例は、第１実施形態の工程３において、ステンレス鋼板４６を用いないで界面活性材の分解除去を実行する製造方法を実行して、実施例１と同じ条件でガス拡散層を製造した。
【００３８】
図３に示すように、比較例において、処理温度を大気中３５０℃および所持時間を２ｍｉｎとして実行した界面活性剤の分解除去処理では、その除去ができておらず、ＰＴＦＥの撥水性が発現していない。一方、実施例１および実施例２においては、同じ処理温度および処理時間として実行した界面活性剤の分解除去処理では、完全にその除去ができているため、接触角が１５０°以上を示し、高いＰＴＦＥの撥水性が発現している。従って、上記第１実施形態および第２実施形態の燃料電池用ガス拡散層の製造方法によれば、界面活性剤の加熱分解時間の短縮化が可能であることがわかる。
【００３９】
Ｄ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【００４０】
上記実施形態では、乾燥工程と分解除去工程とを区分けしているが、乾燥処理工程を省略して、分解除去工程に乾燥処理工程を含むようにしてもよい。
【００４１】
上記実施形態において、ローラー１２から巻き出される長尺シート状のガス拡散層基材に対して、順に各工程に対応する工程部において順にそれぞれの処理が実行される製造装置を用いて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、あらかじめ所望の形状に裁断されたガス拡散層基材を、各工程に対応する工程部に備える処理装置に搬送し、各工程部の処理装置がそれぞれの処理を実行するようにしてもよい。すなわち、本発明の燃料電池用ガス拡散層の製造方法の各工程を順に実行するものであれば、どのような構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ガス拡散層基材
１２…ローラー
２０…第１工程部
２２…撥水層ペースト塗工装置
２４…撥水層ペースト
３０…第２工程部
３２…乾燥処理装置
３４…加熱機
４０…第３工程部
４０Ａａ…第３−１工程部
４０Ａｂ…第３−２工程部
４０Ａｃ…第３−３工程部
４２…分解除去装置
４２Ａ…分解除去装置
４４…加熱機
４６…ステンレス鋼板
４８…セリウム含有酸化物散布装置
４９…セリウム含有酸化物
５２…セリウム含有酸化物回収装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子電解質型燃料電池に用いられるガス拡散層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料ガスとしての水素と酸化ガスとしての酸素との電気化学反応によって発電する装置である。なお、以下では、燃料ガスや酸化ガスを、特に区別することなく単に「反応ガス」あるいは「ガス」と呼ぶ場合もある。燃料電池は、通常、燃料電池セルを、セパレータを介して複数個積層して構成される。１つの燃料電池セルは、プロトン（Ｈ+）伝導性を有する固体高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」とも呼ぶ）の両面に触媒電極層（以下、単に「触媒層」とも呼ぶ）およびガス拡散層（ＧＤＬ：Gas Diffusion Layer）を接合した構造体により構成される場合が多い。なお、この構造体は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）、あるいは、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly）と呼ばれる。
【０００３】
ガス拡散層は、ガス拡散層の外面に配置されるガス流路から触媒層に反応ガスを均一に供給するために、供給される反応ガスを拡散させる機能と、触媒層で生成された水をガス流路に排出する機能と、電気化学反応のための電子を導電する機能と、を有している。
【０００４】
上記機能を有するガス拡散層の製造方法として、カーボンペーパー等のガス拡散層基材上に、撥水部材としてのＰＴＦＥや、界面活性剤、導電部材としてのカーボンを含有するペーストを用いて撥水層となる層を形成し、形成した層中の界面活性剤を加熱分解して撥水性を得る製造方法が一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７６９４８号公報
【特許文献２】特開２００９−０５４２９２号公報
【特許文献３】特開２００４−３２７０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上記製造方法における界面活性剤の加熱分解は、単純に製造コストの点のみを考慮すると、極力高温で短時間に行うことが望ましい。しかしながら、ＰＴＦＥの特性を考慮すると、ＰＴＦＥを変質もしくは分解させない程度の温度（３００℃〜３５０℃）で界面活性剤の加熱分解を行う必要性がある。このため、界面活性剤の分解除去のために要する加熱時間（以下、「加熱分解時間」とも呼ぶ）は長くなることになり、製造工数の増加に伴って製造コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、ガス拡散層の撥水性を発現させるために実行する界面活性剤の加熱分解時間の短時間化を可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］
燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
ａ）ガス拡散層基材に、撥水部材および界面活性剤を含む撥水層ペーストを塗工する工程と、
ｂ）前記撥水層ペーストが塗工されたガス拡散層基材の前記撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有酸化物を接触させる工程と、
ｃ）前記撥水層ペーストの前記塗工面に前記セリウム含有物が接触されたガス拡散層基材を加熱して、前記撥水層ペーストに含まれる前記界面活性剤を分解除去する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
適用例１の製造方法によれば、セリウム含有酸化物が界面活性剤の分解を促進するため、加熱による界面活性剤の分解除去工程に要する時間の短縮化が可能であり、製造コストの低減を図ることができる。なお、セリウム含有酸化物は、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ2）や、酸化セリウムに酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）をドープ等により固溶させた物質などの酸化セリウムを含む種々の酸化物である。
【００１０】
［適用例２］
適用例１記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、さらに、
ｄ）前記工程ｃ）の後、前記撥水層ペーストの前記塗工面に接触させていた前記セリウム含有酸化物を除去する工程
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
適用例２の製造方法によれば、加熱におる界面活性剤の分解除去工程の後に、セリウム含有酸化物を除去・回収することができ、セリウム含有酸化物を再利用することが可能であるため、例えば、ガス拡散層内にセリウム含有酸化物を添加したままとする場合に比べて、より製造コストを低減することが可能である。
【００１１】
［適用例３］
適用例２記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
前記工程ｂ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に、前記セリウム含有酸化物を表面に保持した保持部材を接触配置する工程であり、
前記工程ｄ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に接触配置した前記保持部材を取りはずす工程である
ことを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
適用例３の製造方法によれば、撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有酸化物を接触させる工程と、撥水層ペーストの塗工面に接触させていたセリウム含有酸化物を除去する工程と、を容易に実施することができる。
【００１２】
［適用例４］
適用例２記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
前記工程ｂ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に、前記セリウム含有酸化物の粉末を散布する工程であり、
前記工程ｄ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に散布された前記セリウム含有酸化物の粉末を吸引により回収する工程である
ことを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
適用例４の製造方法によっても、撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有酸化物を接触させる工程と、撥水層ペーストの塗工面に接触させていたセリウム含有酸化物を除去する工程と、を容易に実施することができる。
【００１３】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池用ガス拡散層の製造方法だけでなく、この製造方法を含む膜電極接合体の製造方法、この膜電極接合体の製造方法を含む燃料電池の製造方法等の種々の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態としての燃料電池用ガス拡散層の製造方法を示す説明図である。
【図２】第２実施形態としての燃料電池用ガス拡散層の製造方法を示す説明図である。
【図３】第１実施形態および第２実施形態における燃料電池用ガス拡散層の製造方法により製造された実施例のガス拡散層および比較例のガス拡散層の撥水性能について比較して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態及び実施例を以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ｂ．第２実施形態：
Ｃ．実施例：
Ｄ．変形例：
【００１６】
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態としての燃料電池用ガス拡散層の製造方法を示す説明図である。本実施形態の燃料電池用ガス拡散層の製造方法は、３つの工程部２０，３０，４０を備える製造装置により実行される。この製造装置では、ローラー１２にロール形状で装着されている長尺シート状のガス拡散層基材１０が、ローラー１２から巻き出されて、第１工程部２０、第２工程部３０、第３工程部４０へ順に送り込まれることにより、各工程部に対応する工程１、工程２、工程３が順に実行される。なお、ガス拡散層基材１０としては、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロス等のカーボン繊維による多孔性基材を用いることができる。
【００１７】
＜工程１＞
工程１に対応する第１工程部２０は、撥水層ペースト塗工装置２２を備え、以下で説明する処理を実行する。撥水層ペースト塗工装置２２には、撥水層ペースト２４が充填されている。工程１では、第１工程部２０に送り込まれるガス拡散層基材１０上に、撥水層ペースト塗工装置２２によって撥水層ペースト２４の塗工が実行される。塗工される撥水層ペースト２４の厚さは、ガス拡散層基材１０が撥水層ペースト塗工装置２２下を移動する速度および撥水層ペースト塗工装置２２から吐出される撥水層ペースト２４の吐出速度によって決定される。なお、撥水層ペースト２４は、例えば、撥水性部材である撥水性樹脂（ＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素系樹脂）の水性分散液を界面活性剤により安定化したものに、導電性部材であるカーボンを混合し、混練することにより作製することができる。
【００１８】
＜工程２＞
工程２に対応する第２工程部３０は、乾燥処理装置３２を備え、以下で説明する処理を実行する。乾燥処理装置３２は、加熱機３４を有する加熱処理装置により構成されている。工程２では、撥水層ペースト２４が塗工された順に乾燥処理装置３２に送り込まれたガス拡散層基材１０を、その後第３工程部４０へ送り出すまでの間加熱することにより、撥水層ペースト２４の乾燥処理が実行される。これにより、塗工された撥水層ペースト２４が撥水層となるべき層としてガス拡散層基材１０上に定着される。乾燥処理装置３２における乾燥のための加熱時間は、撥水層ペースト２４が塗工された順に乾燥処理装置３２に送り込まれたガス拡散層基材１０が、第３工程部４０へ順に送り出されるまでの時間に相当する。この時間は、撥水層ペースト２４が塗工された順に乾燥処理装置３２に送り込まれたガス拡散層基材１０が、乾燥処理装置３２内を移動する速度および移動する長さで決定される。なお、乾燥処理装置３２における乾燥のための加熱温度および乾燥時間は、例えば、加熱温度が３００℃〜３５０℃の範囲で、乾燥時間が１ｍｉｎ〜３ｍｉｎ程度の範囲の適切な条件に適宜設定される。
【００１９】
＜工程３＞
工程３に対応する第３工程部４０は、分解除去装置４２を備え、後述する処理を実行する。分解除去装置４２は、乾燥処理装置３２と同様に、加熱機４４を有する加熱処理装置により構成されている。撥水層ペースト２４の定着された層（以下、「定着層」とも呼ぶ）が形成された順に分解除去装置４２に送り込まれたガス拡散層基材１０が分解除去装置４２内を移動する長さ（分解除去装置４２の長さ）は、撥水層ペースト２４に含まれる界面活性剤を分解除去するために要する加熱時間に対応するように設定される。また、撥水層ペースト２４の定着層を有するガス拡散層基材１０が分解除去装置４２内を移動する間において、撥水層ペースト２４の定着層の表面に接するようにステンレス鋼板４６が配置されている。ステンレス鋼板４６は、セリウム含有酸化物４９、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ2）や、酸化セリウムに酸化ジルコニア（ＺｒＯ2）をドープ等により固溶させた物質等でコーティングされている。従って、撥水層ペースト２４の定着層を有するガス拡散層基材１０が分解除去装置４２内を移動する間において、撥水層ペースト２４の定着層の表面には、セリウム含有酸化物４９が接触することになる。
【００２０】
工程３では、撥水層ペースト２４の定着層を有するガス拡散層基材１０が分解除去装置４２に送り込まれた順に、その表面にセリウム含有酸化物４９がコーティングされたステンレス鋼板４６を接触させることにより、撥水層ペースト２４の定着層の表面にセリウム含有酸化物４９を接触させた状態とし、これを加熱することにより、撥水層ペースト２４に含まれる界面活性剤の分解除去処理が実行される。これにより、撥水層ペースト２４の定着層に撥水性が発現し、この定着層が撥水層となる。そして、撥水層ペースト２４の定着層が撥水層となったガス拡散層基材１０が、分解除去装置４２から送り出されることによって、ステンレス鋼板４６への接触が解除される。これにより、撥水層ペースト２４の定着層に接触させていたセリウム含有酸化物が除去される。なお、分解除去装置４２における界面活性剤の分解除去のための加熱温度および加熱分解理時間は、例えば、加熱温度が３００℃〜３５０℃の範囲で、加熱分解理時間が１．５ｍｉｎ〜４．５ｍｉｎ程度の範囲の適切な条件に適宜設定される。
【００２１】
なお、工程４０の後の図示しない工程では、例えば、裁断装置を用いて長尺板状のガス拡散層を所望の形状に裁断することにより、所望の形状のガス拡散層が形成される。
【００２２】
以上説明した本実施形態の燃料電池用ガス拡散層の製造方法では、工程３における界面活性剤の分解除去処理において、撥水層ペースト２４の定着層に接触しているセリウム含有酸化物４９が界面活性剤の分解除去を促進する。この結果、セリウム含有酸化物を接触させていない場合に比べて、分解除去に要する時間の短時間化が図られると考えられる。また、分解除去装置４２から送り出される際に、撥水層ペースト２４の定着層の表面に接触させていたステンレス鋼板４６への接触を解除することにより、撥水層ペースト２４の定着層の表面へのセリウム含有酸化物４９の接触が除去されるので、再利用が可能であり、例えば、撥水層ペーストにセリウム含有酸化物を添加して、形成された撥水層内に残留させた場合等に比べて、製造コストの点で有利である。
【００２３】
なお、以上説明からわかるように、工程３が本実施形態における本発明の工程ｂ）〜工程ｄ）に対応し、ステンレス鋼板４６が本発明の保持部材に対応する。セリウム含有酸化物をコーティングした保持部材としては、ステンレス鋼板に限定されるものではなく、界面活性剤の分解除去のための加熱温度に対する耐熱性があり、また、セリウム含有酸化物のコーティングが可能なものであればよい。
【００２４】
Ｂ．第２実施形態：
図２は、第２実施形態としての燃料電池用ガス拡散層の製造方法を示す説明図である。本実施形態の燃料電池用ガス拡散層の製造方法は、第１実施形態の第３工程部４０を第３−１工程部４０Ａａ、第３−２工程部４０Ａｂ、および、第３−３工程部４０Ａｃの３つの工程部に変更した製造装置により実行される。第３−１工程部４０Ａａは、第１実施形態の工程３を３つに区分した工程３−１、工程３−２、および、工程３−３のうち、工程３−１に対応する。また、第３−２工程部４０Ａｂは工程３−２に対応し、第３−３工程部４０Ａｃは工程３−３に対応する。なお、工程１および工程２については、第１実施形態と全く同じであるので、以下では、工程３−１、工程３−２、および、工程３−３についてのみ説明する。
【００２５】
＜工程３−１＞
工程３−１に対応する第３−１工程部４０Ａａは、セリウム含有酸化物散布装置４８を備え、後述する処理を実行する。このセリウム含有酸化物散布装置４８は、例えば、スクリーンメッシュ上のセリウム含有酸化物４９の粉末を、スクリーンメッシュ上をローラーが移動する際に、メッシュの開口から粉末を押し出すことにより散布する装置である。ただし、これに限定されるものではなく、粉末を散布可能な装置であればよい。
【００２６】
セリウム含有酸化物散布装置４８にはセリウム含有酸化物の粉末が充填されている。セリウム含有酸化物は、第１実施形態のステンレス鋼板４６にコーティングされたもの、例えば、ＣｅＯ2や、ＣｅＯ2にＺｒＯ2をドープ等して固溶させた物質等と同様のものあり、それを粉末状にしたものが用いられる。
【００２７】
工程３−１では、工程２の乾燥処理装置３２において乾燥されて撥水層ペースト２４が定着された定着層を有するガス拡散層基材１０が、セリウム含有酸化物散布装置４８の下を通過する際に、セリウム含有酸化物散布装置４８から撥水層ペースト２４の定着層の表面にセリウム含有酸化物４９の粉末を散布して、セリウム含有酸化物４９で覆うことにより、撥水層ペースト２４の定着層の表面にセリウム含有酸化物４９を接触させる。
【００２８】
＜工程３−２＞
工程３−２に対応する第３−２工程部４０Ａｂは、分解除去装置４２Ａを備え、以下で説明する処理を実行する。なお、分解除去装置４２Ａは、第１実施形態の第３工程部４０の分解除去装置４２からその内部に配置されたステンレス鋼板４６を無くした装置である。
【００２９】
工程３−２では、撥水層ペースト２４の定着層の表面にセリウム含有酸化物４９を接触させたガス拡散層基材１０が、順に分解除去装置４２に送り込まれて加熱されることにより、撥水層ペースト２４に含まれる界面活性剤の分解除去処理が実行される。これにより、撥水層ペースト２４の定着層に撥水性が発現し、この定着層が撥水層となる。
【００３０】
＜工程３−３＞
工程３−３に対応する第３−３工程部４０Ａｃは、セリウム含有酸化物回収装置５２を備え、以下で説明する処理を実行する。なお、セリウム含有酸化物回収装置５２は、掃除機のような吸引装置により構成されている。
【００３１】
工程３−３では、撥水層となった撥水層ペースト２４の表面を覆っているセリウム含有酸化物の粉末が吸引される。これにより、撥水層ペースト２４の定着層に接触させていたセリウム含有酸化物が除去される。なお、図２では、セリウム含有酸化物回収装置５２を、セリウム含有酸化物の粉末で覆われた面から離して記載されているが、粉末の吸引効果を高めるためには表面に接触させた方が好ましい。
【００３２】
以上説明した本実施形態の燃料電池用ガス拡散層の製造方法においても、第１実施形態と同様に、工程３−２における界面活性剤の分解除去処理において、撥水層ペースト２４の定着層に接触しているセリウム含有酸化物４９が界面活性剤の分解除去を促進する。この結果、セリウム含有酸化物を接触させていない場合に比べて、分解除去に要する時間の短時間化が図られると考えられる。また、工程３−３において、撥水層ペースト２４の定着層の表面に接触させていたセリウム含有酸化物が除去されるので、再利用が可能であり、例えば、撥水層ペーストにセリウム含有酸化物を添加して、形成された撥水層内に残留させた場合等に比べて、製造コストの点で有利である。
【００３３】
Ｃ．実施例：
図３は、第１実施形態および第２実施形態における燃料電池用ガス拡散層の製造方法により製造された実施例のガス拡散層および比較例のガス拡散層の撥水性能について比較して示すグラフである。図は、撥水性能として、第１実施形態により製造されたガス拡散層の例である実施例１、第２実施形態により製造されたガス拡散層の例である実施例２、および、比較例において、それぞれ、撥水層表面に純水を滴下した際の接触角を比較して示している。
【００３４】
＜実施例１＞
以下で説明する条件で第１実施形態の製造方法を実行して、実施例１のガス拡散層を製造した。ガス拡散層基材１０として、カーボンペーパー（東レ株式会社のＴＧＰＨ０６０Ｈ）を用いた。撥水層ペースト２４としては、下記のようにして作製したものを用いた。具体的には、撥水性部材である撥水性樹脂（ＰＴＦＥのフッ素系樹脂）の水性分散液を界面活性剤により安定化したものとして、ダイキン工業株式会社製のＰＴＦＥの水性ディスパージョンであるポリフロン ＰＴＦＥ Ｄ−１Ｅ（「ポリフロン」はダイキン工業株式会社の登録商標である）を用いた。また、導電性部材であるカーボンとして、アセチレンブラックである電気化学工業株式会社製のデンカ ブラック（「デンカ ブラック」は電気化学工業株式会社の登録商標である）を用いた。そして、上記アセチレンブラックに、上記ＰＴＦＥの水性ディスパージョンを、アセチレンブラックの重量に対するＰＴＦＥの水性ディスパージョン中の固形成分の割合が３０重量％となるように混合し、３０分間コロイドミルを用いて３０分間分散させることにより、これらを混練して撥水層ペースト２４を作製した。
【００３５】
工程１における撥水層ペースト２４の塗工は、工程３の後の重量が４ｍｇ／ｃｍ2となるように実行した。工程２における撥水層ペースト２４の乾燥は、処理温度を大気中３５０℃、処理時間を１．５ｍｉｎとして、実行した。工程３における界面活性剤の分解除去は、処理温度を大気中３５０℃、処理時間を２ｍｉｎとして、実行した。なお、ステンレス鋼板４６としては、セリウム含有酸化物４９としてＣｅＯ2にＺｒＯ2を固溶させたものを用い、その表面をセリウム含有酸化物４９でコーティングされたものを用いることとした。
【００３６】
＜実施例２＞
以下で説明する条件で第２実施形態の製造方法を実行して、実施例２のガス拡散層を製造した。ガス拡散層基材１０および撥水層ペースト２４は実施例１と同じものを用いた。また、工程１における撥水層ペースト２４の塗工および工程２における撥水層ペースト２４の乾燥は、実施例１と同じ条件で実行した。工程３−１におけるセリウム含有酸化物４９の粉末の散布は、１ｍｇ／ｃｍ2となるように実行した。なお、セリウム含有酸化物４９の粉末としては、実施例１と同じ、ＣｅＯ2にＺｒＯ2を固溶させたものの粉末を用いることとした。
【００３７】
＜比較例＞
比較例は、第１実施形態の工程３において、ステンレス鋼板４６を用いないで界面活性材の分解除去を実行する製造方法を実行して、実施例１と同じ条件でガス拡散層を製造した。
【００３８】
図３に示すように、比較例において、処理温度を大気中３５０℃および所持時間を２ｍｉｎとして実行した界面活性剤の分解除去処理では、その除去ができておらず、ＰＴＦＥの撥水性が発現していない。一方、実施例１および実施例２においては、同じ処理温度および処理時間として実行した界面活性剤の分解除去処理では、完全にその除去ができているため、接触角が１５０°以上を示し、高いＰＴＦＥの撥水性が発現している。従って、上記第１実施形態および第２実施形態の燃料電池用ガス拡散層の製造方法によれば、界面活性剤の加熱分解時間の短縮化が可能であることがわかる。
【００３９】
Ｄ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【００４０】
上記実施形態では、乾燥工程と分解除去工程とを区分けしているが、乾燥処理工程を省略して、分解除去工程に乾燥処理工程を含むようにしてもよい。
【００４１】
上記実施形態において、ローラー１２から巻き出される長尺シート状のガス拡散層基材に対して、順に各工程に対応する工程部において順にそれぞれの処理が実行される製造装置を用いて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、あらかじめ所望の形状に裁断されたガス拡散層基材を、各工程に対応する工程部に備える処理装置に搬送し、各工程部の処理装置がそれぞれの処理を実行するようにしてもよい。すなわち、本発明の燃料電池用ガス拡散層の製造方法の各工程を順に実行するものであれば、どのような構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ガス拡散層基材
１２…ローラー
２０…第１工程部
２２…撥水層ペースト塗工装置
２４…撥水層ペースト
３０…第２工程部
３２…乾燥処理装置
３４…加熱機
４０…第３工程部
４０Ａａ…第３−１工程部
４０Ａｂ…第３−２工程部
４０Ａｃ…第３−３工程部
４２…分解除去装置
４２Ａ…分解除去装置
４４…加熱機
４６…ステンレス鋼板
４８…セリウム含有酸化物散布装置
４９…セリウム含有酸化物
５２…セリウム含有酸化物回収装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
ａ）ガス拡散層基材に、撥水部材および界面活性剤を含む撥水層ペーストを塗工する工程と、
ｂ）前記撥水層ペーストが塗工されたガス拡散層基材の前記撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有酸化物を接触させる工程と、
ｃ）前記撥水層ペーストの前記塗工面に前記セリウム含有物が接触されたガス拡散層基材を加熱して、前記撥水層ペーストに含まれる前記界面活性剤を分解除去する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、さらに、
ｄ）前記工程ｃ）の後、前記撥水層ペーストの前記塗工面に接触させていた前記セリウム含有酸化物を除去する工程
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
前記工程ｂ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に、前記セリウム含有酸化物を表面に保持した保持部材を接触配置する工程であり、
前記工程ｄ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に接触配置した前記保持部材を取りはずす工程である
ことを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
前記工程ｂ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に、前記セリウム含有酸化物の粉末を散布する工程であり、
前記工程ｄ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に散布された前記セリウム含有酸化物の粉末を吸引により回収する工程である
ことを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
【請求項１】
燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
ａ）ガス拡散層基材に、撥水部材および界面活性剤を含む撥水層ペーストを塗工する工程と、
ｂ）前記撥水層ペーストが塗工されたガス拡散層基材の前記撥水層ペーストの塗工面にセリウム含有酸化物を接触させる工程と、
ｃ）前記撥水層ペーストの前記塗工面に前記セリウム含有物が接触されたガス拡散層基材を加熱して、前記撥水層ペーストに含まれる前記界面活性剤を分解除去する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、さらに、
ｄ）前記工程ｃ）の後、前記撥水層ペーストの前記塗工面に接触させていた前記セリウム含有酸化物を除去する工程
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
前記工程ｂ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に、前記セリウム含有酸化物を表面に保持した保持部材を接触配置する工程であり、
前記工程ｄ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に接触配置した前記保持部材を取りはずす工程である
ことを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
前記工程ｂ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に、前記セリウム含有酸化物の粉末を散布する工程であり、
前記工程ｄ）は、前記撥水層ペーストの前記塗工面に散布された前記セリウム含有酸化物の粉末を吸引により回収する工程である
ことを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２２６８４４（Ｐ２０１２−２２６８４４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９０６７４（Ｐ２０１１−９０６７４）
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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