燃料電池用触媒層の製造装置
【課題】個体毎のバラツキが小さく、かつ特性に所望の傾斜構造を有する触媒層を容易に製造可能にする。
【解決手段】実施例の製造装置は、触媒ペースト３０と保水材ペースト５０と、第１、２貯留タンク３、５と、第１、２ノズル７、９と、ボンベ１１と、作業テーブル１３と、制御装置１５とを備えている。第１、２貯留タンク３、５にはそれぞれ触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０が貯留されている。第１、２ノズル７、９は、それぞれ第１、２貯留タンク３、５と接続され、加圧されたＮ2ガスによって触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０を噴霧可能である。作業テーブル１３には基材７０が設置される。この製造装置では、制御手段１５により、第１、２ノズル７、９から触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０がそれぞれ調整された噴霧量で同時に基材７０に対して噴霧することで触媒層７１を製造する。
【解決手段】実施例の製造装置は、触媒ペースト３０と保水材ペースト５０と、第１、２貯留タンク３、５と、第１、２ノズル７、９と、ボンベ１１と、作業テーブル１３と、制御装置１５とを備えている。第１、２貯留タンク３、５にはそれぞれ触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０が貯留されている。第１、２ノズル７、９は、それぞれ第１、２貯留タンク３、５と接続され、加圧されたＮ2ガスによって触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０を噴霧可能である。作業テーブル１３には基材７０が設置される。この製造装置では、制御手段１５により、第１、２ノズル７、９から触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０がそれぞれ調整された噴霧量で同時に基材７０に対して噴霧することで触媒層７１を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用触媒層の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池のカソード極やアノード極といった電極は、カーボンクロス、カーボンペーパー、カーボンフェルト等の導電性及びガス透過性のある基材と、この基材の一面に形成された触媒層とを有している。これらカソード極やアノード極の各触媒層が電解質層の一面及び他面にそれぞれ接合されることにより、膜電極接合体（ＭＥＡ）が形成される。
【０００３】
触媒層は、触媒と高分子電解質と溶媒とを含むペーストが基材の一面側に塗布等されることにより形成される。特に、特性が異なる複数のペーストによって触媒層が構成される場合がある。例えば、触媒と高分子電解質とを含有する触媒ペーストと、保水材と高分子電解質とを含有する保水材ペーストとを混合して混合ペーストとし、基材に対してこの混合ペーストを塗布等すれば、特許文献１に開示された電極を得ることが可能である。触媒は、カーボンブラック等の導電性のある担体に白金（Ｐｔ）等の触媒金属微粒子を担持させてなる。こうして得られた触媒層を有する電極を備えたＭＥＡでは、保水材によってフラッディングが防止され、高い発電性能を発揮可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７４７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、混合ペーストで触媒層を構成すると、電極が優れた発電性能を発揮し難い場合があり得る。この原因としては、混合ペースト内に各ペーストの偏りが存在し、触媒層に部分的な特性差が生じていることが考えられる。電極を大量に製造しようとする場合、このような個体毎のバラツキは可及的に小さくされる必要がある。
【０００６】
また、混合ペーストで触媒層を構成すると、混合ペーストに各ペーストの偏りがなく、乾燥時に何ら問題がないとしても、面内及び厚み内で同一の特性を有する触媒層しか製造できない。そのために複数の混合ペーストを予め調製し、各混合ペーストを用いて触媒層を構成するとしても、各混合ペーストの管理が面倒であるとともに、製造工程が複雑になり、触媒層の製造コストの高騰化を招いてしまう。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、個体毎のバラツキが小さく、かつ特性に所望の傾斜構造を有する触媒層を容易に製造可能にすることを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の燃料電池用触媒層の製造装置は、基材上に特性が異なる複数のペーストを用いて触媒層を形成する燃料電池用触媒層の製造装置において、
各該ペーストの少なくとも一つには触媒と高分子電解質とが含有され、
各該ペーストを貯留する複数の貯留タンクと、
各該貯留タンクとそれぞれ接続され、各該ペーストをそれぞれ個別に噴霧可能な噴霧手段と、
各該ペーストがそれぞれ調整された噴霧量で同時に前記基材に対して噴霧されるように該噴霧手段を制御する制御装置とを備えていることを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
本発明の製造装置によれば、特性が異なる複数のペーストがそれぞれ調整された噴霧量で同時に、かつ、個別に基材に対して噴霧される。このため、基材には、霧状態で混合された各ペーストが吹きつけられ、これによって形成される触媒層に部分的な特性差が生じ難い。このため、触媒層を大量に製造しても、個体毎のバラツキが生じ難い。
【００１０】
また、この製造装置によれば、複数の混合ペーストを予め調製しなくても、また各混合ペーストを用いなくても、面内又は厚み内で異なる特性を有する触媒層を製造することが可能である。この際、ペースト毎に噴霧量を調整可能であることから、触媒層における各ペーストの構成比率を任意に変更することが可能である。
【００１１】
したがって、本発明の製造装置によれば、個体毎のバラツキが小さい触媒層を製造することができる。このため、高い品質の触媒層を有する電極を大量に製造することが可能である。また、この製造装置によれば、特性に所望の傾斜構造を有する触媒層を容易に製造することができる。
【００１２】
噴霧手段は、例えば、各ペーストを噴霧可能な複数の２流体ノズルと、各２流体ノズルに対し、各ペーストを供給可能なペースト供給手段と、各２流体ノズルに対し、加圧されたガスを供給可能なガス供給手段とで構成することができる。また、他の噴霧手段として、例えば、複数のノズルと、各ノズルに向けて、各貯留タンク内の各ペーストを圧力により押出し可能な押出装置とで噴霧手段を構成することもできる。押出装置は、ピエゾ素子や伸縮機構等で構成され、変形又は伸縮等により、各貯留タンク内の各ペーストを加圧可能なものであっても良い。また、各貯留タンク自体が押出装置として機能するものであっても良い。
【００１３】
各ペーストの噴霧量の調整は、例えば、上記のような各２流体ノズルに供給されるガスの圧力変化の他、各貯留タンクから各２流体ノズルに供給される各ペーストの供給量を変化させることによって行うことができる。また、ピエゾ素子等の変形や伸縮機構の伸縮制御等によってもペーストの噴霧量を調整することができる。さらに、これらを組み合わせることで、各ペーストの噴霧量の調整を行っても良い。
【００１４】
本発明の製造装置は、基材と、噴霧手段から噴霧された各ペーストとを相対的に走査させる走査手段を備えていることが好ましい（請求項２）。この場合には、所望の傾斜構造を有する触媒層を構成し易い。また、基材の一面に各ペーストをより均一に分散し易いとともに、触媒層の厚みを均一にし易い。このため、この製造装置によれば、より安定的に高性能の触媒層を製造することが可能となる。
【００１５】
複数のペーストは、触媒と高分子電解質とを含有する触媒ペーストと、保水材と高分子電解質とを含有する保水材ペーストとからなることが好ましい（請求項３）。触媒ペースト及び保水材ペーストを用いれば、得られた電極では、保水材によってフラッディングが防止され、高い発電性能を発揮可能である。さらに、発明者らの試験によれば、これらの各ペーストを用いた触媒層が本発明の製造装置によって得られることで、そのような触媒層を有する電極は、これらの各ペーストが混合された混合ペーストを基材に塗布することで得られた触媒層を有する電極と比較して、高い電圧特性、すなわち高い発電性能を発揮できることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例の製造装置を示す模式構造図である。
【図２】実施例の製造装置によって製造された電極等を示す模式断面図である。
【図３】試料１のセルと試料２のセルとの電圧比を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
（実施例）
実施例の製造装置は、図１に示すように、第１貯留タンク３と、第２貯留タンク５と、第１ノズル７と、第２ノズル９と、ボンベ１１と、作業テーブル１３と、制御装置１５とを備えている。なお、第１ノズル７及び第２ノズル９には２流体ノズルが採用されている。
【００１９】
第１貯留タンク３には、触媒ペースト３０が貯留されている。この触媒ペースト３０は、図２に示すように、触媒９０と高分子電解質９１とを含有している。触媒９０は、カーボンブラックからなる担体９２にＰｔからなる触媒金属微粒子９３が担持されて形成されている。この触媒ペースト３０は、５０ｇの触媒９０に対して水５００ｇを加えて撹拌した後、高分子電解質９１と、担体９２との重量比（Ｅ／Ｃ比）が０．１５となるように、所定量の高分子電解質９１の水溶液を加えて撹拌することによって得られている。
【００２０】
一方、図１に示すように、第２貯留タンク５には、保水材ペースト５０が貯留されている。この保水材ペースト５０は、図２に示すように、カーボンブラックからなる保水材９４と高分子電解質９１とを含有している。この触媒ペースト３０は、５０ｇの保水材９４に対して水５００ｇを加えて撹拌した後、高分子電解質９１と、保水材９４とのＥ／Ｃ比が０．５となるように、所定量の高分子電解質９１の水溶液を加えて撹拌することによって得られている。なお、触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０を得る際における撹拌時には、自転／公転式遠心攪拌機（キーエンス社製、商品名「ハイブリッドミキサーＨＭ−５００」）を用いており、撹拌と同時に脱泡処理も行なわれている。
【００２１】
第１ノズル７は、図１に示すように、流入口７ａ、７ｂを有している。流入口７ａには配管１７の一端側が接続されている。配管１７の他端側は第１貯留タンク３と接続されている。また、配管１７には、第１電動ポンプＰ１が設けられている。第１電動ポンプＰ１は、回路１９を介して制御装置１５と電気的に接続されている。また、第１ノズル７には、公知のモータ２１ａ等で構成される第１ノズル走査手段２３ａが設けられている。モータ２１ａは、回路２５を介して制御装置１５と電気的に接続されている。
【００２２】
第２ノズル９は、流入口９ａ、９ｂを有している。流入口９ａには配管２７の一端側が接続されている。配管２７の他端側は第２貯留タンク５と接続されている。また、配管２７には、第２電動ポンプＰ２が設けられている。第２電動ポンプＰ２は、回路２９を介して制御装置１５と電気的に接続されている。また、第２ノズル７には、モータ２１ｂ等で構成される第２ノズル走査手段２３ｂが設けられている。第２ノズル走査手段２３ｂと上記の第１ノズル走査手段２３ａとは同じ構成である。モータ２１ｂは、回路３１を介して制御装置１５と電気的に接続されている。
【００２３】
ボンベ１１には、高圧のＮ2ガスが充填されている。ボンベ１１は、配管３３及び配管３５を介して第１ノズル７及び第２ノズル９と接続されている。配管３３は一端側でボンベ１１と接続されており、他端側で第１ノズル７の流入口７ｂと接続されている。配管３５は一端側で配管３３と接続されており、他端側で第２ノズル９の流入口９ｂと接続されている。また、配管３３には公知の圧力調整弁Ｖが設けられている。圧力調整弁Ｖは回路３７を介して制御装置１５と電気的に接続されている。なお、第１、２ノズル７、９、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２、ボンベ１１、圧力調整弁Ｖ及び配管１７、２７、３３、３５が噴霧手段に相当する。
【００２４】
作業テーブル１３には、上面７０ａを第１、２ノズル７、９方向に向けた状態で基材７０が設置されるようになっている。この基材７０は、公知のカーボンペーパーを公知の方法で加工することにより得られている。なお、公知の高分子電解質膜を基材７０として採用することも可能である。
【００２５】
また、作業テーブル１３には、公知のモータ３９等で構成された作業テーブル走査手段４１が設けられている。モータ３９は、回路４３を介して制御装置１５と電気的に接続されている。上記の第１ノズル走査手段２３ａ、第２ノズル走査手段２３ｂ及び作業テーブル走査手段４１が走査手段に相当する。なお、作業テーブル１３は、一つの基材７０のみを設置可能に構成されても良く、複数の基材７０を設置可能に構成されても良い。また、基材７０を供給するローラ等を設け、作業テーブル１３に基材７０が順次設置されるように構成しても良い。
【００２６】
制御装置１５は、第１電動ポンプＰ１の作動を制御することで、第１ノズル７に供給される触媒ペースト３０の供給圧力や供給量の制御を行う。同様に、制御装置１５は、第２電動ポンプＰ２の作動を制御することで、第２ノズル９に供給される保水材ペースト５０の供給圧力や供給量の制御を行う。これら第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２は、個々に制御可能になっている。また、制御装置１５は圧力調整弁Ｖの開度を調整することで、第１ノズル７及び第２ノズル９に対するＮ2ガスの供給圧力を制御する。これらの第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２の制御と圧力調整弁Ｖの制御とにより、制御装置１５は、各ノズル７、９から噴霧される触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０の各噴霧量の制御を行う。
【００２７】
さらに、制御装置１５は、モータ２３ａ、２３ｂをそれぞれ作動させることで、第１ノズル７及び第２ノズル９について、図１中の実線矢印で示すように、基材７０に対してそれぞれ水平方向で相対的に走査させる。この際、制御装置１５は、第１ノズル７及び第２ノズル９の走査量の制御も同時に行う。また、制御装置１５は、モータ３９を作動させることで、同図中の破線矢印で示すように、作業テーブル１３を水平に走査させる。この際、制御装置１５は、作業テーブル１３の走査量の制御も同時に行う。こうして、制御装置１５は、第１ノズル７及び第２ノズル９に対し、基材７０を水平方向で相対的に走査させる。
【００２８】
以上のように構成されたこの製造装置では、図２に示すように、基材７０に対し、触媒ペースト３０と保水材ペースト５０とを同時に、かつ、個別に噴霧することにより、基材７０の一面７０ａに触媒層７１を形成し、ひいては、電極８０を得ることができる。
【００２９】
具体的には、この製造装置では、基材７０における触媒金属微粒子９３の担持量が０．１ｍｇ／ｃｍ2となるように、制御装置１５が第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２及び圧力調整弁Ｖの制御を行う。こうして、基材７０に対して噴霧される触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０のそれぞれの噴霧量を調整し、第１、２ノズル７、９は基材７０に対して触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０をそれぞれ同時に噴霧する。このため、基材７０には、霧状態で混合された触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０が吹きつけられ、これによって形成される触媒層７１に部分的な特性差が生じ難くなっている。このため、この製造装置では、触媒層７１を大量に製造しても、個体毎のバラツキが生じ難くなっている。また、このような触媒層７１を有する電極８０も個体毎のバラツキが生じ難くなっている。
【００３０】
また、この製造装置によれば、触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０からなる複数の混合ペーストを予め調製しなくても、また各混合ペーストを用いなくても、面内又は厚み内で異なる特性を有する触媒層７１を製造することが可能になっている。この際、触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０毎に噴霧量を調整可能であることから、触媒層７１における触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０の構成比率を任意に変更することが可能になっている。
【００３１】
さらに、この製造装置では、触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０の噴霧中に基材７０と、第１、２ノズル７、９とが相対的に走査可能となっていることから、所望の傾斜構造を有する触媒層７１を構成し易い。触媒層７１の傾斜構造は、例えば、基材７０の中央部分では、基材７０や第１、２ノズル７、９の各走査量を小さくして、触媒層７１における触媒ペースト３０と保水材ペースト５０との分布を密の状態とする一方、基材７０の両端部分では、基材７０や第１、２ノズル７、９の各走査量を大きくして、触媒層７１における触媒ペースト３０と保水材ペースト５０との分布を粗の状態とする等により形成される。また、例えば、基材７０の中央部分では、基材７０や第１、２ノズル７、９の各走査量を小さくして、触媒層７１の厚みを厚くする一方、基材７０の両端部分では、基材７０や第１、２ノズル７、９の各走査量を大きくして、触媒層７１の厚みを薄くすることによっても触媒層７１の傾斜構造が形成される。さらに、第１ノズル７と第２ノズル９とで走査量を変更し、触媒ペースト３０が密に噴霧された部分と保水材ペースト５０が密に噴霧された部分とにより触媒層７１の傾斜構造を形成することもできる。
【００３２】
また、基材７０と、第１、２ノズル７、９とが相対的に走査可能であることから、この製造装置によれば、基材７０の上面７０ａに触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０をより均一に分散し易くなるとともに、触媒層７１の厚みを均一にし易くなる。このため、この製造装置によれば、より安定的に高性能の触媒層７１を製造することが可能となる。
【００３３】
したがって、この製造装置によれば、個体毎のバラツキが小さい触媒層７１を製造することができる。このため、この製造装置によれば、高い品質の触媒層７１を大量に製造することが可能であり、ひいては、高い品質の電極８０を大量に製造することが可能である。また、この製造装置によれば、特性に所望の傾斜構造を有する触媒層７１を容易に製造することができる。
【００３４】
特に、この製造装置では、触媒９０と高分子電解質９１とを含有し、Ｅ／Ｃ比が０．１５とされた触媒ペースト３０と、保水材９４と高分子電解質９１とを含有し、Ｅ／Ｃ比が０．１５とされた保水材ペースト５０とが同時に基材７１に対して噴霧されることで電極８０を形成している。発明者等の研究により、触媒層ペースト３０のＥ／Ｃ比を小さくすることで、図２に示すように、触媒９０の周囲に形成される高分子電解質９１による層を薄く保つことができる。反対に、Ｅ／Ｃ比を大きくすることで、保水材ペースト５０では、保水材９４の周囲に形成される高分子電解質９１による層を厚く保つことができる。これらのため、電極８０における触媒層７１では、電気化学反応時に酸素が充分に供給され、低電流領域における電気化学反応が円滑に進行されて燃料電池の性能が高くなっている。さらに、Ｅ／Ｃ比が高い保水材ペースト５０により、この触媒層７１は、高電流領域においてフラッディングが生じ難く、電気化学反応の円滑な進行が妨げられ難くなっている。また、保水材ペースト５０中の保水材９４により、この触媒層７１は、低加湿環境下での電気化学反応時に触媒層７１が乾き難くなり、低加湿環境下においても電気化学反応の円滑な進行が妨げられ難くなっている。これらにより、この製造装置によって得られた触媒層７１やこの触媒層７１を有する電極８０は、高い発電性能を発揮可能となっている。
【００３５】
｛検証｝
実施例の製造装置で得られた触媒層７１を有する電極８０の電圧特性を検証するため、２種類のセル（以下、試料１のセル及び試料２のセルという。）による比較実験を行った。試料１のセルが備えているＭＥＡ（以下、試料１のＭＥＡという。）と、試料２のセルが備えているＭＥＡ（以下、試料２のＭＥＡという。）とは、以下の方法で得られている。なお、各セルの構成及び製造方法は公知のセルの構成及び製造方法と同様である。
【００３６】
試料１のＭＥＡを得るに当たっては、まず、上記の製造装置によって得られた触媒層７１を有する電極８０をカソード極として用意し、上記の触媒ペースト３０と保水材ペースト５０とを混合した混合ペーストを基材７０に噴霧して得られた電極をアノード極として用意した。そして、公知の固体高分子電解質膜をこれらのカソード極とアノード極とで挟持した状態で、温度１４０°Ｃ、圧力４０ｋｇｆ／ｃｍ2でホットプレスすることでこれらを接合し、試料１のＭＥＡを得た。
【００３７】
試料２のＭＥＡを得るに当たっては、上記の触媒ペースト３０と保水材ペースト５０とを混合した混合ペーストを基材７０に噴霧して得られた電極をカソード極及びアノード極として用意した。そして、試料１のＭＥＡと同じ温度及び圧力で、これらのカソード極、アノード極及び固体高分子電解質膜を接合し、試料２のＭＥＡを得た。
【００３８】
これら各ＭＥＡを備えた各セルを温度５０°Ｃに加熱し、加湿装置の温度５０°Ｃ、カソード極及びアノード極が常圧の測定環境の下、インピーダンス測定を行い、各セルの発電評価実験を行った。実験結果を図３に示す。
【００３９】
図３のグラフでは、電流値を１．５Ａ／ｃｍ2に設定した際の試料２のセルの電圧を１．０とすることにより、試料１のセルと試料２のセルとの電圧比の相違を示している。同図が示すように、試料１のセルは試料２のセルに対して、約１．４倍大きい電圧特性を示している。この実験結果より、試料１のセルは試料２のセルよりも発電性能が高いことが証明された。
【００４０】
このように、試料１のセルと試料２のセルとで電圧特性に差が生じた要因について、発明者等は以下のように考察している。すなわち、試料２のＭＥＡにおける各電極の触媒層では、Ｅ／Ｃ比が異なる触媒ペースト３０と保水材ペースト５０とが混合されることで、混合ペースト内では各Ｅ／Ｃ比の制御が好適に行われず、触媒ペースト３０のＥ／Ｃ比は目標値より高く、保水材ペースト５０のＥ／Ｃ比は目標値より低くなってしまう。このため、混合ペーストによって得られた触媒層を有するＭＥＡでは、触媒９０への酸素供給が妨げられ、さらに、保水材９４の保水能力が低いためにフラッディングが生じやすい。このため、試料２のセルでは、発電性能が高くなり難くなっていると考えられる。
【００４１】
一方、試料１のＭＥＡにおけるカソード極では、基材７０に対して触媒ペースト３０及び保水材ペーストが同時にかつ個別に同時に噴霧されたことで、触媒層７１においてＥ／Ｃ比の偏りが生じ難く、試料１のＭＥＡでは、触媒層７１に部分的な特性差が生じ難くなっている。このため、カソード極が優れた発電性能を発揮し、試料１のセルでは、発電性能が高くなっていると考えられる。
【００４２】
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００４３】
例えば、触媒ペースト３０において、担体９２には、少なくとも一部の細孔径が４ｎｍ以上である低比表面積カーボン担体を採用することができる。これにより触媒金属微粒子９３の使用量を低減しつつ、高電流領域や低加湿環境下において、好適に電気化学反応を行い得る触媒層７１やこの触媒層７１を有する電極８０を得ることができる。
【００４４】
また、実施例の製造装置には、触媒ペースト３０及び保湿材ペースト５０に替えて、他の特性を有するペーストを採用することもできる。また、特性が異なる３種類以上のペーストを採用することもできる。この場合、貯留タンク及びノズルは採用されるペーストの種類に応じて複数備えられる。
【００４５】
さらに、第１、２ノズル走査手段２３ａ、２３ｂにおけるモータ２１ａ、２１ｂ及び作業テーブル走査手段４１におけるモータ３９に替えて、伸縮ロッド等によって、第１、２ノズル走査手段２３ａ、２３ｂ及び作業テーブル走査手段４１を構成することもできる。また、各モータ２３ａ、２３ｂ、３９と伸縮ロッドとを組み合わせることもできる。
【００４６】
なお、実施例の製造装置は、以下の製造方法で表現され得る。すなわち、この製造方法は、基材上に特性が異なる複数のペーストを用いて触媒層を形成する燃料電池用触媒層の製造方法において、
担体９２に触媒金属微粒子９３が担持された触媒９０と高分子電解質９１とを混合して触媒ペースト３０を調製する触媒ペースト調製工程と、
保水材９４と高分子電解質９１とを含有する保水材ペースト５０を調製する保水材ペースト調製工程と、
触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０を調整された噴霧量で同時に基材７０に対して噴霧する噴霧工程とを備えている。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、電気自動車等の移動用電源、屋外据え置き用電源、ポータブル電源等に用いる燃料電池の触媒層の製造装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
７０…基材
７１…触媒層
８０…電極
３０、５０…ペースト（３０…触媒ペースト、５０…保水材ペースト）
９０…触媒
９１…高分子電解質
３、５…貯留タンク（３…第１貯留タンク、５…第２貯留タンク）
７、９、Ｐ１、Ｐ２、１１、Ｖ、１７、２７、３３、３５…噴霧手段（７…第１ノズル、９…第２ノズル、Ｐ１…第１電動ポンプ、Ｐ２…第２電動ポンプ、１１…ボンベ、Ｖ…圧力調整弁、１７、２７、３３、３５…配管）
１５…制御装置
２３ａ、２３ｂ、４１…走査手段（２３ａ…第１ノズル走査手段、２３ｂ…第２ノズル走査手段、４１…作業テーブル走査手段）
９４…保水材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用触媒層の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池のカソード極やアノード極といった電極は、カーボンクロス、カーボンペーパー、カーボンフェルト等の導電性及びガス透過性のある基材と、この基材の一面に形成された触媒層とを有している。これらカソード極やアノード極の各触媒層が電解質層の一面及び他面にそれぞれ接合されることにより、膜電極接合体（ＭＥＡ）が形成される。
【０００３】
触媒層は、触媒と高分子電解質と溶媒とを含むペーストが基材の一面側に塗布等されることにより形成される。特に、特性が異なる複数のペーストによって触媒層が構成される場合がある。例えば、触媒と高分子電解質とを含有する触媒ペーストと、保水材と高分子電解質とを含有する保水材ペーストとを混合して混合ペーストとし、基材に対してこの混合ペーストを塗布等すれば、特許文献１に開示された電極を得ることが可能である。触媒は、カーボンブラック等の導電性のある担体に白金（Ｐｔ）等の触媒金属微粒子を担持させてなる。こうして得られた触媒層を有する電極を備えたＭＥＡでは、保水材によってフラッディングが防止され、高い発電性能を発揮可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７４７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、混合ペーストで触媒層を構成すると、電極が優れた発電性能を発揮し難い場合があり得る。この原因としては、混合ペースト内に各ペーストの偏りが存在し、触媒層に部分的な特性差が生じていることが考えられる。電極を大量に製造しようとする場合、このような個体毎のバラツキは可及的に小さくされる必要がある。
【０００６】
また、混合ペーストで触媒層を構成すると、混合ペーストに各ペーストの偏りがなく、乾燥時に何ら問題がないとしても、面内及び厚み内で同一の特性を有する触媒層しか製造できない。そのために複数の混合ペーストを予め調製し、各混合ペーストを用いて触媒層を構成するとしても、各混合ペーストの管理が面倒であるとともに、製造工程が複雑になり、触媒層の製造コストの高騰化を招いてしまう。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、個体毎のバラツキが小さく、かつ特性に所望の傾斜構造を有する触媒層を容易に製造可能にすることを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の燃料電池用触媒層の製造装置は、基材上に特性が異なる複数のペーストを用いて触媒層を形成する燃料電池用触媒層の製造装置において、
各該ペーストの少なくとも一つには触媒と高分子電解質とが含有され、
各該ペーストを貯留する複数の貯留タンクと、
各該貯留タンクとそれぞれ接続され、各該ペーストをそれぞれ個別に噴霧可能な噴霧手段と、
各該ペーストがそれぞれ調整された噴霧量で同時に前記基材に対して噴霧されるように該噴霧手段を制御する制御装置とを備えていることを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
本発明の製造装置によれば、特性が異なる複数のペーストがそれぞれ調整された噴霧量で同時に、かつ、個別に基材に対して噴霧される。このため、基材には、霧状態で混合された各ペーストが吹きつけられ、これによって形成される触媒層に部分的な特性差が生じ難い。このため、触媒層を大量に製造しても、個体毎のバラツキが生じ難い。
【００１０】
また、この製造装置によれば、複数の混合ペーストを予め調製しなくても、また各混合ペーストを用いなくても、面内又は厚み内で異なる特性を有する触媒層を製造することが可能である。この際、ペースト毎に噴霧量を調整可能であることから、触媒層における各ペーストの構成比率を任意に変更することが可能である。
【００１１】
したがって、本発明の製造装置によれば、個体毎のバラツキが小さい触媒層を製造することができる。このため、高い品質の触媒層を有する電極を大量に製造することが可能である。また、この製造装置によれば、特性に所望の傾斜構造を有する触媒層を容易に製造することができる。
【００１２】
噴霧手段は、例えば、各ペーストを噴霧可能な複数の２流体ノズルと、各２流体ノズルに対し、各ペーストを供給可能なペースト供給手段と、各２流体ノズルに対し、加圧されたガスを供給可能なガス供給手段とで構成することができる。また、他の噴霧手段として、例えば、複数のノズルと、各ノズルに向けて、各貯留タンク内の各ペーストを圧力により押出し可能な押出装置とで噴霧手段を構成することもできる。押出装置は、ピエゾ素子や伸縮機構等で構成され、変形又は伸縮等により、各貯留タンク内の各ペーストを加圧可能なものであっても良い。また、各貯留タンク自体が押出装置として機能するものであっても良い。
【００１３】
各ペーストの噴霧量の調整は、例えば、上記のような各２流体ノズルに供給されるガスの圧力変化の他、各貯留タンクから各２流体ノズルに供給される各ペーストの供給量を変化させることによって行うことができる。また、ピエゾ素子等の変形や伸縮機構の伸縮制御等によってもペーストの噴霧量を調整することができる。さらに、これらを組み合わせることで、各ペーストの噴霧量の調整を行っても良い。
【００１４】
本発明の製造装置は、基材と、噴霧手段から噴霧された各ペーストとを相対的に走査させる走査手段を備えていることが好ましい（請求項２）。この場合には、所望の傾斜構造を有する触媒層を構成し易い。また、基材の一面に各ペーストをより均一に分散し易いとともに、触媒層の厚みを均一にし易い。このため、この製造装置によれば、より安定的に高性能の触媒層を製造することが可能となる。
【００１５】
複数のペーストは、触媒と高分子電解質とを含有する触媒ペーストと、保水材と高分子電解質とを含有する保水材ペーストとからなることが好ましい（請求項３）。触媒ペースト及び保水材ペーストを用いれば、得られた電極では、保水材によってフラッディングが防止され、高い発電性能を発揮可能である。さらに、発明者らの試験によれば、これらの各ペーストを用いた触媒層が本発明の製造装置によって得られることで、そのような触媒層を有する電極は、これらの各ペーストが混合された混合ペーストを基材に塗布することで得られた触媒層を有する電極と比較して、高い電圧特性、すなわち高い発電性能を発揮できることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例の製造装置を示す模式構造図である。
【図２】実施例の製造装置によって製造された電極等を示す模式断面図である。
【図３】試料１のセルと試料２のセルとの電圧比を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
（実施例）
実施例の製造装置は、図１に示すように、第１貯留タンク３と、第２貯留タンク５と、第１ノズル７と、第２ノズル９と、ボンベ１１と、作業テーブル１３と、制御装置１５とを備えている。なお、第１ノズル７及び第２ノズル９には２流体ノズルが採用されている。
【００１９】
第１貯留タンク３には、触媒ペースト３０が貯留されている。この触媒ペースト３０は、図２に示すように、触媒９０と高分子電解質９１とを含有している。触媒９０は、カーボンブラックからなる担体９２にＰｔからなる触媒金属微粒子９３が担持されて形成されている。この触媒ペースト３０は、５０ｇの触媒９０に対して水５００ｇを加えて撹拌した後、高分子電解質９１と、担体９２との重量比（Ｅ／Ｃ比）が０．１５となるように、所定量の高分子電解質９１の水溶液を加えて撹拌することによって得られている。
【００２０】
一方、図１に示すように、第２貯留タンク５には、保水材ペースト５０が貯留されている。この保水材ペースト５０は、図２に示すように、カーボンブラックからなる保水材９４と高分子電解質９１とを含有している。この触媒ペースト３０は、５０ｇの保水材９４に対して水５００ｇを加えて撹拌した後、高分子電解質９１と、保水材９４とのＥ／Ｃ比が０．５となるように、所定量の高分子電解質９１の水溶液を加えて撹拌することによって得られている。なお、触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０を得る際における撹拌時には、自転／公転式遠心攪拌機（キーエンス社製、商品名「ハイブリッドミキサーＨＭ−５００」）を用いており、撹拌と同時に脱泡処理も行なわれている。
【００２１】
第１ノズル７は、図１に示すように、流入口７ａ、７ｂを有している。流入口７ａには配管１７の一端側が接続されている。配管１７の他端側は第１貯留タンク３と接続されている。また、配管１７には、第１電動ポンプＰ１が設けられている。第１電動ポンプＰ１は、回路１９を介して制御装置１５と電気的に接続されている。また、第１ノズル７には、公知のモータ２１ａ等で構成される第１ノズル走査手段２３ａが設けられている。モータ２１ａは、回路２５を介して制御装置１５と電気的に接続されている。
【００２２】
第２ノズル９は、流入口９ａ、９ｂを有している。流入口９ａには配管２７の一端側が接続されている。配管２７の他端側は第２貯留タンク５と接続されている。また、配管２７には、第２電動ポンプＰ２が設けられている。第２電動ポンプＰ２は、回路２９を介して制御装置１５と電気的に接続されている。また、第２ノズル７には、モータ２１ｂ等で構成される第２ノズル走査手段２３ｂが設けられている。第２ノズル走査手段２３ｂと上記の第１ノズル走査手段２３ａとは同じ構成である。モータ２１ｂは、回路３１を介して制御装置１５と電気的に接続されている。
【００２３】
ボンベ１１には、高圧のＮ2ガスが充填されている。ボンベ１１は、配管３３及び配管３５を介して第１ノズル７及び第２ノズル９と接続されている。配管３３は一端側でボンベ１１と接続されており、他端側で第１ノズル７の流入口７ｂと接続されている。配管３５は一端側で配管３３と接続されており、他端側で第２ノズル９の流入口９ｂと接続されている。また、配管３３には公知の圧力調整弁Ｖが設けられている。圧力調整弁Ｖは回路３７を介して制御装置１５と電気的に接続されている。なお、第１、２ノズル７、９、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２、ボンベ１１、圧力調整弁Ｖ及び配管１７、２７、３３、３５が噴霧手段に相当する。
【００２４】
作業テーブル１３には、上面７０ａを第１、２ノズル７、９方向に向けた状態で基材７０が設置されるようになっている。この基材７０は、公知のカーボンペーパーを公知の方法で加工することにより得られている。なお、公知の高分子電解質膜を基材７０として採用することも可能である。
【００２５】
また、作業テーブル１３には、公知のモータ３９等で構成された作業テーブル走査手段４１が設けられている。モータ３９は、回路４３を介して制御装置１５と電気的に接続されている。上記の第１ノズル走査手段２３ａ、第２ノズル走査手段２３ｂ及び作業テーブル走査手段４１が走査手段に相当する。なお、作業テーブル１３は、一つの基材７０のみを設置可能に構成されても良く、複数の基材７０を設置可能に構成されても良い。また、基材７０を供給するローラ等を設け、作業テーブル１３に基材７０が順次設置されるように構成しても良い。
【００２６】
制御装置１５は、第１電動ポンプＰ１の作動を制御することで、第１ノズル７に供給される触媒ペースト３０の供給圧力や供給量の制御を行う。同様に、制御装置１５は、第２電動ポンプＰ２の作動を制御することで、第２ノズル９に供給される保水材ペースト５０の供給圧力や供給量の制御を行う。これら第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２は、個々に制御可能になっている。また、制御装置１５は圧力調整弁Ｖの開度を調整することで、第１ノズル７及び第２ノズル９に対するＮ2ガスの供給圧力を制御する。これらの第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２の制御と圧力調整弁Ｖの制御とにより、制御装置１５は、各ノズル７、９から噴霧される触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０の各噴霧量の制御を行う。
【００２７】
さらに、制御装置１５は、モータ２３ａ、２３ｂをそれぞれ作動させることで、第１ノズル７及び第２ノズル９について、図１中の実線矢印で示すように、基材７０に対してそれぞれ水平方向で相対的に走査させる。この際、制御装置１５は、第１ノズル７及び第２ノズル９の走査量の制御も同時に行う。また、制御装置１５は、モータ３９を作動させることで、同図中の破線矢印で示すように、作業テーブル１３を水平に走査させる。この際、制御装置１５は、作業テーブル１３の走査量の制御も同時に行う。こうして、制御装置１５は、第１ノズル７及び第２ノズル９に対し、基材７０を水平方向で相対的に走査させる。
【００２８】
以上のように構成されたこの製造装置では、図２に示すように、基材７０に対し、触媒ペースト３０と保水材ペースト５０とを同時に、かつ、個別に噴霧することにより、基材７０の一面７０ａに触媒層７１を形成し、ひいては、電極８０を得ることができる。
【００２９】
具体的には、この製造装置では、基材７０における触媒金属微粒子９３の担持量が０．１ｍｇ／ｃｍ2となるように、制御装置１５が第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２及び圧力調整弁Ｖの制御を行う。こうして、基材７０に対して噴霧される触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０のそれぞれの噴霧量を調整し、第１、２ノズル７、９は基材７０に対して触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０をそれぞれ同時に噴霧する。このため、基材７０には、霧状態で混合された触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０が吹きつけられ、これによって形成される触媒層７１に部分的な特性差が生じ難くなっている。このため、この製造装置では、触媒層７１を大量に製造しても、個体毎のバラツキが生じ難くなっている。また、このような触媒層７１を有する電極８０も個体毎のバラツキが生じ難くなっている。
【００３０】
また、この製造装置によれば、触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０からなる複数の混合ペーストを予め調製しなくても、また各混合ペーストを用いなくても、面内又は厚み内で異なる特性を有する触媒層７１を製造することが可能になっている。この際、触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０毎に噴霧量を調整可能であることから、触媒層７１における触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０の構成比率を任意に変更することが可能になっている。
【００３１】
さらに、この製造装置では、触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０の噴霧中に基材７０と、第１、２ノズル７、９とが相対的に走査可能となっていることから、所望の傾斜構造を有する触媒層７１を構成し易い。触媒層７１の傾斜構造は、例えば、基材７０の中央部分では、基材７０や第１、２ノズル７、９の各走査量を小さくして、触媒層７１における触媒ペースト３０と保水材ペースト５０との分布を密の状態とする一方、基材７０の両端部分では、基材７０や第１、２ノズル７、９の各走査量を大きくして、触媒層７１における触媒ペースト３０と保水材ペースト５０との分布を粗の状態とする等により形成される。また、例えば、基材７０の中央部分では、基材７０や第１、２ノズル７、９の各走査量を小さくして、触媒層７１の厚みを厚くする一方、基材７０の両端部分では、基材７０や第１、２ノズル７、９の各走査量を大きくして、触媒層７１の厚みを薄くすることによっても触媒層７１の傾斜構造が形成される。さらに、第１ノズル７と第２ノズル９とで走査量を変更し、触媒ペースト３０が密に噴霧された部分と保水材ペースト５０が密に噴霧された部分とにより触媒層７１の傾斜構造を形成することもできる。
【００３２】
また、基材７０と、第１、２ノズル７、９とが相対的に走査可能であることから、この製造装置によれば、基材７０の上面７０ａに触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０をより均一に分散し易くなるとともに、触媒層７１の厚みを均一にし易くなる。このため、この製造装置によれば、より安定的に高性能の触媒層７１を製造することが可能となる。
【００３３】
したがって、この製造装置によれば、個体毎のバラツキが小さい触媒層７１を製造することができる。このため、この製造装置によれば、高い品質の触媒層７１を大量に製造することが可能であり、ひいては、高い品質の電極８０を大量に製造することが可能である。また、この製造装置によれば、特性に所望の傾斜構造を有する触媒層７１を容易に製造することができる。
【００３４】
特に、この製造装置では、触媒９０と高分子電解質９１とを含有し、Ｅ／Ｃ比が０．１５とされた触媒ペースト３０と、保水材９４と高分子電解質９１とを含有し、Ｅ／Ｃ比が０．１５とされた保水材ペースト５０とが同時に基材７１に対して噴霧されることで電極８０を形成している。発明者等の研究により、触媒層ペースト３０のＥ／Ｃ比を小さくすることで、図２に示すように、触媒９０の周囲に形成される高分子電解質９１による層を薄く保つことができる。反対に、Ｅ／Ｃ比を大きくすることで、保水材ペースト５０では、保水材９４の周囲に形成される高分子電解質９１による層を厚く保つことができる。これらのため、電極８０における触媒層７１では、電気化学反応時に酸素が充分に供給され、低電流領域における電気化学反応が円滑に進行されて燃料電池の性能が高くなっている。さらに、Ｅ／Ｃ比が高い保水材ペースト５０により、この触媒層７１は、高電流領域においてフラッディングが生じ難く、電気化学反応の円滑な進行が妨げられ難くなっている。また、保水材ペースト５０中の保水材９４により、この触媒層７１は、低加湿環境下での電気化学反応時に触媒層７１が乾き難くなり、低加湿環境下においても電気化学反応の円滑な進行が妨げられ難くなっている。これらにより、この製造装置によって得られた触媒層７１やこの触媒層７１を有する電極８０は、高い発電性能を発揮可能となっている。
【００３５】
｛検証｝
実施例の製造装置で得られた触媒層７１を有する電極８０の電圧特性を検証するため、２種類のセル（以下、試料１のセル及び試料２のセルという。）による比較実験を行った。試料１のセルが備えているＭＥＡ（以下、試料１のＭＥＡという。）と、試料２のセルが備えているＭＥＡ（以下、試料２のＭＥＡという。）とは、以下の方法で得られている。なお、各セルの構成及び製造方法は公知のセルの構成及び製造方法と同様である。
【００３６】
試料１のＭＥＡを得るに当たっては、まず、上記の製造装置によって得られた触媒層７１を有する電極８０をカソード極として用意し、上記の触媒ペースト３０と保水材ペースト５０とを混合した混合ペーストを基材７０に噴霧して得られた電極をアノード極として用意した。そして、公知の固体高分子電解質膜をこれらのカソード極とアノード極とで挟持した状態で、温度１４０°Ｃ、圧力４０ｋｇｆ／ｃｍ2でホットプレスすることでこれらを接合し、試料１のＭＥＡを得た。
【００３７】
試料２のＭＥＡを得るに当たっては、上記の触媒ペースト３０と保水材ペースト５０とを混合した混合ペーストを基材７０に噴霧して得られた電極をカソード極及びアノード極として用意した。そして、試料１のＭＥＡと同じ温度及び圧力で、これらのカソード極、アノード極及び固体高分子電解質膜を接合し、試料２のＭＥＡを得た。
【００３８】
これら各ＭＥＡを備えた各セルを温度５０°Ｃに加熱し、加湿装置の温度５０°Ｃ、カソード極及びアノード極が常圧の測定環境の下、インピーダンス測定を行い、各セルの発電評価実験を行った。実験結果を図３に示す。
【００３９】
図３のグラフでは、電流値を１．５Ａ／ｃｍ2に設定した際の試料２のセルの電圧を１．０とすることにより、試料１のセルと試料２のセルとの電圧比の相違を示している。同図が示すように、試料１のセルは試料２のセルに対して、約１．４倍大きい電圧特性を示している。この実験結果より、試料１のセルは試料２のセルよりも発電性能が高いことが証明された。
【００４０】
このように、試料１のセルと試料２のセルとで電圧特性に差が生じた要因について、発明者等は以下のように考察している。すなわち、試料２のＭＥＡにおける各電極の触媒層では、Ｅ／Ｃ比が異なる触媒ペースト３０と保水材ペースト５０とが混合されることで、混合ペースト内では各Ｅ／Ｃ比の制御が好適に行われず、触媒ペースト３０のＥ／Ｃ比は目標値より高く、保水材ペースト５０のＥ／Ｃ比は目標値より低くなってしまう。このため、混合ペーストによって得られた触媒層を有するＭＥＡでは、触媒９０への酸素供給が妨げられ、さらに、保水材９４の保水能力が低いためにフラッディングが生じやすい。このため、試料２のセルでは、発電性能が高くなり難くなっていると考えられる。
【００４１】
一方、試料１のＭＥＡにおけるカソード極では、基材７０に対して触媒ペースト３０及び保水材ペーストが同時にかつ個別に同時に噴霧されたことで、触媒層７１においてＥ／Ｃ比の偏りが生じ難く、試料１のＭＥＡでは、触媒層７１に部分的な特性差が生じ難くなっている。このため、カソード極が優れた発電性能を発揮し、試料１のセルでは、発電性能が高くなっていると考えられる。
【００４２】
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００４３】
例えば、触媒ペースト３０において、担体９２には、少なくとも一部の細孔径が４ｎｍ以上である低比表面積カーボン担体を採用することができる。これにより触媒金属微粒子９３の使用量を低減しつつ、高電流領域や低加湿環境下において、好適に電気化学反応を行い得る触媒層７１やこの触媒層７１を有する電極８０を得ることができる。
【００４４】
また、実施例の製造装置には、触媒ペースト３０及び保湿材ペースト５０に替えて、他の特性を有するペーストを採用することもできる。また、特性が異なる３種類以上のペーストを採用することもできる。この場合、貯留タンク及びノズルは採用されるペーストの種類に応じて複数備えられる。
【００４５】
さらに、第１、２ノズル走査手段２３ａ、２３ｂにおけるモータ２１ａ、２１ｂ及び作業テーブル走査手段４１におけるモータ３９に替えて、伸縮ロッド等によって、第１、２ノズル走査手段２３ａ、２３ｂ及び作業テーブル走査手段４１を構成することもできる。また、各モータ２３ａ、２３ｂ、３９と伸縮ロッドとを組み合わせることもできる。
【００４６】
なお、実施例の製造装置は、以下の製造方法で表現され得る。すなわち、この製造方法は、基材上に特性が異なる複数のペーストを用いて触媒層を形成する燃料電池用触媒層の製造方法において、
担体９２に触媒金属微粒子９３が担持された触媒９０と高分子電解質９１とを混合して触媒ペースト３０を調製する触媒ペースト調製工程と、
保水材９４と高分子電解質９１とを含有する保水材ペースト５０を調製する保水材ペースト調製工程と、
触媒ペースト３０及び保水材ペースト５０を調整された噴霧量で同時に基材７０に対して噴霧する噴霧工程とを備えている。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、電気自動車等の移動用電源、屋外据え置き用電源、ポータブル電源等に用いる燃料電池の触媒層の製造装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
７０…基材
７１…触媒層
８０…電極
３０、５０…ペースト（３０…触媒ペースト、５０…保水材ペースト）
９０…触媒
９１…高分子電解質
３、５…貯留タンク（３…第１貯留タンク、５…第２貯留タンク）
７、９、Ｐ１、Ｐ２、１１、Ｖ、１７、２７、３３、３５…噴霧手段（７…第１ノズル、９…第２ノズル、Ｐ１…第１電動ポンプ、Ｐ２…第２電動ポンプ、１１…ボンベ、Ｖ…圧力調整弁、１７、２７、３３、３５…配管）
１５…制御装置
２３ａ、２３ｂ、４１…走査手段（２３ａ…第１ノズル走査手段、２３ｂ…第２ノズル走査手段、４１…作業テーブル走査手段）
９４…保水材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に特性が異なる複数のペーストを用いて触媒層を形成する燃料電池用触媒層の製造装置において、
各該ペーストの少なくとも一つには触媒と高分子電解質とが含有され、
各該ペーストを貯留する複数の貯留タンクと、
各該貯留タンクとそれぞれ接続され、各該ペーストをそれぞれ個別に噴霧可能な噴霧手段と、
各該ペーストがそれぞれ調整された噴霧量で同時に前記基材に対して噴霧されるように該噴霧手段を制御する制御装置とを備えていることを特徴とする燃料電池用触媒層の製造装置。
【請求項２】
前記基材と、前記噴霧手段から噴霧された各前記ペーストとを相対的に走査させる走査手段を備えている請求項１記載の燃料電池用触媒層の製造装置。
【請求項３】
複数の前記ペーストは、前記触媒と前記高分子電解質とを含有する触媒ペーストと、保水材と該高分子電解質とを含有する保水材ペーストとからなる請求項１又は２記載の燃料電池用触媒層の製造装置。
【請求項１】
基材上に特性が異なる複数のペーストを用いて触媒層を形成する燃料電池用触媒層の製造装置において、
各該ペーストの少なくとも一つには触媒と高分子電解質とが含有され、
各該ペーストを貯留する複数の貯留タンクと、
各該貯留タンクとそれぞれ接続され、各該ペーストをそれぞれ個別に噴霧可能な噴霧手段と、
各該ペーストがそれぞれ調整された噴霧量で同時に前記基材に対して噴霧されるように該噴霧手段を制御する制御装置とを備えていることを特徴とする燃料電池用触媒層の製造装置。
【請求項２】
前記基材と、前記噴霧手段から噴霧された各前記ペーストとを相対的に走査させる走査手段を備えている請求項１記載の燃料電池用触媒層の製造装置。
【請求項３】
複数の前記ペーストは、前記触媒と前記高分子電解質とを含有する触媒ペーストと、保水材と該高分子電解質とを含有する保水材ペーストとからなる請求項１又は２記載の燃料電池用触媒層の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１３３８９６（Ｐ２０１２−１３３８９６Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２４６８（Ｐ２０１０−２８２４６８）
【出願日】平成２２年１２月１８日（２０１０．１２．１８）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１８日（２０１０．１２．１８）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
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