細管型薄膜電極組み合せの製作方法
【課題】細管型薄膜電極組み合せを大量に製造でき、品質制御が容易で製作コストを節約できる細管型薄膜電極組み合せの製作方法を提供する。
【解決手段】ガイドバーと第１の編みユニット、第１の触媒押出しユニット、プロトン交換膜融解押出しユニット、第２の触媒押出しユニット、第２の編みユニット及び冷却引込ユニットが備えられ、一つの連続生産ラインで、それぞれ、互いに積層される内側導電繊維編み管と第１の触媒薄皮層、プロトン交換薄皮層、第２の触媒薄皮層及び外側導電繊維編み管に対して冷却引込を行って、細管型薄膜電極組み合せを形成する細管型薄膜電極組み合せの製作方法である。
【解決手段】ガイドバーと第１の編みユニット、第１の触媒押出しユニット、プロトン交換膜融解押出しユニット、第２の触媒押出しユニット、第２の編みユニット及び冷却引込ユニットが備えられ、一つの連続生産ラインで、それぞれ、互いに積層される内側導電繊維編み管と第１の触媒薄皮層、プロトン交換薄皮層、第２の触媒薄皮層及び外側導電繊維編み管に対して冷却引込を行って、細管型薄膜電極組み合せを形成する細管型薄膜電極組み合せの製作方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細管型薄膜電極組み合せの製作方法に関し、特に、細管型薄膜電極組み合せを大量に作製でき、品質制御が容易で製作コストを節約できるものに関する。該細管型薄膜電極組み合せは、燃料電池の主としての構成素子である。
【背景技術】
【０００２】
一般の従来のものは、中華民国専利第Ｍ２７４６５６号「引出し導線を有する細管型薄膜電極組み合せユニット」があり、円管型プロトン導通膜と電極触媒及び引出し導線を有する導電クラディング管が備えられ、複数の層を重ね合って引出し導線を有する細管型薄膜電極組み合せユニットを形成し、また、高分子を融解押出し法で、高温融解押出して管型プロトン交換膜生地を作製し、該管型プロトン交換膜生地を、イオン交換法により、プロトン交換機能を有する円管型プロトン導通膜に変換し、また、電極触媒とプロトン交換膜含有基材とを撹拌して作製された電極触媒スラリーを、該引出し導線を有する導電クラディング管に塗布して、該円管型プロトン導通膜に挿入し、また、導電クラディング管の内外に熱圧着管金型をセットし、加熱圧着した後、型抜きし、これにより引出し導線を有する細管型薄膜電極組み合せユニットを形成する。
【０００３】
上記の第Ｍ２７４６５６号専利の方式により引出し導線を有する細管型薄膜電極組み合せユニットが形成されるが、その細管型薄膜電極組み合せユニットは、１回１本で作製するため、大量製造にならなく、また、膨大な人力を必要し、そのため時間や工程の無駄になり、また、人力的に加工する場合、人的な因素により品質や産出高が悪くなって、相対的に作製コストが高くなり、そのため、従来の「引出し導線を有する細管型薄膜電極組み合せユニット」は、実用的ではない。
【特許文献１】中華民国専利第Ｍ２７４６５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主な目的は、一つの連続生産ラインで、細管型薄膜電極組み合せを作製でき、大量製造を実現し、品質制御が容易で製作コストを節約できる細管型薄膜電極組み合せの製作方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の目的を達成するため、ガイドバーと第１の編みユニット、第１の触媒押出しユニット、プロトン交換膜融解押出しユニット、第２の触媒押出しユニット、第２の編みユニット及び冷却引込ユニットが備えられ、一つの連続生産ラインで、それぞれ、互いに積層される内側導電繊維編み管と第１の触媒薄皮層、プロトン交換薄皮層、第２の触媒薄皮層及び外側導電繊維編み管に対して冷却引込を行って、細管型薄膜電極組み合せを形成する細管型薄膜電極組み合せの製作方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、本発明の基本構造の概念図である。図のように、本発明は、細管型薄膜電極組み合せの製作方法であり、少なくとも、ガイドバー１と、ガイドバー１の一端に対応する第１の編みユニット２と、ガイドバー１に対応し、第１の編みユニット２の一側に設けられる第１の触媒押出しユニット３と、ガイドバー１に対応し、第１の触媒押出しユニット３の一側に設けられるプロトン交換膜融解押出しユニット４と、ガイドバー１に対応し、プロトン交換膜融解押出しユニット４の一側に設けられる第２の触媒押出しユニット５と、ガイドバー１に対応し、第２の触媒押出しユニット５の一側に設けられる第２の編みユニット６と、ガイドバー１の一端に対応する冷却引込ユニット７等のユニットにより、連續の生産ラインを構成し、これにより、新しい細管型薄膜電極組み合せの製作方法を構成でき、細管型薄膜電極組み合せを大量に製造でき、品質制御が容易で、製作コストを節約できる。
【０００７】
図２と３、４及び５は、それぞれ、本発明の製作状態の概念図と本発明の細管型薄膜電極組み合せの断面概念図及び本発明の他の製作方法の細管型薄膜電極組み合せの断面概念図である。図のように、本発明を利用する場合、第１の編みユニット２の複数の導電繊維トウ２０で、ガイドバー１上において、内側導電繊維編み管２１を編み、また、第１の編みユニット２の一側に位置する第１の触媒押出しユニット３で、燃料電池に適用される電極触媒３０を内側導電繊維編み管２０上に押出して、第１の触媒薄皮層３１を形成し、また、第１の触媒押出しユニット３の一側に位置するプロトン交換膜融解押出しユニット４で、樹脂コロイド粒子４０を融解押出して、第１の触媒薄皮層３１の外側に、プロトン交換薄皮層４１を形成し、その後、プロトン交換膜融解押出しユニット４の一側に位置する第２の触媒押出しユニット５で、燃料電池に適用される電極触媒５０を押出して、プロトン交換薄皮層４１の外側に、第２の触媒薄皮層５１を形成し、最後に、第２の触媒押出しユニット５の一側に位置する第２の編みユニット６で、複数の導電繊維トウ６０を編み、第２の触媒薄皮層５１の外側に、外側導電繊維編み管６１を形成し、互いに積層される内側導電繊維編み管２１と第１の触媒薄皮層３１、プロトン交換薄皮層４１、第２の触媒薄皮層５１及び外側導電繊維編み管６１が形成された後、冷却引込ユニット７で冷却引込を行い、これにより、細管型薄膜電極組み合せ８を形成し、また、裁断ユニット９０や巻取りユニット９１で、作製された細管型薄膜電極組み合せ８に対して、裁断するか、巻き取って保存する。
【０００８】
本発明によれば、上記の製作方法で細管型薄膜電極組み合せ８を作製するだけでなく、該第１の触媒押出しユニット３と第２の触媒押出しユニット５とを作動しないように制御し、第１の編みユニット２とプロトン交換膜融解押出しユニット４及び第２の編みユニット６だけで、導電繊維編み管２１、６１を、プロトン交換薄皮層４１の内外の両側に編んで、その後、冷却引込ユニット７で、細管型薄膜電極組み合せの引出し導線８ａを形成することもできるため、本発明は、より実用的になる。
【０００９】
また、本発明によれば、上記の製作方法で細管型薄膜電極組み合せ８を作製できるだけでなく、該第１の触媒押出しユニット３とプロトン交換膜融解押出しユニット４及び第２の触媒押出しユニット５を作動しないように制御し、第１の編みユニット２と第２の編みユニット６だけで導電繊維編み管２１、６１を編み、その後、冷却引込ユニット７で細管型薄膜電極組み合せの引出し導線８ａを形成することもできるため、本発明はより実用的である。
【００１０】
以上のように、本発明に係わる細管型薄膜電極組み合せの製作方法は、有効に従来の諸欠点を改善でき、一つの連続生産ラインで、細管型薄膜電極組み合せを作製でき、大量製造を実現し、品質制御が容易で製作コストを節約できるため、本発明はより進歩のかつより実用ので、法に従って特許請求を出願する。
【００１１】
以上は、ただ本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の基本構造の概念図
【図２】本発明の製作状態の概念図
【図３】本発明の細管型薄膜電極組み合せの断面概念図
【図４】本発明の他の製作方法の細管型薄膜電極組み合せの断面概念図
【図５】本発明の他の製作方法の細管型薄膜電極組み合せの断面概念図。
【符号の説明】
【００１３】
１ ガイドバー
２ 第１の編みユニット
２０ 導電繊維トウ
２１ 内側導電繊維編み管
３ 第１の触媒押出しユニット
３０ 電極触媒
３１ 第１の触媒薄皮層
４ プロトン交換膜融解押出しユニット
４０ 樹脂コロイド粒子
４１ プロトン交換薄皮層
５ 第２の触媒押出しユニット
５０ 電極触媒
５１ 第２の触媒薄皮層
６ 第２の編みユニット
６０ 導電繊維トウ
６１ 外側導電繊維編み管
７ 冷却引込ユニット
８ 細管型薄膜電極組み合せ
８ａ 引出し導線
９０ 裁断ユニット
９１ 巻取りユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細管型薄膜電極組み合せの製作方法に関し、特に、細管型薄膜電極組み合せを大量に作製でき、品質制御が容易で製作コストを節約できるものに関する。該細管型薄膜電極組み合せは、燃料電池の主としての構成素子である。
【背景技術】
【０００２】
一般の従来のものは、中華民国専利第Ｍ２７４６５６号「引出し導線を有する細管型薄膜電極組み合せユニット」があり、円管型プロトン導通膜と電極触媒及び引出し導線を有する導電クラディング管が備えられ、複数の層を重ね合って引出し導線を有する細管型薄膜電極組み合せユニットを形成し、また、高分子を融解押出し法で、高温融解押出して管型プロトン交換膜生地を作製し、該管型プロトン交換膜生地を、イオン交換法により、プロトン交換機能を有する円管型プロトン導通膜に変換し、また、電極触媒とプロトン交換膜含有基材とを撹拌して作製された電極触媒スラリーを、該引出し導線を有する導電クラディング管に塗布して、該円管型プロトン導通膜に挿入し、また、導電クラディング管の内外に熱圧着管金型をセットし、加熱圧着した後、型抜きし、これにより引出し導線を有する細管型薄膜電極組み合せユニットを形成する。
【０００３】
上記の第Ｍ２７４６５６号専利の方式により引出し導線を有する細管型薄膜電極組み合せユニットが形成されるが、その細管型薄膜電極組み合せユニットは、１回１本で作製するため、大量製造にならなく、また、膨大な人力を必要し、そのため時間や工程の無駄になり、また、人力的に加工する場合、人的な因素により品質や産出高が悪くなって、相対的に作製コストが高くなり、そのため、従来の「引出し導線を有する細管型薄膜電極組み合せユニット」は、実用的ではない。
【特許文献１】中華民国専利第Ｍ２７４６５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主な目的は、一つの連続生産ラインで、細管型薄膜電極組み合せを作製でき、大量製造を実現し、品質制御が容易で製作コストを節約できる細管型薄膜電極組み合せの製作方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の目的を達成するため、ガイドバーと第１の編みユニット、第１の触媒押出しユニット、プロトン交換膜融解押出しユニット、第２の触媒押出しユニット、第２の編みユニット及び冷却引込ユニットが備えられ、一つの連続生産ラインで、それぞれ、互いに積層される内側導電繊維編み管と第１の触媒薄皮層、プロトン交換薄皮層、第２の触媒薄皮層及び外側導電繊維編み管に対して冷却引込を行って、細管型薄膜電極組み合せを形成する細管型薄膜電極組み合せの製作方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、本発明の基本構造の概念図である。図のように、本発明は、細管型薄膜電極組み合せの製作方法であり、少なくとも、ガイドバー１と、ガイドバー１の一端に対応する第１の編みユニット２と、ガイドバー１に対応し、第１の編みユニット２の一側に設けられる第１の触媒押出しユニット３と、ガイドバー１に対応し、第１の触媒押出しユニット３の一側に設けられるプロトン交換膜融解押出しユニット４と、ガイドバー１に対応し、プロトン交換膜融解押出しユニット４の一側に設けられる第２の触媒押出しユニット５と、ガイドバー１に対応し、第２の触媒押出しユニット５の一側に設けられる第２の編みユニット６と、ガイドバー１の一端に対応する冷却引込ユニット７等のユニットにより、連續の生産ラインを構成し、これにより、新しい細管型薄膜電極組み合せの製作方法を構成でき、細管型薄膜電極組み合せを大量に製造でき、品質制御が容易で、製作コストを節約できる。
【０００７】
図２と３、４及び５は、それぞれ、本発明の製作状態の概念図と本発明の細管型薄膜電極組み合せの断面概念図及び本発明の他の製作方法の細管型薄膜電極組み合せの断面概念図である。図のように、本発明を利用する場合、第１の編みユニット２の複数の導電繊維トウ２０で、ガイドバー１上において、内側導電繊維編み管２１を編み、また、第１の編みユニット２の一側に位置する第１の触媒押出しユニット３で、燃料電池に適用される電極触媒３０を内側導電繊維編み管２０上に押出して、第１の触媒薄皮層３１を形成し、また、第１の触媒押出しユニット３の一側に位置するプロトン交換膜融解押出しユニット４で、樹脂コロイド粒子４０を融解押出して、第１の触媒薄皮層３１の外側に、プロトン交換薄皮層４１を形成し、その後、プロトン交換膜融解押出しユニット４の一側に位置する第２の触媒押出しユニット５で、燃料電池に適用される電極触媒５０を押出して、プロトン交換薄皮層４１の外側に、第２の触媒薄皮層５１を形成し、最後に、第２の触媒押出しユニット５の一側に位置する第２の編みユニット６で、複数の導電繊維トウ６０を編み、第２の触媒薄皮層５１の外側に、外側導電繊維編み管６１を形成し、互いに積層される内側導電繊維編み管２１と第１の触媒薄皮層３１、プロトン交換薄皮層４１、第２の触媒薄皮層５１及び外側導電繊維編み管６１が形成された後、冷却引込ユニット７で冷却引込を行い、これにより、細管型薄膜電極組み合せ８を形成し、また、裁断ユニット９０や巻取りユニット９１で、作製された細管型薄膜電極組み合せ８に対して、裁断するか、巻き取って保存する。
【０００８】
本発明によれば、上記の製作方法で細管型薄膜電極組み合せ８を作製するだけでなく、該第１の触媒押出しユニット３と第２の触媒押出しユニット５とを作動しないように制御し、第１の編みユニット２とプロトン交換膜融解押出しユニット４及び第２の編みユニット６だけで、導電繊維編み管２１、６１を、プロトン交換薄皮層４１の内外の両側に編んで、その後、冷却引込ユニット７で、細管型薄膜電極組み合せの引出し導線８ａを形成することもできるため、本発明は、より実用的になる。
【０００９】
また、本発明によれば、上記の製作方法で細管型薄膜電極組み合せ８を作製できるだけでなく、該第１の触媒押出しユニット３とプロトン交換膜融解押出しユニット４及び第２の触媒押出しユニット５を作動しないように制御し、第１の編みユニット２と第２の編みユニット６だけで導電繊維編み管２１、６１を編み、その後、冷却引込ユニット７で細管型薄膜電極組み合せの引出し導線８ａを形成することもできるため、本発明はより実用的である。
【００１０】
以上のように、本発明に係わる細管型薄膜電極組み合せの製作方法は、有効に従来の諸欠点を改善でき、一つの連続生産ラインで、細管型薄膜電極組み合せを作製でき、大量製造を実現し、品質制御が容易で製作コストを節約できるため、本発明はより進歩のかつより実用ので、法に従って特許請求を出願する。
【００１１】
以上は、ただ本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の基本構造の概念図
【図２】本発明の製作状態の概念図
【図３】本発明の細管型薄膜電極組み合せの断面概念図
【図４】本発明の他の製作方法の細管型薄膜電極組み合せの断面概念図
【図５】本発明の他の製作方法の細管型薄膜電極組み合せの断面概念図。
【符号の説明】
【００１３】
１ ガイドバー
２ 第１の編みユニット
２０ 導電繊維トウ
２１ 内側導電繊維編み管
３ 第１の触媒押出しユニット
３０ 電極触媒
３１ 第１の触媒薄皮層
４ プロトン交換膜融解押出しユニット
４０ 樹脂コロイド粒子
４１ プロトン交換薄皮層
５ 第２の触媒押出しユニット
５０ 電極触媒
５１ 第２の触媒薄皮層
６ 第２の編みユニット
６０ 導電繊維トウ
６１ 外側導電繊維編み管
７ 冷却引込ユニット
８ 細管型薄膜電極組み合せ
８ａ 引出し導線
９０ 裁断ユニット
９１ 巻取りユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ガイドバーと、
上記のガイドバーの一端に対応し、ガイドバー上において、内側導電繊維編み管を編む第１の編みユニットと、
上記のガイドバーに対応して、第１の編みユニットの一側に設けられ、内側導電繊維編み管上に、第１の触媒薄皮層を形成する第１の触媒押出しユニットと、
上記のガイドバーに対応して、第１の触媒押出しユニットの一側に設けられ、第１の触媒薄皮層の外側に、プロトン交換薄皮層を形成するプロトン交換膜融解押出しユニットと、
上記のガイドバーに対応して、プロトン交換膜融解押出しユニットの一側に設けられ、プロトン交換薄皮層の外側に、第２の触媒薄皮層を形成する第２の触媒押出しユニットと、
上記のガイドバーに対応して、第２の触媒押出しユニットの一側に設けられ、第２の触媒薄皮層の外側に、外側導電繊維編み管を編む第２の編みユニットと、
上記のガイドバーの一端に対応し、上記の互いに積層される内側導電繊維編み管と第１の触媒薄皮層、プロトン交換薄皮層、第２の触媒薄皮層及び外側導電繊維編み管について冷却引込を行い、細管型薄膜電極組み合せを形成する冷却引込ユニットが含有されることを特徴とする、細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項２】
該第１の編みユニットは、複数の導電繊維トウを有することを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項３】
導電繊維トウは、炭素繊維導電繊維トウであることを特徴とする、請求項２に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項４】
該第１の触媒押出しユニットは、燃料電池に適用される電極触媒を有することを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項５】
該プロトン交換膜融解押出しユニットは、樹脂コロイド粒子を有することを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項６】
樹脂コロイド粒子は、イオン交換機能を有する樹脂やその前駆体であることを特徴とする、請求項５に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項７】
該第２の触媒押出しユニットは、燃料電池に適用される電極触媒を有することを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項８】
該第２の編みユニットは、複数の導電繊維トウを有することを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項９】
導電繊維トウは、炭素繊維導電繊維トウであることを特徴とする、請求項８に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項１０】
プロトン交換薄皮層の厚さは、細管の内径の１０分の１から１０倍の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項１１】
触媒薄皮層の厚さは、１０分の１マイクロメートルから数ミリメートルであることを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項１】
少なくとも、ガイドバーと、
上記のガイドバーの一端に対応し、ガイドバー上において、内側導電繊維編み管を編む第１の編みユニットと、
上記のガイドバーに対応して、第１の編みユニットの一側に設けられ、内側導電繊維編み管上に、第１の触媒薄皮層を形成する第１の触媒押出しユニットと、
上記のガイドバーに対応して、第１の触媒押出しユニットの一側に設けられ、第１の触媒薄皮層の外側に、プロトン交換薄皮層を形成するプロトン交換膜融解押出しユニットと、
上記のガイドバーに対応して、プロトン交換膜融解押出しユニットの一側に設けられ、プロトン交換薄皮層の外側に、第２の触媒薄皮層を形成する第２の触媒押出しユニットと、
上記のガイドバーに対応して、第２の触媒押出しユニットの一側に設けられ、第２の触媒薄皮層の外側に、外側導電繊維編み管を編む第２の編みユニットと、
上記のガイドバーの一端に対応し、上記の互いに積層される内側導電繊維編み管と第１の触媒薄皮層、プロトン交換薄皮層、第２の触媒薄皮層及び外側導電繊維編み管について冷却引込を行い、細管型薄膜電極組み合せを形成する冷却引込ユニットが含有されることを特徴とする、細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項２】
該第１の編みユニットは、複数の導電繊維トウを有することを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項３】
導電繊維トウは、炭素繊維導電繊維トウであることを特徴とする、請求項２に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項４】
該第１の触媒押出しユニットは、燃料電池に適用される電極触媒を有することを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項５】
該プロトン交換膜融解押出しユニットは、樹脂コロイド粒子を有することを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項６】
樹脂コロイド粒子は、イオン交換機能を有する樹脂やその前駆体であることを特徴とする、請求項５に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項７】
該第２の触媒押出しユニットは、燃料電池に適用される電極触媒を有することを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項８】
該第２の編みユニットは、複数の導電繊維トウを有することを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項９】
導電繊維トウは、炭素繊維導電繊維トウであることを特徴とする、請求項８に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項１０】
プロトン交換薄皮層の厚さは、細管の内径の１０分の１から１０倍の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【請求項１１】
触媒薄皮層の厚さは、１０分の１マイクロメートルから数ミリメートルであることを特徴とする、請求項１に記載の細管型薄膜電極組み合せの製作方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１７６６４５（Ｐ２００９−１７６６４５Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５８５３（Ｐ２００８−１５８５３）
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（５９５１６５６５６）行政院原子能委員会核能研究所 (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（５９５１６５６５６）行政院原子能委員会核能研究所 (51)
【Ｆターム（参考）】
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