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JP5590181B2 - Fuel cell - Google Patents

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JP5590181B2
JP5590181B2 JP2013083118A JP2013083118A JP5590181B2 JP 5590181 B2 JP5590181 B2 JP 5590181B2 JP 2013083118 A JP2013083118 A JP 2013083118A JP 2013083118 A JP2013083118 A JP 2013083118A JP 5590181 B2 JP5590181 B2 JP 5590181B2
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浩之 市川
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Description

本発明は、燃料電池に関するものである。特に本発明は、表面が改良されたガス拡散層を含む燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell. In particular, the present invention relates to a fuel cell including a gas diffusion layer having an improved surface.

近年、エネルギー・環境問題を背景とした社会的要求や動向と呼応して、燃料電池が電気自動車用電源、定置型電源として注目されている。燃料電池は、電解質の種類や電極の種類等により種々のタイプに分類され、代表的なものとしてはアルカリ型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、固体高分子形がある。この中でも低温(通常100℃以下)で作動可能な固体高分子形燃料電池が注目を集め、近年自動車用低公害動力源としての開発・実用化が進んでいる。   In recent years, fuel cells have attracted attention as power sources for electric vehicles and stationary power sources in response to social demands and trends against the background of energy and environmental problems. Fuel cells are classified into various types according to the type of electrolyte, the type of electrode, and the like, and representative types include alkali type, phosphoric acid type, molten carbonate type, solid electrolyte type, and solid polymer type. Among them, a polymer electrolyte fuel cell that can operate at a low temperature (usually 100 ° C. or less) has attracted attention, and in recent years, development and practical application as a low-pollution power source for automobiles is progressing.

固体高分子形燃料電池(PEFC)は、一般的には、高分子イオン交換膜(陽イオン交換膜)の両側にそれぞれアノード側電極およびカソード側電極を対設して構成し、さらにその外側を各々ガス拡散層とセパレータで挟持することにより構成されている。通常、この単位燃料電池セルを所定数積層し、0.5〜3.0MPa程度の面圧で加圧挟持することによって燃料電池スタックとして使用する。   In general, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is constructed by arranging an anode side electrode and a cathode side electrode on both sides of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane), respectively, and further outside of the anode side electrode and cathode side electrode. Each is constituted by being sandwiched between a gas diffusion layer and a separator. Usually, a predetermined number of these unit fuel cells are stacked and used as a fuel cell stack by pressing and holding them at a surface pressure of about 0.5 to 3.0 MPa.

燃料電池の発電効率を最大化し、高い性能を発揮するためには、積層される各部品間の電気的接触抵抗を低減することが重要であり、このため接触抵抗低減に対して種々の試みがなされている。例えば特許文献1では、金属製セパレータの表面に存在する不動態皮膜とガス拡散層との接触抵抗を低減することを目的として、ガス拡散層の表面に比抵抗の小さな金属、合金または化合物をコーティングする、燃料電池を開示している。   In order to maximize the power generation efficiency of a fuel cell and to achieve high performance, it is important to reduce the electrical contact resistance between the stacked components, and various attempts have been made to reduce the contact resistance. Has been made. For example, in Patent Document 1, a metal, alloy or compound having a small specific resistance is coated on the surface of the gas diffusion layer for the purpose of reducing the contact resistance between the passive film and the gas diffusion layer present on the surface of the metal separator. A fuel cell is disclosed.

特開2003−123770号公報JP 2003-123770 A

しかしながら、燃料電池の運転環境下では腐食が非常に起きやすいため、上記の燃料電池では、用いる金属によっては電池反応によるイオン溶出などによって、腐食・性能低下が起こる場合がある。また、耐久性・耐溶出性を考慮した場合には、ガス拡散層のコーティングに活性の低いAu、Pt、Agなどの貴金属を用いることが適しているが、コストが非常に高いという問題点があった。   However, since corrosion is very likely to occur in the operating environment of the fuel cell, in the fuel cell described above, depending on the metal used, corrosion and performance degradation may occur due to ion elution due to cell reaction. In consideration of durability and elution resistance, it is suitable to use a precious metal such as Au, Pt, or Ag with low activity for coating the gas diffusion layer, but there is a problem that the cost is very high. there were.

したがって、本発明は、燃料電池性能を維持しつつ、ガス拡散層とこれに隣接する部材との電気的接触抵抗が低減した燃料電池およびその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell in which the electrical contact resistance between a gas diffusion layer and a member adjacent to the gas diffusion layer is reduced while maintaining the fuel cell performance, and a method for manufacturing the fuel cell.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行なった結果、ガス拡散層の表面に存在する毛羽立ち状に突出した繊維端部が低減したガス拡散層を含む燃料電池が上記目的を達成することを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive investigations to achieve the above object, the present inventors have found that the above object is achieved by a fuel cell including a gas diffusion layer in which the fiber ends protruding in a fluffy manner existing on the surface of the gas diffusion layer are reduced. We have found that this has been accomplished and completed the present invention.

本発明の燃料電池は、ガス拡散層の表面に存在する毛羽立ち状に突出した繊維端部が低減していることにより、ガス拡散層とこれに隣接する部材との接触面積が増大し、電気的接触抵抗が低減する。したがって、本発明の燃料電池は発電性能を向上できる。   In the fuel cell of the present invention, the fiber end portion protruding in a fluffy manner existing on the surface of the gas diffusion layer is reduced, so that the contact area between the gas diffusion layer and a member adjacent thereto is increased. Contact resistance is reduced. Therefore, the fuel cell of the present invention can improve the power generation performance.

本発明のPEFCの一実施形態の模式断面図を示す。The schematic cross section of one Embodiment of PEFC of this invention is shown. 実施例および比較例のガス拡散層の表面のSEM観察写真である。It is a SEM observation photograph of the surface of the gas diffusion layer of an Example and a comparative example. 実施例および比較例の抵抗を測定する際に用いた抵抗測定装置の概略図である。It is the schematic of the resistance measuring apparatus used when measuring the resistance of an Example and a comparative example. 実施例および比較例の電気抵抗測定結果を示す図である。It is a figure which shows the electrical resistance measurement result of an Example and a comparative example.

本発明は、カソードガス拡散層およびアノードガス拡散層の少なくとも一方のいずれかの表面において、ガス拡散層表面から毛羽立ち状に突出した繊維端部の本数が5000本/cm以下である、燃料電池に関する。 The present invention provides a fuel cell in which the number of fiber ends protruding in a fluffy manner from the surface of the gas diffusion layer on the surface of at least one of the cathode gas diffusion layer and the anode gas diffusion layer is 5000 / cm 2 or less. About.

単位燃料電池を構成するガス拡散層の基材として、カーボン繊維および/または金属繊維を、編んでシート状に成型したクロス材、繊維を物理的に絡めてシート状に成型した不織布材、繊維とバインダ(結着材)を抄紙したペーパ材などの多孔質基材を用いるのが一般的である。   As a base material of the gas diffusion layer constituting the unit fuel cell, a cloth material in which carbon fibers and / or metal fibers are knitted and formed into a sheet shape, a nonwoven material material in which fibers are physically entangled and formed into a sheet shape, and fibers In general, a porous substrate such as a paper material made from a binder (binder) is used.

しかしながら、これら多孔質基材を含むガス拡散層の表面には、多孔質基材を構成する繊維が毛羽立つことにより形成される、毛羽立ち状に突出した部位が存在する。面圧を掛けてセパレータ、ガス拡散層、固体高分子電解質膜を積層挟持した場合に、これら突出した部位がセパレータと先に接触してガス拡散層表面がセパレータと接触するのを妨げる。このため、ガス拡散層およびこれに隣接する部材(セパレータ、触媒層)間の接触面積が確保できず、電気的接触抵抗が高くなり、その結果として燃料電池の発電効率を損なう虞れがある。本発明のガス拡散層基材では、毛羽立ち状に突出した部位が従来のガス拡散層と比較して少ないため、ガス拡散層とセパレータとの接触面積を最大化することが可能となり、ガス拡散層と隣接する部材(セパレータ、触媒層)間の電気的接触抵抗を低減できる。なお、ここでいう「毛羽立ち」とは、例えばJISP0001(1998) 7020で規定されているように、表面が、摩擦その他の原因で起毛することを指し、換言すれば、表面の水平面から繊維が突出している状態を意味する。   However, on the surface of the gas diffusion layer containing these porous substrates, there is a portion protruding in a fluffy shape formed by fluffing the fibers constituting the porous substrate. When the separator, the gas diffusion layer, and the solid polymer electrolyte membrane are stacked and sandwiched by applying a surface pressure, the protruding portions contact the separator first and prevent the gas diffusion layer surface from contacting the separator. For this reason, the contact area between the gas diffusion layer and the members (separator, catalyst layer) adjacent to the gas diffusion layer cannot be ensured, and the electrical contact resistance is increased. As a result, the power generation efficiency of the fuel cell may be impaired. In the gas diffusion layer base material of the present invention, since the portion protruding in a fluffy shape is less than that of the conventional gas diffusion layer, the contact area between the gas diffusion layer and the separator can be maximized. And electrical contact resistance between adjacent members (separator, catalyst layer) can be reduced. The term “fluffing” as used herein refers to raising the surface due to friction or other causes as defined in JISP0001 (1998) 7020, in other words, the fiber protrudes from the horizontal surface of the surface. Means the state.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみには制限されない。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not restrict | limited only to the following embodiment. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

図1は、本発明の燃料電池の一実施形態(第1実施形態とも称する)である固体高分子形燃料電池(PEFC)の基本構成を示す概略図である。なお、図1には燃料電池の単セルが図示されている。図1に示すPEFC10は、電解質膜12と、前記電解質膜12の一方の面には、カソード触媒層15およびカソードガス拡散層16を含むカソードガス拡散電極と、が配置される。また、電解質膜12の他方の面は、アノード触媒層13およびアノードガス拡散層14を含むアノードガス拡散電極と、が配置される。なお、本願において、「電解質膜−電極接合体(MEA)」とは、電解質膜と、前記電解質膜を挟持する1対のガス拡散電極とを有する集合体を意味する。なお、電解質膜−電極接合体を単に、「膜電極接合体」と称することもある。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) which is an embodiment (also referred to as a first embodiment) of a fuel cell of the present invention. FIG. 1 shows a single cell of the fuel cell. The PEFC 10 shown in FIG. 1 includes an electrolyte membrane 12 and a cathode gas diffusion electrode including a cathode catalyst layer 15 and a cathode gas diffusion layer 16 disposed on one surface of the electrolyte membrane 12. In addition, an anode gas diffusion electrode including an anode catalyst layer 13 and an anode gas diffusion layer 14 is disposed on the other surface of the electrolyte membrane 12. In the present application, the “electrolyte membrane-electrode assembly (MEA)” means an assembly having an electrolyte membrane and a pair of gas diffusion electrodes that sandwich the electrolyte membrane. The electrolyte membrane-electrode assembly may be simply referred to as “membrane electrode assembly”.

本発明のPEFC10は、カソード側セパレータ17およびアノード側セパレータ18からなる1対のセパレータにより挟持されている。ここで、カソード側セパレータ17のカソードガス拡散層16側表面には、運転時に酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路19が設けられており、反対側の表面には、運転時に冷却剤が流通する冷却流路(図示せず)が設けられている。一方、アノード側セパレータ18のアノードガス拡散層14側表面には、運転時に燃料ガスが流通する燃料ガス流路20が設けられており、反対側の表面には、運転時に冷却剤が流通する冷却流路(図示せず)が設けられている。そして、PEFC10の周囲には、1対のガス拡散電極を包囲するように、ガスケット21が配置されてもよい。ガスケット21はシール部材であり、接着層(図示せず)を介して、MEAの電解質膜12の外面に固定される構成を有していてもよい。ガスケットは、セパレータとMEAとのシール性を確保する機能を有している。なお、必要に応じて用いられる接着層は、接着性を確保することを考慮すると、ガスケットの形状に対応し、電解質膜の全周縁部に、額縁状に配置されることが好ましい。   The PEFC 10 of the present invention is sandwiched between a pair of separators including a cathode side separator 17 and an anode side separator 18. Here, the cathode gas diffusion layer 16 side surface of the cathode separator 17 is provided with an oxidant gas passage 19 through which an oxidant gas flows during operation, and a coolant is provided on the opposite surface during operation. A circulating cooling channel (not shown) is provided. On the other hand, the anode gas diffusion layer 14 side surface of the anode side separator 18 is provided with a fuel gas flow path 20 through which fuel gas flows during operation, and on the opposite surface, cooling through which coolant flows during operation. A flow path (not shown) is provided. A gasket 21 may be disposed around the PEFC 10 so as to surround the pair of gas diffusion electrodes. The gasket 21 is a seal member, and may have a configuration that is fixed to the outer surface of the MEA electrolyte membrane 12 via an adhesive layer (not shown). The gasket has a function of ensuring the sealing property between the separator and the MEA. Note that the adhesive layer used as necessary preferably corresponds to the shape of the gasket and is arranged in a frame shape on the entire peripheral edge of the electrolyte membrane in consideration of securing adhesiveness.

まず、本発明の燃料電池の特徴的部分であるガス拡散層について記載する。   First, a gas diffusion layer that is a characteristic part of the fuel cell of the present invention will be described.

(ガス拡散層)
本発明の燃料電池のガス拡散層の表面は、毛羽立ち状に突出した部位が従来のガス拡散層と比較して少ない。従来のガス拡散層の毛羽立ち状に突出した繊維端部の本数は、単位面積あたり、7500本/cm程度である。これに対し、本発明の燃料電池のガス拡散層のアノードガス拡散層およびカソードガス拡散層の少なくとも一方のいずれかの表面のガス拡散層の毛羽立ち状に突出した繊維端部の本数が5000本/cm以下である。好ましくは、2700本/cm以下であり、より好ましくは2000本/cm以下である。ガス拡散層の毛羽立ち状に突出した部位の数がかような範囲であると、隣接する部材との接触面積が増大するため、隣接する部材との接触抵抗が低減する。なお、ガス拡散層の毛羽立ち状に突出した部位の数の下限は、接触抵抗の点からは、少なければ少ないほどよい。なお、本発明において、単位面積あたりでの上記範囲の毛羽立ち状に突出した繊維端部の本数は、ガス拡散層のアノードガス拡散層およびカソードガス拡散層の少なくとも一方で満たされていればよい。しかしながら、本発明の効果が顕著に得られることから、アノードガス拡散層およびカソードガス拡散層の双方のいずれかの表面が、上記範囲の毛羽立ち状に突出した繊維端部の本数であることが好ましい。
(Gas diffusion layer)
The surface of the gas diffusion layer of the fuel cell according to the present invention has fewer portions protruding in a fluffy manner than the conventional gas diffusion layer. The number of fiber ends protruding in a fluffy manner in the conventional gas diffusion layer is about 7500 fibers / cm 2 per unit area. On the other hand, the number of fiber ends protruding in a fluffy manner in the gas diffusion layer on the surface of at least one of the anode gas diffusion layer and the cathode gas diffusion layer of the gas diffusion layer of the fuel cell of the present invention is 5000 / cm 2 or less. Preferably, it is 2700 lines / cm 2 or less, more preferably 2000 lines / cm 2 or less. When the number of the portions protruding in the fluff shape of the gas diffusion layer is within such a range, the contact area with the adjacent member increases, so that the contact resistance with the adjacent member decreases. In addition, the lower limit of the number of the part which protruded in the fluff shape of the gas diffusion layer is so preferable that it is small from the point of contact resistance. In the present invention, the number of fiber ends protruding in a fluffy shape within the above range per unit area only needs to be satisfied by at least one of the anode gas diffusion layer and the cathode gas diffusion layer of the gas diffusion layer. However, since the effects of the present invention are remarkably obtained, it is preferable that the surface of either the anode gas diffusion layer or the cathode gas diffusion layer has the number of fiber ends protruding in a fluffy shape within the above range. .

毛羽立ち状に突出した繊維端部の本数とは、観察視野において、繊維が表面から深さ方向に突出し、繊維が途中で断絶しているように観察される繊維本数を意味する。具体的には、毛羽立ち状に突出した繊維端部の本数は、ガス拡散層表面から45°傾斜角度から、ガス拡散層表面を倍率100〜500倍にてSEM観察し、ガス拡散層表面の単位面積あたりの繊維端部の本数を数える操作を3回繰り返し、各操作で測定された繊維端部の本数の平均値とする。   The number of fiber ends protruding in a fluffy manner means the number of fibers observed in the observation visual field so that the fibers protrude from the surface in the depth direction and the fibers are cut off halfway. Specifically, the number of fiber ends protruding in a fluffy manner is observed by SEM observation of the gas diffusion layer surface at a magnification of 100 to 500 times from a 45 ° inclination angle from the gas diffusion layer surface. The operation of counting the number of fiber ends per area is repeated three times to obtain the average value of the number of fiber ends measured in each operation.

毛羽立ち状に突出した繊維端部の本数が5000本/cm以下であるガス拡散層表面は、燃料電池において、少なくともセパレータと接する側に配置されることが好ましい。後述するように、ガス拡散層の触媒層側には、撥水剤を含むカーボン粒子の集合体からなるカーボン粒子層が存在することが多い。この場合、カーボン粒子層には毛羽立ちの問題がないため、触媒層とガス拡散層との接触抵抗が問題となることは少ない。一方、セパレータと接する側は、通常、毛羽立ちが生じる多孔質基材が直接接触するため、接触抵抗低減のために、ガス拡散層の表面の毛羽立ちを低減することが好ましい。このため、毛羽立ちが低減したガス拡散層表面は、燃料電池において、少なくともセパレータと接する側に配置されることが好ましい。 It is preferable that the surface of the gas diffusion layer in which the number of fiber end portions protruding in a fluffy state is 5000 pieces / cm 2 or less is arranged at least on the side in contact with the separator in the fuel cell. As will be described later, a carbon particle layer composed of an aggregate of carbon particles containing a water repellent is often present on the catalyst layer side of the gas diffusion layer. In this case, since the carbon particle layer has no problem of fuzz, the contact resistance between the catalyst layer and the gas diffusion layer is rarely a problem. On the other hand, since the porous substrate on which the fluff is generated is in direct contact with the side in contact with the separator, it is preferable to reduce the fluff on the surface of the gas diffusion layer in order to reduce contact resistance. For this reason, it is preferable that the gas diffusion layer surface with reduced fuzzing is disposed at least on the side in contact with the separator in the fuel cell.

ガス拡散層は、多孔質基材を含むことが好ましい。該多孔質基材としては、クロス、紙状抄紙体、不織布、ペーパ材、フェルト等が挙げられる。これらの中でも、クロス、不織布、ペーパ材であることが好ましい。また、多孔質基材を構成する材料は、導電性を有するようにするために、炭素繊維および/または金属繊維であることが好ましい。金属繊維としては、ステンレス、アルミニウム、チタニウムなどの金属繊維が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。中でも、空隙率が高く、ガス透過性、排水性に優れることから、カーボンクロス、カーボン不織布、カーボンペーパ、カーボンニットが好ましく用いられる。基材の厚さは、得られるガス拡散層の特性を考慮して適宜決定すればよいが、10〜500μm程度とすればよい。基材の厚さがかような範囲内の値であれば、機械的強度とガスおよび水などの拡散性とのバランスが適切に制御されうる。   The gas diffusion layer preferably includes a porous substrate. Examples of the porous substrate include cloth, paper-like paper body, nonwoven fabric, paper material, felt and the like. Among these, cloth, nonwoven fabric, and paper material are preferable. Moreover, it is preferable that the material which comprises a porous base material is carbon fiber and / or a metal fiber, in order to make it have electroconductivity. Examples of the metal fiber include metal fibers such as stainless steel, aluminum, and titanium. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, carbon cloth, carbon nonwoven fabric, carbon paper, and carbon knit are preferably used because of their high porosity and excellent gas permeability and drainage. The thickness of the substrate may be appropriately determined in consideration of the characteristics of the obtained gas diffusion layer, but may be about 10 to 500 μm. If the thickness of the substrate is within such a range, the balance between mechanical strength and diffusibility such as gas and water can be appropriately controlled.

ガス拡散層は、撥水性をより高めてフラッディング現象などを防止することを目的として、撥水剤を含むことが好ましい。撥水剤としては、特に限定されないが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)などのフッ素系の高分子材料、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられる。   The gas diffusion layer preferably contains a water repellent for the purpose of further improving water repellency and preventing a flooding phenomenon or the like. Although it does not specifically limit as a water repellent, Fluorine-type high things, such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyhexafluoropropylene, and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), are included. Examples thereof include molecular materials, polypropylene, and polyethylene.

また、撥水性をより向上させるために、ガス拡散層は、撥水剤を含むカーボン粒子の集合体からなるカーボン粒子層(マイクロポーラス層:MPL)を基材の触媒層側に有するものであってもよい。   Further, in order to further improve the water repellency, the gas diffusion layer has a carbon particle layer (microporous layer: MPL) made of an aggregate of carbon particles containing a water repellent on the catalyst layer side of the substrate. May be.

カーボン粒子層に含まれるカーボン粒子は特に限定されず、カーボンブラック、黒鉛、膨張黒鉛などの従来公知の材料が適宜採用されうる。なかでも、電子伝導性に優れ、比表面積が大きいことから、オイルファーネスブラック、チャネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックが好ましく用いられうる。カーボン粒子の平均粒子径は、10〜100nm程度とするのがよい。これにより、毛細管力による高い排水性が得られるとともに、触媒層との接触性も向上させることが可能となる。   The carbon particles contained in the carbon particle layer are not particularly limited, and conventionally known materials such as carbon black, graphite, and expanded graphite can be appropriately employed. Among them, carbon black such as oil furnace black, channel black, lamp black, thermal black, acetylene black and the like can be preferably used because of excellent electron conductivity and a large specific surface area. The average particle diameter of the carbon particles is preferably about 10 to 100 nm. Thereby, while being able to obtain the high drainage property by capillary force, it becomes possible to improve contact property with a catalyst layer.

カーボン粒子層に用いられる撥水剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)などのフッ素系の高分子材料、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられる。なかでも、撥水性、電極反応時の耐食性などに優れることから、フッ素系の高分子材料(例えば、ポリテトラフルオロエチレン)が好ましく用いられうる。なかでも、撥水性、電極反応時の耐食性などに優れることから、フッ素系の高分子材料が好ましく用いられうる。   Examples of the water repellent used in the carbon particle layer include fluorine such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyhexafluoropropylene, and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP). Polymer materials such as polypropylene, polypropylene, and polyethylene. Among them, a fluorine-based polymer material (for example, polytetrafluoroethylene) can be preferably used because of excellent water repellency, corrosion resistance during electrode reaction, and the like. Among these, fluorine-based polymer materials can be preferably used because of excellent water repellency, corrosion resistance during electrode reaction, and the like.

カーボン粒子層におけるカーボン粒子と撥水剤との混合比は、撥水性および電子伝導性のバランスを考慮して、質量比で90:10〜40:60(カーボン粒子:撥水剤)程度とするのがよい。なお、カーボン粒子層の厚さについても特に制限はなく、得られるガス拡散層の撥水性を考慮して適宜決定すればよいが、通常、1〜300μm程度である。   The mixing ratio of the carbon particles to the water repellent in the carbon particle layer is about 90:10 to 40:60 (carbon particles: water repellent) in terms of mass ratio in consideration of the balance between water repellency and electron conductivity. It is good. The thickness of the carbon particle layer is not particularly limited, and may be appropriately determined in consideration of the water repellency of the obtained gas diffusion layer, but is usually about 1 to 300 μm.

本発明のガス拡散層は、セパレータや触媒層との接触抵抗が低い。このため、特許文献1に記載のような、Au、Pt、Agなどの貴金属のコーティングを特に必要としない。このため、本発明のガス拡散層を有する燃料電池は、その性能を維持しつつ、安価に製造できる。   The gas diffusion layer of the present invention has low contact resistance with the separator and the catalyst layer. For this reason, the coating of noble metals, such as Au, Pt, and Ag as described in Patent Document 1, is not particularly required. For this reason, the fuel cell having the gas diffusion layer of the present invention can be manufactured at low cost while maintaining its performance.

(ガス拡散層の製造方法)
本発明のガス拡散層の製造方法は、特に限定されるものではないが、材料となるガス拡散層表面を研磨により加工して得ることが好ましい。上述したように、ガス拡散層は好適には多孔質基材を含むが、多孔質基材は繊維を含み、該繊維が毛羽立ち状となってガス拡散層表面に存在している。この毛羽立ち状の繊維の存在により、隣接する部材との接触面積が減少し、隣接する部材(触媒層、セパレータ)との間の接触抵抗が増大していた。ガス拡散層表面を研磨することにより、この毛羽立ち状の繊維が研磨され、表面から突出した状態の繊維が減少するため、隣接する部材と、ガス拡散層との接触面積が増大し、接触抵抗が低減する。また、研磨という安価な機械加工法を用いるため、コストの低減が実現でき、ガス拡散層の上に別途、蒸着層などの他の層を設ける場合等と比較して、簡便であり、特段大掛かりな設備を必要とするものでもない。さらに、毛羽立ちの低減方法が研磨であることから、簡易な研磨装置や材料を用いて、毛羽立ちの低減に要する研磨条件を簡単かつ詳細に設定することができる。ガス拡散層表面に存在する毛羽立ちは、深さ方向に非常に小さな範囲で存在するため、研磨のように細かく表面を改質できる方法が毛羽立ちの低減方法としては適切である。また、繊維を引き抜いて突出を除去することも考えられるが、繊維を完全に引き抜くことは困難であり、表面に突出した繊維が残りやすいが、これと比較して、研磨の場合にはガス拡散層表面が平滑になりやすい。
(Method for producing gas diffusion layer)
Although the manufacturing method of the gas diffusion layer of the present invention is not particularly limited, it is preferable that the surface of the gas diffusion layer as a material is processed by polishing. As described above, the gas diffusion layer preferably includes a porous substrate, but the porous substrate includes fibers, and the fibers are fluffy and exist on the surface of the gas diffusion layer. Due to the presence of the fluffy fibers, the contact area with the adjacent member decreased, and the contact resistance between the adjacent members (catalyst layer, separator) increased. By polishing the surface of the gas diffusion layer, the fluffy fibers are polished and the number of fibers protruding from the surface decreases, so that the contact area between the adjacent member and the gas diffusion layer increases, and the contact resistance is reduced. To reduce. In addition, since an inexpensive machining method called polishing is used, the cost can be reduced, and compared with the case where another layer such as a vapor deposition layer is separately provided on the gas diffusion layer, it is simple and particularly large. It doesn't require a lot of equipment. Furthermore, since the method for reducing fuzz is polishing, the polishing conditions required for reducing fuzz can be set easily and in detail using a simple polishing apparatus or material. Since the fluff existing on the surface of the gas diffusion layer exists in a very small range in the depth direction, a method capable of finely modifying the surface like polishing is appropriate as a method for reducing the fuzz. It is also possible to remove the protrusion by pulling out the fiber, but it is difficult to pull out the fiber completely, and the protruding fiber tends to remain on the surface. The layer surface tends to be smooth.

研磨の方法は、特に限定されないが、機械研磨であることが好ましい。機械研磨は、種々の組成の溶液に浸漬し化学的に研磨を行う化学研磨や特定溶液中で陽極溶解し電気化学的に研磨を行う電解研磨とは異なり、被研磨物に対して物理的処理により行われる研磨を指す。機械研磨は、研磨剤、研磨砥石、研磨布等を用いて人力で、あるいは機械力で物理的に研磨する方法を全て包含する。機械研磨には、例えば、ベルト研磨、手研磨、バフ研磨、ラップ研磨、ブラスト研磨などの乾式又は湿式の機械研磨が含まれる。上記機械研磨は、1種の研磨方法で研磨を行ってもよいし、2種以上の研磨方法を組み合わせてもよい。中でも、量産性と表面平滑性確保の点から、バフ研磨、ラップ研磨およびこれらの研磨方法の組み合わせであることが好ましい。また、少量であれば#1000〜#2000粒子の耐水ペーパ等を用いて、表面研磨を行ってもよい。   The method of polishing is not particularly limited, but mechanical polishing is preferable. Mechanical polishing is different from chemical polishing in which chemical polishing is performed by immersing in solutions of various compositions, and electropolishing in which anodic dissolution is performed in a specific solution and electrochemical polishing is performed on the object to be polished. Refers to polishing performed by Mechanical polishing includes all methods of using a polishing agent, a polishing grindstone, a polishing cloth or the like to physically polish manually or mechanically. The mechanical polishing includes, for example, dry or wet mechanical polishing such as belt polishing, hand polishing, buff polishing, lapping polishing, and blast polishing. The mechanical polishing may be performed by one type of polishing method or a combination of two or more types of polishing methods. Among these, from the viewpoint of ensuring mass productivity and surface smoothness, buffing, lapping and a combination of these polishing methods are preferable. If the amount is small, surface polishing may be performed using water resistant paper of # 1000 to # 2000 particles.

ガス拡散層を研磨する際に、好ましくは、ガス拡散層の表面上に存在する毛羽立ち状に突出した部位を研磨除去するように、研磨条件を適宜選設定することが好ましい。突出した部位を研磨除去するとは、毛羽立ち状に突出した部位を完全に除去するように研磨することに加え、元のガス拡散層から毛羽立ちを低減するように除去することも含む。考慮すべき研磨条件としては、押付け力、研磨材の回転数、研磨材の粒度(粗さ)などが挙げられる。具体的な条件設定は、ガス拡散層の基材の固さ、あるいは用いられる研磨方法によって、適宜設定される。例えば、バフ研磨の場合、研磨の際の押付け力は、0.1〜500g/cmであることが好ましく、1〜10g/cmであることがより好ましい。また、バフ研磨の場合、バフ回転数は、5〜3000rpmであることが好ましく、60〜200rpmであることがより好ましい。 When polishing the gas diffusion layer, it is preferable to select and set the polishing conditions appropriately so as to polish and remove the fluffy projecting portion present on the surface of the gas diffusion layer. Polishing and removing the protruding portion includes not only polishing so as to completely remove the protruding portion but also removing the protruding portion from the original gas diffusion layer. The polishing conditions to be considered include pressing force, the rotational speed of the abrasive, and the particle size (roughness) of the abrasive. Specific conditions are appropriately set depending on the hardness of the base material of the gas diffusion layer or the polishing method used. For example, in the case of buffing, the pressing force at the time of polishing is preferably from 0.1 to 500 g / cm 2, more preferably 1 to 10 g / cm 2. In the case of buffing, the buff rotation speed is preferably 5 to 3000 rpm, and more preferably 60 to 200 rpm.

ガス拡散層の研磨量(研磨深さ)は、研磨前のガス拡散層の表面を基準とした場合に、5〜150μmであることが好ましく、10〜50μmであることがより好ましい。また、研磨前の、ガス拡散層表面から毛羽立ち状に突出した繊維端部の本数を100とした場合に、研磨後の、ガス拡散層表面から毛羽立ち状に突出した繊維端部の本数が、好ましくは70以下、より好ましくは50以下、さらに好ましくは40以下となるように、研磨条件を設定することが好ましい。なおこの場合の下限は、小さければ小さいほど好ましいため、特に制限されるものではないが、製造の容易性から、10以上であることが好ましい。   The polishing amount (polishing depth) of the gas diffusion layer is preferably 5 to 150 μm, more preferably 10 to 50 μm, based on the surface of the gas diffusion layer before polishing. Further, when the number of fiber ends protruding from the gas diffusion layer surface before polishing is 100, the number of fiber ends protruding from the gas diffusion layer surface after polishing is preferably It is preferable to set the polishing conditions so as to be 70 or less, more preferably 50 or less, and still more preferably 40 or less. In addition, since the minimum in this case is so preferable that it is small, it is not restrict | limited especially, but it is preferable that it is 10 or more from the ease of manufacture.

研磨の際に用いられる砥粒としては、従来公知のものを用いることができる。例えば、バフ研磨に用いられる砥粒としては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア、マグネシア等の金属酸化物、ダイヤモンド、SiCなどの非酸化物を用いることができる。この際、砥粒の平均粒子径は特に限定されるものではないが、耐水ペーパ相当で#1000〜2000番であることが好ましく、耐水ペーパ#1200〜1500番であることがより好ましい。なお、砥粒の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡像より調べられる触媒成分の粒子径の平均値として測定されうる。また、例えば、ラップ研磨に用いられる砥粒としては、コロイダルシリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物等を用いることができる。この際、砥粒の平均粒子径は特に限定されるものではないが、耐水ペーパ相当で#1000〜2000番であることが好ましく、耐水ペーパ#相当で1200〜1500番であることがより好ましい。   A conventionally well-known thing can be used as an abrasive grain used in the case of grinding | polishing. For example, as the abrasive grains used for buffing, metal oxides such as colloidal silica, fumed silica, ceria, alumina, zirconia, and magnesia, and non-oxides such as diamond and SiC can be used. At this time, the average particle size of the abrasive grains is not particularly limited, but is preferably # 1000 to 2000, which is equivalent to water-resistant paper, and more preferably water-resistant paper # 1200 to 1500. In addition, the average particle diameter of an abrasive grain can be measured as an average value of the particle diameter of the catalyst component investigated from a transmission electron microscope image. Further, for example, as abrasive grains used for lapping, metal oxides such as colloidal silica, ceria, alumina, and zirconia can be used. At this time, the average particle diameter of the abrasive grains is not particularly limited, but is preferably # 1000 to 2000 for water resistant paper, and more preferably 1200 to 1500 for water resistant paper #.

バフ研磨は、乾式または湿式のどちらでもよい。   The buffing may be either dry or wet.

研磨後、研磨くずを除くなどの目的で洗浄工程を行うことが好ましい。洗浄の種類としては、超音波洗浄、エアブローなどが挙げられる。   After the polishing, it is preferable to carry out a cleaning step for the purpose of removing polishing debris. Examples of types of cleaning include ultrasonic cleaning and air blow.

ガス拡散層の研磨を行う際には、少なくともセパレータと接する側のガス拡散層の表面を研磨することが好ましい。ガス拡散層の触媒層側には、上述したように、撥水剤を含むカーボン粒子の集合体からなるカーボン粒子層が存在することが多い。この場合、触媒層とガス拡散層との接触抵抗が問題となることは少ない。一方、セパレータと接する側は、通常、毛羽立ちが生じる多孔質基材であるため、接触抵抗低減のために、ガス拡散層の表面の毛羽立ちを低減することが好ましい。このため、少なくともセパレータと接する側のガス拡散層表面を研磨し、表面の毛羽立ち状部位を除去/低減することが好ましい。   When polishing the gas diffusion layer, it is preferable to polish at least the surface of the gas diffusion layer in contact with the separator. As described above, a carbon particle layer composed of an aggregate of carbon particles containing a water repellent is often present on the catalyst layer side of the gas diffusion layer. In this case, the contact resistance between the catalyst layer and the gas diffusion layer is rarely a problem. On the other hand, since the side in contact with the separator is usually a porous substrate that generates fuzz, it is preferable to reduce the fuzz on the surface of the gas diffusion layer in order to reduce contact resistance. For this reason, it is preferable to polish at least the surface of the gas diffusion layer on the side in contact with the separator to remove / reduce the fluffy portion on the surface.

本発明の燃料電池はガス拡散層に特徴を有するため、MEAやPEFCを構成するその他の部材については、燃料電池の分野において従来公知の構成がそのまま、または適宜改良されて採用されうる。以下、PEFCの各構成要素について、順に詳細に説明するが、下記の形態のみに限定されることはない。   Since the fuel cell of the present invention is characterized by the gas diffusion layer, the other members constituting the MEA and PEFC can be employed in the fuel cell field as they are or as they are appropriately modified. Hereinafter, although each component of PEFC is explained in detail in order, it is not limited only to the following form.

[電解質膜]
電解質膜は、イオン交換樹脂から構成され、PEFCの運転時にアノード側触媒層で生成したプロトンを膜厚方向に沿ってカソード側触媒層へと選択的に透過させる機能を有する。本発明の電解質膜は、固体高分子電解質膜であると特に好ましい。また、高分子電解質膜は、アノード側に供給される燃料ガスとカソード側に供給される酸化剤ガスとを混合させないための隔壁としての機能をも有する。
[Electrolyte membrane]
The electrolyte membrane is made of an ion exchange resin and has a function of selectively permeating protons generated in the anode side catalyst layer during PEFC operation along the film thickness direction to the cathode side catalyst layer. The electrolyte membrane of the present invention is particularly preferably a solid polymer electrolyte membrane. The polymer electrolyte membrane also has a function as a partition wall for preventing the fuel gas supplied to the anode side and the oxidant gas supplied to the cathode side from being mixed.

高分子電解質膜の具体的な構成は特に制限されず、燃料電池の分野において従来公知の高分子電解質膜が適宜採用されうる。高分子電解質膜は、構成材料であるイオン交換樹脂の種類によって、フッ素系高分子電解質膜と炭化水素系高分子電解質膜とに大別される。フッ素系高分子電解質膜を構成するイオン交換樹脂としては、例えば、ナフィオン(登録商標、デュポン社製)、アシプレックス(登録商標、旭化成株式会社製)、フレミオン(登録商標、旭硝子株式会社製)等のパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー、パーフルオロカーボンホスホン酸系ポリマー、トリフルオロスチレンスルホン酸系ポリマー、エチレンテトラフルオロエチレン−g−スチレンスルホン酸系ポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリビニリデンフルオリド−パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーなどが挙げられる。耐熱性、化学的安定性などの発電性能上の観点からはこれらのフッ素系高分子電解質膜が好ましく用いられ、特に好ましくはパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーから構成されるフッ素系高分子電解質膜が用いられる。   The specific configuration of the polymer electrolyte membrane is not particularly limited, and conventionally known polymer electrolyte membranes can be appropriately employed in the field of fuel cells. Polymer electrolyte membranes are roughly classified into fluorine-based polymer electrolyte membranes and hydrocarbon-based polymer electrolyte membranes depending on the type of ion exchange resin that is a constituent material. Examples of ion exchange resins constituting the fluorine-based polymer electrolyte membrane include Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont), Aciplex (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.), Flemion (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), and the like. Perfluorocarbon sulfonic acid polymer, perfluorocarbon phosphonic acid polymer, trifluorostyrene sulfonic acid polymer, ethylene tetrafluoroethylene-g-styrene sulfonic acid polymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polyvinylidene fluoride- Examples include perfluorocarbon sulfonic acid polymers. From the viewpoint of power generation performance such as heat resistance and chemical stability, these fluorine-based polymer electrolyte membranes are preferably used, and particularly preferably fluorine-based polymer electrolyte membranes composed of perfluorocarbon sulfonic acid polymers are used. It is done.

前記炭化水素系電解質として、具体的には、スルホン化ポリエーテルスルホン(S−PES)、スルホン化ポリアリールエーテルケトン、スルホン化ポリベンズイミダゾールアルキル、ホスホン化ポリベンズイミダゾールアルキル、スルホン化ポリスチレン、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン(S−PEEK)、スルホン化ポリフェニレン(S−PPP)などが挙げられる。原料が安価で製造工程が簡便であり、かつ材料の選択性が高いといった製造上の観点からは、これらの炭化水素系高分子電解質膜が好ましく用いられる。なお、上述したイオン交換樹脂は、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。また、上述した材料のみに制限されず、その他の材料が用いられてもよいことは勿論である。   Specific examples of the hydrocarbon electrolyte include sulfonated polyethersulfone (S-PES), sulfonated polyaryletherketone, sulfonated polybenzimidazole alkyl, phosphonated polybenzimidazole alkyl, sulfonated polystyrene, and sulfonated. Examples include polyetheretherketone (S-PEEK) and sulfonated polyphenylene (S-PPP). These hydrocarbon polymer electrolyte membranes are preferably used from the viewpoint of production such that the raw material is inexpensive, the production process is simple, and the material selectivity is high. In addition, as for the ion exchange resin mentioned above, only 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together. Moreover, it is needless to say that other materials may be used without being limited to the above-described materials.

高分子電解質膜の厚さは、得られるMEAやPEFCの特性を考慮して適宜決定すればよく、特に制限されない。ただし、高分子電解質膜の厚さは、好ましくは5〜300μmであり、より好ましくは10〜200μmであり、さらに好ましくは15〜150μmである。厚さがかような範囲内の値であると、製膜時の強度や使用時の耐久性、および使用時の出力特性のバランスが適切に制御されうる。   The thickness of the polymer electrolyte membrane may be appropriately determined in consideration of the characteristics of the obtained MEA and PEFC, and is not particularly limited. However, the thickness of the polymer electrolyte membrane is preferably 5 to 300 μm, more preferably 10 to 200 μm, and still more preferably 15 to 150 μm. When the thickness is within such a range, the balance between strength during film formation, durability during use, and output characteristics during use can be appropriately controlled.

[触媒層]
触媒層は、実際に反応が進行する層である。具体的には、アノード側触媒層では水素の酸化反応が進行し、カソード側触媒層では酸素の還元反応が進行する。触媒層は、触媒成分、触媒成分を担持する導電性担体、およびプロトン伝導性の高分子電解質を含む。
[Catalyst layer]
The catalyst layer is a layer where the reaction actually proceeds. Specifically, a hydrogen oxidation reaction proceeds in the anode side catalyst layer, and an oxygen reduction reaction proceeds in the cathode side catalyst layer. The catalyst layer includes a catalyst component, a conductive carrier that supports the catalyst component, and a proton-conductive polymer electrolyte.

アノード側触媒層に用いられる触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば特に制限はなく公知の触媒が同様にして使用できる。また、カソード側触媒層に用いられる触媒成分もまた、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば特に制限はなく公知の触媒が同様にして使用できる。具体的には、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属、およびそれらの合金等などから選択される。ただし、その他の材料が用いられてもよいことは勿論である。これらのうち、触媒活性、一酸化炭素等に対する耐被毒性、耐熱性などを向上させるために、少なくとも白金を含むものが好ましく用いられる。前記合金の組成は、合金化する金属の種類にもよるが、白金が30〜90原子%、合金化する金属が10〜70原子%とするのがよい。カソード側触媒として合金を使用する場合の合金の組成は、合金化する金属の種類などによって異なり、当業者が適宜選択できるが、白金が30〜90原子%、合金化する他の金属が10〜70原子%とすることが好ましい。なお、合金とは、一般に金属元素に1種以上の金属元素または非金属元素を加えたものであって、金属的性質をもっているものの総称である。合金の組織には、成分元素が別個の結晶となるいわば混合物である共晶合金、成分元素が完全に溶け合い固溶体となっているもの、成分元素が金属間化合物または金属と非金属との化合物を形成しているものなどがあり、本願ではいずれであってもよい。この際、アノード触媒層に用いられる触媒成分およびカソード触媒層に用いられる触媒成分は、上記の中から適宜選択できる。以下の説明では、特記しない限り、アノード触媒層およびカソード触媒層用の触媒成分についての説明は、両者について同様の定義であり、一括して、「触媒成分」と称する。しかしながら、アノード触媒層およびカソード触媒層の触媒成分は同一である必要はなく、上記したような所望の作用を奏するように、適宜選択される。   The catalyst component used in the anode side catalyst layer is not particularly limited as long as it has a catalytic action in the oxidation reaction of hydrogen, and a known catalyst can be used in the same manner. Further, the catalyst component used in the cathode side catalyst layer is not particularly limited as long as it has a catalytic action for the oxygen reduction reaction, and a known catalyst can be used in the same manner. Specifically, it is selected from platinum, ruthenium, iridium, rhodium, palladium, osmium, tungsten, lead, iron, chromium, cobalt, nickel, manganese, vanadium, molybdenum, gallium, aluminum and the like, and alloys thereof. Is done. However, it goes without saying that other materials may be used. Among these, those containing at least platinum are preferably used in order to improve catalyst activity, poisoning resistance to carbon monoxide and the like, heat resistance, and the like. The composition of the alloy is preferably 30 to 90 atomic% for platinum and 10 to 70 atomic% for the metal to be alloyed, depending on the type of metal to be alloyed. The composition of the alloy when the alloy is used as the cathode-side catalyst varies depending on the type of metal to be alloyed and the like and can be appropriately selected by those skilled in the art, but platinum is 30 to 90 atomic%, and other metals to be alloyed are 10 to It is preferable to set it as 70 atomic%. In general, an alloy is a generic term for a metal element having one or more metal elements or non-metal elements added and having metallic properties. The alloy structure consists of a eutectic alloy, which is a mixture of the component elements as separate crystals, a component element completely melted into a solid solution, and a component element composed of an intermetallic compound or a compound of a metal and a nonmetal. There is what is formed, and any may be used in the present application. At this time, the catalyst component used for the anode catalyst layer and the catalyst component used for the cathode catalyst layer can be appropriately selected from the above. In the following description, unless otherwise specified, the descriptions of the catalyst components for the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer have the same definition for both, and are collectively referred to as “catalyst components”. However, the catalyst components of the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer do not have to be the same, and are appropriately selected so as to exhibit the desired action as described above.

触媒成分の形状や大きさは、特に制限されず公知の触媒成分と同様の形状および大きさが使用できるが、触媒成分は、粒状であることが好ましい。この際、触媒粒子の平均粒子径は、好ましくは1〜30nm、より好ましくは1.5〜20nm、さらに好ましくは2〜10nm、特に好ましくは2〜5nmである。触媒粒子の平均粒子径がかような範囲内の値であると、電気化学反応が進行する有効電極面積に関連する触媒利用率と担持の簡便さとのバランスが適切に制御されうる。なお、本発明における「触媒粒子の平均粒子径」は、X線回折における触媒成分の回折ピークの半値幅より求められる結晶子径や、透過型電子顕微鏡像より調べられる触媒成分の粒子径の平均値として測定されうる。   The shape and size of the catalyst component are not particularly limited, and the same shape and size as known catalyst components can be used, but the catalyst component is preferably granular. At this time, the average particle diameter of the catalyst particles is preferably 1 to 30 nm, more preferably 1.5 to 20 nm, still more preferably 2 to 10 nm, and particularly preferably 2 to 5 nm. When the average particle diameter of the catalyst particles is within such a range, the balance between the catalyst utilization rate related to the effective electrode area where the electrochemical reaction proceeds and the ease of loading can be appropriately controlled. The “average particle diameter of catalyst particles” in the present invention is the average of the crystallite diameter determined from the half-value width of the diffraction peak of the catalyst component in X-ray diffraction or the average particle diameter of the catalyst component determined from a transmission electron microscope image. It can be measured as a value.

導電性担体は、上述した触媒成分を担持するための担体、および触媒成分との電子の授受に関与する電子伝導パスとして機能する。   The conductive carrier functions as a carrier for supporting the above-described catalyst component and an electron conduction path involved in the exchange of electrons with the catalyst component.

導電性担体としては、触媒成分を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、充分な電子伝導性を有しているものであればよく、主成分がカーボンであることが好ましい。具体的には、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛などからなるカーボン粒子が挙げられる。なお、「主成分がカーボンである」とは、主成分として炭素原子を含むことをいい、炭素原子のみからなる、実質的に炭素原子からなる、の双方を含む概念である。場合によっては、燃料電池の特性を向上させるために、炭素原子以外の元素が含まれていてもよい。なお、「実質的に炭素原子からなる」とは、2〜3質量%程度以下の不純物の混入が許容されうることを意味する。   Any conductive carrier may be used as long as it has a specific surface area for supporting the catalyst component in a desired dispersed state and sufficient electron conductivity, and the main component is preferably carbon. Specific examples include carbon particles made of carbon black, activated carbon, coke, natural graphite, artificial graphite and the like. “The main component is carbon” means that the main component contains carbon atoms, and is a concept that includes both carbon atoms and substantially carbon atoms. In some cases, elements other than carbon atoms may be included in order to improve the characteristics of the fuel cell. Note that “substantially consisting of carbon atoms” means that contamination of about 2 to 3 mass% or less of impurities can be allowed.

導電性担体のBET比表面積は、触媒成分を高分散担持させるのに充分な比表面積であればよいが、好ましくは20〜1600m/g、より好ましくは80〜1200m/gである。導電性担体の比表面積がかような範囲内の値であると、導電性担体上での触媒成分の分散性と触媒成分の有効利用率とのバランスが適切に制御されうる。 The BET specific surface area of the conductive carrier may be a specific surface area sufficient to carry the catalyst component in a highly dispersed state, but is preferably 20 to 1600 m 2 / g, more preferably 80 to 1200 m 2 / g. When the specific surface area of the conductive support is in such a range, the balance between the dispersibility of the catalyst component on the conductive support and the effective utilization rate of the catalyst component can be appropriately controlled.

導電性担体のサイズについても特に限定されないが、担持の簡便さ、触媒利用率、電極触媒層の厚みを適切な範囲で制御するなどの観点からは、平均粒子径を5〜200nm、好ましくは10〜100nm程度とするとよい。   The size of the conductive carrier is not particularly limited, but from the viewpoint of easy loading, catalyst utilization, and control of the electrode catalyst layer thickness within an appropriate range, the average particle size is 5 to 200 nm, preferably 10 It is good to be about ~ 100 nm.

導電性担体に触媒成分が担持されてなる複合体(以下、「電極触媒」とも称する)において、触媒成分の担持量は、電極触媒の全量に対して、好ましくは10〜80質量%、より好ましくは30〜70質量%である。触媒成分の担持量がかような範囲内の値であると、導電性担体上での触媒成分の分散度と触媒性能とのバランスが適切に制御されうる。なお、触媒成分の担持量は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)によって測定されうる。   In a composite in which a catalyst component is supported on a conductive carrier (hereinafter also referred to as “electrode catalyst”), the supported amount of the catalyst component is preferably 10 to 80% by mass, more preferably based on the total amount of the electrode catalyst. Is 30-70 mass%. When the supported amount of the catalyst component is within such a range, the balance between the degree of dispersion of the catalyst component on the conductive support and the catalyst performance can be appropriately controlled. The supported amount of the catalyst component can be measured by inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP).

また、担体への触媒成分の担持は公知の方法で行うことができる。例えば、含浸法、液相還元担持法、蒸発乾固法、コロイド吸着法、噴霧熱分解法、逆ミセル(マイクロエマルジョン法)などの公知の方法が使用できる。   The catalyst component can be supported on the carrier by a known method. For example, known methods such as impregnation method, liquid phase reduction support method, evaporation to dryness method, colloid adsorption method, spray pyrolysis method, reverse micelle (microemulsion method) can be used.

または、本発明において、電極触媒は市販品を使用してもよい。このような市販品としては、例えば、田中貴金属工業製、エヌ・イー・ケムキャット製、E−TEK製、ジョンソンマッセイ製などの電極触媒が使用できる。これらの電極触媒は、カーボン担体に、白金や白金合金を担持(触媒種の担持濃度、20〜70質量%)したものである。上記において、カーボン担体としては、ケッチェンブラック、バルカン、アセチレンブラック、ブラックパール、予め高温で熱処理した黒鉛化処理カーボン担体(例えば、黒鉛化処理ケッチェンブラック)、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンファイバー、メソポーラスカーボンなどがある。   Alternatively, in the present invention, a commercially available electrode catalyst may be used. As such commercially available products, for example, electrode catalysts such as those manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd., N.E. Chemcat, E-TEK, and Johnson Matthey can be used. These electrode catalysts are obtained by supporting platinum or a platinum alloy on a carbon carrier (supporting concentration of catalyst species: 20 to 70% by mass). In the above, as the carbon carrier, ketjen black, vulcan, acetylene black, black pearl, graphitized carbon carrier (for example, graphitized ketjen black) previously heat treated at high temperature, carbon nanotube, carbon nanohorn, carbon fiber, There is mesoporous carbon.

触媒層には、電極触媒に加えて、イオン伝導性の高分子電解質が含まれる。当該高分子電解質は特に限定されず従来公知の知見が適宜参照されうるが、例えば、上述した高分子電解質膜を構成するイオン交換樹脂が前記高分子電解質として触媒層に添加されうる。触媒層が保水層である場合には、バインダー材料として、上記高分子電解質が用いられる。   The catalyst layer includes an ion conductive polymer electrolyte in addition to the electrode catalyst. The polymer electrolyte is not particularly limited, and conventionally known knowledge can be referred to as appropriate. For example, the above-described ion exchange resin constituting the polymer electrolyte membrane can be added to the catalyst layer as the polymer electrolyte. When the catalyst layer is a water retention layer, the polymer electrolyte is used as a binder material.

[ガスケット]
ガスケットは、1対のガス拡散電極を包囲するようにPEFCの周囲に配置され、触媒層に供給されたガスが外部にリークするのを防止する機能を有する。
[gasket]
The gasket is disposed around the PEFC so as to surround the pair of gas diffusion electrodes, and has a function of preventing the gas supplied to the catalyst layer from leaking to the outside.

ガスケットを構成する材料としては、特に制限はないが、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、ポリイソブチレンゴム等のゴム材料、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等のフッ素系の高分子材料、ポリオレフィンやポリエステル等の熱可塑性樹脂などが挙げられる。また、ガスケットの厚さにも特に制限はなく、好ましくは50μm〜2mmであり、より好ましくは100μm〜1mm程度とすればよい。   The material constituting the gasket is not particularly limited, but rubber materials such as fluoro rubber, silicon rubber, ethylene propylene rubber (EPDM), polyisobutylene rubber, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), Examples thereof include fluorine-based polymer materials such as polyhexafluoropropylene and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), and thermoplastic resins such as polyolefin and polyester. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the thickness of a gasket, Preferably it is 50 micrometers-2 mm, More preferably, what is necessary is just to be about 100 micrometers-1 mm.

[セパレータ]
MEAは、セパレータで挟持されてPEFCの単セルを構成する。PEFCは、単セルが複数個直列に接続されてなるスタック構造を有するのが一般的である。この際、セパレータは、各MEAを直列に電気的に接続する機能に加えて、燃料ガスおよび酸化剤ガス並びに冷媒といった異なる流体を流す流路やマニホールドを備え、さらにはスタックの機械的強度を保つといった機能をも有する。
[Separator]
The MEA is sandwiched between separators to form a single PEFC cell. The PEFC generally has a stack structure in which a plurality of single cells are connected in series. At this time, in addition to the function of electrically connecting each MEA in series, the separator includes a flow path and a manifold through which different fluids such as a fuel gas, an oxidant gas, and a refrigerant flow, and further maintains the mechanical strength of the stack. It also has the function.

セパレータを構成する材料は特に制限されず、従来公知の知見が適宜参照されうるが、例えば、緻密カーボングラファイト、炭素板等のカーボン材料や、ステンレス等の金属材料などが挙げられる。セパレータのサイズや流路の形状などは特に限定されず、PEFCの出力特性などを考慮して適宜決定すればよい。   The material constituting the separator is not particularly limited, and conventionally known knowledge can be referred to as appropriate, and examples thereof include carbon materials such as dense carbon graphite and carbon plate, and metal materials such as stainless steel. The size of the separator, the shape of the flow path, and the like are not particularly limited, and may be appropriately determined in consideration of the output characteristics of PEFC.

本発明のPEFCの製造方法は特に制限されず、燃料電池の分野において従来公知の知見を適宜参照することにより製造可能である。   The PEFC production method of the present invention is not particularly limited, and can be produced by appropriately referring to conventionally known knowledge in the field of fuel cells.

以上、高分子電解質形燃料電池を例に挙げて説明したが、燃料電池としてはこの他にも、アルカリ型燃料電池、ダイレクトメタノール型燃料電池、マイクロ燃料電池などが挙げられ、いずれの電池に適用してもよい。なかでも小型かつ高密度・高出力化が可能であるから、高分子電解質形燃料電池(PEFC)が好ましく挙げられる。本発明の燃料電池は、搭載スペースが限定される車両などの移動体用電源の他、定置用電源などとして有用であるが、特にシステムの起動/停止や出力変動が頻繁に発生する車両、より好ましくは自動車用途で特に好適に使用できる。   As described above, the polymer electrolyte fuel cell has been described as an example, but other fuel cells include alkaline fuel cells, direct methanol fuel cells, micro fuel cells, etc. May be. Among them, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is preferable because it is small and can achieve high density and high output. The fuel cell of the present invention is useful as a stationary power source in addition to a power source for a moving body such as a vehicle in which a mounting space is limited. In particular, a vehicle in which system start / stop and output fluctuation frequently occur, Preferably, it can be used particularly suitably for automobile applications.

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.

ガス拡散層基材として、カーボンペーパであるTORAY TGP−H−060(東レ株式会社製、厚さ0.19mm)を用いた。このガス拡散層基材を、#1000番の耐水ペーパを用いて表面を研磨した。この後、砥粒として粒径φ0.5mmのアルミナ粒子を用い、押付け力1g/cm、バフ回転数60rpmで表面をバフ処理した。この結果、研磨深さは、約20μmであった。バフ処理の後、超音波洗浄を行った。 As the gas diffusion layer base material, TORAY TGP-H-060 (manufactured by Toray Industries, Inc., thickness 0.19 mm), which is carbon paper, was used. The surface of this gas diffusion layer substrate was polished using # 1000 water resistant paper. Thereafter, alumina particles having a particle diameter of φ0.5 mm were used as abrasive grains, and the surface was buffed with a pressing force of 1 g / cm 2 and a buff rotation speed of 60 rpm. As a result, the polishing depth was about 20 μm. After buffing, ultrasonic cleaning was performed.

このようにして得られたガス拡散層(実施例1)と、未処理ガス拡散層(比較例1)の表面SEM観察写真(ガス拡散層表面から45°傾斜から観察)を、図2に示す。図からわかるように、実施例1のガス拡散層表面の写真は、比較例1と比較して、表面の毛羽立ち状に突出した部分が減少していることが分かる。SEMの観察写真から、ガス拡散層表面から毛羽立ち状に突出した繊維端部の本数を測定したところ、実施例1は2700本/cmであり、比較例1は、7500本/cmであった。 FIG. 2 shows a surface SEM observation photograph (observed from a 45 ° inclination from the surface of the gas diffusion layer) of the gas diffusion layer (Example 1) thus obtained and the untreated gas diffusion layer (Comparative Example 1). . As can be seen from the figure, in the photograph of the gas diffusion layer surface of Example 1, as compared with Comparative Example 1, it can be seen that the portion of the surface protruding in a fluffy manner is reduced. From the SEM observation photograph, the number of fiber ends protruding in a fluffy manner from the surface of the gas diffusion layer was measured. As a result, Example 1 was 2700 fibers / cm 2 and Comparative Example 1 was 7500 fibers / cm 2. It was.

実施例1および比較例1のガス拡散層の電気的接触抵抗を求めるために、絶縁部材(厚さ2mmのアクリル板)に幅2mmの金箔(厚さ0.1mm)を、2mmピッチで3本貼り付けた抵抗測定装置を作製した。計測装置の概略図を図3に示す。その上にガス拡散層を置いて1.0MPaの面圧を付与し、電気化学診断装置で端子間距離2mm、6mmの2条件にて電気抵抗を測定し、接触抵抗を求めた。電気抵抗測定結果を図4に示す。測定の結果、実施例1のガス拡散層の接触抵抗は、比較例1よりも10%程度低下していることが確認された。   In order to obtain the electrical contact resistance of the gas diffusion layers of Example 1 and Comparative Example 1, three pieces of gold foil (thickness 0.1 mm) having a width of 2 mm are provided on an insulating member (acrylic plate having a thickness of 2 mm) at a pitch of 2 mm. An affixed resistance measuring device was produced. A schematic diagram of the measuring device is shown in FIG. A gas diffusion layer was placed thereon, a surface pressure of 1.0 MPa was applied, the electrical resistance was measured with an electrochemical diagnostic device under two conditions of a distance between terminals of 2 mm and 6 mm, and contact resistance was obtained. The electric resistance measurement results are shown in FIG. As a result of the measurement, it was confirmed that the contact resistance of the gas diffusion layer of Example 1 was lower by about 10% than that of Comparative Example 1.

以上のように、ガス拡散層表面の毛羽立ち状に突出した部位が低減することによって、ガス拡散層表面とセパレータとの接触面積が拡大し、電気的接触抵抗の低減を図ることができる。   As described above, by reducing the portion of the gas diffusion layer that protrudes in a fluffy manner, the contact area between the surface of the gas diffusion layer and the separator can be expanded, and the electrical contact resistance can be reduced.

10 固体高分子形燃料電池、
12 電解質膜、
13 アノード触媒層、
14 アノードガス拡散層、
15 カソード触媒層、
16 カソードガス拡散層、
17 カソード側セパレータ、
18 アノード側セパレータ、
19 酸化剤ガス流路、
20 燃料ガス流路、
21 ガスケット。
10 polymer electrolyte fuel cell,
12 electrolyte membrane,
13 Anode catalyst layer,
14 Anode gas diffusion layer,
15 cathode catalyst layer,
16 cathode gas diffusion layer,
17 Cathode side separator,
18 anode separator,
19 Oxidant gas flow path,
20 fuel gas flow path,
21 Gasket.

Claims (2)

電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に配置された、カソード触媒層およびカソードガス拡散層を含むカソードガス拡散電極と、前記電解質膜の他方の面に配置された、アノード触媒層およびアノードガス拡散層を含むアノードガス拡散電極と、を有する電解質膜−電極接合体ならびに電解質膜−電極接合体の外側に配置されるセパレータを含む燃料電池の製造方法であって、
前記カソードガス拡散層および前記アノードガス拡散層の少なくとも一方のガス拡散層が、多孔質基材を含み、
前記多孔質基材が、カーボン繊維もしくは金属繊維から成るクロス、不織布またはペーパ材であり、
前記多孔質基材のセパレータと接する面の表面上に存在する毛羽立ち状に突出した部位を研磨する工程を含む、燃料電池の製造方法。
An electrolyte membrane, a cathode gas diffusion electrode including a cathode catalyst layer and a cathode gas diffusion layer disposed on one surface of the electrolyte membrane, and an anode catalyst layer and an anode gas disposed on the other surface of the electrolyte membrane An anode gas diffusion electrode including a diffusion layer, and a method of manufacturing a fuel cell including an electrolyte membrane-electrode assembly and a separator disposed outside the electrolyte membrane-electrode assembly,
At least one of the cathode gas diffusion layer and the anode gas diffusion layer includes a porous substrate;
The porous substrate is a cloth, nonwoven fabric or paper material made of carbon fiber or metal fiber;
The manufacturing method of a fuel cell including the process of grind | polishing the site | part which protruded in the shape of fluff which exists on the surface of the surface which contact | connects the separator of the said porous base material.
前記研磨する多孔質基材を含むガス拡散層が撥水剤を含むカーボン粒子の集合体からなるカーボン粒子層を触媒層側に有する、請求項に記載の燃料電池の製造方法。

2. The method of manufacturing a fuel cell according to claim 1 , wherein the gas diffusion layer including the porous base material to be polished has a carbon particle layer formed of an aggregate of carbon particles including a water repellent on the catalyst layer side.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003036860A (en) * 2001-07-19 2003-02-07 Toray Ind Inc Electrode backing and its manufacturing method and fuel cell using the same
JP2004031325A (en) * 2002-05-10 2004-01-29 Mitsubishi Electric Corp Polymer electrolyte fuel cell and method of manufacturing the same
US7067215B2 (en) * 2002-10-31 2006-06-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fuel cell and method of manufacturing same using chemical/mechanical planarization
WO2004066427A1 (en) * 2003-01-15 2004-08-05 General Motors Corporation Diffusion layer and fuel cells
US7105242B2 (en) * 2003-10-17 2006-09-12 General Motors Corporation Control of polymer surface distribution on diffusion media improved fuel cell performance
JP2005158342A (en) * 2003-11-21 2005-06-16 Nissan Motor Co Ltd Method for shaping gas diffusion layer for fuel cell
JP4673550B2 (en) * 2003-12-03 2011-04-20 ペルメレック電極株式会社 Method for producing electrochemical porous electrode
WO2005081339A1 (en) * 2004-02-23 2005-09-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Gas diffusion layer and fuel cell using same
US8105721B2 (en) * 2007-04-04 2012-01-31 GM Global Technology Operations LLC Microtextured fuel cell elements for improved water management

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