[发明专利]多孔质层部件的制造方法、和包含多孔质层部件的膜电极气体扩散层接合体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池所使用的多孔质层部件、和包含该多孔质层部件的膜电极气体扩散层接合体。

背景技术

作为燃料电池，有时使用具有在催化剂层与气体扩散层之间配置了形成有多个细微的气孔的层(以下称为“多孔质层”)的结构的燃料电池。作为多孔质层的形成方法，有时采用例如专利文献1所记载那样，将包含炭黑粉末和聚四氟乙烯(PTFE)的粉体、与PTFE的分散液混合而生成浆液，将该浆液涂布于气体扩散层的方法。另外，有时采用例如专利文献2所记载那样，首先，通过混合机将碳粉体与PTFE的细粉混合，进而添加加工助剂来得到混合物。接着，通过对混合物进行挤出和轧制加工而得到膜，用催化剂层和气体扩散层夹持该膜的方法。另外，有时采用例如专利文献2所记载那样，首先，向碳粉体与PTFE的分散液的混合液中添加沉淀剂，使碳和PTFE共沉淀，在将共沉淀物过滤和干燥后添加加工助剂而得到混合物。接着，通过对混合物进行挤出和轧制加工而得到膜，用催化剂层和气体扩散层夹持该膜的方法。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2008-243767号公报

专利文献2：日本特开2006-252948号公报

发明内容

专利文献1所记载的方法中，在浆液的涂布时，浆液会渗入气体扩散层。在采用这样的方法得到的多孔质层被用于燃料电池的情况下，具有在该浆液渗入的部分积存水，燃料电池的排水性降低这样的课题。另外，由于浆液渗入气体扩散层，因此具有气体扩散区域减小、气体扩散性降低这样的课题。

专利文献2所记载的方法之中，通过混合机将碳粉体与PTFE的细粉混合的方法中，由于粉体彼此(固体彼此)被混合、以及细粉中所含的PTFE粒子的平均粒径与碳粉体的平均粒径相比非常大，因此具有难以使碳粉体和PTFE粒子均匀分散的课题。在碳粉体和PTFE粒子没有均匀分散的情况下，有可能在燃料电池中发生发电不均，发电性能降低。

另外，专利文献2所记载的方法之中，向碳粉体与PTFE的分散液的混合液添加沉淀剂而使碳和PTFE共沉淀的方法中，随着时间的经过，PTFE的分散液内的PTFE的均匀性降低，因此在共沉淀物中，在上层部和下层部的组成可能不同。因此，具有在共沉淀物内，不能使碳和PTFE均匀分散的课题。此外，在该方法中，由于沉淀、干燥工序需要长的时间，因此具有生产率低这样的课题。此外，在以往的多孔质层的形成方法中，期望其低成本化、操作的容易化等。

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下方式实现。

(1)根据本发明的一方式，提供一种用于形成多孔质层的多孔质层部件的制造方法，所述多孔质层在燃料电池中配置于气体扩散层与催化剂层之间。该制造方法具备：工序(a)，所述工序通过对包含碳和疏水性树脂的混合液进行喷雾干燥，得到包含碳和疏水性树脂的粉体；工序(b)，所述工序生成包含所述粉体的糊；以及工序(c)，所述工序通过对所述糊进行挤出或轧制，得到片状的所述多孔质层部件。采用该方式的制造方法，可得到片状的多孔质层部件，因此通过将该多孔质层部件与气体扩散层或催化剂层接合，能够形成多孔质层。因此，能够抑制多孔质层部件向气体扩散层的浸透，因此能够抑制气体扩散层的排水性和气体扩散性的降低。此外，由于通过对包含碳和疏水性树脂的混合液进行喷雾干燥，得到作为多孔质层部件的基材的粉体，因此能够在该粉体中使碳和疏水性树脂大致均匀地分散。因此，能够在多孔质层中抑制碳和疏水性树脂的存在不均，因此能够抑制多孔质层的排水性发生不均。另外，由于通过喷雾干燥生成包含碳和疏水性树脂的粉体，因此能够在较短时间内得到该粉体。另外，由于作为多孔质层部件可得到片状的部件，因此能够使接合多孔质层部件的工序、和接合气体扩散层用的部件的工序成为相互不同的工序。

(2)在上述方式的制造方法中，所述疏水性树脂可以包含聚四氟乙烯。采用该方式的制造方法，能够得到多孔质层的高的疏水性。