[发明专利]燃料电池用的催化剂油墨的制造方法、燃料电池用的催化剂层的制造方法、燃料电池用的膜电极接合体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池用的催化剂油墨的制造方法、燃料电池用的催化剂层的制造方法、燃料电池用的膜电极接合体的制造方法。

背景技术

关于燃料电池用的催化剂油墨的制造方法，已知具有如下工序的制造方法：(a)在电极催化剂中混合水和低级醇(碳原子数4以下)，使电极催化剂粒子分散而得到分散液；(b)将离聚物混合到溶剂中而得到20℃下的介电常数为30以上的离聚物溶液；(c)将工序(a)中得到的分散液与工序(b)中得到的离聚物溶液混合而得到分散液；(d)在工序(c)中得到的分散液中混合20℃下的介电常数为20以下的分散介质即低介电常数分散介质，由此提高分散液的粘度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-257929号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在上述技术的情况下，如果不是高粘度的离聚物溶液，则在使用催化剂油墨制造的催化剂层上容易产生裂纹。另一方面，从燃料电池的发电效率、寿命考虑，离子交换当量优选较大。在离子交换当量(EW值)为900g/mol以上的情况下，存在不易提高离聚物溶液的粘度(例如，将储能模量调节至150Pa以上)这样的问题。

用于解决问题的方法

本发明为了解决上述问题的至少一部分而完成，能够以下述方式实现。

(1)根据本发明的一个方式，提供一种燃料电池用的催化剂油墨的制造方法。该燃料电池用的催化剂油墨的制造方法为燃料电池用的催化剂油墨的制造方法，其具备(i)将电极催化剂、水和醇混合而制作催化剂分散液的工序、(ii)将离聚物与溶剂混合而制作凝胶化离聚物溶液的工序、以及(iii)将上述催化剂分散液与上述凝胶化离聚物溶液混合而制造催化剂油墨的工序，上述工序(ii)中，包含对上述凝胶化离聚物溶液进行浓缩的浓缩工序。根据该方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法，通过对凝胶化离聚物溶液进行浓缩，使离聚物中含有的溶解度参数(SP值)大的成分即水与溶剂同时蒸发而减少，由此，能够降低凝胶化离聚物溶液的溶剂成分的SP值，能够比调节其他条件更容易地将凝胶化离聚物溶液的储能模量调节至150Pa以上。

(2)上述方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法中，在上述工序(ii)中，上述凝胶化离聚物溶液含有固体成分和溶剂成分，上述浓缩工序可以包含将上述溶剂成分的溶解度参数(SP值)调节至12.3以下的工序。根据该方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法，即使是离子交换当量(EW值)为900g/mol以上的离聚物，也能够将凝胶化离聚物溶液的溶剂成分的SP值调节至12.3以下，因此，能够比调节其他条件更容易将凝胶化离聚物溶液的储能模量调节至150Pa以上。

(3)上述方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法中，上述浓缩工序可以包含将上述凝胶化离聚物溶液中的上述离聚物的质量百分率浓缩至40～50％的浓缩工序。根据该方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法，利用将上述离聚物的质量百分率浓缩至40～50％的工序，能够通过使SP值大的水与溶剂同时蒸发而减少。

(4)上述方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法中，在上述浓缩工序后，可以具备加入醇而使上述凝胶化离聚物溶液中的固体成分的质量百分率为17.5重量％以上且25重量％以下的工序。根据该方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法，容易将凝胶化离聚物溶液的储能模量调节至150Pa以上。

(5)上述方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法中，在上述浓缩工序后，可以具备加入醇而使上述凝胶化离聚物溶液中的固体成分的质量百分率为20重量％以上且25重量％以下的工序。根据该方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法，即使离聚物EW值等存在偏差，也容易将凝胶化离聚物溶液的储能模量调节至150Pa以上。

(6)上述方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法中，可以还具备将上述凝胶化离聚物溶液在70℃～90℃的温度下保持4小时以上的工序。根据该方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法，能够容易地将凝胶化离聚物溶液的储能模量调节至150Pa以上。

(7)上述方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法中，将上述凝胶化离聚物溶液在70℃～90℃的温度下保持的时间可以为5小时以上。根据该方式的燃料电池用的催化剂油墨的制造方法，即使离聚物EW值等存在偏差，也容易将凝胶化离聚物溶液的储能模量调节至150Pa以上。