[发明专利]膜电极接合体

说明书

本发明提供一种催化剂层的柔软性提高了的固体高分子型燃料电池用的膜电极接合体。本实施方式涉及的膜电极接合体(12)是由阳极侧催化剂层(3)和阴极侧催化剂层(2)夹持着质子传导性的高分子电解质膜(1)而构成的，其中各催化剂层含有：负载有催化剂(13)的碳粒子(14)、高分子电解质(15)以及纤维状物质(16)，在弯曲试验前与弯曲试验后，膜电极接合体(12)的催化剂层(2、3)中形成的裂纹(19)的最大长度之差为1200μm以下。

技术领域

本发明涉及膜电极接合体。

背景技术

近年来，燃料电池作为环境问题和能源问题的有效解决方式而备受关注。燃料电池利用氧气等氧化剂将氢气等燃料氧化，并将伴随着的化学能转换为电能。

燃料电池根据电解质的种类可以分为碱性型、磷酸型、高分子型、熔融碳酸盐型、固体氧化物型等。固体高分子型燃料电池(PEFC)由于其低温工作、高输出功率密度，并且可以实现小型化和轻量化，因而被期望应用于便携式电源、家庭用电源、车载用动力源。

固体高分子型燃料电池(PEFC)具备将作为电解质膜的高分子电解质膜夹在燃料电极(阳极)和空气电极(阴极)之间的结构，并且将含有氢气的燃料气体供给到燃料电极侧、将含有氧气的氧化剂气体供给到空气电极侧，从而根据下述电化学反应进行发电。

阳极：H₂→2H⁺+2e^-···(1)

阴极：1/2O₂+2H⁺+2e^-→H₂O···(2)

阳极和阴极均由催化剂层和气体扩散层的层叠结构构成。通过电极催化剂，供给到阳极侧催化剂层的燃料气体生成质子和电子(反应1)。质子经由阳极侧催化剂层内的高分子电解质、高分子电解质膜而移动到阴极。电子经由外部回路而移动到阴极。在阴极侧催化剂层中，质子、电子、以及由外部供给来的氧化剂气体发生反应而生成水(反应2)。由此，电子经由外部回路而进行发电。

作为燃料电池的应用场所，可以列举出作为车载用动力源的汽车搭载等。由于在车载用途中设想在各种环境下利用，因此期望膜电极接合体具有高的机械耐久性。作为可以提高膜电极接合体的机械耐久性的技术，例如有专利文献1中所记载的技术。

专利文献1中提出了一种电解质膜，该电解质膜的断裂强度大，即使在反复进行加湿膨胀和干燥收缩的环境下膜也难以破坏。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/061838号

发明内容

[本发明要解决的课题]

作为用于提高机械耐久性的其他方法，可以考虑提高电解质膜或催化剂层的柔软性。例如，在将燃料电池用于车载用途的情况下，燃料电池会暴露在产生连续振动的环境下。若机械强度低，则很可能因车的振动而损坏。也就是说，期望一种即使因振动而施加负荷等也难以损坏的膜电极接合体。为了实现这个，需要膜电极接合体的柔软性。

然而，专利文献1中没有充分地验证催化剂层的柔软性，因此膜电极接合体的耐久性不能说是充分的。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目在于提供一种使催化剂层的柔软性提高从而提高膜电极接合体的耐久性的固体高分子型燃料电池用的膜电极接合体。

[用于解决课题的手段]