JP7255461B2 - Manufacturing method of membrane electrode gas diffusion layer assembly - Google Patents
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Description
本開示は、燃料電池用の膜電極ガス拡散層接合体の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a membrane electrode gas diffusion layer assembly for fuel cells.
膜電極接合体と、膜電極接合体の両面に接合されたガス拡散層とを備える膜電極ガス拡散層接合体が知られている。例えば、特許文献1では、転写ローラを用いて、熱圧により触媒層を電解質膜に接合させている。
A membrane-electrode-gas-diffusion layer assembly including a membrane-electrode assembly and gas diffusion layers bonded to both surfaces of the membrane-electrode assembly is known. For example, in
膜電極ガス拡散層接合体の製造においては、触媒層を接合した後、支持シートを搬送して転写ローラを回転させる。このとき、転写ローラと支持シートとの間に静電気が発生して、転写ローラに支持シートが貼り付くおそれがある。その結果、転写ローラの修理等のために、膜電極ガス拡散層接合体の製造を中断する必要があり、生産性が低下する。 In the production of the membrane electrode gas diffusion layer assembly, after bonding the catalyst layers, the support sheet is transported and the transfer roller is rotated. At this time, static electricity is generated between the transfer roller and the support sheet, and the support sheet may stick to the transfer roller. As a result, the production of the membrane-electrode-gas-diffusion-layer assembly needs to be interrupted in order to repair the transfer roller or the like, resulting in a decrease in productivity.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
本開示の一形態によれば、燃料電池用の膜電極ガス拡散層接合体の製造方法が提供される。この膜電極ガス拡散層接合体の製造方法は、第1ガス拡散層と第1基材と支持シートとを備える第1シートであって、前記第1基材の一端と前記支持シートの一端とが連結されており、前記第1基材に前記第1ガス拡散層が積層されている前記第1シートと、第1触媒層と電解質膜と保護基材とを備える第2シートであって、前記第1触媒層と前記電解質膜と前記保護基材とがこの順に積層されている前記第2シートとを、モータの駆動力により回転している転写ローラで挟み込むことにより、前記第1シートと前記第2シートとの積層体を形成する第1接合工程と、前記積層体から前記保護基材を剥離した後、前記積層体の前記電解質膜に第2触媒層と第2ガス拡散層とを接合する第2接合工程と、を備える。前記第1接合工程では、前記第1シートの前記第1ガス拡散層の部分が前記転写ローラに挟み込まれる期間に、前記転写ローラを用いて、前記第2シートの前記第1触媒層を前記第1シートの前記第1ガス拡散層に接合し、前記第1シートの前記支持シートの部分が前記転写ローラに挟み込まれる期間には、前記転写ローラと前記支持シートとの間に前記支持シートに比べて帯電量が小さなシート状の第2基材を挿入する。
The present disclosure can be implemented as the following forms.
According to one aspect of the present disclosure, a method for manufacturing a membrane electrode gas diffusion layer assembly for a fuel cell is provided. In this method for manufacturing a membrane electrode gas diffusion layer assembly, a first sheet comprising a first gas diffusion layer, a first base material, and a support sheet, one end of the first base material and one end of the support sheet are are connected to each other, and a second sheet comprising the first sheet in which the first gas diffusion layer is laminated on the first base material, and a first catalyst layer, an electrolyte membrane, and a protective base material, By sandwiching the second sheet in which the first catalyst layer, the electrolyte membrane, and the protective base material are laminated in this order with transfer rollers rotated by the driving force of a motor, the first sheet and a first bonding step of forming a laminate with the second sheet; and after peeling the protective base material from the laminate, a second catalyst layer and a second gas diffusion layer are formed on the electrolyte membrane of the laminate. and a second bonding step of bonding. In the first joining step, the transfer roller is used to transfer the first catalyst layer of the second sheet to the first gas diffusion layer while the first gas diffusion layer portion of the first sheet is sandwiched between the transfer rollers. During the period in which the support sheet portion of the first sheet is sandwiched between the transfer rollers and the support sheet is sandwiched between the transfer roller and the support sheet. Then, a sheet-like second base material having a small amount of charge is inserted.
(1)本開示の一形態によれば、膜電極ガス拡散層接合体の製造方法が提供される。この製造方法は、転写ローラを用いて、触媒層をガス拡散層に接合する工程と、前記ガス拡散層に前記触媒層が接合された後、前記転写ローラと支持シートとの間に前記支持シートに比べて帯電量が小さなシート状の基材を介して、前記支持シートを搬送する工程と、前記転写ローラを回転させる工程と、を備える。
この形態の製造方法によれば、転写ローラと支持シートとの間に支持シートに比べて帯電量が小さなシート状の基材を介して支持シートを搬送し、転写ローラを回転させるので、転写ローラと支持シートとの間に静電気が発生することを抑制できる。このため、転写ローラに支持シートが貼り付くことを抑制できるので、膜電極ガス拡散層接合体の製造において、生産性の低下を抑制できる。
(1) According to one aspect of the present disclosure, a method for manufacturing a membrane electrode gas diffusion layer assembly is provided. This manufacturing method includes steps of bonding a catalyst layer to a gas diffusion layer using a transfer roller; a step of conveying the support sheet through a sheet-like base material having a smaller amount of charge than the transfer roller; and a step of rotating the transfer roller.
According to the manufacturing method of this aspect, the support sheet is conveyed between the transfer roller and the support sheet through the sheet-shaped base material having a smaller charge amount than the support sheet, and the transfer roller is rotated. and the support sheet. Therefore, it is possible to prevent the support sheet from sticking to the transfer roller, thereby suppressing a decrease in productivity in manufacturing the membrane electrode gas diffusion layer assembly.
本開示は、種々の実施形態で実現することも可能である。例えば、膜電極ガス拡散層接合体を備える燃料電池の製造方法、膜電極ガス拡散層接合体、膜電極ガス拡散層接合体を備える燃料電池等の形態で実現できる。 The present disclosure can also be implemented in various embodiments. For example, it can be realized in the form of a method for manufacturing a fuel cell comprising a membrane electrode gas diffusion layer assembly, a membrane electrode gas diffusion layer assembly, a fuel cell comprising a membrane electrode gas diffusion layer assembly, and the like.
A.実施形態:
A1.燃料電池の構成:
図1は、本開示の一実施形態としての膜電極ガス拡散層接合体の製造方法により製造された膜電極ガス拡散層接合体20を含む燃料電池50を模式的に示す断面図である。燃料電池50は、燃料ガスとしての水素ガスと、酸化剤ガスとしての空気とが反応ガスとして供給されて発電を行う固体高分子型燃料電池である。なお、図1では、1つの燃料電池50のみが表されているが、複数の燃料電池50を積層して用いられることが一般的である。
A. Embodiment:
A1. Fuel cell configuration:
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a
燃料電池50は、膜電極ガス拡散層接合体(MEGA:Membrane Electrode Gas Assembly)20と、MEGA10を挟持する一対のセパレータ32および34とを備える。
The
MEGA20は、膜電極接合体10と、アノード側ガス拡散層22と、カソード側ガス拡散層24とを備える。膜電極接合体10は、電解質膜15と、アノード側触媒層12と、カソード側触媒層14とを備える。
MEGA 20 includes
電解質膜15は、固体高分子化合物、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。電解質膜15は、例えば、ナフィオン(デュポン社の登録商標)を用いて形成されている。
The
アノード側触媒層12およびカソード側触媒層14は、高分子電解質であるアイオノマー(例えば、ナフィオン)と、触媒(例えば、白金)を担持した導電性を有する基体粒子(例えば、カーボン粒子)と、を含む。
The anode-
アノード側ガス拡散層22およびカソード側ガス拡散層24は、膜電極接合体10を挟んで互いに対向して配置されている。アノード側ガス拡散層22は、膜電極接合体10のアノード側触媒層12に接合されている。カソード側ガス拡散層24は、膜電極接合体10のカソード側触媒層14に接合されている。これら2つのガス拡散層22、24は、いずれもガス拡散性に優れた導電性部材により構成されている。例えば、不織布により形成されたカーボンクロスやカーボンペーパー等により構成されてもよい。
The anode-side
アノード側セパレータ32およびカソード側セパレータ34は、膜電極接合体10および2つのガス拡散層22、24を挟んで互いに対向して配置されている。これら2つのセパレータ32、34は、いずれもガスバリア性(ガス不透過性)の高い導電性部材により構成されている。アノード側セパレータ32の断面は凹凸形状を有しており、アノード側セパレータ32が膜電極接合体10に接することにより、アノード側セパレータ32とアノード側ガス拡散層22との間に燃料ガス流路42が形成される。同様に、カソード側セパレータ34の断面は凹凸形状を有しており、カソード側セパレータ34が膜電極接合体10に接することにより、カソード側セパレータ34とカソード側ガス拡散層24との間に酸化剤ガス流路44が形成される。
The
A2.膜電極ガス拡散層接合体の製造装置の構成:
図2は、MEGA20の製造に用いるガス拡散層形成装置110の要部の構成を模式的に示す説明図である。ガス拡散層形成装置110は、第1巻出ローラ111と、第2巻出ローラ115と、第1巻取ローラ117と、ダイヘッド112と、バックアップロール113と、焼成炉114と、搬送ローラ116とを備える。ガス拡散層形成装置110は、第1巻出ローラ111によって巻き出されたシート状の第1基材71を搬送しながら、第1基材71上にアノード側ガス拡散層22を形成し、第1巻取ローラ117によってロール状に巻き取る、いわゆるロールTOロール方式の装置である。ガス拡散層形成装置110において、基材の搬送路上には、予め第1巻出ローラ111によって巻き出されたシート状の支持シート73が充満されている。なお、図2では、アノード側ガス拡散層22の製造工程を例示しているが、カソード側ガス拡散層24は、アノード側ガス拡散層22と同じ手順によって製造される。図中の断面図は、工程ごとの製造物の断面を模式的に示している。
A2. Configuration of manufacturing apparatus for membrane electrode gas diffusion layer assembly:
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the main part of the gas diffusion
第1巻出ローラ111、第2巻出ローラ115、搬送ローラ116、第1巻取ローラ117およびバックアップロール113は、それぞれ図示しないモータによって駆動され、細線の矢印の方向に回転する。第1巻出ローラ111は、回転することによって、第1ロール材70から第1基材71を巻き出して、白抜きの矢印で示す搬送方向に沿って搬送する。
The
図3は、第1ロール材70の構成を模式的に示す説明図である。第1ロール材70は、第1基材71と支持シート73とにより構成されている。具体的には、第1基材71と支持シート73とが接着テープTpにより接合されて、第1基材71および支持シート73がロール状に巻かれて第1ロール材70が作製されている。より具体的には、第1ロール材70は、以下の手順により作製される。まず、第1基材71と支持シート73との間に、第1基材71の一端と、支持シート73の一端とが重なるように接着テープTpが配置される。次に、図示しないローラを用いて、第1基材71が支持シート73に押し付けられることにより、第1基材71と支持シート73とが接合される。そして、第1基材71、支持シート73の順に巻き取られる。すなわち、第1ロール材70は、内側に第1基材71が巻装されており、第1基材71が巻装されることにより形成される第1基材71の層の外側に支持シート73が巻装される。以下の説明では、ロール材の内側に巻装されている基材の層を内層と呼び、内層の外側に巻層されている基材の層を外層と呼ぶことがある。
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the
図2に示すように、第2巻出ローラ115は、回転することによって、第2ロール材80から第2基材81を巻き出して、白抜きの矢印で示す搬送方向に沿って搬送する。搬送ローラ116は、回転することによって、上流側から供給される、アノード側ガス拡散層22が形成された第1基材71(以下、「ガス拡散層シート91」と呼ぶ)と、第2基材81とを、白抜きの矢印で示す搬送方向に沿って搬送する。第1巻取ローラ117は、搬送されたガス拡散層シート91および第2基材81を第3ロール材75に巻き取る。破線内に示すように、第3ロール材75の内層は、支持シート73および第2基材81により構成され、第3ロール材75の外層は、ガス拡散層シート91および第2基材81により構成されている。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態では、支持シート73は、ポリイミドフィルムである。第1基材71は、カーボンペーパーである。第1基材71は、カーボンペーパーに代えて、カーボンクロス等の多孔質なシート状の基材であってもよい。第2基材81は、クラフト紙である。第2基材81は、クラフト紙に代えて、再生紙、アルミ箔、アクリルフィルム等の支持シート73よりも帯電量が小さなシート状の基材であってもよい。
In this embodiment, the
ダイヘッド112は、図示しない塗工機の一部として構成されており、第1基材71の一方側の面と対向して配置されている。ダイヘッド112は、第1基材71を介してバックアップロール113と対向して配置されている。したがって、第1基材71は、ダイヘッド112と対向する部分において第1基材71の他方側の面がバックアップロール113に接触することにより、バックアップロール113によって支持されている。ダイヘッド112は、塗工機に収容されているMPL塗工液を、第1基材71の一方側の表面に吐出する。MPL塗工液には、例えば、カーボンブラック等の導電性材料、親水性を付与するための界面活性剤、ポリテトラフルオロエチレンの撥水性樹脂等が含まれている。
The
焼成炉114は、一般的な加熱炉により構成され、MPL塗工液が塗工された第1基材71を加熱する。第1基材71が加熱されることによって、MPL塗工液に含まれている水分や、界面活性剤が熱分解により除去されて、第1基材71上にアノード側ガス拡散層22が形成される。
The
図4は、MEGA20の製造に用いる接合装置130の要部の構成を模式的に示す説明図である。接合装置130は、第3巻出ローラ131と、第4巻出ローラ133と、第5巻出ローラ136と、第2巻取ローラ132と、第3巻取ローラ135と、第4巻取ローラ138と、第5巻取ローラ139と、一対の転写ローラ134および137とを備える。接合装置130は、ロールTOロール方式の装置であり、第3巻出ローラ131によって巻き出されたガス拡散層シート91と、第4巻出ローラ133によって巻き出されたアノード側触媒層12および電解質膜15と、第5巻出ローラ136によって巻き出されたカソード側触媒層14と、を搬送しながら接合してMEGA20を形成し、第5巻取ローラ139によってロール状に巻き取る。
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the main part of the joining
巻出ローラ131、133および136と、巻取ローラ132、135、138および139と、転写ローラ134および137とは、それぞれ図示しないモータによって駆動され、細線の矢印の方向に回転する。
The unwinding
第3巻出ローラ131は、回転することによって、第3ロール材75からガス拡散層シート91および第2基材81を巻き出して、白抜きの矢印で示す搬送方向に沿って搬送する。第2巻取ローラ132は、回転することによって、上流から搬送されるガス拡散層シート91および第2基材81のうち、第2基材81を第4ロール材82に巻き取る。第4巻出ローラ133は、回転することによって、第5ロール材60から電解質膜シート92および保護基材67を巻き出して、白抜きの矢印で示す搬送方向に沿って搬送する。
By rotating, the
電解質膜シート92は、電解質膜15にアノード側触媒層12が接合されたシート状の基材である。保護基材67は、電解質膜15の表面を保護するバックシートである。保護基材67は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等のポリエステル系、ポリスチレン等の高分子シートによって形成されている。
The
一対の転写ローラ134は、電解質膜シート92のアノード側触媒層12に、ガス拡散層シート91のアノード側ガス拡散層22を接合する。具体的には、転写ローラ134は、ガス拡散層シート91と保護基材67とを積層方向に沿って両面から挟み込み、積層方向に加圧するとともに加熱することによって、電解質膜シート92とガス拡散層シート91とを接合して第1接合体シート93を形成する。図4では図示を省略しているが、転写ローラ134の内部には、加熱コイルが設けられており、転写ローラ134が回転することによって、転写ローラ134が全体的にほぼ均一の温度に加熱される。形成された第1接合体シート93は、保護基材67とともに、白抜きの矢印で示す搬送方向に沿って搬送される。
A pair of
第3巻取ローラ135は、回転することによって、上流から搬送される第1接合体シート93および保護基材67のうち、保護基材67を第7ロール材61に巻き取る。第5巻出ローラ136は、回転することによって、第8ロール材62からカソード側触媒層14および転写基材68を巻き出して、白抜きの矢印で示す搬送方向に沿って搬送する。
The third take-up
一対の転写ローラ137は、第1接合体シート93の電解質膜15に、カソード側触媒層14を接合する。具体的には、転写ローラ137は、第1接合体シート93と転写基材68とを積層方向に沿って両面から挟み込み、積層方向に加圧するとともに加熱することによって、第1接合体シート93とカソード側触媒層14とを接合して第2接合体シート94を形成する。転写ローラ137は、形成された第2接合体シート94を転写基材68とともに、白抜きの矢印で示す搬送方向に沿って搬送する。なお、転写ローラ137は、上述の転写ローラ134と同様に、内部に加熱コイルが設けられており、転写ローラ137の回転により加熱される。
A pair of
第4巻取ローラ138は、回転することによって、上流から搬送される第2接合体シート94および転写基材68のうち、転写基材68を第9ロール材63に巻き取る。第5巻取ローラ139は、回転することによって、上流から搬送される第2接合体シート94を第10ロール材77に巻き取る。破線内に示すように、第10ロール材77の内層は、支持シート73により構成され、第10ロール材77の外層は、第2接合体シート94により構成される。
The fourth winding
A3.膜電極ガス拡散層接合体の製造方法:
図5は、膜電極ガス拡散層接合体20の製造方法を示す工程図である。膜電極ガス拡散層接合体20の製造は、図2に示すガス拡散層形成装置110、図示しない触媒層形成装置、および図4に示す接合装置130を用いて実行される。まず、膜電極ガス拡散層接合体20を製造するための各種材料が準備される(工程P10)。工程P10では、まず、上述の第1ロール材70が準備されて、ガス拡散層形成装置110の第1巻出ローラ111にセットされる。次に、第1巻出ローラ111から支持シート73が巻き出されて搬送方向の下流側に搬送され、ガス拡散層形成装置110における基材の搬送路上に支持シート73が充満される。このとき、第1ロール材70の巻き出し側の先端に第1基材71が配置されるまで支持シート73が搬送方向の下流側に搬送される。
A3. Manufacturing method of membrane electrode gas diffusion layer assembly:
FIG. 5 is a process diagram showing a method of manufacturing the membrane electrode gas
ガス拡散層22が作製される(工程P15)。具体的には、まず、第1ロール材70から巻き出された第1基材71に、ダイヘッド112によってMPL塗工液が塗布される。そして、第1基材71が搬送方向の下流側に搬送されて、焼成炉114内においてMPL塗工液が乾燥することによって、第1基材71にガス拡散層22が形成される。形成されたガス拡散層22(より具体的には、上述のガス拡散層シート91)は、第2基材81とともに、第3ロール材75に巻き取られる。なお、図示は省略するが、工程P15の実行後、第3ロール材75は、接合装置130の第3巻出ローラ131にセットされる。
A
触媒層12および14が作製される(工程P20)。具体的には、図示しない触媒装置において、電解質膜15の一方の面に触媒インクが塗布された後に乾燥させることにより、電解質膜15の一方の面にアノード側触媒層12が形成される。形成されたアノード側触媒層12(より具体的には、上述の電解質膜シート92)は、保護基材67とともに、ロール状に巻かれて、第5ロール材60が作製される。また、転写基材68の一方の面に触媒インクが塗布された後に乾燥させることにより、転写基材68の一方の面にカソード側触媒層14が形成される。転写基材68に形成されたカソード側触媒層14は、ロール状に巻かれて、第8ロール材62が作製される。そして、作製された第5ロール材60は、接合装置130の第4巻出ローラ133にセットされ、作製された第8ロール材62は、接合装置130の第5巻出ローラ136にセットされる。
Catalyst layers 12 and 14 are produced (step P20). Specifically, in a catalyst device (not shown), the catalyst ink is applied to one surface of the
触媒層12および14とガス拡散層22とが接合される(工程P25)。具体的には、まず、第3ロール材75からガス拡散層22(より具体的には、上述のガス拡散層シート91)および第2基材81が巻き出され、第2巻取ローラ132によって第2基材81が剥離された後、ガス拡散層22が搬送方向の下流側に搬送される。次に、第5ロール材60から巻き出されたアノード側触媒層12および電解質膜15が、ガス拡散層22の表面に積層されて、転写ローラ134によって、ガス拡散層22とアノード側触媒層12とが接合される。次に、第8ロール材62から巻き出されたカソード側触媒層14が、上流から搬送される電解質膜15の表面に積層されて、転写ローラ137によって、電解質膜15とカソード側触媒層14とが接合される。このようにして、ガス拡散層22、アノード側触媒層12、電解質膜15およびカソード側触媒層14が接合されることにより、第2接合体シート94が形成され、第2接合体シート94は、第10ロール材77に巻き取られる。
The catalyst layers 12 and 14 and the
上述の工程P25は、第3ロール材75の内層(支持シート73の層)に到達するまでの間、繰り返し実行される。換言すると、第3ロール材75から支持シート73が巻き出されるまでの間、実行される。その後、第3巻出ローラ131から支持シート73が巻き出されると、巻き出された支持シート73の端部と、第1基材71の終端とが切断される。
The above-described step P25 is repeatedly performed until the inner layer of the third roll material 75 (the layer of the support sheet 73) is reached. In other words, it is executed until the
第2基材81および支持シート73を搬送させる(工程P30)。次に、転写ローラ134および137を回転させる(工程P35)。
The
図6は、工程P30および工程P35が実行される様子を模式的に示す説明図である。図6に示す接合装置130aは、第6巻出ローラ141が取り付けられている点において、図4に示す接合装置130と異なる。第6巻出ローラ141は、上述の工程P25の実行後、接合装置130の動作を停止させて、接合装置130aにセットされる。第6巻出ローラ141には、第2基材81が巻装された第11ロール材87がセットされている。
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing how steps P30 and P35 are executed. A joining
工程P30では、まず、第3巻出ローラ131から第10ロール材77の内層の支持シート73が巻き出され、白抜きの矢印で示す搬送方向に沿って搬送される。次に、第6巻出ローラ141から第2基材81が巻き出され、支持シート73の下側に搬送される。すなわち、第2基材81は、支持シート73の下面と転写ローラ134との間に挿入されて、支持シート73とともに搬送方向に沿って搬送される。次に、第4巻出ローラ133から保護基材67が巻き出され、支持シート73の上側に搬送される。すなわち、保護基材67は、支持シート73の上面と転写ローラ134との間に挿入されて、支持シート73とともに搬送方向に沿って搬送される。したがって、本実施形態では、転写ローラ134と支持シート73とは、接触しない。
In step P30, first, the inner
工程P35では、まず、転写ローラ134を回転させる。このとき、転写ローラ134が備える加熱コイルによって転写ローラ134が加熱される。また、転写ローラ134は、保護基材67、支持シート73および第2基材81を積層方向に沿って両面から挟み込んで加圧する。
In step P35, first, the
次に、第3巻取ローラ135によって保護基材67が巻き取られた後、第5巻出ローラ136から転写基材68が巻き出され、支持シート73の上側に搬送される。したがって、転写基材68は、支持シート73の上面と転写ローラ137との間に挿入されて、支持シート73とともに搬送方向に沿って搬送される。このため、転写ローラ137と支持シート73とは、接触しない。次に、転写ローラ137を回転させる。具体的には、上述の転写ローラ134と同様に、転写ローラ137を回転させて、転写ローラ137の加熱と、保護基材67、支持シート73および第2基材81の加圧とが行われる。次に、第4巻取ローラ138によって転写基材68が巻き取られ、支持シート73と第2基材81とが搬送方向の下流に搬送される。そして、接合装置130aにおける基材の搬送路上に支持シート73および第2基材81が充満される。
Next, after the
図示を省略しているが、その後、第2接合体シート94のカソード側触媒層14にカソード側ガス拡散層24が接合されることによって、膜電極ガス拡散層接合体20が完成する。この膜電極ガス拡散層接合体20を、一対のセパレータ32および34で挟持することによって燃料電池50が作製される。
Although not shown, the cathode-side
図7は、第2基材81の張力の測定結果を示す図である。図7では、上述の工程P30において搬送される第2基材81として、以下の5つのサンプルを用いて、第6巻出ローラ141から巻き出される第2基材81の張力を測定した結果を示している。
<サンプル1>
ポリイミドフィルム
<サンプル2>
クラフト紙
<サンプル3>
再生紙
<サンプル4>
アルミ箔
<サンプル5>
アクリルフィルム
なお、各サンプルの大きさは、幅を100ナノメートル以上500ナノメートル以下の範囲の大きさとし、長さを100メートル以上500メートル以下の範囲の大きさとした。
FIG. 7 is a diagram showing the measurement results of the tension of the
<
Polyimide film <Sample 2>
Kraft paper <Sample 3>
Recycled paper <Sample 4>
Aluminum foil <Sample 5>
Acrylic Film The size of each sample was in the range of 100 nm to 500 nm in width and 100 m to 500 m in length.
第6巻出ローラ141から巻き出される第2基材81の張力は、以下の手順により測定した。まず、図6に示す接合装置130aにおいて、第3巻出ローラ131から支持シート73を巻き出して搬送路上に支持シート73を充満させた。このとき、第10ロール材77に巻装されている支持シート73の張力を45(N)から80(N)とし、第3巻出ローラ131から支持シート73を巻き出す際の張力を45(N)から100(N)とし、支持シート73の搬送速度を毎分約1メートルから10メートルとした。次に、第6巻出ローラ141から第2基材81を巻き出して、支持シート73の一方の面と転写ローラ134との間に第2基材81を挟み、第4巻出ローラ133から保護基材67を巻き出して、支持シート73の他方の面と転写ローラ134との間に保護基材67を挟み、支持シート73、第2基材81および保護基材67を搬送方向の下流へ搬送した。次に、転写ローラ134を60分間、回転させて、転写ローラ134を100℃から150℃の範囲の温度に昇温した。このとき、一対の転写ローラ134間の圧力を約2キロ(N)から6キロ(N)の範囲の圧力とした。そして、第6巻出ローラ141から巻き出される第2基材81の張力を測定した。
The tension of the
図7に示すように、サンプル1の場合、張力上昇の発生割合が100%であった。これは、第2基材81として、支持シート73と同じポリイミドフィルムを用いたことによって、転写ローラ134が回転した際に転写ローラ134の表面に第2基材81が貼り付くことによって、第2基材81が搬送方向の下流へ搬送されず、第6巻出ローラ141から転写ローラ134までにおける第2基材81の張力が上昇したためであると推測される。
As shown in FIG. 7, in the case of
これに対して、サンプル2、サンプル3およびサンプル4の場合、張力上昇の発生割合が0%であり、サンプル5の場合には、張力上昇の発生割合が33%であった。したがって、サンプル2、サンプル3、サンプル4およびサンプル5を用いた場合、サンプル1を用いた場合に比べて、張力上昇の発生割合を低減させることができた。これは、第2基材81として、支持シート73に比べて帯電量が小さな基材を用いたことによって、転写ローラ134が回転した際に転写ローラ134と第2基材81との間に静電気が発生することを抑制できたためであると推測される。この結果、転写ローラ134の表面に第2基材81が貼り付くことを抑制できたと考えられる。なお、サンプル2、サンプル3およびサンプル4では、第2基材81の張力の上昇を0%に抑えることができたため、サンプル2、サンプル3およびサンプル4のいずれかの基材を第2基材81として用いることがより好ましい。
On the other hand, in the case of samples 2, 3 and 4, the rate of occurrence of tension increase was 0%, and in the case of sample 5, the rate of occurrence of tension increase was 33%. Therefore, when samples 2, 3, 4 and 5 were used, the ratio of occurrence of tension increase was able to be reduced as compared with the case of
以上の構成を有する本実施形態の膜電極ガス拡散層接合体20の製造方法によれば、ガス拡散層22に触媒層12および14が接合された後、転写ローラ134および137と支持シート73との間に支持シート73に比べて帯電量が小さな第2基材81を介して支持シート73を搬送し、転写ローラ134および137を回転させるので、転写ローラ134および137と支持シート73との間に静電気が発生することを抑制できる。このため、転写ローラ134および137に支持シート73貼り付くことを抑制できる。したがって、膜電極ガス拡散層接合体20の製造において、生産性の低下を抑制できる。
According to the method for manufacturing the membrane electrode gas
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various configurations without departing from the scope of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in the respective modes described in the Summary of the Invention column may be used to solve some or all of the above problems, or Substitutions and combinations may be made as appropriate to achieve part or all. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.
10…膜電極接合体、12…アノード側触媒層、14…カソード側触媒層、15…電解質膜、20…膜電極ガス拡散層接合体、22…アノード側ガス拡散層、24…カソード側ガス拡散層、32…アノード側セパレータ、34…カソード側セパレータ、42…燃料ガス流路、44…酸化剤ガス流路、50…燃料電池、60…第5ロール材、61…第7ロール材、62…第8ロール材、63…第9ロール材、67…保護基材、68…転写基材、70…第1ロール材、71…第1基材、73…支持シート、75…第3ロール材、77…第10ロール材、80…第2ロール材、81…第2基材、82…第4ロール材、87…第11ロール材、91…ガス拡散層シート、92…電解質膜シート、93…第1接合体シート、94…第2接合体シート、110…ガス拡散層形成装置、111…第1巻出ローラ、112…ダイヘッド、113…バックアップロール、114…焼成炉、115…第2巻出ローラ、116…搬送ローラ、117…第1巻取ローラ、130、130a…接合装置、131…第3巻出ローラ、132…第2巻取ローラ、133…第4巻出ローラ、134…転写ローラ、135…第3巻取ローラ、136…第5巻出ローラ、137…転写ローラ、138…第4巻取ローラ、139…第5巻取ローラ、141…第6巻出ローラ、Tp…接着テープ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
第1ガス拡散層と第1基材と支持シートとを備える第1シートであって、前記第1基材の一端と前記支持シートの一端とが連結されており、前記第1基材に前記第1ガス拡散層が積層されている前記第1シートと、第1触媒層と電解質膜と保護基材とを備える第2シートであって、前記第1触媒層と前記電解質膜と前記保護基材とがこの順に積層されている前記第2シートとを、モータの駆動力により回転している転写ローラで挟み込むことにより、前記第1シートと前記第2シートとの積層体を形成する第1接合工程と、
前記積層体から前記保護基材を剥離した後、前記積層体の前記電解質膜に第2触媒層と第2ガス拡散層とを接合する第2接合工程と、
を備え、
前記第1接合工程では、
前記第1シートの前記第1ガス拡散層の部分が前記転写ローラに挟み込まれる期間に、前記転写ローラを用いて、前記第2シートの前記第1触媒層を前記第1シートの前記第1ガス拡散層に接合し、
前記第1シートの前記支持シートの部分が前記転写ローラに挟み込まれる期間には、前記転写ローラと前記支持シートとの間に前記支持シートに比べて帯電量が小さなシート状の第2基材を挿入する、膜電極ガス拡散層接合体の製造方法。 A method for manufacturing a membrane electrode gas diffusion layer assembly, comprising:
A first sheet comprising a first gas diffusion layer, a first base material, and a support sheet, wherein one end of the first base material and one end of the support sheet are connected, and the first base material and the A second sheet comprising a first sheet on which a first gas diffusion layer is laminated, and a first catalyst layer, an electrolyte membrane, and a protective base material, wherein the first catalyst layer, the electrolyte membrane, and the protective group are provided. and the second sheet laminated in this order are sandwiched between transfer rollers rotated by a driving force of a motor to form a laminate of the first sheet and the second sheet. a bonding process;
a second bonding step of bonding a second catalyst layer and a second gas diffusion layer to the electrolyte membrane of the laminate after peeling the protective base material from the laminate;
with
In the first bonding step,
While the first gas diffusion layer portion of the first sheet is sandwiched between the transfer rollers, the transfer roller is used to transfer the first gas diffusion layer of the second sheet to the first gas diffusion layer of the first sheet. bonded to the diffusion layer ,
During a period in which the support sheet portion of the first sheet is sandwiched between the transfer rollers, a sheet-like second base material having a smaller charge amount than the support sheet is placed between the transfer roller and the support sheet. A method for manufacturing a membrane electrode gas diffusion layer assembly to be inserted .
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