催化剂转印膜用基材膜和其制造方法、催化剂转印膜的制造方法、带催化剂层电解质膜的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在固体高分子型燃料电池中使用的催化剂转印膜用基材膜和其制造方法、在该催化剂转印膜用基材膜上形成有电极(阳极或者阴极)用的催化剂层的催化剂转印膜的制造方法、以及带催化剂层电解质膜的制造方法。
【背景技术】
[0002]燃料电池是通过使氢气等燃料和空气等氧化剂发生电化学反应，从而将燃料的化学能变换成电能而取出的发电方式。该发电方式由于发电效率较高、静音性优越、成为大气污染的原因的N0x、S0x和成为地球变暖的原因的C02的排出量较少等优点，作为新能源而被期待。应用该燃料电池的例子，包括便携电气设备的长时间电力供给、热电联供用固定型发电温水供给机、以及燃料电池汽车等，用途和规模均多种多样。
[0003]燃料电池的种类，根据所使用的电解质不同而分类成固体高分子型、磷酸型、熔融碳酸盐型、固体氧化物型、碱型等，各自的运转温度存在较大差异，与之相伴，发电规模或应用领域也不同。
[0004]将阳离子交换膜作为电解质膜而使用的燃料电池，被称为固体高分子型燃料电池，因为在燃料电池中也能够以比较的低的温度工作，另外，通过使电解质膜薄膜化而能够降低内部电阻，因此能够高输出化且使结构紧凑，有望在车辆搭载电源或家庭放置用电源等中使用。
[0005]固体高分子型燃料电池是下述的电池:以一对隔板夹持接合体，其中，该接合体是向被称为带催化剂层电解质膜(Catalyst Coated Membrane ；CCM)的固体高分子的电解质膜的两面配置一对电极催化剂层而形成的，该一对隔板形成用于向所述电极的一方提供含有氢气的燃料气体、向所述电极的另一方提供含有氧气的氧化剂气体的气体流路。将由该一对隔板夹持的电池称为单体电池。
[0006]固体高分子型燃料电池以增大输出密度和使燃料电池整体的结构紧凑为目的，将单体电池层叠多层(堆叠)使用。堆叠的片数根据所需要的电力而不同，在一般的便携电气设备的便携式电源中是几片到10片左右，在热电联供用固定型电力和温水供给机中是60?90片左右，在汽车用途中是250?400片左右。为了高输出化而需要增加堆叠片数，单体电池的成本对燃料电池整体的成本造成较大影响。从工艺成本的观点出发，优选部件数量少且组装容易的带催化剂层电解质膜结构。
[0007]作为带催化剂层电解质膜的制造方法之一，被称为转印法的制造方法受到关注。
[0008]在该转印法中，制作在基材膜上形成有催化剂层的催化剂转印膜，以催化剂朝向对置的方式将该催化剂转印膜配置于电解质膜的两面而实施热压。接着，通过仅剥离基材膜而在电解质膜上形成催化剂层，从而制作带催化剂层电解质膜。
[0009]但是，带催化剂层电解质膜的催化剂层的形状(图案)根据使用用途而多样，要求形成期望形状(图案)的催化剂层。
[0010]在专利文献1、专利文献2中，在从催化剂转印膜向电解质膜转印催化剂层时，通过事先在形成有比期望形状的催化剂层大一圈尺寸的催化剂层的催化剂转印膜和电解质膜之间隔着具有规定的开口部的掩模材料进行转印，从而制作形成有期望形状的催化剂层的带催化剂层电解质膜。
[0011]专利文献1:日本特开2008-77984号公报
[0012]专利文献2:日本特开2008-77986号公报
【发明内容】
[0013]但是，在专利文献1、专利文献2中，形成于催化剂转印膜上的催化剂层最终比转印于电解质膜的催化剂层的尺寸大一圈，催化剂层的损耗较大。因为在催化剂层中含有铂等贵金属催化剂，因此存在由催化剂层的损耗而导致带催化剂层电解质膜的制作成本上升的问题。
[0014]另外，在专利文献1、专利文献2中，因为经由掩模材料进行热压，因此掩模材料有可能因为热压而损伤，由此除了催化剂转印膜的基材膜之外，还存在掩模材料也成为辅助材料的问题。
[0015]而且，在专利文献1、专利文献2中，存在当热压时有可能向掩模材料和催化剂层重叠的区域施加过量的力，对电解质膜造成损伤的问题。另外，在为了抑制向掩模材料和催化剂层重叠的区域施加过量的力而减弱加压压力的情况下，存在有可能产生转印不良的问题。
[0016]本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种对催化剂的损耗、辅助材料进行抑制的催化剂转印膜用基材膜和使用了该基材膜的催化剂转印膜，并且提供当热压时不会产生固体高分子电解质膜的损伤、不会产生在减弱加压压力的情况下的转印不良的带催化剂层电解质膜、以及它们的制造方法。
[0017]本发明为了解决所述课题而采用了以下结构的催化剂转印膜用基材。
[0018]本发明的第一方式是一种在催化剂转印膜中使用的基材膜，该催化剂转印膜具有基材膜和在该基材膜的一个面上由催化剂墨水形成的催化剂层，该催化剂转印膜将所述催化剂层转印到固体高分子电解质膜上，其特征在于，在为了使所述催化剂层形成为目标图案而事先设定的目标区域的周缘区域，设置由与所述催化剂墨水不具有亲和性的表面处理材料形成的周缘层。
[0019]也可以是，本发明的第二方式使所述表面处理材料为疏水性的表面处理材料。
[0020]也可以是，本发明的第三方式使所述疏水性的表面处理材料为硅烷偶联剂。
[0021]也可以是，本发明的第四方式使所述目标区域的水接触角小于或等于15度，并且使所述包覆区域的水接触角大于或等于100度。
[0022]本发明的第五方式是一种催化剂转印膜用的基材膜的制造方法，其制作在催化剂转印膜中使用的基材膜，该催化剂转印膜具有基材膜和在该基材膜的一个面上由催化剂墨水形成的催化剂层，该催化剂转印膜将所述催化剂层转印到固体高分子电解质膜上，其特征在于，该方法具有目标区域形成工序，该工序为，在所述基材膜的一个面的整个面上，涂膜与所述催化剂墨水不具有亲和性的表面处理材料后，去除为了使所述催化剂层形成为目标图案而事先设定的目标区域上的表面处理材料。
[0023]也可以是，本发明的第六方式的特征在于，在所述第五方式中的所述目标区域形成工序中去除所述表面处理材料的方法，为经由在其表面加工形成有与所述目标图案相同图案的光掩模，向所述一个面照射真空紫外光的方法。
[0024]本发明的第七方式，是一种催化剂转印膜的制造方法，该催化剂转印膜具有:通过所述第五或者第六方式所述的基材膜的制造方法制作的基材膜、和由催化剂墨水形成的催化剂层，该制造方法具有向所述目标区域滴落所述催化剂墨水的催化剂墨水滴落工序。
[0025]也可以是，本发明的第八方式在所述第七方式所述的基材膜的制造方法中还具有去除所述目标区域的周缘区域上的表面处理材料的去除工序。
[0026]也可以是，本发明的第九方式在所述第八方式所述的基材膜的制造方法中的所述去除工序中使去除所述表面处理材料的方法为向所述周缘区域照射真空紫外光的方法。
[0027]本发明的第十方式是一种带催化剂层电解质膜，其中，该带催化剂层电解质膜通过以下方式制作:使用通过所述第七?第九方式中任一方式所述的催化剂转印膜的制造方法制作的催化剂转印膜，将电极用的催化剂层转印到固体高分子电解质膜上。
[0028]本发明的第十一方式是根据所述第十方式所述的带催化剂层电解质膜，其中，形成于所述固体高分子电解质膜的至少一个面上的所述催化剂层的周缘部中的最外侧位置和最内侧位置的间隔小于或等于2.0 μπι。
[0029]发明的效果
[0030]根据本发明的使用了催化剂转印膜用基材膜的催化剂转印膜，因为能够不使用作为辅助材料的掩模材料转印而形成期望形状的催化剂层，所以能够实现所产生的辅助材料的降低。
[0031]另外，在催化剂转印膜的制作中，当形成催化剂层时，在与催化剂墨水具有亲和性的区域，仅涂膜催化剂墨水就形成期望图案的催化剂层，因为没有废弃的墨水，因此没有催化剂墨水的损耗，能够实现制作成本的降低。
[0032]而且，根据使用了本发明的催化剂转印膜的带催化剂层电解质膜的制造方法，因为不经由掩模材料而进行催化剂层的转印，因此当热压时能够抑制对特定部位的过量的力的施加，能够不产生固体高分子电解质膜的损伤，能够不产生当减弱加压压力情况下的转印不良而形成催化剂层。
【附图说明】
[0033]图1是用于按照工序的顺序说明本发明的实施方式涉及的催化剂转印膜的制造方法的示意图。
[0034]图2是示出根据本发明的实施方式涉及的转印方法的带催化剂层电解质膜的制造方法的概要的剖视图。
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