[发明专利]将贴花纸层压至载体薄膜的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求受益于2006年2月27日提交的美国临时申请No.60/777,197。

技术领域

所公开的实施方案通常涉及将贴花纸(decal)基片层压至载体薄膜的方法。

背景技术

在燃料电池技术中，将催化剂涂敷在聚合物电解质膜上。催化剂层可直接 沉积在膜上，或通过在贴花纸基片上先涂覆催化剂而间接施加在膜上。使用滚 压方法以浆料形式将催化剂涂覆在贴花纸基片上。在其上涂覆了催化剂的膜叫 作催化剂涂覆膜(CCM，catalyst coated membrane)。

催化剂涂覆在贴花纸基片上之后，可以在催化剂被转移到膜之前将离聚物 喷涂在催化剂上。尽管催化剂和膜都包含离聚物，离聚物喷涂层在催化剂和膜 之间提供较好的接触。这增大了膜和催化剂之间的质子交换，因此提高了燃料 电池的性能。

贴花纸基片可以是多孔材料，例如多孔膨体聚四氟乙烯(ePTFE)贴花纸基 片。然而，ePTFE基片昂贵且不能再使用。尤其是，当催化剂被转移到ePTFE 基片上的膜时，一部分离聚物保留在ePTFE基片中。而且，在处理期间，ePTFE 基片可以拉伸、变形并吸收溶剂，因此，ePTFE基片在使用过一次之后被抛弃。

贴花纸基片还可以是非多孔材料，例如乙烯四氟乙烯(ETFE)贴花纸基片。 因为几乎全部的涂覆物和离聚物都在贴花方法中被转移了，ETFE贴花纸基片 提供了催化剂和离聚物到基片的最小损失。ETFE贴花纸基片没有变形并可以 再使用。

在另一个制造技术中，制备膜电极组件(MEA)作为催化剂涂覆的扩散介质 (CCDM)而不是CCM。扩散介质是多孔材料，所以气体和水可以通过MEA传 送。扩散介质典型的是涂覆有微孔层的碳纸基片，其中微孔层是碳和氟聚物 (FEP、PVDF、HFP、PTFE等)的混合物。催化剂油墨(ink)通常涂覆在微孔层 的顶部，其可以完全涂覆，例如通过离聚物溶液喷雾。一片裸全氟化的膜夹在 两片CCDM之间，其中催化剂一侧朝向膜，然后热压以将CCDM与膜粘结。

在共同转让的Sompalli等人的美国专利6,524,736中可以发现一种制备耐 用的MEA的方法。该方法包括通过在多孔膨体PTFE支撑物或网状物上涂覆 催化剂油墨以产生具有如图1-2a所示的离聚物粘合剂的均一分布的电极的制备 MEA的工艺。还描述了过量喷洒(over-spray)的想法以辅助催化剂很好的转移 到膜上。Sompalli等人的美国专利6,524，736公开了以下内容。其上沉积有催化 剂的非常薄的微孔基片可能是难以处理的，并且多孔载体薄膜可以粘结到薄的 微孔基片上以提供强度和支撑的层。在将基片从膜电极组件上去除的过程中， 多孔载体薄膜可以充分地粘结到微孔基片上。必须在整个过程中保持微孔基片 和多孔载体薄膜之间的粘结，并且必须在热压步骤的温度下维持此粘结。

发明内容

本发明的一个实施方案包括一种方法，其包括：在载体薄膜上沉积包含离 聚物和溶剂的液体粘结层；在液体粘结层上放置贴花纸基片并干燥液体粘结层 以提供包含离聚物的固体粘结层，并且固体粘结层将贴花纸基片和载体薄膜粘 结在一起。

通过以下提供的详细描述，本发明的其它实施方案将变得清楚。应认识到， 当指出本发明的典型实施方案时，详细描述和具体实施例意图在于仅说明而非 限制本发明的范围。

附图说明

根据详细描述以及附图，将对本发明示例性实施方案有更全面的理解，其 中：

图1说明了本发明的一种实施方案，其包括在载体薄膜上沉积含有离聚物 的液体粘结层的方法；

图2说明了本发明的一种实施方案，其包括在液体粘结层上沉积贴花纸基 片；

图3说明了本发明的一种实施方案，其包括使液体粘结层固化和在贴花纸 基片上沉积催化剂浆料层的方法。

具体实施方式

以下实施方案的描述实际上仅是示范性的，其意图并不在于限制本发明、 其应用或使用。