[发明专利]制造膜电极组件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造燃料电池用膜电极组件的方法。

背景技术

燃料电池可以包括膜电极组件(此后称为“MEA”)。MEA包括电解质膜、形成在电解质膜的每一侧上的催化剂层以及形成在催化剂层上的气体扩散层。在催化剂层中，利用经由气体扩散层供应到催化剂层的燃料气体和氧化气体(反应气体)引起电化学反应。因此，日本专利申请公布No.3-167752(JP-A-3-167752)提出了一种MEA制造方法，其中催化剂层被制得不平整，以增大催化剂层接触气体扩散层的面积，从而促进电化学反应。

在日本专利申请公布No.3-167752所描述的MEA制造方法中，压制夹具用于使得催化剂层不平整，所述压制夹具包括具有不平整表面的阴模和与阴模配合的阳模。板状的催化剂层被置于阴模上，阳模被压到催化剂层上，以使得催化剂层不平整。但是，在此制造方法中，当阳模被压到催化剂层上时，很大的力被施加到催化剂层上，因此，催化剂层可能被物理损坏。极大的力被特别地施加到催化剂层的接触阴模的凸起部分的末端的部分。因此，催化剂层的该部分可能被损坏。

发明内容

本发明提供一种制造包括不平整的催化剂层的MEA的方法，其可以降低在制造不平整的催化剂层时损伤催化剂层的可能性。

本发明的一个方面涉及一种制造燃料电池用膜电极组件的方法，在所述膜电极组件中，催化剂层被布置在电解质膜和气体扩散层之间。所述方法包括：制造用于形成所述催化剂层的催化剂粉末；以及通过将所述催化剂粉末不均匀地沉积在所述电解质膜和所述气体扩散层中的至少之一上，形成所述催化剂层。

在该制造膜电极组件的方法中，通过将所述催化剂粉末不均匀地沉积在所述电解质膜和所述气体扩散层中的至少之一上，形成所述催化剂层。因此，可以降低在制造不平整的催化剂层时损伤催化剂层的可能性。

在上述方法中，所述燃料电池可以包括气体供应孔和气体排放孔，供应到所述燃料电池的反应气体通过所述气体供应孔经由所述气体扩散层供应到所述催化剂层，从所述催化剂层排放的所述反应气体经由所述气体扩散层通过所述气体排放孔排放。所述催化剂层可以被形成为在所述催化剂层的垂直于沉积所述催化剂粉末的沉积方向的平面视图中，所述催化剂层的靠近所述气体排放孔的气体排放侧区域中的单位面积内的凹入部分的比例大于催化剂层的靠近所述气体供应孔的气体供应侧区域中的单位面积内的凹入部分的比例。所述凹入部分中的所述催化剂粉末的沉积量小于所述催化剂层中的所述催化剂粉末的平均沉积量。

于是，在催化剂层的凹入部分中，所述催化剂粉末的沉积量小于所述催化剂层中的所述催化剂粉末的平均沉积量，从而排水性能较高。因此，通过增大靠近气体排放孔的可能发生溢流的区域中的单位面积内的凹入部分的比例，可以提高靠近气体排放孔的区域中的排水性能，并抑制溢流的发生。

在上述方法中，所述催化剂层可以通过如下方式形成：沉积所述催化剂粉末，使得所述催化剂层的凹入部分从对应于气体供应孔的位置连续延伸到对应于气体排放孔的位置，其中，供应到所述燃料电池的反应气体通过所述气体供应孔经由所述气体扩散层供应到所述催化剂层，从所述催化剂层排放的所述反应气体经由所述气体扩散层通过所述气体排放孔排放。所述凹入部分中的所述催化剂粉末的沉积量小于所述催化剂层中的所述催化剂粉末的平均沉积量。

于是，在催化剂层的凹入部分中，所述催化剂粉末的沉积量小于所述催化剂层中的所述催化剂粉末的平均沉积量，因此气体容易流动。因此，通过形成凹入部分使得凹入部分从对应于气体供应孔的位置连续延伸到对应于气体排放孔的位置，可以将反应气体扩散到整个MEA中。

在上述方法中，可以通过利用供所述催化剂粉末通过的筛子沉积所述催化剂粉末来形成所述催化剂层。所述筛子可以包括供所述催化剂粉末通过的粉末通过区域，所述粉末通过区域包括具有预定透过性的高透过性部分以及低透过性部分，所述低透过性部分的透过性低于所述高透过性部分的所述透过性。通过所述低透过性部分的所述催化剂粉末可以形成所述催化剂层的凹入部分。所述凹入部分中的所述催化剂粉末的沉积量小于所述催化剂层中的所述催化剂粉末的平均沉积量。