[发明专利]气体扩散电极基材及气体扩散电极基材的制造方法

说明书

本发明的目的在于提供可得到微孔层的表面粗糙度小、不易损伤电解质膜的气体扩散电极基材的气体扩散电极基材的制造方法、及微孔层的表面粗糙度小、不易损伤电解质膜的气体扩散电极基材。为了达成上述目的，本发明具有以下的构成。即，一种特定的气体扩散电极基材，其是具有碳片材和微孔层的气体扩散电极基材，前述碳片材为多孔性，前述微孔层中包含的碳粉末的DBP吸油量为70～155ml/100g。

技术领域

本发明涉及可适合用于燃料电池、尤其是固体高分子型燃料电池的、在碳片材的表面形成有微孔层的气体扩散电极基材及气体扩散电极基材的制造方法。

背景技术

通过向阳极供给包括氢在内的燃料气体、向阴极供给包括氧在内的氧化气体、在两极发生电化学反应从而获得电动势的固体高分子型燃料电池通常通过依次层叠隔膜、气体扩散电极基材、催化剂层、电解质膜、催化剂层、气体扩散电极基材、隔膜而构成。气体扩散电极基材需要用于使从隔膜供给的气体向催化剂层扩散的高气体扩散性、用于使伴随着电化学反应而产生的水向隔膜排出的高排水性、用于导出产生的电流的高导电性，广泛使用了将由碳纤维等形成的碳片材作为基材、在其表面形成有微孔层的气体扩散电极基材。

然而，作为这样的气体扩散电极基材的课题之一，由于前述微孔层的表面粗糙度大，因此，存在在固体高分子型燃料电池内损伤电解质膜，耐久性降低的问题，这是已知的，为了解决上述问题，已进行了很多努力。

例如，专利文献1中，提出了包含粒径小的碳粉末的微孔层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第2005/081339号

发明内容

发明所要解决的课题

对于专利文献1中记载的气体扩散电极基材而言，通过减小微孔层中包含的碳粉末的粒径，从而微孔层的表面粗糙度变小，结果，使得微孔层不易损伤电解质膜，可提高电解质膜的耐久性。另外，专利文献1中认为，碳粉末的粒径越小，越能得到平滑的面，即，表面粗糙度小的面。然而，其并不能充分减小微孔层的表面粗糙度。

本发明的发明人等认为，当微孔层中包含的碳粉末的粒径小时，在将用于形成前述微孔层的涂液(以下，有时记载为MPL涂液)涂布于碳片材的涂布工序(以下，有时记载为MPL涂布工序)中，MPL涂液渗入到碳片材中，因此，微孔层的表面粗糙度可能不会充分减小。另外，还注意到存在即使减小碳粉末的粒径，有时表面粗糙度也不会充分变小这样的问题。

鉴于上述的以往技术的背景，本发明的目的在于提供一种可得到微孔层的表面粗糙度小、不易损伤电解质膜的气体扩散电极基材的气体扩散电极基材的制造方法、及微孔层的表面粗糙度小、不易损伤电解质膜的气体扩散电极基材。

用于解决课题的手段

本发明的发明人等为了解决前述课题而反复进行了深入研究，为了减小微孔层的表面粗糙度，着眼于前述碳粉末的二次粒径而不是碳粉末的一次粒径。发现通过使用作为与前述二次粒径对应的指标的邻苯二甲酸二丁酯吸油量(DBP吸油量)在适当的范围内的碳粉末，可充分减小微孔层的表面粗糙度。

本发明的气体扩散电极基材及气体扩散电极基材的制造方法具有以下的构成。

(1)一种气体扩散电极基材，是具有碳片材和微孔层的气体扩散电极基材，其特征在于，

前述碳片材为多孔性，

前述微孔层中包含的碳粉末的DBP吸油量为70～155ml/100g，

前述微孔层的由微孔层的单位面积重量(W)和微孔层的厚度(L)算出的渗入的指标(L/W)为1.10～8.00，

微孔层的厚度(L)为10～100μm。