(57)【要約】【課題】金属多孔質体を得る際に造孔材として機能した樹脂材の、金属多孔質体中の残留量を求める。【解決手段】先ず、樹脂材の含有量が既知であり且つ含有量が互いに相違する複数個の金属樹脂含有層２４を用いて示差熱分析を行う。このときに同一温度に出現した試料ピークの高さを求め、樹脂材の含有量と試料ピークの高さとから相関関係を求める。すなわち、例えば、検量線Ｌを作成する。そして、金属多孔質体１０を用いて示差熱分析を行い、検量線Ｌを作成したときと同一温度に出現したピークの高さを求める。このピークの高さと検量線Ｌに基づき、金属多孔質体１０における樹脂材の残留量を求める。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材と、該金属材よりも低融点の樹脂材とを含む金属樹脂含有層を形成した後、前記金属樹脂含有層から前記樹脂材を除去することで形成された金属多孔質体における前記樹脂材の残留量を求める樹脂材の残留量測定方法であって、
樹脂材の含有量が既知であり且つ含有量が互いに相違する複数個の金属樹脂含有層を用いて示差熱分析を行う第１の熱分析工程と、
前記第１の熱分析工程において同一温度に出現した試料ピークの高さを求め、前記樹脂材の含有量と前記試料ピークの高さとの相関関係を求める求相関関係工程と、
樹脂材の含有量が未知である前記金属多孔質体を用いて示差熱分析を行う第２の熱分析工程と、
前記第２の熱分析工程において、前記求相関関係工程で前記相関関係を求めたときと同一温度に出現したピークの高さを求め、前記ピークの高さと前記相関関係とに基づいて前記金属多孔質体における樹脂材の残留量を求める残留量測定工程と、
を有することを特徴とする金属多孔質体における樹脂材の残留量測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の測定方法において、前記第１の熱分析工程及び前記第２の熱分析工程を、酸化雰囲気で行うことを特徴とする金属多孔質体における樹脂材の残留量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材と、該金属材よりも低融点の樹脂材とを含む金属樹脂含有層から前記樹脂材を除去することで形成された金属多孔質体における樹脂材の残留量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電極触媒となる金属材を含んだアノード電極及びカソード電極を有する。電極触媒（金属材）と、アノード電極に供給された燃料ガス、又はカソード電極に供給された酸化剤ガスとの接触面積が大きいほど電極反応が促進される。この観点から、特許文献１において、電極触媒となる触媒金属の多孔質体を電極触媒とすることが提案されている。
【０００３】
この場合、触媒金属からなる金属層と、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎの群から選択される少なくとも一種とカーボンの混合層とを交互に形成した積層体を得る。次に、熱処理を施した積層体を塩酸等の酸性溶液に浸漬することで酸処理を行い、混合層中のＳｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎを溶解して除去する。これにより、触媒金属からなる多孔質体（金属多孔質体）が得られるに至る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２９５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の製造方法では、酸処理が必須となる。この酸処理を省略することができるのであれば、工程数が低減する。そこで、金属材と樹脂材の混合層を形成し、その後、該混合層中の樹脂材を溶融させることで金属多孔質体を得ることが想起される。しかしながら、この場合、樹脂材が如何なる程度残留しているのかを評価することができないという不都合がある。
【０００６】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、金属多孔質体中に含まれる樹脂の残留量を評価することが容易な金属多孔質体における樹脂材の残留量測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、金属材と、該金属材よりも低融点の樹脂材とを含む金属樹脂含有層を形成した後、前記金属樹脂含有層から前記樹脂材を除去することで形成された金属多孔質体における前記樹脂材の残留量を求める樹脂材の残留量測定方法であって、
樹脂材の含有量が既知であり且つ含有量が互いに相違する複数個の金属樹脂含有層を用いて示差熱分析を行う第１の熱分析工程と、
前記第１の熱分析工程において同一温度に出現した試料ピークの高さを求め、前記樹脂材の含有量と前記試料ピークの高さとの相関関係を求める求相関関係工程と、
樹脂材の含有量が未知である前記金属多孔質体を用いて示差熱分析を行う第２の熱分析工程と、
前記第２の熱分析工程において、前記求相関関係工程で前記相関関係を求めたときと同一温度に出現したピークの高さを求め、前記ピークの高さと前記相関関係とに基づいて前記金属多孔質体における樹脂材の残留量を求める残留量測定工程と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
すなわち、本発明においては、樹脂材の含有量が既知である試料（金属樹脂含有層）を用いて示差熱分析を行い、樹脂材の含有量と、出現した試料ピークの高さとの相関関係を求め、この相関関係に基づいて、例えば、検量線を作成する。従って、樹脂材の含有量が未知である金属多孔質体について示差熱分析を行い、前記試料ピークと同一温度に出現したピークの高さと検量線とを用いることにより、該金属多孔質体における樹脂材の残留量を容易に評価することができる。すなわち、金属多孔質体中の樹脂材の残留量につき、定量分析を簡便に行うことが可能となる。
【０００９】
このため、金属樹脂含有層を形成する際に如何なる程度の樹脂材を用いれば金属多孔質体に如何なる程度の樹脂材が残留するかを把握することができる。従って、金属樹脂含有層を形成するときの樹脂材の使用量を、樹脂材の残留量が可及的に少なくなる量に設定することが容易となる。
【００１０】
樹脂材は、酸化雰囲気下で加熱することにより酸素と結合する。すなわち、燃焼反応を起こす。このため、第１の熱分析工程及び第２の熱分析工程を、酸化雰囲気で行うことが好ましい。この場合、試料ピークないしピークを容易に得ることができる。これらのピークが、樹脂材の燃料反応に基づいて出現するからである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、試料中の既知の樹脂材の含有量と、該試料を用いた示差熱分析にて出現した試料ピークの高さとの相関関係を求め、この相関関係と、樹脂材の含有量が未知である金属多孔質体について行った示差熱分析におけるピークの高さとを用いるようにしている。このため、該金属多孔質体における樹脂材の残留量を評価することが容易である。すなわち、金属多孔質体中の樹脂材の残留量につき、定量分析を簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】基材上に形成された金属多孔質体の概略断面図である。
【図２】金属層上に樹脂層を積層して金属樹脂含有層を形成した状態を示す概略断面図である。
【図３】樹脂材の含有量が既知である試料に対して示差熱分析を行って得られた解析チャートである。
【図４】樹脂材の含有量と、図３における試料ピークの高さとの相関関係を示すとともに、前記相関関係に基づいて得られた検量線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る金属多孔質体における樹脂材の残留量測定方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
先ず、図１を参照して金属多孔質体１０につき説明する。金属多孔質体１０は、基材１２上に形成された金属材の多孔質体からなる。金属材の好適な例としては、燃料電池のアノード電極及びカソード電極において電極反応を促進する触媒金属となり得るもの、具体的には、白金やパラジウム、金、ルビジウム等が挙げられる。すなわち、金属多孔質体１０は、燃料電池用の電極触媒として用いることができる。
【００１５】
基材１２の材料は、後述する製造方法によって該基材１２上に金属多孔質体１０を形成することが可能なものであれば特に限定されないが、電極触媒として金属多孔質体１０を得る場合、基材１２としては、カーボンペーパやカーボンクロス等が好適である。この場合、基材１２をガス拡散層として用いることができるからである。
【００１６】
金属多孔質体１０は、以下のようにして作製することができる。すなわち、先ず、図２に示すように、カーボンペーパやカーボンクロス等からなる基材１２上に上記したような金属材からなる金属層２０を成膜する。この成膜には、スパッタリングや蒸着等、公知の手法を実施すればよい。
【００１７】
次に、金属層２０を構成する金属材よりも低融点の樹脂材からなる樹脂層２２を成膜する。この成膜には、蒸着等の公知の手法を実施すればよい。なお、樹脂材の好適な例としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これを繰り返すことにより、基材１２上に、金属層２０と樹脂層２２との積層体からなる金属樹脂含有層２４が形成される。
【００１８】
次に、金属樹脂含有層２４に対して熱処理を行う。この熱処理により樹脂材の大部分が溶融して気化するとともに、金属材の粒子同士が結合する。樹脂材が気化することに伴って三次元網目的に連なる気孔が金属材の内部に形成され、その結果、金属多孔質体１０が得られる。このことから諒解されるように、金属樹脂含有層２４中の樹脂材は、造孔材としての機能を営む。
【００１９】
次に、この金属多孔質体１０中における樹脂材の残留量を測定する方法につき説明する。
【００２０】
はじめに、第１の熱分析工程を行う。具体的には、樹脂材の含有量が既知であり且つ含有量が互いに相違する複数個の金属樹脂含有層２４を用いて示差熱分析を行う。樹脂材の含有量を変更するには、例えば、樹脂層２２の厚みを変更すればよい。また、示差熱分析は、ＴＧ−ＤＴＡによって行えばよい。
【００２１】
なお、樹脂材は酸化雰囲気下での温度上昇に伴って燃焼反応を起こす。すなわち、示差熱分析において試料ピークが容易に出現する。このことから、酸化雰囲気として示差熱分析を行うことが好ましい。酸化雰囲気の好適な例としては、空気が挙げられる。
【００２２】
図３に、樹脂層２２を形成していないカーボンペーパ（基材１２）を試料１、樹脂層２２が形成され、各々の厚みから求められた樹脂材の含有量が２．５ｗｔ％、５ｗｔ％、１５ｗｔ％、２５ｗｔ％であるカーボンペーパを試料２、３、４、５として得られた分析結果を併せて示す。試料１〜５において、試料ピークは３４２℃に出現していた。
【００２３】
次に、検量線作成工程（求相関関係工程）を行う。すなわち、図４に示すように、樹脂材の含有量を横軸、試料１〜５の各試料ピークの高さを縦軸としてプロットしたグラフを作成し、且つ最小自乗法等によって各プロットに近似する直線を求める。この直線が、図４に示す検量線Ｌとなる。
【００２４】
次に、上記のようにして得た金属多孔質体１０から測定用試料片を切り出す。この測定用試料片を用い、第２の熱分析工程を行う。この際にも、空気等の酸化雰囲気として示差熱分析を行うことが好ましい。
【００２５】
第２の熱分析工程により、金属多孔質体１０の測定用試料片においても３４２℃でピークが出現する。そこで、次に、残留量測定工程において、このピークの高さを図４の検量線Ｌ（相関関係）のＹ座標に対応させ、そのときのＸ座標を読み取る。Ｘ座標は、検量線ＬからＸ軸に向かう垂線ＶとＸ軸との交点のＸ座標として求められる。
【００２６】
例えば、ピークの高さが５μＶであるとき、検量線ＬのＹ座標は５であり、そのときのＸ座標は１０ｗｔ％である。このことから、測定用試料片、すなわち、金属多孔質体１０に１０ｗｔ％の樹脂材が残留していることが分かる。
【００２７】
このように、本実施の形態によれば、金属多孔質体１０における樹脂材の残留量を容易に求めることができる。換言すれば、樹脂材の残留量が未知であっても定量分析を行うことができる。
【００２８】
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００２９】
例えば、金属多孔質体１０をなす金属材は、燃料電池用の触媒金属に特に限定されるものではなく、チタン、コバルト、ニッケル等であってもよい。また、基材１２も、カーボンペーパやカーボンクロス以外の素材であってもよい。
【００３０】
また、樹脂材の残留量を測定する度に第１の熱分析工程を行うのではなく、第１の熱分析工程を予め行っておいてもよい。さらに、残留量を必ずしも定量的に測定する必要はなく、所定の残留量未満であるか否かを判定するようにしてもよい。具体的には、第１の熱分析工程の際に同一温度に出現した試料ピークの高さを記録しておき、金属多孔質体１０について第２の熱分析工程を行ったときにピークが所定の高さ以上である場合には、残留が極めて少ないと判定してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０…金属多孔質体                      １２…基材
２０…金属層                            ２２…樹脂層
２４…金属樹脂含有層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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