【手続補正書】
【提出日】平成24年10月17日(2012.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】燃料電池及びその製造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、燃料電池の発電性能の向上と低コスト化の両方を実現できる燃料電池及びその製造方法を提供することにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の第１態様によれば、
燃料電池の製造方法であって、
導電性粒子（但し、ホウ素が修飾された導電性粒子を除く）と高分子樹脂と炭素繊維と界面活性剤と分散溶媒とを混練する混練工程と、
前記混錬して得た混練物を圧延してシート状に成形する圧延工程と、
前記シート状に成形した混錬物を焼成して前記混錬物中から前記界面活性剤と分散溶媒とを除去する焼成工程と、
前記界面活性剤と前記分散溶媒とを除去した混錬物を再圧延して厚さを調整する再圧延工程と、を備え、
前記再圧延工程により、前記再圧延して厚さを調整した混錬物における、前記炭素繊維の配合比率を２．０重量％以上７．５重量％以下とし、前記高分子樹脂の配合比率を１０重量％以上１７重量％以下とする、燃料電池用ガス拡散層の製造工程を含む、
燃料電池の製造方法を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本発明の第２態様によれば、前記炭素繊維として、気相成長法炭素繊維、ミルドファイバー、カットファイバー、チョップファイバーのうちのいずれか１つを用いる、第１態様に記載の燃料電池の製造方法を提供する。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本発明の第３態様によれば、前記再圧延して厚さを調整した混錬物における多孔度が４２％以上６０％以下である、第１又は２態様に記載の燃料電池の製造方法を提供する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明の第４態様によれば、前記導電性粒子として、平均粒子径が異なる２種類のカーボン材料を用いる、第１〜３態様のいずれか１つに記載の燃料電池の製造方法を提供する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本発明の第５態様によれば、平均粒子径が小さいカーボン材料と、平均粒径が大きいカーボン材料との配合比率が、１：０．７〜１：２である、第４態様に記載の燃料電池の製造方法を提供する。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
本発明の第６態様によれば、前記界面活性剤と前記分散溶媒とを除去した混錬物を再圧延して厚さを調整するとき、当該混錬物の厚さを１５０μｍ以上６００μｍ以下とする、第１〜５態様のいずれか１つに記載の燃料電池の製造方法を提供する。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本発明の第７態様によれば、前記界面活性剤と前記分散溶媒とを除去した混錬物を再圧延して厚さを調整するとき、当該混錬物の厚さを３００μｍ以上６００μｍ以下とする、請求項６に記載の燃料電池の製造方法を提供する。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
本発明の第８態様によれば、第１〜７態様のいずれか１つに記載の製造方法で製造された燃料電池を提供する。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本発明にかかる燃料電池の製造方法によれば、導電性粒子（但し、ホウ素が修飾された導電性粒子を除く）と高分子樹脂とを主成分とし、前記高分子樹脂よりも少ない重量の炭素繊維が添加された多孔質部材で構成され、炭素繊維を基材として使用しない燃料電池用ガス拡散層を備える燃料電池を製造することができるので、燃料電池の低コスト化を図ることができる。また、炭素繊維を添加することで、ガス拡散層としての強度を強化することができるので、バインダーとして作用する高分子樹脂の配合量を少なくすることが可能となる。これにより、絶縁体である高分子樹脂の配合比率を低くすることができるので、発電性能の向上を図ることができる。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
ガス拡散層１４は、導電性粒子（但し、ホウ素が修飾された導電性粒子を除く）と高分子樹脂とを主成分としたシート状で且つゴム状の多孔質部材で構成されている。
ここで、「導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材」とは、炭素繊維を基材とすることなく、導電性粒子と高分子樹脂のみで支持される構造（いわゆる自己支持体構造）を持つ多孔質部材を意味する。導電性粒子と高分子樹脂とで多孔質部材を製造する場合、例えば、後述するように界面活性剤と分散溶媒とを用いる。この場合、製造工程中に、焼成により界面活性剤と分散溶媒とを除去するが、十分に除去できずにそれらが多孔質部材中に残留することが有り得る。従って、「導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材」とは、導電性粒子と高分子樹脂のみで支持される構造である限り、そのようにして残留した界面活性剤と分散溶媒が多孔質部材に含まれてもよいことを意味する。また、本発明の目的を達成できる範囲内であれば、導電性粒子と高分子樹脂と界面活性剤と分散溶媒以外の材料（例えば、短繊維の炭素繊維など）が多孔質部材に含まれてもよいことも意味する。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
まず、ステップＳ１では、導電性粒子（但し、ホウ素が修飾された導電性粒子を除く）と高分子樹脂と界面活性剤と分散溶媒とを混錬する（混練工程）。より具体的には、導電性粒子としてのカーボン材料と界面活性剤と分散溶媒とを攪拌・混錬機に投入し、それらを混錬してカーボン材料を粉砕及び造粒する。この後、それらの混錬物の中に高分子樹脂材料を添加してさらに分散させる。なお、カーボン材料と高分子樹脂材料とを別々に混錬機に投入せず、全ての材料を同時に混練機に投入しても良い。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
本第１実施形態にかかるガス拡散層によれば、炭素繊維の基材を使用せず、導電性粒子（但し、ホウ素が修飾された導電性粒子を除く）と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材でガス拡散層が構成されているので、燃料電池の低コスト化を図ることができる。また、多孔度又は厚さを調整することで、発電性能の向上を図ることが可能となり、低加湿運転下でも高い電圧を得ることが可能となる。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
本第２実施形態にかかるガス拡散層は、導電性粒子（但し、ホウ素が修飾された導電性粒子を除く）と高分子樹脂とを主成分とし、基材としては成立しない重量（例えば導電性粒子及び高分子樹脂よりも少ない重量）の炭素繊維が添加されたシート状で且つゴム状の多孔質部材で構成されている。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
まず、ステップＳ１１では、導電性粒子（但し、ホウ素が修飾された導電性粒子を除く）と高分子樹脂と炭素繊維と界面活性剤と分散溶媒とを混錬する。より具体的には、導電性粒子と炭素繊維と界面活性剤と分散溶媒とを攪拌・混錬機に投入し、それらを混錬して粉砕及び造粒する。この後、それらの混錬物の中に高分子樹脂材料を添加してさらに分散させる。なお、高分子樹脂材料を他の材料と別に混錬機に投入せずに、高分子樹脂材料を含む全ての材料を同時に混練機に投入しても良い。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
本第２実施形態にかかるガス拡散層によれば、導電性粒子（但し、ホウ素が修飾された導電性粒子を除く）と高分子樹脂とを主成分とし、前記高分子樹脂よりも少ない重量の炭素繊維が添加された多孔質部材で構成され、炭素繊維を基材として使用しないので、燃料電池の低コスト化を図ることができる。また、炭素繊維を添加することで、ガス拡散層としての強度を強化することができるので、バインダーとして作用する高分子樹脂の配合量を少なくすることが可能となる。これにより、絶縁体である高分子樹脂の配合比率を低くすることができるので、発電性能の向上を図ることができる。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の製造方法であって、
導電性粒子（但し、ホウ素が修飾された導電性粒子を除く）と高分子樹脂と炭素繊維と界面活性剤と分散溶媒とを混練する混練工程と、
前記混錬して得た混練物を圧延してシート状に成形する圧延工程と、
前記シート状に成形した混錬物を焼成して前記混錬物中から前記界面活性剤と分散溶媒とを除去する焼成工程と、
前記界面活性剤と前記分散溶媒とを除去した混錬物を再圧延して厚さを調整する再圧延工程と、を備え、
前記再圧延工程により、前記再圧延して厚さを調整した混錬物における、前記炭素繊維の配合比率を２．０重量％以上７．５重量％以下とし、前記高分子樹脂の配合比率を１０重量％以上１７重量％以下とする、燃料電池用ガス拡散層の製造工程を含む、
燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記炭素繊維として、気相成長法炭素繊維、ミルドファイバー、カットファイバー、チョップファイバーのうちのいずれか１つを用いる、請求項１に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項３】
前記再圧延して厚さを調整した混錬物における多孔度が４２％以上６０％以下である、請求項１又は２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項４】
前記導電性粒子として、平均粒子径が異なる２種類のカーボン材料を用いる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項５】
平均粒子径が小さいカーボン材料と、平均粒径が大きいカーボン材料との配合比率が、１：０．７〜１：２である、請求項４に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項６】
前記界面活性剤と前記分散溶媒とを除去した混錬物を再圧延して厚さを調整するとき、当該混錬物の厚さを１５０μｍ以上６００μｍ以下とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項７】
前記界面活性剤と前記分散溶媒とを除去した混錬物を再圧延して厚さを調整するとき、当該混錬物の厚さを３００μｍ以上６００μｍ以下とする、請求項６に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の製造方法で製造された燃料電池。