【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】膜電極接合体の製造方法及び燃料電池の製造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車などの移動体、分散発電システム、家庭用のコージェネレーションシステムなどの駆動源として使用される燃料電池の製造方法、及び当該燃料電池が備える膜電極接合体の製造方法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
従って、本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、高温・低加湿の運転条件下において、発電性能を一層向上させることができる膜電極接合体の製造方法及び燃料電池の製造方法を提供することにある。
【手続補正４】
【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】
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、高分子電解質膜と、
前記高分子電解質膜を挟んで互いに対向する一対の触媒層と、
前記高分子電解質膜及び前記一対の触媒層を挟んで互いに対向するアノードガス拡散層及びカソードガス拡散層と、を有する膜電極接合体の製造方法であって、
前記アノードガス拡散層は、導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材で形成し、
前記アノードガス拡散層の多孔度は、６０％以下とし、
前記カソードガス拡散層の多孔度は、６０％より大きくする、
膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正５】
【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】
本発明の第２態様によれば、前記アノードガス拡散層の多孔度は、４２％以上とする、第１態様に記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の第３態様によれば、前記カソードガス拡散層の厚さは、前記アノードガス拡散層の厚さより薄くする、第１又は２態様に記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の第４態様によれば、前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層の厚さは、１５０μｍ以上６００μｍ以下とする、第３態様に記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の第５態様によれば、前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層の厚さは、２００μｍ以上４００μｍ以下とする、第４態様に記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の第６態様によれば、前記カソードガス拡散層は、導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材で形成する、第１〜５態様のいずれか１つに記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の第７態様によれば、前記カソードガス拡散層の多孔度は、７６％以下とする、第６態様に記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明の第８態様によれば、前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層に含まれる前記導電性粒子は、平均粒子径が異なる２種類のカーボン材料で形成する、第６又は７態様のいずれか１つに記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明の第９態様によれば、前記アノードガス拡散層に含まれる平均粒子径が異なる２種類のカーボン材料は、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を、１：０．７〜１：２とする、第８態様に記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の第１０態様によれば、前記カソードガス拡散層に含まれる高分子樹脂の単位体積当たりの重量は、前記アノードガス拡散層に含まれる高分子樹脂の単位体積当たりの重量より大きくする、第６〜９態様のいずれか１つに記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明の第１１態様によれば、前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層は、前記高分子樹脂を１０重量％以上１７重量％以下含むように形成する、第１０態様に記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
本発明の第１２態様によれば、前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層は、前記高分子樹脂よりも少ない重量の炭素繊維を含むように形成する、第６〜１１態様のいずれか１つに記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明の第１３態様によれば、前記カソードガス拡散層に含まれる炭素繊維の単位体積当たりの重量は、前記アノードガス拡散層に含まれる炭素繊維の単位体積当たりの重量より大きくする、第１２態様に記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明の第１４態様によれば、前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層は、前記炭素繊維を２．０重量％以上７．５重量％以下含むように形成する、第１３態様に記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本発明の第１５態様によれば、前記炭素繊維は、気相成長法炭素繊維、ミルドファイバー、チョップファイバーのうちのいずれか１つとする、第１２〜１４態様にいずれか１つに記載の膜電極接合体の製造方法を提供する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明の第１６態様によれば、第１〜１５態様のいずれか１つに記載の製造方法により膜電極接合体を製造し、
前記膜電極接合体を挟むように一対のセパレータを配置する、
ことを含む、燃料電池の製造方法を提供する。
【手続補正２０】
【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２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明にかかる膜電極接合体の製造方法及び燃料電池の製造方法によれば、前記アノードガス拡散層を導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材で形成して、その多孔度を６０％以下としているので、前記アノードガス拡散層の保水性を高くすることができる。一方、前記カソードガス拡散層の多孔度は、前記アノードガス拡散層の多孔度より大きくしているので、ガス拡散性を高くすることができる。これにより、アノードガス拡散層とカソードガス拡散層とを同一形成している従来の膜電極接合体の製造方法及び燃料電池の製造方法に比べて、発電性能を一層向上させることができる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９３】
本発明にかかる膜電極接合体の製造方法及び燃料電池の製造方法は、発電性能を一層向上させることができるので、例えば、自動車などの移動体、分散発電システム、家庭用のコージェネレーションシステムなどの駆動源として使用される燃料電池の製造方法に有用である。
【手続補正２３】
【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】
高分子電解質膜と、
前記高分子電解質膜を挟んで互いに対向する一対の触媒層と、
前記高分子電解質膜及び前記一対の触媒層を挟んで互いに対向するアノードガス拡散層及びカソードガス拡散層と、を有する膜電極接合体の製造方法であって、
前記アノードガス拡散層は、導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材で形成し、
前記アノードガス拡散層の多孔度は、６０％以下とし、
前記カソードガス拡散層の多孔度は、６０％より大きくする、
膜電極接合体の製造方法。
【請求項２】
前記アノードガス拡散層の多孔度は、４２％以上とする、請求項１に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項３】
前記カソードガス拡散層の厚さは、前記アノードガス拡散層の厚さより薄くする、請求項１又は２に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項４】
前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層の厚さは、１５０μｍ以上６００μｍ以下とする、請求項３に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項５】
前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層の厚さは、２００μｍ以上４００μｍ以下とする、請求項４に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項６】
前記カソードガス拡散層は、導電性粒子と高分子樹脂とを主成分とした多孔質部材で形成する、請求項１〜５のいずれか１つに記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項７】
前記カソードガス拡散層の多孔度は、７６％以下とする、請求項６に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項８】
前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層に含まれる前記導電性粒子は、平均粒子径が異なる２種類のカーボン材料で形成する、請求項６又は７に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項９】
前記アノードガス拡散層に含まれる平均粒子径が異なる２種類のカーボン材料は、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を、１：０．７〜１：２とする、請求項８に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１０】
前記カソードガス拡散層に含まれる高分子樹脂の単位体積当たりの重量は、前記アノードガス拡散層に含まれる高分子樹脂の単位体積当たりの重量より大きくする、請求項６〜９のいずれか１つに記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１１】
前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層は、前記高分子樹脂を１０重量％以上１７重量％以下含むように形成する、請求項１０に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１２】
前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層は、前記高分子樹脂よりも少ない重量の炭素繊維を含むように形成する、請求項６〜１１のいずれか１つに記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１３】
前記カソードガス拡散層に含まれる炭素繊維の単位体積当たりの重量は、前記アノードガス拡散層に含まれる炭素繊維の単位体積当たりの重量より大きくする、請求項１２に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１４】
前記アノードガス拡散層及び前記カソードガス拡散層は、前記炭素繊維を２．０重量％以上７．５重量％以下含むように形成する、請求項１３に記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１５】
前記炭素繊維は、気相成長法炭素繊維、ミルドファイバー、チョップファイバーのうちのいずれか１つとする、請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の膜電極接合体の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１つに記載の製造方法により膜電極接合体を製造し、
前記膜電極接合体を挟むように一対のセパレータを配置する、
ことを含む、燃料電池の製造方法。