(57)【要約】【課題】排水性の高い燃料電池用拡散層の製造方法及び当該燃料電池用拡散層を有する燃料電池の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の燃料電池用拡散層の製造方法は、多孔質基材に撥水剤を塗布する塗布工程と、前記撥水剤を塗布した多孔質基材を乾燥する乾燥工程とを含み、前記乾燥工程において、前記多孔質基材の一方の面と他方の面とで異なる乾燥条件を設定し、前記多孔質基材内の撥水剤の濃度分布を制御する。【選択図】図１
2008300195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質基材に撥水剤を塗布する塗布工程と、前記撥水剤を塗布した多孔質基材を乾燥する乾燥工程とを含み、
前記乾燥工程において、前記多孔質基材の一方の面と他方の面とで異なる乾燥条件を設定し、前記多孔質基材内の撥水剤の濃度分布を制御することを特徴とする燃料電池用拡散層の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池用拡散層の製造方法であって、前記多孔質基材内の撥水剤の濃度分布は、前記多孔質基材の一方の面から他方の面に向かって高くなるように制御されることを特徴とする燃料電池用拡散層の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池用拡散層の製造方法であって、前記多孔質基材の乾燥温度、前記多孔質基材に供給する風量、前記多孔質基材を乾燥する熱源と前記多孔質基材との距離のうち少なくともいずれか１つの乾燥条件が異なることを特徴とする燃料電池用拡散層の製造方法。
【請求項４】
多孔質基材に撥水剤を塗布する塗布工程及び前記撥水剤を塗布した多孔質基材を乾燥する乾燥工程を有する燃料電池用拡散層の製造工程と、膜−電極アッセンブリの両側に前記燃料電池用拡散層の製造工程において製造された燃料電池用拡散層を配置し、前記燃料電池用拡散層の両外側に燃料電池用セパレータを配置する配置工程とを含む燃料電池の製造方法であって、
前記乾燥工程において、前記多孔質基材の一方の面と他方の面とで異なる乾燥条件を設定し、前記多孔質基材内の撥水剤の濃度分布を制御することを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池の製造方法であって、前記多孔質基材内の撥水剤の濃度分布は、前記多孔質基材の膜−電極アッセンブリ側から燃料電池用セパレータ側に向かって高くなるように制御されることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載の燃料電池の製造方法であって、前記多孔質基材の乾燥温度、前記多孔質基材に供給する風量、前記多孔質基材を乾燥する熱源と前記多孔質基材との距離のうち少なくともいずれか１つの乾燥条件が異なることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用拡散層の製造方法及び燃料電池の製造方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に燃料電池は、電解質膜と電解質膜を介して配置される一対の触媒層（アノード極触媒層及びカソード極触媒層）とを含む膜−電極アッセンブリと、膜−電極アッセンブリを挟持する一対の燃料電池用拡散層（アノード極拡散層、カソード極拡散層）と、燃料電池用拡散層の両外側を挟持する一対の燃料電池用セパレータとを有する。燃料電池の発電時には、アノード極触媒層に供給するアノードガスを水素ガス、カソード極触媒層に供給するカソードガスを酸素ガスとした場合、アノード極触媒層では、水素イオンと電子とにする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中を通りカソード極触媒層に、電子は外部回路を通じてカソード極触媒層に到達する。そして、カソード極触媒層では、水素イオン、電子及び酸素ガスが反応して水分を生成する反応が行われ、エネルギを放出する。
【０００３】
燃料電池では、電解質膜のイオン伝導性を維持するために、電解質膜に水分を含ませておく必要があり、反応ガス（アノードガス、カソードガス）は予め水分を含んだ状態で触媒層（アノード極触媒層、カソード極触媒層）に供給される。また、発電時には、上述したようにカソード極触媒層から水分が生成される。
【０００４】
触媒層に供給される水分及びカソード極触媒層から生成される水分のうちの一部は、燃料電池の系外へ排水されるが、上記水分のうちの一部は、触媒層及び燃料電池用拡散層に滞留する。触媒層及び燃料電池用拡散層に滞留する水分の量が多くなると、触媒層への反応ガスの供給が妨げられ、燃料電池の発電性能の低下が引き起こされる（この現象は、一般にフラッディングと呼ばれる）。そこで、触媒層又は燃料電池用拡散層の排水性を高め、触媒層又は燃料電池用拡散層内の水分の滞留を防ぎ、フラッディングの発生を抑制する必要がある。
【０００５】
燃料電池用拡散層は、反応ガスを触媒層に供給するため、触媒層で生成した水分を燃料電池用セパレータに排水するために多孔質基材が用いられている。
【０００６】
例えば、特許文献１〜４には、燃料電池用拡散層に使用される多孔質基材にポリテトラフルオロエチレン等の撥水性樹脂を塗布し、撥水性樹脂を塗布した多孔質基材を乾燥させることにより、撥水性を付与した燃料電池用拡散層の製造方法が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１７９０９５号公報
【特許文献２】特開平８−１３００１９号公報
【特許文献３】特開２００４−２２１０５６号公報
【特許文献４】特開２００５−２３５５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１〜４の燃料電池用拡散層の製造方法では、多孔質基材内の撥水性樹脂の濃度分布が制御されていないため、高い排水性を有する燃料電池用拡散層を製造することは困難である。
【０００９】
本発明は、排水性の高い燃料電池用拡散層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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の燃料電池用拡散層の製造方法は、多孔質基材に撥水剤を塗布する塗布工程と、前記撥水剤を塗布した多孔質基材を乾燥する乾燥工程とを含み、前記乾燥工程において、前記多孔質基材の一方の面と他方の面とで異なる乾燥条件を設定し、前記多孔質基材内の撥水剤の濃度分布を制御する。
【００１１】
また、前記燃料電池用拡散層の製造方法において、前記多孔質基材内の撥水剤の濃度分布は、前記多孔質基材の一方の面から他方の面に向かって高くなるように制御されることが好ましい。
【００１２】
また、前記燃料電池用拡散層の製造方法において、前記多孔質基材の乾燥温度、前記多孔質基材に供給する風量、前記多孔質基材を乾燥する熱源と前記多孔質基材との距離のうち少なくともいずれか１つの乾燥条件が異なることが好ましい。
【００１３】
また本発明は、多孔質基材に撥水剤を塗布する塗布工程及び前記撥水剤を塗布した多孔質基材を乾燥する乾燥工程を有する燃料電池用拡散層の製造工程と、膜−電極アッセンブリの両側に前記燃料電池用拡散層の製造工程において製造された燃料電池用拡散層を配置し、前記燃料電池用拡散層の両外側に燃料電池用セパレータを配置する配置工程とを含む燃料電池の製造方法であって、前記乾燥工程において、前記多孔質基材の一方の面と他方の面とで異なる乾燥条件を設定し、前記多孔質基材内の撥水剤の濃度分布を制御する。
【００１４】
また、前記燃料電池の製造方法において、前記多孔質基材内の撥水剤の濃度分布は、前記多孔質基材の膜−電極アッセンブリ側から燃料電池用セパレータ側に向かって高くなるように制御されることが好ましい。
【００１５】
また、前記燃料電池の製造方法において、前記多孔質基材の乾燥温度、前記多孔質基材に供給する風量、前記多孔質基材を乾燥する熱源と前記多孔質基材との距離のうち少なくともいずれか１つの乾燥条件が異なることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、多孔質基材に撥水剤を塗布する塗布工程と、撥水剤を塗布した多孔質基材を乾燥する乾燥工程とを含み、乾燥工程において、多孔質基材の一方の面と他方の面とで異なる乾燥条件を設定し、多孔質基材内の撥水剤の濃度分布を制御することによって、排水性の高い燃料電池用拡散層の製造方法を提供することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、多孔質基材に撥水剤を塗布する塗布工程及び撥水剤を塗布した多孔質基材を乾燥する乾燥工程を有する燃料電池用拡散層の製造工程と、膜−電極アッセンブリの両側に燃料電池用拡散層の製造工程において製造された燃料電池用拡散層を配置し、燃料電池用拡散層の両外側に燃料電池用セパレータを配置する配置工程とを含む燃料電池の製造方法であって、乾燥工程において、多孔質基材の一方の面と他方の面とで異なる乾燥条件を設定し、多孔質基材内の撥水剤の濃度分布を制御することによって、排水性の高い燃料電池の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池用拡散層の製造方法の一例を説明するための図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池用拡散層１の製造方法は、多孔質基材１０に撥水剤を塗布する塗布工程と、撥水剤を塗布した多孔質基材１０を乾燥する乾燥工程とを有するものである。
【００２０】
＜塗布工程＞
塗布工程では、多孔質基材１０に撥水剤が塗布される。撥水剤は、撥水性を有する液体であれば特に制限されるものではないが、例えば、カーボン粒子及びフッ素樹脂を、水、パーフルオロベンゼン、ジクロロペンタフルオロプロパン、メタノール、エタノール等の有機溶媒等の溶媒中に分散することにより調製される。撥水剤は、撥水性樹脂が含有されていればよいが、本実施形態の製造方法により得られる燃料電池用拡散層１の電子伝導性を維持することができる点で、カーボン粒子等が含有されていることが好ましい。
【００２１】
撥水性樹脂は、燃料電池用拡散層１において一般的に用いられるものであれば特に制限されるものではないが、撥水性、耐腐食性等を有するフッ素樹脂が好ましい。フッ素樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等が挙げられる。
【００２２】
カーボン粒子等は、燃料電池用拡散層１において一般的に用いられるものであれば特に制限されるものではない。カーボン粒子は、例えば、オイルファーネスブラック、チャネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ等が挙げられる。また、カーボン粒子に限られるものではなく、カーボン繊維等であってもよい。
【００２３】
撥水性樹脂の含有量は、特に制限されるものではないが、カーボン粒子等の重量に対して５〜４０重量％の範囲であることが好ましい。
【００２４】
また、本実施形態に用いられる撥水剤には、界面活性剤等が含まれていてもよい。界面活性剤は、例えば、アルキルエーテル、アルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等の非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
【００２５】
多孔質基材１０は、燃料電池用拡散層１において一般的に用いられるものであれば特に制限されるものではないが、燃料電池に供給される反応ガス（アノードガス、カソードガス）の透過性、導電性等の点で、カーボンペーパ等のカーボン不織布、カーボンクロス等のカーボン織布等が好ましい。
【００２６】
多孔質基材１０に撥水剤を塗布する方法は、フローコーティング法、スプレー法、スクリーン印刷法、ドクターブレード法等公知の方法が挙げられる。また、塗布回数、塗布速度等は適宜設定すればよい。
【００２７】
＜乾燥工程＞
乾燥工程では、上記撥水剤を塗布した多孔質基材１０の一方の面（図１に示すＡ面）と他方の面（図１に示すＢ面）とで異なる乾燥条件を設定し、多孔質基材１０内の撥水剤の濃度分布を制御して、撥水剤を塗布した多孔質基材１０を乾燥させる。
【００２８】
撥水剤を塗布した多孔質基材１０の乾燥は、赤外線照射、電磁波照射、ドライエア、ヒータ等による乾燥等の公知の方法により行われる。
【００２９】
本実施形態では、多孔質基材１０の一方の面（例えば、図１に示すＡ面）と他方の面（例えば、図１に示すＢ面）とで、後述する異なる乾燥条件を設定し乾燥させる。例えば、図１に示す多孔質基材１０のＡ面とＢ面とで異なる乾燥温度を設定することによって、多孔質基材１０のＡ面とＢ面との乾燥状態を異ならせることができる。多孔質基材１０のＡ面とＢ面とで乾燥状態が異なると、乾燥状態の遅い方から乾燥状態の早い方に向かって、撥水剤（主に撥水性樹脂）がマイグレーションするため、撥水剤の濃度分布が生じる。すなわち、多孔質基材１０のＡ面とＢ面とで異なる乾燥条件を設定することにより、多孔質基材１０のＡ面とＢ面との乾燥状態を異ならせ、多孔質基材１０内の撥水剤の濃度分布（主に撥水性樹脂の濃度分布）を制御することができる。
【００３０】
本実施形態では、多孔質基材１０の一方の面から他方の面に向かって撥水剤の濃度（主に撥水性樹脂）が高くなるように、多孔質基材１０の一方の面と他方の面とで異なる乾燥条件を設定することが好ましい。例えば、図１に示す多孔質基材１０のＡ面からＢ面に向かって撥水剤の濃度分布を高くすることによって、多孔質基材１０のＡ面側にある水分の吸い上げ効果を向上させることができる。また、撥水剤濃度の高い多孔質基材１０のＢ面では、接触角、転落角も高いため、多孔質基材１０のＢ面付近で水分が滞留することを抑制することができる。
【００３１】
上記でも説明したように、本実施形態では異なる乾燥条件を設定し、多孔質基材１０内の撥水剤の濃度分布を制御する。例えば、一方の面と他方の面とで異なる乾燥温度、昇温速度、供給する風量、多孔質基材１０を乾燥させるための熱源と多孔質基材との距離等のうち少なくともいずれか１つの乾燥条件を設定し、多孔質基材１０内の撥水剤の濃度分布を制御する。撥水剤の濃度分布の制御が容易である等の点で、異なる乾燥条件は、上記乾燥温度、風量、熱源と多孔質基材との距離であることが好ましい。
【００３２】
上記乾燥条件のうち、多孔質基材１０の一方の面と他方の面とで異なる乾燥温度は、一方の面と他方の面とで乾燥状態を異ならせることができる温度差に設定されるものであればよいが、撥水剤のマイグレーションが発生し易い等の点で、乾燥温度差が、常温〜２３０℃の範囲であることが好ましく、６０〜２３０℃の範囲であることがより好ましい。上記でも説明したように、撥水剤のマイグレーションは、乾燥状態の遅い方から速い方に向かって起こる。したがって、異なる乾燥温度の場合における撥水剤のマイグレーションは、乾燥温度の低い面から高い面に向かって起こる。すなわち、乾燥温度の低い面から高い面に向かって撥水剤の濃度分布が高くなる。
【００３３】
また、一方の面及び他方の面での乾燥温度の範囲（上限、下限）は、特に制限されるものではないが、撥水剤中の水、有機溶媒が蒸発する温度以上かつ撥水剤中の撥水性樹脂の溶融温度未満の範囲が好ましい。
【００３４】
また、上記乾燥条件のうち、多孔質基材１０の一方の面と他方の面とで異なる昇温速度は、多孔質基材１０の一方の面と他方の面とで乾燥状態を異ならせることができる昇温速度の差に設定されるものであればよい。撥水剤のマイグレーションは、昇温速度の遅い面から早い面に向かって起こる。
【００３５】
また、ドライエアを供給することにより多孔質基材１０を乾燥させる場合等では、上記乾燥条件のうち、多孔質基材１０の一方の面と他方の面とで異なる風量は、多孔質基材１０の一方の面と他方の面とで乾燥状態を異ならせることができる風量差に設定されるものであればよい。撥水剤のマイグレーションは、風量の小さい方から大きいほうに向かって起こる。
【００３６】
また、赤外線照射等により多孔質基材１０を乾燥させる場合等では、上記乾燥条件のうち、図１に示す熱源１２（多孔質基材１０を乾燥させるために赤外線照射等をするもの）と多孔質基材１０の一方の面との距離Ｌ１と、熱源１２と多孔質基材１０の他方の面との距離Ｌ２は、多孔質基材１０の一方の面と他方の面とで乾燥状態を異ならせることができる差であればよい。なお、撥水剤のマイグレーションは、距離が長い方から短い方に向かって起こる。
【００３７】
上記乾燥工程後に、多孔質基材１０を焼成等することによって、燃料電池用拡散層１が得られる。多孔質基材１０の焼成は、必ずしも必要ではないが、多孔質基材１０中に撥水剤を安定に保持させることができる点で好ましい。多孔質基材１０への焼成温度は、特に制限されるものではないが、撥水剤中の撥水性樹脂の溶融温度以上かつ分解温度未満であることが好ましい。
【００３８】
次に、撥水剤を有する多孔質基材を複数積層した場合の本実施形態に係る燃料電池用の燃料電池用拡散層の製造方法の一例について説明する。
【００３９】
図２は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池用拡散層の製造方法の一例を説明するための図である。まず、1層目の多孔質基材１０ａに、上記説明した塗布工程、乾燥工程を行う。乾燥工程において、多孔質基材１０ａのＡ面からＢ面に向かって撥水剤の濃度分布を高くする場合には、多孔質基材１０ａのＡ面の温度よりＢ面の温度を高くする（昇温速度、風量等であってもよい）。次に、２層目の多孔質基材１０ｂを１層目の多孔質基材１０ａのＡ面に配置した後、上記説明した塗布工程、乾燥工程を行う。乾燥工程において、多孔質基材１０ａ，１０ｂを積層した多孔質基材１０ｃのＣ面からＤ面（Ｄ面は、多孔質基材１０ａのＢ面）に向かって撥水剤の濃度分布を高くする場合には、多孔質基材１０ｃのＣ面の温度よりＤ面の温度を高くする（昇温速度、風量等であってもよい）。なお、１層目の多孔質基材１０ａに加える温度及び多孔質基材１０ｃに加える温度は、Ｃ面＜Ａ面＜Ｄ面＜Ｂ面の順で高くする。好ましくは、Ｃ面とＤ面との温度差が６０℃以上である。
【００４０】
塗布工程、乾燥工程は、必ずしも上記に限定されるものではなく、例えば、1層目の多孔質基材１０ａ、２層目の多孔質基材１０ｂに撥水剤を塗布した（上記説明した塗布工程）後、1層目の多孔質基材１０ａ、２層目の多孔質基材１０ｂを積層して、積層した多孔質基材１０ｃを乾燥させる（上記説明した乾燥工程）ものであってもよい。
【００４１】
通常、撥水剤を有する多孔質基材を複数積層した燃料電池用拡散層では、積層される多孔質基材毎に、撥水性樹脂、カーボン粒子の含有量を変えた撥水剤を含有させることにより、層毎の撥水剤の濃度分布を制御するものである。本実施形態では、層毎の撥水剤の濃度分布を制御するだけでなく、各多孔質基材内の撥水剤の濃度分布を制御することができる。
【００４２】
以上のように、本実施形態に係る燃料電池用拡散層の製造方法では、撥水剤を塗布した多孔質基材を乾燥する乾燥工程において、多孔質基材の一方の面と他方の面とで異なる乾燥条件を設定し、多孔質基材内の撥水剤の濃度分布を制御することにより、排水性の高い燃料電池用拡散層を製造することができる。特に、多孔質基材の一方の面から他方の面に向かって撥水剤の濃度分布が高くなるように制御することによって、多孔質基材の一方の面から他方の面に向かって撥水性を高くすることができる。これによって、水分の吸い上げ効果を高くすることができ、また、多孔質基材内の水分の滞留を抑制することができる。
【００４３】
次に、本実施形態に係る燃料電池の製造方法について説明する。
【００４４】
図３は、本実施形態に係る燃料電池の製造方法の一例を説明するための図である。図３に示すように、本実施形態に係る燃料電池２の製造方法は、上記説明した多孔質基材１０に撥水剤を塗布する塗布工程及び前記撥水剤を塗布した多孔質基材１０を乾燥する乾燥工程を有する燃料電池用拡散層の製造工程と、膜−電極アッセンブリ１４の両側に上記燃料電池用拡散層の製造工程において製造された燃料電池用拡散層１を配置し、燃料電池用拡散層１の両外側に燃料電池用セパレータ１６を配置する配置工程とを含むものである。
【００４５】
＜塗布工程＞
塗布工程は、上記同様に多孔質基材１０に撥水剤が塗布される。撥水剤の組成、塗布方法等は上記説明した通りである。
【００４６】
＜乾燥工程＞
乾燥工程では、上記同様に上記撥水剤を塗布した多孔質基材１０の一方の面と他方の面とで異なる乾燥条件を設定し、多孔質基材１０内の撥水剤の濃度分布を制御して、撥水剤を塗布した多孔質基材１０を乾燥させる。
【００４７】
燃料電池の発電時に生成する水分は、触媒層２０から燃料電池用拡散層１を通り、燃料電池用セパレータ１６へ排水される。したがって、燃料電池用拡散層１は、触媒層２０内の水分を吸い上げて、吸い上げた水分を燃料電池用セパレータ１６側付近の燃料電池用拡散層１内で滞留させることなく、燃料電池用セパレータ１６へ排水させる必要がある。
【００４８】
例えば、図３に示すように、多孔質基材１０のＡ面に、触媒層２０が配置され、多孔質基材１０のＢ面に燃料電池用セパレータ１６が配置される（後述する配置工程）場合、触媒層２０側の多孔質基材１０のＡ面から燃料電池用セパレータ１６側の多孔質基材１０のＢ面に向かって、撥水剤の濃度分布が高くなるように乾燥条件を設定することが好ましい。乾燥条件は上記説明した通りであるが、例えば、多孔質基材１０のＡ面より多孔質基材１０のＢ面の乾燥温度を高くする（例えば、Ａ面よりＢ面の乾燥温度を６０℃高くする）ことによって、多孔質基材１０のＡ面から多孔質基材１０のＢ面に向かって、撥水剤がマイグレーションし、撥水剤の濃度を高くすることができる。
【００４９】
触媒層２０側の多孔質基材１０の面から燃料電池用セパレータ１６側の多孔質基材１の面に向かって、撥水剤の濃度を高くし、撥水性を向上させることによって、触媒層２０内の水分の吸い上げ効果を高くすることができる。さらに、燃料電池用セパレータ１６側の多孔質基材１０の面は撥水性が高いため、接触角、転落角も高い。したがって、燃料電池用セパレータ１６側付近の燃料電池用拡散層１内で水分が滞留することを抑制することができる。
【００５０】
＜配置工程＞
配置工程では、膜−電極アッセンブリ１４の両側に上記塗布工程、乾燥工程を有する燃料電池用拡散層の製造工程において製造された燃料電池用拡散層１を配置し、さらに燃料電池用拡散層１の両外側に燃料電池用セパレータ１６を配置する。
【００５１】
膜−電極アッセンブリ１４は、電解質膜１８と、電解質膜１８を挟持する一対の触媒層２０とを有する。
【００５２】
電解質膜１８は、プロトン伝導性を有する膜であり、例えば、パーフルオロスルホン酸膜、エチレン−四フッ化エチレン共重合体樹脂膜、トリフルオロスチレンをベースポリマーとする樹脂膜などのフッ素系高分子電解質膜や、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂系膜等が挙げられる。
【００５３】
触媒層２０には、アノード極側に配置されるアノード極触媒層と、カソード極側に配置されるカソード極触媒層とがある。触媒層２０（アノード極触媒層、カソード極触媒層）は、例えば、白金、ルテニウム等の金属触媒を担持したカーボンと電解質等とを混合して、燃料電池用拡散層１又は電解質膜１８上に成膜することにより形成される。本実施形態で使用される電解質としては、プロトン電導性を有するものであり、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー、ポリトリフルオロスチレンスルフォン酸系ポリマー、パーフルオロスルホン酸系ポリマー、パーフルオロカーボンホスホン酸系ポリマー、トリフルオロスチレンスルホン酸系ポリマー等が挙げられる。
【００５４】
燃料電池用拡散層１には、アノード極側に配置されるアノード極拡散層と、カソード極側に配置されるカソード極拡散層とがある。本実施形態において、上記説明した塗布工程、乾燥工程を有する燃料電池用拡散層の製造方法により得られる燃料電池用拡散層１は、アノード極拡散層又はカソード極拡散層のうち少なくともいずれか一方でよい。しかし、燃料電池の発電により生成する水分は、主にカソード極側であるため、少なくともカソード極拡散層は、本実施形態に掛かる燃料電池用拡散層の製造方法により得られたものであることが好ましく、また、燃料電池の排水性の点で、アノード極拡散層及びカソード極拡散層の両方とも、本実施形態に掛かる燃料電池用拡散層の製造方法により得られたものであることがより好ましい。
【００５５】
燃料電池用セパレータ１６には、アノード極側に配置されるアノード極セパレータと、カソード極側に配置されるカソード極セパレータとがある。燃料電池用セパレータ１６（アノード極セパレータ、カソード極セパレータ）の空洞部は、反応ガスが流れる反応ガス流路２２である。なお、アノード極セパレータの反応ガス流路には、アノードガスが流れ、カソード極セパレータの反応ガス流路には、カソードガスが流れる。燃料電池用セパレータ１６は、例えば、ステンレス板等の金属系セパレータ、黒鉛板等のカーボン系セパレータ等が使用される。
【００５６】
以上のように、本実施形態に係る燃料電池の製造方法では、撥水剤を塗布した多孔質基材を乾燥する乾燥工程において、多孔質基材の一方の面と他方の面とで異なる乾燥条件を設定し、多孔質基材内の撥水剤の濃度分布を制御することにより、排水性の高い燃料電池を製造することができる。特に、多孔質基材の触媒層側の面から燃料電池用セパレータ側の面に向かって、撥水剤の濃度分布が高くなるように制御することによって、触媒層側の面から燃料電池用セパレータ側の面に向かって排水性を高くすることができる。これによって、触媒層内の水分の吸い上げ効果を高くすることができる。また、多孔質基材の燃料電池用セパレータ側の面は撥水性が高いため、接触角、転落角も高い。したがって、燃料電池用セパレータ側付近で水分が滞留することを抑制することができる。
【００５７】
本実施形態の燃料電池の製造方法により得られる燃料電池は、例えば、携帯電話、携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源、自動車用電源、家庭用電源等として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池用拡散層の製造方法の一例を説明するための図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る燃料電池用拡散層の製造方法の一例を説明するための図である。
【図３】本実施形態に係る燃料電池の製造方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  燃料電池用拡散層、２  燃料電池、１０，１０ａ〜１０ｃ  多孔質基材、１２  熱源、１４  膜−電極アッセンブリ、１６  燃料電池用セパレータ、１８  電解質膜、２０  触媒層、２２  反応ガス流路。
【図１】
2008300195.tif 000003
【図２】
2008300195.tif 000004
【図３】
2008300195.tif 000005