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公開番号2025006051
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023106605
出願日2023-06-29
発明の名称電極ペーストの製造方法及び電極の製造方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人弁理士法人桐朋
主分類H01M 4/88 20060101AFI20250109BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】触媒材料のアイオノマーへの吸着性と、アイオノマーの分散性とを両立でき、電極性能を改善できる、電極ペーストの製造方法及び電極の製造方法を提供する。
【解決手段】電極ペーストの製造方法は、アイオノマーと、前記アイオノマーを分散させる分散材と、アルコール及び水を含む第1溶媒と、を混合して第1原料ペーストを調整する第1工程と、触媒材料と、前記触媒材料を破砕する研磨材と、水を含む第2溶媒と、を混合して第2原料ペーストを調整する第2工程と、前記第1原料ペーストと前記第2原料ペーストとを混合して電極ペーストを調整する本攪拌工程と、を有する。第1溶媒及び第2溶媒には、直径1μm未満の気泡を含むウルトラファインバブル水が含まれる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アイオノマーと、前記アイオノマーを分散させる分散材と、アルコール及び水を含む第１溶媒と、を混合して第１原料ペーストを調整する第１工程と、
触媒材料と、前記触媒材料を破砕する研磨材と、水を含む第２溶媒と、を混合して第２原料ペーストを調整する第２工程と、
前記第１原料ペーストと前記第２原料ペーストとを混合して電極ペーストを調整する本攪拌工程と、を有し、
前記第１溶媒及び前記第２溶媒には、直径１μｍ未満の気泡を含むウルトラファインバブル水が含まれる、電極ペーストの製造方法。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
請求項１記載の電極ペーストの製造方法であって、前記第１原料ペーストのｐＨ値が２．５～３．５である、電極ペーストの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の電極ペーストの製造方法であって、前記第１原料ペーストのゼータ電位が－３～－１８ｍＶである、電極ペーストの製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の電極ペーストの製造方法であって、前記第２原料ペーストのｐＨ値が６．５～７．５である、電極ペーストの製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の電極ペーストの製造方法であって、前記第２原料ペーストのゼータ電位が－５９～－７４ｍＶである、電極ペーストの製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の電極ペーストの製造方法であって、前記第１原料ペースト中の前記ウルトラファインバブル水に含まれる気泡の直径が１９０～４４０ｎｍであり、前記第２原料ペースト中の前記ウルトラファインバブル水に含まれる気泡の直径が９０～１１０ｎｍである、電極ペーストの製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の電極ペーストの製造方法であって、前記本攪拌工程は、液体に電場を印加する複数の電極と、前記液体を機械的に流動させる攪拌部材と、を有する攪拌槽を用いて行われる、電極ペーストの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の電極ペーストの製造方法であって、前記攪拌槽において複数の前記電極は、水平方向に電場を発生させる、電極ペーストの製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の電極ペーストの製造方法であって、前記攪拌部材は上下方向に間隔を開けて配置された複数の回転体又は回転翼を備え、複数の前記電極は、上下方向の電場を発生させる、電極ペーストの製造方法。
【請求項１０】
請求項１記載の電極ペーストの製造方法であって、前記第１溶媒に使用される前記ウルトラファインバブル水及び前記第２溶媒に使用される前記ウルトラファインバブル水は、ｐＨ値６．５～７．５で調整される、電極ペーストの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極ペーストの製造方法及び電極の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料電池又は水電解装置等の電気化学デバイスにおいて、電極の製造工程はそれらの性能に大きな影響を及ぼす。電極は、一般に、電極ペースト（電極インク又は触媒インク等とも呼ばれる）を塗布及び乾燥させて製造される。電極の性能は、同じ触媒を用いた場合であっても、電極ペーストに使用する溶媒によって大きな影響を受ける。
【０００３】
非特許文献１は、電極ペーストの溶媒に関し、水とアルコールとの比率が電極にどのような影響を与えるかについて記載する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
“Investigation of the Influence of Slurry Properties and Electrode Microstructure on the Performance of Polymer Electrolyte Fuel Cell”, Michito Kishi, et.al., Journal of the Society of Powder Technology, Japan, Vol.55, 366-374, (2018)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電極ペーストは、溶媒組成に関してアイオノマーの分散性とアイオノマーの吸着性との間にトレードオフの関係があり、発電性能の改善が困難である。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下の開示の一観点は、アイオノマーと、前記アイオノマーを分散させる分散材と、アルコール及び水を含む第１溶媒と、を混合して第１原料ペーストを調整する第１工程と、触媒材料と、前記触媒材料を破砕する研磨材と、水を含む第２溶媒と、を混合して第２原料ペーストを調整する第２工程と、前記第１原料ペーストと前記第２原料ペーストとを混合して電極ペーストを調整する本攪拌工程と、を有し、前記第１溶媒及び前記第２溶媒には、直径１μｍ未満の気泡を含むウルトラファインバブル水が含まれる、電極ペーストの製造方法にある。
【０００８】
別の一観点は、電極ペーストを製造する工程と、前記電極ペーストを、基材に塗布する塗布工程と、塗布された前記電極ペーストを乾燥させる工程と、を有し、前記電極ペーストを製造する工程は、アイオノマーと、前記アイオノマーを分散させる分散材と、アルコール及び水を含む第１溶媒と、を混合して第１原料ペーストを調整する第１工程と、触媒材料と、前記触媒材料を破砕する研磨材と、水を含む第２溶媒と、を混合して第２原料ペーストを調整する第２工程と、前記第１原料ペーストと前記第２原料ペーストとを混合して前記電極ペーストを調整する本攪拌工程と、を有し、前記第１溶媒及び前記第２溶媒には、直径１μｍ未満の気泡を含むウルトラファインバブル水が含まれる、電極の製造方法にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記観点の電極ペーストの製造方法及び電極の製造方法は、触媒材料のアイオノマーへの吸着性と、アイオノマーの分散性とを両立でき、電極性能を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１Ａは、実施形態に係る電極の製造方法の説明図であり、図１Ｂは、図１Ａの第１工程の説明図である。
図２Ａは、図１Ａの第２工程の説明図であり、図２Ｂは、図１Ａの本攪拌工程の説明図である。
図３は、図１Ａの本攪拌工程を行う攪拌槽の説明図である。
図４は、比較例及び実験例に係るアイオノマー吸着率のアルコール分率依存性の測定結果を示すグラフである。
図５は、実施形態の変形例に係る攪拌槽の説明図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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