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公開番号2025102393
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023219819
出願日2023-12-26
発明の名称膜電極接合体の製造方法、膜電極接合体、及び燃料電池
出願人トヨタ紡織株式会社
代理人弁理士法人グランダム特許事務所
主分類H01M 8/1004 20160101AFI20250701BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】低コストで、かつ、実用上十分な性能を有する燃料電池を提供する。
【解決手段】複合体3を含むインクを用いる、膜電極接合体1の製造方法である。
前記複合体3は、重合性基を有する化合物A、イオン性モノマー、複数の重合性基を有する化合物B、及び開始剤を用いて重合した高分子7と、金属触媒9が担持された導電体11と、が複合しており、前記複合体3を含む前記インクを、プラズマ処理後の電解質膜15に塗工する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複合体を含むインクを用いる、膜電極接合体の製造方法であって、
前記複合体は、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、複数の重合性基を有する化合物Ｂ、及び開始剤を用いて重合した高分子と、金属触媒が担持された導電体と、が複合しており、
前記複合体を含む前記インクを、プラズマ処理後の電解質膜に塗工する、膜電極接合体の製造方法。
続きを表示（約 210 文字）【請求項２】
電解質膜と、
前記電解質膜上に形成された触媒層と、を備えた膜電極接合体であって、
前記触媒層には、複合体が含まれ、
前記複合体は、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、複数の重合性基を有する化合物Ｂ、及び開始剤を用いて重合した高分子と、金属触媒が担持された導電体と、が複合している、膜電極接合体。
【請求項３】
請求項２に記載の膜電極接合体を備える、燃料電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、膜電極接合体の製造方法、膜電極接合体、及び燃料電池に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池（固体高分子形燃料電池）のアイオノマー（高分子電解質）としてパーフルオロアルキルスルホン酸系ポリマー（ナフィオン（登録商標））が知られている。ナフィオンは、その合成原料が高い。また、ナフィオンは、複雑な製造工程を経る。よって、ナフィオンは、非常に高価という問題点がある。
そこで、これまでに新たな高分子電解質が種々検討されている。例えば特許文献１では、ポリフェニレンエーテルを主鎖とする炭化水素系高分子電解質が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－５４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、低コストで、かつ、実用上十分な性能を有する燃料電池を得ることは困難であった。
本開示は、低コストで、かつ、実用上十分な性能を有する燃料電池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】
【０００５】
本開示の手段を以下に示す。
複合体を含むインクを用いる、膜電極接合体の製造方法であって、
前記複合体は、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、複数の重合性基を有する化合物Ｂ、及び開始剤を用いて重合した高分子と、金属触媒が担持された導電体と、が複合しており、
前記複合体を含む前記インクを、プラズマ処理後の電解質膜に塗工する、膜電極接合体の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、低コストで、かつ、実用上十分な性能を有する燃料電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
燃料電池（固体高分子形燃料電池）の一例の模式図である。
複合体の一例を説明する模式図である。
複合体の一例を説明する模式図である。
発電評価の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで、本開示の他の例を示す。
［１］
複合体を含むインクを用いる、膜電極接合体の製造方法であって、
前記複合体は、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、複数の重合性基を有する化合物Ｂ、及び開始剤を用いて重合した高分子と、金属触媒が担持された導電体と、が複合しており、
前記複合体を含む前記インクを、プラズマ処理後の電解質膜に塗工する、膜電極接合体の製造方法。
［２］
電解質膜と、
前記電解質膜上に形成された触媒層と、を備えた膜電極接合体であって、
前記触媒層には、複合体が含まれ、
前記複合体は、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、複数の重合性基を有する化合物Ｂ、及び開始剤を用いて重合した高分子と、金属触媒が担持された導電体と、が複合している、膜電極接合体。
［３］
［２］に記載の膜電極接合体を備える、燃料電池。
【０００９】
以下、本開示を詳しく説明する。尚、本明細書において、数値範囲について「－」を用いた記載では、特に断りがない限り、下限値及び上限値を含むものとする。例えば、「１０－２０」という記載では、下限値である「１０」、上限値である「２０」のいずれも含むものとする。すなわち、「１０－２０」は、「１０以上２０以下」と同じ意味である。また、本明細書において、各数値範囲の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。
【００１０】
１．膜電極接合体１の製造方法、及び膜電極接合体１
（１）膜電極接合体１の製造方法
本開示の膜電極接合体１の製造方法は、複合体３を含むインクを用いる。
複合体３は、後述する高分子７と、金属触媒９が担持された導電体１１と、が複合している。高分子７は、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、複数の重合性基を有する化合物Ｂ、及び開始剤を用いて重合したものである。本開示の膜電極接合体１の製造方法では、複合体３を含むインクを、電解質膜１５に塗工する。本開示の製造方法は、特性に優れたカソード触媒層１７Ｂを形成する際に特に有効である。但し、本開示の製造方法は、アノード触媒層１７Ａを形成する際にも使用できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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