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公開番号2025111021
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-30
出願番号2024005152
出願日2024-01-17
発明の名称燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/1069 20160101AFI20250723BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】セリウム含有酸化物を含みながらも、長時間にわたってセリウム含有酸化物の粒子が沈降しにくく、組成が安定する燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法を提供すること。
【解決手段】セリウム含有酸化物粉末を解砕して、セリウム含有酸化物微粉末を得る解砕工程と、前記セリウム含有酸化物微粉末と、アイオノマーと、水とを混合攪拌して第1混合液を得る第1混合工程と、前記第1混合液と、1-プロパノールとを混合攪拌して第2混合液を得る第2混合工程と、前記第2混合液に対して超音波処理を行う超音波処理工程と、を含む燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
セリウム含有酸化物粉末を解砕して、セリウム含有酸化物微粉末を得る解砕工程と、
前記セリウム含有酸化物微粉末と、アイオノマーと、水とを混合攪拌して第１混合液を得る第１混合工程と、
前記第１混合液と、１－プロパノールとを混合攪拌して第２混合液を得る第２混合工程と、
前記第２混合液に対して超音波処理を行う超音波処理工程と、を含む燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
前記超音波処理工程の後に、前記第２混合液に対して振とう処理を行う振とう処理工程を含む、請求項１に記載の燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法。
【請求項３】
前記解砕工程と、前記第１混合工程との間に、前記セリウム含有酸化物微粉末を分級する分級工程を含む、請求項１又は２に記載の燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法。
【請求項４】
前記第２混合液は、前記アイオノマーに対する前記セリウム含有酸化物微粉末の含有率は０．１質量％以上３．０質量％以下の範囲内にある、請求項１又は２に記載の燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する燃料電池に関する研究開発が行われている。燃料電池は、一般に、電解質層を介して対向配置されたアノード側触媒層とカソード側触媒層とを含む電極構造体（ＭＥＡ）を有する。燃料電池では、アノード側触媒層で生成した水素イオンとカソード側触媒層で生成した酸素イオンとが反応して水が生成する。この反応の際に、反応副生物として過酸化水素が生成することが知られている。過酸化水素は電解質層を劣化させる原因となることがある。このため、電解質層に、過酸化水素の除去剤（ラジカルクエンチャー）を添加するのが一般的である。過酸化水素の除去剤としては、セリウム化合物が広く利用されている。セリウム化合物としては、硝酸セリウムなどの水溶性セリウム化合物が知られている。また、酸化セリウムなどのセリウム含有酸化物を用いることも検討されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－６４７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池に関する技術では、電解質層の長寿命化が課題の一つである。電解質層の長寿命化のために、電解質層にラジカルクエンチャーを添加することは有効である。セリウム含有酸化物は耐水性が高いことから、電解質層のラジカルクエンチャーとして有用である。
【０００５】
電解質層の形成方法として、アノード側触媒層又はカソード側触媒層の表面に、電解質層形成用インクを塗布して乾燥する塗布・乾燥法が知られている。塗布・乾燥法は連続的に電解質層を形成することができる点で有効な方法である。しかしながら、本発明者らの検討によると、セリウム含有酸化物を分散させた電解質膜製膜用インクは、セリウム含有酸化物の粒子が沈降しやすく、組成を安定させることが難しい傾向がある。このため、塗布・乾燥法でセリウム含有酸化物が均一に分散した電解質層を連続的に形成することは難しい。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、セリウム含有酸化物を含みながらも、長時間にわたってセリウム含有酸化物の粒子が沈降しにくく、組成が安定する燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法を提供することを目的とする。そして、延いてはエネルギー効率の改善に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、セリウム含有酸化物の粉末を解砕して微粉末として、水とアイオノマーと混合して第１混合液を得て、その第１混合液と１－プロパノールとを混合攪拌して第２混合液とした後、その第２混合液に対して超音波処理を行なう方法によって、上記の課題を解決することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。したがって、本発明は以下のものを提供する。
【０００８】
（１）セリウム含有酸化物粉末を解砕して、セリウム含有酸化物微粉末を得る解砕工程と、前記セリウム含有酸化物微粉末と、アイオノマーと、水とを混合攪拌して第１混合液を得る第１混合工程と、前記第１混合液と、１－プロパノールとを混合攪拌して第２混合液を得る第２混合工程と、前記第２混合液に対して超音波処理を行う超音波処理工程と、を含む燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法。
【０００９】
（１）の燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法によれば、解砕工程でセリウム含有酸化物の粉末を解砕して微粉末とし、超音波工程で第２混合液に対して超音波処理を行うので、得られた電解質層形成用インク中のセリウム含有酸化物の粒子は微細となる。このため、得られた電解質層形成用インクは、長時間にわたってセリウム含有酸化物の粒子が沈降しにくく、組成が安定する。
【００１０】
（２）前記超音波処理工程の後に、前記第２混合液に対して振とう処理を行う振とう処理工程を含む、請求項１に記載の燃料電池の電解質層形成用インクの製造方法。
（【００１１】以降は省略されています）

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