層結(jié)構(gòu)體及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及適用于燃料電池用膜電極組件的微細(xì)多孔層、電極層等的層結(jié)構(gòu)體及其制造方法。本層結(jié)構(gòu)體是包含于高分子電解質(zhì)燃料電池（PEMFC）的膜電極組件（MEA）的層結(jié)構(gòu)體，所述結(jié)構(gòu)體包含靜電噴霧層，所述噴霧層由以下方式形成：將由于電場而帶電荷的靜電噴霧用油墨，通過將其以靜電噴霧用液滴的方式分散而進(jìn)行噴霧的靜電噴霧工序來疊層上述靜電噴霧用油墨，上述靜電噴霧工序通過調(diào)節(jié)靜電噴霧工序變量來設(shè)定靜電噴霧物質(zhì)傳送模式。根據(jù)本發(fā)明，通過靜電噴霧工序和/或噴墨印刷工序，形成最佳的物質(zhì)傳送路徑，能夠控制三維的結(jié)構(gòu)，因此對于適用于燃料電池用膜電極組件的微細(xì)多孔層、電極層等的層結(jié)構(gòu)體的制造，可以同時確保經(jīng)濟(jì)性和耐久性。
【專利說明】層結(jié)構(gòu)體及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適用于燃料電池用膜電極組件的微細(xì)多孔層、電極層等的層結(jié)構(gòu)體及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于化石燃料為成長中心的高碳社會，以后經(jīng)過低碳社會將轉(zhuǎn)換為能夠持續(xù)成長的氫社會。對于這樣的氫社會的轉(zhuǎn)換，以氫的應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)分類的高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)已經(jīng)通過相當(dāng)期間的研究開發(fā)被驗證為工業(yè)化的可能性。高分子電解質(zhì)燃料電池相對于其他形態(tài)的燃料電池，電流密度及功率密度大，體積和重量小，充電時間短，因此在運(yùn)輸機(jī)器領(lǐng)域中的商用化等作為目標(biāo)，全世界正在活躍地進(jìn)行著其的研究開發(fā)。
[0003]為了這樣的商用化，比起任何方面，有必要確保高分子電解質(zhì)燃料電池本身的經(jīng)濟(jì)性和耐久性。目前高分子電解質(zhì)燃料電池在費(fèi)用方面上，膜電極組件(MEA，MembraneElectrode Assembly)占全體的45%水平,膜電極組件內(nèi)使用鉬(Pt)的電極素材占2/3。即，鉬電極占全體費(fèi)用的30%水平。
[0004]但是，在2020年左右，預(yù)期在汽車領(lǐng)域高分子電解質(zhì)燃料電池汽車將進(jìn)入正式的成長期，這樣的高分子電解質(zhì)燃料電池，相對于現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)，鉬的使用量高于25倍以上，因此預(yù)測每臺汽車中鉬的使用量大幅度上升。而且，就包含鉬的鉬族元素而言，南非占世界持有量的88.%，因此資源的地域上的不均勻性非常高，所以總是存在供求的不穩(wěn)定性。
[0005]即，預(yù)測以后的鉬價格只能持續(xù)的增加，因此判斷即使創(chuàng)造性的減少其他素材的費(fèi)用，但是隨著鉬價格的增加，高分子電解質(zhì)燃料電池價格的減少效果也不大。由此，可以將對于膜電極組件的鉬使用量減少【技術(shù)領(lǐng)域】認(rèn)為是對于高分子電解質(zhì)燃料電池的核心【技術(shù)領(lǐng)域】。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明是為了解決與前述一樣的問題點而進(jìn)行的，本發(fā)明要解決的課題是提供一種使得能夠確保同時解決燃料電池的耐久性和經(jīng)濟(jì)性而被制造的層結(jié)構(gòu)體及其制造方法。
[0008]解決問題的方案
[0009]用于達(dá)到上述課題的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的層結(jié)構(gòu)體是包含于高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)的層結(jié)構(gòu)體，其包含靜電噴霧層，所述靜電噴霧層是將由于電場而帶電荷的靜電噴霧用油墨，通過以靜電噴霧用液滴的方式分散而進(jìn)行噴霧的靜電噴霧工序來疊層靜電噴霧用油墨而形成，上述靜電噴霧工序根據(jù)靜電噴霧工序變量的調(diào)節(jié)來設(shè)定靜電噴霧物質(zhì)傳送模式。
[0010]上述靜電噴霧工序變量可以是上述靜電噴霧用油墨的供給速度和形成上述電場的電壓的強(qiáng)度。[0011]上述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式包含上述靜電噴霧層以點形圖案方式形成的滴模式(drop mode),以及控制上述靜電噴霧層的厚度和在上述靜電噴霧層形成的氣孔的結(jié)構(gòu)的噴射模式(jetting mode)，上述噴射模式可以為，相比于上述滴模式，上述靜電噴霧用油墨的供給速度大或者上述電壓的強(qiáng)度大時設(shè)定的模式。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的層結(jié)構(gòu)體可以進(jìn)一步包含通過從油墨噴嘴排出噴墨用油墨的噴墨印刷工序來置層上述噴墨用油墨而形成的噴墨層，上述噴墨印刷工序可以根據(jù)噴墨工序變量的調(diào)節(jié)來設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。
[0013]上述嗔墨工序變量可以是上述油墨嗔嘴的尺寸和上述嗔墨用油墨排出的周期。
[0014]上述噴墨物質(zhì)傳送模式可以包含上述噴墨用油墨以噴墨用液滴方式排出而上述噴墨層以點形圖案方式形成的點模式，以及連續(xù)地排出上述噴墨用油墨而上述噴墨層以線形圖案方式形成的連續(xù)模式，上述連續(xù)模式為，相比于上述點模式，上述油墨噴嘴的尺寸大或者上述噴墨用油墨排出的周期短時設(shè)定的模式。
[0015]上述靜電噴霧層可以為在氣體擴(kuò)散層(⑶L)表面形成的微細(xì)多孔層(MPL)。
[0016]上述微細(xì)多孔層通過調(diào)整上述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式而可以具備單相組織結(jié)構(gòu)或者形成氣孔的梯度結(jié)構(gòu)。
[0017]上述靜電噴霧層可以形成一個以上，上述一個以上的靜電噴霧層可以通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成。
[0018]上述靜電噴霧層和上述噴墨層可以為在氣體擴(kuò)散層(GDL)表面形成的微細(xì)多孔層(MPL)。
[0019]上述微細(xì)多孔層通過調(diào)整上述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式和上述噴墨物質(zhì)傳送模式中的一個以上而可以具備單相組織結(jié)構(gòu)或者形成氣孔的梯度結(jié)構(gòu)。
[0020]上述靜電噴霧層可以形成一個以上，上述噴墨層可以形成一個以上，上述一個以上的靜電噴霧層和上述一個以上的噴墨層可以通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成。
[0021]另一方面，用于達(dá)到上述課題的根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的層結(jié)構(gòu)體是包含于高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)的層結(jié)構(gòu)體，所述層結(jié)構(gòu)體通過從油墨噴嘴排出噴射用油墨的噴墨印刷工序疊成上述噴墨用油墨而形成的噴墨層，上述噴墨印刷工序根據(jù)噴墨工序變量的調(diào)節(jié)來設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。
[0022]上述嗔墨工序變量可以為上述油墨嗔嘴的尺寸和排出上述嗔墨用油墨的周期。
[0023]上述噴墨物質(zhì)傳送模式可以包含上述噴墨用油墨以噴墨用液滴方式排出而上述噴墨層以點形圖案方式形成的點模式，以及上述連續(xù)地排出噴墨用油墨而上述噴墨層以線形圖案方式形成的連續(xù)模式，上述連續(xù)模式可以為，相比于上述點模式，上述油墨噴嘴的尺寸大或者上述噴墨用油墨排出的周期短時設(shè)定的模式。
[0024]上述噴墨層可以為在氣體擴(kuò)散層(⑶L)表面形成的微細(xì)多孔層(MPL)。
[0025]上述微細(xì)多孔層通過調(diào)整上述噴墨物質(zhì)傳送模式而可以具備單相組織結(jié)構(gòu)或者形成氣孔的梯度結(jié)構(gòu)。
[0026]上述噴墨層可以形成一個以上，上述一個以上的噴墨層可以通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成。
[0027]另一方面，用于達(dá)到上述的課題的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的層結(jié)構(gòu)體制造方法為制造包含于高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)的層結(jié)構(gòu)體的層結(jié)構(gòu)體制造方法，所述方法包含形成靜電噴霧層的步驟，所述靜電噴霧層是將由于電場而帶電荷的靜電噴霧用油墨，通過以靜電噴霧用液滴的方式分散而進(jìn)行噴霧的靜電噴霧工序來疊層上述靜電噴霧用油墨而形成，上述靜電噴霧工序根據(jù)靜電噴霧工序變量的調(diào)節(jié)來設(shè)定靜電噴霧物質(zhì)傳送模式。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的層結(jié)構(gòu)體制造方法可以進(jìn)一步包括通過從油墨噴嘴排出嗔墨用油墨的嗔墨印刷工序來置層上述嗔墨用油墨而形成嗔墨層的步驟，上述嗔墨印刷工序根據(jù)噴墨工序變量的調(diào)節(jié)來設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。
[0029]上述靜電噴霧層為在氣體擴(kuò)散層表面形成的微細(xì)多孔層，上述形成靜電噴霧層的步驟可以包含通過上述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式的調(diào)整將上述微細(xì)多孔層形成為單相組織結(jié)構(gòu)或者形成有氣孔的梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
[0030]上述形成靜電噴霧層的步驟可以通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成一個以上的上述靜電噴霧層。
[0031]上述靜電噴霧層和上述噴墨層為在氣體擴(kuò)散層表面形成的微細(xì)多孔層，上述形成靜電噴霧層的步驟和上述形成噴墨層的步驟可以各自包含通過上述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式的調(diào)整，將上述微細(xì)多孔層形成為單相組織結(jié)構(gòu)或者形成有氣孔的梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
[0032]上述形成靜電噴霧層的步驟和上述形成噴墨層的步驟可以通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成一個以上的上述靜電噴霧層和上述噴墨層。
[0033]另一方面，用于達(dá)到上述課題的根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的層結(jié)構(gòu)體制造方法為制造包含于高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)的層結(jié)構(gòu)體的層結(jié)構(gòu)體制造方法，該方法包含通過從油墨噴嘴排出噴墨用油墨的噴墨印刷工序來疊層上述噴墨用油墨而形成噴墨層的步驟，上述噴墨印刷工序根據(jù)噴墨工序變量的調(diào)節(jié)來設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。
[0034]上述噴墨層可以為在氣體擴(kuò)散層表面形成的微細(xì)多孔層，上述形成噴墨層的步驟可以包含通過上述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式的調(diào)整將上述微細(xì)多孔層形成為單相組織結(jié)構(gòu)或者形成有氣孔的梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
[0035]上述形成噴墨層的步驟可以通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成一個以上的上述噴墨層。
[0036]發(fā)明效果
[0037]根據(jù)本發(fā)明，通過靜電噴霧工序和/或噴墨印刷工序，形成最佳的物質(zhì)傳送路徑，能夠控制三維的結(jié)構(gòu)，因此，在制造適用于燃料電池用膜電極組件的微細(xì)多孔層、電極層等的層結(jié)構(gòu)體時，可以同時確保經(jīng)濟(jì)性和耐久性。
[0038]另外，通過上述的最佳的物質(zhì)傳送路徑和三維結(jié)構(gòu)控制，諸如鉬等催化劑的含量控制變得容易，使得催化劑的電化學(xué)反應(yīng)表面積最大化，提高催化劑的穩(wěn)定性。
[0039]另外，可以各種各樣地組合靜電噴霧工序和/或噴墨印刷工序并應(yīng)用于卷對卷方式或批次工序，從而可以應(yīng)用為可確保性能均質(zhì)性的批量生產(chǎn)技術(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為概略地顯示用于靜電噴霧的設(shè)備的示意圖。[0041]圖2為用于說明通過靜電噴霧工序形成根據(jù)本發(fā)明的各種各樣的實施例的層結(jié)構(gòu)體的過程的示意圖。
[0042]圖3為用于說明在根據(jù)本發(fā)明的各種各樣的實施例的層結(jié)構(gòu)體中通過靜電噴霧工序形成有催化劑電極層狀態(tài)的概略的截面圖。
[0043]圖4為用于說明噴墨印刷方式的示意圖。
[0044]圖5為用于說明通過噴墨印刷工序鉬催化劑形成為梯度結(jié)構(gòu)的催化劑電極層的示意圖。
[0045]圖6為顯示根據(jù)卷對卷方式的層結(jié)構(gòu)體制造方法的示意圖。
[0046]圖7為顯示催化劑電極用油墨隨著納費(fèi)恩(nafion，商品名，全氟磺酸樹脂)含量的1-V特性的圖表。
[0047]圖8顯示變化物質(zhì)傳送模式而在氣體擴(kuò)散層表面直接形成的催化劑電極的微細(xì)組織。
[0048]圖9顯示變化物質(zhì)傳送模式而在氣體擴(kuò)散層表面直接形成的催化劑電極的1-V特性。
【具體實施方式】
[0049]以下參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的實施例的層結(jié)構(gòu)體涉及包含于高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)的層結(jié)構(gòu)體。
[0051]關(guān)于高分子電解質(zhì)燃料電池用膜電極組件的制造工序，要求確保以下技術(shù):(I)可以制造使催化劑的電化學(xué)反應(yīng)表面積最大化、使催化劑的含量控制變得容易、使催化劑的穩(wěn)定性提高的高功能性催化劑電極層的工序技術(shù)，(2)可以自由設(shè)定最佳的物質(zhì)傳送路徑的結(jié)構(gòu)控制工序技術(shù)，(3)確保對微細(xì)組織和性能的均質(zhì)性，能夠批量生產(chǎn)而經(jīng)濟(jì)并且可靠性高的生產(chǎn)技術(shù)。
[0052]S卩，根據(jù)本發(fā)明的實施例的層結(jié)構(gòu)體涉及通過以三維方式控制的最佳的物質(zhì)傳送路徑，以高功能性催化劑電極層、或者具有均質(zhì)的微細(xì)組織的微細(xì)多孔層來可以穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)地批量生產(chǎn)的層結(jié)構(gòu)體。例如層結(jié)構(gòu)體可以是在氣體擴(kuò)散層(GDL)表面形成的微細(xì)多孔層(MPL)或者在高分子電解質(zhì)膜的兩個側(cè)面具備的催化劑電極層。
[0053]另外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的層結(jié)構(gòu)體，根據(jù)生產(chǎn)膜電極組件的要素技術(shù)，可以分為采用靜電噴霧工序技術(shù)的包含靜電噴霧層的層結(jié)構(gòu)體(第一實施例)，和采用噴墨印刷技術(shù)的包含噴墨層的層結(jié)構(gòu)體(第二實施例)。
[0054]并且，這樣的靜電噴霧層和噴墨層可以各自獨立地適用于層結(jié)構(gòu)體，但是通過組合在一起(第三實施例)，可以更加滿足對膜電極組件的生產(chǎn)率和尺寸的要求。例如，根據(jù)本發(fā)明的實施例的層結(jié)構(gòu)體可以包含以各種的順序來混合而疊層的一個以上的靜電噴霧層和一個以上的噴墨層。
[0055]<第一實施例:靜電噴霧層>
[0056]首先，說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的層結(jié)構(gòu)體(以下稱作“第一層結(jié)構(gòu)體”)。第一層結(jié)構(gòu)體是涉及包含靜電噴霧層的層結(jié)構(gòu)體，這樣的靜電噴霧層可以適用于微細(xì)多孔層(MPL)、催化劑電極層等，并將一起說明這樣的實施例。[0057]圖1為概略地顯示用于靜電噴霧的設(shè)備的示意圖，圖2為用于說明通過靜電噴霧工序形成根據(jù)本發(fā)明的各種各樣的實施例的層結(jié)構(gòu)體的過程的示意圖。
[0058]第一層結(jié)構(gòu)體包含通過靜電噴霧工序形成的靜電噴霧層。
[0059]用于靜電噴霧工序的靜電噴霧技術(shù)，在將帶電的液相介質(zhì)和電場之間的相互作用利用于噴霧的方面，與利用氣體壓力的一般的噴霧技術(shù)有差異。參考圖1，則由于受到外部電場的影響液相具有極性，由于電場而發(fā)生液相流動。這些液相流動受靜電噴霧噴嘴(或者emitter)的幾何學(xué)形狀和流動特性的影響,根據(jù)液相流動特性(Rayleigh instability)顯示分散為微細(xì)的液滴(液相粒子)的特征。一般地，單位液滴在飛行過程中隨著溶劑的揮發(fā)其體積減少，其結(jié)果單位液滴內(nèi)部的電荷密度增加從而可以誘發(fā)2次性液相分離。
[0060]即，若通過靜電噴霧工序，則可以將這些液滴的尺寸自由地控制為數(shù)十nm?數(shù)十um尺寸，并且具有所形成液滴的尺寸分布可以變得非常均勻的優(yōu)點。另外，液相的帶電特性在工序過程中維持相互間的斥力，因此有利于粒子分散。并且在電場內(nèi)側(cè)可以控制帶電粒子的飛行特性，因此與現(xiàn)有的機(jī)械方式相比堆積效率(deposition efficiency)高,如本發(fā)明使用高價的原材料的情況下，從減少工序中的損失的方面來說可以提高工序的效率性。
[0061]通過利用這些靜電噴霧技術(shù)的靜電噴霧工序形成靜電噴霧層，從而具備包含于高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)的第一層結(jié)構(gòu)體。
[0062]即，第一層結(jié)構(gòu)體包含靜電噴霧層，所述靜電噴霧層是將由于電場而帶電荷的靜電噴霧用油墨，通過以靜電噴霧用液滴的方式分散而進(jìn)行噴霧的靜電噴霧工序來疊層靜電噴霧用油墨而形成。通過應(yīng)用像這樣具有電荷的液相的靜電噴霧工序，靜電噴霧層可以將為了形成催化劑電極層而包含的鉬含量以三維的方式控制而形成催化劑電極層，也可以以三維的方式控制微細(xì)組織而形成微細(xì)多孔層。
[0063]另外，上述的靜電噴霧工序可以根據(jù)靜電噴霧工序變量的調(diào)節(jié)設(shè)定靜電噴霧物質(zhì)傳送模式。
[0064]在這里，參考圖2的左上端的示意圖和左下端的圖表，則靜電噴霧工序變量可以為靜電噴霧用油墨的供給速度(feed-rate)和形成電場的電壓(applied voltage)的強(qiáng)度。
[0065]另外，參考圖2的左下端的圖表和位于中央的示意圖，則靜電噴霧物質(zhì)傳送模式可以包含靜電噴霧層以點形圖案方式形成的滴模式(drop mode或者drip mode),以及控制靜電噴霧層的厚度和在靜電噴霧層形成的氣孔的結(jié)構(gòu)的噴射模式(jetting mode或者cone-jet mode)。
[0066]S卩，根據(jù)油墨的注入速度和電壓強(qiáng)度可以將通過單個的噴嘴或者多個噴嘴而噴出的物質(zhì)的物質(zhì)傳送模式區(qū)分為滴模式、噴射模式等。相比于噴射模式，滴模式可以是將靜電噴霧用油墨以相對來說大的液滴來滴(參考圖2的中央下端的Drip mode示意圖)的模式，而噴射模式可以是加強(qiáng)電壓強(qiáng)度和/或供給速度而將靜電噴霧用油墨分散為小的液滴來噴霧(參考圖2的中央上端的Cone-jet mode示意圖)的模式。
[0067]參考圖2的左下端的圖表，則滴模式可以是整體上供應(yīng)靜電噴霧用油墨的速度小或者電壓的強(qiáng)度小時設(shè)定的模式，而噴射模式可以是整體上，相比于滴模式，靜電噴霧用油墨的供給速度大或者電壓的強(qiáng)度大時設(shè)定的模式。這只是概略地說明兩個模式可被設(shè)定的整體的趨勢，并非是必須根據(jù)這些說明來設(shè)定靜電噴霧物質(zhì)傳送模式。例示性地，參考圖2的左下端的圖表，即便電壓的強(qiáng)度稍微小些，但供應(yīng)靜電噴霧用油墨的速度大，則被設(shè)定為噴射模式，即便供應(yīng)靜電噴霧用油墨的速度稍微小些，但電壓的強(qiáng)度大，則這也可以被設(shè)定為噴射模式。
[0068]另外，滴模式可以為調(diào)整靜電噴霧用液滴的尺寸、靜電噴霧用液滴的排出速度、以及用于噴霧靜電噴霧用液滴的靜電噴霧噴嘴的移動速度的模式。通過這樣的滴模式進(jìn)行靜電噴霧工序，從而根據(jù)上述的變量的調(diào)整可以形成各種各樣的點形圖案，由此可以形成靜電噴霧層。
[0069]并且，噴射模式可以是調(diào)整靜電噴霧用液滴的功率、靜電噴霧用液滴的排出速度、靜電噴霧用液滴的粘度和組成、以及靜電噴霧噴嘴的移動速度及移動路徑的模式。在這里，靜電噴霧噴嘴的移動路徑可以包含反復(fù)的路徑。通過這樣的噴射模式進(jìn)行靜電噴霧工序，從而通過反復(fù)的路徑的反復(fù)次數(shù)等的調(diào)整等以各種各樣的厚度形成靜電噴霧層，根據(jù)上述的變量的調(diào)整可以控制所形成靜電噴霧層的氣孔的結(jié)構(gòu)。
[0070]另外，第一層結(jié)構(gòu)體可以包含通過滴模式形成的一個以上的靜電噴霧層，也可以包含通過噴射模式形成的一個以上的靜電噴霧層，也可以都包含通過滴模式形成的一個以上的靜電噴霧層和通過噴射模式形成的一個以上的靜電噴霧層。即，第一層結(jié)構(gòu)體可以將根據(jù)滴模式或者噴射模式形成的多數(shù)的靜電噴霧層以各種各樣的順序疊層而形成所希望的結(jié)構(gòu)。
[0071]并且，第一層結(jié)構(gòu)體可以包含一個以上的靜電噴霧層。另外，這樣的一個以上的靜電噴霧層可以通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成。另外,形成這些第一層結(jié)構(gòu)體的卷對卷方式或者批次工序的技術(shù)特征可以是，靜電噴霧噴嘴以多噴嘴的形狀形成一個排列，并且各排列具有多層結(jié)構(gòu)的排列。
[0072]〈第1-1實施例:微細(xì)多孔層>
[0073]如上所述的通過靜電噴霧工序形成的靜電噴霧層可以適用于在氣體擴(kuò)散層(OTL)表面形成的微細(xì)多孔層(MPL)。即，之前說明的對靜電噴霧層的技術(shù)事項也可以共同地適用于微細(xì)多孔層。這些微細(xì)多孔層通過調(diào)整靜電噴霧物質(zhì)傳送模式而可以具備單相組織結(jié)構(gòu)或者形成氣孔的梯度結(jié)構(gòu)。
[0074]參考圖2的右上端的示意圖，則微細(xì)多孔層可以以單相組織結(jié)構(gòu)(Monolithic)形成。例如，靜電噴霧物質(zhì)傳送模式為噴射模式的情況下，微細(xì)多孔層與圖2的右上端的單相組織結(jié)構(gòu)的第一個圖片一樣，可以按照小液滴在相同的路徑中反復(fù)而疊層的方式來形成，靜電噴霧物質(zhì)傳送模式為滴模式的情況下，微細(xì)多孔層與圖2的單相組織結(jié)構(gòu)的第二個圖片一樣可以按照疊層點形狀圖案的方式來形成。
[0075]另外，參考圖2的右下端的示意圖，則微細(xì)多孔層可以形成為由氣孔形成各種各樣的梯度而形成的多層結(jié)構(gòu)(Mult1-layered)。例如與圖2的多層結(jié)構(gòu)的第一個圖片一樣可以按照滴模式形成數(shù)次疊層后按照噴射模式方式形成疊層。或者與圖2的多層結(jié)構(gòu)的第二個圖片一樣也可以反復(fù)滴模式和噴射模式來形成疊層。通過這樣的模式的組合可以形成具備所希望的梯度結(jié)構(gòu)的微細(xì)多孔層。
[0076]<第1-2實施例:催化劑電極層>
[0077]另外，通過如上所述靜電噴霧工序形成的靜電噴霧層可以適用于催化劑電極層。即，之前說明的對靜電噴霧層的技術(shù)事項也可以共同地適用于催化劑電極層。此時，使用于靜電噴霧工序的靜電噴霧用油墨可以由催化劑物質(zhì)和離子傳導(dǎo)性聚合物與溶劑一起被油墨化而形成。另外，催化劑物質(zhì)可以包含鉬催化劑(Pt)。
[0078]圖3為用于說明根據(jù)本發(fā)明的各種各樣的實施例的層結(jié)構(gòu)體中通過靜電噴霧工序而形成的催化劑電極層狀態(tài)的概略的截面圖。
[0079]參考圖3的左側(cè)截面圖，則催化劑電極層可以包含通過涂層等鉬催化劑被均勻地分布的均質(zhì)層(單相結(jié)構(gòu)電極層)。
[0080]另外，參考圖3的右側(cè)截面圖，則催化劑電極層可以包含鉬催化劑以梯度結(jié)構(gòu)的方式形成的梯度層(梯度電極層)。
[0081]在這里，所謂梯度結(jié)構(gòu)可以是，按照沿著催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于催化劑物質(zhì)的鉬催化劑的含量的方式噴霧靜電噴霧用油墨，從而使催化劑電極層疊層為多層的結(jié)構(gòu)。
[0082]或者，這些梯度結(jié)構(gòu)可以是，雖然相對于催化劑物質(zhì)的鉬催化劑的含量相同而不會被調(diào)節(jié)，但是按照沿著催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于靜電噴霧用油墨的催化劑物質(zhì)的質(zhì)量比的方式噴霧靜電噴霧用油墨，從而使靜電噴霧用液滴疊層為多層的結(jié)構(gòu)。
[0083]S卩，形成催化劑電極層的梯度結(jié)構(gòu)可以具有:通過調(diào)整催化劑物質(zhì)內(nèi)的鉬催化劑含量來噴霧成多層結(jié)構(gòu)而組成的梯度結(jié)構(gòu)；以及通過調(diào)整具有相同鉬催化劑含量的催化劑物質(zhì)的質(zhì)量比而組成的梯度結(jié)構(gòu)。
[0084]另外,這些催化劑電極層可以通過CCG (Catalyst Coated on⑶L)方法或者CCM(Catalyst Coated on Membrane)方法,在氣體擴(kuò)散層、微細(xì)多孔層或者高分子電解質(zhì)膜的表面上形成。
[0085]<第二實施例:噴墨層>
[0086]接下來，說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的層結(jié)構(gòu)體(以下稱作“第二層結(jié)構(gòu)體”)。第二層結(jié)構(gòu)體涉及包含噴墨層的層結(jié)構(gòu)體，這樣的噴墨層也與之前說明的靜電噴霧層一樣可以適用于微細(xì)多孔層(MPL)、催化劑電極層等，并將一起說明這樣的實施例。只是對與在前面說明的技術(shù)事項或者構(gòu)成相同或者類似的技術(shù)事項或者構(gòu)成的說明予以簡單化或省略。
[0087]圖4為用于說明噴墨印刷方式的示意圖，圖5為用于說明通過噴墨印刷工序鉬催化劑以梯度結(jié)構(gòu)的方式形成的催化劑電極層的示意圖。
[0088]第二層結(jié)構(gòu)體包含通過噴墨印刷工序形成的噴墨層。
[0089]之前說明的靜電噴霧技術(shù)在疊層時主要形成面疊層，相反地，就用于噴墨印刷工序的噴墨印刷技術(shù)而言，參考圖4，則在點疊層順暢的方面有技術(shù)的獨特性。即，根據(jù)噴墨印刷技術(shù)，可以在所希望的地方進(jìn)行點疊層來形成二維、或者三維形態(tài)的結(jié)構(gòu)。就噴墨用油墨的排出而言，根據(jù)噴墨頭部的驅(qū)動原理而不同，但是大致可以分為利用熱的方式和利用壓力的方式。在形成包含于膜電極組件的第二層結(jié)構(gòu)體時適用噴墨印刷工序的情況下，與靜電噴霧工序一樣，在利用諸如鉬的高價原材料的領(lǐng)域可以最小化物質(zhì)損失該點上技術(shù)實效性聞，在能夠進(jìn)行連續(xù)工序方面可以提聞生廣率。
[0090]通過利用這樣的嗔墨印刷技術(shù)的嗔墨印刷工序形成嗔墨層，從而具備包含于聞分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)的第二層結(jié)構(gòu)體。
[0091]S卩，第二層結(jié)構(gòu)體包含通過從油墨噴嘴排出噴墨用油墨的噴墨印刷工序來疊層噴墨用油墨而形成的噴墨層。另外，上述的噴墨印刷工序根據(jù)噴墨工序變量的調(diào)節(jié)可以設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。作為參考，在噴墨印刷工序可以適用熱排出方式和壓電方式。
[0092]在這里，嗔墨工序變量可以是油墨嗔嘴的尺寸和排出嗔墨用油墨的周期。另外，參考圖5,則噴墨物質(zhì)傳送I旲式可以包含:噴墨用油墨以噴墨用液滴方式排出從而噴墨層以點形圖案方式形成的點模式(點模式堆積，參考圖5的左下端示意圖)、以及連續(xù)地排出噴墨用油墨從而噴墨層以線形圖案方式形成的連續(xù)模式(連續(xù)模式堆積，參考圖5的右下端示意圖)。這樣的點模式和連續(xù)模式通過調(diào)整排出噴墨用油墨的油墨噴嘴的尺寸以及排出噴墨用油墨的周期來控制。
[0093]S卩，根據(jù)油墨噴嘴的尺寸和噴墨用油墨的排出周期將通過單個的噴嘴或者多個噴嘴噴出的物質(zhì)的物質(zhì)傳送模式可以區(qū)分為點模式、連續(xù)模式等。點模式可以是，相比于連續(xù)模式，將噴墨用油墨以相對慢的排出周期滴(參考圖5的左下端的點模式堆積示意圖)的模式，連續(xù)模式可以是將排出周期變短或者將噴嘴尺寸變大，從而將噴墨用油墨以快的周期滴(參考圖5的右下端的連續(xù)模式堆積示意圖)的模式。
[0094]整體上，點模式可以是在油墨噴嘴的尺寸小或者排出噴墨用油墨的周期長時設(shè)定的模式，連續(xù)模式可以是，相比于點模式，油墨噴嘴的尺寸大或者排出噴墨用油墨的周期短時設(shè)定的模式。這只是概略地說明兩個模式設(shè)定的整體的趨勢，并不是必須根據(jù)這樣的說明設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。例示性地，即便油墨噴嘴的尺寸小，但是噴墨用油墨的排出周期短的話，則可以設(shè)定為連續(xù)模式。
[0095]另外，點模式可以是調(diào)整噴墨用液滴的尺寸、噴墨用液滴的排出速度、以及用于噴霧噴墨用液滴的油墨噴嘴的移動速度的模式。通過以這樣的點模式進(jìn)行噴墨印刷工序，可以調(diào)整上述變量來形成各種各樣的點形圖案，由此可以形成噴墨層。另外，參考圖5的下側(cè)的示意圖，則根據(jù)上述變量的調(diào)整可以控制所形成的噴墨層的氣孔的結(jié)構(gòu)。
[0096]并且，連續(xù)模式可以是將噴墨用油墨的排出速度、噴墨用油墨的粘度和組成、以及油墨噴嘴的移動速度和移動路徑調(diào)整為線性組織的模式。在這里，油墨噴嘴的移動路徑可以包含反復(fù)的路徑。通過這樣的連續(xù)模式進(jìn)行噴墨印刷工序，從而可以通過反復(fù)的路徑的反復(fù)次數(shù)等的調(diào)整以各種各樣的厚度形成噴墨層，參考圖5的下側(cè)的示意圖，則可以控制根據(jù)上述的變量的調(diào)整而形成的噴墨層的氣孔的結(jié)構(gòu)。
[0097]另外，第二層結(jié)構(gòu)體可以包含通過點模式形成的一個以上的噴墨層，也可以包含通過連續(xù)模式形成的一個以上的噴墨層，也可以都包含通過點模式形成的一個以上的噴墨層和通過連續(xù)模式形成的一個以上的噴墨層。即，第二層結(jié)構(gòu)體可以將根據(jù)點模式或者連續(xù)模式形成的多數(shù)的噴墨層，以各種各樣的順序疊層而形成所希望的結(jié)構(gòu)。
[0098]〈第2-1實施例:微細(xì)多孔層>
[0099]通過如同上述的噴墨印刷工序形成的噴墨層可以適用于在氣體擴(kuò)散層(⑶L)表面形成的微細(xì)多孔層(MPL)。即，在之前說明的對噴墨層的技術(shù)事項也可以共同地適用于微細(xì)多孔層。這樣的微細(xì)多孔層通過噴墨物質(zhì)傳送模式的調(diào)整可以具備單相組織結(jié)構(gòu)或者形成有氣孔的梯度結(jié)構(gòu)。
[0100]雖然在圖中沒有圖示，但是微細(xì)多孔層可以以單相組織結(jié)構(gòu)的方式形成。例如，噴墨物質(zhì)傳送模式為連續(xù)模式的情況下，連續(xù)排出噴墨用油墨，從而噴墨層以線形圖案方式形成，所以微細(xì)多孔層可以成為單相組織結(jié)構(gòu)。另外，噴墨物質(zhì)傳送模式為點模式的情況下，噴墨用油墨以噴墨用液滴方式排出而疊層點形狀的圖案，從而微細(xì)多孔層可以成為單相組織結(jié)構(gòu)。
[0101]另外，微細(xì)多孔層可以是由氣孔形成各種各樣的梯度而形成的多層的梯度結(jié)構(gòu)。例如，以點模式的方式形成數(shù)次疊層后，以連續(xù)模式的方式形成疊層?；蛘咭部梢苑磸?fù)點模式和連續(xù)模式來形成疊層。通過這些模式的組合可以形成具備所希望的梯度結(jié)構(gòu)的微細(xì)多孔層。
[0102]<第2-2實施例:催化劑電極層>
[0103]另外，通過與上述一樣的噴墨印刷工序形成的噴墨層可以適用于催化劑電極層。即，之前說明的對噴墨層的技術(shù)事項也可以共同適用于催化劑電極層。此時，使用于噴墨印刷工序的噴墨用油墨可以通過將催化劑物質(zhì)和離子傳導(dǎo)性聚合物與溶劑一起進(jìn)行油墨化而形成。另外，催化劑物質(zhì)可以包含鉬催化劑(Pt)。
[0104]雖然沒有在圖中圖示，但是催化劑電極層可以包含通過涂層等鉬催化劑被均質(zhì)地分布的均質(zhì)層(單相結(jié)構(gòu)電極層)。
[0105]另外，參考圖5，則催化劑電極層可以包含鉬催化劑以梯度結(jié)構(gòu)的方式形成的梯度層(梯度電極層)。
[0106]在這里，所謂梯度結(jié)構(gòu)可以是，按照沿著催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于催化劑物質(zhì)的鉬催化劑的含量的方式，噴霧靜電噴霧用油墨而使催化劑電極層以多層方式疊層的結(jié)構(gòu)。例示性地，參考圖5的上側(cè)的示意圖，形成有按照Pt/C的含量高的層、Pt/C的含量中間的層、以及Pt/C的含量低的層的順序具有含量梯度的多層結(jié)構(gòu)的催化劑電極層。
[0107]或者，這些梯度結(jié)構(gòu)可以是，雖然相對于催化劑物質(zhì)的鉬催化劑的含量是相同而并不調(diào)節(jié)，但是按照沿著催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于靜電噴霧用油墨的催化劑物質(zhì)的質(zhì)量比的方式噴霧靜電噴霧用油墨而使靜電噴霧用液滴疊層為多層的結(jié)構(gòu)。
[0108]參考圖5的下側(cè)的示意圖，按照相對于整個靜電噴霧用油墨的鉬催化劑的含量低的層(低Pt層)和相對于整個靜電噴霧用油墨的鉬催化劑的含量高的層(高Pt層)的順序疊層而形成催化劑電極層。
[0109]相對于整個靜電噴霧用油墨的鉬催化劑的含量與之前說明的一樣，可以是調(diào)整鉬催化劑本身的含量的方法，也可以是在保持鉬催化劑本身的含量不變的情況下調(diào)整相對于包含這些鉬催化劑的催化劑物質(zhì)的靜電噴霧用油墨的質(zhì)量比的方法。
[0110]S卩，形成催化劑電極層的梯度結(jié)構(gòu)可以有:調(diào)節(jié)催化劑物質(zhì)內(nèi)的鉬催化劑的含量來噴霧成多層結(jié)構(gòu)而組成的梯度結(jié)構(gòu)；以及調(diào)整具有相同鉬催化劑含量的催化劑物質(zhì)的質(zhì)量比而組成的梯度結(jié)構(gòu)。
[0111]另外,這些催化劑電極層可以通過CCG (Catalyst Coated on⑶L)方法或者CCM(Catalyst Coated on Membrane)方法在氣體擴(kuò)散層、微細(xì)多孔層、或者高分子電解質(zhì)膜的表面形成。
[0112]并且，第二層結(jié)構(gòu)體可以包含一個以上的噴墨層。另外，這些一個以上的噴墨層可以通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成。另外,這樣的形成第二層結(jié)構(gòu)體的卷對卷方式或者批次工序的技術(shù)特征可以是:油墨噴嘴以多噴嘴形態(tài)形成一個排列，并且各排列具有多層結(jié)構(gòu)的排列。
[0113]<第三實施例:靜電噴霧層和噴墨層>
[0114]接下來，說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的層結(jié)構(gòu)體(以下稱作“第三層結(jié)構(gòu)體”)。第三層結(jié)構(gòu)體涉及包含靜電噴霧層和噴墨層的層結(jié)構(gòu)體，第三層結(jié)構(gòu)體也可以適用于微細(xì)多孔層(MPL)、催化劑電極層。只是，將簡單化或省略對與在前面說明的技術(shù)事項或者構(gòu)成相同或者類似的技術(shù)事項或者構(gòu)成的說明。
[0115]第三層結(jié)構(gòu)體包含:靜電噴霧層，所述靜電噴霧層是將由于電場而帶電荷的靜電噴霧用油墨，通過以靜電噴霧用液滴的方式分散而進(jìn)行噴霧的靜電噴霧工序來疊層靜電噴霧用油墨而形成；以及噴墨層，所述噴墨層是通過從油墨噴嘴排出噴墨用油墨的噴墨印刷工序來疊層噴墨用油墨而形成。
[0116]另外，靜電噴霧工序可以根據(jù)靜電噴霧工序變量的調(diào)節(jié)設(shè)定靜電噴霧物質(zhì)傳送模式，噴墨印刷工序可以根據(jù)噴墨工序變量的調(diào)節(jié)設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。
[0117]并且靜電噴霧層和噴墨層可以為在氣體擴(kuò)散層(⑶L)表面形成的微細(xì)多孔層(MPL)。微細(xì)多孔層可以通過調(diào)整靜電噴霧物質(zhì)傳送模式和噴墨物質(zhì)傳送模式中的一個以上而具有單相組織結(jié)構(gòu)或者具有形成氣孔的梯度結(jié)構(gòu)。S卩，靜電噴霧層可以通過靜電噴霧物質(zhì)傳送模式的調(diào)整具備單相組織結(jié)構(gòu)或者梯度結(jié)構(gòu)，噴墨層可以通過噴墨物質(zhì)傳送模式的調(diào)整具備單相組織結(jié)構(gòu)或者梯度結(jié)構(gòu)，組合像這樣具備的靜電噴霧層和噴墨層而形成第三層結(jié)構(gòu)體。
[0118]另外，靜電噴霧層和噴墨層可以是催化劑電極層。靜電噴霧用油墨和噴墨用油墨可以由催化劑物質(zhì)和離子傳導(dǎo)性聚合物與溶劑一起進(jìn)行油墨化而形成。在這里，催化劑物質(zhì)可以包含鉬催化劑(Pt)。催化劑電極層可以包含鉬催化劑被均質(zhì)地分布的均質(zhì)層，或者鉬催化劑以梯度結(jié)構(gòu)方式形成的梯度層。
[0119]此時，梯度結(jié)構(gòu)可以是，按照沿著催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于催化劑物質(zhì)的鉬催化劑的含量的方式，噴霧靜電噴霧用油墨或者排出噴墨用油墨而使催化劑電極層以多層方式疊層的結(jié)構(gòu)。即，靜電噴霧層是按照沿著催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于催化劑物質(zhì)的鉬催化劑的含量的方式噴霧靜電噴霧用油墨而形成，噴墨層是按照沿著催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于催化劑物質(zhì)的鉬催化劑的含量的方式排出噴墨用油墨來形成。通過組合像這樣形成的靜電噴霧層和噴墨層可以組成催化劑電極層的梯度結(jié)構(gòu)。
[0120]或者梯度結(jié)構(gòu)可以是，對靜電噴霧層而言，可以是在催化劑物質(zhì)中包含相同含量鉬催化劑的情況下按照沿著催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于靜電噴霧用油墨的催化劑物質(zhì)的質(zhì)量比的方式，噴霧靜電噴霧用油墨而使靜電噴霧用液滴以多層方式疊層的結(jié)構(gòu)。另外，對噴墨層而言，梯度結(jié)構(gòu)可以是按照沿著催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于噴墨用油墨的催化劑物質(zhì)的質(zhì)量比的方式，排出噴墨用油墨而使噴墨用液滴以多層方式疊層的結(jié)構(gòu)。
[0121]并且這樣的催化劑電極層可以通過CCG方法或者CCM方法在氣體擴(kuò)散層、微細(xì)多孔層或者高分子電解質(zhì)膜的表面形成。
[0122]第三層結(jié)構(gòu)體可以包含一個以上的靜電噴霧層、以及一個以上的噴墨層。S卩，第三層結(jié)構(gòu)體是將所希望的個數(shù)的靜電噴霧層和所希望的個數(shù)的噴墨層，按照所希望的順序疊層而形成。另外，一個以上的靜電噴霧層和一個以上的噴墨層可以各自以不同的結(jié)構(gòu)形成。在這里，所謂的不同結(jié)構(gòu)當(dāng)然要區(qū)分于單相組織結(jié)構(gòu)和梯度結(jié)構(gòu)，并且可以還包含在單相組織結(jié)構(gòu)中催化劑物質(zhì)的含量不同的情況、以及在梯度結(jié)構(gòu)中催化劑物質(zhì)的含量梯度不同的情況等的各種的例。[0123]圖6為顯示根據(jù)卷對卷方式的層結(jié)構(gòu)體制造方法的示意圖。
[0124]參考圖6，則一個以上的靜電噴霧層和一個以上的噴墨層可以通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成。參考圖6，則這些形成第三層結(jié)構(gòu)體的卷對卷方式或者批次工序的技術(shù)特征可以是，將靜電噴霧噴嘴以多噴嘴的形態(tài)形成一個排列，并且各排列具有多層結(jié)構(gòu)的排列。如此，將靜電噴霧工序和/或噴墨印刷工序各種各樣地組合而適用于卷對卷方式或者批次工序，因此可以適用于能夠保障性能的均質(zhì)性的批量生產(chǎn)技術(shù)。
[0125]另外，根據(jù)這樣的本發(fā)明，通過靜電噴霧工序和/或噴墨印刷工序，能夠形成最佳的物質(zhì)傳送路徑，控制三維的結(jié)構(gòu)，因此對適用于燃料電池用膜電極組件的微細(xì)多孔層、電極層等的層結(jié)構(gòu)體的制造，可以同時確保經(jīng)濟(jì)性和耐久性，通過上述的最佳的物質(zhì)傳送路徑和三維的結(jié)構(gòu)控制，與鉬一樣的催化劑的含量控制變得非常容易，可以最大化催化劑的電化學(xué)反應(yīng)表面積，提高催化劑的穩(wěn)定性。
[0126]另一方面，下面對根據(jù)本發(fā)明的實施例的層結(jié)構(gòu)體制造方法進(jìn)行說明。只是，由于一邊說明之前根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)體的各種各樣的實施例，一邊對大部分的技術(shù)事項予以說明，因此簡化或者省略與之前說明的技術(shù)事項或者構(gòu)成類似的技術(shù)事項或者構(gòu)成的說明。
[0127]根據(jù)本發(fā)明的實施例的層結(jié)構(gòu)體制造方法涉及制造包含于高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)的層結(jié)構(gòu)體的層結(jié)構(gòu)體制造方法。
[0128]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的層結(jié)構(gòu)體制造方法，包含形成靜電噴霧層的步驟，其中所述靜電噴霧層是通過，將由于電場而帶電荷的靜電噴霧用油墨，通過以靜電噴霧用液滴的方式分散而進(jìn)行噴霧的靜電噴霧工序來疊層靜電噴霧用油墨而形成。此時，靜電噴霧工序根據(jù)靜電噴霧工序變量的調(diào)節(jié)設(shè)定靜電噴霧物質(zhì)傳送模式。另外，通過形成靜電噴霧層的步驟，靜電噴霧層可以形成一個以上。
[0129]例示性地，靜電噴霧層可以是在氣體擴(kuò)散層表面形成的微細(xì)多孔層，形成靜電噴霧層的步驟可以包含將微細(xì)多孔層通過靜電噴霧物質(zhì)傳送模式的調(diào)整形成為單相組織結(jié)構(gòu)或者形成有氣孔的梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
[0130]作為其他例子，靜電噴霧層可以是催化劑電極層，形成靜電噴霧層的步驟包含將催化劑電極層形成為鉬催化劑被均勻地分布的均質(zhì)層的步驟。另外，靜電噴霧層可以為催化劑電極層，形成靜電噴霧層的步驟可以包含將催化劑電極層形成為將鉬催化劑以梯度結(jié)構(gòu)的方式形成的梯度層的步驟。
[0131]此時，以梯度層方式形成的步驟可以包含:按照沿著催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于催化劑物質(zhì)的鉬催化劑的含量的方式，噴霧靜電噴霧用油墨而使催化劑電極層以多層方式疊層而形成梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
[0132]或者，以梯度層的方式形成的步驟可以包含:在鉬催化劑以相同含量包含于催化劑物質(zhì)的情況下，按照沿著催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于靜電噴霧用油墨的催化劑物質(zhì)的質(zhì)量比的方式，噴霧靜電噴霧用油墨而使靜電噴霧用液滴以多層的方式疊層而形成梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
[0133]另外,形成靜電噴霧層的步驟可以通過卷對卷(ro 11-to-ro 11)方式連續(xù)地形成靜電噴霧層一個以上。作為參考，除了卷對卷方式之外通過批次工序可以形成一個以上的靜電噴霧層。[0134]另一方面，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的層結(jié)構(gòu)體制造方法可以包含形成噴墨層的步驟，所述嗔墨層是通過從油墨嗔嘴排出嗔墨用油墨的嗔墨印刷工序置成嗔墨用油墨而形成。此時，噴墨印刷工序根據(jù)噴墨工序變量的調(diào)節(jié)來設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。另外，通過形成噴墨層的步驟可以形成噴墨層一個以上。
[0135]例示性地，噴墨層是在氣體擴(kuò)散層表面形成的微細(xì)多孔層，上述形成噴墨層的步驟可以包含將上述微細(xì)多孔層通過上述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式的調(diào)整形成為單相組織結(jié)構(gòu)或者形成有氣孔的梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
[0136]作為其他例子，噴墨層是催化劑電極層，上述形成噴墨層的步驟可以包含將上述催化劑電極形成為鉬催化劑被均質(zhì)地分布的均質(zhì)層的步驟。另外，噴墨層可以是催化劑電極層，上述形成噴墨層的步驟可以包含將上述催化劑電極層形成為鉬催化劑以梯度結(jié)構(gòu)形成的梯度層的步驟。
[0137]此時，形成為梯度層的步驟可以包含:按照沿著上述催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于催化劑物質(zhì)的上述鉬催化劑的含量的方式，噴霧上述靜電噴霧用油墨而使上述催化劑電極層以多層方式疊層而形成上述梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
[0138]或者，形成為梯度層的步驟包含:在使上述鉬催化劑以相同含量包含于催化劑物質(zhì)中的情況下，按照沿著上述催化劑電極層的厚度方向調(diào)整相對于上述靜電噴霧用油墨的上述催化劑物質(zhì)的質(zhì)量比的方式，噴霧上述靜電噴霧用油墨而使上述靜電噴霧用液滴以多層方式疊層而形成上述梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
[0139]形成噴墨層的步驟可以通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成上述噴墨層一個以上。作為參考，除了卷對卷方式之外，通過批次工序也可以形成一個以上的噴墨層。
[0140]另一方面，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的層結(jié)構(gòu)體制造方法包含形成靜電噴霧層的步驟，所述靜電噴霧層是將由于電場而帶電荷的靜電噴霧用油墨，通過以靜電噴霧用液滴的方式分散而進(jìn)行噴霧的靜電噴霧工序來疊層靜電噴霧用油墨而形成；以及形成噴墨層的步驟，所述嗔墨層是通過從油墨嗔嘴排出嗔墨用油墨的嗔墨印刷工序來置層嗔墨用油墨而形成。
[0141]此時，通過形成靜電噴霧層的步驟來形成噴墨層一個以上，通過形成噴墨層的步驟形成噴墨層一個以上。
[0142]另外，這些一個以上的靜電噴霧層和一個以上的噴墨層可以以制造者所希望的順
序置層。
[0143]另外，參考圖6，則這些一個以上的靜電噴霧層和一個以上的噴墨層可以通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成。如圖6所示，將噴墨噴嘴和靜電噴霧噴嘴一起連續(xù)地放置在物質(zhì)流中的系統(tǒng)可以成為根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)體制造方法的另一個實施例的特征。作為參考，除了卷對卷方式以外，也可以通過批次工序形成一個以上的噴墨層。
[0144]在這里，對靜電噴霧層的構(gòu)成、噴墨層的構(gòu)成、靜電噴霧層和噴墨層的組合構(gòu)成、各構(gòu)成的下位構(gòu)成、制造本層結(jié)構(gòu)體的卷對卷方式以及適用例的說明是參考根據(jù)之前說明的本發(fā)明的本層結(jié)構(gòu)體的各種各樣實施例中所進(jìn)行的說明。
[0145].靜電噴霧工序用催化劑電極油墨的組成最佳化
[0146]利用靜電噴霧工序的催化劑電極的合成中，利用用于電化學(xué)反應(yīng)的催化劑、含有成為質(zhì)子(proton)移動路徑的離聚物(ionomer)的油墨，并且根據(jù)油墨的組成，膜電極組件(MEA)反應(yīng)特性受到影響。因此，為了最佳化通過靜電噴霧工序合成的催化劑電極的電極特性有必要將組成進(jìn)行最佳化。
[0147]作為用于催化劑電極合成的油墨的離聚物利用納費(fèi)恩(nafion)，一邊將納費(fèi)恩(nafion)的含量比率在15重量％~30重量％范圍內(nèi)進(jìn)行變化，一邊通過靜電噴霧在膜的兩面直接形成催化劑電極。使得每個電極的電極內(nèi)鉬的含量成為0.2mg，并且將電極的尺寸制作成 3.5X3.5cm2。
[0148]如圖7中所示，根據(jù)離聚物的含量的變化1-V特性顯示不同的差異，通過堆積狀態(tài)和經(jīng)過活化過程后的電極的1-V特性評價，可以確認(rèn)納費(fèi)恩(nafion)的含量在20重量％~25重量％的范圍內(nèi)時顯示最佳的電極特性。
[0149]在通過靜電噴霧工序形成催化劑電極的情況下，催化劑電極油墨的特征為:使用分散有Pt/C和Pt合金的碳粒子催化劑與離聚物均質(zhì)混合的油墨，離聚物含量為20重
量％~25重量％。
[0150]?利用靜電噴霧工序的電極形成工序
[0151]靜電噴霧工序是，通過將在溶劑中均勻分散催化劑和作為質(zhì)子傳導(dǎo)體的離聚物的催化劑電極油墨在電場內(nèi)噴射的過程，將電極層直接疊層在膜表面或者氣體擴(kuò)散層表面的工序技術(shù)。
[0152]適用靜電噴霧工序在膜表面形成電極的工序技術(shù)是直接CCM (catalyst coatedon membrane)工序技術(shù)，根據(jù)膜的濕潤膨脹可能發(fā)生變形，在適當(dāng)?shù)淖冃畏秶鷥?nèi)在工序后能復(fù)原，但變形的程度嚴(yán)重的情況下不能復(fù)原。
[0153]因此，在疊層過程中使膜的變形最小化的工序工藝或系統(tǒng)技術(shù)成為最佳化工序的核心，最終控制疊層粒子的液相比率成為`核心。疊層粒子的液相比率高的情況下，濕潤膨脹增加，因此優(yōu)選適用最小化液相比率的工序工藝。影響液相比率的工序變量有油墨組成、施加電壓、噴射距離、油墨供給速度(feed rate)。催化劑電極用油墨是將催化劑和離聚物在IPA液相中均勻分散，固相粒子的濃度越高，越可以減少液相比率。但是，油墨的濃度高的情況下，在工序過程中可能發(fā)生噴嘴的堵塞現(xiàn)象，存在不能穩(wěn)定形成電場的問題。因此，油墨優(yōu)選為，相對于Pt/C的離聚物含量為20~25重量％的組成比來混合，并且以溶質(zhì)Ig基準(zhǔn)為20ml~40ml程度的IPA溶液的方式來合成油墨。所施加電壓具有聯(lián)動于油墨組成和油墨供給速度、噴射距離、噴嘴和噴嘴直徑的特征，所施加電壓以能夠有效地形成錐形噴射(cone-jet)的范圍作為特征。噴射距離對通過噴嘴排出的液相在飛行過程中溶液內(nèi)溶劑被氣化的程度有影響。因此，飛行距離越增加，液滴內(nèi)溶劑的氣化程度越增加，因此可以減少疊層的液滴的液相比率。飛行距離優(yōu)選50mm~IOOmm程度。
[0154]使用靜電噴霧工序在膜上直接形成電極的情況下，為了最小化與氣體擴(kuò)散層的界面電阻，可以適用在氣體擴(kuò)散層表面或者電極表面涂布IOOnm的含有未負(fù)載催化劑的碳黑(carbon black)和離聚物、以及根據(jù)需要含有PTFE的改性層的多層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選設(shè)計成通過使離聚物含量成為10重量％~15重量％而具有電極和氣體擴(kuò)散層的中間值。
[0155]靜電噴霧工序的油墨的特征為，在固相添加物中使離聚物組成比成為20~25重量％的組成比來混合，并且使得以固相添加物Ig基準(zhǔn)IPA溶液為20ml~40ml范圍，從而抑制在高濃度下噴嘴堵塞的現(xiàn)象，并且抑制在低濃度下根據(jù)液滴的高液相比率而膜濕潤膨脹變形的現(xiàn)象。[0156].多層結(jié)構(gòu)催化劑電極的形成
[0157]通過靜電噴霧工序合成催化劑電極的工序技術(shù)大致可以區(qū)分為在膜的表面形成電極的技術(shù)和在氣體擴(kuò)散層的表面合成催化劑電極的工序技術(shù)。同時多層結(jié)構(gòu)催化劑電極可以通過油墨組成和工序變量的變化，通過控制微細(xì)組織，調(diào)節(jié)成以逆著膜電極組件(MEA)截面人為調(diào)整催化劑含量、離聚物含量和氣孔含量為特征的結(jié)構(gòu)。
[0158]催化劑的含量和離聚物含量可以通過初期油墨的組成來變化。就催化劑含量而言，在鉬催化劑(Pt/C)的情況下，以利用鉬負(fù)載量不同的催化劑的方法來改變在催化劑電極的厚度方向的鉬催化劑的含量。就催化劑電極內(nèi)鉬含量的梯度而言，在氧化還原電極的情況下，優(yōu)選從離膜表面近的一側(cè)到離氣體擴(kuò)散層近的一側(cè)鉬的含量減少的結(jié)構(gòu)，各自利用負(fù)載40重量％鉬的Pt/C、負(fù)載20重量％鉬的Pt/C和負(fù)載10重量％Pt/C的鉬催化劑來形成電極。在氫氧化電極的情況下，通過具有單相結(jié)構(gòu)或逆方向的組成控制合成催化劑電極。
[0159]通過靜電噴霧合成的催化劑電極可以將基板區(qū)分為膜和氣體擴(kuò)散層。將氣體擴(kuò)散層利用為基板的情況下，考慮到靜電噴霧的工序特性和氣體擴(kuò)散層的結(jié)構(gòu)上的特性，以利用形成有微細(xì)多孔層(micro-porous layer, MPL)氣體擴(kuò)散層(⑶L)作為特征。在合成MPL-GDL催化劑電極的情況下，與在膜的表面合成電極的情況相同，可以是單相或者多層結(jié)構(gòu)的催化劑電極。在單相的情況下，相比于膜的情況，基板變形的工序上的制約性低，因此具有可以適用各種各樣物質(zhì)傳送模式的優(yōu)點。實際上，圖8中顯示通過錐形噴射模式(cone-jetting mode)的靜電噴霧(electro-spraying)和通過滴模式(dripping mode)噴墨工序而合成的催化劑電極的特性。就母材而言，形成有MPL的氣體擴(kuò)散層是利用SigracetE10BC (SGL)，油墨是通過40重量％Pt/C和離聚物均勻分散在IPA來制造并使離聚物組成成為23重量％。將施加電壓的范圍變化為3kV、4.5kV、以及9kV，從而變化物質(zhì)傳送模式。如圖8顯示，根據(jù)物質(zhì)傳送模式在宏觀的微細(xì)組織上顯示差異。
[0160]將疊層電極催化劑的氣體擴(kuò)散層予以切割，向中間插入膜合成5層膜電極組件(MEA)后，將評價1-V特性的結(jié)果顯示在圖9。粗大液滴模式的情況下，液相向氣體擴(kuò)散層內(nèi)部滲透，從而顯示減少氣體擴(kuò)散層的微細(xì)組織和電極的催化劑含量的結(jié)果，由此ι-v特性下降，相反地，以微細(xì)的液滴形成電極的情況下，顯示相對優(yōu)異的結(jié)果。
[0161]在氣體擴(kuò)散層直接合成電極，與膜接合的情況下，膜與電極之間的界面電阻顯示為高。這成為膜電極組件(MEA)的電力損失的主要原因，因此通過熱壓(hot press)工序來解決。就熱壓工序而言，優(yōu)選溫度為80°C?150°C、壓力為Iton?4ton、以及時間為I分鐘?10分鐘的范圍，溫度為150°C以上的情況下，在工序過程中，發(fā)生由膜的脫水和變形引起的電阻的急劇上升，而溫度為不到80°C的情況下，界面電阻顯示相對地高。進(jìn)而，通過在氣體擴(kuò)散層合成電極并且與膜接合的工序工藝而形成的膜電極組件(MEA)的層結(jié)構(gòu)可以是變化鉬含量的多層結(jié)構(gòu)，同時為了提高膜和催化劑電極之間的界面接合性，優(yōu)選在催化劑電極的表面涂布IOOnm程度離聚物。
[0162]關(guān)于膜電極組件(MEA)的耐久性，根據(jù)驅(qū)動環(huán)境可以發(fā)生機(jī)械應(yīng)力和由此帶來的膜電極組件(MEA)的破壞。因此，作為以強(qiáng)化機(jī)械特性為目的的多層結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以有效適用插入利用碳纖維以網(wǎng)狀構(gòu)成的強(qiáng)化層來疊層電極的方法、或者變化碳和離聚物的含量的方法。[0163]利用通過靜電噴霧工序工藝或者噴墨工序工藝直接在氣體擴(kuò)散層的表面合成催化劑電極，在催化劑電極的表面控制層結(jié)構(gòu)使其具有IOOnm厚度的離聚物層后，以高溫?zé)釅汗ば蚝铣赡る姌O組件(MEA)的技術(shù)，就兩層結(jié)構(gòu)和高溫?zé)釅汗ば蚨?，?yōu)選最小化膜和催化劑電極的界面的幾何學(xué)形狀和質(zhì)子(proton)移動的電阻。
[0164]?靜電噴霧工序系統(tǒng)最佳化
[0165]靜電噴霧工序可以是利用錐形噴射模式的噴射工序和利用滴模式的噴墨工序，并且根據(jù)各自基板的特性而不同。靜電噴霧工序在可以直接形成電極該點上具有能夠進(jìn)行連續(xù)工序或者批次工序的優(yōu)點。在連續(xù)工序的情況下，根據(jù)基板材料和工序工藝可以是直線式(in-line)工序或者卷對卷(roll-to-roll)工序。
[0166]在連續(xù)工序的情況下，在系統(tǒng)中最佳化的油墨供給裝置是重要的。油墨供給裝置區(qū)分為油墨合成部、油墨儲藏部和供給線，構(gòu)成為在工序過程中能夠?qū)崿F(xiàn)油墨的均勻組成和分散。為了確保油墨的均勻的組成和分散的穩(wěn)定性，構(gòu)成為能夠進(jìn)行機(jī)械攪拌和超聲波分散。就超聲波分散而言，能夠設(shè)置成在容器壁面振蕩超聲波的方法和將超聲波發(fā)生裝置以棒狀形態(tài)浸潰在溶液內(nèi)的方法。就均質(zhì)地合成的油墨而言，為了穩(wěn)定化，向儲藏部運(yùn)送，并沿著供給線通過微型泵向各自噴嘴供給的方式來構(gòu)成。
[0167]在膜的表面直接合成電極的情況下，在疊層過程中最小化膜的變形是重要的，為此采用涂布液滴時能夠最小化液相含量的系統(tǒng)是重要的。為此可以在裝配有膜的基板部具備加熱裝置、或者采用直接加熱膜的裝置。直接加熱膜的方式可以是將熱風(fēng)吹向膜表面的方法和利用燈的加熱方式。
[0168]以上，雖然說明了本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明的權(quán)利范圍不限于此，并且包含本發(fā)明所屬的【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員容易從本發(fā)明的實施例變更的能夠認(rèn)為是等同范圍的所有變更及修改。
[0169]工業(yè)上利用的可能性
[0170]本發(fā)明可以適用于燃料電池用膜電極組件的微細(xì)多孔層、電極層等。
【權(quán)利要求】
1.一種層結(jié)構(gòu)體，其包含于高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)中，所述層結(jié)構(gòu)體包含靜電噴霧層，所述靜電噴霧層是將由于電場而帶電荷的靜電噴霧用油墨，通過以靜電噴霧用液滴的方式分散而進(jìn)行噴霧的靜電噴霧工序來疊層所述靜電噴霧用油墨而形成， 所述靜電噴霧工序通過調(diào)節(jié)靜電噴霧工序變量來設(shè)定靜電噴霧物質(zhì)傳送模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，所述靜電噴霧工序變量為所述靜電噴霧用油墨的供給速度和形成所述電場的電壓的強(qiáng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，所述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式包含: 所述靜電噴霧層以點形圖案方式形成的滴模式(drop mode);以及 控制所述靜電噴霧層的厚度和在所述靜電噴霧層形成的氣孔的結(jié)構(gòu)的噴射模式(jetting mode), 所述噴射模式為，相比于所述滴模式，所述靜電噴霧用油墨的供給速度大或者所述電壓的強(qiáng)度大時設(shè)定的模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，進(jìn)一步包含通過從油墨噴嘴排出噴墨用油墨的噴墨印刷工序來疊層所述噴墨用油墨而形成的噴墨層， 所述噴墨印刷工序通過調(diào)節(jié)噴墨工序變量來設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的層結(jié)構(gòu)體，其中， 所述噴墨工序變量為所述油墨噴嘴的尺寸和所述噴墨用油墨排出的周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，所述噴墨物質(zhì)傳送模式包含: 所述噴墨用油墨以噴墨用液滴方式排出，從而所述噴墨層以點形圖案方式形成的點模式；以及 所述噴墨用油墨以連續(xù)方式排出，從而所述噴墨層以線形圖案方式形成的連續(xù)模式， 所述連續(xù)模式為，相比于所述點模式，所述油墨噴嘴的尺寸大或者所述噴墨用油墨排出的周期短時設(shè)定的模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，所述靜電噴霧層為在氣體擴(kuò)散層(⑶L)表面形成的微細(xì)多孔層(MPL)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，所述微細(xì)多孔層為通過調(diào)整所述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式而具有單相組織結(jié)構(gòu)或者具有形成氣孔的梯度結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，形成一個以上的所述靜電噴霧層，所述一個以上的靜電噴霧層通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，所述靜電噴霧層和所述噴墨層為在氣體擴(kuò)散層(GDL)表面形成的微細(xì)多孔層(MPL)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，所述微細(xì)多孔層為通過調(diào)整所述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式和所述噴墨物質(zhì)傳送模式中的一種以上而具有單相組織結(jié)構(gòu)或者具有形成氣孔的梯度結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的層結(jié)構(gòu)體，其中， 形成一個以上的所述靜電噴霧層， 形成一個以上的所述噴墨層， 所述一個以上的靜電噴霧層和所述一個以上的噴墨層是通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成。
13.一種層結(jié)構(gòu)體，其包含于高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)中， 所述層結(jié)構(gòu)體包含通過從油墨噴嘴排出噴墨用油墨的噴墨印刷工序來疊層所述噴墨用油墨而形成的噴墨層， 所述噴墨印刷工序通過調(diào)節(jié)噴墨工序變量來設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，所述噴墨工序變量為所述油墨噴嘴的尺寸和所述噴墨用油墨排出的周期。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，所述噴墨物質(zhì)傳送模式包含: 所述噴墨用油墨以噴墨用液滴方式排出，從而所述噴墨層以點形圖案方式形成的點模式；以及 所述噴墨用油墨以連續(xù)方式排出，從而所述噴墨層以線形圖案方式形成的連續(xù)模式， 所述連續(xù)模式為，相比于所述點模式，所述油墨噴嘴的尺寸大或者所述噴墨用油墨排出的周期短時設(shè)定的模式。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，所述噴墨層為在氣體擴(kuò)散層(⑶L )表面形成的微細(xì)多孔層(MPL )。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，所述微細(xì)多孔層為通過調(diào)整所述噴墨物質(zhì)傳送模式而具有單相組織結(jié)構(gòu)或者具有形成氣孔的梯度結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項所述的層結(jié)構(gòu)體，其中，形成一個以上的所述噴墨層， 所述一個以上的噴墨層是通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成。
19.一種層結(jié)構(gòu)體的制造方法，所述層結(jié)構(gòu)體包含于高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)中， 所述方法包含形成靜電噴霧層的步驟，所述靜電噴霧層是將由于電場而帶電荷的靜電噴霧用油墨，通過以靜電噴霧用液滴的方式分散而進(jìn)行噴霧的靜電噴霧工序來疊層所述靜電噴霧用油墨而形成， 所述靜電噴霧工序通過調(diào)節(jié)靜電噴霧工序變量來設(shè)定靜電噴霧物質(zhì)傳送模式。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的層結(jié)構(gòu)體的制造方法，其中，進(jìn)一步包含通過從油墨噴嘴排出噴墨用油墨的噴墨印刷工序來置層所述噴墨用油墨而形成噴墨層的步驟， 所述噴墨印刷工序通過調(diào)節(jié)噴墨工序變量來設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的層結(jié)構(gòu)體的制造方法，其中， 所述靜電噴霧層為在氣體擴(kuò)散層表面形成的微細(xì)多孔層， 所述形成靜電噴霧層的步驟包含通過調(diào)整所述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式將所述微細(xì)多孔層形成為單相組織結(jié)構(gòu)或者形成有氣孔的梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的層結(jié)構(gòu)體的制造方法，其中， 所述形成靜電噴霧層的步驟通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成一個以上的所述靜電噴霧層。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的層結(jié)構(gòu)體的制造方法，其中，所述靜電噴霧層和所述噴墨層為在氣體擴(kuò)散層表面形成的微細(xì)多孔層， 所述形成靜電噴霧層的步驟及所述形成噴墨層的步驟各自包含通過調(diào)整所述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式將所述微細(xì)多孔層形成為單相組織結(jié)構(gòu)或者形成有氣孔的梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的層結(jié)構(gòu)體的制造方法，其中，所述形成靜電噴霧層的步驟及所述形成噴墨層的步驟通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成一個以上的所述靜電噴霧層和一個以上的所述噴墨層。
25.一種層結(jié)構(gòu)體的制造方法，所述層結(jié)構(gòu)包含于高分子電解質(zhì)燃料電池(PEMFC)的膜電極組件(MEA)中， 該方法包含通過從油墨噴嘴排出噴墨用油墨的噴墨印刷工序來疊層所述噴墨用油墨而形成噴墨層的步驟， 所述噴墨印刷工序通過調(diào)節(jié)噴墨工序變量來設(shè)定噴墨物質(zhì)傳送模式。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的層結(jié)構(gòu)體的制造方法，其中，所述噴墨層為在氣體擴(kuò)散層表面形成的微細(xì)多孔層，所述形成噴墨層的步驟包含通過調(diào)整所述靜電噴霧物質(zhì)傳送模式將所述微細(xì)多孔層形成為單相組織結(jié)構(gòu)或者形成有氣孔的梯度結(jié)構(gòu)的步驟。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的層結(jié)構(gòu)的物制造方法，其中， 所述形成噴墨層的步驟通過卷對卷(roll-to-roll)方式連續(xù)地形成一個以上的所述噴墨層。
【文檔編號】H01M8/10GK103620840SQ201280028943
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月9日
【發(fā)明者】崔韓新, 周惠淑 申請人:韓國生產(chǎn)技術(shù)研究院