專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料電池、其制造方法、電子機(jī)器及汽車(chē)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從外部向各個(gè)電極供給種類(lèi)不同的反應(yīng)氣體并利用基于所供給的反應(yīng)氣體產(chǎn)生的反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池及其制造方法，以及以該燃料電池為電力供給源的電子機(jī)器及汽車(chē)。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，存在由電解質(zhì)膜、配置于該電解質(zhì)膜的一面上的電極(陽(yáng)極)及配置于電解質(zhì)膜的另一面上的電極(陰極)等構(gòu)成的燃料電池。例如，在電解質(zhì)膜為固體高分子電解質(zhì)膜的固體高分子電解質(zhì)型燃料電池中，在陽(yáng)極側(cè)進(jìn)行將氫變成氫離子和電子的反應(yīng)，電子向陰極側(cè)流動(dòng)，氫離子在電解質(zhì)膜中向陰極側(cè)移動(dòng)，在陰極側(cè)，進(jìn)行由氧氣、氫離子及電子生成水的反應(yīng)。
在這樣的固體電解質(zhì)型燃料電池中，各電極通常由以下各層形成，即，由作為反應(yīng)氣體的反應(yīng)催化劑的金屬微粒形成的反應(yīng)層、在反應(yīng)層的基板側(cè)由碳微粒形成的氣體擴(kuò)散層及在氣體擴(kuò)散層的基板側(cè)由導(dǎo)電性物質(zhì)形成的集電層。在一側(cè)的基板中，穿過(guò)構(gòu)成氣體擴(kuò)散層的碳微粒的空隙而均一地?cái)U(kuò)散的氫氣在反應(yīng)層發(fā)生反應(yīng)，變成電子和氫離子。產(chǎn)生的電子匯集在集電層，電子流入另一側(cè)的基板的集電層。氫離子穿過(guò)高分子電解質(zhì)膜向第2基板的反應(yīng)層移動(dòng)，進(jìn)行與從集電層流來(lái)的電子及氧氣生成水的反應(yīng)。
在此種燃料電池中，收集由反應(yīng)產(chǎn)生的電子的集電層，一直以來(lái)是通過(guò)沿著基板的氣體流道全面涂布含有導(dǎo)電性物質(zhì)的導(dǎo)電性糊狀物來(lái)形成的。但是，在此方法中，有因昂貴的導(dǎo)電性物質(zhì)的使用量增加而造成的制造成本增高的問(wèn)題。
另外，作為形成反應(yīng)層的方法，已知有如下的方法，例如，(a)將通過(guò)將催化劑擔(dān)載碳與高分子電解質(zhì)溶液和有機(jī)溶劑混合而調(diào)制成的電極催化劑層形成用的糊狀物涂布在轉(zhuǎn)印基材(聚四氟乙烯制薄片)上，干燥后將其熱壓接在電解質(zhì)膜上，然后，通過(guò)剝除轉(zhuǎn)印基材而將催化劑層(反應(yīng)層)轉(zhuǎn)印在電解質(zhì)膜上的方法(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)，(b)使用噴霧器將擔(dān)載固體催化劑的碳粒子的電解質(zhì)溶液涂布在作為電極使用的碳層上，其后通過(guò)使溶劑揮發(fā)而進(jìn)行制作的方法(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。但是，這些方法工序多且繁雜，而且，難以均一地涂布催化劑，并難以將特定量的催化劑正確地涂布在特定的位置上，因此有所得的燃料電池的特性(輸出密度)較低或因鉑等昂貴的催化劑的使用量增加而造成制造成本增高的問(wèn)題。
特開(kāi)平8-88008號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)2]特開(kāi)2002-298860號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容為了解決此類(lèi)以往技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供具有高效率地收集在反應(yīng)層產(chǎn)生的電子的集電層及反應(yīng)效率高的反應(yīng)層，并且輸出密度高、特性良好的燃料電池，及高效率制造此燃料電池的燃料電池的制造方法，以及以此燃料電池作為電力供給源的電子機(jī)器及汽車(chē)。
本發(fā)明人等為了解決所述問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用噴墨式的噴出裝置(以下稱(chēng)為噴出裝置)，以特定間隔涂布含有導(dǎo)電性物質(zhì)的集電層形成用材料，可以高效率地獲得通過(guò)堆積導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子而構(gòu)成的集電層，以及可以同樣地形成反應(yīng)層，從而完成了本發(fā)明。
因此，根據(jù)本發(fā)明，是具有如下部分的燃料電池，即，形成了用于供給第1反應(yīng)氣體的第1氣體流道的第1基板、形成于所述第1基板上的第1集電層、形成于所述第1集電層上的第1反應(yīng)層、形成于所述第1反應(yīng)層上的電解質(zhì)膜、形成于所述電解質(zhì)膜上的第2反應(yīng)層、形成于所述第2反應(yīng)層上的第2集電層、形成了用于供給第2反應(yīng)氣體的第2氣體流道的第2基板，其特征是，所述第1集電層及第2集電層的至少一方是通過(guò)堆積導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子而構(gòu)成的。
本發(fā)明的燃料電池最好為所述第1反應(yīng)層及第2反應(yīng)層的至少一方通過(guò)堆積金屬微粒而構(gòu)成的電池。
根據(jù)本發(fā)明之二，是具有如下工序的燃料電池的制造方法，即，在第1基板上形成用于供給第1反應(yīng)氣體的第1氣體流道的第1氣體流道形成工序、形成收集通過(guò)經(jīng)由所述第1氣體流道供給的第1反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的電子的第1集電層的第1集電層形成工序、形成利用催化劑使經(jīng)由所述第1氣體流道供給的第1反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)的第1反應(yīng)層形成工序、形成電解質(zhì)膜的電解質(zhì)膜形成工序、在第2基板上形成用于供給第2反應(yīng)氣體的第2氣體流道的第2氣體流道形成工序、形成收集通過(guò)經(jīng)由所述第2氣體流道供給的第2反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的電子的第2集電層的第2集電層形成工序、形成利用催化劑使經(jīng)由所述第2氣體流道供給的第2反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)的第2反應(yīng)層形成工序，其特征是，所述第1集電層形成工序及第2集電層形成工序的至少一方是通過(guò)在第1基板或第2基板上以特定間隔涂布集電層形成用材料而形成集電層。
在本發(fā)明的燃料電池的制造方法中，最好使用噴出裝置來(lái)進(jìn)行所述集電層形成用材料的涂布。
本發(fā)明的燃料電池的制造方法最好為如下的方法，即，所述第1反應(yīng)層形成工序及第2反應(yīng)層形成工序的至少一方，通過(guò)在第1基板或第2基板上以特定間隔涂布反應(yīng)層形成用材料而形成反應(yīng)層。這時(shí)，更優(yōu)選是利用噴出裝置進(jìn)行所述反應(yīng)形成用材料的涂布。
根據(jù)本發(fā)明之三，提供以將本發(fā)明的燃料電池作為電力供給源作為特征的電子機(jī)器。
另外，根據(jù)本發(fā)明之四，提供以將本發(fā)明的燃料電池作為電力供給源作為特征的汽車(chē)。
本發(fā)明的燃料電池的第1集電層及第2集電層的至少一方是通過(guò)堆積導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子而構(gòu)成的。所以，與通過(guò)全面涂布含有導(dǎo)電性物質(zhì)的集電層形成用材料而形成集電層的情況相比，由于導(dǎo)電性物質(zhì)的使用量減少，因此成為低成本的燃料電池。另外，集電層由于具有在導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子間存在空隙的構(gòu)造，因此在確保良好的導(dǎo)電性的同時(shí)，還具有良好的反應(yīng)氣體的通氣性。
另外，在本發(fā)明的燃料電池中，第1反應(yīng)層及第2反應(yīng)層的至少一方通過(guò)堆積金屬微粒而構(gòu)成的情況下，與通過(guò)全面涂布含有金屬微粒的反應(yīng)層形成用材料而形成反應(yīng)層的情況相比，由于反應(yīng)層形成用材料的使用量減少，因此成為低成本的燃料電池。另外，由于形成在金屬微粒間存在空隙的構(gòu)造，因此反應(yīng)氣體與作為催化劑的金屬微粒間的接觸面積變大，反應(yīng)氣體的反應(yīng)效率提高。所以就成為輸出密度高、特性優(yōu)良的燃料電池。
根據(jù)本發(fā)明的燃料電池的制造方法，由于以特定間隔涂布集電層形成用材料而形成，因此可以減少集電層形成用材料的使用量。所以，能夠以較低的制造成本制造燃料電池。
在本發(fā)明的燃料電池的制造方法中，在通過(guò)使用噴出裝置來(lái)進(jìn)行集電層形成用材料的涂布的情況下，由于可以利用簡(jiǎn)便的操作，在特定的位置上正確地涂布特定量，因此可以大幅度地減少集電層形成用材料的使用量，并且，可以高效率地形成所需圖案(形狀)的集電層。另外，通過(guò)根據(jù)場(chǎng)所而使涂布集電層形成用材料的間隔變化，可以容易地控制反應(yīng)氣體的通氣性，還可以根據(jù)涂布位置自由地改變所用的集電層形成用材料的種類(lèi)。
在本發(fā)明的燃料電池的制造方法中，在以特定間隔涂布反應(yīng)層形成用材料而形成的情況下，可以減少反應(yīng)層形成用材料的使用量。所以，能夠以較低的成本制造燃料電池。
在本發(fā)明的燃料電池的制造方法中，在通過(guò)使用噴出裝置來(lái)進(jìn)行反應(yīng)層形成用材料的涂布的情況下，由于可以利用簡(jiǎn)便的操作，在特定的位置上正確地涂布特定量，因此可以大幅度地減少反應(yīng)層形成用材料的使用量，并且，可以高效率地形成所需圖案(形狀)的反應(yīng)層。另外，通過(guò)根據(jù)場(chǎng)所而使涂布反應(yīng)層形成用材料的間隔變化，可以根據(jù)涂布位置自由地改變所用的反應(yīng)層形成用材料的種類(lèi)。
本發(fā)明的電子機(jī)器的特征是，以利用本發(fā)明的制造方法制造的燃料電池作為電力供給源。如果采用本發(fā)明的電子機(jī)器，就可以將有利于地球環(huán)境的綠色能源作為電力供給源。
另外，本發(fā)明的汽車(chē)的特征是，以利用本發(fā)明的制造方法制造的燃料電池作為電力供給源。如果采用本發(fā)明的汽車(chē)，就可以將有利于地球環(huán)境的綠色能源作為電力供給源。


圖1是本實(shí)施方式的燃料電池的端面圖。
圖2是表示本實(shí)施方式的集電層6的構(gòu)造的示意圖。
圖3是表示本實(shí)施方式的燃料電池的生產(chǎn)線的一個(gè)例子的圖。
圖4是本實(shí)施方式的噴墨式噴出裝置的概略圖。
圖5是本實(shí)施方式的燃料電池的制造方法的流程圖。
圖6是說(shuō)明形成本實(shí)施方式的氣體流道的處理的圖。
圖7是說(shuō)明形成本實(shí)施方式的氣體流道的處理的圖。
圖8是本實(shí)施方式的燃料電池的制造過(guò)程的基板的端面圖。
圖9是本實(shí)施方式的燃料電池的制造過(guò)程的基板的端面圖。
圖10是本實(shí)施方式的燃料電池的制造過(guò)程的基板的端面圖。
圖11是本實(shí)施方式的燃料電池的制造過(guò)程的基板的端面圖。
圖12是形成分散液的涂膜、形成反應(yīng)層的前后狀態(tài)圖。
圖13是本實(shí)施方式的燃料電池的制造過(guò)程的基板的端面圖。
圖14是本實(shí)施方式的燃料電池的制造過(guò)程的基板的端面圖。
圖15是本實(shí)施方式的燃料電池的制造過(guò)程的基板的端面圖。
圖16是層疊了本實(shí)施方式的燃料電池的大型燃料電池的圖。
其中，2...第1基板；2’...第2基板；3...第1氣體流道；3’...第2氣體流道；4...第1支撐構(gòu)件；4’...第2支撐構(gòu)件；6...第1集電層；6’...第2集電層；8...第1氣體擴(kuò)散層；8’...第2氣體擴(kuò)散層；10...第1反應(yīng)層；10’...第2反應(yīng)層；12...電解質(zhì)膜；20a～20m...噴出裝置；60...導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子；BC1、BC2...傳送帶具體實(shí)施方式
下面將對(duì)本發(fā)明的燃料電池及其制造方法以及電子機(jī)器及汽車(chē)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
1)燃料電池圖1表示本發(fā)明的燃料電池的端面圖。圖1所示的燃料電池，從圖中的下側(cè)開(kāi)始，由下述部分構(gòu)成，即，第1基板2、形成于第2基板2上的第1氣體流道3、收裝在第1氣體流道3內(nèi)的第1支撐構(gòu)件4、形成于第1基板2及第1支撐構(gòu)件4上的第1集電層6、第1氣體擴(kuò)散層8、形成于第1氣體擴(kuò)散層8上的第1反應(yīng)層10、電解質(zhì)膜12、第2反應(yīng)層10’、第2氣體擴(kuò)散層8’、第2集電層6’、第2氣體流道3’、收裝于第2氣體流道3’內(nèi)的第2支撐構(gòu)件4’、第2基板2’。
本發(fā)明的燃料電池的種類(lèi)并沒(méi)有特別的限制，例如可以舉出電解質(zhì)膜12為陶瓷類(lèi)固體電解質(zhì)的燃料電池和由高分子電解質(zhì)材料制成的燃料電池等。
本發(fā)明的燃料電池如下進(jìn)行動(dòng)作。即，從第1基板2的第1氣體流道3導(dǎo)入第1反應(yīng)氣體，被氣體擴(kuò)散層8均勻地?cái)U(kuò)散，擴(kuò)散后的第1反應(yīng)氣體在第1反應(yīng)層10發(fā)生反應(yīng)，生成離子和電子，生成的電子被收集于集電層6，向第2基板2’的第2集電層6’流動(dòng)，由第1反應(yīng)氣體生成的離子在電解質(zhì)膜12中向第2反應(yīng)層10’移動(dòng)。另一方面，從第2基板2’的氣體流道3’導(dǎo)入第2反應(yīng)氣體，被第2氣體擴(kuò)散層8’均勻地?cái)U(kuò)散，擴(kuò)散后的第2反應(yīng)氣體在第2反應(yīng)層10’中，與經(jīng)電解質(zhì)膜12移動(dòng)來(lái)的離子及由第2集電層6’送入的電子反應(yīng)。例如，在第1反應(yīng)氣體為氫氣，第2反應(yīng)氣體為氧氣的情況下，在第1反應(yīng)層10中，進(jìn)行的反應(yīng)，在第2反應(yīng)層10’中，進(jìn)行的反應(yīng)。
本發(fā)明的燃料電池的特征是，第1集電層6及第2集電層6’的至少一方通過(guò)堆積導(dǎo)電性的粒子而構(gòu)成。圖2示意性地表示具有此種構(gòu)造的集電層6(或6’)的構(gòu)造。圖2(a)是表示集電層6(或6’)的局部剖面圖，圖2(b)是從側(cè)面看到圖2(a)所示構(gòu)造的圖。
在圖2中，導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子60是沿水平方向以特定間隔配置，并在其上堆積導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子而構(gòu)成。所以，與通過(guò)全面涂布含有導(dǎo)電性物質(zhì)的集電層形成用材料而形成集電層的情況相比，由于導(dǎo)電性物質(zhì)60的使用量變少，因此降低了燃料電池的制造成本。另外，圖2所示的集電層6(或6’)由于具有導(dǎo)電性物質(zhì)60的粒子相互接觸并且存在空隙的構(gòu)造，因此在確保良好的導(dǎo)電性的同時(shí)，還具有良好的第1(或第2)反應(yīng)氣體的通氣性。
作為集電層所用的導(dǎo)電性物質(zhì)，只要是具有導(dǎo)電性的材料，就沒(méi)有特別的限制。例如，可以舉出鉑、銅、金、銀、鋁、鎢及這些金屬的合金等。它們可以單獨(dú)使用1種，或者組合2種以上使用。另外，構(gòu)成集電層的導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子至少為粒狀即可，也可以是球狀、橢圓體狀、柱狀等。導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子的大小并沒(méi)有特別的限制，可以自由地決定。
另外，在本發(fā)明的燃料電池中，最好第1反應(yīng)層10及第2反應(yīng)層10’都具有與第1集電層及/或第2集電層相同的構(gòu)造，即通過(guò)堆積金屬微粒而構(gòu)成。此種反應(yīng)層10(10’)會(huì)形成與所述的集電層6(6’)相同的構(gòu)造。在第1反應(yīng)層及第2反應(yīng)層的至少一方以此種構(gòu)造形成的情況下，與通過(guò)全面涂布含有金屬微粒的反應(yīng)層形成用材料而形成反應(yīng)層的情況相比，由于反應(yīng)層形成用材料的使用量較少，因此降低了燃料電池的制造成本。另外，由于形成在金屬微粒間存在空隙的構(gòu)造，因此反應(yīng)氣體與作為催化劑的金屬微粒間的接觸面積變大，反應(yīng)氣體的反應(yīng)效率提高。所以，成為輸出密度高、特性優(yōu)良的燃料電池。
作為所使用的金屬微粒，只要具有作為第1反應(yīng)氣體及第2反應(yīng)氣體的反應(yīng)催化劑的功能，并沒(méi)有特別的限制。例如，可以舉出鉑、銠、釕、銥、鈀、鋨及從由它們2種以上構(gòu)成的合金的一組中選出的1種或2種以上的金屬微粒，特別優(yōu)選鉑。金屬微粒的粒徑雖然沒(méi)有限制，但是通常為1nm～100nm，優(yōu)選數(shù)nm～數(shù)十nm。
2)燃料電池的制造方法本發(fā)明的燃料電池的制造方法是包括如下工序的制造方法，即，在第1基板上形成第1氣體流道的第1氣體流道形成工序、形成第1集電層的第1集電層形成工序、形成第1反應(yīng)層的第1反應(yīng)層形成工序、形成電解質(zhì)膜的電解質(zhì)膜形成工序、在第2基板上形成第2氣體流道的第2氣體流道形成工序、形成第2集電層的第2集電層形成工序及形成第2反應(yīng)層的第2反應(yīng)層形成工序，其特征是，所述第1集電層形成工序及第2集電層形成工序的至少一方是通過(guò)在第1基板或第2基板上以特定間隔涂布集電層形成用材料而形成集電層。
本發(fā)明的燃料電池的制造方法例如可以通過(guò)使用圖3所示的燃料電池制造的制造裝置(燃料電池生產(chǎn)線)來(lái)實(shí)施。在圖3所示的燃料電池生產(chǎn)線中，在各工序中由噴出裝置20a～20k、連接噴出裝置20a～20k的傳送帶BC1、連接噴出裝置20l、20m的傳送帶BC2、驅(qū)動(dòng)傳送帶BC1、BC2的驅(qū)動(dòng)裝置58、進(jìn)行燃料電池的組裝的組裝裝置60及對(duì)燃料電池的生產(chǎn)線的整體進(jìn)行控制的控制裝置56構(gòu)成。
噴出裝置20a～20k被沿著傳送帶BC1以特定的間隔排成一列，噴出裝置20l、20m沿著傳送帶BC2以特定的間隔排成一列。另外，控制裝置56與噴出裝置20a～20k、噴出裝置20l、20m、驅(qū)動(dòng)裝置58及組裝裝置60連接。
在此燃料電池生產(chǎn)線中，驅(qū)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)裝置58驅(qū)動(dòng)的傳送帶BC1，將燃料電池的基板(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為「基板」)向各噴出裝置20a～20k輸送，進(jìn)行利用各噴出裝置20a～20k的處理。同樣，基于來(lái)自控制裝置56的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)傳送帶BC2，將基板向噴出裝置20l、20m輸送，進(jìn)行利用噴出裝置20l、20m的處理。另外，在組裝裝置60中，基于來(lái)自控制裝置56的控制信號(hào)，使用由傳送帶BC1及BC2輸送來(lái)的基板，進(jìn)行燃料電池的組裝作業(yè)。
作為噴出裝置20a～20m，只要是噴墨方式的噴出裝置，就沒(méi)有特別的限制。例如，可以舉出通過(guò)加熱發(fā)泡產(chǎn)生氣泡來(lái)進(jìn)行液滴的噴出的熱方式噴出裝置、通過(guò)利用壓電元件來(lái)進(jìn)行液滴的噴出的壓電方式的噴出裝置等。
圖4表示圖3中所示燃料電池生產(chǎn)線中使用的噴出裝置20a的概略。噴出裝置20a由收裝噴出物34的儲(chǔ)罐30、借助噴出物輸送管32與儲(chǔ)罐30連接的噴墨噴頭22、搭載、輸送被噴出物的平臺(tái)28、通過(guò)抽吸滯留于噴墨噴頭22內(nèi)的剩余噴出物34來(lái)從噴墨噴頭22內(nèi)除去過(guò)剩的噴出物的抽吸蓋40及收裝由抽吸蓋40抽吸的剩余的噴出物的廢液儲(chǔ)罐48構(gòu)成。
儲(chǔ)罐30是收裝抗蝕劑溶液等噴出物34的裝置，具有用于對(duì)收裝于儲(chǔ)罐30內(nèi)的噴出物的液面34a的高度進(jìn)行控制的液面控制傳感器36。液面控制傳感器36進(jìn)行如下的控制，即，將噴墨噴頭22所具有的噴嘴形成面26的頭端部26a與儲(chǔ)罐30內(nèi)的液面34a的高度差h(以下成為水位差值)保持在特定的范圍內(nèi)。例如，通過(guò)對(duì)液面34a的高度進(jìn)行控制，使得此水位差值在25mm±0.5mm內(nèi)，就可以將儲(chǔ)罐30內(nèi)的噴出物34以特定范圍內(nèi)的壓力送至噴墨噴頭22處。通過(guò)以特定的范圍內(nèi)的壓力輸送噴出物34，就可以從噴墨噴頭22穩(wěn)定地噴出必需量的噴出物34。
噴出物輸送管32具有用于防止噴出物輸送管32的流道內(nèi)的帶電的噴出物流道部接地接頭32a和噴頭部氣泡排出閥32b。噴頭部氣泡排出閥32b被用于利用后述的抽吸蓋40抽吸噴墨噴頭22內(nèi)的噴出物的情況。
噴墨噴頭22具有噴頭體24及形成了多個(gè)噴出噴出物的噴嘴的噴嘴形成面26，從噴嘴形成面26的噴嘴噴出噴出物，例如在基板上形成用于供給反應(yīng)氣體的氣體流道時(shí)涂布于基板上的抗蝕劑溶液等。
平臺(tái)28可以沿特定的方向移動(dòng)。平臺(tái)28通過(guò)沿圖中箭頭所示方向移動(dòng)，承載由傳送帶BC輸送的基板，送入噴出裝置20a內(nèi)。
抽吸蓋40可以沿圖4所示的箭頭方向移動(dòng)，按照包圍形成于噴嘴形成面26上的多個(gè)噴嘴的方式與噴嘴形成面26密接，與噴嘴形成面26之間形成密閉空間，從而可以阻斷噴嘴與外界氣體的接觸。即，當(dāng)利用抽吸蓋40抽吸噴墨噴頭22內(nèi)的噴出物時(shí)，使此噴頭部氣泡排出閥32b處于關(guān)閉狀態(tài)，使得噴出物不會(huì)從儲(chǔ)罐30側(cè)流入，通過(guò)用抽吸蓋40進(jìn)行抽吸，使得被抽吸的噴出物的流速上升，從而可以快速地將噴墨噴頭22內(nèi)的氣泡排出。
在抽吸蓋40的下方設(shè)有流道，在此流道中配置有抽吸閥42。抽吸閥42為了縮短達(dá)到抽吸閥42的下方的抽吸側(cè)和上方的噴墨噴頭22側(cè)的壓力平衡(大氣壓)的時(shí)間，發(fā)揮使流道處于關(guān)閉狀態(tài)的作用。在此流道上，配置有檢測(cè)抽吸異常的抽吸壓力檢測(cè)傳感器44和由管式泵等構(gòu)成的抽吸泵46。另外，由抽吸泵46抽吸、輸送的噴出物34被暫時(shí)地收裝在廢液儲(chǔ)罐48內(nèi)。
在本實(shí)施方式中，噴出裝置20b～20m除了噴出物34的種類(lèi)不同以外，與噴出裝置20a具有相同的構(gòu)成。所以，下面對(duì)各噴出裝置的相同構(gòu)成都使用相同的符號(hào)。
下面將對(duì)使用圖3所示的燃料電池生產(chǎn)線制造燃料電池的各工序進(jìn)行說(shuō)明。
圖5表示使用圖3所示的燃料電池生產(chǎn)線的燃料電池的制造方法的流程圖。
如圖5所示，本實(shí)施方式的燃料電池通過(guò)以下工序制造，即，在第1基板上形成第1氣體流道的工序(S10，第1氣體流道形成工序)、在氣體流道內(nèi)涂布第1支撐構(gòu)件的工序(S11，第1支撐構(gòu)件涂布工序)、形成第1集電層的工序(S12，第1集電層形成工序)、形成第1氣體擴(kuò)散層的工序(S13，第1氣體擴(kuò)散層形成工序)、形成第1反應(yīng)層的工序(S14，第1反應(yīng)層形成工序)、形成電解質(zhì)膜的工序(S15，電解質(zhì)膜形成工序)、形成第2反應(yīng)層的工序(S16，第2反應(yīng)層形成工序)、形成第2氣體擴(kuò)散層的工序(S17，第2氣體擴(kuò)散層形成工序)、形成第2集電層的工序(S18，第2集電層形成工序)、將第2支撐構(gòu)件涂布于第2氣體流道內(nèi)的工序(S19，第2支撐構(gòu)件涂布工序)及層疊形成了第2氣體流道的第2基板的工序(S20，組裝工序)。
(1)第1氣體流道形成工序(S10)首先，如圖6(a)所示，準(zhǔn)備矩形形狀的第1基板2，利用傳送帶BC1將基板2輸送至噴出裝置20a?；?并沒(méi)有特別的限制，可以使用硅基板等通常的燃料電池中所使用的的基板。在本實(shí)施方式中，使用硅基板。
由傳送帶BC1輸送的基板2被放置在噴出裝置20a的平臺(tái)28上，并被送入噴出裝置20a內(nèi)。在噴出裝置20a內(nèi)，收裝于噴出裝置20a的儲(chǔ)罐30內(nèi)的抗蝕劑液借助噴嘴形成面26的噴嘴，被涂布在搭載于平臺(tái)28上的基板2上的特定位置上，在基板2的表面形成抗蝕圖案(圖中斜線部分)?？刮g圖案如圖6(b)所示，形成于基板2的表面的形成用于供給第1反應(yīng)氣體的第1氣體流道部分以外的部分上。
在特定的位置上形成了抗蝕圖案的基板2由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20b，被放置在噴出裝置20b的平臺(tái)28上，并被送入噴出裝置20b內(nèi)。在噴出裝置20b內(nèi)，收裝于儲(chǔ)罐30內(nèi)的氫氟酸水溶液等蝕刻液借助噴嘴形成面26的噴嘴，被涂布在基板2的表面。利用蝕刻液對(duì)形成有抗蝕層圖案的部分以外的基板2表面部進(jìn)行蝕刻，如圖7(a)所示，形成從基板2的一側(cè)的側(cè)面向另一側(cè)的側(cè)面延伸的剖面為コ字形狀的第1氣體流道。另外，如圖7(b)所示，形成了氣體流道的基板2由未圖示的清洗裝置清洗表面，除去抗蝕圖案。然后，形成了氣體流道的基板2從平臺(tái)28移送至傳送帶BC1上，由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20c。
(2)第1支撐構(gòu)件涂布工序(S11)然后，在形成了第1氣體流道的基板2上，將用于支撐第1集電層的第1支撐構(gòu)件涂布在氣體流道內(nèi)。第1支撐構(gòu)件的涂布按如下方式進(jìn)行，即，將基板2放置在平臺(tái)28上后送入噴出裝置20c內(nèi)，然后，利用噴出裝置20c，借助噴嘴形成面26的噴嘴，將收裝于儲(chǔ)罐30內(nèi)的第1支撐構(gòu)件4向形成于基板2上的第1氣體流道內(nèi)噴出。
所使用的第1支撐構(gòu)件只要相對(duì)于第1反應(yīng)氣體為惰性，并防止第1集電層落入第1氣體流道，而且不妨礙第1反應(yīng)氣體向第1反應(yīng)層擴(kuò)散，就沒(méi)有特別的限制。例如，可以舉出碳粒子、玻璃粒子等。在本實(shí)施方式中，使用直徑1～5微米左右的粒徑的多孔碳。通過(guò)以具有特定的粒徑的多孔碳作為支撐構(gòu)件使用，經(jīng)氣體流道供給的反應(yīng)氣體就會(huì)從多孔碳的空隙向上擴(kuò)散，因此就不會(huì)妨礙反應(yīng)氣體的流動(dòng)。圖8表示涂布了第1支撐構(gòu)件4的基板2的端面圖。涂布了第1支撐構(gòu)件4的基板2從平臺(tái)28移送至傳送帶BC1，由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20d。
(3)第1集電層形成工序(S12)然后，在基板2上，形成用于收集通過(guò)第1反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)而生成的電子的第1集電層。首先，將由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20d的基板2放置在平臺(tái)28上，送入噴出裝置20d。在噴出裝置20d中，通過(guò)借助噴嘴的形成面26的噴嘴，在基板2上以特定間隔噴出特定量的收裝于儲(chǔ)罐30內(nèi)的形成集電層的材料，形成第1集電層。
具體來(lái)說(shuō)，第1集電層的形成是通過(guò)將特定量的含有導(dǎo)電性物質(zhì)的導(dǎo)電性材料以特定間隔涂布在第1基板上而形成的。此涂布要進(jìn)行多次。例如，第1層是在基板表面以特定間隔涂布成散點(diǎn)狀(穿孔金屬狀)，第2層涂布于與涂布了第1層的位置不同的位置上，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行，就可以形成通過(guò)堆積導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子而構(gòu)成的集電層。通過(guò)像這樣形成集電層，就可以高效率地形成在確保導(dǎo)電性的同時(shí)還具有良好的反應(yīng)氣體的通氣性的集電層。
集電層形成用材料的1次的涂布量并沒(méi)有特別的限制。另外，涂布集電層形成用材料的間隔也沒(méi)有特別的限制。由于根據(jù)1次的涂布量來(lái)決定導(dǎo)電性物質(zhì)粒子的大小，因此通過(guò)適當(dāng)?shù)卮_定1次的涂布量和涂布導(dǎo)電性材料的間隔，就可以控制集電層的通氣性。特別是在本實(shí)施方式中，由于使用噴出裝置來(lái)進(jìn)行導(dǎo)電性材料的涂布，因此就可以利用簡(jiǎn)便的操作將特定量正確地涂布在特定的位置上。所以，可以大幅度地節(jié)省集電層形成用材料的使用量，并可以高效率地形成所需圖案(形狀)的集電層。另外，通過(guò)根據(jù)場(chǎng)所使涂布集電層形成用材料的間隔變化，還可以容易地控制反應(yīng)氣體的通氣性，并可以根據(jù)涂布位置自由地改變所用集電層形成用材料的種類(lèi)。
圖9表示形成了第1集電層6的基板2的端面圖。第1集電層6如所述圖2所示，通過(guò)堆積導(dǎo)電性物質(zhì)60的粒子而構(gòu)成。另外，如圖9所示，第1集電層6由形成于基板2上的第1氣體流道內(nèi)的第1支撐構(gòu)件5所支撐，從而不會(huì)落入第1氣體流道內(nèi)。形成了第1集電層6的基板2從平臺(tái)28移送至傳送帶BC1，并由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20e。
(4)第1氣體擴(kuò)散層形成工序(S13)然后，在基板2的集電層上形成第1氣體擴(kuò)散層。首先，將由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20e的基板2放置在平臺(tái)28上，送入噴出裝置20e內(nèi)。在噴出裝置20e內(nèi)，借助噴嘴形成面26的噴嘴，將收裝于噴出裝置20e的儲(chǔ)罐30內(nèi)的氣體擴(kuò)散層形成用材料向放置在平臺(tái)28上的基板2表面的特定位置噴出，形成第1氣體擴(kuò)散層8。
所用的氣體擴(kuò)散層形成用材料雖然一般為碳微粒，但是，也可以使用碳納米管、碳納米突(carbon nanohorn)、富勒烯等。在本實(shí)施方式中，由于使用噴出裝置20e形成氣體擴(kuò)散層，因此通過(guò)在集電層側(cè)采用粒徑較大(數(shù)十μm)的碳微粒，在表面?zhèn)炔捎昧捷^小(數(shù)十nm)的碳微粒，使得基板附近的流道寬度增大，從而盡可能地減小反應(yīng)氣體的擴(kuò)散阻力，而且，在反應(yīng)層附近(氣體擴(kuò)散層的表面?zhèn)?，可以容易地形成具有均勻并且微細(xì)的流道的氣體擴(kuò)散層。另外，氣體擴(kuò)散層的基板側(cè)可以使用碳粒子，表面?zhèn)瓤梢允褂脷怏w擴(kuò)散能力較低擔(dān)催化劑擔(dān)載能力優(yōu)良的材料。
圖10表示形成了第1氣體擴(kuò)散層8的基板2的端面圖。如圖10所示，第1氣體擴(kuò)散層8覆蓋形成于基板2上的第1集電層、形成于基板2的全部表面。形成了第1氣體擴(kuò)散層8的基板2從平臺(tái)28移送至傳送帶BC1，并由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20f。
(5)第1反應(yīng)層形成工序(S14)然后，在基板2的集電層上形成第1反應(yīng)層。第1反應(yīng)層是按照借助氣體擴(kuò)散層8與第1集電層電連接的方式形成的。首先，將由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20f的基板2放置在平臺(tái)28上，送入噴出裝置20f內(nèi)。在噴出裝置20f內(nèi)，借助噴嘴形成面26的噴嘴，將收裝于噴出裝置20f的貯罐30內(nèi)的含有金屬微粒和有機(jī)分散劑的分散液向放置在平臺(tái)28上的基板2表面的特定位置噴出，形成分散液的涂膜。然后，通過(guò)加熱至特定溫度，使有機(jī)分散劑蒸發(fā)去除或燃燒，形成由金屬微粒構(gòu)成的反應(yīng)層。另外，也可以在借助噴嘴形成面26的噴嘴，將含有金屬微粒和有機(jī)分散劑的分散液向放置在平臺(tái)28上的基板2表面的特定位置噴出，形成分散液的涂膜后，通過(guò)在氮?dú)獾榷栊詺怏w氛圍下，在200～300下燒成該涂膜，形成反應(yīng)層。在此情況下，就可以獲得具有在金屬微粒上附著了燒成有機(jī)分散劑后產(chǎn)生的碳微粒的構(gòu)造的反應(yīng)層。
在本發(fā)明的燃料電池的制造方法中，作為形成反應(yīng)層的方法，優(yōu)選使用噴出裝置20f，將特定量的反應(yīng)層形成用材料以特定間隔涂布而形成的方法。根據(jù)此方法，由于可以通過(guò)簡(jiǎn)便的操作，將特定量正確地涂布在特定的位置上，因此可以大幅度地節(jié)省反應(yīng)層形成用材料的使用量，并可以高效率地形成所需圖案(形狀)的反應(yīng)層。另外，可以根據(jù)場(chǎng)所使涂布反應(yīng)層形成用材料的間隔變化，或可以根據(jù)涂布位置自由地改變所用反應(yīng)層形成用材料的種類(lèi)。
作為分散液所使用的金屬微粒，只要具有作為第1反應(yīng)氣體及第2反應(yīng)氣體的反應(yīng)催化劑的功能，就沒(méi)有特別的限制。例如，可以舉出鉑、銠、釕、銥、鈀、鋨及從由它們2種以上構(gòu)成的合金的一組中選出的1種或2種以上的金屬微粒，特別優(yōu)選鉑。金屬微粒的粒徑雖然沒(méi)有限制，但是通常為1nm～100nm，優(yōu)選數(shù)nm～數(shù)十nm。
有機(jī)分散劑是為了防止金屬微粒的凝聚沉降，從而使金屬微粒均一地分散于分散液中而使用的。作為所使用的有機(jī)分散劑，只要可以使金屬微粒均一地分散于分散液中，并通過(guò)在非氧化的氣氛下在特定溫度下燒成而形成微粒狀的碳，就沒(méi)有特別的限制。例如，可以舉出醇類(lèi)、酮類(lèi)、酯類(lèi)、醚類(lèi)、烴類(lèi)、芳香烴類(lèi)等由碳及氫形成的有機(jī)分散劑或由碳、氫及氧形成的有機(jī)分散劑。
而且，也可以在所用的分散液中含有金屬微粒及有機(jī)分散劑以外的其他溶劑。作為其他的溶劑，例如，可以舉出水、甲醇、乙醇等。分散液中的金屬微粒及有機(jī)分散劑的含量并沒(méi)有特別的限制，可以根據(jù)要形成的涂膜的厚度等適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
圖11表示形成了第1反應(yīng)層的基板2的端面圖。在通過(guò)使用噴出裝置20f以特定間隔涂布而形成第1反應(yīng)層10的情況下，可以獲得具有與在所述圖2所示的第1集電層6的構(gòu)造中導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子60變成金屬微粒后相同的構(gòu)造的涂層。形成了第1反應(yīng)層的基板2從平臺(tái)28移送至傳送帶BC1，并由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20g。
(6)電解質(zhì)膜形成工序(S15)然后，在形成了第1反應(yīng)層10的基板2上形成電解質(zhì)膜。首先，將由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20g的基板2放置在平臺(tái)28上，送入噴出裝置20g內(nèi)。在噴出裝置20g內(nèi)，借助噴嘴形成面26的噴嘴，將收裝于儲(chǔ)罐30內(nèi)的電解質(zhì)膜形成用材料向第1反應(yīng)層10上噴出，形成電解質(zhì)膜12。
作為所用的電解質(zhì)膜的形成材料，例如可以舉出將磷鎢酸、磷鉬酸等陶瓷類(lèi)固體電解質(zhì)調(diào)制成特定的粘度(例如20cP以下)的材料或?qū)⒓{米突(杜邦公司制)等的全氟化磺酸在水和甲醇的重量比為1∶1的混合溶液中膠束化后制得的高分子電解質(zhì)材料等。
圖12表示形成了電解質(zhì)膜的基板2的端面圖。如圖12所示，在第1反應(yīng)層10上形成有具有特定厚度的電解質(zhì)膜12。形成了電解質(zhì)膜12的基板2從平臺(tái)28移送至傳送帶BC1，并由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20h。
(7)第2反應(yīng)層形成工序(S16)然后，在形成了電解質(zhì)膜12的基板2上形成第2反應(yīng)層。首先，將由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20h的基板2放置在平臺(tái)28上，送入噴出裝置20h內(nèi)。在噴出裝置20h內(nèi)，利用與噴出裝置20f中進(jìn)行的處理相同的處理，形成第2反應(yīng)層10’。作為形成第2反應(yīng)層10’的材料，可以使用與第1反應(yīng)層形成用材料相同的材料。
圖13表示在電解質(zhì)膜12上形成了第2反應(yīng)層10’的基板2的端面圖。如圖13所示，在電解質(zhì)膜12上形成有第2反應(yīng)層10’。在反應(yīng)層10’中，進(jìn)行第2反應(yīng)氣體的反應(yīng)。形成了第2反應(yīng)層10’的基板2從平臺(tái)28移送至傳送帶BC1，并由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20i。
(8)第2氣體擴(kuò)散層形成工序(S17)然后，在形成了第2反應(yīng)層10’的基板2上形成第2氣體擴(kuò)散層。首先，將由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20i的基板2放置在平臺(tái)28上，送入噴出裝置20i內(nèi)。在噴出裝置20i內(nèi)，利用與噴出裝置20e中進(jìn)行的處理相同的處理，形成第2氣體擴(kuò)散層。作為形成第2氣體擴(kuò)散層的材料，可以使用與第1氣體擴(kuò)散層形成用材料相同的材料。
圖14表示形成了第2氣體擴(kuò)散層8’的基板2的端面圖。形成了第2氣體擴(kuò)散層8’的基板2從平臺(tái)28移送至傳送帶BC1，并由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20j。
(8)第2集電層形成工序(S18)然后，在形成了第2氣體擴(kuò)散層8’的基板2上形成第2集電層。首先，將由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20j的基板2放置在平臺(tái)28上，送入噴出裝置20j內(nèi)，利用與噴出裝置20d中進(jìn)行的處理相同的處理，在第2氣體擴(kuò)散層8’上形成第2集電層6’。作為第2集電層形成用材料，可以使用與第1集電層形成用材料相同的材料。形成了第2集電層6’的基板2從平臺(tái)28移送至傳送帶BC1，并由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20k。
(9)第2支撐構(gòu)件涂布工序(S19)然后，將由傳送帶BC1輸送至噴出裝置20k的基板2放置在平臺(tái)28上，送入噴出裝置20k內(nèi)，利用與噴出裝置20c中進(jìn)行的處理相同的處理，涂布第2支撐構(gòu)件。作為第2支撐構(gòu)件形成用材料，可以使用與第1支撐構(gòu)件形成用材料相同的材料。
圖15表示涂布了第2集電層6’及第2支撐構(gòu)件4’的基板2的端面圖。第2支撐構(gòu)件4’被涂布在收裝在形成于第2集電層6’之上并層疊在基板2上的第2基板上所形成的第2氣體流道內(nèi)的位置上。
(10)組裝工序(S20)然后，對(duì)涂布了第2支撐構(gòu)件4’的基板2和另外準(zhǔn)備的形成了第2氣體流道的第2基板進(jìn)行層疊?；?(第1基板)和第2基板的層疊是通過(guò)使形成于基板2上的第2支撐構(gòu)件4’按照被收裝于形成于第2基板上的第2氣體流道內(nèi)的方式接合而進(jìn)行的。這里，第2基板可以使用與第1基板相同的材料。另外，第2氣體流道的形成也可以與形成第1氣體流道的工序相同地進(jìn)行。
如上操作后，就可以制造圖1所示構(gòu)造的燃料電池。在圖1所示的燃料電池中，按照形成于基板2上的從一側(cè)的側(cè)面向另一側(cè)的側(cè)面延伸的コ字形的第1氣體流道與形成于基板2’上的第2氣體流道平行的方式來(lái)配置基板2’在所述的實(shí)施方式的燃料電池的制造方法中，雖然在全部工序中使用噴出裝置，但是也可以在制造燃料電池的某個(gè)工序中使用噴出裝置來(lái)制造燃料電池。例如，也可以使用噴出裝置涂布集電層形成用材料，形成第1集電層及/或第2集電層，而在其他工序中利用與以往相同的工序來(lái)制造燃料電池。即使在此情況下，由于可以不使用MEMS(Micro ElectroMechanical System)而形成集電層，因此可以將燃料電池的制造成本控制在較低水平。
在所述的實(shí)施方式的制造方法中，雖然在基板上形成抗蝕圖案，通過(guò)涂布?xì)浞崴芤簛?lái)進(jìn)行蝕刻而形成氣體流道，但是也可以不形成抗蝕圖案而形成氣體流道。另外，也可以將基板放置在氟氣氣氛中，通過(guò)向基板上的特定位置噴水而形成氣體流道。
在所述的實(shí)施方式的制造方法中，雖然從供給第1反應(yīng)氣體的第1基板側(cè)形成燃料電池的構(gòu)成部分，最后通過(guò)層疊第2基板來(lái)進(jìn)行燃料電池的制造，但是，也可以從供給第2反應(yīng)氣體一側(cè)的基板開(kāi)始燃料電池的制造。
在所述的實(shí)施方式的制造方法中，雖然沿著形成于第1基板上的第1氣體流道涂布第2支撐構(gòu)件，但是也可以沿著與第1氣體流道交叉的方向進(jìn)行涂布。即，也可以采用使第2支撐構(gòu)件例如與形成于第1基板上的氣體流道成直角交叉的方式，例如采用沿圖7(b)中從圖中右側(cè)面向左側(cè)面延伸的方向涂布的方式。在此情況下，就可以獲得按照使形成于第2基板上的第2氣體流道與形成于第1基板上的第1氣體流道成直角交叉的方式來(lái)配置第2基板的構(gòu)造的燃料電池。
在所述的實(shí)施方式的制造方法中，雖然在形成了第1氣體流道的第1基板上，依次形成第1集電層、第1反應(yīng)層、電解質(zhì)膜、第2反應(yīng)層及第2集電層，但是，也可以分別在第1基板和第2基板上形成集電層、反應(yīng)層及電解質(zhì)膜，最后通過(guò)將第1基板和第2基板接合來(lái)制造燃料電池。
另外，本實(shí)施方式的燃料電池的生產(chǎn)線設(shè)有對(duì)第1基板上進(jìn)行處理的第1生產(chǎn)線和對(duì)第2基板進(jìn)行處理的第2生產(chǎn)線，各個(gè)生產(chǎn)線的處理平行進(jìn)行。所以，由于可以平行進(jìn)行對(duì)第1基板的處理和對(duì)第2基板的處理，因此可以迅速地制造燃料電池。
3)電子機(jī)器及汽車(chē)本發(fā)明的電子機(jī)器的特征是，以本發(fā)明的燃料電池作為電力供給源。作為電子機(jī)器，可以舉出攜帶電話、PHS、移動(dòng)設(shè)備(mobile)、筆記本電腦、PDA(攜帶信息終端)、攜帶電視電話等。另外，本發(fā)明的電子機(jī)器也可以具有例如游戲功能、數(shù)據(jù)通信功能、錄音再現(xiàn)功能、詞典功能等其他功能。
如果采用本發(fā)明的電子機(jī)器，就可以將有利于地球環(huán)境的綠色能源作為電力供給源。
另外，本發(fā)明的汽車(chē)的特征是，以所述的燃料電池作為電力供給源。根據(jù)本發(fā)明的制造方法，通過(guò)層疊多個(gè)燃料電池，就可以制造大型的燃料電池。即，如圖16所示，在所制造的燃料電池的基板2’的背面再形成氣體流道，在形成了氣體流道的基板2’的背面上，通過(guò)采用與所述的燃料電池的制造方法的制造工序相同的工序形成氣體擴(kuò)散層、反應(yīng)層、電解質(zhì)膜等而層疊燃料電池，就可以制造大型的燃料電池。
如果采用本發(fā)明的汽車(chē)，就可以將有利于地球環(huán)境的綠色能源作為電力供給源。
權(quán)利要求
1. 一種燃料電池，是具有如下部分的燃料電池，即，形成了用于供給第1反應(yīng)氣體的第1氣體流道的第1基板、形成于所述第1基板上的第1集電層、形成于所述第1集電層上的第1反應(yīng)層、形成于所述第1反應(yīng)層上的電解質(zhì)膜、形成于所述電解質(zhì)膜上的第2反應(yīng)層、形成于所述第2反應(yīng)層上的第2集電層、形成了用于供給第2反應(yīng)氣體的第2氣體流道的第2基板，其特征是，所述第1集電層及第2集電層的至少一方是通過(guò)堆積導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子而構(gòu)成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征是，所述第1反應(yīng)層及第2反應(yīng)層的至少一方是通過(guò)堆積金屬微粒而構(gòu)成的。
3.一種燃料電池的制造方法，是具有如下工序的燃料電池的制造方法，即，在第1基板上形成用于供給第1反應(yīng)氣體的第1氣體流道的第1氣體流道形成工序、形成用來(lái)匯集通過(guò)上述第1氣體流道供給的第1反應(yīng)氣體反應(yīng)而產(chǎn)生的電子的第1集電層的第1集電層形成工序；形成利用催化劑使通過(guò)上述第1氣體流道供給的第1反應(yīng)氣體反應(yīng)的第1反應(yīng)層的第1反應(yīng)層形成工序；形成電解質(zhì)膜的電解質(zhì)膜形成工序；在第2基板上形成用于供給第2反應(yīng)氣體的第2氣體流道的第2氣體流道形成工序；形成用來(lái)供給通過(guò)所述第2氣體流道供給的第2反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)的電子的第2集電層的第2集電層形成工序；形成利用催化劑使經(jīng)由所述第2氣體流道供給的第2反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)的第2反應(yīng)層形成工序，其特征是，所述第1集電層形成工序及第2集電層形成工序的至少一方是通過(guò)在第1基板或第2基板上以特定間隔涂布集電層形成用材料而形成集電層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池的制造方法，其特征是，使用噴出裝置進(jìn)行所述集電層形成用材料的涂布。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的燃料電池的制造方法，其特征是，所述第1反應(yīng)層形成工序及第2反應(yīng)層形成工序的至少一方，通過(guò)在第1基板或第2基板上以特定間隔涂布集電層形成用材料而形成反應(yīng)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3～5中任意一項(xiàng)所述的燃料電池的制造方法，其特征是，使用噴出裝置進(jìn)行所述反應(yīng)層形成用材料的涂布。
7.一種電子機(jī)器，其特征是，以權(quán)利要求1或2所述的燃料電池作為電力供給源。
8.一種汽車(chē)，其特征是，以權(quán)利要求1或2所述的燃料電池作為電力供給源。
全文摘要
本發(fā)明提供燃料電池及其制造方法，此燃料電池具有形成了用于供給第1反應(yīng)氣體的第1氣體流道的第1基板、形成于第1基板上的第1集電層、形成于第1集電層上的第1反應(yīng)層、形成于第1反應(yīng)層上的電解質(zhì)膜、形成于電解質(zhì)膜上的第2反應(yīng)層、形成于第2反應(yīng)層上的第2集電層、形成了用于供給第2反應(yīng)氣體的第2氣體流道的第2基板，其特征是，第1及/或第2集電層是通過(guò)堆積導(dǎo)電性物質(zhì)的粒子而構(gòu)成的，此燃料電池的制造方法的特征是，通過(guò)使用噴出裝置以特定間隔涂布集電層形成用材料而形成第1及/或第2集電層。此燃料電池具有高效率收集在反應(yīng)層生成的電子的集電層及反應(yīng)效率高的反應(yīng)層，并且輸出密度高，特性良好。
文檔編號(hào)H01M4/86GK1534816SQ200410031929
公開(kāi)日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月2日
發(fā)明者三浦弘綱, 山崎保范, 范 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社