JP2000051638A - 湿度調整器 - Google Patents
湿度調整器Info
- Publication number
- JP2000051638A JP2000051638A JP10223220A JP22322098A JP2000051638A JP 2000051638 A JP2000051638 A JP 2000051638A JP 10223220 A JP10223220 A JP 10223220A JP 22322098 A JP22322098 A JP 22322098A JP 2000051638 A JP2000051638 A JP 2000051638A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst layer
- cathode
- cathode catalyst
- solid electrolyte
- group metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Drying Of Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 陰極側における水素イオンと酸素との結合能
力を高めることにより、危険な水素の蓄積が発生するこ
となく高い除湿性能が得られ、また、経時変化による性
能劣化の少ない湿度調整器を得る。 【解決手段】 陽イオン導電性の固体電解質膜１０と、
この固体電解質膜１０の陰極１３側の面に設けられ、白
金族金属または白金族の金属酸化物の量が０．３ｍｇ／
ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の範囲に設定される第一の陰極
触媒層１１ａと、この第一の陰極触媒層１１ａに接して
設けられる第一の多孔質基材１２と、第一の多孔質基材
１２の上記の第一の陰極触媒層１１ａとの接合側に形成
され、白金族金属または白金族の金属酸化物の微粒子の
量が０．３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の範囲に分散
される第二の陰極触媒層１１ｂと、前記の固体電解質膜
１０の陽極１６側の面に接合される第二の多孔質基材１
４とを備えるようにした。
力を高めることにより、危険な水素の蓄積が発生するこ
となく高い除湿性能が得られ、また、経時変化による性
能劣化の少ない湿度調整器を得る。 【解決手段】 陽イオン導電性の固体電解質膜１０と、
この固体電解質膜１０の陰極１３側の面に設けられ、白
金族金属または白金族の金属酸化物の量が０．３ｍｇ／
ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の範囲に設定される第一の陰極
触媒層１１ａと、この第一の陰極触媒層１１ａに接して
設けられる第一の多孔質基材１２と、第一の多孔質基材
１２の上記の第一の陰極触媒層１１ａとの接合側に形成
され、白金族金属または白金族の金属酸化物の微粒子の
量が０．３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の範囲に分散
される第二の陰極触媒層１１ｂと、前記の固体電解質膜
１０の陽極１６側の面に接合される第二の多孔質基材１
４とを備えるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、イオン導電性固
体電解素子を使用した湿度調整器に関するものである。
体電解素子を使用した湿度調整器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は例えば特開平６ー６３３４３号公
報に開示された従来の固体電解素子を使用した湿度調整
器の断面図である。図において、１は陽イオン導電性の
固体高分子電解質層、２および３は多孔質基材であり、
金属繊維の織布もしくは不織布、または金属粉末の焼結
体、炭素繊維材、金属多孔板などにより形成される。４
および５は触媒層で、多孔質基材２および３に白金黒を
含むペーストを塗布し、固体高分子電解質層１を挟み込
んでホットプレスすることにより、接合面の食い込み部
に白金黒と白金担持カーボンなどが３次元的に分布して
形成される。また、多孔質基材２と触媒層４とは陽極６
を形成し、多孔質基材３と触媒層５とは陰極７を形成す
る。なお、８は直流電源、９は陽極６側に設けられる被
除湿室である。
報に開示された従来の固体電解素子を使用した湿度調整
器の断面図である。図において、１は陽イオン導電性の
固体高分子電解質層、２および３は多孔質基材であり、
金属繊維の織布もしくは不織布、または金属粉末の焼結
体、炭素繊維材、金属多孔板などにより形成される。４
および５は触媒層で、多孔質基材２および３に白金黒を
含むペーストを塗布し、固体高分子電解質層１を挟み込
んでホットプレスすることにより、接合面の食い込み部
に白金黒と白金担持カーボンなどが３次元的に分布して
形成される。また、多孔質基材２と触媒層４とは陽極６
を形成し、多孔質基材３と触媒層５とは陰極７を形成す
る。なお、８は直流電源、９は陽極６側に設けられる被
除湿室である。
【０００３】以上のように構成された従来の湿度調整器
において、陽極６と陰極７との間に直流電源８より電力
が供給されると、陽極６側では被除湿室９内の水分が
（１）式の反応により電気分解され、被除湿室９内には
酸素が供給されると共に水分が除去される。 この時発生する水素イオンＨ は陽イオン導電性の固体
高分子電解質層１を通って陰極７に達すると共に、電子
ｅは直流電源８を含む外部回路を通って陰極７に達し、
次の（２）式の反応により陰極７側において酸素を消費
しながら水を生成する。 さらに、水素イオンＨ と共に１〜３分子の水分子が固
体電解質層１を通して陽極６側から陰極７側に移動する
ので陽極６側では被除湿室９の除湿が促進されることに
なる。
において、陽極６と陰極７との間に直流電源８より電力
が供給されると、陽極６側では被除湿室９内の水分が
（１）式の反応により電気分解され、被除湿室９内には
酸素が供給されると共に水分が除去される。 この時発生する水素イオンＨ は陽イオン導電性の固体
高分子電解質層１を通って陰極７に達すると共に、電子
ｅは直流電源８を含む外部回路を通って陰極７に達し、
次の（２）式の反応により陰極７側において酸素を消費
しながら水を生成する。 さらに、水素イオンＨ と共に１〜３分子の水分子が固
体電解質層１を通して陽極６側から陰極７側に移動する
ので陽極６側では被除湿室９の除湿が促進されることに
なる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た従来のイオン導電性固体電解素子を使用した湿度調整
器において、上記（１）式の反応は直流電源８の電圧値
と共に増大するものであるから、湿度調整器の性能は印
加電圧を高めることにより向上するが、印加電圧と共に
陰極７に生成される水素イオンが増加し、陰極７側にお
ける酸化能力を越える電圧が印加された場合には酸化に
よる水の生成が追従できず、陰極７側には水素ガスが蓄
積され、水素爆発を惹き起こす危険性を有するものであ
った。この水素ガスの蓄積を回避するために、従来の湿
度調整器では印加電圧を一定電圧以下に抑制する必要が
あったが、印加電圧の抑制は除湿能力に制約を加えるも
のであり、湿度調整器の性能を充分に高めることができ
なかった。
た従来のイオン導電性固体電解素子を使用した湿度調整
器において、上記（１）式の反応は直流電源８の電圧値
と共に増大するものであるから、湿度調整器の性能は印
加電圧を高めることにより向上するが、印加電圧と共に
陰極７に生成される水素イオンが増加し、陰極７側にお
ける酸化能力を越える電圧が印加された場合には酸化に
よる水の生成が追従できず、陰極７側には水素ガスが蓄
積され、水素爆発を惹き起こす危険性を有するものであ
った。この水素ガスの蓄積を回避するために、従来の湿
度調整器では印加電圧を一定電圧以下に抑制する必要が
あったが、印加電圧の抑制は除湿能力に制約を加えるも
のであり、湿度調整器の性能を充分に高めることができ
なかった。
【０００５】このような制約を回避するために、例えば
特開平９ー１５７８７６号公報においては、陰極の電極
面に密着して通気性の水変換膜が積層され、水変換膜に
は酸化触媒としての白金微粒子を担持する水素イオン導
電性の多孔質基材を使用することにより、水素イオンの
酸化能力を向上させる構成が開示されている。この技術
によれば、白金微粒子からなる触媒層が陰極と密着積層
されているために水素イオンと酸素との結合が促進さ
れ、水素ガスの蓄積を抑制する効果があるが、水変換膜
による水素イオンと酸素との結合には量的限界があり、
水素ガスの蓄積を抑制しながらの湿度調整器の性能向上
には限界があった。また、陽極側、陰極側の多孔質基材
と固体高分子電解質層との接合部に形成される触媒層
は、使用時間と共に固体高分子電解質層との電気的接合
力が劣化し、除湿能力が比較的短時間で低下するという
問題を有するものであった。
特開平９ー１５７８７６号公報においては、陰極の電極
面に密着して通気性の水変換膜が積層され、水変換膜に
は酸化触媒としての白金微粒子を担持する水素イオン導
電性の多孔質基材を使用することにより、水素イオンの
酸化能力を向上させる構成が開示されている。この技術
によれば、白金微粒子からなる触媒層が陰極と密着積層
されているために水素イオンと酸素との結合が促進さ
れ、水素ガスの蓄積を抑制する効果があるが、水変換膜
による水素イオンと酸素との結合には量的限界があり、
水素ガスの蓄積を抑制しながらの湿度調整器の性能向上
には限界があった。また、陽極側、陰極側の多孔質基材
と固体高分子電解質層との接合部に形成される触媒層
は、使用時間と共に固体高分子電解質層との電気的接合
力が劣化し、除湿能力が比較的短時間で低下するという
問題を有するものであった。
【０００６】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、陰極側における水素イオンと酸素
との結合能力を高めることにより、危険な水素の蓄積が
発生することなく高い除湿性能が得られ、また、経時変
化による性能劣化の少ない湿度調整器を得ることを目的
とするものである。
めになされたもので、陰極側における水素イオンと酸素
との結合能力を高めることにより、危険な水素の蓄積が
発生することなく高い除湿性能が得られ、また、経時変
化による性能劣化の少ない湿度調整器を得ることを目的
とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる湿度調
整器は、陽イオン導電性の固体電解質膜と、この固体電
解質膜の陰極側の面に設けられ、白金族金属または白金
族の金属酸化物の量が０．３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃ
ｍ2 の範囲に設定される第一の陰極触媒層と、この第一
の陰極触媒層に接して設けられる第一の多孔質基材と、
第一の多孔質基材の上記の第一の陰極触媒層との接合側
に形成され、白金族金属または白金族の金属酸化物の微
粒子の量が０．３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の範囲
に分散される第二の陰極触媒層と、前記の固体電解質膜
の陽極側の面に接合される第二の多孔質基材とを備える
ようにしたものである。
整器は、陽イオン導電性の固体電解質膜と、この固体電
解質膜の陰極側の面に設けられ、白金族金属または白金
族の金属酸化物の量が０．３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃ
ｍ2 の範囲に設定される第一の陰極触媒層と、この第一
の陰極触媒層に接して設けられる第一の多孔質基材と、
第一の多孔質基材の上記の第一の陰極触媒層との接合側
に形成され、白金族金属または白金族の金属酸化物の微
粒子の量が０．３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の範囲
に分散される第二の陰極触媒層と、前記の固体電解質膜
の陽極側の面に接合される第二の多孔質基材とを備える
ようにしたものである。
【０００８】また、第二の多孔質基材の外面を含む固体
電解質膜の陽極側の外面に、白金族金属または白金族の
金属酸化物の量が０．３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2
の範囲に設定される陽極触媒層を設けるようにしたもの
である。さらに、第二の陰極触媒層を有する第一の多孔
質基材と、第一の陰極触媒層を有する固体電解質膜と、
第二の多孔質基材とがホットプレスにより物理的および
電気的に接合されるようにしたものである。さらにま
た、第一の多孔質基材に形成される第二の陰極触媒層
が、深さ２０μｍ〜１００μｍの範囲に設定されるよう
にしたものである。
電解質膜の陽極側の外面に、白金族金属または白金族の
金属酸化物の量が０．３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2
の範囲に設定される陽極触媒層を設けるようにしたもの
である。さらに、第二の陰極触媒層を有する第一の多孔
質基材と、第一の陰極触媒層を有する固体電解質膜と、
第二の多孔質基材とがホットプレスにより物理的および
電気的に接合されるようにしたものである。さらにま
た、第一の多孔質基材に形成される第二の陰極触媒層
が、深さ２０μｍ〜１００μｍの範囲に設定されるよう
にしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１の湿度調整器に関し、特に電気化学素子
部の構成を示した断面図、図２ないし図５はその動作特
性図である。図において、１０は陽イオン導電性の固体
高分子電解質を使用した厚さが約１７０μｍの固体電解
質膜で、例えばデュポン社製のナフィオンー１１７（Ｄ
ｕ Ｐｏｎｔ社の登録商標ＮＡＦＩＯＮ）などが使用さ
れる。１１ａは固体電解質膜１０の陰極側の面に形成さ
れた第一の陰極触媒層で、イソプロピルアルコールと水
などの揮発性溶剤に白金黒を混合し、白金黒の量が０．
３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の厚さとなるように固
体電解質膜１０に吹き付けて形成される。１２は厚さが
約２００μｍの第一の多孔質基材で、カーボンペーパや
カーボンクロスなどの炭素繊維により形成され、第一の
陰極触媒層１１ａと接触する側には深さ２０μｍ〜１０
０μｍの範囲に白金微粒子が、白金量０．３ｍｇ／ｃｍ
2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の範囲で分散されて第二の陰極触媒
層１１ｂが形成され、これらの第一の陰極触媒層１１ａ
と第二の陰極触媒層１１ｂとで陰極１３が形成されてい
る。
の実施の形態１の湿度調整器に関し、特に電気化学素子
部の構成を示した断面図、図２ないし図５はその動作特
性図である。図において、１０は陽イオン導電性の固体
高分子電解質を使用した厚さが約１７０μｍの固体電解
質膜で、例えばデュポン社製のナフィオンー１１７（Ｄ
ｕ Ｐｏｎｔ社の登録商標ＮＡＦＩＯＮ）などが使用さ
れる。１１ａは固体電解質膜１０の陰極側の面に形成さ
れた第一の陰極触媒層で、イソプロピルアルコールと水
などの揮発性溶剤に白金黒を混合し、白金黒の量が０．
３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の厚さとなるように固
体電解質膜１０に吹き付けて形成される。１２は厚さが
約２００μｍの第一の多孔質基材で、カーボンペーパや
カーボンクロスなどの炭素繊維により形成され、第一の
陰極触媒層１１ａと接触する側には深さ２０μｍ〜１０
０μｍの範囲に白金微粒子が、白金量０．３ｍｇ／ｃｍ
2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の範囲で分散されて第二の陰極触媒
層１１ｂが形成され、これらの第一の陰極触媒層１１ａ
と第二の陰極触媒層１１ｂとで陰極１３が形成されてい
る。
【００１０】１４は、固体電解質膜１０の陽極側に設け
られ、チタンメッシュに白金メッキを施した厚さ約１０
０μｍの水透過性を有する第二の多孔質基材であり、第
二の多孔質基材１４と上記の第二の陰極触媒層１１ｂが
形成された第一の多孔質基材１２とで第一の陰極触媒層
１１ａが形成された固体電解質膜１０を挟み込み、温度
約１８０℃、圧力約５０ｋｇ／ｃｍ2 の条件にてホット
プレスすることによりこれらを物理的に一体化すると共
に電気的に接合している。１５は陽極側に形成される陽
極触媒層で、ホットプレスにより第一の多孔質層１２と
固体電解質膜１０と第二の多孔質層１４とが電気的に接
合された後、イソプロピルアルコールと水などの揮発性
溶剤に白金黒を混合し、白金黒の量が０．３ｍｇ／ｃｍ
2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の厚さとなるように、固体電解質膜
１０と第二の多孔質層１４との大気側面に塗布または吹
き付けにより形成され、第二の多孔質層１４と陽極触媒
層１５とで陽極１６が形成される。なお、１７は陰極１
３と陽極１６との間に接続される直流電源である。ま
た、陰極触媒層や陽極触媒層を形成する触媒は、白金以
外に白金担持カーボン、ルテニウム、イリジュウム、パ
ラジュウムなど、白金族金属、またはこれらの酸化物を
使用することができる。
られ、チタンメッシュに白金メッキを施した厚さ約１０
０μｍの水透過性を有する第二の多孔質基材であり、第
二の多孔質基材１４と上記の第二の陰極触媒層１１ｂが
形成された第一の多孔質基材１２とで第一の陰極触媒層
１１ａが形成された固体電解質膜１０を挟み込み、温度
約１８０℃、圧力約５０ｋｇ／ｃｍ2 の条件にてホット
プレスすることによりこれらを物理的に一体化すると共
に電気的に接合している。１５は陽極側に形成される陽
極触媒層で、ホットプレスにより第一の多孔質層１２と
固体電解質膜１０と第二の多孔質層１４とが電気的に接
合された後、イソプロピルアルコールと水などの揮発性
溶剤に白金黒を混合し、白金黒の量が０．３ｍｇ／ｃｍ
2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の厚さとなるように、固体電解質膜
１０と第二の多孔質層１４との大気側面に塗布または吹
き付けにより形成され、第二の多孔質層１４と陽極触媒
層１５とで陽極１６が形成される。なお、１７は陰極１
３と陽極１６との間に接続される直流電源である。ま
た、陰極触媒層や陽極触媒層を形成する触媒は、白金以
外に白金担持カーボン、ルテニウム、イリジュウム、パ
ラジュウムなど、白金族金属、またはこれらの酸化物を
使用することができる。
【００１１】このように構成されたこの発明の実施の形
態１の湿度調整器において、陰極１３と陽極１６との間
に直流電源１７から電圧が印加されると、陽極１６側で
は上記の従来例で示した式（１）と同一反応により水分
が電気分解され、除湿空間の湿度が低下する。また、陰
極１３側では上記従来例の（２）式と同一反応により水
が生成されると共に、１〜３分子の水分子が固体電解質
膜１０を通して陽極１６側から陰極１３側に移動して除
湿が促進される。固体電解質膜１０を陽極１６側から陰
極１３側に通過する水素イオンは、まず、第一の陰極触
媒層１１ａにて酸化され水を生成すると共に、第一の陰
極触媒層１１ａにて酸化されなかった水素イオンは第二
の陰極触媒層１１ｂを通ることにより、次の（３）式の
反応によってさらに酸化反応がなされ、ほぼ完全に水に
変換される。
態１の湿度調整器において、陰極１３と陽極１６との間
に直流電源１７から電圧が印加されると、陽極１６側で
は上記の従来例で示した式（１）と同一反応により水分
が電気分解され、除湿空間の湿度が低下する。また、陰
極１３側では上記従来例の（２）式と同一反応により水
が生成されると共に、１〜３分子の水分子が固体電解質
膜１０を通して陽極１６側から陰極１３側に移動して除
湿が促進される。固体電解質膜１０を陽極１６側から陰
極１３側に通過する水素イオンは、まず、第一の陰極触
媒層１１ａにて酸化され水を生成すると共に、第一の陰
極触媒層１１ａにて酸化されなかった水素イオンは第二
の陰極触媒層１１ｂを通ることにより、次の（３）式の
反応によってさらに酸化反応がなされ、ほぼ完全に水に
変換される。
【００１２】図２の動作特性図は、固体電解質膜１０の
有効面積が１００ｃｍ2 、大気の温度が３０℃、相対湿
度が６０％の条件下での触媒層の白金黒の量に対する電
圧ー電流特性図であり、特性I は白金黒の量が１ｍｇ／
ｃｍ2 のとき、特性IIは０．３ｍｇ／ｃｍ2 のとき、特
性III は３ｍｇ／ｃｍ2 のときの特性を示すものであ
る。このように、白金黒の量が１ｍｇ／ｃｍ2 のときは
印加電圧が３Ｖにおいて電流が４Ａでほぼ飽和状態とな
り、０，３ｍｇ／ｃｍ2 のときには触媒層の電気抵抗の
増大に伴う固体電解質膜１０に対する電圧低下の影響に
より飽和電流は低下し、３ｍｇ／ｃｍ2 のときには触媒
層の電気抵抗の低下により飽和電流は増加する。
有効面積が１００ｃｍ2 、大気の温度が３０℃、相対湿
度が６０％の条件下での触媒層の白金黒の量に対する電
圧ー電流特性図であり、特性I は白金黒の量が１ｍｇ／
ｃｍ2 のとき、特性IIは０．３ｍｇ／ｃｍ2 のとき、特
性III は３ｍｇ／ｃｍ2 のときの特性を示すものであ
る。このように、白金黒の量が１ｍｇ／ｃｍ2 のときは
印加電圧が３Ｖにおいて電流が４Ａでほぼ飽和状態とな
り、０，３ｍｇ／ｃｍ2 のときには触媒層の電気抵抗の
増大に伴う固体電解質膜１０に対する電圧低下の影響に
より飽和電流は低下し、３ｍｇ／ｃｍ2 のときには触媒
層の電気抵抗の低下により飽和電流は増加する。
【００１３】また、図３は触媒層の白金黒の量と固体電
解質膜１０を流れる電流と大気の条件との関係を示すも
ので、特性I は雰囲気の大気条件が温度３０℃、相対湿
度６０％の場合を、特性IIは年間を通じての平均値とし
ての大気温度が１５℃〜２０℃、相対湿度が６０％の場
合を示している。この特性図から明らかなように、大気
温度が３０℃の状態においては触媒層の白金黒の量が３
ｍｇ／ｃｍ2 近辺で電流量は飽和し、電流量に比例する
除湿能力も白金黒の量が３ｍｇ／ｃｍ2 にて飽和する。
また、年間の平均的条件である特性IIの場合、白金黒の
量が１ｍｇ／ｃｍ2 で特性の飽和があり、白金黒の量を
０．３ｍｇ／ｃｍ2 まで減少させても特性の低下は飽和
点の２５％程度であり、白金黒量が０．３ｍｇ／ｃｍ2
以下では急激に特性が低下する。従って、性能上は触媒
層の白金黒の量を０．３ｍｇ／ｃｍ2 ないし３ｍｇ／ｃ
ｍ2 にするのが効果的であることが判定できる。
解質膜１０を流れる電流と大気の条件との関係を示すも
ので、特性I は雰囲気の大気条件が温度３０℃、相対湿
度６０％の場合を、特性IIは年間を通じての平均値とし
ての大気温度が１５℃〜２０℃、相対湿度が６０％の場
合を示している。この特性図から明らかなように、大気
温度が３０℃の状態においては触媒層の白金黒の量が３
ｍｇ／ｃｍ2 近辺で電流量は飽和し、電流量に比例する
除湿能力も白金黒の量が３ｍｇ／ｃｍ2 にて飽和する。
また、年間の平均的条件である特性IIの場合、白金黒の
量が１ｍｇ／ｃｍ2 で特性の飽和があり、白金黒の量を
０．３ｍｇ／ｃｍ2 まで減少させても特性の低下は飽和
点の２５％程度であり、白金黒量が０．３ｍｇ／ｃｍ2
以下では急激に特性が低下する。従って、性能上は触媒
層の白金黒の量を０．３ｍｇ／ｃｍ2 ないし３ｍｇ／ｃ
ｍ2 にするのが効果的であることが判定できる。
【００１４】図４はこの発明による湿度調整器と従来例
との性能の経時劣化の状況を示す特性図であり、ここで
の従来例は、例えば特開昭６１ー２１６７１４号公報に
開示されているような、陽イオン交換膜の両面に陰極と
陽極とを設け、陰極には白金担持カーボン粉末を含む混
合物をホットプレスにて陽イオン交換膜に接合し、陽極
は白金を無電解メッキにより陽イオン交換膜に接合した
ものである。加速劣化試験の結果では図４に示すよう
に、この発明による湿度調整器と従来例とでは劣化に格
段の差があり、この差は、この発明による湿度調整器が
上記のように、第二の多孔質層１４と固体電解質膜１０
とをホットプレスにより電気的に接合した後、第二の多
孔質層１４の外面を含む固体電解質膜１０の外面に陽極
触媒層１５を設けるようにしたことにより、陽極１６と
固体電解質膜１０との間の経時による接合劣化が抑制さ
れること、および、陰極側の触媒層が第一の陰極触媒層
１１ａと第二の陰極触媒層１１ｂとで構成され、厚みの
増大が経時による接合劣化の抑制につながることによる
ものである。
との性能の経時劣化の状況を示す特性図であり、ここで
の従来例は、例えば特開昭６１ー２１６７１４号公報に
開示されているような、陽イオン交換膜の両面に陰極と
陽極とを設け、陰極には白金担持カーボン粉末を含む混
合物をホットプレスにて陽イオン交換膜に接合し、陽極
は白金を無電解メッキにより陽イオン交換膜に接合した
ものである。加速劣化試験の結果では図４に示すよう
に、この発明による湿度調整器と従来例とでは劣化に格
段の差があり、この差は、この発明による湿度調整器が
上記のように、第二の多孔質層１４と固体電解質膜１０
とをホットプレスにより電気的に接合した後、第二の多
孔質層１４の外面を含む固体電解質膜１０の外面に陽極
触媒層１５を設けるようにしたことにより、陽極１６と
固体電解質膜１０との間の経時による接合劣化が抑制さ
れること、および、陰極側の触媒層が第一の陰極触媒層
１１ａと第二の陰極触媒層１１ｂとで構成され、厚みの
増大が経時による接合劣化の抑制につながることによる
ものである。
【００１５】図５はこの発明による湿度調整器の陰極側
１３に発生蓄積される水素の濃度を第二の陰極触媒層１
１ｂの有無により比較したものである。図に明らかなよ
うに第二の陰極触媒層１１ｂがないとき、即ち、陰極側
の第一の多孔質基材１２に白金の分散がないときには試
験時間と共に水素濃度が急上昇するが、第一の多孔質基
材１２に少なくとも深さ２０μｍで白金量０．３ｍｇ／
ｃｍ2 の分散があれば水素濃度が抑制されることが判
る。陰極１３側での水素発生の抑制は、水素爆発の防止
効果と共に、陰極１３と固体電解質膜１０との界面の水
素ガスによる乾燥を防止し、陰極１３と固体電解質膜１
０との界面の乾燥による接合劣化の抑制につながるもの
で、上記図４にて説明した経時劣化防止効果をより高め
ている。なお、以上は陰極１３側の第一の多孔質基材１
２を炭素繊維材として説明したが、ステンレス繊維によ
り形成されたペーパー、例えば日本精線社製のステンレ
スウエブ焼結体などを用いても同様の効果を得ることが
できるものである。
１３に発生蓄積される水素の濃度を第二の陰極触媒層１
１ｂの有無により比較したものである。図に明らかなよ
うに第二の陰極触媒層１１ｂがないとき、即ち、陰極側
の第一の多孔質基材１２に白金の分散がないときには試
験時間と共に水素濃度が急上昇するが、第一の多孔質基
材１２に少なくとも深さ２０μｍで白金量０．３ｍｇ／
ｃｍ2 の分散があれば水素濃度が抑制されることが判
る。陰極１３側での水素発生の抑制は、水素爆発の防止
効果と共に、陰極１３と固体電解質膜１０との界面の水
素ガスによる乾燥を防止し、陰極１３と固体電解質膜１
０との界面の乾燥による接合劣化の抑制につながるもの
で、上記図４にて説明した経時劣化防止効果をより高め
ている。なお、以上は陰極１３側の第一の多孔質基材１
２を炭素繊維材として説明したが、ステンレス繊維によ
り形成されたペーパー、例えば日本精線社製のステンレ
スウエブ焼結体などを用いても同様の効果を得ることが
できるものである。
【００１６】
【発明の効果】以上に説明したようにこの発明の湿度調
整器によれば、陰極側に、陰極反応を促進させる白金族
金属または白金族金属の酸化物よりなる第一の陰極触媒
層を、０．３ｍｇ／ｃｍ2 ないし３ｍｇ／ｃｍ2 の白金
量で形成し、さらに、第二の陰極触媒層を白金量０．３
ｍｇ／ｃｍ2 ないし３ｍｇ／ｃｍ2 にて第一の多孔質基
材に深さ２０μｍ〜１００μｍの範囲にて形成し、陽極
側に第二の多孔質層１４の外面を含む固体電解質膜１０
外面に陽極触媒層１５を白金量０．３ｍｇ／ｃｍ2 ない
し３ｍｇ／ｃｍ2 にて形成するようにしたので、陰極側
での水素の発生を効果的に抑制でき、水素爆発などの危
険性を完全に除去することが可能になると共に、印加電
圧を除湿能力の飽和点近辺まで高めて除湿性能を高める
ことができ、また、固体電解質膜と陰極および陽極との
接合劣化による性能低下の少ない高性能で長寿命の湿度
調整器を得ることができるものである。
整器によれば、陰極側に、陰極反応を促進させる白金族
金属または白金族金属の酸化物よりなる第一の陰極触媒
層を、０．３ｍｇ／ｃｍ2 ないし３ｍｇ／ｃｍ2 の白金
量で形成し、さらに、第二の陰極触媒層を白金量０．３
ｍｇ／ｃｍ2 ないし３ｍｇ／ｃｍ2 にて第一の多孔質基
材に深さ２０μｍ〜１００μｍの範囲にて形成し、陽極
側に第二の多孔質層１４の外面を含む固体電解質膜１０
外面に陽極触媒層１５を白金量０．３ｍｇ／ｃｍ2 ない
し３ｍｇ／ｃｍ2 にて形成するようにしたので、陰極側
での水素の発生を効果的に抑制でき、水素爆発などの危
険性を完全に除去することが可能になると共に、印加電
圧を除湿能力の飽和点近辺まで高めて除湿性能を高める
ことができ、また、固体電解質膜と陰極および陽極との
接合劣化による性能低下の少ない高性能で長寿命の湿度
調整器を得ることができるものである。
【図１】 この発明の実施の形態１の湿度調整器の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の湿度調整器の動作
特性図である。
特性図である。
【図３】 この発明の実施の形態１の湿度調整器の動作
特性図である。
特性図である。
【図４】 この発明の実施の形態１の湿度調整器の動作
特性図である。
特性図である。
【図５】 この発明の実施の形態１の湿度調整器の動作
特性図である。
特性図である。
【図６】 従来の湿度調整器の構成を示す断面図であ
る。
る。
【符号の説明】 １０ 固体電解質膜、１１ａ 第一の陰極触媒層、１１
ｂ 第二の陰極触媒層、 １２ 第一の多孔質基材、１
３ 陰極、１４ 第二の多孔質基材、 １５ 陽極触媒
層、１６ 陽極、１７ 直流電源。
ｂ 第二の陰極触媒層、 １２ 第一の多孔質基材、１
３ 陰極、１４ 第二の多孔質基材、 １５ 陽極触媒
層、１６ 陽極、１７ 直流電源。
フロントページの続き (72)発明者 竹内 義治 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 菱 彩テクニカ株式会社内 (72)発明者 花田 武明 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 菱 彩テクニカ株式会社内 Ｆターム(参考） 4D052 AA08 EA06 FA01 GA01 GA03 GA04 GB00
Claims (4)
- 【請求項１】 陽イオン導電性の固体電解質膜、この固
体電解質膜の陰極側の面に設けられ、白金族金属または
白金族の金属酸化物の量が０．３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ
／ｃｍ2 の範囲に設定される第一の陰極触媒層、この第
一の陰極触媒層に接して設けられる第一の多孔質基材、
第一の多孔質基材の前記第一の陰極触媒層との接合側に
形成され、白金族金属または白金族の金属酸化物の微粒
子の量が０．３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の範囲に
分散される第二の陰極触媒層、前記固体電解質膜の陽極
側の面に接合される第二の多孔質基材を備えたことを特
徴とする湿度調整器。 - 【請求項２】 第二の多孔質基材の外面を含む固体電解
質膜の陽極側の外面に、白金族金属または白金族の金属
酸化物の量が０．３ｍｇ／ｃｍ2 〜３ｍｇ／ｃｍ2 の範
囲に設定される陽極触媒層を設けたことを特徴とする請
求項１記載の湿度調整器。 - 【請求項３】 第二の陰極触媒層を有する第一の多孔質
基材と、第一の陰極触媒層を有する固体電解質膜と、第
二の多孔質基材とがホットプレスにより物理的および電
気的に接合されることを特徴とする請求項１記載の湿度
調整器。 - 【請求項４】 第一の多孔質基材に形成される第二の陰
極触媒層が、深さ２０μｍ〜１００μｍの範囲に設定さ
れることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１
項記載の湿度調整器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10223220A JP2953464B1 (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 湿度調整器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10223220A JP2953464B1 (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 湿度調整器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2953464B1 JP2953464B1 (ja) | 1999-09-27 |
| JP2000051638A true JP2000051638A (ja) | 2000-02-22 |
Family
ID=16794682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10223220A Expired - Fee Related JP2953464B1 (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 湿度調整器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2953464B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014206490A (ja) * | 2013-04-15 | 2014-10-30 | 三菱電機株式会社 | 除湿素子劣化検出装置および除湿素子劣化検出方法 |
| JP2016132814A (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | 三菱電機株式会社 | 金属メッシュ、金属メッシュの製造方法、除湿素子、及び除湿素子の製造方法 |
| JP2020105617A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 富士電機株式会社 | 調湿素子及び調湿ユニット |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5638433B2 (ja) | 2011-03-24 | 2014-12-10 | 株式会社東芝 | 電解装置および冷蔵庫 |
-
1998
- 1998-08-06 JP JP10223220A patent/JP2953464B1/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014206490A (ja) * | 2013-04-15 | 2014-10-30 | 三菱電機株式会社 | 除湿素子劣化検出装置および除湿素子劣化検出方法 |
| JP2016132814A (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | 三菱電機株式会社 | 金属メッシュ、金属メッシュの製造方法、除湿素子、及び除湿素子の製造方法 |
| JP2020105617A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 富士電機株式会社 | 調湿素子及び調湿ユニット |
| JP7230504B2 (ja) | 2018-12-28 | 2023-03-01 | 富士電機株式会社 | 調湿素子及び調湿ユニット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2953464B1 (ja) | 1999-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6451470B1 (en) | Gas diffusion electrode with reduced diffusing capacity for water and polymer electrolyte membrane fuel cells | |
| JP4334618B2 (ja) | 高分子電解質膜型燃料電池用ガス拡散電極 | |
| JP2003017071A (ja) | 燃料電池用電極およびその製造方法とそれを備える燃料電池 | |
| JP5034172B2 (ja) | 燃料電池用ガス拡散層、および、これを用いた燃料電池 | |
| JP3711545B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JP2008520078A (ja) | 微孔質二重層を有するガス拡散媒体 | |
| JP2008311180A (ja) | 膜電極接合体、その製造方法及び該膜電極接合体を用いた燃料電池 | |
| JP2004192950A (ja) | 固体高分子型燃料電池及びその製造方法 | |
| US6946214B2 (en) | Manufacturing method of fuel cell electrode and fuel cell using thereof | |
| JP3113499B2 (ja) | イオン導電性付与電極並びにそのような電極を用いた電極・電解質接合体及びセル | |
| JP2003109609A (ja) | 燃料電池用電極の製造方法およびその装置 | |
| JP2002216801A (ja) | 高分子電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
| JP2953464B1 (ja) | 湿度調整器 | |
| JP3711546B2 (ja) | 燃料電池の電極構造及びその製造方法 | |
| US6136463A (en) | HSPES membrane electrode assembly | |
| JP2001057217A (ja) | 高分子電解質型燃料電池 | |
| JP2005174835A (ja) | 電極 | |
| US7816040B2 (en) | Fuel cell | |
| JP2003059507A (ja) | 燃料電池用電解質膜−電極接合体、その製造方法、および高分子電解質型燃料電池 | |
| WO2021206171A1 (ja) | 膜電極接合体、および、固体高分子形燃料電池 | |
| JP7359077B2 (ja) | 燃料電池用の積層体 | |
| JP2009009768A (ja) | 電解質膜／電極接合体の製造方法及び燃料電池 | |
| JP4506165B2 (ja) | 膜電極接合体及びその使用方法 | |
| JP2002329501A (ja) | ガス拡散電極およびそれを用いた高分子電解質型燃料電池 | |
| JP4529345B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070716 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080716 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090716 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100716 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100716 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110716 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |