JP2000239704A - 撥水導電性材料とその製造法及びこれを用いた燃料電池用電極 - Google Patents
撥水導電性材料とその製造法及びこれを用いた燃料電池用電極Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池や空気電池の電極に使用する導電剤
は、導電性とガス透過性の両方を必要とする。従来、こ
の両方の特性を充分持つ材料をなかった。 【解決手段】 導電性粒子もしくは導電性多孔体の表面
の少なくとも一部に、ハイドロカーボン鎖もしくはフル
オロカーボン鎖の少なくとも１種を有するシラン化合物
により構成した、撥水性層を形成したことを特徴とする
撥水導電性材料を、燃料電池や空気電池の電極に使用す
る。
は、導電性とガス透過性の両方を必要とする。従来、こ
の両方の特性を充分持つ材料をなかった。 【解決手段】 導電性粒子もしくは導電性多孔体の表面
の少なくとも一部に、ハイドロカーボン鎖もしくはフル
オロカーボン鎖の少なくとも１種を有するシラン化合物
により構成した、撥水性層を形成したことを特徴とする
撥水導電性材料を、燃料電池や空気電池の電極に使用す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撥水性を有しかつ
導電性を有する粒子または多孔質体、およびこれらの製
造方法に関し、特に燃料電池や空気電池の電極に用い
る。
導電性を有する粒子または多孔質体、およびこれらの製
造方法に関し、特に燃料電池や空気電池の電極に用い
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池や空気電池の電極に使用する導
電剤は、導電性とガス透過性の両方を必要とするため、
多孔質ニッケル等の多孔質導電体や、カーボン等の導電
性微粒子が用いられていた。またこれらの電極では、電
解質溶液の保持やガス透過性の確保のために、撥水性を
付与される場合もある。従来、撥水性の付与方法とし
て、フッ素樹脂微粒子等を混合する方法がとられてい
た。
電剤は、導電性とガス透過性の両方を必要とするため、
多孔質ニッケル等の多孔質導電体や、カーボン等の導電
性微粒子が用いられていた。またこれらの電極では、電
解質溶液の保持やガス透過性の確保のために、撥水性を
付与される場合もある。従来、撥水性の付与方法とし
て、フッ素樹脂微粒子等を混合する方法がとられてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フッ素
樹脂微粒子を混合して撥水性を付与する方法では、導電
体自身は撥水性を持っていないため、微視的に見ると水
滴が導電体表面に付着し、ガス透過性が十分でないとい
う課題があった。また、フッ素樹脂自体には導電性がな
いため、撥水性をあげるため混合量を多くすると、電極
としての導電性が低下するという課題があった。
樹脂微粒子を混合して撥水性を付与する方法では、導電
体自身は撥水性を持っていないため、微視的に見ると水
滴が導電体表面に付着し、ガス透過性が十分でないとい
う課題があった。また、フッ素樹脂自体には導電性がな
いため、撥水性をあげるため混合量を多くすると、電極
としての導電性が低下するという課題があった。
【０００４】本発明は、このような課題に鑑み、導電性
粒子または多孔質体自身が撥水性を有し、かつ十分な導
電性を有することで、ガス透過性と導電性を合わせ持っ
た導電材料を提供する。
粒子または多孔質体自身が撥水性を有し、かつ十分な導
電性を有することで、ガス透過性と導電性を合わせ持っ
た導電材料を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め本発明の撥水導電性材料は、導電性粒子もしくは導電
性多孔体の表面の少なくとも一部に、ハイドロカーボン
鎖もしくはフルオロカーボン鎖の少なくとも１種を有す
るシラン化合物により構成した、撥水性層を形成したこ
とを特徴とする。このとき、金属粒子もしくは炭素粒子
の表面と、シラン化合物とを化学結合したことが有効で
ある。
め本発明の撥水導電性材料は、導電性粒子もしくは導電
性多孔体の表面の少なくとも一部に、ハイドロカーボン
鎖もしくはフルオロカーボン鎖の少なくとも１種を有す
るシラン化合物により構成した、撥水性層を形成したこ
とを特徴とする。このとき、金属粒子もしくは炭素粒子
の表面と、シラン化合物とを化学結合したことが有効で
ある。
【０００６】また、本発明の製造方法は、導電性粒子も
しくは導電性多孔体の表面と、ハイドロカーボン鎖もし
くはフルオロカーボン鎖の少なくとも１種を有するシラ
ン化合物とを接触し、前記導電性粒子もしくは導電性多
孔体の表面に前記シラン化合物を化学結合させ、撥水性
層を形成する工程を含むことを特徴とする。
しくは導電性多孔体の表面と、ハイドロカーボン鎖もし
くはフルオロカーボン鎖の少なくとも１種を有するシラ
ン化合物とを接触し、前記導電性粒子もしくは導電性多
孔体の表面に前記シラン化合物を化学結合させ、撥水性
層を形成する工程を含むことを特徴とする。
【０００７】また、本発明の燃料電池用電極は、前記撥
水導電性材料を構成要素とすることを特徴とする。
水導電性材料を構成要素とすることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以上のように、本発明の撥水導電
性材料は、導電性の微粒子または多孔質物質自身が撥水
性を有するため、ガス透過性と導電性を合わせ持つこと
ができる。微粒子または多孔質物質表面に撥水性を付与
するために、ハイドロカーボン基またはフルオロカーボ
ン基を有するシラン化合物を接触させて撥水性の膜を形
成する。シラン化合物として、加水分解性基を有する化
合物を用いると微粒子もしくは多孔質物質表面の水酸基
やカルボキシル基とシラン化合物が反応して化学結合を
形成し、表面に強固に結合するため薄くても十分な撥水
性を有する膜を形成することができる。
性材料は、導電性の微粒子または多孔質物質自身が撥水
性を有するため、ガス透過性と導電性を合わせ持つこと
ができる。微粒子または多孔質物質表面に撥水性を付与
するために、ハイドロカーボン基またはフルオロカーボ
ン基を有するシラン化合物を接触させて撥水性の膜を形
成する。シラン化合物として、加水分解性基を有する化
合物を用いると微粒子もしくは多孔質物質表面の水酸基
やカルボキシル基とシラン化合物が反応して化学結合を
形成し、表面に強固に結合するため薄くても十分な撥水
性を有する膜を形成することができる。
【０００９】さらに、微粒子もしくは多孔質物質表面に
過剰なシラン化合物が付着しないようにシラン化合物の
濃度を調整したり、過剰なシラン化合物を洗浄する等に
より、シラン化合物が単分子膜状に表面と化学結合した
化学吸着単分子膜を構成することができる。これにより
微粒子または多孔質物質自身の導電性をほとんど損なう
ことなく、高い撥水性を付与することができる。
過剰なシラン化合物が付着しないようにシラン化合物の
濃度を調整したり、過剰なシラン化合物を洗浄する等に
より、シラン化合物が単分子膜状に表面と化学結合した
化学吸着単分子膜を構成することができる。これにより
微粒子または多孔質物質自身の導電性をほとんど損なう
ことなく、高い撥水性を付与することができる。
【００１０】加水分解性基としては、ハロゲン、アルコ
キシ基、アセトキシ基、イソシアネート基があげられ
る。このうち、ハロゲンが最も反応性が高く、通常常温
で反応するので加熱等の処理が不要であるが、副生成物
としてハロゲン化水素ガスが発生する。ハロゲン化水素
ガスの発生が不都合の場合には、アルコキシシラン等を
用いて加熱する等の方法をとることができる。
キシ基、アセトキシ基、イソシアネート基があげられ
る。このうち、ハロゲンが最も反応性が高く、通常常温
で反応するので加熱等の処理が不要であるが、副生成物
としてハロゲン化水素ガスが発生する。ハロゲン化水素
ガスの発生が不都合の場合には、アルコキシシラン等を
用いて加熱する等の方法をとることができる。
【００１１】シラン化合物が、ハイドロカーボン基また
はフルオロカーボン基を有していると撥水性の皮膜を形
成することができるが、ハイドロカーボン基やフルオロ
カーボン基の炭素数が多いほど撥水性が高くなる傾向に
有る。しかしながら炭素数が多すぎると、シラン化合物
の蒸気圧が下がる、溶媒に溶けにくくなる、シラン化合
物の価格が高くなる等の欠点が有るため、扱い易い炭素
数は、ハイドロカーボンで20以下、フルオロカーボンで
12以下である。このうち、ハイドロカーボンで炭素数8
〜18、フルオロカーボンで炭素数6〜10のものが、撥水
性と物性のバランスが適当であり好ましい。
はフルオロカーボン基を有していると撥水性の皮膜を形
成することができるが、ハイドロカーボン基やフルオロ
カーボン基の炭素数が多いほど撥水性が高くなる傾向に
有る。しかしながら炭素数が多すぎると、シラン化合物
の蒸気圧が下がる、溶媒に溶けにくくなる、シラン化合
物の価格が高くなる等の欠点が有るため、扱い易い炭素
数は、ハイドロカーボンで20以下、フルオロカーボンで
12以下である。このうち、ハイドロカーボンで炭素数8
〜18、フルオロカーボンで炭素数6〜10のものが、撥水
性と物性のバランスが適当であり好ましい。
【００１２】シラン化合物の具体例としては、以下に示
す化合物が上げられる。
す化合物が上げられる。
【００１３】Ｃ6Ｈ13Ｓｉ（ＯＣＨ3）3，Ｃ8Ｈ17Ｓｉ
（ＯＣＨ3）3，Ｃ10Ｈ21Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｃ12Ｈ25
Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｃ18Ｈ37Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｃ4
Ｆ9Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）3，Ｃ6Ｆ13Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ
2Ｈ5）3，Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｃ10Ｆ21
Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｃ6Ｈ13ＳｉＣｌ3，Ｃ8Ｈ17
ＳｉＣｌ3，Ｃ10Ｈ21ＳｉＣｌ3，Ｃ12Ｈ25ＳｉＣｌ3，
Ｃ18Ｈ37ＳｉＣｌ3，Ｃ4Ｆ9Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3，Ｃ6Ｆ13
Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3，Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3,Ｃ10Ｆ21Ｃ
2Ｈ4ＳｉＣｌ3，Ｃ6Ｈ13Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）3，Ｃ8Ｈ1
7Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）3，Ｃ10Ｈ21Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）
3，Ｃ12Ｈ25Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）3,Ｃ18Ｈ37Ｓｉ（ＯＣ
ＯＣＨ3）3，Ｃ4Ｆ9Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）3，Ｃ6
Ｆ13Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）3，Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4Ｓｉ
（ＯＣＯＣＨ3）3,Ｃ10Ｆ21Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）
3，Ｃ6Ｈ13Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ8Ｈ17Ｓｉ（ＮＣＯ）
3，Ｃ10Ｈ21Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ12Ｈ25Ｓｉ（ＮＣＯ）
3，Ｃ18Ｈ37Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ4Ｆ9Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＮＣ
Ｏ）3，Ｃ6Ｆ13Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4
Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ10Ｆ21Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ
6Ｈ5Ｓｉ（ＯＣＨ3）3，ＣＨ3Ｃ6Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）
3，Ｃ6Ｈ5ＳｉＣｌ3，ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳｉＣｌ3 シラン化合物を微粒子または多孔質物質表面に接触させ
ることで、撥水性の膜を形成することができる。接触方
法としては、両者を適当な溶液の中に分散させて反応さ
せる液相法と、微粒子または多孔質物質をシラン化合物
の蒸気に曝して反応させる気相法がある。液相法は微粒
子や多孔質物質表面に均一に撥水性の膜を形成すること
ができるが、溶液と微粒子や多孔質物質を分離する必要
がある。一方、気相法はシラン化合物を蒸気化する必要
があるが、反応後は分離等の操作は必要無い。またシラ
ン化合物の蒸気圧が高い場合には、シラン化合物を蒸気
化させる特別の設備は必要なく、単にシラン化合物単体
と微粒子または多孔質物質を混ぜ合わせるだけで、シラ
ン化合物が気化し、反応が進行する。
（ＯＣＨ3）3，Ｃ10Ｈ21Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｃ12Ｈ25
Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｃ18Ｈ37Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｃ4
Ｆ9Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）3，Ｃ6Ｆ13Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ
2Ｈ5）3，Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｃ10Ｆ21
Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｃ6Ｈ13ＳｉＣｌ3，Ｃ8Ｈ17
ＳｉＣｌ3，Ｃ10Ｈ21ＳｉＣｌ3，Ｃ12Ｈ25ＳｉＣｌ3，
Ｃ18Ｈ37ＳｉＣｌ3，Ｃ4Ｆ9Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3，Ｃ6Ｆ13
Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3，Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3,Ｃ10Ｆ21Ｃ
2Ｈ4ＳｉＣｌ3，Ｃ6Ｈ13Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）3，Ｃ8Ｈ1
7Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）3，Ｃ10Ｈ21Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）
3，Ｃ12Ｈ25Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）3,Ｃ18Ｈ37Ｓｉ（ＯＣ
ＯＣＨ3）3，Ｃ4Ｆ9Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）3，Ｃ6
Ｆ13Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）3，Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4Ｓｉ
（ＯＣＯＣＨ3）3,Ｃ10Ｆ21Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）
3，Ｃ6Ｈ13Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ8Ｈ17Ｓｉ（ＮＣＯ）
3，Ｃ10Ｈ21Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ12Ｈ25Ｓｉ（ＮＣＯ）
3，Ｃ18Ｈ37Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ4Ｆ9Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＮＣ
Ｏ）3，Ｃ6Ｆ13Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4
Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ10Ｆ21Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＮＣＯ）3，Ｃ
6Ｈ5Ｓｉ（ＯＣＨ3）3，ＣＨ3Ｃ6Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）
3，Ｃ6Ｈ5ＳｉＣｌ3，ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳｉＣｌ3 シラン化合物を微粒子または多孔質物質表面に接触させ
ることで、撥水性の膜を形成することができる。接触方
法としては、両者を適当な溶液の中に分散させて反応さ
せる液相法と、微粒子または多孔質物質をシラン化合物
の蒸気に曝して反応させる気相法がある。液相法は微粒
子や多孔質物質表面に均一に撥水性の膜を形成すること
ができるが、溶液と微粒子や多孔質物質を分離する必要
がある。一方、気相法はシラン化合物を蒸気化する必要
があるが、反応後は分離等の操作は必要無い。またシラ
ン化合物の蒸気圧が高い場合には、シラン化合物を蒸気
化させる特別の設備は必要なく、単にシラン化合物単体
と微粒子または多孔質物質を混ぜ合わせるだけで、シラ
ン化合物が気化し、反応が進行する。
【００１４】液相法における溶媒としては、シラン化合
物と化学反応を起こさず、かつシラン化合物を溶かすも
のであればよい。具体的には、ヘキサン、ヘキサデカン
等の炭化水素、クロロホルム等のハロゲン系溶剤、パー
フルオロオクタン等のフッ素系溶剤、シリコーンオイ
ル、アセトン等が好適である。さらにシラン化合物がア
ルコキシ基を有する場合には、上記に加えてメタノー
ル、エタノール等のアルコール類も好適である。
物と化学反応を起こさず、かつシラン化合物を溶かすも
のであればよい。具体的には、ヘキサン、ヘキサデカン
等の炭化水素、クロロホルム等のハロゲン系溶剤、パー
フルオロオクタン等のフッ素系溶剤、シリコーンオイ
ル、アセトン等が好適である。さらにシラン化合物がア
ルコキシ基を有する場合には、上記に加えてメタノー
ル、エタノール等のアルコール類も好適である。
【００１５】液相法におけるシラン化合物の最適濃度
は、微粒子および多孔質物質の表面積および混合量によ
っても異なるが、一般的には、０．１％〜５％程度が好
適である。
は、微粒子および多孔質物質の表面積および混合量によ
っても異なるが、一般的には、０．１％〜５％程度が好
適である。
【００１６】液相法、気相法のいずれにおいてもシラン
化合物のとり扱いは乾燥雰囲気中で行うことが望まし
い。特に、加水分解性基がハロゲンのように水分に対し
て活性な場合、水分を含む雰囲気中にシラン化合物を曝
すと雰囲気中の水分と反応してシラン化合物の劣化が起
こる。加水分解性基がアルコキシ基のように活性が低い
場合には、短時間であれば通常の大気雰囲気中でも問題
は無い。
化合物のとり扱いは乾燥雰囲気中で行うことが望まし
い。特に、加水分解性基がハロゲンのように水分に対し
て活性な場合、水分を含む雰囲気中にシラン化合物を曝
すと雰囲気中の水分と反応してシラン化合物の劣化が起
こる。加水分解性基がアルコキシ基のように活性が低い
場合には、短時間であれば通常の大気雰囲気中でも問題
は無い。
【００１７】
【実施例】（実施例1）カーボンブラック（キャボット
社製、VulcanXC72R）２０ｇに、エタノール５０ｍｌを
加えてよく攪拌し、トリデカフルオロ−１，１，２，２
−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン（C6F13C2H
4Si（OC2H5）3）（チッソ株式会社製）０．２ｇを加え
て６０℃に加熱し、３０分間攪拌した。次に、エタノー
ルを蒸発させ、撥水性炭素粒子を得た。ここで得た撥水
性炭素粒子の模式的な断面を図１に示した。図１で、１
は前記のカーボンブラック、２は撥水性被膜を示した。
これをペレット成型機を用い、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力
で加圧整形し、直径１ｃｍ、厚さ５ｍｍのペレットを作
製した。
社製、VulcanXC72R）２０ｇに、エタノール５０ｍｌを
加えてよく攪拌し、トリデカフルオロ−１，１，２，２
−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン（C6F13C2H
4Si（OC2H5）3）（チッソ株式会社製）０．２ｇを加え
て６０℃に加熱し、３０分間攪拌した。次に、エタノー
ルを蒸発させ、撥水性炭素粒子を得た。ここで得た撥水
性炭素粒子の模式的な断面を図１に示した。図１で、１
は前記のカーボンブラック、２は撥水性被膜を示した。
これをペレット成型機を用い、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力
で加圧整形し、直径１ｃｍ、厚さ５ｍｍのペレットを作
製した。
【００１８】次に、このペレットの表面に、水滴を落と
し、接触角を測定した。また、ペレットの裏表両面に銀
ペーストを印刷し、これを電極として、公知の交流イン
ピーダンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果
を表1に示した。
し、接触角を測定した。また、ペレットの裏表両面に銀
ペーストを印刷し、これを電極として、公知の交流イン
ピーダンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果
を表1に示した。
【００１９】（実施例2）カーボンブラック（キャボッ
ト社製、VulcanXC72R）２０ｇに、環状シリコーンオイ
ル（信越化学工業製、KF994）５０ｍｌを加え、乾燥窒
素雰囲気中でヘプタフルオロ−１，１，２，２−テトラ
ヒドロデシルトリクロロシラン（C8F17C2H4SiCl3）（信
越化学工業株式会社製）０．５ｇを加えて３０分間攪拌
した。つぎに、乾燥雰囲気中でこの溶液をろ過し、固形
分を取り出し、これをクロロホルムで洗浄し、目的とす
る撥水性を有する炭素微粒子を得た。
ト社製、VulcanXC72R）２０ｇに、環状シリコーンオイ
ル（信越化学工業製、KF994）５０ｍｌを加え、乾燥窒
素雰囲気中でヘプタフルオロ−１，１，２，２−テトラ
ヒドロデシルトリクロロシラン（C8F17C2H4SiCl3）（信
越化学工業株式会社製）０．５ｇを加えて３０分間攪拌
した。つぎに、乾燥雰囲気中でこの溶液をろ過し、固形
分を取り出し、これをクロロホルムで洗浄し、目的とす
る撥水性を有する炭素微粒子を得た。
【００２０】この材料に対し、撥水処理前後の重量変化
を測定した。その結果、炭素粒子の表面に形成した撥水
膜は、ほぼ単分子膜の厚さに相当することを確認した。
さらに、拡散反射法による微粒子表面の赤外吸収スペク
トルを測定し、撥水膜が微粒子表面と化学結合している
化学吸着単分子膜であることを確認した。以上の材料を
ペレット成型機を用い、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で加圧
整形し、直径１ｃｍ、厚さ５ｍｍのペレットを作製し
た。
を測定した。その結果、炭素粒子の表面に形成した撥水
膜は、ほぼ単分子膜の厚さに相当することを確認した。
さらに、拡散反射法による微粒子表面の赤外吸収スペク
トルを測定し、撥水膜が微粒子表面と化学結合している
化学吸着単分子膜であることを確認した。以上の材料を
ペレット成型機を用い、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で加圧
整形し、直径１ｃｍ、厚さ５ｍｍのペレットを作製し
た。
【００２１】次に、このペレットの表面に、水滴を落と
し、接触角を測定した。また、ペレットの裏表両面に銀
ペーストを印刷し、これを電極として、公知の交流イン
ピーダンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果
を表１に示した。
し、接触角を測定した。また、ペレットの裏表両面に銀
ペーストを印刷し、これを電極として、公知の交流イン
ピーダンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果
を表１に示した。
【００２２】（実施例3）グラファイト粉末（関東化学
製）２０ｇと、直径１０ｍｍのアルミナボールとを窒素
ガス雰囲気下でボールミルに入れ、これに、ノナフルオ
ロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルトリクロロ
シラン（C4F9C2H4SiCl3）（信越化学工業株式会社製）
０．５ｇを加えてふたをし、ボールミルを３０分間回転
させた。アルミナボールを除去して撥水性グラファイト
を得た。これをペレット成型機を用い、１ｔｏｎ／ｃｍ
2の圧力で加圧整形し、直径１ｃｍ、厚さ５ｍｍのペレ
ットを作製した。
製）２０ｇと、直径１０ｍｍのアルミナボールとを窒素
ガス雰囲気下でボールミルに入れ、これに、ノナフルオ
ロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルトリクロロ
シラン（C4F9C2H4SiCl3）（信越化学工業株式会社製）
０．５ｇを加えてふたをし、ボールミルを３０分間回転
させた。アルミナボールを除去して撥水性グラファイト
を得た。これをペレット成型機を用い、１ｔｏｎ／ｃｍ
2の圧力で加圧整形し、直径１ｃｍ、厚さ５ｍｍのペレ
ットを作製した。
【００２３】次に、このペレットの表面に、水滴を落と
し、接触角を測定した。また、ペレットの裏表両面に銀
ペーストを印刷し、これを電極として、公知の交流イン
ピーダンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果
を表1に示した。
し、接触角を測定した。また、ペレットの裏表両面に銀
ペーストを印刷し、これを電極として、公知の交流イン
ピーダンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果
を表1に示した。
【００２４】（実施例4）ニッケル微粉末（高純度化学
研究所製）２０ｇに、エタノール５０ｍｌを加え、オク
タデシルトリエトキシシラン（C18H37Si（OC2H5）3）
（チッソ株式会社製）０．２ｇを加えて６０℃に加熱
し、３０分間攪拌した。粉末をろ過しエタノールを蒸発
させて、撥水性ニッケル微粉末を得た。これをペレット
成型機を用い、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で加圧整形し、
直径１ｃｍ、厚さ５ｍｍのペレットを作製した。
研究所製）２０ｇに、エタノール５０ｍｌを加え、オク
タデシルトリエトキシシラン（C18H37Si（OC2H5）3）
（チッソ株式会社製）０．２ｇを加えて６０℃に加熱
し、３０分間攪拌した。粉末をろ過しエタノールを蒸発
させて、撥水性ニッケル微粉末を得た。これをペレット
成型機を用い、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で加圧整形し、
直径１ｃｍ、厚さ５ｍｍのペレットを作製した。
【００２５】次に、このペレットの表面に、水滴を落と
し、接触角を測定した。また、ペレットの裏表両面に銀
ペーストを印刷し、これを電極として、公知の交流イン
ピーダンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果
を表１に示した。
し、接触角を測定した。また、ペレットの裏表両面に銀
ペーストを印刷し、これを電極として、公知の交流イン
ピーダンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果
を表１に示した。
【００２６】（実施例5）多孔質物質として、スポンジ
状チタン（高純度化学研究所製）２０ｇに環状シリコー
ンオイル（信越化学工業製、KF994）５０ｍｌを加え、
乾燥窒素雰囲気中でオクタデシルトリクロロシラン（C1
8H37SiCl3）（チッソ株式会社製）０．２ｇを加えて３
０分間攪拌した。スポンジ状チタンを取り出し、環状シ
リコーンオイルを蒸発させて、目的とする撥水性多孔質
チタンを得た。得られた撥水性多孔質チタンの概略を図
２、図３に示した。図２で、３は金属チタン部である、
領域Ａを拡大したものが図３である。図３で、４は撥水
性被膜、５は空孔である。これをペレット成型機を用
い、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で加圧整形し、直径１ｃ
ｍ、厚さ５ｍｍのペレットを作製した。
状チタン（高純度化学研究所製）２０ｇに環状シリコー
ンオイル（信越化学工業製、KF994）５０ｍｌを加え、
乾燥窒素雰囲気中でオクタデシルトリクロロシラン（C1
8H37SiCl3）（チッソ株式会社製）０．２ｇを加えて３
０分間攪拌した。スポンジ状チタンを取り出し、環状シ
リコーンオイルを蒸発させて、目的とする撥水性多孔質
チタンを得た。得られた撥水性多孔質チタンの概略を図
２、図３に示した。図２で、３は金属チタン部である、
領域Ａを拡大したものが図３である。図３で、４は撥水
性被膜、５は空孔である。これをペレット成型機を用
い、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で加圧整形し、直径１ｃ
ｍ、厚さ５ｍｍのペレットを作製した。
【００２７】次に、このペレットの表面に、水滴を落と
し、接触角を測定した。また、ペレットの裏表両面に銀
ペーストを印刷し、これを電極として、公知の交流イン
ピーダンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果
を表１に示した。また、ガス透過性を調べたところ、撥
水処理前と同様の良好なガス透過性を示した。
し、接触角を測定した。また、ペレットの裏表両面に銀
ペーストを印刷し、これを電極として、公知の交流イン
ピーダンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果
を表１に示した。また、ガス透過性を調べたところ、撥
水処理前と同様の良好なガス透過性を示した。
【００２８】（実施例6）多孔質物質として、１０ｃｍ
四方のカーボンペーパー（東レ製、TGP-H120、膜厚360
μｍ）を窒素ガス雰囲気下でガラス容器に入れ、フェニ
ルトリクロロシラン（C6H5SiCl3）（信越化学工業株式
会社製）０．５ｇを入れた小容器を入れてふたをし、６
０分間静置した。カーボンペーパーを取り出し、撥水性
カーボンペーパーを得た。つぎに、この撥水性カーボン
ペーパーを直径１ｃｍに打ち抜き、裏表両面に銀ペース
トを印刷し、これを電極として、公知の交流インピーダ
ンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果を表１
に示した。また、ガス透過性を調べたところ、撥水処理
前と同様の良好なガス透過性を示した。
四方のカーボンペーパー（東レ製、TGP-H120、膜厚360
μｍ）を窒素ガス雰囲気下でガラス容器に入れ、フェニ
ルトリクロロシラン（C6H5SiCl3）（信越化学工業株式
会社製）０．５ｇを入れた小容器を入れてふたをし、６
０分間静置した。カーボンペーパーを取り出し、撥水性
カーボンペーパーを得た。つぎに、この撥水性カーボン
ペーパーを直径１ｃｍに打ち抜き、裏表両面に銀ペース
トを印刷し、これを電極として、公知の交流インピーダ
ンス法により電気伝導度を測定した。以上の結果を表１
に示した。また、ガス透過性を調べたところ、撥水処理
前と同様の良好なガス透過性を示した。
【００２９】（実施例7）１０ｃｍ四方のカーボンペー
パー（東レ製、TGP-H120、膜厚360μｍ）に実施例１で
作製した撥水性炭素微粒子を塗工して撥水性多孔質物質
を得た。つぎに、この撥水性カーボンペーパーを直径１
ｃｍに打ち抜き、裏表両面に銀ペーストを印刷し、これ
を電極として、公知の交流インピーダンス法により電気
伝導度を測定した。以上の結果を表１に示した。また、
ガス透過性を調べたところ、撥水処理前と同様の良好な
ガス透過性を示した。
パー（東レ製、TGP-H120、膜厚360μｍ）に実施例１で
作製した撥水性炭素微粒子を塗工して撥水性多孔質物質
を得た。つぎに、この撥水性カーボンペーパーを直径１
ｃｍに打ち抜き、裏表両面に銀ペーストを印刷し、これ
を電極として、公知の交流インピーダンス法により電気
伝導度を測定した。以上の結果を表１に示した。また、
ガス透過性を調べたところ、撥水処理前と同様の良好な
ガス透過性を示した。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】以上のように、本発明による撥水導電性
材料は、導電性を有する粒子の表面が、ハイドロカーボ
ン鎖またはフルオロカーボン鎖を有するシラン化合物に
より、構成される撥水性の膜で覆われているため、粒子
本来の導電性を損なうことなく、高い撥水性を有する。
材料は、導電性を有する粒子の表面が、ハイドロカーボ
ン鎖またはフルオロカーボン鎖を有するシラン化合物に
より、構成される撥水性の膜で覆われているため、粒子
本来の導電性を損なうことなく、高い撥水性を有する。
【図１】本発明の第１の実施例における撥水導電性材料
の模式的な断面を示した図
の模式的な断面を示した図
【図２】本発明の他の実施例における撥水導電性材料の
模式的な断面を示した図
模式的な断面を示した図
【図３】本発明の他の実施例における撥水導電性材料の
模式的な断面を拡大した図
模式的な断面を拡大した図
１ カーボンブラック ２ 撥水性被膜 ３ 金属チタン ４ 撥水性被膜 ５ 空孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｂ 1/00 Ｈ０１Ｂ 1/00 Ｅ ５Ｈ０１８ Ｈ０１Ｍ 4/88 Ｈ０１Ｍ 4/88 Ｈ (72)発明者 安本 栄一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 行天 久朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 森田 純司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 酒井 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西田 和史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 羽藤 一仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小原 英夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 菅原 靖 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 神原 輝壽 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小野 之良 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G042 DA01 DC01 DE09 4G046 CB09 EC06 4G075 AA24 AA27 AA30 BA01 CA51 CA61 4K018 AA08 KA22 KA33 5G301 AA14 BA01 5H018 AA01 AA10 DD01 EE04 EE08
Claims (4)
- 【請求項１】 導電性粒子もしくは導電性多孔体の表面
の少なくとも一部に、ハイドロカーボン鎖もしくはフル
オロカーボン鎖の少なくとも１種を有するシラン化合物
により構成した、撥水性層を形成したことを特徴とする
撥水導電性材料。 - 【請求項２】 金属粒子もしくは炭素粒子の表面と、シ
ラン化合物とを化学結合したことを特徴とする請求項１
記載の撥水導電性材料。 - 【請求項３】 導電性粒子もしくは導電性多孔体の表面
と、ハイドロカーボン鎖もしくはフルオロカーボン鎖の
少なくとも１種を有するシラン化合物とを接触し、前記
導電性粒子もしくは導電性多孔体の表面に前記シラン化
合物を化学結合させ、撥水性層を形成する工程を含むこ
とを特徴とする撥水導電性材料の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１または２記載の撥水導電性材料
を構成要素とする燃料電池用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041185A JP2000239704A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 撥水導電性材料とその製造法及びこれを用いた燃料電池用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041185A JP2000239704A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 撥水導電性材料とその製造法及びこれを用いた燃料電池用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000239704A true JP2000239704A (ja) | 2000-09-05 |
Family
ID=12601371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11041185A Pending JP2000239704A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 撥水導電性材料とその製造法及びこれを用いた燃料電池用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000239704A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002067349A1 (fr) * | 2001-02-21 | 2002-08-29 | Sony Corporation | Corps d'electrode a diffusion gazeuse, son procede de fabrication et dispositif electrochimique |
| JP2006164575A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体高分子形燃料電池用の撥水性電極触媒層、触媒層転写シート及び触媒層−電解質接合体 |
| JP2006164574A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体高分子形燃料電池用撥水性電極触媒層 |
| JP2006185899A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-07-13 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体高分子形燃料電池用のガス拡散用撥水性電極 |
| JP2006344525A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Toyota Motor Corp | ガス拡散体及びその製造方法並びに燃料電池 |
| JP2007149513A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 固体高分子形燃料電池用触媒担体 |
| JP2009532848A (ja) * | 2006-04-03 | 2009-09-10 | ユニバーシティー、オブ、デラウェア | ナノベースのガス拡散媒体 |
| JP2010103081A (ja) * | 2008-03-27 | 2010-05-06 | Sekisui Chem Co Ltd | 導電性微粒子、異方性導電材料、及び、接続構造体 |
| JP2010103080A (ja) * | 2008-03-27 | 2010-05-06 | Sekisui Chem Co Ltd | 導電性微粒子、異方性導電材料、及び、接続構造体 |
| JP2011198662A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Hitachi Ltd | 金属空気二次電池 |
| KR20160031828A (ko) * | 2014-09-15 | 2016-03-23 | 삼성전자주식회사 | 양극, 이를 포함하는 리튬공기전지, 및 상기 양극의 제조방법 |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP11041185A patent/JP2000239704A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7396794B2 (en) | 2001-02-21 | 2008-07-08 | Sony Corporation | Gas diffusive electrode body and method of manufacturing the same as well as electrochemical device |
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| KR20160031828A (ko) * | 2014-09-15 | 2016-03-23 | 삼성전자주식회사 | 양극, 이를 포함하는 리튬공기전지, 및 상기 양극의 제조방법 |
| KR102280682B1 (ko) | 2014-09-15 | 2021-07-22 | 삼성전자주식회사 | 양극, 이를 포함하는 리튬공기전지, 및 상기 양극의 제조방법 |
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