JP2003109610A - Method of manufacturing electrode for high molecular electrolyte fuel cell - Google Patents

Method of manufacturing electrode for high molecular electrolyte fuel cell

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JP2003109610A
JP2003109610A JP2001298020A JP2001298020A JP2003109610A JP 2003109610 A JP2003109610 A JP 2003109610A JP 2001298020 A JP2001298020 A JP 2001298020A JP 2001298020 A JP2001298020 A JP 2001298020A JP 2003109610 A JP2003109610 A JP 2003109610A
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carbon powder
water
water repellent
repellent material
catalyst layer
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Yasushi Sugawara
靖 菅原
Makoto Uchida
誠 内田
Yoshihiro Hori
堀  喜博
Akihiko Yoshida
昭彦 吉田
Osamu Sakai
修 酒井
Takeshi Yonamine
毅 与那嶺
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for a high molecular electrolyte fuel cell capable of stabilizing the water management of a catalyst layer for a long period by preparing the water repellent carbon powder by uniformly bonding carbon powder with a small amount of water repellent material without largely aggregating the water repellent material. SOLUTION: The water repellent carbon powder granulated to a constant particle size is prepared by spraying the dispersion liquid of the water repellent material to flowing carbon powder, and drying the same to attach the water repellent material to the carbon powder, and crushing and granulating the carbon powder with the water repellent material. By mixing the water repellent carbon powder with the catalyst layer, the water repellency of the catalyst layer can be stabilized for a long period, and the durability of the cell can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子電解質型燃
料電池用電極、とくにその触媒層に用いられる撥水化カ
ーボン粉末の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a water-repellent carbon powder used in a polymer electrolyte fuel cell electrode, particularly in a catalyst layer thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】高分子電解質を用いた燃料電池は、水素
を含有する燃料ガスと、空気など酸素を含有する燃料ガ
スとを、電気化学的に反応させることで、電力と熱とを
同時に発生させるものである。この燃料電池は、基本的
には、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜、
およびその両面に配置された一対の電極からなる。電極
は、白金族金属触媒を担持したカーボン粉末に水素イオ
ン伝導性高分子電解質を混合した触媒層、この触媒層の
外面に形成された、通気性と電子伝導性を併せ持つ、例
えば撥水処理を施したカーボンペーパーからなるガス拡
散層から構成される。供給する燃料ガスが外部に漏れた
り、燃料ガスと酸化剤ガスとが互いに混合したりしない
ように、電極の周囲には高分子電解質膜を挟んでガスシ
ール材やガスケットが配置される。このシール材やガス
ケットは、電極及び高分子電解質膜と一体化し、これを
MEA(電解質膜電極接合体)と呼ぶ。MEAの外側に
は、これを機械的に固定するとともに、隣接したMEA
を互いに電気的に直列に接続するための導電性セパレー
タ板が配置される。セパレータ板のMEAと接触する部
分には、電極面に反応ガスを供給し、生成ガスや余剰ガ
スを運び去るためのガス流路が形成される。ガス流路は
セパレータ板とを別に設けることもできるが、セパレー
タ板の表面に溝を設けてガス流路とする方式が一般的で
ある。
2. Description of the Related Art In a fuel cell using a polymer electrolyte, a fuel gas containing hydrogen and a fuel gas containing oxygen such as air are electrochemically reacted to simultaneously generate electric power and heat. It is what makes me. This fuel cell is basically a polymer electrolyte membrane that selectively transports hydrogen ions,
And a pair of electrodes arranged on both sides thereof. The electrode is a catalyst layer prepared by mixing a hydrogen ion conductive polymer electrolyte with a carbon powder carrying a platinum group metal catalyst, and is formed on the outer surface of this catalyst layer and has both air permeability and electron conductivity. It is composed of a gas diffusion layer made of carbon paper. In order to prevent the supplied fuel gas from leaking to the outside and the fuel gas and the oxidant gas from mixing with each other, a gas sealing material or a gasket is arranged around the electrode with a polymer electrolyte membrane sandwiched therebetween. The sealing material and the gasket are integrated with the electrode and the polymer electrolyte membrane, and this is called MEA (electrolyte membrane electrode assembly). The MEA is mechanically fixed to the outside of the MEA and
A conductive separator plate for electrically connecting the two to each other in series is disposed. A gas flow path for supplying the reaction gas to the electrode surface and carrying away the generated gas and the surplus gas is formed in a portion of the separator plate that is in contact with the MEA. The gas channel may be provided separately from the separator plate, but a method of forming a groove on the surface of the separator plate to form the gas channel is common.

【0003】高分子電解質型燃料電池の電極のガス拡散
層は、撥水処理を施したカーボン不織布などの多孔質カ
ーボン層で構成されるのが一般的である。また、触媒層
または高分子電解質膜の保湿を目的として、触媒層とガ
ス拡散層との界面に撥水カーボン層を設けることもあ
る。撥水カーボン層は、次のようにして形成される。ま
ず、カーボン粒子と、界面活性剤を含んだポリテトラフ
ルオロエチレンの粒子に代表される撥水材のディスパー
ジョンとを混合し、これを乾燥あるいはろ過などの手法
によりカーボン粒子と撥水材の混合体撥水化カーボン粉
末を得る。次に、撥水化カーボン粉末に水または有機溶
媒を加えてインク化する。ガス拡散層であるカーボンペ
ーパーなどの片面に、スクリーン印刷法やスプレー塗工
法、ドクターブレード法、ロールコーター法などでこの
インクを塗工し、275℃から380℃程度の温度で焼
成することによって界面活性剤を焼散する。こうして撥
水カーボン層を形成するのが一般的である。このとき撥
水カーボン層は、電極触媒層と隣接するように配置す
る。
The gas diffusion layer of the electrode of the polymer electrolyte fuel cell is generally composed of a porous carbon layer such as a carbon non-woven fabric which has been subjected to a water repellent treatment. In addition, a water repellent carbon layer may be provided at the interface between the catalyst layer and the gas diffusion layer for the purpose of retaining the moisture of the catalyst layer or the polymer electrolyte membrane. The water repellent carbon layer is formed as follows. First, carbon particles are mixed with a dispersion of a water repellent material represented by particles of polytetrafluoroethylene containing a surfactant, and the mixture is dried or filtered to mix the carbon particles and the water repellent material. A body water repellent carbon powder is obtained. Next, water or an organic solvent is added to the water repellent carbon powder to form an ink. This ink is applied to one surface of carbon paper, which is a gas diffusion layer, by a screen printing method, a spray coating method, a doctor blade method, a roll coater method, etc., and is baked at a temperature of about 275 ° C to 380 ° C to form an interface. Burn off the activator. In this way, the water repellent carbon layer is generally formed. At this time, the water-repellent carbon layer is arranged so as to be adjacent to the electrode catalyst layer.

【0004】一方、触媒層は、一般に白金族金属触媒を
担持したカーボン粉末、水素イオン伝導性高分子電解
質、および前記の撥水カーボン層に用いられる撥水化カ
ーボン粉末の混合物から形成される。現在、水素イオン
伝導性高分子電解質としては、パーフルオロカーボンス
ルホン酸が一般的に使用されている。触媒層を形成する
には、まず触媒粉末と撥水化カーボン粉末を乾式混合
し、これにエタノールなどのアルコール系溶媒に水素イ
オン伝導性高分子電解質を溶解させた水素イオン伝導性
高分子電解質溶液とを混合し、これにイソプロピルアル
コールやブチルアルコールなどの比較的高沸点の有機溶
媒を添加することでインク化し、このインクをスクリー
ン印刷法やスプレー塗工法、ドクターブレード法、ロー
ルコーター法などを用いて塗布し乾燥させる方法で行わ
れている。
On the other hand, the catalyst layer is generally formed from a mixture of carbon powder carrying a platinum group metal catalyst, a hydrogen ion conductive polymer electrolyte, and the water repellent carbon powder used in the water repellent carbon layer. At present, perfluorocarbon sulfonic acid is generally used as the hydrogen ion conductive polymer electrolyte. To form the catalyst layer, first, the catalyst powder and the water repellent carbon powder are dry-mixed, and the hydrogen ion conductive polymer electrolyte solution is prepared by dissolving the hydrogen ion conductive polymer electrolyte in an alcohol solvent such as ethanol. And are mixed, and an organic solvent having a relatively high boiling point such as isopropyl alcohol or butyl alcohol is added to form an ink, and this ink is used by a screen printing method, a spray coating method, a doctor blade method, a roll coater method, or the like. It is carried out by a method of coating and drying.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】燃料電池を実用化する
ためには、さらなる効率の向上が必要である。そのため
には、触媒層における水マネージメントの最適化が重要
である。水マネージメントの最適化とは、電極中の高分
子電解質の水素イオン伝導性を維持するのに必要な水分
は保持することができ、必要以上の水分は活物質である
燃料ガスの拡散供給を阻害しないよう速やかに電極外に
排出される構造にすることである。従来の方法では、カ
ーボン粉末と撥水材のディスパージョンを湿式混合し、
これを乾燥あるいは濾過などの手法により撥水化カーボ
ン粉末をつくり、これを触媒層内に導入していた。これ
により撥水化カーボン粉末によって燃料ガスの拡散供給
パスは確保され、また触媒層からの過剰な水分蒸発を抑
制することができた。
In order to put the fuel cell into practical use, it is necessary to further improve the efficiency. For that purpose, it is important to optimize water management in the catalyst layer. The optimization of water management means that the water necessary to maintain the hydrogen ion conductivity of the polymer electrolyte in the electrode can be retained, and excessive water impedes the diffusion supply of the fuel gas that is the active material. In order not to do so, it is necessary to have a structure in which it is quickly discharged to the outside of the electrode. In the conventional method, carbon powder and a dispersion of a water repellent material are wet mixed,
A water-repellent carbon powder was prepared from this by a technique such as drying or filtration, and this was introduced into the catalyst layer. As a result, the water-repellent carbon powder provided a diffusion supply path for the fuel gas, and it was possible to suppress excessive evaporation of water from the catalyst layer.

【0006】しかしながら、撥水化カーボン粉末を調製
する際の濾過・乾燥工程において撥水材が凝集してカー
ボン粉末に付着し、ミクロ的には撥水性に分布ができて
しまうため、経時的に触媒層の撥水性が低下し、ガス拡
散供給パスが徐々に閉塞し、電池の出力電圧が低下する
という問題があった。また、カーボン粉末全体を均一に
撥水化するため撥水材の投入量を増加すると、撥水性は
上がるが、ガス拡散供給パスを阻害するため、初期の電
圧も下がるという問題があった。本発明は、上記課題を
解決するもので、撥水材をカーボン粉末に被覆する際
に、撥水材が大きな凝集体にならずに、しかも少量の撥
水材でカーボン粉末を均一に接合することで、触媒層の
水マネージメントが長期的に安定化し、長期的に安定し
た電池電圧を与える電極を提供することを目的とする。
However, in the filtration / drying process when preparing the water repellent carbon powder, the water repellent material agglomerates and adheres to the carbon powder, which causes microscopic water repellency distribution. There has been a problem that the water repellency of the catalyst layer is lowered, the gas diffusion supply path is gradually closed, and the output voltage of the battery is lowered. In addition, when the amount of the water repellent material added is increased to make the entire carbon powder uniformly water repellent, the water repellency increases, but the gas diffusion supply path is hindered, and the initial voltage also decreases. The present invention solves the above-mentioned problems, and when coating the water repellent material on the carbon powder, the water repellent material does not form a large aggregate, and the carbon powder is evenly bonded with a small amount of the water repellent material. Thus, it is an object of the present invention to provide an electrode in which the water management of the catalyst layer is stabilized in the long term and a stable battery voltage is provided in the long term.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、貴金属触媒を
担持したカーボン粉末、水素イオン伝導性高分子電解質
および撥水材を被覆した撥水化カーボン粉末から構成さ
れる触媒層を有する高分子電解質型燃料電池用電極の製
造方法において、前記撥水化カーボン粉末を製造する工
程が、流動するカーボン粉末に撥水材の分散液を噴霧す
るとともに乾燥して前記カーボン粉末に撥水材を付着す
る工程、撥水材を付着したカーボン粉末を粉砕する工
程、および撥水材を付着したカーボン粉末を造粒する工
程からなることを特徴とする。前記撥水化カーボン粉末
を製造する工程が、前記撥水化カーボン粉末を275℃
以上380℃以下で焼成する工程を含むことが好まし
い。
The present invention provides a polymer having a catalyst layer composed of a carbon powder carrying a noble metal catalyst, a hydrogen ion conductive polymer electrolyte and a water repellent carbon powder coated with a water repellent material. In the method for manufacturing an electrode for an electrolyte fuel cell, the step of manufacturing the water repellent carbon powder includes spraying a dispersion of a water repellent material on flowing carbon powder and drying the carbon powder to attach the water repellent material to the carbon powder. And a step of pulverizing the carbon powder to which the water repellent material is attached, and a step of granulating the carbon powder to which the water repellent material is attached. In the step of manufacturing the water repellent carbon powder, the water repellent carbon powder is heated to 275 ° C.
It is preferable to include a step of firing at 380 ° C. or lower.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明は、少量の撥水材で均一に
被覆された撥水化カーボン粉末を提供するもので、流動
するカーボン粉末に撥水材の分散液を噴霧するとともに
乾燥してカーボン粉末に撥水材を付着し、この撥水材を
付着したカーボン粉末を粉砕および造粒することによ
り、好ましくは0.3〜40μm程度に造粒された撥水
化カーボン粉末を得る。撥水材を付着する工程において
は、カーボン粉末の流動する乾燥雰囲気中に撥水材の分
散液を噴霧するのが良い。また、撥水材を付着したカー
ボン粉末を粉砕および造粒する工程はこれを繰り返すの
がよい。撥水化カーボン粉末を275℃〜380℃で焼
成することにより、界面活性剤などの不純物が除去され
る。従って、初期から高い出力の得られる電池を与え
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention provides a water-repellent carbon powder uniformly coated with a small amount of a water-repellent material. The water-repellent material powder is sprayed with a dispersion of the water-repellent material and dried. Then, a water repellent material is attached to the carbon powder, and the carbon powder to which the water repellent material is attached is crushed and granulated to obtain a water repellent carbon powder granulated to preferably about 0.3 to 40 μm. In the step of attaching the water repellent material, it is preferable to spray the dispersion liquid of the water repellent material in a dry atmosphere in which carbon powder flows. In addition, the steps of crushing and granulating the carbon powder to which the water repellent material adheres should be repeated. By burning the water-repellent carbon powder at 275 ° C. to 380 ° C., impurities such as a surfactant are removed. Therefore, a battery that gives high output from the beginning is provided.

【0009】以下、本発明の実施の形態について図1を
参照して説明する。図1は、本発明の撥水化カーボン粉
末の製造に用いるスプレードライ式装置の概念図であ
る。下部円筒状容器1の上方に、上部の径が大きくなる
ようにテーパーを付された筒部2および上部円筒状容器
3が連結されて外容器が構成されている。容器1の下部
には、ヒータ付きのガス導入口5が設けてあり、ここか
ら容器内を乾燥雰囲気とするために一定温度に制御され
た不活性ガス、例えば窒素ガスが導入される。下部容器
1には、造粒プレート6、中央に衝突ターゲット10を
有する攪拌羽根7、衝突ターゲット10に向けて圧縮ガ
スを噴射する圧縮ガス噴射ノズル9、および高圧スプレ
ー11が設けてある。上部容器3はバグフィルター4お
よびガス排出口12を有する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a conceptual diagram of a spray dry type apparatus used for producing the water repellent carbon powder of the present invention. Above the lower cylindrical container 1, a cylindrical portion 2 and an upper cylindrical container 3 which are tapered so that the diameter of the upper part is increased are connected to form an outer container. A gas introduction port 5 with a heater is provided in the lower part of the container 1, and an inert gas, for example, nitrogen gas, which is controlled at a constant temperature, is introduced from here to make the inside of the container a dry atmosphere. The lower container 1 is provided with a granulation plate 6, a stirring blade 7 having a collision target 10 in the center, a compressed gas injection nozzle 9 for injecting compressed gas toward the collision target 10, and a high-pressure spray 11. The upper container 3 has a bag filter 4 and a gas outlet 12.

【0010】この装置により撥水化カーボン粉末を製造
するには、まず、下部円筒状容器1にカーボン粉末を入
れ、高圧スプレー11から撥水材の分散液を噴霧する。
高圧スプレー11から容器内へ供給する撥水材分散液の
速度は、適宜調節することができる。容器1内のカーボ
ン粉末は、ガス導入口5から供給される一定温度の不活
性ガスにより容器の上方へ吹き上げられる。ガス導入口
5から導入されたガスは、ガス流れ方向を示した矢印5
a、5bにしたがって、造粒プレート6から容器内上方
へ吹き上がる。造粒プレート6は、容器内部で粉末を均
一に流動させるため、流動風量が外周に向かって大きく
なるように開孔した通気スリットを有している。この造
粒プレート6を通過したガスによる流動風により、下部
円筒状容器1に投入されたカーボン粉末は逆円錐形状に
広がった筒部2から上部円筒状容器3内へ流動し、そこ
で撥水材の分散液を付着され、乾燥される。
In order to manufacture the water repellent carbon powder with this apparatus, first, the carbon powder is put in the lower cylindrical container 1 and the dispersion liquid of the water repellent material is sprayed from the high pressure spray 11.
The speed of the water repellent material dispersion liquid supplied from the high pressure spray 11 into the container can be appropriately adjusted. The carbon powder in the container 1 is blown up above the container by the inert gas at a constant temperature supplied from the gas inlet 5. The gas introduced from the gas inlet 5 is indicated by the arrow 5 indicating the gas flow direction.
According to a and 5b, it blows upward from the granulation plate 6 in the container. The granulating plate 6 has ventilation slits that are opened so that the amount of flowing air increases toward the outer periphery in order to uniformly flow the powder inside the container. Due to the flowing air of the gas that has passed through the granulation plate 6, the carbon powder introduced into the lower cylindrical container 1 flows from the cylindrical portion 2 spread in the shape of an inverted cone into the upper cylindrical container 3, where the water repellent material is placed. The dispersion of is attached and dried.

【0011】撥水材を付着されて造粒プレート6の上部
に沈降してきたカーボン粉末は、造粒プレート6と撹拌
羽根7の間のギャップ8に応じた粒径に造粒される。撹
拌羽根7は、撥水材を付着したカーボン粉末を撹拌、流
動させる役目と、粉砕する役目を果たす。圧縮ガス噴射
ノズル9から衝突ターゲット10に向けて間欠的に噴射
されるパルスジェットは、流動状態のカーボン粉末をジ
ェット粉砕により一次粒子まで粉砕する。系内に導入さ
れたガスは、上部円筒状容器部3内に配置されたバグフ
ィルター4によって、カーボン粉末をフィルトレーショ
ンし、不活性ガスのみをガス排出口12より系外に排出
する。系外に排出した不活性ガスは、外部に別途設けた
熱交換器により冷却して、撥水材分散液中の蒸発した溶
媒のみを回収して、再び不活性ガス導入口5から導入す
ることで、不活性ガスはリサイクルすることができる。
The carbon powder having the water-repellent material attached thereto and settled on the upper part of the granulating plate 6 is granulated into a particle size corresponding to the gap 8 between the granulating plate 6 and the stirring blade 7. The stirring blade 7 has a function of stirring and flowing the carbon powder to which the water repellent material is attached, and a function of crushing it. The pulse jet intermittently jetted from the compressed gas jet nozzle 9 toward the collision target 10 pulverizes the fluidized carbon powder into primary particles by jet pulverization. The gas introduced into the system is subjected to filtration of carbon powder by the bag filter 4 arranged in the upper cylindrical container portion 3, and only the inert gas is discharged from the gas outlet 12 to the outside of the system. The inert gas discharged to the outside of the system should be cooled by a heat exchanger separately provided outside to recover only the evaporated solvent in the water repellent material dispersion liquid, and be introduced again from the inert gas introduction port 5. Thus, the inert gas can be recycled.

【0012】この装置により、カーボン粉末を流動、撹
拌、粉砕しながら、撥水材の分散液を噴霧してカーボン
粉末に付着、乾燥させるとともに、適度の粒径に造粒さ
せることができる。すなわち、噴霧された撥水材の分散
液はカーボン粉末の表面に付着し、これが乾燥されて分
散媒が揮散するから、カーボン粉末の表面に撥水材を均
一に付着させることができる。また、粉砕工程が加わる
ことで、細かく粉砕され、撥水材を均一に付着すること
が可能となる。
With this apparatus, while the carbon powder is being flown, stirred, and crushed, the dispersion liquid of the water repellent material is sprayed to adhere to the carbon powder and dried, and at the same time, the particle size can be granulated to an appropriate particle size. That is, the sprayed dispersion liquid of the water-repellent material adheres to the surface of the carbon powder, and the dispersion medium is dried and the dispersion medium volatilizes. Therefore, the water-repellent material can be uniformly adhered to the surface of the carbon powder. Further, by adding the crushing step, it becomes possible to finely crush and uniformly attach the water repellent material.

【0013】上記の装置により粉砕工程と造粒工程を繰
り返して得た撥水化カーボン粉末は、図2(a)にモデ
ルを表すように、撥水材22を表面に薄く被着したカー
ボン粉末21からなる複次粒子となっている。図2
(b)は、湿式混合により得たもので、撥水材22が不
均一に分布している。このように、本発明により調製し
た撥水化カーボン粉末を触媒層に混合すると、触媒層の
撥水性が長期的に安定化し、電池の耐久性を向上させる
ことができる。
The water-repellent carbon powder obtained by repeating the pulverizing step and the granulating step by the above-mentioned apparatus is a carbon powder having a water-repellent material 22 thinly adhered to its surface as shown in the model of FIG. 2 (a). It is a secondary particle consisting of 21. Figure 2
(B) is obtained by wet mixing, and the water-repellent material 22 is unevenly distributed. Thus, by mixing the water repellent carbon powder prepared according to the present invention with the catalyst layer, the water repellency of the catalyst layer is stabilized for a long period of time, and the durability of the battery can be improved.

【0014】[0014]

【実施例】次に本発明の具体例を説明する。 《実施例1》本実施例では、まず、図1に示す装置を用
い造粒プレートと撹拌羽根との間のギャップを調節した
後、カーボン粉末上に撥水材を不活性ガス中で噴霧、乾
燥することで接合させるとともに、造粒工程と粉砕工程
も同時に行い、カーボン粉末上に撥水材を被覆させた。
そして、その後この撥水化カーボン粉末を用いて電解質
膜電極接合体を作製した。
EXAMPLES Next, specific examples of the present invention will be described. Example 1 In this example, first, the gap between the granulation plate and the stirring blade was adjusted using the apparatus shown in FIG. 1, and then a water repellent material was sprayed on the carbon powder in an inert gas, The carbon powder was coated with a water-repellent material by drying and bonding, and simultaneously performing a granulation step and a pulverization step.
Then, thereafter, this water repellent carbon powder was used to prepare an electrolyte membrane electrode assembly.

【0015】まず、撥水化カーボン粉末を以下のように
して調製した。カーボン粉末としてはアセチレンブラッ
ク(電気化学工業(株)のデンカブラック)を用いた。
撥水材の分散液としてフッ素樹脂の水性ディスパージョ
ン(ダイキン工業(株)のポリフロンPTFE D−
1)を水で10倍に希釈したものを用いた。図1で示し
た装置を用い、アセチレンブラック40gを容器内で流
動させつつ、希釈したフッ素樹脂の水性ディスパージョ
ン450gを噴霧させ、乾燥、粉砕、造粒工程を経て、
フッ素樹脂が表面に付着したアセチレンブラックの撥水
化カーボン粉末を得た。このようにして得られた撥水化
カーボンの表面は撥水材で均一に被覆されており、その
厚みは0.1〜0.3μmであり、造粒された撥水化カ
ーボンの平均粒径は約10μmであった。装置の稼動条
件は次のとおりである。高圧スプレー11による撥水材
分散液の噴霧速度は2g/分とした。乾燥ガスとして窒
素を用い、窒素ガス入口温度は100℃、窒素ガス風量
は0.06m3/分とした。撹拌羽根7の回転速度は3
00rpm、ノズル9から噴射するパルスジェットのオ
ン/オフ間隔は12秒とした。
First, a water repellent carbon powder was prepared as follows. As the carbon powder, acetylene black (Denka Black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was used.
Aqueous dispersion of fluororesin as dispersion of water repellent material (Polyflon PTFE D- from Daikin Industries, Ltd.)
The product obtained by diluting 1) 10 times with water was used. Using the apparatus shown in FIG. 1, while flowing 40 g of acetylene black in a container, spraying 450 g of an aqueous dispersion of diluted fluororesin, drying, pulverizing, and granulating,
Water-repellent carbon powder of acetylene black having a fluororesin attached to its surface was obtained. The surface of the water-repellent carbon thus obtained is uniformly coated with a water-repellent material, the thickness thereof is 0.1 to 0.3 μm, and the average particle diameter of the granulated water-repellent carbon is Was about 10 μm. The operating conditions of the device are as follows. The high-pressure spray 11 sprayed the water-repellent material dispersion liquid at a rate of 2 g / min. Nitrogen was used as the dry gas, the nitrogen gas inlet temperature was 100 ° C., and the nitrogen gas air flow rate was 0.06 m 3 / min. The rotation speed of the stirring blade 7 is 3
The on / off interval of the pulse jet ejected from the nozzle 9 was 12 seconds.

【0016】次に、30nmの平均一次粒子径を持つ導
電性カーボン粒子であるケッチェンブラックEC(オラ
ンダ国、AKZO Chemie社製)に、平均粒子径
約30Åの白金粒子を50:50の重量比で担持したも
のを空気極側の貴金属担持触媒粉末とした。また、ケッ
チェンブラックECに平均粒子径約30Åの白金粒子と
ルテニウム粒子を50:25:25の重量比で担持した
ものを燃料極側の触媒粉末とした。これらの触媒粉末と
上記の撥水化カーボン粉末を97:3の重量比で乾式混
合し、これを窒素雰囲気中でエチレングリコ−ルと混合
し、電極触媒層用のペースト状のインクを調製した。外
寸が20cm×32cmの水素イオン伝導性高分子電解
質膜(デュポン社製ナフィオン112)の一方の面に空
気極側の触媒粉末を含む電極触媒層用ペーストを、他方
の面に燃料極側の触媒粉末を含む電極触媒層用ペースト
をそれぞれスクリーン印刷法により塗布して触媒層を形
成した。触媒層に含まれる触媒金属の量は0.5mg/
cm2となるよう調製し、触媒層の平均厚みは20μm
になるように調整した。
Next, 50:50 weight ratio of platinum particles having an average particle size of about 30Å to Ketjen Black EC (made by AKZO Chemie, Netherlands) which is a conductive carbon particle having an average primary particle size of 30 nm. The powder supported by was used as the noble metal-supported catalyst powder on the air electrode side. Further, a catalyst powder on the fuel electrode side was prepared by supporting platinum particles and ruthenium particles having an average particle diameter of about 30Å on Ketjen Black EC in a weight ratio of 50:25:25. These catalyst powders and the above water-repellent carbon powder were dry-mixed in a weight ratio of 97: 3, and this was mixed with ethylene glycol in a nitrogen atmosphere to prepare a paste-like ink for an electrode catalyst layer. . A hydrogen ion conductive polymer electrolyte membrane (Nafion 112 manufactured by DuPont) having an outer size of 20 cm × 32 cm has an electrode catalyst layer paste containing catalyst powder on the air electrode side on one surface, and a fuel electrode side paste on the other surface. Each of the electrode catalyst layer pastes containing the catalyst powder was applied by a screen printing method to form a catalyst layer. The amount of the catalyst metal contained in the catalyst layer is 0.5 mg /
cm 2 and so as to prepare, the average thickness of the catalyst layer is 20μm
I adjusted it to be.

【0017】一方、電極のガス拡散層となるカーボンペ
ーパーを撥水処理した。外寸16cm×20cm、厚み
360μmのカーボンペーパー(東レ(株)製、TGP
―H―120)を、フッ素樹脂の水性ディスパージョン
(ダイキン工業(株)製、ネオフロンND1)に浸漬し
た後、これを乾燥し、400℃で30分間加熱すること
で撥水性を与えた。このカーボンペーパーの一方の面
に、導電性カーボン粉末とポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)微粉末の水分散液とを混合したインクを、
スクリーン印刷法を用いて塗布することで撥水層を形成
した。このとき、撥水層の一部は、カーボンペーパーの
中に埋め込まれた。
On the other hand, the carbon paper, which serves as the gas diffusion layer of the electrode, was treated for water repellency. Carbon paper with external dimensions of 16 cm x 20 cm and a thickness of 360 μm (TGP, ToGP)
-H-120) was immersed in an aqueous dispersion of a fluororesin (Neotron ND1 manufactured by Daikin Industries, Ltd.), dried, and heated at 400 ° C for 30 minutes to impart water repellency. An ink obtained by mixing conductive carbon powder and an aqueous dispersion of fine polytetrafluoroethylene (PTFE) powder on one surface of this carbon paper,
A water-repellent layer was formed by applying using a screen printing method. At this time, a part of the water repellent layer was embedded in the carbon paper.

【0018】このカーボンペーパーをその撥水層の面が
触媒層の側に接するように、上記の触媒層を形成した高
分子電解質膜にホットプレスで接合して電解質膜電極接
合体(MEA)を作製した。また、MEAの水素イオン
伝導性高分子電解質膜の外周部には、ゴム製のガスケッ
ト板を接合し、冷却水、燃料ガス及び酸化剤ガスの流通
用のマニホールド穴を形成した。一方、外寸が20cm
×32cm、厚みが1.3mm、ガス流路および冷却水
流路の深さが0.5mmの樹脂含浸黒鉛板から構成した
セパレータ板を準備した。MEAの一方の面に酸化剤ガ
ス流路を有するセパレータ板を、他方の面に燃料ガス流
路を有するセパレータ板をそれぞれ重ね合わせて単電池
とした。この単電池を100セル積層して電池スタック
を組み立てた。なお、2セル毎に、背面に冷却水路用溝
を形成したセパレータ板を挿入した。電池スタックの両
端部には、ステンレス鋼製の集電板と絶縁板を介して端
板を重ね、締結ロッドで固定した。このときの締結圧は
セパレータ板の面積あたり15kgf/cm2とした。
この電池をAとする。
This carbon paper is joined by hot pressing to the polymer electrolyte membrane having the above catalyst layer so that the surface of the water repellent layer is in contact with the side of the catalyst layer to form an electrolyte membrane electrode assembly (MEA). It was made. Further, a rubber gasket plate was joined to the outer peripheral portion of the hydrogen ion conductive polymer electrolyte membrane of the MEA to form a manifold hole for circulating cooling water, fuel gas and oxidant gas. On the other hand, the outer size is 20 cm
A separator plate composed of a resin-impregnated graphite plate having a size of 32 cm, a thickness of 1.3 mm, and a gas flow passage and a cooling water flow passage having a depth of 0.5 mm was prepared. A separator plate having an oxidant gas flow channel on one surface of the MEA and a separator plate having a fuel gas flow channel on the other surface were overlaid to form a single cell. A cell stack was assembled by stacking 100 cells of this unit cell. A separator plate having a cooling water channel groove formed on the back surface was inserted every two cells. At both ends of the battery stack, end plates were stacked via a stainless steel collector plate and an insulating plate and fixed with fastening rods. The fastening pressure at this time was 15 kgf / cm 2 per area of the separator plate.
This battery is designated as A.

【0019】《実施例2》撥水化カーボン粉末と触媒粉
末とを表1に示す比率で乾式混合した以外は実施例1と
同様にして、電池B〜Gを組み立てた。
Example 2 Batteries B to G were assembled in the same manner as in Example 1 except that the water-repellent carbon powder and the catalyst powder were dry-mixed at the ratio shown in Table 1.

【0020】《実施例3》撥水化カーボン粉末を380
℃で30分間焼成した以外は実施例2の電池Dと同様に
して電池D'を組み立てた。
Example 3 Water repellent carbon powder 380
A battery D ′ was assembled in the same manner as the battery D of Example 2 except that the baking was performed at 30 ° C. for 30 minutes.

【0021】《比較例1》まず、撥水化カーボン粉末
を、次のようにして調製した。カーボン粉末としてはア
セチレンブラック(電気化学工業(株)製デンカブラッ
ク)を用いた。撥水性樹脂の分散液としてフッ素樹脂の
水性ディスパージョン(ダイキン工業(株)製ポリフロ
ンPTFE D−1)を用いた。コロイドミルを用い
て、イオン交換水1200gと界面活性剤Triton
X−100の8gとを10000rpmで1分間混合
し、そこにアセチレンブラック40gを徐々に加え、1
0000rpmで5分間混合・分散した。次に、この分
散液にフッ素樹脂ディスパージョンを45g加え、10
000rpmで10分間混合・分散した。そして、この
分散液を8時間以上凍結した後に解凍・濾過し、380
℃で30分間焼成した。こうして調製した撥水化カーボ
ン粉末に、触媒粉末を表1に示す比率で乾式混合した。
この混合物を用いて実施例1と同様にして触媒層を形成
し、電池H〜Oを組み立てた。
Comparative Example 1 First, a water repellent carbon powder was prepared as follows. As the carbon powder, acetylene black (Denka Black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was used. An aqueous dispersion of fluororesin (Polyflon PTFE D-1 manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was used as a dispersion of the water-repellent resin. Using a colloid mill, ion-exchanged water 1200g and surfactant Triton
8 g of X-100 was mixed at 10000 rpm for 1 minute, and 40 g of acetylene black was gradually added thereto, 1
The mixture was mixed and dispersed at 0000 rpm for 5 minutes. Next, 45 g of fluororesin dispersion was added to this dispersion, and 10
The mixture was mixed and dispersed at 000 rpm for 10 minutes. Then, this dispersion is frozen for 8 hours or more and then thawed and filtered to obtain 380
Baking was performed at 30 ° C. for 30 minutes. Catalyst powder was dry-mixed with the water-repellent carbon powder thus prepared in a ratio shown in Table 1.
Using this mixture, a catalyst layer was formed in the same manner as in Example 1, and batteries H to O were assembled.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】以上の各燃料電池を80℃に保持し、燃料
極側に75℃の露点となるよう加湿・加温した水素ガス
を、空気極側に60℃の露点となるように加湿・加温し
た空気をそれぞれ供給した。その結果、電流を外部に出
力しない無負荷時には、98Vの電池開放電圧を得た。
また、この電池を燃料利用率85%、酸素利用率60
%、電流密度0.3A/cm2の条件で連続発電試験を
行い、出力特性の時間変化を測定した。
Each of the above fuel cells was maintained at 80 ° C., and the hydrogen gas that had been humidified and heated to a dew point of 75 ° C. on the fuel electrode side was humidified and heated to have a dew point of 60 ° C. on the air electrode side. Each warm air was supplied. As a result, a battery open circuit voltage of 98 V was obtained when no load was applied and the current was not output to the outside.
In addition, the fuel utilization rate of this battery is 85%, the oxygen utilization rate is 60%.
%, The continuous power generation test under conditions of a current density of 0.3 A / cm 2, to measure the time variation of the output characteristics.

【0024】図3は、電流密度0.3A/cm2におい
て50時間連続放電試験をした後の電池A〜Oの電圧を
撥水化カーボン粉末の比率に対してプロットして示す。
これより比較的初期である発電開始50時間後において
も、従来の湿式で調製した撥水化カーボン粉末を用いた
比較例の電池I〜O、撥水化カーボン粉末を添加してい
ない電池Hと比較して、本発明による撥水化カーボン粉
末を用いた実施例の電池A〜電池Gは、全領域において
高い電圧を示した。これは本実施例による撥水化カーボ
ン粉末がカーボン粉末に対して薄く均一に撥水材が被覆
されているため、撥水化カーボン粉末の添加量が少ない
電池でも水マネージメント効果があり、また添加量が多
い電池でもガスの拡散供給を阻害しないからである。
FIG. 3 shows the voltages of the batteries A to O after a continuous discharge test for 50 hours at a current density of 0.3 A / cm 2 plotted against the ratio of the water repellent carbon powder.
Even after 50 hours from the start of power generation, which is a relatively early stage, the batteries I to O of Comparative Examples using the water-repellent carbon powder prepared by the conventional wet method and the battery H to which the water-repellent carbon powder was not added were used. In comparison, the batteries A to G of the examples using the water repellent carbon powder according to the present invention showed a high voltage in all regions. This is because the water-repellent carbon powder according to this example is thinly and uniformly coated with the water-repellent material, so that the water-repellent carbon powder has a water management effect even in a battery with a small amount of addition. This is because even a large amount of batteries does not hinder the gas diffusion and supply.

【0025】図4は、電流密度0.3A/cm2におい
て8000時間連続放電試験後の電池A〜電池Oの電圧
を撥水化カーボン粉末の比率に対してプロットして示
す。比較例の電池H〜電池Oの発電開始8000時間後
における電圧は50時間後の電圧から3〜12V低下し
た。電圧の低下度合いは撥水化カーボン量の比率が少な
い電池ほど大きかった。これに対し実施例の電池A〜電
池Gにおいては、電池Aが3V低下しているだけで、他
の電池B〜電池Gは全く電圧低下は観察されなかった。
これより比較例の撥水化カーボン粉末は撥水材の被覆の
分布が大きいため、被覆されていないカーボン表面が多
く存在し、添加量が少ない電池は経時的に触媒層がフラ
ッディングを起こしたと考えられる。実施例の電池の撥
水化カーボン粉末は撥水材が凝集することなく均一に被
覆しているため、少ない添加量でも撥水性が低下するこ
となく高い電圧を維持したと考えられる。これらの結果
より、撥水化カーボン粉末/触媒粉末の比率は3/97
から50/50まで効果があり、好ましくは5/95か
ら40/60がより効果的である。
FIG. 4 shows the voltages of batteries A to O after a continuous discharge test for 8000 hours at a current density of 0.3 A / cm 2 plotted against the ratio of the water repellent carbon powder. The voltage of the battery H to battery O of the comparative example after 8000 hours from the start of power generation was 3 to 12 V lower than the voltage after 50 hours. The degree of decrease in voltage was greater in batteries having a smaller proportion of water-repellent carbon. On the other hand, in the batteries A to G of the example, the voltage of the battery A was reduced by 3 V, and no voltage reduction was observed in the other batteries B to G.
From this, it is considered that the water-repellent carbon powder of the comparative example had a large distribution of the coating of the water-repellent material, so that there were many uncoated carbon surfaces, and in the battery with a small addition amount, the catalyst layer flooded over time. To be Since the water-repellent carbon powder of the batteries of Examples was uniformly coated with the water-repellent material without agglomeration, it is considered that the high voltage was maintained without decreasing the water repellency even with a small addition amount. From these results, the ratio of water repellent carbon powder / catalyst powder was 3/97.
To 50/50 are effective, and 5/95 to 40/60 are more effective.

【0026】図5に電池Dと電池Lの電流密度0.3A
/cm2での連続放電試験の電圧変化をプロットした。
実施例と比較例ともに最も特性の高い、撥水カーボン粉
末比率が20%の電池であるが、比較例の電池Lは経時
的に電圧が低下しており、経時的に電圧低下率が増大し
た。これはフラッディングが始まるとそこから連鎖的に
フラッディングがはじまり加速するためである。これに
対して実施例の電池Dは全く電圧低下していないことか
ら、非常にフラッディングしにくい触媒層が実現できて
いると考えられる。図6は、電池Dと電池D'の電流密
度0.3A/cm2において連続放電試験をしたときの
電圧の経時変化をプロットして示す。連続放電試験開始
直後において、電池Dの電圧は電池D'と比較し約2V
低かったが、約50時間後に同じ電圧になり、その後は
ともに8000時間まで電圧は一定であった。これは電
池D'の撥水化カーボン粉末は電池作製前に380℃で
焼成を行い界面活性剤などの不純物を除去しているのに
対して、電池Dは不純物が残留しているため試験開始直
後の撥水性が不十分であるためである。しかし、それら
の不純物は電池の作動とともに生成水などにより電池系
外に排出されるため、約50時間後以降は同じ電圧にな
った。
FIG. 5 shows the current densities of the batteries D and L of 0.3 A.
The voltage change in the continuous discharge test at / cm 2 was plotted.
Both the example and the comparative example have the highest characteristics and the water-repellent carbon powder ratio is 20%, but the voltage of the battery L of the comparative example decreases with time, and the rate of voltage decrease increases with time. . This is because when flooding starts, flooding will start in a chain from there and accelerate. On the other hand, since the battery D of the example has no voltage drop at all, it is considered that a catalyst layer which is extremely hard to flood is realized. FIG. 6 is a plot showing changes over time in voltage when a continuous discharge test was performed at a current density of 0.3 A / cm 2 of the batteries D and D ′. Immediately after the start of the continuous discharge test, the voltage of the battery D is about 2V compared with the battery D ′.
Although it was low, the same voltage was obtained after about 50 hours, and thereafter the voltage was constant until 8000 hours. This is because the water-repellent carbon powder of the battery D'was baked at 380 ° C to remove impurities such as surfactants before the battery was manufactured, whereas the battery D had impurities remaining and the test was started. This is because the water repellency immediately after is insufficient. However, since these impurities are discharged to the outside of the battery system by the generated water and the like as the battery operates, the voltage becomes the same after about 50 hours.

【0027】実施例においては、カソード触媒として白
金、アノード触媒として白金とルテニウムを採用した
が、本発明は触媒層の構造上のものであり、触媒種が異
なる場合でも同様の効果が得られる。また、撥水材とし
てポリテトラフルオロエチレンを採用したが、撥水性を
有しかつ耐酸性の樹脂であれば同様な効果が得られ、テ
トラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重
合体やテトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン/エ
チレン共重合体などを用いることができる。実施例にお
いては、撥水材/カーボン粉末の比率は4/6を採用し
たが、3/7〜6/4の範囲で同様の効果が得られる。
実施例においては、触媒層は高分子電解質膜に直接塗工
する方法を採用したが、カーボンペーパーに触媒層を形
成したり、一旦高分子基材に触媒層を形成し、これを高
分子電解質膜に転写したりしても同様の効果が得られ
る。
Although platinum is used as the cathode catalyst and platinum and ruthenium are used as the anode catalyst in the examples, the present invention is based on the structure of the catalyst layer, and similar effects can be obtained even when the catalyst species are different. Further, although polytetrafluoroethylene is adopted as the water repellent material, the same effect can be obtained if the resin has water repellency and is acid resistant, and tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer or tetrafluoroethylene / A perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, a tetrafluoroethylene / ethylene copolymer, etc. can be used. In the examples, the water repellent / carbon powder ratio was 4/6, but similar effects can be obtained within the range of 3/7 to 6/4.
In the examples, the method of directly coating the catalyst layer on the polymer electrolyte membrane was adopted, but the catalyst layer was formed on carbon paper, or once the catalyst layer was formed on the polymer base material, and the polymer electrolyte was used. Similar effects can be obtained by transferring to a film.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、カーボン
粉末を一定の粒子径の範囲内で、薄く均一に撥水材と接
合させた撥水化カーボン粉末を得ることができる。この
撥水化カーボン粉末を触媒層に混合することにより、触
媒層の撥水性が長期的に安定化し、電池の耐久性を向上
させることができる。また、この撥水化カーボン粉末を
275℃〜380℃で焼成することにより、界面活性剤
などの不純物が除去され、連続放電試験直後から高い出
力の得られる電池を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a water-repellent carbon powder in which carbon powder is thinly and uniformly bonded to a water-repellent material within a certain particle diameter range. By mixing the water repellent carbon powder with the catalyst layer, the water repellency of the catalyst layer is stabilized for a long period of time, and the durability of the battery can be improved. Further, by firing this water-repellent carbon powder at 275 ° C. to 380 ° C., impurities such as a surfactant are removed, and a battery that can obtain a high output immediately after the continuous discharge test can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に用いた撥水化カーボン粉末を
製造する装置の概略構成を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of an apparatus for producing a water-repellent carbon powder used in an example of the present invention.

【図2】撥水化カーボン粉末のモデルを表す図で、
(a)は本発明による撥水化カーボン粉末、(b)は従
来の撥水化カーボン粉末をそれぞれ示す。
FIG. 2 is a diagram showing a model of water-repellent carbon powder,
(A) shows a water repellent carbon powder according to the present invention, and (b) shows a conventional water repellent carbon powder.

【図3】連続放電試験50時間後の電池電圧と触媒層に
おける撥水化カーボン粉末の比率との関係を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a battery voltage after 50 hours of a continuous discharge test and a ratio of water-repellent carbon powder in a catalyst layer.

【図4】連続放電試験8000時間後の電池電圧と触媒
層における撥水化カーボン粉末の比率との関係を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a battery voltage after a continuous discharge test for 8000 hours and a ratio of water-repellent carbon powder in a catalyst layer.

【図5】電池Dおよび電池Lの連続放電試験における電
圧の経時変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing changes over time in voltage in a continuous discharge test of batteries D and L.

【図6】電池Dと電池D'の連続放電試験における電圧
の経時変化を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing changes over time in voltage in a continuous discharge test of batteries D and D ′.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下部円筒状容器 2 筒部 3 上部円筒状容器 4 バグフィルター 5 ガス導入口 6 造粒プレート 7 撹拌羽根 8 造粒プレートと撹拌羽根との間のギャップ 9 圧縮ガス噴射ノズル 10 衝突ターゲット 11 高圧スプレー 12 ガス排出口 21 カーボン粉末 22 撥水材 1 Lower cylindrical container 2 tube 3 Upper cylindrical container 4 Bug filter 5 gas inlet 6 granulation plate 7 stirring blades 8 Gap between granulation plate and stirring blade 9 Compressed gas injection nozzle 10 collision target 11 high pressure spray 12 gas outlet 21 carbon powder 22 Water repellent

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 喜博 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 吉田 昭彦 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 与那嶺 毅 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) 5H018 AA06 AS01 BB01 BB06 BB11 DD06 EE03 EE05 EE08 EE17 EE18 EE19 HH08 5H026 AA06 CX05 EE02 EE05 EE18 EE19 HH08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshihiro Hori             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Akihiko Yoshida             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Osamu Sakai             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Yonamine             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 5H018 AA06 AS01 BB01 BB06 BB11                       DD06 EE03 EE05 EE08 EE17                       EE18 EE19 HH08                 5H026 AA06 CX05 EE02 EE05 EE18                       EE19 HH08

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 貴金属触媒を担持したカーボン粉末、水
素イオン伝導性高分子電解質および撥水材を被覆した撥
水化カーボン粉末から構成される触媒層を有する電極の
製造方法であって、前記撥水化カーボン粉末を製造する
工程が、流動するカーボン粉末に撥水材の分散液を噴霧
するとともに乾燥して前記カーボン粉末に撥水材を付着
する工程、撥水材を付着したカーボン粉末を粉砕する工
程、および撥水材を付着したカーボン粉末を造粒する工
程からなることを特徴とする高分子電解質型燃料電池用
電極の製造方法。
1. A method for producing an electrode having a catalyst layer comprising a carbon powder carrying a noble metal catalyst, a hydrogen ion conductive polymer electrolyte and a water repellent carbon powder coated with a water repellent material. The step of producing hydrated carbon powder includes spraying a dispersion of a water repellent material on flowing carbon powder and drying it to attach the water repellent material to the carbon powder, and crushing the carbon powder to which the water repellent material is attached. And a step of granulating a carbon powder having a water repellent material attached thereto, the method for producing an electrode for a polymer electrolyte fuel cell.
【請求項2】 前記撥水化カーボン粉末を製造する工程
が、前記撥水化カーボン粉末を275℃以上380℃以
下で焼成する工程を含む請求項1記載の高分子電解質型
燃料電池用電極の製造方法。
2. The electrode for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the step of producing the water repellent carbon powder includes the step of firing the water repellent carbon powder at 275 ° C. or higher and 380 ° C. or lower. Production method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006260909A (en) * 2005-03-16 2006-09-28 Nissan Motor Co Ltd Membrane electrode assembly and polymer electrolyte fuel cell using the same
JP2007059129A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system

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