JP2006100056A - Fuel cell electrode and solid polymer fuel cell - Google Patents

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祥次 市原
Hiroaki Usui
博明 臼井
Akiko Nishijima
明子 西嶋
Shizuka Mitsuya
静可 三ツ屋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell electrode having a catalyst layer with low gas permeability on anode or cathode. <P>SOLUTION: The fuel cell electrode 100 has a carbonaceous porous material layer 20 formed by baking a mixture of 50g of phenol novolac resin and 30g of polymethyl methacrylate resin (PMMA) after extracting PMMA therefrom, laminated on porous conductive supporting member 10 like carbon paper, having through holes having diameter of 5 nm to 500 nm; and a catalyst metal plated layer 30 formed by an electric plating method carried out in continuous gas bubble phase of nickel plating solution. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池用電極等に関し、より詳しくは、固体高分子形燃料電池に適した燃料電池用電極等に関する。   The present invention relates to a fuel cell electrode and the like, and more particularly to a fuel cell electrode suitable for a polymer electrolyte fuel cell.

近年、注目を集めている燃料電池の中でも、固体高分子膜を電解質膜とする固体高分子形燃料電池は、100℃以下の低温で作動する等の利点を有することから様々な分野での使用が期待されている。
固体高分子形燃料電池の作動原理は、燃料極(アノード)と空気極(カソード)とからなる一対の電極の間にイオン伝導性の固体高分子膜を挟み、アノード及びカソードに、それぞれ水素ガス及び空気等を流通させ、さらに、アノード及びカソードの表面に各々形成された触媒層と固体高分子膜との接触面で起きる電気化学反応によって電力を得ている(特許文献1及び特許文献2参照)。
また、このようなアノード及びカソードの表面の触媒層には、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属成分を、カーボンブラック等の導電性粉末担体に担持させた担持触媒が用いられているが、このような担持触媒の生成工程において生じる重金属成分の析出等の不具合を解消するために、無電解メッキにより触媒を担体に担持する方法も報告されている(特許文献3参照)。
Among fuel cells that have been attracting attention in recent years, solid polymer fuel cells that use a solid polymer membrane as an electrolyte membrane have advantages such as operating at a low temperature of 100 ° C. or lower, and are therefore used in various fields. Is expected.
The polymer electrolyte fuel cell operates in such a manner that an ion-conducting solid polymer membrane is sandwiched between a pair of electrodes consisting of a fuel electrode (anode) and an air electrode (cathode), and hydrogen gas is applied to the anode and cathode, respectively. In addition, electric power is obtained by an electrochemical reaction that occurs at the contact surface between the catalyst layer and the solid polymer film formed on the surfaces of the anode and the cathode, respectively (see Patent Document 1 and Patent Document 2). ).
In addition, a supported catalyst in which a noble metal component such as platinum (Pt) or palladium (Pd) is supported on a conductive powder carrier such as carbon black is used for the catalyst layer on the surfaces of the anode and the cathode. However, a method for supporting the catalyst on the support by electroless plating has also been reported in order to solve the problems such as precipitation of heavy metal components that occur in the production process of the supported catalyst (see Patent Document 3).

特開2000−106193号公報JP 2000-106193 A 特開2002−237306号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-237306 特開平08−141400号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-141400

ところで、固体高分子形燃料電池においては、イオン伝導性の固体高分子膜と接触するアノード及びカソード表面の触媒層のガス透過性が、燃料電池の性能に影響を与えることが知られている。即ち、触媒層のガス透過性が高いと、アノード及びカソードに供給される水素等の気体が固体高分子膜を通して拡散しやすく、その結果、燃料電池の性能が低下する傾向がある。このような点から、前述したように、無電解メッキ等の方法によればアノード及びカソードの表面の触媒層の均一性が向上するとともに、ガス透過性がある程度低下すると考えることもできる。
しかし、通常、アノード及びカソードにはカーボンペーパー等のガス透過性の多孔質材料が用いられていることから、このようなガス透過性が高い支持基板上にメッキ処理を行い、触媒層のガス透過性を低減するためには、多孔質材料の孔を塞ぐ程度にメッキを行う必要がある。その結果、触媒層の厚さが増大し、燃料電池の効率を低下させる一因となるおそれがある。
また、メッキ膜を形成する金属粒子は、通常、20nm以上の粒径を有するものが多く、さらに、孔径1μm以上のピンホールが多数生成することが知られている。このため、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属成分により形成される触媒層のガス透過性を効果的に低減し、アノード及びカソードに供給される水素等の気体の拡散を低減するには限界がある。
By the way, in the polymer electrolyte fuel cell, it is known that the gas permeability of the catalyst layer on the anode and cathode surfaces in contact with the ion conductive solid polymer membrane affects the performance of the fuel cell. That is, when the gas permeability of the catalyst layer is high, a gas such as hydrogen supplied to the anode and the cathode tends to diffuse through the solid polymer membrane, and as a result, the performance of the fuel cell tends to be lowered. From this point, as described above, it can be considered that the method such as electroless plating improves the uniformity of the catalyst layer on the surfaces of the anode and the cathode and lowers the gas permeability to some extent.
However, since a gas permeable porous material such as carbon paper is usually used for the anode and the cathode, plating is performed on a support substrate having such a high gas permeability, and the gas permeation of the catalyst layer is performed. In order to reduce the property, it is necessary to perform plating to such an extent that the pores of the porous material are blocked. As a result, the thickness of the catalyst layer increases, which may contribute to a decrease in fuel cell efficiency.
In addition, it is known that the metal particles forming the plating film usually have a particle diameter of 20 nm or more, and that many pinholes having a hole diameter of 1 μm or more are generated. This effectively reduces the gas permeability of the catalyst layer formed by noble metal components such as platinum (Pt) and palladium (Pd), and reduces the diffusion of gases such as hydrogen supplied to the anode and cathode. There are limits.

本発明は、このような固体高分子形燃料電池を開発する上で生じた要請に応えるべくなされたものである。即ち本発明の目的は、アノード又はカソードの表面に、低ガス透過性の触媒層が形成された燃料電池用電極を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、低ガス透過性の触媒層が形成された一対の電極の間にイオン伝導性の固体高分子膜が挟まれた燃料電池を提供することにある。
The present invention has been made to meet the demands that arise in developing such a polymer electrolyte fuel cell. That is, an object of the present invention is to provide a fuel cell electrode in which a low gas permeability catalyst layer is formed on the surface of an anode or a cathode.
Another object of the present invention is to provide a fuel cell in which an ion conductive solid polymer membrane is sandwiched between a pair of electrodes on which a low gas permeable catalyst layer is formed.

かかる要請に応えるべく、本発明においては、燃料電池用電極として、カーボンペーパー等の多孔質材料からなる支持部材上に、狭い孔径の連通孔を有する多孔質材料層を設け、その上に、さらに小粒径の金属粒子からなる金属触媒層を形成する構成を採用している。
即ち、本発明によれば、反応性ガスを拡散させ、ガス透過性及び導電性を有する多孔質導電性支持部材と、多孔質導電性支持部材上に積層され、孔径10nm〜500nmの連通孔を有する多孔質材料層と、多孔質材料層の表面に形成され、電気化学反応用の触媒からなる触媒金属メッキ層と、を有することを特徴とする燃料電池用電極が提供される。
In order to meet such a demand, in the present invention, as a fuel cell electrode, a porous material layer having a communication hole with a narrow pore diameter is provided on a support member made of a porous material such as carbon paper. The structure which forms the metal catalyst layer which consists of a metal particle of a small particle diameter is employ | adopted.
That is, according to the present invention, a porous conductive support member that diffuses reactive gas, has gas permeability and conductivity, and is laminated on the porous conductive support member, and has a communication hole having a pore diameter of 10 nm to 500 nm. There is provided a fuel cell electrode comprising a porous material layer having a catalyst metal plating layer formed on the surface of the porous material layer and made of a catalyst for electrochemical reaction.

本発明が適用される燃料電池用電極における多孔質材料層は、熱硬化性樹脂/熱可塑性樹脂の90/10〜20/80(重量%比)の均一な混合物中の熱硬化性樹脂を硬化させて相分離を生じさせた後、熱可塑性樹脂を除去し、さらに、硬化した熱硬化性樹脂を炭化することにより形成されることが好ましい。このような多孔質材料層には、孔径10nm〜500nmの範囲に制御された連通孔構造が形成され、且つ優れた耐熱性を有する炭素質の多孔質材料層が得られる。その結果、このような孔径が小さい炭素質材料から構成される多孔質材料層上に均一な触媒層を形成することが可能となる。   A porous material layer in a fuel cell electrode to which the present invention is applied cures a thermosetting resin in a uniform mixture of thermosetting resin / thermoplastic resin of 90/10 to 20/80 (weight% ratio). It is preferably formed by causing the phase separation to occur and then removing the thermoplastic resin and carbonizing the cured thermosetting resin. In such a porous material layer, a communicating pore structure in which the pore diameter is controlled in the range of 10 nm to 500 nm is formed, and a carbonaceous porous material layer having excellent heat resistance is obtained. As a result, it is possible to form a uniform catalyst layer on the porous material layer composed of such a carbonaceous material having a small pore diameter.

ここで、本発明が適用される固体高分子形燃料電池において、多孔質導電性支持部材が、熱硬化性樹脂/熱可塑性樹脂の90/10〜20/80(重量%比)の均一な混合物中の熱硬化性樹脂を硬化させて相分離を生じさせた後、熱可塑性樹脂を除去し、さらに硬化した熱硬化性樹脂を炭化することにより形成されるものであり、この場合、熱可塑性樹脂は、多孔質材料層を形成する際に用いるものとは異なる熱可塑性樹脂であることが好ましい。   Here, in the polymer electrolyte fuel cell to which the present invention is applied, the porous conductive support member is a uniform mixture of thermosetting resin / thermoplastic resin of 90/10 to 20/80 (weight% ratio). It is formed by curing the thermosetting resin therein, causing phase separation, removing the thermoplastic resin, and further carbonizing the cured thermosetting resin. In this case, the thermoplastic resin Is preferably a thermoplastic resin different from that used when forming the porous material layer.

また、さらに、本発明が適用される固体高分子形燃料電池において、多孔質導電性支持部材が、炭素繊維部材の表面に塗布した熱硬化性樹脂/熱可塑性樹脂の90/10〜20/80(重量%比)の均一な混合物中の熱硬化性樹脂を硬化させて相分離を生じさせた後、熱可塑性樹脂を除去し、さらに硬化した熱硬化性樹脂を炭化することにより形成されることが好ましい。この場合、多孔質導電性支持部材は、きわめて小さい孔を有する表面層と、その下側に形成された比較的大きい連通孔を有する構造と、を有することになる。
尚、多孔質材料層の厚さは、10μm〜500μmの範囲であることが好ましい。
Further, in the polymer electrolyte fuel cell to which the present invention is applied, the porous conductive support member is 90 / 10-20 / 80 of thermosetting resin / thermoplastic resin applied to the surface of the carbon fiber member. It is formed by curing the thermosetting resin in a uniform mixture (weight% ratio) to cause phase separation, removing the thermoplastic resin, and further carbonizing the cured thermosetting resin. Is preferred. In this case, the porous conductive support member has a surface layer having extremely small holes and a structure having relatively large communication holes formed under the surface layer.
In addition, it is preferable that the thickness of a porous material layer is the range of 10 micrometers-500 micrometers.

本発明が適用される燃料電池用電極における触媒金属メッキ層は、触媒及び界面活性剤を含有する電解質溶液からなる連続的な気泡相中で、多孔質材料層表面にメッキ処理を行うことにより形成されることが好ましい。このように、連続的な気泡相中でメッキ処理を行うことにより、触媒金属メッキ層の表面に存在するピンホールが圧倒的に減少する。
具体的には、触媒金属メッキ層は、触媒として使用する金属の結晶粒子径が40nm以下であることが好ましい。また、触媒金属メッキ層の厚さは、0.1μm〜10μmの範囲であることが好ましい。
The catalytic metal plating layer in the fuel cell electrode to which the present invention is applied is formed by plating the surface of the porous material layer in a continuous cell phase composed of an electrolyte solution containing a catalyst and a surfactant. It is preferred that Thus, by performing the plating process in a continuous bubble phase, pinholes existing on the surface of the catalytic metal plating layer are greatly reduced.
Specifically, the catalyst metal plating layer preferably has a crystal particle diameter of a metal used as a catalyst of 40 nm or less. The thickness of the catalytic metal plating layer is preferably in the range of 0.1 μm to 10 μm.

次に、本発明によれば、一対の電極の間に挟まれたイオン伝導性固体高分子膜を有する固体高分子形燃料電池であって、電極が、多孔質導電性支持部材と、多孔質導電性支持部材上に積層され、孔径5nm〜1000nmの連通孔を有する炭素質からなる多孔質材料層と、多孔質材料層の表面に形成され、イオン伝導性固体高分子膜に接する触媒金属メッキ層と、から構成されることを特徴とする固体高分子形燃料電池が提供される。   Next, according to the present invention, there is provided a solid polymer fuel cell having an ion conductive solid polymer membrane sandwiched between a pair of electrodes, the electrode comprising a porous conductive support member and a porous A porous material layer made of a carbonaceous material having a communication hole with a pore diameter of 5 nm to 1000 nm laminated on a conductive support member, and catalytic metal plating formed on the surface of the porous material layer and in contact with the ion conductive solid polymer film And a polymer electrolyte fuel cell comprising a layer.

尚、本発明が適用される固体高分子形燃料電池において、イオン伝導性固体高分子膜が、パーフルオロスルホン酸ポリマー膜であることが好ましい。   In the solid polymer fuel cell to which the present invention is applied, the ion conductive solid polymer membrane is preferably a perfluorosulfonic acid polymer membrane.

かくして本発明によれば、アノード又はカソードの表面に、低ガス透過性の触媒層が形成された燃料電池用電極を提供される。   Thus, according to the present invention, there is provided a fuel cell electrode in which a low gas-permeable catalyst layer is formed on the surface of an anode or a cathode.

以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について、図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本実施の形態が適用される燃料電池用電極を説明する図である。図1には、固体高分子形燃料電池に使用される燃料電池用電極100が示されている。燃料電池用電極100は、ガス透過性及び導電性を有する多孔質導電性支持部材10と、この多孔質導電性支持部材10上に積層され、孔径10nm〜500nmの連通孔を有する炭素質からなる多孔質材料層20と、多孔質材料層20の表面に形成された触媒金属メッキ層30と、を有するものである。図1に示すように、触媒金属メッキ層30の表面は、電解質の固体高分子材料からなる固体高分子膜40に接している。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a fuel cell electrode to which the present embodiment is applied. FIG. 1 shows a fuel cell electrode 100 used in a polymer electrolyte fuel cell. The fuel cell electrode 100 is composed of a porous conductive support member 10 having gas permeability and conductivity, and a carbonaceous material laminated on the porous conductive support member 10 and having communication holes having a pore diameter of 10 nm to 500 nm. It has a porous material layer 20 and a catalytic metal plating layer 30 formed on the surface of the porous material layer 20. As shown in FIG. 1, the surface of the catalytic metal plating layer 30 is in contact with a solid polymer film 40 made of an electrolyte solid polymer material.

多孔質導電性支持部材10は、通常、孔径0.5μm〜50μm程度の孔を有し、水素又は酸素等の反応性ガスを触媒層である触媒金属メッキ層30へと拡散させる機能を果たす。多孔質導電性支持部材10を構成する材料としては、特に限定されないが、通常、導電性を備えた材料としては、炭素繊維を用いた紙(カーボンペーパー)、炭素繊維を用いた織布(カーボンクロス)、焼結金属、セラミックス等が挙げられる。   The porous conductive support member 10 usually has pores having a pore diameter of about 0.5 μm to 50 μm, and functions to diffuse a reactive gas such as hydrogen or oxygen into the catalyst metal plating layer 30 which is a catalyst layer. The material constituting the porous conductive support member 10 is not particularly limited. Usually, the material having conductivity is paper using carbon fiber (carbon paper), woven fabric using carbon fiber (carbon). Cross), sintered metal, ceramics and the like.

次に、多孔質材料層20について説明する。
多孔質材料層20は、通常、孔径が5nm〜1000nm、好ましくは、10nm〜500nmの連通孔を有する炭素質材料から構成され、多孔質導電性支持部材10上に、通常、厚さ10μm〜500μmの多孔質層として形成されている。
多孔質材料層20の形成方法は、特に限定されないが、通常、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを均一に混合した後、熱硬化性樹脂を硬化させて相分離を生じさせ、さらに、相分離した熱可塑性樹脂を除去することにより形成される。
Next, the porous material layer 20 will be described.
The porous material layer 20 is usually composed of a carbonaceous material having a communication hole having a pore diameter of 5 nm to 1000 nm, preferably 10 nm to 500 nm, and is usually 10 μm to 500 μm in thickness on the porous conductive support member 10. It is formed as a porous layer.
The method for forming the porous material layer 20 is not particularly limited, but usually, after the thermosetting resin and the thermoplastic resin are uniformly mixed, the thermosetting resin is cured to cause phase separation, It is formed by removing the separated thermoplastic resin.

熱硬化性樹脂としては、熱可塑性樹脂と混合した際に相分離を起こさず、通常、140℃以上で硬化するものが好ましく用いられる。また、熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、通常10,000以下、好ましくは5,000以下である。さらに、分子内にベンゼン環やヘテロ環を有するもの、又は熱処理によりこれらの環を生成するものが好ましく用いられる。   As the thermosetting resin, a resin that does not cause phase separation when mixed with a thermoplastic resin and is usually cured at 140 ° C. or higher is preferably used. The weight average molecular weight of the thermosetting resin is usually 10,000 or less, preferably 5,000 or less. Furthermore, what has a benzene ring and a hetero ring in a molecule | numerator, or the thing which produces | generates these rings by heat processing is used preferably.

熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、リグニン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、リグニン樹脂が好ましい。これらの熱硬化性樹脂は、何れか一種を単独で用いても良く、何れか二種以上を任意の組み合わせで混合して用いても良い。   Specific examples of the thermosetting resin include phenol resin, epoxy resin, polyimide resin, silicon resin, lignin resin, and the like. Among these, a phenol resin, an epoxy resin, a polyimide resin, and a lignin resin are preferable. Any one of these thermosetting resins may be used alone, or any two or more thereof may be mixed and used in any combination.

熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、混合する熱硬化性樹脂の分解温度より低い温度で分解するものが用いられ、通常、500℃以下の温度で分解するものが好ましい。
熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン樹脂、ビニルアルコール樹脂、アクリルアミド樹脂、ビニルピロール樹脂、アクリロニトリル樹脂及びこれらの共重合体のうち、少なくとも1種以上を含むもの及びこれらのオリゴマーが挙げられる。これらの中でも、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリエーテル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリ酢酸ビニル及びこれらの共重合体が好ましい。
Although it does not specifically limit as a thermoplastic resin, The thing decomposed | disassembled at the temperature lower than the decomposition temperature of the thermosetting resin to mix is used, and what decomposes | disassembles normally at the temperature of 500 degrees C or less is preferable.
Specific examples of the thermoplastic resin include, for example, polyacrylate ester, polymethacrylate ester, polyester resin, polyether resin, polyvinyl acetate, polystyrene resin, vinyl alcohol resin, acrylamide resin, vinyl pyrrole resin, acrylonitrile resin, and these. Among these copolymers, those containing at least one kind and oligomers thereof may be mentioned. Among these, polyacrylic acid ester, polymethacrylic acid ester, polyether resin, polyether resin, polyvinyl acetate, and copolymers thereof are preferable.

具体的には、例えば、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリイソプロピルメタクリレート、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド等が挙げられる。これらの中でも、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキサイドが好ましい。   Specific examples include polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polyethyl acrylate, polyisopropyl methacrylate, polyvinyl methyl ether, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, and polyacrylamide. Among these, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polyethyl acrylate, polyvinyl methyl ether, and polyethylene oxide are preferable.

また、これら熱可塑性樹脂に官能基を付加した誘導体を用いることも可能で、官能基の種類としては、熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であれば、フェノール性の水酸基と水素結合性の官能基、例えば、カルボキシル基、ニトロ基、アミノ基、アミド基、ハロゲン基、スルホニル基などを有するものが好ましい。熱可塑性樹脂は、何れか一種を単独で用いても良く、何れか二種以上を任意の組み合わせで混合して用いても良いが、通常単独で用いるのが好ましい。   In addition, it is also possible to use derivatives obtained by adding functional groups to these thermoplastic resins. As the types of functional groups, if the thermosetting resin is a phenol resin, a phenolic hydroxyl group and a hydrogen bonding functional group, For example, those having a carboxyl group, nitro group, amino group, amide group, halogen group, sulfonyl group and the like are preferable. Any one of the thermoplastic resins may be used alone, or any two or more may be mixed and used in any combination, but it is usually preferable to use them alone.

熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との好ましい組み合わせとしては、例えば、フェノールノボラック/ポリメチルメタクリレート、フェノールノボラック/ポリエチルメタクリレート、フェノールノボラック/スチレン−アクリロニトリル共重合体、フェノールノボラック/ポリアクリロニトリル、フェノールノボラック/ポリカーボネート、フェノールノボラック/ポリエチレンオキサイド、フェノールノボラック/ポリアクリルアミド、フェノールレゾール/ポリメチルメタクリレート、フェノールレゾール/ポリエチルメタクリレート、フェノールレゾール/スチレン−アクリロニトリル共重合体、フェノールレゾール/ポリアクリロニトリル、フェノールレゾール/ポリカーボネート、フェノールレゾール/ポリエチレンオキサイド、フェノールレゾール/ポリアクリルアミド、クレゾールノボラック/ポリメチルメタクリレート、クレゾールノボラック/ポリエチルメタクリレート、クレゾールノボラック/ポリブチルアクリレート、クレゾールノボラック/スチレン−アクリロニトリル共重合体、クレゾールノボラック/ポリアクリロニトリル、クレゾールノボラック/ポリカーボネート、クレゾールノボラック/ポリエチレンオキサイド、クレゾールノボラック/ポリアクリルアミド、クレゾールレゾール/ポリメチルメタクリレート、クレゾールレゾール/ポリエチルメタクリレート、クレゾールレゾール/ポリブチルアクリレート、クレゾールレゾール/スチレン−アクリロニトリル共重合体、クレゾールレゾール/ポリアクリロニトリル、クレゾールレゾール/ポリカーボネート、クレゾールレゾール/ポリエチレンオキサイド、クレゾールレゾール/ポリアクリルアミド等が挙げられる。   Preferred combinations of thermosetting resin and thermoplastic resin include, for example, phenol novolac / polymethyl methacrylate, phenol novolac / polyethyl methacrylate, phenol novolac / styrene-acrylonitrile copolymer, phenol novolac / polyacrylonitrile, phenol novolac / Polycarbonate, phenol novolac / polyethylene oxide, phenol novolac / polyacrylamide, phenol resole / polymethyl methacrylate, phenol resole / polyethyl methacrylate, phenol resole / styrene-acrylonitrile copolymer, phenol resole / polyacrylonitrile, phenol resole / polycarbonate, phenol Resole / polyethylene oxide, fluorine Nordresol / polyacrylamide, cresol novolak / polymethyl methacrylate, cresol novolak / polyethyl methacrylate, cresol novolak / polybutyl acrylate, cresol novolak / styrene-acrylonitrile copolymer, cresol novolak / polyacrylonitrile, cresol novolak / polycarbonate, cresol novolak / Polyethylene oxide, cresol novolak / polyacrylamide, cresol resol / polymethyl methacrylate, cresol resol / polyethyl methacrylate, cresol resol / polybutyl acrylate, cresol resol / styrene-acrylonitrile copolymer, cresol resol / polyacrylonitrile, cresol resol / Po Carbonate, cresol resol / polyethylene oxide, cresol resol / polyacrylamide and the like.

これらの中でも、フェノールノボラック/ポリメチルメタクリレート、フェノールノボラック/ポリエチレンオキサイド、フェノールレゾール/ポリメチルメタクリレート、フェノールレゾール/ポリエチレンオキサイド、クレゾールノボラック/ポリメチルメタクリレート、クレゾールノボラック/ポリエチルメタクリレート、クレゾールノボラック/ポリブチルアクリレート、クレゾールノボラック/ポリエチレンオキサイド、クレゾールノボラック/ポリアクリルアミド、クレゾールレゾール/ポリメチルメタクリレート、クレゾールレゾール/ポリエチルメタクリレート、クレゾールレゾール/ポリエチレンオキサイドが好ましい。   Among these, phenol novolak / polymethyl methacrylate, phenol novolak / polyethylene oxide, phenol resole / polymethyl methacrylate, phenol resole / polyethylene oxide, cresol novolak / polymethyl methacrylate, cresol novolak / polyethyl methacrylate, cresol novolak / polybutyl acrylate Cresol novolak / polyethylene oxide, cresol novolak / polyacrylamide, cresol resol / polymethyl methacrylate, cresol resol / polyethyl methacrylate, cresol resol / polyethylene oxide are preferred.

熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との適切な組み合わせにより、均一な混合状態の樹脂の混合物を調製した後、熱硬化性樹脂成分を硬化させ、均一混合状態から相分離状態への移行が生じるとともに、熱可塑性樹脂成分が連通した状態を生成し、この状態から、熱可塑性樹脂成分を除去することにより、メソ孔からマクロ孔の領域に制御された連通孔構造が形成される。   After preparing a resin mixture in a uniform mixed state by an appropriate combination of a thermosetting resin and a thermoplastic resin, the thermosetting resin component is cured, and a transition from a uniform mixed state to a phase separated state occurs. Then, a state in which the thermoplastic resin component communicates is generated, and from this state, by removing the thermoplastic resin component, a communication hole structure controlled from the mesopore to the macropore region is formed.

本実施の形態における多孔質材料層20は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との均一な混合状態の樹脂の混合物から調製されることが必要である。例えば、熱可塑性樹脂同士の混合物の場合は、一方の成分のみを除去することは難しい場合が多く、上手く除去できた場合でも残った多孔膜のガラス転移温度が低かったり、焼成などの高温処理によって多孔構造が破壊したり、完全に分解することによって気化したりするなどの問題が生じる。また、非相溶性の熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とをブレンド成分として組み合わせた場合は、双方の樹脂成分が海島構造を形成してマトリックスとドメインとに分離してしまい、連通した細孔を形成できないという問題が生じる。   The porous material layer 20 in the present embodiment needs to be prepared from a resin mixture in a uniform mixed state of a thermosetting resin and a thermoplastic resin. For example, in the case of a mixture of thermoplastic resins, it is often difficult to remove only one component, and even if it can be successfully removed, the glass transition temperature of the remaining porous film is low, or by high temperature treatment such as baking Problems such as destruction of the porous structure or vaporization due to complete decomposition occur. In addition, when incompatible thermosetting resin and thermoplastic resin are combined as a blend component, both resin components form a sea-island structure and are separated into a matrix and a domain, and the pores communicated with each other are formed. The problem that it cannot be formed arises.

尚、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との混合物の相溶性は、示差走査熱量計(Differential Scanning Calorimeter:DSC)を用いてガラス転移温度の測定結果から判断される。熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との間に相溶性がある場合には、これらの樹脂の均一な混合物のガラス転移温度は、母材である熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のガラス転移温度とは異なる温度になり、特に、相溶性が高い場合は、ガラス転移温度は1つだけ観測される。   In addition, the compatibility of the mixture of a thermosetting resin and a thermoplastic resin is judged from the measurement result of a glass transition temperature using a differential scanning calorimeter (Differential Scanning Calorimeter: DSC). When there is compatibility between the thermosetting resin and the thermoplastic resin, the glass transition temperature of the uniform mixture of these resins is the glass transition temperature of the thermosetting resin and the thermoplastic resin as the base material. At different temperatures, in particular when the compatibility is high, only one glass transition temperature is observed.

熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを混合する方法としては、例えば、これらの樹脂を、アセトン、メタノール、テトラヒドロフラン、クロロフォルム、水、ジメチルフォルムアミド等の溶剤にそれぞれ溶解させてから混合する方法と、これらの樹脂を、ニーダー等の機械的混合により直接混合する方法とが挙げられる。
熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との混合割合は特に限定されないが、通常、熱硬化性樹脂/熱可塑性樹脂の割合が、重量%比で90/10〜20/80の範囲で適宜選択される。
As a method of mixing the thermosetting resin and the thermoplastic resin, for example, these resins are dissolved in a solvent such as acetone, methanol, tetrahydrofuran, chloroform, water, dimethylformamide and then mixed, And a method of directly mixing these resins by mechanical mixing such as a kneader.
The mixing ratio of the thermosetting resin and the thermoplastic resin is not particularly limited, but usually the ratio of the thermosetting resin / thermoplastic resin is appropriately selected within the range of 90/10 to 20/80 by weight ratio. .

熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との混合物は、通常、140℃以上、好ましくは160℃以上、より好ましくは180℃以上、但し、通常、300℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下の条件で熱処理が施され、熱硬化性樹脂の硬化反応が行われる。次に、熱硬化性樹脂成分を硬化させた混合樹脂から熱可塑性樹脂成分を除去することにより、熱硬化性樹脂成分からなる多孔体が得られる。
熱可塑性樹脂成分を除去する手法は特に限定されないが、通常、アセトン、クロロフォルム、水等により熱可塑性樹脂成分を抽出する方法と、通常、500℃以上の温度で熱硬化性樹脂成分を硬化させた混合樹脂を適宜焼成することにより除去する方法と、が挙げられる。
The mixture of the thermosetting resin and the thermoplastic resin is usually 140 ° C. or higher, preferably 160 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. or higher, but usually 300 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. A heat treatment is performed under the condition of 0 ° C. or less, and a curing reaction of the thermosetting resin is performed. Next, the porous body which consists of a thermosetting resin component is obtained by removing a thermoplastic resin component from the mixed resin which hardened the thermosetting resin component.
The method for removing the thermoplastic resin component is not particularly limited, but usually the method of extracting the thermoplastic resin component with acetone, chloroform, water or the like, and the thermosetting resin component is usually cured at a temperature of 500 ° C. or higher. And a method of removing the mixed resin by appropriately firing.

また、熱硬化性樹脂成分を炭化させて炭素質の多孔質材料とする場合にも、焼成による手法を用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂/熱可塑性樹脂の混合物から熱可塑性樹脂を抽出して除去した後、不活性ガス雰囲気下、目的温度まで2℃/minで昇温し、目的温度で1時間〜2時間程度保持した後、室温まで冷却することにより、炭素質多孔質材料が得られる。この場合、熱可塑性樹脂成分を予め抽出等の手法で除去した後に、残った熱硬化性樹脂成分を焼成することが好ましい。さらに、熱可塑性樹脂の分解温度が熱硬化性樹脂の分解炭化温度よりも低い場合には、焼成により熱可塑性樹脂成分の除去と同時に熱硬化性樹脂成分の炭化を行なうことも可能である。   Moreover, also when carbonizing a thermosetting resin component and making it a carbonaceous porous material, the method by baking can be used. For example, after extracting and removing a thermoplastic resin from a thermosetting resin / thermoplastic resin mixture, the temperature is raised to a target temperature at 2 ° C./min in an inert gas atmosphere, and the target temperature is 1 to 2 hours. After maintaining the degree, the carbonaceous porous material is obtained by cooling to room temperature. In this case, it is preferable that the remaining thermosetting resin component is baked after the thermoplastic resin component is previously removed by a technique such as extraction. Furthermore, when the decomposition temperature of the thermoplastic resin is lower than the decomposition carbonization temperature of the thermosetting resin, the thermosetting resin component can be carbonized simultaneously with the removal of the thermoplastic resin component by baking.

尚、多孔質導電性支持部材10は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との90/10〜20/80(重量%比)混合物を調製し、この混合物中の熱硬化性樹脂を硬化させて相分離を生じさせた後、熱可塑性樹脂を除去し、さらに硬化した熱硬化性樹脂を炭化することにより形成することもできる。この場合、熱硬化性樹脂との混合に用いる熱可塑性樹脂は、多孔質材料層20を形成する際に用いる熱可塑性樹脂とは異なる別の熱可塑性樹脂が好ましい。   The porous conductive support member 10 is prepared by preparing a 90 / 10-20 / 80 (weight% ratio) mixture of a thermosetting resin and a thermoplastic resin, and curing the thermosetting resin in the mixture. It can also be formed by removing the thermoplastic resin and carbonizing the cured thermosetting resin after causing phase separation. In this case, the thermoplastic resin used for mixing with the thermosetting resin is preferably another thermoplastic resin different from the thermoplastic resin used when forming the porous material layer 20.

さらに、多孔質導電性支持部材10は、例えば、カーボンペーパーまたはカーボンクロス等の炭素繊維部材からなる多孔質導電性支持部材10の表面に熱硬化性樹脂/熱可塑性樹脂の混合物の溶液を塗布し、次に、この混合物中の熱硬化性樹脂を硬化させて相分離を生じさせた後、熱可塑性樹脂を除去し、さらに硬化した熱硬化性樹脂を炭化することにより形成することもできる。この場合、多孔質導電性支持部材10は、きわめて小さい孔を有する表面層と、その下側に形成された比較的大きい連通孔を有する構造と、を有することになる。   Furthermore, the porous conductive support member 10 is obtained by applying a solution of a thermosetting resin / thermoplastic resin mixture to the surface of the porous conductive support member 10 made of a carbon fiber member such as carbon paper or carbon cloth. Then, after the thermosetting resin in the mixture is cured to cause phase separation, the thermoplastic resin is removed, and the cured thermosetting resin can be carbonized. In this case, the porous conductive support member 10 has a surface layer having extremely small holes and a structure having relatively large communication holes formed therebelow.

次に、触媒金属メッキ層30について説明する。
触媒金属メッキ層30は、電解質の固体高分子膜40と接する表面で起きる電気化学反応の触媒として作用する。触媒としては、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銀(Ag)、金(Au)等の貴金属成分、さらに、ニッケル(Ni)等が挙げられる。
触媒金属メッキ層30を形成する方法は、特に限定されないが、通常、上述した触媒金属を含有する電解質溶液中に界面活性剤を分散させ、これを発泡させることにより微小な気泡からなる連続的な気泡相を形成し、この気泡相中に、陽極と、多孔質材料層20が形成された多孔質導電性支持部材10からなる陰極と、を設け、多孔質材料層20上にメッキ処理を行うことにより形成する方法が好ましい。
Next, the catalytic metal plating layer 30 will be described.
The catalytic metal plating layer 30 acts as a catalyst for an electrochemical reaction that occurs on the surface in contact with the solid polymer film 40 of the electrolyte. Examples of the catalyst include noble metal components such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), osmium (Os), silver (Ag), and gold (Au). Furthermore, nickel (Ni) etc. are mentioned.
A method for forming the catalytic metal plating layer 30 is not particularly limited, but usually, a surfactant is dispersed in the above-described electrolytic solution containing the catalytic metal, and the resultant is foamed to continuously form fine bubbles. A bubble phase is formed, and an anode and a cathode made of the porous conductive support member 10 on which the porous material layer 20 is formed are provided in the bubble phase, and a plating process is performed on the porous material layer 20. The method of forming by this is preferable.

図2は、触媒金属メッキ層を形成する方法を説明する図である。図2には、電解質溶液の微小な気泡からなる連続的な気泡相中でメッキ処理が行われる電気メッキ装置200が示されている。図2に示された電気メッキ装置200は、メッキ槽201と、メッキ槽201の外部に設けられた外部電解である直流電源207と、直流電源207の正極側に導通する電極物質である陽極205と、直流電源207の負極側に導通する多孔質材料層20(図1)が形成された多孔質導電性支持部材10(図1)である陰極206と、陽極205と陰極206とを直流電源207とそれぞれ接合する導線209及び導線210と、スイッチ208とを有する。また、メッキ槽201の底部付近に設けられ、所定の大きさの細孔を有するグラスフィルタ213と、メッキ槽201の上部からメッキ槽201中に挿入されてグラスフィルタ213と連通する送気管212と、メッキ槽201の上部と下部とを、ポンプ214を介して連通する循環配管215と、を備えている。また、直流電源207の正極側に導通する電極物質である陽極205はグラスフィルタ213の上側に設けられ、さらに、陰極206は、メッキ槽201の上部に取り付けられている。尚、グラスフィルタ213は、ステンレス製フィルタを用いても良い。   FIG. 2 is a diagram illustrating a method for forming a catalytic metal plating layer. FIG. 2 shows an electroplating apparatus 200 in which plating is performed in a continuous bubble phase composed of minute bubbles of an electrolyte solution. An electroplating apparatus 200 shown in FIG. 2 includes a plating tank 201, a DC power supply 207 that is external electrolysis provided outside the plating tank 201, and an anode 205 that is an electrode material that conducts to the positive electrode side of the DC power supply 207. A negative electrode 206, which is a porous conductive support member 10 (FIG. 1) on which a porous material layer 20 (FIG. 1) is formed, and is connected to the negative electrode side of the DC power source 207. 207 and 209 and a switch 208, respectively. Also, a glass filter 213 provided near the bottom of the plating tank 201 and having pores of a predetermined size, and an air supply pipe 212 inserted into the plating tank 201 from the upper part of the plating tank 201 and communicating with the glass filter 213, And a circulation pipe 215 that communicates the upper and lower portions of the plating tank 201 via a pump 214. Further, an anode 205 which is an electrode material conducting to the positive electrode side of the DC power supply 207 is provided on the upper side of the glass filter 213, and a cathode 206 is attached to the upper part of the plating tank 201. The glass filter 213 may be a stainless steel filter.

直流電源207の給電回路に設けられたスイッチ208は、電気メッキを行うときに接合され、陽極205と陰極206とに通電可能にしている。
グラスフィルタ213は、所定の細孔を有し、細孔の孔径は特に限定されないが、通常、5μm〜100μm程度、好ましくは10μm〜50μm程度である。送気管212を介してグラスフィルタ213に送気される気体は、特に限定されないが、通常、空気又は窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。グラスフィルタ213に送気される気体の圧力は、通常、2kgf/cm以下である。
A switch 208 provided in a power supply circuit of the DC power supply 207 is joined when electroplating is performed, so that the anode 205 and the cathode 206 can be energized.
The glass filter 213 has predetermined pores, and the pore diameter is not particularly limited, but is usually about 5 μm to 100 μm, preferably about 10 μm to 50 μm. The gas supplied to the glass filter 213 via the air supply pipe 212 is not particularly limited, but usually an inert gas such as air or nitrogen gas is used. The pressure of the gas sent to the glass filter 213 is usually 2 kgf / cm 2 or less.

図2に示すように、メッキ槽201中に予め収容されている界面活性剤を含有する電解質溶液のメッキ液203は、送気管212を介して供給された窒素ガス(Nガス)がグラスフィルタ213から吐出することにより発泡し、界面活性剤を含有する電解質溶液からなる連続的な気泡相211が形成される。形成された気泡相211は、グラスフィルタ213から吐出するNガスの流れとともに、メッキ槽201底部に設けられている陽極205の表面を経て、陰極206に連続的に供給される。気泡相211は、メッキ槽201の上部に達して気泡が壊れてメッキ液203に戻る。メッキ液203は、ポンプ214により、循環配管215中を通ってメッキ槽201の底部から再びメッキ槽201中に供給される。 As shown in FIG. 2, a plating solution 203 of an electrolyte solution containing a surfactant previously contained in a plating tank 201 is a glass filter in which nitrogen gas (N 2 gas) supplied through an air supply pipe 212 is a glass filter. Foaming by discharging from 213 forms a continuous cell phase 211 made of an electrolyte solution containing a surfactant. The formed bubble phase 211 is continuously supplied to the cathode 206 through the surface of the anode 205 provided at the bottom of the plating tank 201 together with the flow of N 2 gas discharged from the glass filter 213. The bubble phase 211 reaches the upper part of the plating tank 201, breaks the bubbles, and returns to the plating solution 203. The plating solution 203 is supplied again from the bottom of the plating tank 201 into the plating tank 201 by the pump 214 through the circulation pipe 215.

メッキ液203に使用する溶媒は、極性溶媒であれば特に限定されないが、通常、水;メタノール、エタノール等のアルコール類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の直鎖状カーボネート類、又はこれらの混合溶媒等が挙げられる。
メッキ液203中の金属としては、前述したように、触媒として使用する白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銀(Ag)、金(Au)等の貴金属成分が挙げられる。また、ニッケル(Ni)等も使用することができる。さらに、有機電解質として、例えば、ポリアクリル酸等の陰イオン系電解質、ポリエチレンイミン等の陽イオン系電解質等が、適宜添加される。
The solvent used in the plating solution 203 is not particularly limited as long as it is a polar solvent, but usually water; alcohols such as methanol and ethanol; cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate; dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl Examples thereof include linear carbonates such as carbonate, or a mixed solvent thereof.
As described above, the metal in the plating solution 203 includes platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), osmium (Os), silver (as a catalyst). Ag), noble metal components such as gold (Au). Nickel (Ni) or the like can also be used. Furthermore, as an organic electrolyte, for example, an anionic electrolyte such as polyacrylic acid, a cationic electrolyte such as polyethyleneimine, and the like are appropriately added.

尚、メッキ液203には、溶液の安定化等を目的として一種又はそれ以上の物質を含むことができる。具体的には、析出する触媒金属のイオンと錯塩をつくる物質、電解質溶液の導電性を向上させるためのその他の塩、電解質溶液の安定剤、電解質溶液の暖衝材、析出金属の物性を変える物質、陰極の溶解を助ける物質、電解質溶液の性質あるいは析出金属の性質を変える物質、二種以上の金属を含む混合溶液の安定剤等を挙げることができる。   The plating solution 203 may contain one or more substances for the purpose of stabilizing the solution. Specifically, substances that form complex salts with the ions of the catalyst metal to be deposited, other salts to improve the conductivity of the electrolyte solution, stabilizers for the electrolyte solution, warming materials for the electrolyte solution, and changes the physical properties of the deposited metal Examples thereof include substances, substances that help dissolve the cathode, substances that change the properties of the electrolyte solution or the deposited metal, and stabilizers for mixed solutions containing two or more metals.

メッキ液203に含有される界面活性剤としては、公知の陰イオン性、非イオン性、陽イオン性、両性イオン性界面活性剤を使用することができる。
具体的には、陰イオン性界面活性剤としては、例えば、石鹸、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、フェニルエーテル硫酸エステル塩、メチルタウリン酸塩、スルホコハク酸塩、エーテルスルホン酸塩、硫酸化油、リン酸エステル、パーフルオロオレフィンスルホン酸塩、パーフルオロアルキルベンゼンスルホン酸塩、パーフルオロアルキル硫酸エステル塩、パーフルオロフェニルエーテル硫酸エステル塩、パーフルオロメチルタウリン酸塩、スルホパーフルオロコハク酸塩、パーフルオロエーテルスルホン酸塩等が挙げられる。
As the surfactant contained in the plating solution 203, known anionic, nonionic, cationic and zwitterionic surfactants can be used.
Specifically, examples of the anionic surfactant include soap, α-olefin sulfonate, alkylbenzene sulfonate, alkyl sulfate ester salt, alkyl ether sulfate ester salt, phenyl ether sulfate ester salt, methyl tauric acid. Salt, sulfosuccinate, ether sulfonate, sulfated oil, phosphate ester, perfluoroolefin sulfonate, perfluoroalkylbenzene sulfonate, perfluoroalkyl sulfate, perfluorophenyl ether sulfate, perfluoro Examples include methyl taurate, sulfoperfluorosuccinate, and perfluoroethersulfonate.

尚、これらの陰イオン性アニオン界面活性剤の塩のカチオンとしては、例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム、テトラエチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム等が挙げられる。   Examples of the cation of the salt of these anionic anionic surfactants include sodium, potassium, calcium, tetraethylammonium, triethylmethylammonium, diethyldimethylammonium, tetramethylammonium and the like.

非イオン性界面活性剤としては、例えば、C1〜C25アルキルフェノール系、C1〜C20アルカノール、ポリアルキレングリコール系、アルキロールアミド系、C1〜C22脂肪酸エステル系、C1〜C22脂肪族アミン、アルキルアミンエチレンオキシド付加体、アリールアルキルフェノール、C1〜C25アルキルナフトール、C1〜C25アルコキシ化リン酸(塩)、ソルビタンエステル、スチレン化フェノール、アルキルアミンエチレンオキシド/プロピレンオキシド付加体、アルキルアミンオキサイド、C1〜C25アルコキシ化リン酸(塩)、パーフルオロノニルフェノール系、パーフルオロ高級アルコール系、パーフルオロポリアルキレングリコール系、パーフルオロアルキロールアミド系、パーフルオロ脂肪酸エステル系、パーフルオロアルキルアミンエチレンオキシド付加体、パーフルオロアルキルアミンエチレンオキシド/パーフルオロプロピレンオキシド付加体、パーフルオロアルキルアミンオキサイド等が挙げられる。   Nonionic surfactants include, for example, C1-C25 alkylphenols, C1-C20 alkanols, polyalkylene glycols, alkylolamides, C1-C22 fatty acid esters, C1-C22 aliphatic amines, alkylamine ethylene oxide additions. , Arylalkylphenol, C1-C25 alkylnaphthol, C1-C25 alkoxylated phosphoric acid (salt), sorbitan ester, styrenated phenol, alkylamine ethylene oxide / propylene oxide adduct, alkylamine oxide, C1-C25 alkoxylated phosphoric acid ( Salt), perfluorononylphenol, perfluoro higher alcohol, perfluoropolyalkylene glycol, perfluoroalkylolamide, perfluoro fatty acid ester , Perfluoroalkyl amine oxide adduct, perfluoroalkyl amine oxide / perfluoro propylene oxide adduct, perfluoroalkyl amine oxide, and the like.

陽イオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム塩、ステアリルトリメチルアンモニウム塩、ラウリルジメチルエチルアンモニウム塩、ジメチルベンジルラウリルアンモニウム塩、セチルジメチルベンジルアンモニウム塩、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム塩、トリメチルベンジルアンモニウム塩、ヘキサデシルピリジニウム塩、ラウリルピリジニウム塩、ドデシルピコリニウム塩、ステアリルアミンアセテート、ラウリルアミンアセテート、オクタデシルアミンアセテート、モノアルキルアンモニウムクロライド、ジアルキルアンモニウムクロライド、エチレンオキシド付加型アンモニウムクロライド、アルキルベンジルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、トリメチルフェニルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、酢酸モノアルキルアンモニウム等が挙げられる。   Examples of the cationic surfactant include lauryl trimethyl ammonium salt, stearyl trimethyl ammonium salt, lauryl dimethyl ethyl ammonium salt, dimethyl benzyl lauryl ammonium salt, cetyl dimethyl benzyl ammonium salt, octadecyl dimethyl benzyl ammonium salt, trimethyl benzyl ammonium salt, Hexadecylpyridinium salt, laurylpyridinium salt, dodecylpicolinium salt, stearylamine acetate, laurylamine acetate, octadecylamine acetate, monoalkylammonium chloride, dialkylammonium chloride, ethylene oxide addition type ammonium chloride, alkylbenzylammonium chloride, tetramethylammonium chloride , Trimethylph Sulfonyl chloride, tetrabutylammonium chloride, acetate monoalkyl ammonium, and the like.

さらに、イミダゾリニウムベタイン系、アラニン系、アルキルベタイン系、モノパーフルオロアルキルアンモニウムクロライド、ジパーフルオロアルキルアンモニウムクロライド、パーフルオロエチレンオキシド付加型アンモニウムクロライド、パーフルオロアルキルベンジルアンモニウムクロライド、テトラパーフルオロメチルアンモニウムクロライド、トリパーフルオロメチルフェニルアンモニウムクロライド、テトラパーフルオロブチルアンモニウムクロライド、酢酸モノパーフルオロアルキルアンモニウム、パーフルオロアルキルベタイン系等が挙げられる。   Furthermore, imidazolinium betaine, alanine, alkylbetaine, monoperfluoroalkylammonium chloride, diperfluoroalkylammonium chloride, perfluoroethylene oxide addition type ammonium chloride, perfluoroalkylbenzylammonium chloride, tetraperfluoromethylammonium chloride , Triperfluoromethylphenylammonium chloride, tetraperfluorobutylammonium chloride, monoperfluoroalkylammonium acetate, perfluoroalkylbetaine and the like.

両性イオン性界面活性剤としては、例えば、ベタイン、スルホベタイン、アミノカルボン酸、エチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキシドとアルキルアミン又はジアミンとの縮合生成物の硫酸化又はスルホン酸化付加物等が挙げられる。
界面活性剤の使用量は、特に限定されないが、通常、電解質溶液であるメッキ液203中の濃度として、0.0001重量%以上、好ましくは、0.001重量%以上使用する。但し、使用量の上限は、20重量%以下、好ましくは、10重量%である。
Examples of the zwitterionic surfactant include a sulfated or sulfonated adduct of a condensation product of betaine, sulfobetaine, aminocarboxylic acid, ethylene oxide and / or propylene oxide and an alkylamine or diamine.
The amount of the surfactant used is not particularly limited, but usually 0.0001% by weight or more, preferably 0.001% by weight or more is used as the concentration in the plating solution 203 which is an electrolyte solution. However, the upper limit of the amount used is 20% by weight or less, preferably 10% by weight.

陽極205と陰極206とに供給される連続的な気泡相211の構成単位の気泡の粒径は、特に限定されないが、通常、0.01mm以上、好ましくは、0.1mm以上である。但し、気泡相211の構成単位の気泡の粒径の上限は、通常、20mm以下、好ましくは、10mm以下、さらに好ましくは、5mm以下である。   The particle diameter of the constituent unit of the continuous bubble phase 211 supplied to the anode 205 and the cathode 206 is not particularly limited, but is usually 0.01 mm or more, preferably 0.1 mm or more. However, the upper limit of the particle diameter of the bubbles of the constituent unit of the bubble phase 211 is usually 20 mm or less, preferably 10 mm or less, and more preferably 5 mm or less.

電気メッキの条件は、電気メッキを行う金属の種類により適宜選択され、特に限定されないが、例えば、ニッケルメッキでワット浴を用いる場合、通常、使用する電解質溶液であるメッキ液203の濃度は、260g/l〜490g/l、好ましくは、300g/l〜400g/lである。また、電解質溶液であるメッキ液203のpHは、通常、1.5〜5.0、好ましくは、3.0〜4.8である。電気メッキの温度は、通常、40℃〜70℃、好ましくは、45℃〜60℃である。   The conditions for electroplating are appropriately selected depending on the type of metal to be electroplated, and are not particularly limited. For example, when a watt bath is used for nickel plating, the concentration of the plating solution 203 that is an electrolyte solution to be used is usually 260 g. / L to 490 g / l, preferably 300 g / l to 400 g / l. Moreover, the pH of the plating solution 203 which is an electrolyte solution is 1.5-5.0 normally, Preferably, it is 3.0-4.8. The temperature of electroplating is 40 to 70 degreeC normally, Preferably, it is 45 to 60 degreeC.

本実施の形態が適用される燃料電池用電極100における触媒金属メッキ層30は、孔径10nm〜500nmの連通孔を有する炭素質材料から構成される多孔質材料層20を下地層として電気メッキが行われることにより、触媒として使用する金属の結晶粒が細径化し、均一な触媒層が形成されている。
即ち、従来の燃料電池用電極に用いられているカーボンペーパー等のガス透過性の多孔質材料に、直接メッキ処理を行っても、均一な触媒層を得ることが困難であったところ、このようなガス透過性の多孔質材料の上に、孔径が小さい炭素質材料から構成される多孔質材料層20を形成し、この多孔質材料層20上に、電気メッキ処理を行うことにより、均一な触媒層を形成することが可能となる。
The catalytic metal plating layer 30 in the fuel cell electrode 100 to which the present embodiment is applied is electroplated using a porous material layer 20 made of a carbonaceous material having a communicating hole with a pore diameter of 10 nm to 500 nm as an underlayer. As a result, the crystal grains of the metal used as the catalyst are reduced in diameter, and a uniform catalyst layer is formed.
That is, it was difficult to obtain a uniform catalyst layer even when direct plating treatment was performed on a gas-permeable porous material such as carbon paper used for conventional fuel cell electrodes. A porous material layer 20 composed of a carbonaceous material having a small pore diameter is formed on a porous material that is gas permeable, and an electroplating process is performed on the porous material layer 20 to achieve uniform A catalyst layer can be formed.

また、上述したように、触媒金属を含有する電解質溶液の連続的な気泡相211中で行われる電気メッキ方法により形成された触媒金属メッキ層30は、析出した金属の結晶粒子の粒子径が小さくなる。具体的には、従来行われているメッキ処理と比較して、析出した結晶粒子の粒子径が、少なくとも80%以下に減少する。即ち、触媒として使用する金属の一つの結晶粒の大きさが、通常、40nm以下、好ましくは、20nm以下、より好ましくは、15nm以下である。   Further, as described above, the catalyst metal plating layer 30 formed by the electroplating method performed in the continuous bubble phase 211 of the electrolyte solution containing the catalyst metal has a small particle diameter of the deposited metal crystal particles. Become. Specifically, the particle diameter of the precipitated crystal particles is reduced to at least 80% or less as compared with a plating process that is conventionally performed. That is, the size of one crystal grain of a metal used as a catalyst is usually 40 nm or less, preferably 20 nm or less, more preferably 15 nm or less.

また、触媒金属メッキ層30表面の結晶粒子の粒子径が細径化することに加えて、同時に触媒金属メッキ層30表面に存在するピンホールが圧倒的に減少する。このため、メッキ膜の厚さが小さい場合でも、燃料電池の性能を向上させることができる。触媒金属メッキ層30の厚さは、通常、0.1μm〜10μmである。   Moreover, in addition to the reduction in the diameter of the crystal particles on the surface of the catalytic metal plating layer 30, the number of pinholes existing on the surface of the catalytic metal plating layer 30 is greatly reduced. For this reason, even when the thickness of the plating film is small, the performance of the fuel cell can be improved. The thickness of the catalytic metal plating layer 30 is usually 0.1 μm to 10 μm.

次に、固体高分子形燃料電池について説明する。
図3は、固体高分子形燃料電池を説明する図である。図3に示された固体高分子形燃料電池300は、電解質膜である固体高分子膜40と、固体高分子膜40を上下から挟むようにして配置された燃料極301及び空気極302と、燃料極301及び空気極302の背面に配置され、燃料ガス、酸化剤ガスの流路を形成するセパレータ303,304と、さらにその外側に、燃料極301及び空気極302の集電極となる集電板305,306と、が配置されている。
Next, the polymer electrolyte fuel cell will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating a polymer electrolyte fuel cell. A solid polymer fuel cell 300 shown in FIG. 3 includes a solid polymer film 40 that is an electrolyte membrane, a fuel electrode 301 and an air electrode 302 that are disposed so as to sandwich the solid polymer film 40 from above and below, and a fuel electrode. 301 and separators 303 and 304 which are disposed on the back surfaces of the air electrode 302 and form a flow path for the fuel gas and the oxidant gas, and further on the outside thereof, a current collecting plate 305 which serves as a collecting electrode for the fuel electrode 301 and the air electrode 302. , 306 are arranged.

固体高分子膜40は高分子材料から形成されたイオン交換膜であり、湿潤状態において良好なイオン伝導性を示すようになっている。固体高分子膜40を構成する高分子材料としては、特に限定されないが、例えば、パーフルオロスルホン酸ポリマー等のフッ素樹脂のスルホン化物;スルホン化ポリエーテルエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリフェニレンサルファイド、スルホン化ポリイミド等の耐熱芳香族系高分子化合物のスルホン化物;スチレン−(エチレン−ブチレン)−スチレン等の芳香族炭化水素ブロックコポリマーのスルホン化物等が挙げられる。これらの中でも、パーフルオロスルホン酸ポリマー膜(例えば、デュポン社製;商品名Nafion膜)が好ましい。   The solid polymer membrane 40 is an ion exchange membrane formed from a polymer material, and exhibits good ion conductivity in a wet state. Although it does not specifically limit as a polymeric material which comprises the solid polymer film 40, For example, sulfonated thing of fluororesins, such as a perfluorosulfonic acid polymer; Sulfonated polyetheretherketone, sulfonated polyethersulfone, sulfonated polysulfone Sulfonated products of heat-resistant aromatic polymer compounds such as sulfonated polyphenylene sulfide and sulfonated polyimide; sulfonated products of aromatic hydrocarbon block copolymers such as styrene- (ethylene-butylene) -styrene. Among these, a perfluorosulfonic acid polymer membrane (for example, DuPont's brand name Nafion membrane) is preferable.

固体高分子形燃料電池300は、燃料極301と空気極302とから成る一対の多孔質電極の間に、固体高分子膜40を挟持し、燃料極301と空気極302とに、それぞれ反応性ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを流通させている。また、酸化剤ガスは、酸素ガスまたは空気、燃料ガスは、天然ガスあるいはメタノール等を改質した水素リッチなガスである。   In the polymer electrolyte fuel cell 300, the solid polymer film 40 is sandwiched between a pair of porous electrodes each composed of a fuel electrode 301 and an air electrode 302, and the fuel electrode 301 and the air electrode 302 are respectively reactive. Fuel gas and oxidant gas, which are gases, are circulated. The oxidant gas is oxygen gas or air, and the fuel gas is natural gas or hydrogen-rich gas obtained by reforming methanol or the like.

図3に示された固体高分子形燃料電池300は、固体高分子膜40を上下から挟むようにして配置された燃料極301及び空気極302として、前述したように、多孔質導電性支持部材10(図1)上に多孔質材料層20(図1)と触媒金属メッキ層30(図1)とが積層された燃料電池用電極100(図1)を用いることにより、固体高分子膜40と触媒金属メッキ層30(図1)との接触面が均一になり、さらに、ガス透過性が低減され、水素イオンの透過性が高められることにより、燃料電池の性能が大幅に向上する。   As described above, the solid polymer fuel cell 300 shown in FIG. 3 includes the porous conductive support member 10 (as the fuel electrode 301 and the air electrode 302 disposed so as to sandwich the solid polymer film 40 from above and below. By using the fuel cell electrode 100 (FIG. 1) in which the porous material layer 20 (FIG. 1) and the catalyst metal plating layer 30 (FIG. 1) are laminated on the solid polymer membrane 40 and the catalyst. The contact surface with the metal plating layer 30 (FIG. 1) becomes uniform, the gas permeability is reduced, and the hydrogen ion permeability is increased, thereby greatly improving the performance of the fuel cell.

以下、実施例に基づき本実施の形態についてさらに詳述する。但し、本実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例)
フェノールノボラック樹脂50g及びポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)30gとヘキサメチレンテトラミン7.5gとをメタノール/アセトン=1/1の混合溶媒200gに溶解した溶液をポリテトラフルオロエチレン製の皿に注ぎ、溶媒を除去した後、得られた固形サンプルをプレス成型機で、成形圧力10kgf/cm、温度180℃で10分間成形した。次いで、成形したサンプルを、アセトン中に浸漬してPMMA成分を除去し、その後、窒素流通下、昇温速度2℃/minで500℃で焼成し、多孔質材料を作製した。作製した多孔質材料は、フェノールノボラック樹脂からなる網目状の構造を有し、孔径5nm〜500nmの範囲の連通孔が形成されている。
Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail based on examples. However, this embodiment is not limited to these examples.
(Example)
A solution prepared by dissolving 50 g of phenol novolac resin and 30 g of polymethyl methacrylate resin (PMMA) and 7.5 g of hexamethylenetetramine in 200 g of a mixed solvent of methanol / acetone = 1/1 is poured into a polytetrafluoroethylene dish, and the solvent is added. After removal, the obtained solid sample was molded by a press molding machine at a molding pressure of 10 kgf / cm 2 and a temperature of 180 ° C. for 10 minutes. Next, the molded sample was immersed in acetone to remove the PMMA component, and then fired at 500 ° C. at a temperature rising rate of 2 ° C./min under a nitrogen flow to produce a porous material. The produced porous material has a network structure made of a phenol novolac resin, and communication holes having a pore diameter in the range of 5 nm to 500 nm are formed.

次に、作製した多孔質材料を導電性セラミック板状に載置し、圧力10kgf/cm、温度180℃でプレスを行い、導電性セラミック板の多孔質導電性支持部材上に多孔質材料層が積層された試験片を形成した。 Next, the produced porous material is placed on a conductive ceramic plate, pressed at a pressure of 10 kgf / cm 2 and a temperature of 180 ° C., and a porous material layer is formed on the porous conductive support member of the conductive ceramic plate. A test piece in which was stacked was formed.

続いて、この試験片を、予め調製したメッキ液(水1000部に、硫酸ニッケル370部、塩化ニッケル90部及び硼酸50部を溶解し、硫酸を添加してpH5.0に調整した後、界面活性剤3%添加して調製したニッケルメッキ液)40ccが充たされた内容積200ccのメッキ槽内に陰極として固定し、陽極として純ニッケル板を用い、メッキ槽の底部に備えたグラスフィルタから導入された窒素ガスによりメッキ液を発泡させ、泡粒径0.1mm〜2mmの気泡からなる高さ約6cmの連続した気泡相を形成し、両極間に電圧を印加して、50℃において、電流密度2.5mA/dmの条件で所定時間、陰極の表面に電気メッキを行い、多孔質材料層上に触媒金属メッキ層を形成した。 Subsequently, this test piece was prepared by previously preparing a plating solution (370 parts of nickel, 370 parts of nickel sulfate, 90 parts of nickel chloride and 50 parts of boric acid, adjusting the pH to 5.0 by adding sulfuric acid, Nickel plating solution prepared by adding 3% activator) Fixed as a cathode in a 200 cc plating tank filled with 40 cc, using a pure nickel plate as the anode, and from a glass filter provided at the bottom of the plating tank The plating solution is foamed with the introduced nitrogen gas to form a continuous bubble phase having a height of about 6 cm consisting of bubbles with a bubble diameter of 0.1 mm to 2 mm, and a voltage is applied between both electrodes at 50 ° C. Electroplating was performed on the surface of the cathode for a predetermined time under a current density of 2.5 mA / dm 2 to form a catalytic metal plating layer on the porous material layer.

調製した触媒金属メッキ層の表面を超深度形状測定顕微鏡を用いて面粗度を測定したところ、面粗度20nmの値が得られ、触媒金属メッキ層表面の平滑性が良好であった。
また、触媒金属メッキ層の表面を光学顕微鏡(倍率450倍)により観察したところ、径1μm以上のピンホールは形成されていなかった。
When the surface roughness of the surface of the prepared catalytic metal plating layer was measured using an ultradeep shape measuring microscope, a value of the surface roughness of 20 nm was obtained, and the smoothness of the surface of the catalytic metal plating layer was good.
Further, when the surface of the catalytic metal plating layer was observed with an optical microscope (450 times magnification), no pinhole having a diameter of 1 μm or more was formed.

本実施の形態が適用される燃料電池用電極を説明する図である。It is a figure explaining the electrode for fuel cells to which this Embodiment is applied. 触媒金属メッキ層を形成する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of forming a catalyst metal plating layer. 本実施の形態が適用される固体高分子形燃料電池を説明する図である。It is a figure explaining the polymer electrolyte fuel cell to which this Embodiment is applied.

符号の説明Explanation of symbols

10…多孔質導電性支持部材、20…多孔質材料層、30…触媒金属メッキ層、40…固体高分子膜、100…燃料電池用電極、200…電気メッキ装置、201…メッキ槽、203…メッキ液、205…陽極、206…陰極、207…直流電源、208…スイッチ、209,210…導線、211…気泡相、212…送気管、213…グラスフィルタ、214…ポンプ、215…循環配管、300…固体高分子形燃料電池、301…燃料極、302…空気極、303,304…セパレータ、305,306…集電板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Porous conductive support member, 20 ... Porous material layer, 30 ... Catalyst metal plating layer, 40 ... Solid polymer film, 100 ... Fuel cell electrode, 200 ... Electroplating apparatus, 201 ... Plating tank, 203 ... Plating solution, 205 ... anode, 206 ... cathode, 207 ... DC power supply, 208 ... switch, 209,210 ... conductor, 211 ... bubble phase, 212 ... air pipe, 213 ... glass filter, 214 ... pump, 215 ... circulation piping, 300 ... solid polymer fuel cell, 301 ... fuel electrode, 302 ... air electrode, 303, 304 ... separator, 305, 306 ... current collector plate

Claims (10)

反応性ガスを拡散させ、ガス透過性及び導電性を有する多孔質導電性支持部材と、
前記多孔質導電性支持部材上に積層され、孔径5nm〜1000nmの連通孔を有する多孔質材料層と、
前記多孔質材料層の表面に形成され、電気化学反応用の触媒からなる触媒金属メッキ層と、
を有することを特徴とする燃料電池用電極。
A porous conductive support member that diffuses reactive gas and has gas permeability and conductivity;
A porous material layer laminated on the porous conductive support member and having communication holes with a pore diameter of 5 nm to 1000 nm;
A catalytic metal plating layer formed on the surface of the porous material layer and made of a catalyst for electrochemical reaction;
An electrode for a fuel cell comprising:
前記多孔質材料層は、熱硬化性樹脂/熱可塑性樹脂の90/10〜20/80(重量%比)の均一な混合物中の前記熱硬化性樹脂を硬化させて相分離を生じさせた後、前記熱可塑性樹脂を除去し、さらに硬化した当該熱硬化性樹脂を炭化することにより形成されることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用電極。   The porous material layer is formed by curing the thermosetting resin in a uniform mixture of thermosetting resin / thermoplastic resin 90/10 to 20/80 (weight% ratio) to cause phase separation. The fuel cell electrode according to claim 1, wherein the electrode is formed by removing the thermoplastic resin and carbonizing the cured thermosetting resin. 前記多孔質導電性支持部材が、熱硬化性樹脂/熱可塑性樹脂の90/10〜20/80(重量%比)の均一な混合物中の前記熱硬化性樹脂を硬化させて相分離を生じさせた後、前記熱可塑性樹脂を除去し、さらに硬化した当該熱硬化性樹脂を炭化することにより形成されるものであり、当該熱可塑性樹脂は、前記多孔質材料層を形成する際に用いるものとは異なる熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用電極。   The porous conductive support member cures the thermosetting resin in a 90/10 to 20/80 (weight% ratio) uniform mixture of thermosetting resin / thermoplastic resin to cause phase separation. Then, the thermoplastic resin is removed and further cured by carbonizing the cured thermosetting resin, and the thermoplastic resin is used when forming the porous material layer. 2. The fuel cell electrode according to claim 1, wherein the two are different thermoplastic resins. 前記多孔質導電性支持部材が、炭素繊維部材の表面に塗布した熱硬化性樹脂/熱可塑性樹脂の90/10〜20/80(重量%比)の均一な混合物中の前記熱硬化性樹脂を硬化させて相分離を生じさせた後、前記熱可塑性樹脂を除去し、さらに硬化した当該熱硬化性樹脂を炭化することにより形成されることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用電極。   The porous conductive support member comprises the thermosetting resin in a 90/10 to 20/80 (weight% ratio) uniform mixture of a thermosetting resin / thermoplastic resin applied to the surface of a carbon fiber member. 2. The fuel cell electrode according to claim 1, wherein the fuel cell electrode is formed by curing and causing phase separation, removing the thermoplastic resin, and further carbonizing the cured thermosetting resin. 3. 前記多孔質材料層の厚さが、10μm〜500μmの範囲であることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用電極。   2. The fuel cell electrode according to claim 1, wherein the thickness of the porous material layer is in the range of 10 [mu] m to 500 [mu] m. 前記触媒金属メッキ層は、前記触媒及び界面活性剤を含有する電解質溶液からなる連続的な気泡相中で、前記多孔質材料層表面にメッキ処理を行うことにより形成されることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用電極。   The catalyst metal plating layer is formed by performing a plating process on the surface of the porous material layer in a continuous cell phase made of an electrolyte solution containing the catalyst and a surfactant. Item 10. The fuel cell electrode according to Item 1. 前記触媒金属メッキ層は、前記触媒として使用する金属の一つの結晶粒子径が40nm以下であることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用電極。   2. The electrode for a fuel cell according to claim 1, wherein the catalyst metal plating layer has a crystal particle diameter of one of metals used as the catalyst of 40 nm or less. 前記触媒金属メッキ層の厚さが、0.1μm〜10μmの範囲であることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用電極。   2. The fuel cell electrode according to claim 1, wherein the thickness of the catalytic metal plating layer is in the range of 0.1 [mu] m to 10 [mu] m. 一対の電極の間に挟まれたイオン伝導性固体高分子膜を有する固体高分子形燃料電池であって、
前記電極が、多孔質導電性支持部材と、
前記多孔質導電性支持部材上に積層され、孔径5nm〜1000nmの連通孔を有する炭素質からなる多孔質材料層と、
前記多孔質材料層の表面に形成され、前記イオン伝導性固体高分子膜に接する触媒金属メッキ層と、
から構成されることを特徴とする固体高分子形燃料電池。
A solid polymer fuel cell having an ion conductive solid polymer membrane sandwiched between a pair of electrodes,
The electrode comprises a porous conductive support member;
A porous material layer made of carbonaceous material having a communication hole with a pore diameter of 5 nm to 1000 nm, laminated on the porous conductive support member;
A catalytic metal plating layer formed on the surface of the porous material layer and in contact with the ion conductive solid polymer film;
A polymer electrolyte fuel cell comprising:
前記イオン伝導性固体高分子膜が、パーフルオロスルホン酸ポリマー膜であることを特徴とする請求項9記載の固体高分子形燃料電池。   10. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 9, wherein the ion conductive solid polymer membrane is a perfluorosulfonic acid polymer membrane.
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