JP2007048495A - 固体高分子形燃料電池用ガス拡散層およびそれを用いた固体高分子形燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1多孔質層と第2多孔質層とを備え、前記第1多孔質層が触媒電極と接する固体高分子形燃料電池用ガス拡散層において、前記第2多孔質層の平均孔径は前記第1多孔質層の平均孔径よりも大きく、前記第2多孔質層は繊維状カーボンとフッ素樹脂とを備え、前記第1多孔質層はカーボン粒子と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(FEP)を含み、前記第1多孔質層におけるカーボン粒子とFEPとの合計に対するFEPの混合比率が10〜50質量%であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
カソード:O2+4H++4e−→2H2O (2)
PEFCの電極は、一般に触媒層とガス拡散層とから構成されている。その触媒層では、白金を高分散担持したカーボンと、高分子電解質とが三次元に分布することによって、電気化学反応が生じる三相界面を複数形成している。
[実施例1]
まず、カーボンペーパー(厚さ:196μm、多孔度:78%、東レ製)を、10質量%に脱イオン水で希釈したPTFEディスパージョン(PTFE30J、固形分:60.4%、三井・デュポンフロロケミカル製)に含浸させたのちに、自然乾燥し、カーボンペーパーに撥水性を付与し、これを第2多孔質層とした。
第1多孔質層において、FEPとカーボン粒子の合計重量に対するFEPの重量の比率を20質量%としたこと以外は実施例1と同様にして、実施例2のガス拡散層bおよびPEFC(B)を作製した。
第1多孔質層において、FEPとカーボン粒子の合計重量に対するFEPの重量の比率を30質量%としたこと以外は実施例1と同様にして、実施例3のガス拡散層cおよびPEFC(C)を作製した。
第1多孔質層において、FEPとカーボン粒子の合計重量に対するFEPの重量の比率を40質量%としたこと以外は実施例1と同様にして、実施例4のガス拡散層dおよびPEFC(D)を作製した。
第1多孔質層において、FEPとカーボン粒子の合計重量に対するFEPの重量の比率を50質量%としたこと以外は実施例1と同様にして、実施例5のガス拡散層eおよびPEFC(E)を作製した。
第1多孔質層において、FEPとカーボン粒子の合計重量に対するFEPの重量の比率を5質量%としたこと以外は実施例1と同様にして、比較例1のガス拡散層fおよびPEFC(F)を作製した。
第1多孔質層において、FEPとカーボン粒子の合計重量に対するFEPの重量の比率を60質量%としたこと以外は実施例1と同様にして、比較例2のガス拡散層gおよびPEFC(G)を作製した。
第1多孔質層において、FEPとカーボン粒子の合計重量に対するFEPの重量の比率を70質量%としたこと以外は実施例1と同様にして、比較例3のガス拡散層hおよびPEFC(H)を作製した。
第1多孔質層において、FEPとカーボン粒子の合計重量に対するFEPの重量の比率を80質量%としたこと以外は実施例1と同様にして、比較例4のガス拡散層iおよびPEFC(I)を作製した。
スラリーを作製する場合、FEPディスパージョンの代わりにPTFEディスパージョン(PTFE30J、固形分:60.4%、三井・デュポンフロロケミカル製)を用い、第1多孔質層において、PTFEとカーボン粒子の合計重量に対するPTFEの重量の比率を5質量%としたこと以外は実施例1と同様にして、比較例5のガス拡散層jおよびPEFC(J)を作製した。
第1多孔質層において、PTFEとカーボン粒子の合計重量に対するPTFEの重量の比率を10質量%としたこと以外は比較例5と同様にして、比較例6のガス拡散層kおよびPEFC(K)を作製した。
第1多孔質層において、PTFEとカーボン粒子の合計重量に対するPTFEの重量の比率を20質量%としたこと以外は比較例5と同様にして、比較例7のガス拡散層lおよびPEFC(L)を作製した。
第1多孔質層において、PTFEとカーボン粒子の合計重量に対するPTFEの重量の比率を30質量%としたこと以外は比較例5と同様にして、比較例8のガス拡散層mおよびPEFC(M)を作製した。
第1多孔質層において、PTFEとカーボン粒子の合計重量に対するPTFEの重量の比率を40質量%としたこと以外は比較例5と同様にして、比較例9のガス拡散層nよびPEFC(N)を作製した。
第1多孔質層において、PTFEとカーボン粒子の合計重量に対するPTFEの重量の比率を50質量%としたこと以外は比較例5と同様にして、比較例10のガス拡散層oおよびPEFC(O)を作製した。
実施例1〜5および比較例1〜10のPEFC(A)〜(O)について、まず、第1多孔質層中のフッ素樹脂の種類および配合比率がPEFC単セルの分極特性におよぼす影響を調べるために、400mA/cm2の電流密度におけるセル電圧を測定した。つぎに、第1多孔質層中のフッ素樹脂がPEFCの耐久性能におよぼす影響を調べるために、300mA/cm2の電流密度で連続運転した場合の、1000時間後のセル電圧の変化量を測定した。
[実施例6]
第2多孔質層に用いた撥水性を付与したカーボンペーパーに、同じ撥水性を付与したカーボンペーパーを粉砕して得たカーボン繊維を充填して、平均孔径を30μmとしたこと以外は実施例3と同様にして、実施例6のガス拡散層pおよびPEFC(P)を作製した。
第2多孔質層に用いた撥水性を付与したカーボンペーパーに、同じ撥水性を付与したカーボンペーパーを粉砕して得たカーボン繊維を充填して、平均孔径を10μmとしたこと以外は実施例3と同様にして、実施例7のガス拡散層qおよびPEFC(Q)を作製した。
第2多孔質層に用いた撥水性を付与したカーボンペーパーの空孔部に、FEPディスパージョン(FEP120J、固形分:53.8%、三井・デュポンフロロケミカル製)とカーボン(VulcanXC72、Cabot製)5gと脱イオン水と2−プロパノールとの混合溶媒(水:2−プロパノール=1:1、ナカライテスク製)80gとを混合したスラリーを充填したのちに、260℃で焼成し、平均孔径を0.08μmとしたこと以外は実施例3と同様にして、比較例11のガス拡散層rおよびPEFC(R)を作製した。
[実施例8]
第2多孔質層に用いた撥水性を付与したカーボンペーパーを、加圧圧縮して空孔率を50%としたこと以外は実施例3と同様にして、実施例8のガス拡散層sおよびPEFC(S)を作製した。
第2多孔質層に用いた撥水性を付与したカーボンペーパーを、加圧圧縮して空孔率を60%としたこと以外は実施例3と同様にして、実施例9のガス拡散層tおよびPEFC(T)を作製した。
第2多孔質層に用いた撥水性を付与したカーボンペーパーを、加圧圧縮して空孔率を90%としたこと以外は実施例3と同様にして、実施例10のガス拡散層uおよびPEFC(U)を作製した。
第2多孔質層に用いた撥水性を付与したカーボンペーパーを、加圧圧縮して空孔率を95%としたこと以外は実施例3と同様にして、実施例11のガス拡散層vおよびPEFC(V)を作製した。
[実施例12]
第2多孔質層に用いるカーボンペーパーに撥水性を付与する際、PTFEの代わりにFEPを用いたこと以外は実施例3と同様にして、実施例12のガス拡散層wおよびPEFC(W)を作製した。
第2多孔質層に用いるカーボンペーパーに撥水性を付与する際、PTFEの代わりにポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いたこと以外は実施例3と同様にして、実施例13のガス拡散層xおよびPEFC(X)を作製した。
[実施例14]
第1多孔質層に用いるカーボンとして、VulcanXC−72の代わりにデンカブラックを用いたこと以外は実施例3と同様にして、実施例14のガス拡散層yおよびPEFC(Y)を作製した。
第1多孔質層に用いるカーボンとして、VulcanXC−72の代わりにケッチェンブラックECを用いたこと以外は実施例3と同様にして、実施例15のガス拡散層zおよびPEFC(Z)を作製した。
第1多孔質層に用いるカーボンとして、VulcanXC−72の代わりにブラックパール2000を用いたこと以外は実施例3と同様にして、実施例16のガス拡散層aaおよびPEFC(AA)を作製した。
Claims (2)
- 第1多孔質層と第2多孔質層とを備え、前記第1多孔質層が触媒電極と接する固体高分子形燃料電池用ガス拡散層において、前記第2多孔質層の平均孔径は前記第1多孔質層の平均孔径よりも大きく、前記第2多孔質層は繊維状カーボンとフッ素樹脂とを備え、前記第1多孔質層はカーボン粒子と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(FEP)を含み、前記第1多孔質層におけるカーボン粒子とFEPとの合計に対するFEPの混合比率が10〜50質量%であることを特徴とする固体高分子形燃料電池用ガス拡散層。
- 請求項1記載の固体高分子形燃料電池用ガス拡散層を備えることを特徴とする固体高分子形燃料電池。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013145640A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-25 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用拡散層の製造方法および燃料電池用拡散層 |
JP2013206717A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池の拡散層構造 |
WO2015125750A1 (ja) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | 東レ株式会社 | ガス拡散電極基材 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000299113A (ja) * | 1999-02-10 | 2000-10-24 | Toray Ind Inc | 導電シートおよびそれを用いた燃料電池用電極基材 |
WO2001017047A1 (fr) * | 1999-08-27 | 2001-03-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cellule electrochimique de type a electrolyte polymerique |
JP2001283869A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-10-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
JP2003036860A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Toray Ind Inc | 電極基材およびその製造方法並びにそれを用いた燃料電池 |
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2005
- 2005-08-08 JP JP2005229028A patent/JP2007048495A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000299113A (ja) * | 1999-02-10 | 2000-10-24 | Toray Ind Inc | 導電シートおよびそれを用いた燃料電池用電極基材 |
WO2001017047A1 (fr) * | 1999-08-27 | 2001-03-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cellule electrochimique de type a electrolyte polymerique |
JP2001283869A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-10-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
JP2003036860A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Toray Ind Inc | 電極基材およびその製造方法並びにそれを用いた燃料電池 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013145640A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-25 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用拡散層の製造方法および燃料電池用拡散層 |
JP2013206717A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池の拡散層構造 |
WO2015125750A1 (ja) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | 東レ株式会社 | ガス拡散電極基材 |
JPWO2015125750A1 (ja) * | 2014-02-24 | 2017-03-30 | 東レ株式会社 | ガス拡散電極基材 |
US10256477B2 (en) | 2014-02-24 | 2019-04-09 | Toray Industries, Inc. | Gas diffusion electrode substrate |
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