JP2007095586A - 固体高分子形燃料電池用のガス拡散用電極 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のガス拡散用電極は、固体高分子形燃料電池用のガス拡散用電極であって、
1)電極が導電性多孔体であり、
2)前記多孔体の表面の一部又は全部に、気相法により形成された金属皮膜を有する。
このガス拡散用電極は、導電性多孔体の表面の一部又は全部に金属又はその化合物を気相法により形成させる工程を備えた製造方法によって製造される。
【選択図】なし
Description
しかしながら、この方法によりフラッディングの問題は改善されるものの、上記に代表されるような撥水材は絶縁体であることが多い。このような絶縁体をガス拡散用電極表面上に形成させると、電極の有する導電性が著しく低下してしまう。そうすると、フラッディングによる劣化は防止できるが、出力密度が大幅に下がり、電池性能全体としてみると、逆効果になる場合が生じる。
1)電極が導電性多孔体であり、
2)前記多孔体の表面の一部又は全部に、気相法により形成された金属皮膜を有する、
ことを特徴とするガス拡散用電極。
本発明のガス拡散用電極は、固体高分子形燃料電池用のガス拡散用電極であって、
1)電極が導電性多孔体であり、
2)前記多孔体の表面の一部又は全部に、気相法により形成された金属皮膜を有する、
ことを特徴とする。
本発明の導電性多孔体は、導電性を有し、かつ、多孔質のものであれば、特に制限されない。例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンフェルト等が挙げられる。
この導電性繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリルからの焼成体、ピッチからの焼成体、黒鉛及び膨張黒鉛などの炭素体等が挙げられ、この中でも特に炭素短繊維が好ましい。導電性短繊維の平均繊維径は特に制限されないが、通常は1μm〜100μm程度、好ましくは5μm〜30μm程度、より好ましくは7μm〜15μm程度である。
本発明のガス拡散用電極は、前記多孔体の表面の一部又は全部に、気相法により形成された金属皮膜を有する。これにより、導電性能が向上する。また、本発明のガス拡散用電極上にさらに絶縁体等の撥水層を形成させた場合でも、導電性能が劣化しにくい。したがって、本発明のガス拡散用電極を具備する燃料電池は高い出力密度等の優れた電池性能を有する。
本発明の固体燃料電池用の単位セルは、上記ガス拡散用電極を具備するものであれば良い。
固体高分子形燃料電池は、単位セルを積層したものであり、本発明の固体高分子形燃料電池は、上記単位セルを1又は2以上具備するものであればよい。
本発明の製造方法は、導電性多孔体表面の一部又は全部に金属皮膜を有する固体高分子形燃料電池用のガス拡散用電極の製造方法であって、前記多孔体の表面の一部又は全部に、気相法により金属皮膜を形成させる工程を備える。
さらに、絶縁体である物質(撥水層等)を表面上に形成させた場合においても、本発明のガス拡散用電極の導電性能は低下しにくい。
これらにより、本発明の固体高分子形燃料電池は、高い出力密度等の良好な電池性能を発揮できる。
(スパッタリング工程による導電性領域形成)
導電性多孔体としてカーボンクロス(E−TEK(株)製、GDL LT−1200W、10cm×10cm、膜厚275μm)を用いた。これをスパッタ装置(「COMPACT、COAT C50」、島津製作所製)を用いて、アルゴンガス雰囲気下で導電性多孔体にスパッタリングを施すことにより、導電性多孔体の表面の一部に金めっき膜1gを形成した。これを実施例1のガス拡散用電極とした。なお、条件としては、ターゲットとして金を用い、成膜時圧力:10Pa、投入電流:20mA、成膜時間:5minとした。
導電性多孔体としてカーボンペーパ(東レ(株)製、TGP−H−290、10cm×10cm、膜厚275μm)を用いた以外は、実施例1と同様にして、金めっき膜形成ガス拡散用電極(金1g)を作製した。
カーボンペーパ(東レ(株)社製、TGP−H−090、10cm×10cm、膜厚280μm)を比較例1のガス拡散用電極とした。
実施例1、2及び比較例1のガス拡散用電極を用いてそれぞれ燃料電池を作製した後、セル温度80℃における電流電圧測定及び長時間測定を行った。図1及びに実施例1、2及び比較例1の電流電圧測定及び長時間測定のそれぞれの結果を図1及び2に示す。
実施例2のガス拡散用電極を用いて作製した燃料電池の電流電圧測定は350mAの定格運転で720mVであった。長時間運転においては300時間後の電圧低下率が3%であった。
比較例1のガス拡散用電極を用いて作製した燃料電池の電流電圧測定は350mAの定格運転で690mVであった。長時間運転においては300時間の低下率が20%であった。
Claims (8)
- 固体高分子形燃料電池用のガス拡散用電極であって、
1)電極が導電性多孔体であり、
2)前記多孔体の表面の一部又は全部に、気相法により形成された金属皮膜を有する、
ことを特徴とするガス拡散用電極。 - 気相法がスパッタリング法である、請求項1に記載のガス拡散用電極。
- 導電性多孔体が導電性繊維の集合体を含む、請求項1又は2に記載のガス拡散用電極。
- 金属皮膜がTi,Pt及びAu又はこれらの少なくとも1種を含む合金である、請求項1〜3のいずれかに記載のガス拡散用電極。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のガス拡散用電極を具備する、固体高分子形燃料電池用の単位セル。
- 請求項5に記載の単位セルを具備する、固体高分子形燃料電池。
- 導電性多孔体表面の一部又は全部に金属皮膜を有する固体高分子形燃料電池用のガス拡散用電極の製造方法であって、前記多孔体の表面の一部又は全部に、金属又はその化合物を気相法により形成させる工程を備えた、固体高分子形燃料電池用ガス拡散用電極の製造方法。
- 前記気相法がスパッタリング法である、請求項7に記載の製造方法。
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---|---|---|---|
JP2005285689A JP2007095586A (ja) | 2005-09-29 | 2005-09-29 | 固体高分子形燃料電池用のガス拡散用電極 |
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JP2005285689A JP2007095586A (ja) | 2005-09-29 | 2005-09-29 | 固体高分子形燃料電池用のガス拡散用電極 |
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JP2005285689A Pending JP2007095586A (ja) | 2005-09-29 | 2005-09-29 | 固体高分子形燃料電池用のガス拡散用電極 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017091617A (ja) * | 2015-11-02 | 2017-05-25 | 旭化成株式会社 | カーボンフェルト、二次電池、及び、カーボンフェルトの製造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004178893A (ja) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用ガス拡散層と該ガス拡散層を持つ燃料電池 |
-
2005
- 2005-09-29 JP JP2005285689A patent/JP2007095586A/ja active Pending
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