JP2953464B1 - Humidity regulator - Google Patents

Humidity regulator

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JP2953464B1
JP2953464B1 JP10223220A JP22322098A JP2953464B1 JP 2953464 B1 JP2953464 B1 JP 2953464B1 JP 10223220 A JP10223220 A JP 10223220A JP 22322098 A JP22322098 A JP 22322098A JP 2953464 B1 JP2953464 B1 JP 2953464B1
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四郎 山内
元 中谷
義治 竹内
武明 花田
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Abstract

【要約】 【課題】 陰極側における水素イオンと酸素との結合能
力を高めることにより、危険な水素の蓄積が発生するこ
となく高い除湿性能が得られ、また、経時変化による性
能劣化の少ない湿度調整器を得る。 【解決手段】 陽イオン導電性の固体電解質膜10と、
この固体電解質膜10の陰極13側の面に設けられ、白
金族金属または白金族の金属酸化物の量が0.3mg/
cm2 〜3mg/cm2 の範囲に設定される第一の陰極
触媒層11aと、この第一の陰極触媒層11aに接して
設けられる第一の多孔質基材12と、第一の多孔質基材
12の上記の第一の陰極触媒層11aとの接合側に形成
され、白金族金属または白金族の金属酸化物の微粒子の
量が0.3mg/cm2 〜3mg/cm2 の範囲に分散
される第二の陰極触媒層11bと、前記の固体電解質膜
10の陽極16側の面に接合される第二の多孔質基材1
4とを備えるようにした。
Abstract: PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the dehumidifying performance without dangerous accumulation of hydrogen by increasing the binding ability of hydrogen ions and oxygen on the cathode side, and to adjust humidity with less performance deterioration due to aging. Get a bowl. SOLUTION: A solid electrolyte membrane 10 having cationic conductivity,
The solid electrolyte membrane 10 is provided on the surface of the cathode 13 side, and the amount of platinum group metal or platinum group metal oxide is 0.3 mg /
a first cathode catalyst layer 11a set in the range of cm 2 to 3 mg / cm 2, a first porous substrate 12 provided in contact with the first cathode catalyst layer 11a, is formed in the bonding side of the above first cathode catalyst layer 11a of the substrate 12, the range the amount of the fine particles of platinum group metal or platinum group metal oxide of 0.3mg / cm 2 ~3mg / cm 2 The dispersed second cathode catalyst layer 11b and the second porous substrate 1 bonded to the surface of the solid electrolyte membrane 10 on the anode 16 side
4 was provided.

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】この発明は、イオン導電性固
体電解素子を使用した湿度調整器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a humidity controller using an ionic conductive solid electrolytic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は例えば特開平6ー63343号公
報に開示された従来の固体電解素子を使用した湿度調整
器の断面図である。図において、1は陽イオン導電性の
固体高分子電解質層、2および3は多孔質基材であり、
金属繊維の織布もしくは不織布、または金属粉末の焼結
体、炭素繊維材、金属多孔板などにより形成される。4
および5は触媒層で、多孔質基材2および3に白金黒を
含むペーストを塗布し、固体高分子電解質層1を挟み込
んでホットプレスすることにより、接合面の食い込み部
に白金黒と白金担持カーボンなどが3次元的に分布して
形成される。また、多孔質基材2と触媒層4とは陽極6
を形成し、多孔質基材3と触媒層5とは陰極7を形成す
る。なお、8は直流電源、9は陽極6側に設けられる被
除湿室である。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a sectional view of a conventional humidity controller using a solid electrolytic device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-63343. In the figure, 1 is a cation conductive solid polymer electrolyte layer, 2 and 3 are porous substrates,
It is formed of a woven or nonwoven fabric of metal fibers, a sintered body of metal powder, a carbon fiber material, a metal perforated plate, or the like. 4
And 5 are catalyst layers. A paste containing platinum black is applied to the porous substrates 2 and 3, and the solid polymer electrolyte layer 1 is sandwiched and hot-pressed. Carbon and the like are formed three-dimensionally distributed. Further, the porous substrate 2 and the catalyst layer 4 are
And the porous substrate 3 and the catalyst layer 5 form the cathode 7. Reference numeral 8 denotes a DC power supply, and 9 denotes a dehumidification chamber provided on the anode 6 side.

【0003】以上のように構成された従来の湿度調整器
において、陽極6と陰極7との間に直流電源8より電力
が供給されると、陽極6側では被除湿室9内の水分が
(1)式の反応により電気分解され、被除湿室9内には
酸素が供給されると共に水分が除去される。 て陰極7に達すると共に、電子eは直流電源8を含む外
部回路を通って陰極7に達し、次の(2)式の反応によ
り陰極7側において酸素を消費しながら水を生成する。 極6側から陰極7側に移動するので陽極6側では被除湿
室9の除湿が促進されることになる。
In the conventional humidity controller constructed as described above, when power is supplied from the DC power supply 8 between the anode 6 and the cathode 7, the moisture in the dehumidification chamber 9 is reduced to ( Electrolysis is performed by the reaction of the formula 1), and oxygen is supplied into the dehumidification target chamber 9 and moisture is removed. As the electrons e reach the cathode 7, the electrons e reach the cathode 7 through an external circuit including a DC power supply 8, and generate water while consuming oxygen on the cathode 7 side by the reaction of the following formula (2). Since it moves from the pole 6 side to the cathode 7 side, the dehumidification of the dehumidification chamber 9 is promoted on the anode 6 side.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た従来のイオン導電性固体電解素子を使用した湿度調整
器において、上記(1)式の反応は直流電源8の電圧値
と共に増大するものであるから、湿度調整器の性能は印
加電圧を高めることにより向上するが、印加電圧と共に
陰極7に生成される水素イオンが増加し、陰極7側にお
ける酸化能力を越える電圧が印加された場合には酸化に
よる水の生成が追従できず、陰極7側には水素ガスが蓄
積され、水素爆発を惹き起こす危険性を有するものであ
った。この水素ガスの蓄積を回避するために、従来の湿
度調整器では印加電圧を一定電圧以下に抑制する必要が
あったが、印加電圧の抑制は除湿能力に制約を加えるも
のであり、湿度調整器の性能を充分に高めることができ
なかった。
In the conventional humidity controller using the ionic conductive solid electrolytic device constructed as described above, the reaction of the above formula (1) increases with the voltage value of the DC power supply 8. Therefore, the performance of the humidity controller is improved by increasing the applied voltage. However, when hydrogen ions generated at the cathode 7 increase with the applied voltage and the voltage exceeding the oxidizing ability on the cathode 7 side is applied, In this method, water generated by oxidation could not be followed, and hydrogen gas was accumulated on the cathode 7 side, causing a risk of causing a hydrogen explosion. In order to avoid this accumulation of hydrogen gas, in the conventional humidity controller, it was necessary to suppress the applied voltage to a certain voltage or less. However, the suppression of the applied voltage imposes restrictions on the dehumidifying ability. Could not be sufficiently enhanced.

【0005】このような制約を回避するために、例えば
特開平9ー157876号公報においては、陰極の電極
面に密着して通気性の水変換膜が積層され、水変換膜に
は酸化触媒としての白金微粒子を担持する水素イオン導
電性の多孔質基材を使用することにより、水素イオンの
酸化能力を向上させる構成が開示されている。この技術
によれば、白金微粒子からなる触媒層が陰極と密着積層
されているために水素イオンと酸素との結合が促進さ
れ、水素ガスの蓄積を抑制する効果があるが、水変換膜
による水素イオンと酸素との結合には量的限界があり、
水素ガスの蓄積を抑制しながらの湿度調整器の性能向上
には限界があった。また、陽極側、陰極側の多孔質基材
と固体高分子電解質層との接合部に形成される触媒層
は、使用時間と共に固体高分子電解質層との電気的接合
力が劣化し、除湿能力が比較的短時間で低下するという
問題を有するものであった。
In order to avoid such a restriction, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-157876, a gas-permeable water conversion film is laminated in close contact with the cathode electrode surface, and the water conversion film is used as an oxidation catalyst. A configuration is disclosed in which a hydrogen ion conductive porous base material carrying platinum fine particles is used to improve the hydrogen ion oxidizing ability. According to this technology, since the catalyst layer made of platinum fine particles is closely stacked on the cathode, the bond between hydrogen ions and oxygen is promoted, and there is an effect of suppressing the accumulation of hydrogen gas. There is a quantitative limit on the bond between ions and oxygen,
There has been a limit in improving the performance of the humidity controller while suppressing the accumulation of hydrogen gas. In addition, the catalyst layer formed at the junction between the porous substrate on the anode side and the cathode side and the solid polymer electrolyte layer deteriorates the electric bonding force with the solid polymer electrolyte layer with use time, and has a dehumidifying ability. Has a problem in that it decreases in a relatively short time.

【0006】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、陰極側における水素イオンと酸素
との結合能力を高めることにより、危険な水素の蓄積が
発生することなく高い除湿性能が得られ、また、経時変
化による性能劣化の少ない湿度調整器を得ることを目的
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and by increasing the binding ability between hydrogen ions and oxygen on the cathode side, high dehumidification performance without dangerous accumulation of hydrogen. Further, it is an object of the present invention to obtain a humidity controller with which the performance is not greatly deteriorated due to aging.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明に係わる湿度調
整器は、陽イオン導電性の固体電解質膜と、この固体電
解質膜の陰極側の面に設けられ、白金族金属または白金
族の金属酸化物の量が0.3mg/cm2 〜3mg/c
2 の範囲に設定される第一の陰極触媒層と、この第一
の陰極触媒層に接して設けられる第一の多孔質基材と、
第一の多孔質基材の上記の第一の陰極触媒層との接合側
に形成され、白金族金属または白金族の金属酸化物の微
粒子の量が0.3mg/cm2 〜3mg/cm2 の範囲
に分散される第二の陰極触媒層と、前記の固体電解質膜
の陽極側の面に接合される第二の多孔質基材とを備える
ようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A humidity controller according to the present invention is provided on a cation-conductive solid electrolyte membrane and a cathode-side surface of the solid electrolyte membrane, and comprises a platinum group metal or a platinum group metal oxide. the amount of things 0.3mg / cm 2 ~3mg / c
a first cathode catalyst layer is set in the range of m 2, a first porous substrate provided in contact with the first cathode catalyst layer,
The first porous substrate is in the form on the bonding side of the first cathode catalyst layer described above, the amount of fine particles of platinum group metal or platinum group metal oxide is 0.3mg / cm 2 ~3mg / cm 2 And a second porous substrate bonded to the anode-side surface of the solid electrolyte membrane.

【0008】また、第二の多孔質基材の外面を含む固体
電解質膜の陽極側の外面に、白金族金属または白金族の
金属酸化物の量が0.3mg/cm2 〜3mg/cm2
の範囲に設定される陽極触媒層を設けるようにしたもの
である。さらに、第二の陰極触媒層を有する第一の多孔
質基材と、第一の陰極触媒層を有する固体電解質膜と、
第二の多孔質基材とがホットプレスにより物理的および
電気的に接合されるようにしたものである。さらにま
た、第一の多孔質基材に形成される第二の陰極触媒層
が、深さ20μm〜100μmの範囲に設定されるよう
にしたものである。
[0008] The second porous anode side of the outer surface of the solid electrolyte membrane includes an outer surface of the base material, the amount of platinum group metal or platinum group metal oxide is 0.3mg / cm 2 ~3mg / cm 2
Is provided with an anode catalyst layer set in the range described above. Further, a first porous substrate having a second cathode catalyst layer, and a solid electrolyte membrane having a first cathode catalyst layer,
The second porous substrate is physically and electrically joined by hot pressing. Still further, the second cathode catalyst layer formed on the first porous substrate is set to have a depth of 20 μm to 100 μm.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
の実施の形態1の湿度調整器に関し、特に電気化学素子
部の構成を示した断面図、図2ないし図5はその動作特
性図である。図において、10は陽イオン導電性の固体
高分子電解質を使用した厚さが約170μmの固体電解
質膜で、例えばデュポン社製のナフィオンー117(D
u Pont社の登録商標NAFION)などが使用さ
れる。11aは固体電解質膜10の陰極側の面に形成さ
れた第一の陰極触媒層で、イソプロピルアルコールと水
などの揮発性溶剤に白金黒を混合し、白金黒の量が0.
3mg/cm2 〜3mg/cm2 の厚さとなるように固
体電解質膜10に吹き付けて形成される。12は厚さが
約200μmの第一の多孔質基材で、カーボンペーパや
カーボンクロスなどの炭素繊維により形成され、第一の
陰極触媒層11aと接触する側には深さ20μm〜10
0μmの範囲に白金微粒子が、白金量0.3mg/cm
2 〜3mg/cm2 の範囲で分散されて第二の陰極触媒
層11bが形成され、これらの第一の陰極触媒層11a
と第二の陰極触媒層11bとで陰極13が形成されてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 relates to a humidity controller according to Embodiment 1 of the present invention, and in particular, is a cross-sectional view showing a configuration of an electrochemical element section, and FIGS. 2 to 5 are operating characteristic diagrams thereof. In the figure, reference numeral 10 denotes a solid electrolyte membrane having a thickness of about 170 μm using a cation-conductive solid polymer electrolyte, such as Nafion-117 (D
u Pont (registered trademark NAFION) or the like is used. Reference numeral 11a denotes a first cathode catalyst layer formed on the surface of the solid electrolyte membrane 10 on the cathode side. Platinum black is mixed with a volatile solvent such as isopropyl alcohol and water so that the amount of platinum black is 0.1%.
It is formed by spraying a solid electrolyte membrane 10 to have a thickness of 3mg / cm 2 ~3mg / cm 2 . Reference numeral 12 denotes a first porous substrate having a thickness of about 200 μm, which is formed of carbon fibers such as carbon paper and carbon cloth, and has a depth of 20 μm to 10
In the range of 0 μm, platinum fine particles contained 0.3 mg / cm of platinum.
The second cathode catalyst layer 11b is formed by being dispersed in the range of 2 to 3 mg / cm 2 , and the first cathode catalyst layer 11a
And the second cathode catalyst layer 11b form the cathode 13.

【0010】14は、固体電解質膜10の陽極側に設け
られ、チタンメッシュに白金メッキを施した厚さ約10
0μmの水透過性を有する第二の多孔質基材であり、第
二の多孔質基材14と上記の第二の陰極触媒層11bが
形成された第一の多孔質基材12とで第一の陰極触媒層
11aが形成された固体電解質膜10を挟み込み、温度
約180℃、圧力約50kg/cm2 の条件にてホット
プレスすることによりこれらを物理的に一体化すると共
に電気的に接合している。15は陽極側に形成される陽
極触媒層で、ホットプレスにより第一の多孔質層12と
固体電解質膜10と第二の多孔質層14とが電気的に接
合された後、イソプロピルアルコールと水などの揮発性
溶剤に白金黒を混合し、白金黒の量が0.3mg/cm
2 〜3mg/cm2 の厚さとなるように、固体電解質膜
10と第二の多孔質層14との大気側面に塗布または吹
き付けにより形成され、第二の多孔質層14と陽極触媒
層15とで陽極16が形成される。なお、17は陰極1
3と陽極16との間に接続される直流電源である。ま
た、陰極触媒層や陽極触媒層を形成する触媒は、白金以
外に白金担持カーボン、ルテニウム、イリジュウム、パ
ラジュウムなど、白金族金属、またはこれらの酸化物を
使用することができる。
Reference numeral 14 denotes a solid electrolyte membrane 10 provided on the anode side and having a thickness of about 10
A second porous substrate having a water permeability of 0 μm, and a second porous substrate 14 and a first porous substrate 12 on which the second cathode catalyst layer 11b is formed. The solid electrolyte membrane 10 on which one cathode catalyst layer 11a is formed is sandwiched and hot-pressed at a temperature of about 180 ° C. and a pressure of about 50 kg / cm 2 to physically integrate them and electrically bond them. doing. Reference numeral 15 denotes an anode catalyst layer formed on the anode side. After the first porous layer 12, the solid electrolyte membrane 10, and the second porous layer 14 are electrically joined by hot pressing, isopropyl alcohol and water Platinum black is mixed with a volatile solvent such as, and the amount of platinum black is 0.3 mg / cm.
The solid electrolyte membrane 10 and the second porous layer 14 are formed by coating or spraying on the air side so as to have a thickness of 2 to 3 mg / cm 2 , and the second porous layer 14 and the anode catalyst layer 15 Thus, the anode 16 is formed. 17 is the cathode 1
DC power supply connected between the power supply 3 and the anode 16. Further, as a catalyst for forming the cathode catalyst layer and the anode catalyst layer, a platinum group metal such as platinum-supported carbon, ruthenium, iridium, and palladium, or an oxide thereof can be used in addition to platinum.

【0011】このように構成されたこの発明の実施の形
態1の湿度調整器において、陰極13と陽極16との間
に直流電源17から電圧が印加されると、陽極16側で
は上記の従来例で示した式(1)と同一反応により水分
が電気分解され、除湿空間の湿度が低下する。また、陰
極13側では上記従来例の(2)式と同一反応により水
が生成されると共に、1〜3分子の水分子が固体電解質
膜10を通して陽極16側から陰極13側に移動して除
湿が促進される。固体電解質膜10を陽極16側から陰
極13側に通過する水素イオンは、まず、第一の陰極触
媒層11aにて酸化され水を生成すると共に、第一の陰
極触媒層11aにて酸化されなかった水素イオンは第二
の陰極触媒層11bを通ることにより、次の(3)式の
反応によってさらに酸化反応がなされ、ほぼ完全に水に
変換される。
In the humidity controller according to the first embodiment of the present invention, when a voltage is applied from the DC power supply 17 between the cathode 13 and the anode 16, the above-described conventional example is applied to the anode 16 side. The water is electrolyzed by the same reaction as in the formula (1) shown in the above, and the humidity in the dehumidifying space is reduced. On the cathode 13 side, water is generated by the same reaction as in the above-mentioned conventional example (2), and 1 to 3 water molecules move from the anode 16 side to the cathode 13 side through the solid electrolyte membrane 10 to dehumidify. Is promoted. Hydrogen ions passing through the solid electrolyte membrane 10 from the anode 16 side to the cathode 13 side are first oxidized by the first cathode catalyst layer 11a to generate water, and are not oxidized by the first cathode catalyst layer 11a. The hydrogen ions pass through the second cathode catalyst layer 11b, and are further oxidized by the reaction of the following formula (3), and are almost completely converted into water.

【0012】図2の動作特性図は、固体電解質膜10の
有効面積が100cm2 、大気の温度が30℃、相対湿
度が60%の条件下での触媒層の白金黒の量に対する電
圧ー電流特性図であり、特性I は白金黒の量が1mg/
cm2 のとき、特性IIは0.3mg/cm2 のとき、特
性III は3mg/cm2 のときの特性を示すものであ
る。このように、白金黒の量が1mg/cm2 のときは
印加電圧が3Vにおいて電流が4Aでほぼ飽和状態とな
り、0,3mg/cm2 のときには触媒層の電気抵抗の
増大に伴う固体電解質膜10に対する電圧低下の影響に
より飽和電流は低下し、3mg/cm2 のときには触媒
層の電気抵抗の低下により飽和電流は増加する。
FIG. 2 is a graph showing the voltage-current versus the amount of platinum black in the catalyst layer under the conditions that the effective area of the solid electrolyte membrane 10 is 100 cm 2 , the temperature of the atmosphere is 30 ° C., and the relative humidity is 60%. FIG. 4 is a characteristic diagram. In characteristic I, the amount of platinum black is 1 mg / mg.
In the case of cm 2 , the characteristic II shows the characteristic at 0.3 mg / cm 2 , and the characteristic III shows the characteristic at 3 mg / cm 2 . Thus, when the amount of platinum black is 1 mg / cm 2 , the applied voltage is 3 V, the current is almost saturated at 4 A, and when the amount of platinum black is 0.3 mg / cm 2 , the solid electrolyte membrane accompanying the increase in the electric resistance of the catalyst layer The saturation current decreases due to the effect of the voltage drop on the value of 10, and at 3 mg / cm 2 , the saturation current increases due to the decrease in the electrical resistance of the catalyst layer.

【0013】また、図3は触媒層の白金黒の量と固体電
解質膜10を流れる電流と大気の条件との関係を示すも
ので、特性I は雰囲気の大気条件が温度30℃、相対湿
度60%の場合を、特性IIは年間を通じての平均値とし
ての大気温度が15℃〜20℃、相対湿度が60%の場
合を示している。この特性図から明らかなように、大気
温度が30℃の状態においては触媒層の白金黒の量が3
mg/cm2 近辺で電流量は飽和し、電流量に比例する
除湿能力も白金黒の量が3mg/cm2 にて飽和する。
また、年間の平均的条件である特性IIの場合、白金黒の
量が1mg/cm2 で特性の飽和があり、白金黒の量を
0.3mg/cm2 まで減少させても特性の低下は飽和
点の25%程度であり、白金黒量が0.3mg/cm2
以下では急激に特性が低下する。従って、性能上は触媒
層の白金黒の量を0.3mg/cm2 ないし3mg/c
2 にするのが効果的であることが判定できる。
FIG. 3 shows the relationship between the amount of platinum black in the catalyst layer, the current flowing through the solid electrolyte membrane 10, and the conditions of the atmosphere. %, The characteristic II indicates a case where the atmospheric temperature as an average throughout the year is 15 ° C. to 20 ° C. and the relative humidity is 60%. As is clear from this characteristic diagram, when the ambient temperature is 30 ° C., the amount of platinum black in the catalyst layer is 3%.
The amount of current saturates around mg / cm 2 , and the dehumidifying capacity proportional to the amount of current saturates when the amount of platinum black is 3 mg / cm 2 .
In addition, in the case of the characteristic II, which is an average condition for the year, the characteristic is saturated when the amount of platinum black is 1 mg / cm 2 , and even if the amount of platinum black is reduced to 0.3 mg / cm 2, the characteristic does not decrease. It is about 25% of the saturation point, and the amount of platinum black is 0.3 mg / cm 2
Below, the characteristics sharply decrease. Therefore, in terms of performance, the amount of platinum black in the catalyst layer is reduced from 0.3 mg / cm 2 to 3 mg / c.
It can be determined that setting m 2 is effective.

【0014】図4はこの発明による湿度調整器と従来例
との性能の経時劣化の状況を示す特性図であり、ここで
の従来例は、例えば特開昭61ー216714号公報に
開示されているような、陽イオン交換膜の両面に陰極と
陽極とを設け、陰極には白金担持カーボン粉末を含む混
合物をホットプレスにて陽イオン交換膜に接合し、陽極
は白金を無電解メッキにより陽イオン交換膜に接合した
ものである。加速劣化試験の結果では図4に示すよう
に、この発明による湿度調整器と従来例とでは劣化に格
段の差があり、この差は、この発明による湿度調整器が
上記のように、第二の多孔質層14と固体電解質膜10
とをホットプレスにより電気的に接合した後、第二の多
孔質層14の外面を含む固体電解質膜10の外面に陽極
触媒層15を設けるようにしたことにより、陽極16と
固体電解質膜10との間の経時による接合劣化が抑制さ
れること、および、陰極側の触媒層が第一の陰極触媒層
11aと第二の陰極触媒層11bとで構成され、厚みの
増大が経時による接合劣化の抑制につながることによる
ものである。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing how the performance of the humidity controller according to the present invention and the conventional example deteriorate over time. The conventional example here is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-216714. A cathode and an anode are provided on both sides of a cation exchange membrane, a mixture containing platinum-supported carbon powder is bonded to the cation exchange membrane by hot pressing on the cathode, and the anode is made of platinum by electroless plating. It is bonded to an ion exchange membrane. As shown in FIG. 4, in the results of the accelerated deterioration test, there is a remarkable difference in deterioration between the humidity controller according to the present invention and the conventional example. Porous layer 14 and solid electrolyte membrane 10
Are electrically bonded by hot pressing, and then the anode catalyst layer 15 is provided on the outer surface of the solid electrolyte membrane 10 including the outer surface of the second porous layer 14, so that the anode 16 and the solid electrolyte membrane 10 Is suppressed, and the catalyst layer on the cathode side is composed of the first cathode catalyst layer 11a and the second cathode catalyst layer 11b. This is because it leads to suppression.

【0015】図5はこの発明による湿度調整器の陰極側
13に発生蓄積される水素の濃度を第二の陰極触媒層1
1bの有無により比較したものである。図に明らかなよ
うに第二の陰極触媒層11bがないとき、即ち、陰極側
の第一の多孔質基材12に白金の分散がないときには試
験時間と共に水素濃度が急上昇するが、第一の多孔質基
材12に少なくとも深さ20μmで白金量0.3mg/
cm2 の分散があれば水素濃度が抑制されることが判
る。陰極13側での水素発生の抑制は、水素爆発の防止
効果と共に、陰極13と固体電解質膜10との界面の水
素ガスによる乾燥を防止し、陰極13と固体電解質膜1
0との界面の乾燥による接合劣化の抑制につながるもの
で、上記図4にて説明した経時劣化防止効果をより高め
ている。なお、以上は陰極13側の第一の多孔質基材1
2を炭素繊維材として説明したが、ステンレス繊維によ
り形成されたペーパー、例えば日本精線社製のステンレ
スウエブ焼結体などを用いても同様の効果を得ることが
できるものである。
FIG. 5 shows the concentration of hydrogen generated and accumulated on the cathode side 13 of the humidity controller according to the present invention.
This is a comparison based on the presence or absence of 1b. As is apparent from the figure, when there is no second cathode catalyst layer 11b, that is, when there is no dispersion of platinum in the first porous base material 12 on the cathode side, the hydrogen concentration rises rapidly with the test time. The porous substrate 12 has at least a depth of 20 μm and a platinum amount of 0.3 mg /
It can be seen that if there is a dispersion of cm 2, the hydrogen concentration is suppressed. The suppression of hydrogen generation on the cathode 13 side prevents the hydrogen 13 from drying due to the hydrogen gas at the interface between the cathode 13 and the solid electrolyte membrane 10 together with the effect of preventing hydrogen explosion.
This leads to suppression of joint deterioration due to drying of the interface with 0, and further enhances the effect of preventing deterioration with time described with reference to FIG. The above is the first porous substrate 1 on the cathode 13 side.
Although 2 is described as a carbon fiber material, a similar effect can be obtained by using a paper made of stainless steel fiber, for example, a stainless steel web sintered body manufactured by Nippon Seisen Co., Ltd.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上に説明したようにこの発明の湿度調
整器によれば、陰極側に、陰極反応を促進させる白金族
金属または白金族金属の酸化物よりなる第一の陰極触媒
層を、0.3mg/cm2 ないし3mg/cm2 の白金
量で形成し、さらに、第二の陰極触媒層を白金量0.3
mg/cm2 ないし3mg/cm2 にて第一の多孔質基
材に深さ20μm〜100μmの範囲にて形成し、陽極
側に第二の多孔質層14の外面を含む固体電解質膜10
外面に陽極触媒層15を白金量0.3mg/cm2 ない
し3mg/cm2 にて形成するようにしたので、陰極側
での水素の発生を効果的に抑制でき、水素爆発などの危
険性を完全に除去することが可能になると共に、印加電
圧を除湿能力の飽和点近辺まで高めて除湿性能を高める
ことができ、また、固体電解質膜と陰極および陽極との
接合劣化による性能低下の少ない高性能で長寿命の湿度
調整器を得ることができるものである。
As described above, according to the humidity controller of the present invention, the first cathode catalyst layer made of a platinum group metal or a platinum group metal oxide for accelerating the cathode reaction is provided on the cathode side. A platinum amount of 0.3 mg / cm 2 to 3 mg / cm 2 was formed, and the second cathode catalyst layer was formed with a platinum amount of 0.3 mg / cm 2.
The solid electrolyte membrane 10 is formed at a depth of 20 μm to 100 μm on the first porous base material at a concentration of 2 mg / cm 2 to 3 mg / cm 2, and includes the outer surface of the second porous layer 14 on the anode side.
Since the anode catalyst layer 15 is formed on the outer surface with a platinum amount of 0.3 mg / cm 2 to 3 mg / cm 2 , generation of hydrogen on the cathode side can be effectively suppressed, and danger such as hydrogen explosion can be reduced. In addition to being able to remove completely, the applied voltage can be increased to near the saturation point of the dehumidifying ability to enhance the dehumidifying performance. This makes it possible to obtain a high-performance, long-life humidity controller.

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

【図1】 この発明の実施の形態1の湿度調整器の構成
を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a humidity controller according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1の湿度調整器の動作
特性図である。
FIG. 2 is an operation characteristic diagram of the humidity controller according to Embodiment 1 of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態1の湿度調整器の動作
特性図である。
FIG. 3 is an operation characteristic diagram of the humidity controller according to Embodiment 1 of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態1の湿度調整器の動作
特性図である。
FIG. 4 is an operation characteristic diagram of the humidity controller according to Embodiment 1 of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態1の湿度調整器の動作
特性図である。
FIG. 5 is an operation characteristic diagram of the humidity controller according to Embodiment 1 of the present invention.

【図6】 従来の湿度調整器の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional humidity controller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 固体電解質膜、11a 第一の陰極触媒層、11
b 第二の陰極触媒層、 12 第一の多孔質基材、1
3 陰極、14 第二の多孔質基材、 15 陽極触媒
層、16 陽極、17 直流電源。
Reference Signs List 10 solid electrolyte membrane, 11a first cathode catalyst layer, 11
b second cathode catalyst layer, 12 first porous substrate, 1
3 cathode, 14 second porous substrate, 15 anode catalyst layer, 16 anode, 17 DC power supply.

フロントページの続き (72)発明者 花田 武明 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 菱彩テクニカ株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−155157(JP,A) 特開 平9−316675(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 53/26 B01D 53/32 C25B 1/00 - 1/46 C25B 11/00 - 11/20 Continuation of the front page (72) Inventor Takeaki Hanada 8-1-1, Tsukaguchi-Honmachi, Amagasaki-shi, Hyogo Rishi-ai-Technica Co., Ltd. (56) References JP-A-9-155157 (JP, A) JP-A-9- 316675 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B01D 53/26 B01D 53/32 C25B 1/00-1/46 C25B 11/00-11/20

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 陽イオン導電性の固体電解質膜、この固
体電解質膜の陰極側の面に設けられ、白金族金属または
白金族の金属酸化物の量が0.3mg/cm2 〜3mg
/cm2 の範囲に設定される第一の陰極触媒層、この第
一の陰極触媒層に接して設けられる第一の多孔質基材、
第一の多孔質基材の前記第一の陰極触媒層との接合側に
形成され、白金族金属または白金族の金属酸化物の微粒
子の量が0.3mg/cm2 〜3mg/cm2 の範囲に
分散される第二の陰極触媒層、前記固体電解質膜の陽極
側の面に接合される第二の多孔質基材を備えたことを特
徴とする湿度調整器。
1. A cation-conductive solid electrolyte membrane, provided on a surface of the solid electrolyte membrane on the cathode side, wherein the amount of platinum group metal or platinum group metal oxide is 0.3 mg / cm 2 to 3 mg.
/ First cathode catalyst layer set in the range of / cm 2, a first porous substrate provided in contact with the first cathode catalyst layer,
The amount of the fine particles of the platinum group metal or the platinum group metal oxide formed on the side of the first porous substrate joined to the first cathode catalyst layer is 0.3 mg / cm 2 to 3 mg / cm 2 . A humidity controller comprising: a second cathode catalyst layer dispersed in a range; and a second porous base material bonded to an anode-side surface of the solid electrolyte membrane.
【請求項2】 第二の多孔質基材の外面を含む固体電解
質膜の陽極側の外面に、白金族金属または白金族の金属
酸化物の量が0.3mg/cm2 〜3mg/cm2 の範
囲に設定される陽極触媒層を設けたことを特徴とする請
求項1記載の湿度調整器。
2. A second anode side of the outer surface of the solid electrolyte membrane includes an outer surface of the porous substrate, the amount of platinum group metal or platinum group metal oxide is 0.3mg / cm 2 ~3mg / cm 2 The humidity controller according to claim 1, further comprising an anode catalyst layer set in the range of:
【請求項3】 第二の陰極触媒層を有する第一の多孔質
基材と、第一の陰極触媒層を有する固体電解質膜と、第
二の多孔質基材とがホットプレスにより物理的および電
気的に接合されることを特徴とする請求項1記載の湿度
調整器。
3. The first porous substrate having the second cathode catalyst layer, the solid electrolyte membrane having the first cathode catalyst layer, and the second porous substrate are physically and hot-pressed. The humidity controller according to claim 1, wherein the humidity controller is electrically connected.
【請求項4】 第一の多孔質基材に形成される第二の陰
極触媒層が、深さ20μm〜100μmの範囲に設定さ
れることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1
項記載の湿度調整器。
4. The method according to claim 1, wherein the second cathode catalyst layer formed on the first porous substrate has a depth in a range of 20 μm to 100 μm. 1
The humidity controller according to the item.
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