JP2987583B1 - ガス供給層と金属多孔体との接合体を用いたガス拡散電極 - Google Patents
ガス供給層と金属多孔体との接合体を用いたガス拡散電極Info
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Abstract
【要約】
【課題】 金属多孔体とフィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シ
ートを強固に接合したガス供給層と金属多孔体との接合
体、及びこれを用いた長寿命で高性能のガス拡散電極を
提供する。 【解決手段】 金属多孔体とカーボンブラックを０〜５
５％含むフィブリル化ＰＴＦＥ撥水性多孔体シートと
を、温度がＰＴＦＥの融点以上、圧力が接触実圧力２０
ｋｇ／ｃｍ2 以上でホットプレスすることによって金属
多孔体と前記撥水性多孔体シートを強固に接合したこと
を特徴とするガス拡散電極用金属多孔体−撥水性多孔体
シート接合体。請求項１の接合体の金属多孔体側から反
応層材料を充填し、反応層材料の最適条件でホットプレ
スすることによって作製したことを特徴とするガス拡散
電極。
ートを強固に接合したガス供給層と金属多孔体との接合
体、及びこれを用いた長寿命で高性能のガス拡散電極を
提供する。 【解決手段】 金属多孔体とカーボンブラックを０〜５
５％含むフィブリル化ＰＴＦＥ撥水性多孔体シートと
を、温度がＰＴＦＥの融点以上、圧力が接触実圧力２０
ｋｇ／ｃｍ2 以上でホットプレスすることによって金属
多孔体と前記撥水性多孔体シートを強固に接合したこと
を特徴とするガス拡散電極用金属多孔体−撥水性多孔体
シート接合体。請求項１の接合体の金属多孔体側から反
応層材料を充填し、反応層材料の最適条件でホットプレ
スすることによって作製したことを特徴とするガス拡散
電極。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス拡散電極特に
食塩電解等に使用される金属多孔体−撥水性多孔体シー
ト接合体から得られたガス拡散電極に関し、特に寿命が
長いガス拡散電極に関する。
食塩電解等に使用される金属多孔体−撥水性多孔体シー
ト接合体から得られたガス拡散電極に関し、特に寿命が
長いガス拡散電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガス拡散電極においては、反応層
が銀微粒子を担持したカーボンブラックとポリ四フッ化
エチレン（以下「ＰＴＦＥ」という）のような樹脂結合
材から成り、ガス供給層がＰＴＦＥのような樹脂結合材
多孔体から成るガス拡散電極があった。しかしながら、
このようなガス拡散電極を酸素極に用いた場合には、触
媒が担持されたカーボンブラックは徐々に酸化され、担
体のカーボンブラックの消滅による触媒微粒子の脱落、
導電性の低下、親水性の増大による三相帯界面の減少等
により、電極性能の低下を来たし、２年以上の電極寿命
が達成できないという問題点があった。食塩電解槽に使
用する場合は５年以上の耐久性が必要であるため、この
ような電極寿命が短い電極ではこの種の電解槽には使用
することができない。そこで、カーボンの腐食の心配が
ない銀微粒子とＰＴＦＥのみから成る反応層を持つガス
拡散電極が提案され、長寿命が期待されているものとし
ては、反応層が銀微粒子とＰＴＦＥ、ガス供給層がＰＴ
ＦＥ多孔体から成る非カーボンブラック系ガス拡散電極
があった。
が銀微粒子を担持したカーボンブラックとポリ四フッ化
エチレン（以下「ＰＴＦＥ」という）のような樹脂結合
材から成り、ガス供給層がＰＴＦＥのような樹脂結合材
多孔体から成るガス拡散電極があった。しかしながら、
このようなガス拡散電極を酸素極に用いた場合には、触
媒が担持されたカーボンブラックは徐々に酸化され、担
体のカーボンブラックの消滅による触媒微粒子の脱落、
導電性の低下、親水性の増大による三相帯界面の減少等
により、電極性能の低下を来たし、２年以上の電極寿命
が達成できないという問題点があった。食塩電解槽に使
用する場合は５年以上の耐久性が必要であるため、この
ような電極寿命が短い電極ではこの種の電解槽には使用
することができない。そこで、カーボンの腐食の心配が
ない銀微粒子とＰＴＦＥのみから成る反応層を持つガス
拡散電極が提案され、長寿命が期待されているものとし
ては、反応層が銀微粒子とＰＴＦＥ、ガス供給層がＰＴ
ＦＥ多孔体から成る非カーボンブラック系ガス拡散電極
があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】カーボンブラックに触
媒を担持した従来のガス拡散電極は、強度を上げるため
に結着材のＰＴＦＥの融点以上の温度で２０ｋｇ／ｃｍ
2 以上の高圧でプレスしている。しかし、銀微粒子とＰ
ＴＦＥのみから成るガス拡散電極においては、このよう
なプレス条件ではＰＴＦＥと銀微粒子は柔らかく、変形
し易いので、電解液及びガス通路となる粒子間の細孔が
閉塞したり、酸素還元触媒の銀表面積が激減する。その
ため銀微粒子を担持するカーボンブラックとＰＴＦＥを
使用する場合に比べ、プレス温度は融点以下の２５０
℃、圧力は１０ｋｇ／ｃｍ2 以下の低圧でプレスしなけ
れば必要な電極性能を得ることが出来ない。このような
作製条件で作られた電極は、機械的強度が小さく、壊れ
やすく、取り扱いに細心の注意が必要であるという問題
があった。特に反応層とガス供給層の剥離が起こり易
く、液漏れ、性能低下の原因となる。このため銀系ガス
拡散電極は、２年以上の耐久性を再現性よく達成するの
が困難であった。
媒を担持した従来のガス拡散電極は、強度を上げるため
に結着材のＰＴＦＥの融点以上の温度で２０ｋｇ／ｃｍ
2 以上の高圧でプレスしている。しかし、銀微粒子とＰ
ＴＦＥのみから成るガス拡散電極においては、このよう
なプレス条件ではＰＴＦＥと銀微粒子は柔らかく、変形
し易いので、電解液及びガス通路となる粒子間の細孔が
閉塞したり、酸素還元触媒の銀表面積が激減する。その
ため銀微粒子を担持するカーボンブラックとＰＴＦＥを
使用する場合に比べ、プレス温度は融点以下の２５０
℃、圧力は１０ｋｇ／ｃｍ2 以下の低圧でプレスしなけ
れば必要な電極性能を得ることが出来ない。このような
作製条件で作られた電極は、機械的強度が小さく、壊れ
やすく、取り扱いに細心の注意が必要であるという問題
があった。特に反応層とガス供給層の剥離が起こり易
く、液漏れ、性能低下の原因となる。このため銀系ガス
拡散電極は、２年以上の耐久性を再現性よく達成するの
が困難であった。
【０００４】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、少なくとも金属多孔体とフィブ
リル化ＰＴＦＥ多孔体シートとを強固に接合したガス供
給層と金属多孔体との接合体を用いた長寿命で高性能の
ガス拡散電極を提供することを目的とするものである。
てなされたものであり、少なくとも金属多孔体とフィブ
リル化ＰＴＦＥ多孔体シートとを強固に接合したガス供
給層と金属多孔体との接合体を用いた長寿命で高性能の
ガス拡散電極を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、ＰＴＦＥの融点以上で加
熱されても細孔が無くならないフィブリル化ＰＴＦＥ撥
水性多孔体シートからなるガス供給層シートを、金属多
孔体にＰＴＦＥの融点以上の温度、５ｋｇ／ｃｍ2 以上
の圧力でホットプレスすることより、金属多孔体とガス
供給層を接触実圧力２０ｋｇ／ｃｍ2 以上で強固に接合
した接合体を作製でき、この接合体に反応層原料を充填
して反応層の最適条件でホットプレスすれば、電極の高
い強度を得、かつ反応層の銀微粒子のシンターは起き
ず、ガス供給層の剥離強度の高い電極が得られることを
見出して、本発明を完成するに到った。なお、前記の撥
水性多孔体シートについては、以下単に「多孔体シー
ト」ということがある。
解決すべく鋭意研究した結果、ＰＴＦＥの融点以上で加
熱されても細孔が無くならないフィブリル化ＰＴＦＥ撥
水性多孔体シートからなるガス供給層シートを、金属多
孔体にＰＴＦＥの融点以上の温度、５ｋｇ／ｃｍ2 以上
の圧力でホットプレスすることより、金属多孔体とガス
供給層を接触実圧力２０ｋｇ／ｃｍ2 以上で強固に接合
した接合体を作製でき、この接合体に反応層原料を充填
して反応層の最適条件でホットプレスすれば、電極の高
い強度を得、かつ反応層の銀微粒子のシンターは起き
ず、ガス供給層の剥離強度の高い電極が得られることを
見出して、本発明を完成するに到った。なお、前記の撥
水性多孔体シートについては、以下単に「多孔体シー
ト」ということがある。
【０００６】すなわち、本発明は、次の構成により前記
の課題を解決することができた。 （１）金属多孔体とカーボンブラックを０〜５５％含む
フィブリル化ポリ四フッ化エチレン撥水性多孔体シート
とを、温度がポリ四フッ化エチレンの融点以上、圧力が
接触実圧力２０ｋｇ／ｃｍ2 以上でホットプレスするこ
とによって前記金属多孔体と前記撥水性多孔体シートを
強固に接合した接合体の金属多孔体側から反応層材料を
充填し、反応層材料のポリ四フッ化エチレンの融点以下
の条件でホットプレスすることによって作製したことを
特徴とするガス拡散電極。 （２）前記撥水性多孔体シートの一部が無い欠落部を持
つ状態で反応層を構成したことを特徴とする前記（１）
記載のガス拡散電極。 （３）前記欠落部に銀の薄板、銀粉を付着させ、ホット
プレスすることによって液浸透性を少なくし、ガス室側
への導電性を改善したことを特徴とする前記（２）記載
のガス拡散電極。
の課題を解決することができた。 （１）金属多孔体とカーボンブラックを０〜５５％含む
フィブリル化ポリ四フッ化エチレン撥水性多孔体シート
とを、温度がポリ四フッ化エチレンの融点以上、圧力が
接触実圧力２０ｋｇ／ｃｍ2 以上でホットプレスするこ
とによって前記金属多孔体と前記撥水性多孔体シートを
強固に接合した接合体の金属多孔体側から反応層材料を
充填し、反応層材料のポリ四フッ化エチレンの融点以下
の条件でホットプレスすることによって作製したことを
特徴とするガス拡散電極。 （２）前記撥水性多孔体シートの一部が無い欠落部を持
つ状態で反応層を構成したことを特徴とする前記（１）
記載のガス拡散電極。 （３）前記欠落部に銀の薄板、銀粉を付着させ、ホット
プレスすることによって液浸透性を少なくし、ガス室側
への導電性を改善したことを特徴とする前記（２）記載
のガス拡散電極。
【０００７】このように構成することにより、反応層の
金属多孔体とガス供給層シートの剥離等が皆無になっ
た。また電極寿命が飛躍的に増加する。そして、従来、
１回のホットプレスで電極を製造していたものをプレス
を２回にすることにより強度と性能を両立させた。
金属多孔体とガス供給層シートの剥離等が皆無になっ
た。また電極寿命が飛躍的に増加する。そして、従来、
１回のホットプレスで電極を製造していたものをプレス
を２回にすることにより強度と性能を両立させた。
【０００８】
【発明の実施の形態】金属多孔体としては、銀網、銀メ
ッキニッケル網、銀エクスパンドメタル、銀メッキ発泡
ニッケルが良好に用いられる。銀網の場合は厚さは１０
０〜３００ミクロン、線径は１００から３００ミクロ
ン、ピッチは０．５〜３ｍｍが好適に用いられる。次
に、銀網とフィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シート（孔径１
ミクロン）を３５０℃、２０ｋｇ／ｃｍ2 でホットプレ
スを行い、銀網をＰＴＦＥ多孔体シートに強固に接合さ
せて、銀網とフィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シートとの接
合体を得ることができる。ここで、「フィブリル化され
たＰＴＦＥ多孔体」というのは、ＰＴＦＥ粉末と液状潤
滑剤との混合物をシート状にした未焼成又は焼成状態の
ＰＴＦＥシートを加熱下で一軸又は二軸延伸することで
作られ、微小な結節と繊維状からなる多孔体である。フ
ィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シートにはカーボンブラック
を含有させてもよく、その含有量はフィブリル化ＰＴＦ
Ｅを基準にして５５重量％までである。カーボンブラッ
クを含有しない場合もあるから、その含有量は０〜５５
重量％ということになる。好適な含有量は４０〜５０重
量％である。
ッキニッケル網、銀エクスパンドメタル、銀メッキ発泡
ニッケルが良好に用いられる。銀網の場合は厚さは１０
０〜３００ミクロン、線径は１００から３００ミクロ
ン、ピッチは０．５〜３ｍｍが好適に用いられる。次
に、銀網とフィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シート（孔径１
ミクロン）を３５０℃、２０ｋｇ／ｃｍ2 でホットプレ
スを行い、銀網をＰＴＦＥ多孔体シートに強固に接合さ
せて、銀網とフィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シートとの接
合体を得ることができる。ここで、「フィブリル化され
たＰＴＦＥ多孔体」というのは、ＰＴＦＥ粉末と液状潤
滑剤との混合物をシート状にした未焼成又は焼成状態の
ＰＴＦＥシートを加熱下で一軸又は二軸延伸することで
作られ、微小な結節と繊維状からなる多孔体である。フ
ィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シートにはカーボンブラック
を含有させてもよく、その含有量はフィブリル化ＰＴＦ
Ｅを基準にして５５重量％までである。カーボンブラッ
クを含有しない場合もあるから、その含有量は０〜５５
重量％ということになる。好適な含有量は４０〜５０重
量％である。
【０００９】この接合体の銀網側から、例えば平均粒径
１００ｎｍの銀微粒子（三井金属鉱業社製、Ａｇ−３０
１０）に界面活性剤を加え、ＰＴＦＥディスパージョン
Ｄ−１（ダイキン工業社製）を添加して分散させ、この
分散液にアルコールを加えて自己組織化させ、濾過して
得た泥しょうを反応層材料として充填する。乾燥後、ア
ルコールを用いた抽出装置で界面活性剤を除去する。乾
燥後、例えば２６０℃、２０ｋｇ／ｃｍ2 の条件でホッ
トプレスを行い、ガス拡散電極を得る。ホットプレスの
最適条件は材料、組成、分散状態で異なる。
１００ｎｍの銀微粒子（三井金属鉱業社製、Ａｇ−３０
１０）に界面活性剤を加え、ＰＴＦＥディスパージョン
Ｄ−１（ダイキン工業社製）を添加して分散させ、この
分散液にアルコールを加えて自己組織化させ、濾過して
得た泥しょうを反応層材料として充填する。乾燥後、ア
ルコールを用いた抽出装置で界面活性剤を除去する。乾
燥後、例えば２６０℃、２０ｋｇ／ｃｍ2 の条件でホッ
トプレスを行い、ガス拡散電極を得る。ホットプレスの
最適条件は材料、組成、分散状態で異なる。
【００１０】上記のプレス条件による本発明の技術的特
徴を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、金属多孔
体（例えば銀網）２とフィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シー
ト３との接合体１の接合状態を示す断面説明図である。
銀網２とＰＴＦＥシート３の接合において、フィブリル
化したＰＴＦＥは融点以上で１０ｋｇ／ｃｍ2 以下の圧
力では細孔が無くならない。しかし、２０ｋｇ／ｃｍ2
以上の圧力にすると銀網１とＰＴＦＥシート３は接触部
ａで融着する。もちろん、銀網２同士、ＰＴＦＥシート
３同士も接合できる。図２は、上記の接合体１の金属多
孔体２側から反応層材料５を充填し、最適条件でホット
プレスして作製したガス拡散電極４を示す断面説明図で
ある。反応層材料５とＰＴＦＥシート３の接触部ｂは、
ＰＴＦＥの融点以下の温度でプレスすると、５０ｋｇ／
ｃｍ2 でプレスしてもＰＴＦＥの細孔は無くならない
し、反応層との接合強度がある程度はある。全体的な強
度は銀網２とＰＴＦＥ多孔体３の接触部ａで持つことに
なる。
徴を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、金属多孔
体（例えば銀網）２とフィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シー
ト３との接合体１の接合状態を示す断面説明図である。
銀網２とＰＴＦＥシート３の接合において、フィブリル
化したＰＴＦＥは融点以上で１０ｋｇ／ｃｍ2 以下の圧
力では細孔が無くならない。しかし、２０ｋｇ／ｃｍ2
以上の圧力にすると銀網１とＰＴＦＥシート３は接触部
ａで融着する。もちろん、銀網２同士、ＰＴＦＥシート
３同士も接合できる。図２は、上記の接合体１の金属多
孔体２側から反応層材料５を充填し、最適条件でホット
プレスして作製したガス拡散電極４を示す断面説明図で
ある。反応層材料５とＰＴＦＥシート３の接触部ｂは、
ＰＴＦＥの融点以下の温度でプレスすると、５０ｋｇ／
ｃｍ2 でプレスしてもＰＴＦＥの細孔は無くならない
し、反応層との接合強度がある程度はある。全体的な強
度は銀網２とＰＴＦＥ多孔体３の接触部ａで持つことに
なる。
【００１１】
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明は、これらの実施例のみに限定され
るものではない。なお、全実施例を通じて、部は全て重
量部を意味する。
る。ただし、本発明は、これらの実施例のみに限定され
るものではない。なお、全実施例を通じて、部は全て重
量部を意味する。
【００１２】実施例１ 大きさ１２ｃｍ×１２ｃｍ、厚さ１００ミクロン、線径
１００ミクロン、ピッチ２ｍｍの銀エキスパンドメタル
に、フィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シート（細孔径１ミク
ロン、厚さ２５ミクロン）を重ねて、３５０℃、２０ｋ
ｇ／ｃｍ2 、１０秒間ホットプレスを行い、急冷して、
銀網の線とＰＴＦＥ多孔体を強固に接合させた。この開
口部にＰＴＦＥ多孔体が張られた状態となった。これは
障子の桟に紙が貼られた状態と同様である。銀微粒子
（三井金属鉱業社製、Ａｇ−３０１０、平均粒径０．１
１ミクロン）５部（重量、以下同様）に界面活性剤トラ
イトンを１部、水９部を加え超音波分散機で分散させ
た。これにＰＴＦＥディスパージョンＤ−１（ダイキン
工業社製）１部を加え、攪拌混合した後にエタノールを
２０部加え、攪拌して自己組織化させた。この沈澱物を
０．８ミクロンの濾紙で濾過し、泥しょうを得た。前述
の接合体の銀網側から銀網が隠れる程度に均一に塗り込
み、８０℃で３時間乾燥し、界面活性剤をエタノール抽
出装置で除去した。乾燥後、２０ｋｇ／ｃｍ2 で２６０
℃、６０秒間ホットプレスしてガス拡散電極を得た。こ
の電極の酸素還元性能を測定したところ、３２％ＮａＯ
Ｈ、８０℃の条件で３０Ａ／ｄｍ2で０．８１Ｖ（ｖ
ｓ．ＲＨＥ）の高い性能が得られた。剥離強度はＰＴＦ
Ｅ多孔体と銀網を２６０℃で接合した場合と比べその１
０〜１５倍となった。
１００ミクロン、ピッチ２ｍｍの銀エキスパンドメタル
に、フィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シート（細孔径１ミク
ロン、厚さ２５ミクロン）を重ねて、３５０℃、２０ｋ
ｇ／ｃｍ2 、１０秒間ホットプレスを行い、急冷して、
銀網の線とＰＴＦＥ多孔体を強固に接合させた。この開
口部にＰＴＦＥ多孔体が張られた状態となった。これは
障子の桟に紙が貼られた状態と同様である。銀微粒子
（三井金属鉱業社製、Ａｇ−３０１０、平均粒径０．１
１ミクロン）５部（重量、以下同様）に界面活性剤トラ
イトンを１部、水９部を加え超音波分散機で分散させ
た。これにＰＴＦＥディスパージョンＤ−１（ダイキン
工業社製）１部を加え、攪拌混合した後にエタノールを
２０部加え、攪拌して自己組織化させた。この沈澱物を
０．８ミクロンの濾紙で濾過し、泥しょうを得た。前述
の接合体の銀網側から銀網が隠れる程度に均一に塗り込
み、８０℃で３時間乾燥し、界面活性剤をエタノール抽
出装置で除去した。乾燥後、２０ｋｇ／ｃｍ2 で２６０
℃、６０秒間ホットプレスしてガス拡散電極を得た。こ
の電極の酸素還元性能を測定したところ、３２％ＮａＯ
Ｈ、８０℃の条件で３０Ａ／ｄｍ2で０．８１Ｖ（ｖ
ｓ．ＲＨＥ）の高い性能が得られた。剥離強度はＰＴＦ
Ｅ多孔体と銀網を２６０℃で接合した場合と比べその１
０〜１５倍となった。
【００１３】実施例２ 銀メッキ発泡ニッケル体（５０ｐｐｉ、２ｍｍ厚、空孔
率９６％、１２×２８センチ角）を０．５ｍｍまでロー
ルで薄くした。この発泡体にフィブリル化ＰＴＦＥ多孔
体シート（細孔径１ミクロン、厚さ２５ミクロン）を３
５０℃、２０ｋｇ／ｃｍ2 、１０秒間ホットプレスを行
い急冷して、銀メッキ発泡ニッケルとＰＴＦＥ多孔体を
強固に接合させた。銀微粒子（三井金属鉱業社製、Ａｇ
−３０１０、平均粒径０．１１ミクロン）５部に界面活
性剤トライトンを１部、水９部を加え超音波分散機で分
散させた。これにＰＴＦＥディスパージョンＤ−１（ダ
イキン工業社製）１部を加え、攪拌混合した後エタノ−
ルを２０部加え、攪拌して自己組織化させた。この沈澱
物を０．８ミクロンの濾紙で濾過し、泥しょうを上記接
合体の発泡ニッケル体側から塗り込み、内部にむらなく
充填した。８０℃で３時間乾燥し、発泡体側に１ｍｍの
シリコーンラバーを載せ、２３０℃でプレス圧４０ｋｇ
／ｃｍ2 、６０秒間ホットプレスしてガス拡散電極を得
た。この電極の酸素還元性能を測定したところ、３０Ａ
／ｄｍ2 で０．７８Ｖ（ｖｓＲＨＥ）の高い性能が得ら
れた。
率９６％、１２×２８センチ角）を０．５ｍｍまでロー
ルで薄くした。この発泡体にフィブリル化ＰＴＦＥ多孔
体シート（細孔径１ミクロン、厚さ２５ミクロン）を３
５０℃、２０ｋｇ／ｃｍ2 、１０秒間ホットプレスを行
い急冷して、銀メッキ発泡ニッケルとＰＴＦＥ多孔体を
強固に接合させた。銀微粒子（三井金属鉱業社製、Ａｇ
−３０１０、平均粒径０．１１ミクロン）５部に界面活
性剤トライトンを１部、水９部を加え超音波分散機で分
散させた。これにＰＴＦＥディスパージョンＤ−１（ダ
イキン工業社製）１部を加え、攪拌混合した後エタノ−
ルを２０部加え、攪拌して自己組織化させた。この沈澱
物を０．８ミクロンの濾紙で濾過し、泥しょうを上記接
合体の発泡ニッケル体側から塗り込み、内部にむらなく
充填した。８０℃で３時間乾燥し、発泡体側に１ｍｍの
シリコーンラバーを載せ、２３０℃でプレス圧４０ｋｇ
／ｃｍ2 、６０秒間ホットプレスしてガス拡散電極を得
た。この電極の酸素還元性能を測定したところ、３０Ａ
／ｄｍ2 で０．７８Ｖ（ｖｓＲＨＥ）の高い性能が得ら
れた。
【００１４】実施例３ 大きさ１２ｃｍ×１２ｃｍ、厚さ１００ミクロン、線径
１００ミクロン、ピッチ２ｍｍの銀エキスパンドメタル
を縦３枚横３枚並べて、それぞれの５ｍｍずつを重あわ
せた。その上から幅３３ｃｍのフィブリル化ＰＴＦＥ多
孔体シート（細孔径１ミクロン、厚さ２５ミクロン）を
載せ、３５０℃、２０ｋｇ／ｃｍ2 、１０秒間ホットプ
レスを行い急冷して、銀網の線とＰＴＦＥ多孔体を強固
に接合させた。それぞれの銀網とＰＴＦＥ多孔体シート
は強固に接合され一枚物になった。
１００ミクロン、ピッチ２ｍｍの銀エキスパンドメタル
を縦３枚横３枚並べて、それぞれの５ｍｍずつを重あわ
せた。その上から幅３３ｃｍのフィブリル化ＰＴＦＥ多
孔体シート（細孔径１ミクロン、厚さ２５ミクロン）を
載せ、３５０℃、２０ｋｇ／ｃｍ2 、１０秒間ホットプ
レスを行い急冷して、銀網の線とＰＴＦＥ多孔体を強固
に接合させた。それぞれの銀網とＰＴＦＥ多孔体シート
は強固に接合され一枚物になった。
【００１５】銀微粒子（三井金属鉱業社製、Ａｇ−３０
１０、平均粒径０．１１ミクロン）５部に界面活性剤ト
ライトンを１部、水９部を加え超音波分散機で分散させ
た。これにＰＴＦＥディスパージョンＤ−１（ダイキン
工業社製）１部を加え、攪拌混合した後にエタノールを
２０部加え、攪拌して自己組織化させた。この沈澱物を
０．８ミクロンの濾紙で濾過し、泥しょうを得た。この
泥しょうを前述の接合体の銀網側から銀網が隠れる程度
に均一に塗り込み、８０℃で３時間乾燥し、界面活性剤
をエタノール抽出装置で除去した。乾燥後、２０ｋｇ／
ｃｍ2 で２６０℃、６０秒間ホットプレスしてガス拡散
電極を得た。この電極の酸素還元性能を測定したとこ
ろ、３０Ａ／ｄｍ2 で０．８Ｖ（ｖｓ．ＲＨＥ）の高い
性能が得られた。
１０、平均粒径０．１１ミクロン）５部に界面活性剤ト
ライトンを１部、水９部を加え超音波分散機で分散させ
た。これにＰＴＦＥディスパージョンＤ−１（ダイキン
工業社製）１部を加え、攪拌混合した後にエタノールを
２０部加え、攪拌して自己組織化させた。この沈澱物を
０．８ミクロンの濾紙で濾過し、泥しょうを得た。この
泥しょうを前述の接合体の銀網側から銀網が隠れる程度
に均一に塗り込み、８０℃で３時間乾燥し、界面活性剤
をエタノール抽出装置で除去した。乾燥後、２０ｋｇ／
ｃｍ2 で２６０℃、６０秒間ホットプレスしてガス拡散
電極を得た。この電極の酸素還元性能を測定したとこ
ろ、３０Ａ／ｄｍ2 で０．８Ｖ（ｖｓ．ＲＨＥ）の高い
性能が得られた。
【００１６】実施例４ 疎水性カーボンブラック（Ｎｏ．６、平均粒径５００
Å、試作品、電気化学工業製）２部に界面活性剤の２０
％トライトンを２０部とＰＴＦＥディスパージョンＤ−
１（ダイキン工業製）２部を分散させる。この分散液に
イソプロピルアルコールを５０部加え、自己組織化させ
る。この原料にソルベントナフサを加え、ロールするこ
とにより０．１ｍｍのシートを作り、このシートをエチ
ルアルコールを用いた抽出器で界面活性剤を除去する。
１００℃で乾燥後、３８０℃、５０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力
で６０秒間ホットプレスする。このシートを１５０℃で
２００％延伸することでカーボンブラックＰＴＦＥ多孔
体シートを得た。
Å、試作品、電気化学工業製）２部に界面活性剤の２０
％トライトンを２０部とＰＴＦＥディスパージョンＤ−
１（ダイキン工業製）２部を分散させる。この分散液に
イソプロピルアルコールを５０部加え、自己組織化させ
る。この原料にソルベントナフサを加え、ロールするこ
とにより０．１ｍｍのシートを作り、このシートをエチ
ルアルコールを用いた抽出器で界面活性剤を除去する。
１００℃で乾燥後、３８０℃、５０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力
で６０秒間ホットプレスする。このシートを１５０℃で
２００％延伸することでカーボンブラックＰＴＦＥ多孔
体シートを得た。
【００１７】大きさ１２×２４ｃｍ、厚さ１００ミクロ
ン、線径１００ミクロン、ピッチ２ｍｍの銀エキスパン
ドメタルの上から前記カーボンブラックＰＴＦＥ多孔体
シート（細孔径０．９ミクロン、厚さ５６ミクロン）を
載せ、３５０℃、４０ｋｇ／ｃｍ2 、１０秒間ホットプ
レスを行い急冷して、銀網の線とカーボンブラックＰＴ
ＦＥ多孔体シートを強固に接合させた。それぞれの銀網
とカーボンブラックＰＴＦＥ多孔体シートは強固に接合
され一枚物になった。銀微粒子（田中貴金属製試作品、
比表面積８．７ｍ2 ／ｇ）５部にトライトンを１部、水
９部を加え超音波分散機で分散させる。これにＰＴＦＥ
ディスパージョンＤ−１（ダイキン工業製）１部を加
え、攪拌混合した後にエタノールを２０部加え、攪拌す
ることで自己組織化させる。この沈殿物を孔径０．２ミ
クロンの濾紙で濾過し、泥漿を得る。前記の接合体の銀
網側から銀網が隠れる程度に均一に塗り込み、８０℃で
３時間乾燥し、界面活性剤をエタノール抽出装置で除去
する。乾燥後、２０ｋｇ／ｃｍ2 で２６０℃、６０秒間
ホットプレスすることにより電極を得た。この電極の酸
素還元性能を測定したところ、３２％ＮａＯＨ、８０℃
において、３０Ａ／ｄｍ2 で０．８１Ｖ（ｖｓ．ＲＨ
Ｅ）の高い性能が得られた。
ン、線径１００ミクロン、ピッチ２ｍｍの銀エキスパン
ドメタルの上から前記カーボンブラックＰＴＦＥ多孔体
シート（細孔径０．９ミクロン、厚さ５６ミクロン）を
載せ、３５０℃、４０ｋｇ／ｃｍ2 、１０秒間ホットプ
レスを行い急冷して、銀網の線とカーボンブラックＰＴ
ＦＥ多孔体シートを強固に接合させた。それぞれの銀網
とカーボンブラックＰＴＦＥ多孔体シートは強固に接合
され一枚物になった。銀微粒子（田中貴金属製試作品、
比表面積８．７ｍ2 ／ｇ）５部にトライトンを１部、水
９部を加え超音波分散機で分散させる。これにＰＴＦＥ
ディスパージョンＤ−１（ダイキン工業製）１部を加
え、攪拌混合した後にエタノールを２０部加え、攪拌す
ることで自己組織化させる。この沈殿物を孔径０．２ミ
クロンの濾紙で濾過し、泥漿を得る。前記の接合体の銀
網側から銀網が隠れる程度に均一に塗り込み、８０℃で
３時間乾燥し、界面活性剤をエタノール抽出装置で除去
する。乾燥後、２０ｋｇ／ｃｍ2 で２６０℃、６０秒間
ホットプレスすることにより電極を得た。この電極の酸
素還元性能を測定したところ、３２％ＮａＯＨ、８０℃
において、３０Ａ／ｄｍ2 で０．８１Ｖ（ｖｓ．ＲＨ
Ｅ）の高い性能が得られた。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、金属多孔体とＰＴＦＥ
多孔体の接合は、ＰＴＦＥの融点以上で１０ｋｇ／ｃｍ
2 以上の高温、高圧でホットプレスするので、金属多孔
体とＰＴＦＥ多孔体の接着強度は融点以下の場合と比べ
著しく増加した。小さな銀網、小さなＰＴＦＥ多孔体シ
ートを重ねあわせることで大きな一枚物が作製できる。
また、反応層のプレス条件は、触媒金属微粒子のシンタ
ーがそれほど進行しないが、金属多孔体と接合し、性能
が極大となる最適条件でホットプレスできる。その結
果、ガス拡散電極からガス供給層が剥離せず長寿命で、
高性能なガス拡散電極が得られた。ガス供給層が金属多
孔体に強固に接合しているので、ガス拡散電極の機械的
強度が向上し、取扱いが容易になった。
多孔体の接合は、ＰＴＦＥの融点以上で１０ｋｇ／ｃｍ
2 以上の高温、高圧でホットプレスするので、金属多孔
体とＰＴＦＥ多孔体の接着強度は融点以下の場合と比べ
著しく増加した。小さな銀網、小さなＰＴＦＥ多孔体シ
ートを重ねあわせることで大きな一枚物が作製できる。
また、反応層のプレス条件は、触媒金属微粒子のシンタ
ーがそれほど進行しないが、金属多孔体と接合し、性能
が極大となる最適条件でホットプレスできる。その結
果、ガス拡散電極からガス供給層が剥離せず長寿命で、
高性能なガス拡散電極が得られた。ガス供給層が金属多
孔体に強固に接合しているので、ガス拡散電極の機械的
強度が向上し、取扱いが容易になった。
【図１】本発明の金属多孔体とフィブリル化ＰＴＦＥ多
孔体シートの接合体の一実施例を示す断面説明図であ
る。
孔体シートの接合体の一実施例を示す断面説明図であ
る。
【図２】本発明のガス拡散電極の一実施例を示す断面説
明図である。
明図である。
１ 接合体 ２ 金属多孔体（銀網） ３ フィブリル化ＰＴＦＥ多孔体シート ４ ガス拡散電極 ５ 反応層材料 ａ 接触部 ｂ 接触部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−93487（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−93488（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−282814（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−283980（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−302492（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08 H01M 4/86
Claims (3)
- 【請求項１】 金属多孔体とカーボンブラックを０〜５
５％含むフィブリル化ポリ四フッ化エチレン撥水性多孔
体シートとを、温度がポリ四フッ化エチレンの融点以
上、圧力が接触実圧力２０ｋｇ／ｃｍ2 以上でホットプ
レスすることによって前記金属多孔体と前記撥水性多孔
体シートを強固に接合した接合体の金属多孔体側から反
応層材料を充填し、反応層材料のポリ四フッ化エチレン
の融点以下の条件でホットプレスすることによって作製
したことを特徴とするガス拡散電極。 - 【請求項２】 前記撥水性多孔体シートの一部が無い欠
落部を持つ状態で反応層を構成したことを特徴とする請
求項１記載のガス拡散電極。 - 【請求項３】 前記欠落部に銀の薄板、銀粉を付着さ
せ、ホットプレスすることによって液浸透性を少なく
し、ガス室側への導電性を改善したことを特徴とする請
求項２記載のガス拡散電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10254116A JP2987583B1 (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | ガス供給層と金属多孔体との接合体を用いたガス拡散電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10254116A JP2987583B1 (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | ガス供給層と金属多孔体との接合体を用いたガス拡散電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2987583B1 true JP2987583B1 (ja) | 1999-12-06 |
| JP2000087279A JP2000087279A (ja) | 2000-03-28 |
Family
ID=17260454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10254116A Expired - Lifetime JP2987583B1 (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | ガス供給層と金属多孔体との接合体を用いたガス拡散電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2987583B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4743696B2 (ja) * | 2005-10-26 | 2011-08-10 | ペルメレック電極株式会社 | 食塩電解用酸素還元ガス拡散陰極及び食塩電解方法 |
| KR100728127B1 (ko) | 2005-11-30 | 2007-06-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지용 막-전극 어셈블리 |
-
1998
- 1998-09-08 JP JP10254116A patent/JP2987583B1/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000087279A (ja) | 2000-03-28 |
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