JP3074475B1 - 切れ込みを有するガス供給層とこれを使用したガス拡散電極 - Google Patents
切れ込みを有するガス供給層とこれを使用したガス拡散電極Info
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- JP3074475B1 JP3074475B1 JP11076155A JP7615599A JP3074475B1 JP 3074475 B1 JP3074475 B1 JP 3074475B1 JP 11076155 A JP11076155 A JP 11076155A JP 7615599 A JP7615599 A JP 7615599A JP 3074475 B1 JP3074475 B1 JP 3074475B1
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Abstract
【要約】
【課題】 製造コストが安く、電解時の電力効率も優れ
たガス供給層とこれを使用したガス拡散電極を提供す
る。 【解決手段】 ＰＴＦＥ多孔体で成るシート、又は疎水
性カーボンブラックとＰＴＦＥから成るシートに切れ込
みを多数設けたガス供給層。外周に不連続に刃を有する
円形刃で破線状に切れ込みを入れたシート状のガス供給
層を用いたガス拡散電極。破線状の切れ込みは、シート
を延伸して間隙を広げてもよい。ＰＴＦＥ多孔体で成る
シート、又は疎水性カーボンブラックとＰＴＦＥから成
るシートで、切れ込みを多数設けたシートに、反応層原
料を充填して作製されたガス拡散電極。
たガス供給層とこれを使用したガス拡散電極を提供す
る。 【解決手段】 ＰＴＦＥ多孔体で成るシート、又は疎水
性カーボンブラックとＰＴＦＥから成るシートに切れ込
みを多数設けたガス供給層。外周に不連続に刃を有する
円形刃で破線状に切れ込みを入れたシート状のガス供給
層を用いたガス拡散電極。破線状の切れ込みは、シート
を延伸して間隙を広げてもよい。ＰＴＦＥ多孔体で成る
シート、又は疎水性カーボンブラックとＰＴＦＥから成
るシートで、切れ込みを多数設けたシートに、反応層原
料を充填して作製されたガス拡散電極。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、切れ込みを有する
ガス拡散電極用ガス供給層とこれを使用したガス拡散電
極に関し、詳しくはガス拡散電極の反応層側からガス室
側に直接集電、給電が出来るガス供給層と、これを使用
したガス拡散電極とに関する。
ガス拡散電極用ガス供給層とこれを使用したガス拡散電
極に関し、詳しくはガス拡散電極の反応層側からガス室
側に直接集電、給電が出来るガス供給層と、これを使用
したガス拡散電極とに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガス拡散電極は、図８の断面図に
示すように、反応層２とガス供給層３から成り、ガス供
給層３の中には集電体４が埋設されている。ガス供給層
３は、ＰＴＦＥ多孔体又はカーボンブラックとＰＴＦＥ
との混合物から成る多孔体でできている。ＰＴＦＥ多孔
体は絶緑性であり、カーボンブラックとＰＴＦＥの混合
物から成るガス供給層は、０．４Ωｃｍと高抵抗で接触
抵抗も高いので、ガス拡散電極に併設するガス室内に充
填する材料が導電性の金属であっても、必要な電流を流
すと、大きな抵抗損が生ずる。このため銀網等の低抵抗
な集電体を用い、ガス拡散電極の面方向すなわち多孔性
シート状集電体のシート広がり方向に１０〜３０ｃｍと
いう長距離を高電流を流さざるを得なかった。すなわ
ち、図８に示すように、集電体４に集電した電荷は、矢
印８に示すように集電方向すなわち、シート状を呈する
集電体の広がり方向に集電する。
示すように、反応層２とガス供給層３から成り、ガス供
給層３の中には集電体４が埋設されている。ガス供給層
３は、ＰＴＦＥ多孔体又はカーボンブラックとＰＴＦＥ
との混合物から成る多孔体でできている。ＰＴＦＥ多孔
体は絶緑性であり、カーボンブラックとＰＴＦＥの混合
物から成るガス供給層は、０．４Ωｃｍと高抵抗で接触
抵抗も高いので、ガス拡散電極に併設するガス室内に充
填する材料が導電性の金属であっても、必要な電流を流
すと、大きな抵抗損が生ずる。このため銀網等の低抵抗
な集電体を用い、ガス拡散電極の面方向すなわち多孔性
シート状集電体のシート広がり方向に１０〜３０ｃｍと
いう長距離を高電流を流さざるを得なかった。すなわ
ち、図８に示すように、集電体４に集電した電荷は、矢
印８に示すように集電方向すなわち、シート状を呈する
集電体の広がり方向に集電する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記した大きな抵抗損
を小さくするには、集電体を直接ガス室内の金属多孔体
に接触させれば電流の流れる距離が短縮される。その場
合、集電抵抗が著しく低下するので、電極性能が改善さ
れる。また、集電体の線径を細くすることができ、また
不要になるので、その分電極の製造コストが安価にな
る。本発明は、上記の条件を満足し、製造コストが安
く、電解時の電力効率も優れたガス供給層とこれを使用
したガス拡散電極を提供することを課題とする。
を小さくするには、集電体を直接ガス室内の金属多孔体
に接触させれば電流の流れる距離が短縮される。その場
合、集電抵抗が著しく低下するので、電極性能が改善さ
れる。また、集電体の線径を細くすることができ、また
不要になるので、その分電極の製造コストが安価にな
る。本発明は、上記の条件を満足し、製造コストが安
く、電解時の電力効率も優れたガス供給層とこれを使用
したガス拡散電極を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の手段に
より上記の課題を解決した。 （１）ＰＴＦＥ多孔体で成るシート、又は疎水性カーボ
ンブラックとＰＴＦＥから成るシートに切れ込みを多数
設けたガス拡散電極用ガス供給層。 （２）外周に不連続に刃を有する円形刃で破線状に切れ
込みを入れたシート状のガス供給層を用いたガス拡散電
極。 （３）破線状の切れ込みは、ガス供給層シートを延伸し
て間隙を広げてある前記（２）記載のガス拡散電極。 （４）ＰＴＦＥ多孔体で成るシート、又は疎水性カーボ
ンブラックとＰＴＦＥから成るシートで、切れ込みを多
数設けたシートに、反応層原料を充填して作製されたガ
ス拡散電極。
より上記の課題を解決した。 （１）ＰＴＦＥ多孔体で成るシート、又は疎水性カーボ
ンブラックとＰＴＦＥから成るシートに切れ込みを多数
設けたガス拡散電極用ガス供給層。 （２）外周に不連続に刃を有する円形刃で破線状に切れ
込みを入れたシート状のガス供給層を用いたガス拡散電
極。 （３）破線状の切れ込みは、ガス供給層シートを延伸し
て間隙を広げてある前記（２）記載のガス拡散電極。 （４）ＰＴＦＥ多孔体で成るシート、又は疎水性カーボ
ンブラックとＰＴＦＥから成るシートで、切れ込みを多
数設けたシートに、反応層原料を充填して作製されたガ
ス拡散電極。
【０００５】集電体がガス供給層表面に直接プレスされ
た電極を製造した場合、それはガス室内の金属材との接
触抵抗が小さく、集電の点では最適であった。しかし、
その場合には表面に親水性の銀が存在するので濡れ易い
こと、銀網とガス供給層との接合面が片面であるたか
ら、埋設した場合と比べて、銀網がガス供給層の表面か
ら著しく容易に剥離し、電池寿命が２年以上とすること
は困難であった。そこで、本発明者は、これらの欠点を
解決するために、ガス供給層シートに破線状の切り込み
を連続的に付け、必要によりこれを横方向に延伸するこ
とで間隙を広げたシートを銀網の背後にプレスすると、
反応層から直線的にガス室方向に導く導電路を形成でき
る構造を得ることを見いだした。この場合、大部分がガ
ス供給層で覆われ、一部に銀網が覗いた状態のガス供給
層からなるガス拡散電極が得られる。これにより、集電
が容易になり、かつ電極寿命も損なわれない。
た電極を製造した場合、それはガス室内の金属材との接
触抵抗が小さく、集電の点では最適であった。しかし、
その場合には表面に親水性の銀が存在するので濡れ易い
こと、銀網とガス供給層との接合面が片面であるたか
ら、埋設した場合と比べて、銀網がガス供給層の表面か
ら著しく容易に剥離し、電池寿命が２年以上とすること
は困難であった。そこで、本発明者は、これらの欠点を
解決するために、ガス供給層シートに破線状の切り込み
を連続的に付け、必要によりこれを横方向に延伸するこ
とで間隙を広げたシートを銀網の背後にプレスすると、
反応層から直線的にガス室方向に導く導電路を形成でき
る構造を得ることを見いだした。この場合、大部分がガ
ス供給層で覆われ、一部に銀網が覗いた状態のガス供給
層からなるガス拡散電極が得られる。これにより、集電
が容易になり、かつ電極寿命も損なわれない。
【０００６】また、前記の切れ込みの入ったガス供給層
シートに反応層原料を塗布すると、切れ込みに反応層原
料が充填され、かつガス供給層の上に反応層を同時に形
成することもできる。この積層したシートをホットプレ
スすることにより、ガス供給層を貫通した破線状の反応
層材料を有するガス拡散電極を製造することができる。
特に銀微粒子を用いた反応層は比抵抗が小さいので、ガ
ス供給層を貫通した反応層が集電抵抗を著しく低下させ
る。
シートに反応層原料を塗布すると、切れ込みに反応層原
料が充填され、かつガス供給層の上に反応層を同時に形
成することもできる。この積層したシートをホットプレ
スすることにより、ガス供給層を貫通した破線状の反応
層材料を有するガス拡散電極を製造することができる。
特に銀微粒子を用いた反応層は比抵抗が小さいので、ガ
ス供給層を貫通した反応層が集電抵抗を著しく低下させ
る。
【０００７】図１は、本発明のガス拡散電極１の一例を
示す断面図である。このガス拡散電極１は、反応層２と
ガス供給層３と銀網９（集電体）を含み、反応層２と接
合していない面にはガス供給層３に切り込み７を入れて
ある。切れ込み７を貫通させたガス供給層３を銀網９上
からプレスし、図１に示すように、銀網９がガス供給層
３のガス室側側の表面に露出するようにすると、銀網９
を直接ガス室の金属多孔体に接触させることが出来るよ
うになり、それにより電流の流れる距離が例えば数十分
の一以下にまで短縮することも可能で、集電抵抗が著し
く低下する。その結果、電極性能が著しく改善される。
また、集電体の線径を細くすることもできる。工夫次第
では集電体そのものが不要になるのでその分電極の製造
コストが安価になる。
示す断面図である。このガス拡散電極１は、反応層２と
ガス供給層３と銀網９（集電体）を含み、反応層２と接
合していない面にはガス供給層３に切り込み７を入れて
ある。切れ込み７を貫通させたガス供給層３を銀網９上
からプレスし、図１に示すように、銀網９がガス供給層
３のガス室側側の表面に露出するようにすると、銀網９
を直接ガス室の金属多孔体に接触させることが出来るよ
うになり、それにより電流の流れる距離が例えば数十分
の一以下にまで短縮することも可能で、集電抵抗が著し
く低下する。その結果、電極性能が著しく改善される。
また、集電体の線径を細くすることもできる。工夫次第
では集電体そのものが不要になるのでその分電極の製造
コストが安価になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を説明するが、
本発明はこれに限定されない。ガス拡散電極は、ガス供
給層シートと反応層シートを接合する。ガス供給層シー
トは、疎水性カーボンブラックとＰＴＦＥディスパージ
ョンとを分散して混合し、ロール法で作製した厚さ０．
１〜０．３ｍｍ程度のシートを用いる。また、厚さ０．
０５ｍｍ程度のＰＴＦＥ多孔体で形成したシートを用い
てもよい。径２．８ｃｍ、１２の切り込みが入ったロー
リングカッター刃を５ｍｍ間隔に１０枚同一軸に並べ、
ガス供給層シートに押しつけ、回転させながらガス供給
層シートに切れ込みを入れた。必要な間隙幅は、いった
ん切れ込みを入れたガス供給層シートを横方向に延伸す
ることで得ることが出来る。この方法は、必要な幅が小
さいときに有効である。切れ込みとして大きな穴状のも
のを設ける場合はパンチで穿孔すると良い。多数の小穴
は多数の針を並べて刺すことで開けることができる。
本発明はこれに限定されない。ガス拡散電極は、ガス供
給層シートと反応層シートを接合する。ガス供給層シー
トは、疎水性カーボンブラックとＰＴＦＥディスパージ
ョンとを分散して混合し、ロール法で作製した厚さ０．
１〜０．３ｍｍ程度のシートを用いる。また、厚さ０．
０５ｍｍ程度のＰＴＦＥ多孔体で形成したシートを用い
てもよい。径２．８ｃｍ、１２の切り込みが入ったロー
リングカッター刃を５ｍｍ間隔に１０枚同一軸に並べ、
ガス供給層シートに押しつけ、回転させながらガス供給
層シートに切れ込みを入れた。必要な間隙幅は、いった
ん切れ込みを入れたガス供給層シートを横方向に延伸す
ることで得ることが出来る。この方法は、必要な幅が小
さいときに有効である。切れ込みとして大きな穴状のも
のを設ける場合はパンチで穿孔すると良い。多数の小穴
は多数の針を並べて刺すことで開けることができる。
【０００９】破線状に切れ込みを入れたガス供給層シー
トに銀微粒子とＰＴＦＥディスパージョンの混合物を塗
布することで切れ込み間隙に反応層の一部をしみ込ま
せ、その上に反応層を形成しても良い。破線状に切れ込
みを入れたガス供給層シートの間隙に銀微粒子を入れ込
み、これをガス供給層として使用し、ホットプレスする
と、銀微粒子が結合し合って銀の配線が反応層からガス
供給層側まで形成されるので好適である。この銀微粒子
の配線によって、ガス室の金属多孔体から反応層まで最
短距離で直接給電できる。反応層原料が銀微粒子の場合
は反応層の比低抗が０．００４Ωｃｍ以下と小さく、か
つ接触抵抗も小さいので集電抵抗は無視できるほど小さ
くなる。
トに銀微粒子とＰＴＦＥディスパージョンの混合物を塗
布することで切れ込み間隙に反応層の一部をしみ込ま
せ、その上に反応層を形成しても良い。破線状に切れ込
みを入れたガス供給層シートの間隙に銀微粒子を入れ込
み、これをガス供給層として使用し、ホットプレスする
と、銀微粒子が結合し合って銀の配線が反応層からガス
供給層側まで形成されるので好適である。この銀微粒子
の配線によって、ガス室の金属多孔体から反応層まで最
短距離で直接給電できる。反応層原料が銀微粒子の場合
は反応層の比低抗が０．００４Ωｃｍ以下と小さく、か
つ接触抵抗も小さいので集電抵抗は無視できるほど小さ
くなる。
【００１０】本発明では、ガス供給層シートに破線状の
切り込みを連続的に付け、これを延伸する事で間隙を広
げたシートを銀網の背面にプレスすることとした。この
結果、銀網は大部分がガス供給層で覆われ、一部に銀網
が覗くようなガス供給層から成るガス拡散電極が得られ
る。このようにすると、集電が容易になり、かつ電極寿
命も損なわれなくなる。また、切れ込みの入ったガス供
給層シートに反応層原料を塗布すると切れ込みに反応層
が充填され、かつ反応層を同時に形成する事もできる。
このシートをホットプレスする事でガス供給層を貫通し
た破線状の反応層材料を有するガス拡散電極が出来る。
特に銀微粒子を用いた反応層は比抵抗が小さいのでガス
供給層を貫通した反応層材料が集電抵抗を著しく低下さ
せることができる。
切り込みを連続的に付け、これを延伸する事で間隙を広
げたシートを銀網の背面にプレスすることとした。この
結果、銀網は大部分がガス供給層で覆われ、一部に銀網
が覗くようなガス供給層から成るガス拡散電極が得られ
る。このようにすると、集電が容易になり、かつ電極寿
命も損なわれなくなる。また、切れ込みの入ったガス供
給層シートに反応層原料を塗布すると切れ込みに反応層
が充填され、かつ反応層を同時に形成する事もできる。
このシートをホットプレスする事でガス供給層を貫通し
た破線状の反応層材料を有するガス拡散電極が出来る。
特に銀微粒子を用いた反応層は比抵抗が小さいのでガス
供給層を貫通した反応層材料が集電抵抗を著しく低下さ
せることができる。
【００１１】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１２】実施例１ ガス供給層原料は、３％トライトン（界面活性剤）含む
水２００部に疎水性カーボンブラック（Ｎｏ．６、平均
粒径４９０オングストローム、電気化学工業社製）６部
（重量、以下同じ）を添加し、断続的に１０分間超音波
分散させた。更に、ＰＴＦＥディスパージョン（Ｄ−
１、平均粒径０．３ミクロン、ダイキン工業社製）４部
を加え、撹件混合する。この分散液にイソプロピルアル
コールを２００部加えて自己組織化させ、濾過、乾燥し
て製造する。上記ガス供給層原料にソルベントナフサを
加え、ロール法で厚さ０．３ｍｍのシートを製造し、８
０℃で３時間乾燥した。
水２００部に疎水性カーボンブラック（Ｎｏ．６、平均
粒径４９０オングストローム、電気化学工業社製）６部
（重量、以下同じ）を添加し、断続的に１０分間超音波
分散させた。更に、ＰＴＦＥディスパージョン（Ｄ−
１、平均粒径０．３ミクロン、ダイキン工業社製）４部
を加え、撹件混合する。この分散液にイソプロピルアル
コールを２００部加えて自己組織化させ、濾過、乾燥し
て製造する。上記ガス供給層原料にソルベントナフサを
加え、ロール法で厚さ０．３ｍｍのシートを製造し、８
０℃で３時間乾燥した。
【００１３】図２は切り込みを入れたガス供給層シート
６の平面図、図３は切り込みを入れたガス供給層シート
６の断面図である。図２、図３に示すように、ガス供給
層シート６上面から深さ０．２ｍｍ程度の切り込み７を
入れた。点線切りカッター（ＮＴカッター製）を用い、
切り込み７は貫通しない様にし、長さが５ｍｍのものを
５ｍｍ間隔で入れた。切り込み７の長さと切り込み７の
間隔は、シートの延伸の度合いで変える。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Ｄ−１（ＰＴＦＥディス
パージョン、ダイキン工業製）１部を加え、撹拌混合し
た。後にエタノールを２部加え、撹拌する事で自己組織
化させる。この沈殿物を１ミクロンの濾紙で濾過し、得
られた泥漿をガス供給層シート６に塗布した。塗布面は
ガス供給層シート６の切り込み側とした。
６の平面図、図３は切り込みを入れたガス供給層シート
６の断面図である。図２、図３に示すように、ガス供給
層シート６上面から深さ０．２ｍｍ程度の切り込み７を
入れた。点線切りカッター（ＮＴカッター製）を用い、
切り込み７は貫通しない様にし、長さが５ｍｍのものを
５ｍｍ間隔で入れた。切り込み７の長さと切り込み７の
間隔は、シートの延伸の度合いで変える。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Ｄ−１（ＰＴＦＥディス
パージョン、ダイキン工業製）１部を加え、撹拌混合し
た。後にエタノールを２部加え、撹拌する事で自己組織
化させる。この沈殿物を１ミクロンの濾紙で濾過し、得
られた泥漿をガス供給層シート６に塗布した。塗布面は
ガス供給層シート６の切り込み側とした。
【００１４】図４は、反応層付きガス供給層シート５の
断面図である。図４に示すように、切り込み側に前記泥
漿を塗布することでガス供給層シート６上に反応層２を
得た。界面活性剤をエタノール抽出装置で除去し、６０
℃で５時間、乾燥して反応層付きガス供給層シート５を
得た。この反応層付きガス供給層シート５を１１ｃｍ×
２１ｃｍの長方形にカットする。線径０．１ｍｍ、５０
メッシュの銀網９を１２ｃｍ×２２ｃｍの長方形にカッ
トする。反応層付きガス供給層シート５、銀網９、ガス
供給層シート６の順で重ね、５０ｋｇ／ｃｍ2 で３５０
℃、６０秒間プレスすることにより、ガス拡散電極を得
た。この電極は、反応層がガス供給層内部に入り込んで
いるので反応層とガス供給層界面が剥離しにくく、集電
抵抗が低いことが確認できた。この電極を用いイオン交
換膜食塩電解槽を組立て連続運転した。電流密度３０Ａ
／ｄｍ2 、電解温度９０℃、３２％ＮａＯＨ濃度状態で
理論値の２倍量の酸素を供給した結果、１．９５Ｖの電
解槽電圧が得られた。５０日間電圧変動無く運転でき、
現在も継続中である。
断面図である。図４に示すように、切り込み側に前記泥
漿を塗布することでガス供給層シート６上に反応層２を
得た。界面活性剤をエタノール抽出装置で除去し、６０
℃で５時間、乾燥して反応層付きガス供給層シート５を
得た。この反応層付きガス供給層シート５を１１ｃｍ×
２１ｃｍの長方形にカットする。線径０．１ｍｍ、５０
メッシュの銀網９を１２ｃｍ×２２ｃｍの長方形にカッ
トする。反応層付きガス供給層シート５、銀網９、ガス
供給層シート６の順で重ね、５０ｋｇ／ｃｍ2 で３５０
℃、６０秒間プレスすることにより、ガス拡散電極を得
た。この電極は、反応層がガス供給層内部に入り込んで
いるので反応層とガス供給層界面が剥離しにくく、集電
抵抗が低いことが確認できた。この電極を用いイオン交
換膜食塩電解槽を組立て連続運転した。電流密度３０Ａ
／ｄｍ2 、電解温度９０℃、３２％ＮａＯＨ濃度状態で
理論値の２倍量の酸素を供給した結果、１．９５Ｖの電
解槽電圧が得られた。５０日間電圧変動無く運転でき、
現在も継続中である。
【００１５】実施例２ 図５に示すように、実施例１と同様に製造したガス供給
層シート６の上部から、５ｍｍ間隔で貫通切り込み７を
点線切りカッター（ＮＴカッター製）を用いて入れた。
次いで、そのシートを１０％ほど横方向に延伸してその
切り込み７を広げた。銀微粒子（三井金属鉱業社製、Ａ
ｇ−３０１０、平均粒径０．１１ミクロン）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Ｄ−１（ＰＴＦＥディスパージョン、ダイキ
ン工業社製）１部を加え、撹拌混合した後にエタノール
を２部加え、撹拌する事で自己組織化させる。この沈殿
物を孔径１ミクロンの濾紙で濾過し、反応層用の泥奬を
得る。
層シート６の上部から、５ｍｍ間隔で貫通切り込み７を
点線切りカッター（ＮＴカッター製）を用いて入れた。
次いで、そのシートを１０％ほど横方向に延伸してその
切り込み７を広げた。銀微粒子（三井金属鉱業社製、Ａ
ｇ−３０１０、平均粒径０．１１ミクロン）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Ｄ−１（ＰＴＦＥディスパージョン、ダイキ
ン工業社製）１部を加え、撹拌混合した後にエタノール
を２部加え、撹拌する事で自己組織化させる。この沈殿
物を孔径１ミクロンの濾紙で濾過し、反応層用の泥奬を
得る。
【００１６】切り込み７を入れた上記ガス供給層シート
６を両面接着テープでガラス板に貼り付け、ガス供給層
シート６の片側面に反応層泥漿を塗布した。これによ
り、切れ込みにも同時に泥漿を充填してガス供給層シー
ト６の片側面に泥漿を塗り重ね、厚み０．１ｍｍ程度の
反応層２を形成した。界面活性剤をエタノール抽出装置
で除去し、８０℃で５時間、乾燥して図６に示すような
反応層付きガス供給層シート５を得た。このようにして
得られた反応層付きガス供給層シート５を１０ｃｍ×２
０ｃｍの長方形にカットし、アルミ箔に挟み、ジグに入
れ５０ｋｇ／ｃｍ2 で３５０℃、６０秒間プレスする事
でガス拡散電極を得た。この電極は、反応層２がガス供
給層３を貫通しているので、反応層２とガス供給層３と
の界面が剥離しにくく、低抗値の低い反応層２の部分が
ガス供給層３のガス室側の表面に出ているので集電抵抗
が低い。この電極とイオン交換膜との間をゼロギャッブ
とした食塩電解槽を組立て、連続運転した。電流密度３
０Ａ／ｄｍ2 、電解温度９０℃、３２％ＮａＯＨ濃度
下、理論値の１．４倍量の酸素供給を行った結果、１．
９３Ｖの電解槽電圧が得られた。
６を両面接着テープでガラス板に貼り付け、ガス供給層
シート６の片側面に反応層泥漿を塗布した。これによ
り、切れ込みにも同時に泥漿を充填してガス供給層シー
ト６の片側面に泥漿を塗り重ね、厚み０．１ｍｍ程度の
反応層２を形成した。界面活性剤をエタノール抽出装置
で除去し、８０℃で５時間、乾燥して図６に示すような
反応層付きガス供給層シート５を得た。このようにして
得られた反応層付きガス供給層シート５を１０ｃｍ×２
０ｃｍの長方形にカットし、アルミ箔に挟み、ジグに入
れ５０ｋｇ／ｃｍ2 で３５０℃、６０秒間プレスする事
でガス拡散電極を得た。この電極は、反応層２がガス供
給層３を貫通しているので、反応層２とガス供給層３と
の界面が剥離しにくく、低抗値の低い反応層２の部分が
ガス供給層３のガス室側の表面に出ているので集電抵抗
が低い。この電極とイオン交換膜との間をゼロギャッブ
とした食塩電解槽を組立て、連続運転した。電流密度３
０Ａ／ｄｍ2 、電解温度９０℃、３２％ＮａＯＨ濃度
下、理論値の１．４倍量の酸素供給を行った結果、１．
９３Ｖの電解槽電圧が得られた。
【００１７】実施例３ ２％濃度のトライトンを含む水２００部に親水性カーボ
ンブラック（ＡＢ−１２、平均粒径３９０オングストロ
ーム、電気化学工業社製）７部を添加、１０分間撹拌し
て親水性カーボンブラックを分散する。更に、疎水性カ
ーボンブラック（Ｎｏ，６、平均粒径４９０オングスト
ローム、電気化学工業製）３部を添加し、１０分間撹拌
して分散させた。この分散液に銀コロイド（田中貴金属
社製試作品、平均粒径０．１ミクロン）４部（重量）を
加え、撹拌して銀コロイドを混合する。更に、ＰＴＦＥ
ディスパージョン（Ｄ−１、平均粒径０．３ミクロン、
ダイキン工業社製）４部を加え、撹拌して混合する。こ
の分散液にイソプロピルアルコールを３００部加えて自
己組織化させ、ろ過する事で反応層原料を得た。
ンブラック（ＡＢ−１２、平均粒径３９０オングストロ
ーム、電気化学工業社製）７部を添加、１０分間撹拌し
て親水性カーボンブラックを分散する。更に、疎水性カ
ーボンブラック（Ｎｏ，６、平均粒径４９０オングスト
ローム、電気化学工業製）３部を添加し、１０分間撹拌
して分散させた。この分散液に銀コロイド（田中貴金属
社製試作品、平均粒径０．１ミクロン）４部（重量）を
加え、撹拌して銀コロイドを混合する。更に、ＰＴＦＥ
ディスパージョン（Ｄ−１、平均粒径０．３ミクロン、
ダイキン工業社製）４部を加え、撹拌して混合する。こ
の分散液にイソプロピルアルコールを３００部加えて自
己組織化させ、ろ過する事で反応層原料を得た。
【００１８】ガス供給層原料は次のようにして作成す
る。４％濃度でトライトンを含む水２００部に疎水性カ
ーボンブラック（Ｎｏ−６、平均粒径４９０オングスト
ローム、電気化学工業社製）６部を添加し、１０分間撹
拌して分散させた。更に、ＰＴＦＥディスパージョン
（Ｄ‐１平均粒径０．３ミクロン、ダイキン工業社製）
４部を加え、撹拌してＰＴＦＥディスパージョンを混合
する。得られたこの分散液にイソプロピルアルコールを
２００部加え、自己組織化させる。このようにして得ら
れた原料にソルベントナフサを加え、ロール法で反応層
とガス供給層が積層されたシートを製造する。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、８０℃で５時間乾燥して反応層ガス供給層接合シー
ト５を得た。
る。４％濃度でトライトンを含む水２００部に疎水性カ
ーボンブラック（Ｎｏ−６、平均粒径４９０オングスト
ローム、電気化学工業社製）６部を添加し、１０分間撹
拌して分散させた。更に、ＰＴＦＥディスパージョン
（Ｄ‐１平均粒径０．３ミクロン、ダイキン工業社製）
４部を加え、撹拌してＰＴＦＥディスパージョンを混合
する。得られたこの分散液にイソプロピルアルコールを
２００部加え、自己組織化させる。このようにして得ら
れた原料にソルベントナフサを加え、ロール法で反応層
とガス供給層が積層されたシートを製造する。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、８０℃で５時間乾燥して反応層ガス供給層接合シー
ト５を得た。
【００１９】この反応層ガス供給層接合シート５を１１
ｃｍ×２１ｃｍの長方形にカットする。線径０．１ｍ
ｍ、５０メッシュの銀網を１２ｃｍ×２２ｃｍの長方形
にカットする。同様にして第２のガス供給層シートを厚
さ０．１ｍｍで作成し、片面に低分子量ＰＴＦＥである
セフラルループ（セントラルガラス（株）製）を擦り付
け、撥水性を強化した。このシートに、貫通切り込みを
１０ｍｍ間隔で点線切りカッター（ＮＴカッター製）で
入れた。このシートを横方向に延伸し、切り込みの間隙
幅が２ｍｍになるまで広げた。このガス供給層シートを
１１ｃｍ×２１ｃｍの長方形にカットする。反応層付き
ガス供給層シート、銀網、切れ込み付きガス供給層シー
トの順で重ね、５０ｋｇ／ｃｍ2 で３５０℃、６０秒間
プレスする事でガス拡散電極を得た。このガス拡散電極
は、ガス供給層側に銀網が直接露出しているので、電極
をガス室の金属多孔体に押しつければ集電が容易に行え
る。また、露出した銀網と銀被覆したガス室の金属多孔
体とは容易に接合できる。例えば、２５０℃、圧着圧力
２０ｋｇ／ｃｍ2 程度でプレスすればよい。
ｃｍ×２１ｃｍの長方形にカットする。線径０．１ｍ
ｍ、５０メッシュの銀網を１２ｃｍ×２２ｃｍの長方形
にカットする。同様にして第２のガス供給層シートを厚
さ０．１ｍｍで作成し、片面に低分子量ＰＴＦＥである
セフラルループ（セントラルガラス（株）製）を擦り付
け、撥水性を強化した。このシートに、貫通切り込みを
１０ｍｍ間隔で点線切りカッター（ＮＴカッター製）で
入れた。このシートを横方向に延伸し、切り込みの間隙
幅が２ｍｍになるまで広げた。このガス供給層シートを
１１ｃｍ×２１ｃｍの長方形にカットする。反応層付き
ガス供給層シート、銀網、切れ込み付きガス供給層シー
トの順で重ね、５０ｋｇ／ｃｍ2 で３５０℃、６０秒間
プレスする事でガス拡散電極を得た。このガス拡散電極
は、ガス供給層側に銀網が直接露出しているので、電極
をガス室の金属多孔体に押しつければ集電が容易に行え
る。また、露出した銀網と銀被覆したガス室の金属多孔
体とは容易に接合できる。例えば、２５０℃、圧着圧力
２０ｋｇ／ｃｍ2 程度でプレスすればよい。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、上記のような構成でなるか
ら、製造コストが安く、電解時の電力効率も優れたガス
拡散電極用ガス供給層とこれを使用したガス拡散電極を
提供できる。本発明のガス拡散電極は、ガス供給層と反
応層の剥離強度が向上し、また抵抗の低い反応層材、銀
微粒子の集合材、銀網等の集電体を直接ガス室の金属多
孔体に接触させる構造にすることも可能である。そのよ
うな構造にすると電流の流れる距離が短縮され集電抵抗
が著しく低下し、電極性能が向上する。集電体の線径を
細くしたり、全く使わなくても済むようにもなるのでそ
の分で電極の製造コストが安価になる。
ら、製造コストが安く、電解時の電力効率も優れたガス
拡散電極用ガス供給層とこれを使用したガス拡散電極を
提供できる。本発明のガス拡散電極は、ガス供給層と反
応層の剥離強度が向上し、また抵抗の低い反応層材、銀
微粒子の集合材、銀網等の集電体を直接ガス室の金属多
孔体に接触させる構造にすることも可能である。そのよ
うな構造にすると電流の流れる距離が短縮され集電抵抗
が著しく低下し、電極性能が向上する。集電体の線径を
細くしたり、全く使わなくても済むようにもなるのでそ
の分で電極の製造コストが安価になる。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、上記のような構成でなるか
ら、製造コストが安く、電解時の電力効率も優れたガス
供給層とこれを使用したガス拡散電極を提供できる。本
発明のガス拡散電極は、ガス供給層と反応層の剥離強度
が向上し、また抵抗の低い反応層材、銀微粒子の集合
材、銀網等の集電体を直接ガス室の金属多孔体に接触さ
せる構造にすることも可能である。そのような構造にす
ると電流の流れる距離が短縮され集電抵抗が著しく低下
し、電極性能が向上する。集電体の線径を細くしたり、
全く使わなくても済むようにもなるのでその分で電極の
製造コストが安価になる。
ら、製造コストが安く、電解時の電力効率も優れたガス
供給層とこれを使用したガス拡散電極を提供できる。本
発明のガス拡散電極は、ガス供給層と反応層の剥離強度
が向上し、また抵抗の低い反応層材、銀微粒子の集合
材、銀網等の集電体を直接ガス室の金属多孔体に接触さ
せる構造にすることも可能である。そのような構造にす
ると電流の流れる距離が短縮され集電抵抗が著しく低下
し、電極性能が向上する。集電体の線径を細くしたり、
全く使わなくても済むようにもなるのでその分で電極の
製造コストが安価になる。
【図１】本発明のガス拡散電極の一例を示す断面図を示
す。
す。
【図２】本発明の切り込みを入れたガス供給層シートの
平面図を示す。
平面図を示す。
【図３】本発明の切り込みを入れたガス供給層シートの
断面図を示す。
断面図を示す。
【図４】図３のガス供給層シートの上に反応層を設けた
反応層付きガス供給層シートの断面図を示す。
反応層付きガス供給層シートの断面図を示す。
【図５】本発明の切り込みを貫通させたガス供給層シー
トの断面図を示す。
トの断面図を示す。
【図６】図５のガス供給層シートの上に反応層を設けた
反応層付きガス供給層シートの断面図を示す。
反応層付きガス供給層シートの断面図を示す。
【図７】集電網の無い本発明のガス拡散電極の断面図を
示す。
示す。
【図８】従来のガス拡散電極の断面図を示す。
１ ガス拡散電極 ２ 反応層 ３ ガス供給層 ４ 集電体 ５ 反応層付きガス供給層シート ６ ガス供給層シート ７ 切り込み ８ 電流の方向 ９ 銀網 １０ 銀微粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古屋 長一 山梨県甲府市中村町２−14 (56)参考文献 特開 平７−150381（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08
Claims (4)
- 【請求項１】 ＰＴＦＥ多孔体で成るシート、又は疎水
性カーボンブラックとＰＴＦＥから成るシートに切れ込
みを多数設けたガス拡散電極用ガス供給層。 - 【請求項２】 外周に不連続に刃を有する円形刃で破線
状に切れ込みを入れたシート状のガス供給層を用いたガ
ス拡散電極。 - 【請求項３】 破線状の切れ込みは、ガス供給層シート
を延伸して間隙を広げてある請求項２記載のガス拡散電
極。 - 【請求項４】 ＰＴＦＥ多孔体で成るシート、又は疎水
性カーボンブラックとＰＴＦＥから成るシートで、切れ
込みを多数設けたシートに、反応層原料を充填して作製
されたガス拡散電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076155A JP3074475B1 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 切れ込みを有するガス供給層とこれを使用したガス拡散電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076155A JP3074475B1 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 切れ込みを有するガス供給層とこれを使用したガス拡散電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3074475B1 true JP3074475B1 (ja) | 2000-08-07 |
| JP2000273675A JP2000273675A (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13597160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11076155A Expired - Lifetime JP3074475B1 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 切れ込みを有するガス供給層とこれを使用したガス拡散電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074475B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7795346B2 (en) | 2003-11-03 | 2010-09-14 | Porex Corporation | Sintered porous high melt-flow index materials and methods of making same |
| ITMI20060726A1 (it) * | 2006-04-12 | 2007-10-13 | De Nora Elettrodi S P A | Elettrodo a diffusione gassosa per celle a percolazione di elettrolita |
| US8628843B2 (en) | 2008-10-24 | 2014-01-14 | Porex Corporation | Composite PTFE materials and applications thereof |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11076155A patent/JP3074475B1/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000273675A (ja) | 2000-10-03 |
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