JP5419905B2 - 炭素を基体とする電極材料の製造方法、炭素を基体とする電極材料並びにこれを使用した燃料電池及び二次電池 - Google Patents
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Description
(1)以下の手順により、炭素材料の表面の炭素原子に含窒素官能基を共有結合させた。
実施例1の手順(2)における定電位電解還元時間を種々変化させた電極材料を作製し、それぞれを電極に使用して1M硫酸水溶液のサイクリックボルタンメトリーを実施し、サイクリックボルタモグラムを測定した。サイクリックボルタンメトリーは、北斗電工株式会社製 Electrochemical Polarization System HZ−3000を使用し、以下の条件で行った。
1M硫酸水溶液中に、上記カーボンロッド24を連結した作用電極12、白金線の対極16及び銀ー塩化銀の基準電極18を入れ、+1.0Vから−1.0Vの電位範囲で実施した。電位の掃引速度は40mV/秒で行い、測定は常温で行った。なお、電位範囲は実験目的によりその都度定めた。
実施例1の手順(2)における定電位電解還元時間を20時間とした電極材料と、白金電極とを使用し、実施例2と同条件でサイクリックボルタンメトリーを実施して、サイクリックボルタモグラムを測定した。
実施例1の手順(2)における定電位電解還元時間を6時間とした電極材料(ただし、電解還元電位は基準電極18に対して−1.5Vとした)を使用し、1M硫酸水溶液の代わりに1Mリン酸緩衝液(pH=7.0)を使用して、リン酸緩衝液中の溶存酸素と水素イオンのサイクリックボルタンメトリーを実施し、サイクリックボルタモグラムを測定した。
本発明の実施例にかかる炭素を基体とする電極材料を電極(水素極及び酸素極)に使用して燃料電池を作製し、充放電動作を行わせた。
図6に示される燃料電池において、電極材料に1M硫酸水溶液の代わりに1Mリン酸緩衝液(pH=7.0)を含浸させ、ガス供給管38から水素ガスを30ml/分、ガス供給管40から酸素ガスを20ml/分で供給した。この状態でリード線30、32から放電を行ったときのリード線30、32間の起電力を測定し、発電試験を行った。
電極材料として、2cm×2cm、厚さ5mmの工業用カーボンフェルト(日本カーボン株式会社製 GF−20−5F)を4枚準備し、それぞれについて実施例1の手順(1)、(2)の処理を行った。なお、手順(2)における定電位電解還元は20時間行った。このようにして作製した電極材料を、酸素極に2枚、水素極に2枚使用して、図6に示される燃料電池を構成した。この場合、電極材料には、1M硫酸水溶液の代わりに1Mリン酸緩衝液(pH=7.0)を含浸させた。この燃料電池に、ガス供給管38から水素ガスを30ml/分、ガス供給管40から酸素ガスを20ml/分で供給し、起電力が0.801V を示した後、放電電流を流し、出力(放電電流×起電力)を測定した。
Claims (7)
- 炭素材料の表面に含窒素官能基を共有結合させ、
前記表面に含窒素官能基を共有結合させた炭素材料を強酸中で電解還元処理することを特徴とする炭素を基体とする電極材料の製造方法。 - 請求項1に記載の炭素を基体とする電極材料の製造方法において、前記強酸は、硫酸水溶液、塩酸水溶液または硝酸水溶液であることを特徴とする炭素を基体とする電極材料の製造方法。
- 請求項1または請求項2に記載の炭素を基体とする電極材料の製造方法において、カルバミン酸を含む水溶液を前記炭素材料を電極として使用して電解酸化することにより、前記炭素材料の表面に含窒素官能基を共有結合させることを特徴とする炭素を基体とする電極材料の製造方法。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の炭素を基体とする電極材料の製造方法において、前記炭素材料は、グラッシーカーボン、カーボンナノチューブ、カーボンフェルト、プラスチック成型カーボンまたはダイヤモンド電極のいずれかにより構成されていることを特徴とする炭素を基体とする電極材料の製造方法。
- 炭素材料の表面に含窒素官能基を共有結合させ、
前記表面に含窒素官能基を共有結合させた炭素材料を強酸中で電解還元処理することにより製造したことを特徴とする炭素を基体とする電極材料。 - 請求項5に記載の電極材料を水素極と酸素極との少なくとも一方に使用したことを特徴とする燃料電池。
- 請求項5に記載の電極材料を正・負極に使用したことを特徴とする二次電池。
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JPH11317231A (ja) * | 1999-03-19 | 1999-11-16 | Toyobo Co Ltd | 電解槽用炭素系電極材 |
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