JPH0119627B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気電池や燃料電池などに使用する空
気極の製造方法に関する。

従来、空気電池や燃料電池の空気極はカーボン
ブラツク、活性炭などの炭素体に酸素還元能力を
高めるために金属フタロシアニンを触媒として用
いていたが、金属フタロシアニンは水に不溶のた
め、キノリンなどの特殊な有機溶媒に溶解し、こ
の溶液に炭素体を浸漬し、乾燥後、有機溶媒を飛
散させ、炭素体に金属フタロシアニンを付着せし
めていたので以下の様な欠点を有していた。

即ち、金属フタロシアニンを溶解するために使
用されるキノリン、N.N−ジメチルホルムアミ
ド、α−クロルナフタリンなどの有機溶媒は金属
フタロシアニンに対する溶解度が１％以下である
ため、炭素体に必要量の金属フタロシアニンを含
浸せしめるためには、溶液の含浸、溶媒の除去を
何回も繰り返す必要があり、又、各溶媒の沸点が
N.N−ジメチルホルムアミド（153℃）以外は、
キノリン（238℃）、α−クロルナフタリン（263
℃）のように200℃以上であり、乾燥が極めて困
難であり、乾燥させるために高価な装置を使用す
る必要があつた。

本発明者等は、比較的低沸点の溶媒に易溶の金
属フタロシアニンを種々検討の結果、遂に本発明
を完成したものである。即ち、本発明は、炭素体
に金属フタロシアニンを付着せしめるに際し、リ
チウムフタロシアニンを炭素体に付着せしめた
後、金属塩で処理することにより金属フタロシア
ニンとすることを特徴とする空気極の製造方法を
要旨とするものである。

本発明におけるリチウムフタロシアニンは、エ
チルアルコール、プロピルアルコール、ブチルア
ルコールなどの比較的低沸点の溶媒に易溶であ
り、又、リチウムフタロシアニンは、金属塩によ
つて定量的に相当する金属フタロシアニンに変化
することから、リチウムフタロシアニンのアルコ
ール溶液に炭素体を浸漬し、次いで金属塩のアル
コール溶液にて処理することにより、相当する金
属フタロシアニンを高濃度に付着せしめることが
可能となつたものである。

更に、無水フタール酸法では合成できないよう
な貴金属フタロシアニンも容易に炭素体に付着せ
しめることが可能となつたものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の骨子をなすアルコール易溶のリチウム
フタロシアニンは、例えば、ｎ−アミルアルコー
ル190部、金属リチウム0.28部、フタロジニトリ
ル10部を加えて４時間還流することによりリチウ
ムフタロシアニン・ｎ−アミルアルコール10重量
％溶液が得られる。もし、リチウムフタロシアニ
ンを単離する場合は、ｎ−アミルアルコールを減
圧除去すればよく、又単離したリチウムフタロシ
アニンをエチルアルコールなどに任意の濃度に溶
解することも可能である。

このリチウムフタロシアニンを相当する金属フ
タロシアニンに転換させるには金属塩としてその
塩化物、臭化物、沃化物、硫酸塩のアルコール、
ジメチルホルムアミド、メチルスルホオキサイド
などの溶液にて処理することにより、リチウムフ
タロシアニンを金属フタロシアニンとすることが
できるものである。

この反応は下記の式の如く複分解により定量的
に進行する。

Li₂−Pc＋MeX₂→Me−Pc＋2LiX （Li₂−Pc：リチウムフタロシアニン、 MeX₂：金属塩、Me−Pc：金属フタロシアニ
ン） この反応によつて貴金属の銀、白金、パラジウ
ム、ロジウムの各フタロシアニンは容易に炭素体
に付着せしめることができる。

又、同様に遷移金属のニツケル、コバルト、ク
ロム、鉄、銅の各フタロシアニンも炭素体に付着
せしめることができる。

リチウムフタロシアニンの溶媒としてはメチル
アルコール、エチルアルコール、プロピルアルコ
ール、ブチルアルコール、アミルアルコールなど
の沸点が150℃以下のものが好ましく使用できる。
又、リチウムフタロシアニンの濃度も１〜20重量
％と任意の濃度に調製可能である。

炭素体としては、フアーネスブラツク、チヤン
ネルブラツク、サーマルブラツクなどのカーボン
ブラツクや、木材、木炭、ヤシ殻炭、パーム核
炭、石炭、石油残査、合成樹脂、有機廃棄物など
を使用して作られた活性炭や黒鉛などの１種もし
くは２種以上の混合物が挙げられ、必要に応じて
押出成型、射出成型、加圧成型などにより一定の
形状とする。

上述したリチウムフタロシアニンの１〜20重量
％アルコール溶液に炭素体を浸漬し、常圧でアル
コールを除去し、次に目的とする金属塩のアルコ
ール、ジメチルホルムアミド、またはメチルスル
ホオキサイド溶液に浸漬して相当する金属フタロ
シアニンを付着せしめることにより目的とする空
気極が得られる。

本発明の空気極における金属フタロシアニンの
付着量は、空気極としての性能、強度などを考慮
すれば、炭素体全量に対して0.1〜10重量％が好
ましい。

以下、実施例に従い本発明を詳細に説明する
が、実施例中「部」とあるのは「重量部」を示
す。

実施例 １ （炭素体の製造） 粒径0.1〜1μのヤシ殻活性炭10部、粒径0.1〜
0.5μの黒鉛10部、熱可塑性樹脂（塩化ビニル樹
脂）５部を混合し、押出成型により直径10mmの丸
棒を作る。これを200℃に加熱し、更に1000℃ま
で熱処理し熱可塑性樹脂を分解して、炭素体とし
た。

（空気極の製造） 上述で得られた炭素体をリチウムフタロシアニ
ンのｎ−アミルアルコール10重量％溶液に浸漬
し、常温真空乾燥し、次に硝酸銀のエチルアルコ
ール溶液で処理して、銀フタロシアニンを付着せ
しめた空気極を得た。

実施例 ２ （空気極の製造） 実施例１の炭素体をリチウムフタロシアニンの
ｎ−ブチルアルコール５重量％溶液に浸漬乾燥
後、塩化白金のエチルアルコールで処理して、白
金フタロシアニンを付着せしめた空気極を得た。

実施例 ３ （空気極の製造） 実施例１の炭素体をリチウムフタロシアニンの
イソアミルアルコール20重量％溶液に浸漬し、常
温常圧乾燥後、硫酸銅−ジメチルホルムアミド溶
液に浸漬して銅フタロシアニンを付着せしめた空
気極を得た。

比較例 １ リチウムフタロシアニンのエチルアルコール溶
液に硝酸銀を加え、析出した結晶を過乾燥して
得られた銀フタロシアニンの飽和キノリン溶液に
実施例１の炭素体を浸漬し、次に真空乾燥させる
ことにより炭素体に銀フタロシアニンを付着せし
めた空気極を得た。

比較例 ２ フタロジニトリル、塩化白金から合成して得ら
れた白金フタロシアニンのα−クロルナフタリン
溶液に実施例１の炭素体を浸漬し、次に200℃に
て減圧乾燥させることにより、炭素体に白金フタ
ロシアニンを付着せしめた空気極を得た。

比較例 ３ 実施例１の炭素体を銅フタロシアニンの飽和キ
ノリン溶液に浸漬し、次に150℃にて真空乾燥さ
せることにより炭素体に銅フタロシアニンを付着
せしめた空気極を得た。

本発明の製造方法により得られた空気極は、図
面に示すように優れた分極特性を示し、空気電
池、燃料電池の空気極として好適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１、比較例１で得られた空気
極の分極曲線であり、第２図は実施例２、比較例
２で得られた空気極の分極曲線であり、第３図
は、実施例３、比較例３で得られた空気極の分極
曲線であり、〜は順に実施例１、比較例１、
実施例２、比較例２、実施例３、比較例３で得ら
れた空気極の分極曲線を示し、縦軸は電流密度
（mA／cm²）、横軸は電位（Ｖ／SCE）を示すもの
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素体に金属フタロシアニンを付着せしめる
   に際し、リチウムフタロシアニンを炭素体に付着
   せしめた後、金属塩で処理することにより金属フ
   タロシアニンとすることを特徴とする空気極の製
   造方法。 ２ 付着せしめるリチウムフタロシアニンをアル
   コール溶液として使用することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の空気極の製造方法。 ３ 処理する金属塩が塩化物、臭化物、硫酸塩で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項及び
   第２項記載の空気極の製造方法。 ４ 処理する金属塩の金属が銀、白金、パラジウ
   ム、ロジウムの貴金属であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第３項記載の空気極の製
   造方法。 ５ 処理する金属塩の金属が、ニツケル、コバル
   ト、クロム、鉄、銅の遷移金属であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第３項記載の空
   気極の製造方法。