JPH02216767A - 燃料電池用電極基板およびその製造方法 - Google Patents
燃料電池用電極基板およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH02216767A JPH02216767A JP1038559A JP3855989A JPH02216767A JP H02216767 A JPH02216767 A JP H02216767A JP 1038559 A JP1038559 A JP 1038559A JP 3855989 A JP3855989 A JP 3855989A JP H02216767 A JPH02216767 A JP H02216767A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- methanol
- substrate
- carbon powder
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000002940 repellent Effects 0.000 claims description 7
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 5
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 84
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- 230000036647 reaction Effects 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 2
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 2
- PDPWTGAGBGEUJL-UHFFFAOYSA-N (8-methyl-8-azabicyclo[3.2.1]octan-3-yl) 3-(4-acetyloxyphenyl)-2-phenylpropanoate;hydrochloride Chemical compound Cl.CN1C(C2)CCC1CC2OC(=O)C(C=1C=CC=CC=1)CC1=CC=C(OC(C)=O)C=C1 PDPWTGAGBGEUJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、主に燃料電池用炭素電極基板およびその製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
従来の技術
従来この炭素電極基板は次のような方法で得られたもの
であった。すなわち、カーボンペーパーにはっ水剤とし
てポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＩＣ）の水性ディ
スパージョンを含浸させた後、４００°Ｃで３０分焼成
し、ＰＴＦＩＣをカーボンペーパー上に溶融担持させ、
はっ水性を持つカーボンペーパーを得ていた。
であった。すなわち、カーボンペーパーにはっ水剤とし
てポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＩＣ）の水性ディ
スパージョンを含浸させた後、４００°Ｃで３０分焼成
し、ＰＴＦＩＣをカーボンペーパー上に溶融担持させ、
はっ水性を持つカーボンペーパーを得ていた。
このようにして得られた防水処理済みのカーボンペーパ
ーを基板とし、この上にガス拡散層として、防水処理カ
ーボン粉末を散布し、さらにその上に触媒担持カーボン
粉末を散布し、約１００ Ｋｇ／ Ｃｄのプレス圧で成
型する。このようにして成型したものを空気中で３７０
°Ｃの温度で３分間熱処理して電極とした。この電極を
メタノール極に用い、ｐｔ板を対極としてＳＯＷム／ｄ
での定電流放電試験を行った結果を第４図に示す。第４
図から明らかなようにこのようにして得た電極では時間
の経過と共に分極が大きくなるということがわかる。ま
た、開回路にすると初期の電圧にほぼ等しい状態にもど
ることから触媒能の劣化ではないということがいえる。
ーを基板とし、この上にガス拡散層として、防水処理カ
ーボン粉末を散布し、さらにその上に触媒担持カーボン
粉末を散布し、約１００ Ｋｇ／ Ｃｄのプレス圧で成
型する。このようにして成型したものを空気中で３７０
°Ｃの温度で３分間熱処理して電極とした。この電極を
メタノール極に用い、ｐｔ板を対極としてＳＯＷム／ｄ
での定電流放電試験を行った結果を第４図に示す。第４
図から明らかなようにこのようにして得た電極では時間
の経過と共に分極が大きくなるということがわかる。ま
た、開回路にすると初期の電圧にほぼ等しい状態にもど
ることから触媒能の劣化ではないということがいえる。
このメタノール極の放電試験は第６図のような方式で行
っており、従って、第４図の結果は、メタノールの供給
とメタノールが触媒粉末上で酸化されて生成したＣＯ□
ガスの排出がスムーズに行われていないためと考えられ
る。つまり、生成したＣ０２ガスが基板と防水処理カー
ボン粉末の間にたまるために、性能が劣化すると考えら
れる。従って、基板はメタノールが供給しやすく、Ｃ０
２の排出がしやすい構造でなければならないということ
になる。それを支配するのは、基板の孔径とはっ水性で
あると考えられる。
っており、従って、第４図の結果は、メタノールの供給
とメタノールが触媒粉末上で酸化されて生成したＣＯ□
ガスの排出がスムーズに行われていないためと考えられ
る。つまり、生成したＣ０２ガスが基板と防水処理カー
ボン粉末の間にたまるために、性能が劣化すると考えら
れる。従って、基板はメタノールが供給しやすく、Ｃ０
２の排出がしやすい構造でなければならないということ
になる。それを支配するのは、基板の孔径とはっ水性で
あると考えられる。
発明が解決しようとする課題
このように従来のメタノール極用の基板は、第６図で示
すような方式では、所望とするメタノール極の性能が得
られないという課題を有していた。
すような方式では、所望とするメタノール極の性能が得
られないという課題を有していた。
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、メ
タノールの供給とＣＯ□ガスの排出をスムーズにさせる
ようなメタノール電極用基板を与えることを目的とする
ものである。
タノールの供給とＣＯ□ガスの排出をスムーズにさせる
ようなメタノール電極用基板を与えることを目的とする
ものである。
課題を解決するための手段
この課題を解決するために１本発明は、従来の基板であ
ったカーボンペーパーに、防水処理したカーボン粉末を
塗着したものであジ、塗着後の一体化をはっ水剤の融点
以上の温度１例えば４００℃で３０分熱処理することに
より達成するものである。
ったカーボンペーパーに、防水処理したカーボン粉末を
塗着したものであジ、塗着後の一体化をはっ水剤の融点
以上の温度１例えば４００℃で３０分熱処理することに
より達成するものである。
作用
これにより、生成しｆｃｃｏ２ガスはスムーズに排出さ
れ、メタノール極用電極としてそのメタノール酸化特性
を向上させることができる。
れ、メタノール極用電極としてそのメタノール酸化特性
を向上させることができる。
実施例
以下、本発明の詳細な説明する。
ガス拡散層として用いる防水処理カーボン粉末は、次の
ようにして得た。界面活性剤としてトリトン２ｙと水ａ
ｏｏｇ７を高分散超音波ホモジナイザーで５分間処理す
る。次にカーボン粉末としてアセチレンブラック１０ｇ
を添加し、１ｏｏｏ。
ようにして得た。界面活性剤としてトリトン２ｙと水ａ
ｏｏｇ７を高分散超音波ホモジナイザーで５分間処理す
る。次にカーボン粉末としてアセチレンブラック１０ｇ
を添加し、１ｏｏｏ。
ｒｐｍのコロイドミルで１分間分散混合する。次にＰＴ
ＦＸの水性ディスバージタンをカーボンとＰＴＦＩＣと
が重量比で３＝７〜６：４のうち、４：６になるように
１１０００ｏｒｐのコロイドミルで１０分間混練する。
ＦＸの水性ディスバージタンをカーボンとＰＴＦＩＣと
が重量比で３＝７〜６：４のうち、４：６になるように
１１０００ｏｒｐのコロイドミルで１０分間混練する。
このようにして得られた防水処理カーボン粉末ペースト
を、基板となるカーボンペーパーにカーボン粉末とＰＴ
ＦＩＣ合わせて６０１１１ｊとなるように塗着する。こ
れを空気中で４００℃の温度により３０分間熱処理して
界面活性剤を除去し、ＰＴＦＥを溶融させる。このよう
にして一体化した基板を得た。得られた基板に触媒粉末
を散布し、１００ｋｇ／ａ１！の圧力でプレス成型し、
それを３７０℃で３分間空気中で熱処理し、電極とした
。この電極を用いたメタノール極の定電流放電特性を測
定した。
を、基板となるカーボンペーパーにカーボン粉末とＰＴ
ＦＩＣ合わせて６０１１１ｊとなるように塗着する。こ
れを空気中で４００℃の温度により３０分間熱処理して
界面活性剤を除去し、ＰＴＦＥを溶融させる。このよう
にして一体化した基板を得た。得られた基板に触媒粉末
を散布し、１００ｋｇ／ａ１！の圧力でプレス成型し、
それを３７０℃で３分間空気中で熱処理し、電極とした
。この電極を用いたメタノール極の定電流放電特性を測
定した。
比較例
比較のため、カーボンペーパーとＰＴＦＥの割合が重量
比で４二〇となるようにＰＴＦＫデイスパーシロンにカ
ーボンペーパーを浸漬して、それを空気中で４００’Ｃ
の温度により３０分間熱処理して基板となる防水処理カ
ーボンベーパーを得た。
比で４二〇となるようにＰＴＦＫデイスパーシロンにカ
ーボンペーパーを浸漬して、それを空気中で４００’Ｃ
の温度により３０分間熱処理して基板となる防水処理カ
ーボンベーパーを得た。
その基板に実施例に示したような防水処理カーボン粉末
ペーストを凍結、解凍し、ｒ過、乾燥、微粉化したのち
、２８０℃で３時間熱処理してトリトンを除去し、その
後′また微粉化して防水処理カーボン粉末を得た。上記
防水処理カーボンペーパーに防水処理カーボン粉末を散
布し、その上に触媒粉末を散布して実施例のように加圧
成型し、熱処理して電極とした。
ペーストを凍結、解凍し、ｒ過、乾燥、微粉化したのち
、２８０℃で３時間熱処理してトリトンを除去し、その
後′また微粉化して防水処理カーボン粉末を得た。上記
防水処理カーボンペーパーに防水処理カーボン粉末を散
布し、その上に触媒粉末を散布して実施例のように加圧
成型し、熱処理して電極とした。
得られた２種の基板の断面を第１図に示す。第１図にお
いて人は本実施例、Ｂは比較例を示す。
いて人は本実施例、Ｂは比較例を示す。
図に示すようにＢはカーボンペーパー上に防水処理カー
ボン粉末を散布し、プレス成型するため。
ボン粉末を散布し、プレス成型するため。
カーボンペーパーとカーボン粉末は完全に２層構造とな
っている。ところが人では、カーボンペーパーのカーボ
ン繊維とカーボン繊維との空間にカーボン粉末が塗着さ
れているため、両者は一体となっている。人の構造のほ
うが明らかに厚みも小さくなり、反応前後のガスの供給
、排出に好都合だと考えられる。
っている。ところが人では、カーボンペーパーのカーボ
ン繊維とカーボン繊維との空間にカーボン粉末が塗着さ
れているため、両者は一体となっている。人の構造のほ
うが明らかに厚みも小さくなり、反応前後のガスの供給
、排出に好都合だと考えられる。
得られた２種の電極の６０ｍム／ｄでの定電流放電特性
を第２図に示す。第２図において１は実施例、２は比較
例の電極のメタノール極特性を示す。
を第２図に示す。第２図において１は実施例、２は比較
例の電極のメタノール極特性を示す。
第２図より、比較例に比べて実施例のほうが分極がかな
り小さくなっている。このことから、実施例の電極は比
較例のものよりもガス拡散層とカーボンペーパーとを一
体化したことにより、メタノールの供給、あるいは生成
したＣ０２の排出がよりスムーズになったと考えられる
。
り小さくなっている。このことから、実施例の電極は比
較例のものよりもガス拡散層とカーボンペーパーとを一
体化したことにより、メタノールの供給、あるいは生成
したＣ０２の排出がよりスムーズになったと考えられる
。
また、得られた２種の電極のメタノール酸化特性を第３
図に示す。第３図において、１は実施例。
図に示す。第３図において、１は実施例。
２は比較例の電極の特性を示す。
第３図より、比較例は約１００ｍ人／ａｄで限界電流と
なっている。このことから、メタノールを供給する背面
の防水性が大きすぎて、メタノールの供給が間に合わな
いために、比較例のような限界電流が生じると考えられ
る。
なっている。このことから、メタノールを供給する背面
の防水性が大きすぎて、メタノールの供給が間に合わな
いために、比較例のような限界電流が生じると考えられ
る。
発明の効果
以上のように本発明によれば、ガス拡散層の防水処理カ
ーボン粉末とカーボンペーパーを一体化することにより
、メタノールの供給あるいはＣＯ２ガスの排出がバラン
スよくスムーズに行われるようになり、その結果電極内
にＣＯ□ガスを蓄積させないので、反応を阻害すること
もなくなるので、メタノール酸化特性の劣化を低減でき
、メタノール極用電極として特性を向上させるという効
果が得られる。
ーボン粉末とカーボンペーパーを一体化することにより
、メタノールの供給あるいはＣＯ２ガスの排出がバラン
スよくスムーズに行われるようになり、その結果電極内
にＣＯ□ガスを蓄積させないので、反応を阻害すること
もなくなるので、メタノール酸化特性の劣化を低減でき
、メタノール極用電極として特性を向上させるという効
果が得られる。
第１図ム、Ｂは本発明と比較例の電極基板の断面を示し
た図、第２図は本発明の基板を用いて作製した電極と従
来の基板を用いた電極のメタノール極としての定電流放
電特性を示す図、第３図は本発明の基板を用いて作製し
た電極と従来の基板を用いた電極とのメタノール酸化特
性を示す図。 第４図は従来のメタノール極の定電流放電特性を示す図
、第６図はメタノール極としての性能評価試験用セルの
モデル図である。
た図、第２図は本発明の基板を用いて作製した電極と従
来の基板を用いた電極のメタノール極としての定電流放
電特性を示す図、第３図は本発明の基板を用いて作製し
た電極と従来の基板を用いた電極とのメタノール酸化特
性を示す図。 第４図は従来のメタノール極の定電流放電特性を示す図
、第６図はメタノール極としての性能評価試験用セルの
モデル図である。
Claims (3)
- （１）カーボンペーパー基板の表面および内部に、はっ
水剤を混練したカーボン粉末を塗着したことを特徴とす
る燃料電池用電極基板。 - （２）カーボンペーパー基板の表面および内部に、はっ
水剤を混練したカーボン粉末を塗着して一体化し、その
後前記はっ水剤の融点以上の温度で焼成することを特徴
とする燃料電池用電極基板の製造方法。 - （３）特許請求の範囲第２項において、はっ水剤とカー
ボン粉末の混合割合を重量比で３：７〜６：４とし、か
つ前記はっ水剤は、フッ素系樹脂の水性ディスパージョ
ンであることを特徴とする燃料電池用電極基板の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1038559A JPH02216767A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 燃料電池用電極基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1038559A JPH02216767A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 燃料電池用電極基板およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02216767A true JPH02216767A (ja) | 1990-08-29 |
Family
ID=12528655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1038559A Pending JPH02216767A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 燃料電池用電極基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02216767A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001216972A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Toray Ind Inc | 電極、膜−電極複合体およびその製造方法並びにこれらを用いた燃料電池 |
| JP2005513735A (ja) * | 2001-12-19 | 2005-05-12 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 電気化学電池用のガス拡散層の製造方法 |
| JP2006210342A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池用電極、これを含む膜−電極接合体及び燃料電池システム |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP1038559A patent/JPH02216767A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001216972A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Toray Ind Inc | 電極、膜−電極複合体およびその製造方法並びにこれらを用いた燃料電池 |
| JP2005513735A (ja) * | 2001-12-19 | 2005-05-12 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 電気化学電池用のガス拡散層の製造方法 |
| JP2006210342A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池用電極、これを含む膜−電極接合体及び燃料電池システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2018113485A1 (zh) | 一种高功率密度的质子交换膜燃料电池膜电极及其制备方法 | |
| JP4745330B2 (ja) | プロトン交換膜燃料電池用のガス拡散電極及び膜電極アセンブリ | |
| KR100201572B1 (ko) | 코팅 및 롤링의 혼합법에 의한 연료전지의 전극 제조방법 | |
| JPH11288728A (ja) | 燃料電池用電極とその製造法 | |
| CN113078326B (zh) | 一种燃料电池气体扩散层的制备方法 | |
| JPH05283082A (ja) | ガス拡散電極及びその製造方法 | |
| JP2001068119A (ja) | 高分子電解質型燃料電池およびその電極の製造法 | |
| JP3382213B2 (ja) | 高分子電解質型燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 | |
| JPH02216767A (ja) | 燃料電池用電極基板およびその製造方法 | |
| JP2009289692A (ja) | 燃料電池用電極層の製造方法 | |
| US6579639B1 (en) | Polymer electrolyte fuel cell | |
| KR102091800B1 (ko) | 연료전지용 막전극접합체 제조방법, 막전극접합체 및 연료전지 | |
| JP2003109605A (ja) | 高分子電解質型燃料電池用電極およびその製造方法 | |
| JP2009289623A (ja) | 膜電極接合体における触媒層の製造方法 | |
| JP2003297392A (ja) | プロトン伝導体及びその製造方法並びに燃料電池 | |
| JP2003282074A (ja) | 燃料電池用電極とその製造方法 | |
| JPS5944749B2 (ja) | ガス拡散電極 | |
| JP2005285670A (ja) | 高分子電解質型燃料電池用膜・電極接合体の製造方法 | |
| JP2003297373A (ja) | 触媒層用塗料とこれを用いた電解質膜電極接合体の製造方法 | |
| JP3229025B2 (ja) | ガス拡散電極の製造法 | |
| JP2892679B2 (ja) | 燃料電池用電極 | |
| JPH01292755A (ja) | 燃料電池用電極の製造方法 | |
| JP2003282076A (ja) | 燃料電池用電極とその製造方法およびそれを用いた高分子電解質形燃料電池 | |
| JPH0218861A (ja) | 燃料電池用電極触媒層 | |
| JP2008041406A (ja) | 燃料電池及びその製造方法 |