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
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- 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
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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
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-
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- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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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 |
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