JPH0285387A - Sheetlike electrode material containing ion exchange resin, composite material thereof and production thereof - Google Patents

Sheetlike electrode material containing ion exchange resin, composite material thereof and production thereof

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JPH0285387A
JPH0285387A JP63233739A JP23373988A JPH0285387A JP H0285387 A JPH0285387 A JP H0285387A JP 63233739 A JP63233739 A JP 63233739A JP 23373988 A JP23373988 A JP 23373988A JP H0285387 A JPH0285387 A JP H0285387A
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sheet
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ion
ion exchange
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Abstract

PURPOSE:To obtain a sheetlike electrode material contg. ion exchange resin and having a three-dimensional electrochemically reactive surface and superior mechanical strength by adhering an ion exchange resin-contg. material to one side of a porous sheetlike substrate consisting of an F-contg. polymer as a binder and an electrochemically functional powdery material. CONSTITUTION:20-98wt.% electrochemically functional powdery material such as C powder, C powder supporting a Pt family metal or powder of a metal oxide such as RuO2, IrO2 or PbO2 is mixed with 2-80wt.% F-contg. polymer such as polytetrafluoroethylene as a binder and paste of the mixture is formed into a sheetlike body by rolling and heated to obtain a porous sheet having high porosity. A nonporous thin membrane is then formed on one side of the sheet with an ion exchange resin-contg. material, e.g., contg. a tetrafluoroethylenesulfonyl fluoride vinyl ether copolymer or further contg. <=50% metal such as Pt or Ir. A sheetlike electrode material contg. ion exchange resin and having superior performance in an electrochemical reaction is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオン交換樹脂含有シート状電極材料、その
複合材料および、その製造方法に関するものである。更
に詳しく述べるならば、三次元的電気化学反応表面を有
し、機械的強度の高いイオン交換樹脂含有シート状電極
材料、その複合材料、およびその製造方法に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a sheet-like electrode material containing an ion exchange resin, a composite material thereof, and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a sheet-like electrode material containing an ion exchange resin having a three-dimensional electrochemical reaction surface and high mechanical strength, a composite material thereof, and a method for producing the same.

〔従来の技術および解決を必要とする課題〕一般に電気
化学セルにおける電気化学反応は、電極と電解質との界
面で発生するものであり、従って、この電気化学セルの
電流・電圧特性は、電極と電解質との接触面積により大
きく左右される。
[Prior art and problems requiring solutions] Generally, the electrochemical reaction in an electrochemical cell occurs at the interface between the electrode and the electrolyte, and therefore the current/voltage characteristics of this electrochemical cell are dependent on the electrode and electrolyte. It is greatly influenced by the contact area with the electrolyte.

特に、イオン交換樹脂膜を固体電解質として使用する電
解法の場合には、電極と電解質との接触面積が、水溶液
電解法の場合にくらべて小さくなるという問題点を有し
ている。
In particular, in the case of an electrolysis method using an ion exchange resin membrane as a solid electrolyte, there is a problem that the contact area between the electrode and the electrolyte is smaller than in the case of an aqueous solution electrolysis method.

特開昭55−38934号には、イオン交換樹脂膜と、
その一面に、無電解メツキ法により形成された電極触媒
金属層とからなる電極材料が開示されているが、この場
合、電極と電解質との接触が、二次元的(平面的)であ
るため、両者の接触面積の一層の増加が望まれていた。
JP-A No. 55-38934 discloses an ion exchange resin membrane and
One aspect of the disclosure discloses an electrode material comprising an electrode catalyst metal layer formed by an electroless plating method, but in this case, since the contact between the electrode and the electrolyte is two-dimensional (planar), It has been desired to further increase the contact area between the two.

特開昭61−67786号、61−67788号、61
−67790号、および61−87887号などには、
例えば、パーフルオロカーボン樹脂を基体とするイオン
交換樹脂膜の片面又は両面に電極触媒粉末とイオン交換
樹脂とを含む樹脂層を合体させた電極材料などが開示さ
れている。しかしながら、これらの電極材料においては
、イオン交換樹脂粉末が、電極材料全体にわたって分布
しており、イオン交換樹脂は親水性であるため、電極材
料全体が親水性、すなわち、水に濡れやすいものになる
。このような親水性電極材料から燃料電池、および酸素
分離装置などのガス拡散電極を構成すると、電極表面が
容易に濡れてしまうため、装置に対するガスの供給に支
障を生じ性能が低下するという不都合を生ずる。
JP-A-61-67786, 61-67788, 61
-67790 and 61-87887, etc.
For example, an electrode material is disclosed in which a resin layer containing an electrode catalyst powder and an ion exchange resin is combined on one or both sides of an ion exchange resin membrane based on a perfluorocarbon resin. However, in these electrode materials, the ion exchange resin powder is distributed throughout the electrode material, and the ion exchange resin is hydrophilic, making the entire electrode material hydrophilic, i.e., easily wetted by water. . When gas diffusion electrodes such as fuel cells and oxygen separation devices are constructed from such hydrophilic electrode materials, the electrode surface easily gets wet, which poses the problem of hindering gas supply to the device and reducing performance. arise.

このような不都合を解消するため、特開昭616778
7号、および61−67789号などにおいては、上記
イオン交換樹脂含有電極材料の外側に、イオン交換樹脂
を含まない疎水性樹脂例えばパーフルオロカーボン樹脂
をマトリ7クスとする被覆層を積層することを提案して
いるが、このような電極材料には、構造が複雑であり、
かつ高価であるなどの欠点がある。
In order to eliminate such inconvenience, Japanese Patent Application Laid-Open No. 616778
No. 7 and No. 61-67789 propose laminating a coating layer having a matrix of a hydrophobic resin, such as a perfluorocarbon resin, that does not contain an ion exchange resin on the outside of the electrode material containing an ion exchange resin. However, such electrode materials have complex structures and
It also has drawbacks such as being expensive.

更に、上記の電極材料においては、イオン交換樹脂粉末
が電極材料中に分散されているため、イオン交換樹脂粉
末相互の接触が十分でなく、従って、電極中における水
素イオン(H゛)の移動が不十分となって、電極の効果
が低いという問題点を生ずる。このような問題点を解消
するためには、イオン交換樹脂粉末の混合比率を一層高
くする必要があるが、このようにすると、当然得られる
電極材料の親水性が一層高くなるという不都合を生ずる
ばかりでなく、場合によっては電極触媒がイオン交換樹
脂により被覆されてしまって触媒作用を発揮できなくな
るなどの不都合を生ずることもある。
Furthermore, in the above electrode material, since the ion exchange resin powder is dispersed in the electrode material, there is insufficient contact between the ion exchange resin powders, and therefore, the movement of hydrogen ions (H) in the electrode is inhibited. This results in a problem of low electrode effectiveness. In order to solve these problems, it is necessary to further increase the mixing ratio of the ion exchange resin powder, but this naturally results in the disadvantage that the hydrophilicity of the resulting electrode material becomes even higher. However, in some cases, the electrode catalyst may be coated with the ion exchange resin, resulting in inconveniences such as being unable to exhibit catalytic action.

特開昭61−295387号および61−295388
号には、イオン交換樹脂膜と、その片面又は両面上に形
成されたイオン交換樹脂と電極金属との混合物の薄膜層
とからなる電極材料が開示されている。しかし、これら
の電極材料においては、前記薄膜層の形成のために有機
溶媒、又は有機溶媒と水との混合溶媒を使用する必要が
あり、この溶媒によってイオン交換樹脂膜が著るしく膨
潤し、これを乾燥するとはげしく収縮するため、この膜
にクランクを生ずるという不都合があり、また、イオン
交換樹脂膜に、イオン交換樹脂−金属混合物薄膜の強固
な接合には、かなりの加熱加圧を要し、このため、得ら
れる電極材料が押しつぶされて、実質的に有効な電極−
電解質界面の接触面積がかなり小さくなってしまうとい
う不都合を生ずる。
JP 61-295387 and 61-295388
No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, No. 1, 2003, discloses an electrode material consisting of an ion exchange resin membrane and a thin film layer of a mixture of an ion exchange resin and an electrode metal formed on one or both sides of the membrane. However, in these electrode materials, it is necessary to use an organic solvent or a mixed solvent of an organic solvent and water to form the thin film layer, and this solvent causes the ion exchange resin membrane to significantly swell. When this is dried, it shrinks violently, which causes the problem of cranking of the membrane.Also, considerable heat and pressure are required to firmly bond the ion exchange resin-metal mixture thin film to the ion exchange resin membrane. As a result, the resulting electrode material is crushed and becomes a substantially effective electrode.
This results in the disadvantage that the contact area at the electrolyte interface becomes considerably small.

更に、上記従来の電極層は、自己保持性を持たないか、
或は持っていても極めて低いため、これをイオン交換樹
脂膜に接合するためにはかなりの加熱、加圧を施す必要
があり、このためしばしばイオン交換樹脂膜を損傷して
、得られる電極材料の性能を低下したり、或は使用不能
にするなどの問題を生じている。
Furthermore, the conventional electrode layer described above does not have self-retaining properties, or
Or, even if it has, it is extremely low, so in order to bond it to the ion exchange resin membrane, it is necessary to apply considerable heat and pressure, which often damages the ion exchange resin membrane and deteriorates the resulting electrode material. This has caused problems such as degrading the performance of the device or making it unusable.

そこで、本発明は、電解質と電極との有効接触面積が大
きく、ガス拡散電極としても有効に使用可能であって、
しかも電解質膜を損傷することなく容易に製造可能な、
イオン交換樹脂含有シート状電極材料、その複合体、お
よびその製造方法を提供しようとするものである。
Therefore, the present invention has a large effective contact area between the electrolyte and the electrode, and can be effectively used as a gas diffusion electrode.
Moreover, it can be easily manufactured without damaging the electrolyte membrane.
The present invention aims to provide a sheet-like electrode material containing an ion exchange resin, a composite thereof, and a method for manufacturing the same.

〔課題を解決するための手段、および作用〕本発明のイ
オン交換樹脂含有シート状電極材料は、フッ素含有重合
体からなるバインダーと、その中に分散されている電気
化学的機能性材料粉末とを含んでなり、かつ、多数の連
続気孔を有するシート状基体と、イオン交換樹脂単独、
または、イオン交換樹脂と金属との混合物からなるイオ
ン交換樹脂含有材料と、から構成され、前記イオン交換
樹脂含有材料が、前記シート状基体の一面から前記連続
気孔内に連続して分布していることを特徴とするもので
ある。
[Means and effects for solving the problem] The ion exchange resin-containing sheet electrode material of the present invention comprises a binder made of a fluorine-containing polymer and an electrochemically functional material powder dispersed therein. a sheet-like substrate comprising a large number of continuous pores, an ion exchange resin alone,
or an ion exchange resin-containing material made of a mixture of an ion exchange resin and a metal, and the ion exchange resin-containing material is continuously distributed within the continuous pores from one surface of the sheet-like substrate. It is characterized by this.

上記シート状電極材料は、そのシート状基体の一面上に
、前記イオン交換樹脂含有材料により形成された無孔性
薄膜を有し、前記シート状基体の他面上には、前記イオ
ン交換樹脂含有材料が実質的に存在しないものであって
もよい。
The sheet-like electrode material has a nonporous thin film formed of the ion-exchange resin-containing material on one surface of the sheet-like substrate, and a non-porous thin film formed of the ion-exchange resin-containing material on the other surface of the sheet-like substrate. The material may be substantially absent.

更に、上述のシート状電極材料は、そのイオン交換樹脂
含有材料の分布している一面上に、パーフルオロカーボ
ン含有イオン交換樹脂膜層を結着して、イオン交換樹脂
含有シート状電極/パーフルオロカーボン含有イオン交
換樹脂膜複合材料を形成していてもよい。
Furthermore, the above-mentioned sheet-like electrode material has a perfluorocarbon-containing ion-exchange resin membrane layer attached to one surface on which the ion-exchange resin-containing material is distributed, thereby forming an ion-exchange resin-containing sheet-like electrode/perfluorocarbon-containing sheet. An ion exchange resin membrane composite material may be formed.

本発明の電極材料のシート状基体は、フッ素含有重合体
からなるバインダーと、その中に分散結着されている電
気化学的機能材料粉末との混合物から形成されたもので
ある。
The sheet-like substrate of the electrode material of the present invention is formed from a mixture of a binder made of a fluorine-containing polymer and electrochemically functional material powder dispersed and bonded therein.

フッ素含有重合体バインダーは、例えばポリテトラフル
オロエチレン(PTFE) 、テトラフルオロエチレン
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA
)、テトラフルオロエチレン−へキサフルオロエチレン
共重合体(FEP) 、I−リフルオロクロロエチレン
重合体(CPTFE)、およびテトラフルオロエチレン
−エチレン共重合体(ETFE)などから選ばれた少な
(とも1種からなるものであって、特にPTFEからな
るものが好ましい。
Fluorine-containing polymer binders include, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA),
), tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer (FEP), I-lifluorochloroethylene polymer (CPTFE), and tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), etc. Those made of seeds, particularly those made of PTFE, are preferred.

電気化学的機能材料粉末は、例えば、炭素粉末、例えば
グラファイト、カーボンブランク、および活性炭の粉末
、これら炭素粉末に触媒能を有する金属、例えば、白金
族金属の少なくとも1種を担持せしめたもの、触媒能を
有する金属の粉末(例えば白金黒、パラジウム黒など)
、金属酸化物(例えば、Ru0i 、 Ire、 、 
Pb0zなど)の粉末などから選ばれた1種以上を含む
ものである。
Electrochemically functional material powders include, for example, carbon powders such as graphite, carbon blank, and activated carbon powders, carbon powders supported with at least one metal having catalytic ability, such as platinum group metals, and catalysts. metal powder with functional properties (e.g. platinum black, palladium black, etc.)
, metal oxides (e.g. Ru0i, Ire, ,
Pb0z, etc.).

本発明のシート状基体における電気化学的機能材料粉末
と、フッ素含有重合体バインダーとの配合比率は、製造
すべき電極材料の用途および所望特性により変化するが
一般には、電気化学的機能性材料粉末20〜98重量部
に対し、フッ素含有重合体バインダー2〜80重量部で
あることが好ましく、目的電極材料が親水性の高いこと
を要求されるときは、電気化学的機能性材料粉末の含有
率を増大し、目的Tj、t’N材料が疎水性であること
を要求されるときは、バインダーの含有率を高くすれば
よい。バインダー−機能性材料混合物100重量に対し
バインダー含有率が2重量部未満のときは、得られるシ
ート状基体の機械的強度が不十分になり、また80重量
部より高いときは、得られる電極材料の電気化学的機能
が不満足なものとなる。
The blending ratio of the electrochemically functional material powder and the fluorine-containing polymer binder in the sheet-like substrate of the present invention varies depending on the use and desired characteristics of the electrode material to be produced, but in general, the electrochemically functional material powder The content of the fluorine-containing polymer binder is preferably 2 to 80 parts by weight relative to 20 to 98 parts by weight, and when the target electrode material is required to have high hydrophilicity, the content of the electrochemically functional material powder is When the desired Tj, t'N material is required to be hydrophobic, the content of the binder may be increased. If the binder content is less than 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder-functional material mixture, the mechanical strength of the resulting sheet-like substrate will be insufficient, and if it is higher than 80 parts by weight, the resulting electrode material will be The electrochemical function of the electrochemical function becomes unsatisfactory.

−aに本発明に用いられるシート状基体は、50〜40
0μの厚さを有することが好ましい。
-a, the sheet-like substrate used in the present invention has 50 to 40
Preferably it has a thickness of 0μ.

本発明の電極材料において、イオン交換樹脂単独から、
または、イオン交換樹脂と金属、特に触媒能を有する金
属との混合物からなるイオン交換樹脂含有材料がシート
状基体の一面から連続気孔内に連続して分布している。
In the electrode material of the present invention, from an ion exchange resin alone,
Alternatively, an ion exchange resin-containing material made of a mixture of an ion exchange resin and a metal, particularly a metal having catalytic ability, is continuously distributed within the continuous pores from one surface of the sheet-like substrate.

イオン交換樹脂含有材料の分布量は、シート状基体の一
面から他面に向って、勾配を有する分布をなしていても
よく、例えば、一面側から他面側に向って次第に分布量
が低下するように分布していてもよい。
The distribution amount of the ion exchange resin-containing material may have a gradient distribution from one side to the other side of the sheet-like substrate, for example, the distribution amount gradually decreases from one side to the other side. It may be distributed as follows.

本発明の電極材料に用いられるイオン交換樹脂は、固体
電解質として機能するものであって、例えば、フッ素含
有炭化水素を主鎖の主成分とし、これにカチオン交換基
が結合したもの、例えば、テトラフルオロエチレンとス
ルホニルフルオライドビニルエーテルとの共重合体など
を用いることが好ましい。
The ion exchange resin used in the electrode material of the present invention functions as a solid electrolyte, and is, for example, a resin whose main chain is composed of a fluorine-containing hydrocarbon and has a cation exchange group bonded thereto, such as a tetrafluoride resin. It is preferable to use a copolymer of fluoroethylene and sulfonyl fluoride vinyl ether.

また、固体電解質含有材料中の金属、特に触媒能を有す
る金属は、例えば白金、イリジウム、パラジウム、ロジ
ウムなどの少なくとも1種からなるものであることが好
ましい。イオン交換樹脂含有材料中の金属の含有量は、
一般に、イオン交換樹脂重量に対し、50%以下である
Furthermore, the metal in the solid electrolyte-containing material, particularly the metal having catalytic ability, is preferably made of at least one of platinum, iridium, palladium, rhodium, and the like. The metal content in the ion exchange resin-containing material is
Generally, it is 50% or less based on the weight of the ion exchange resin.

本発明の電極材料においてシート状基体の一面上にイオ
ン交換樹脂含有材料から形成された無孔性薄膜が形成さ
れており、シート状基体の他の面上には、イオン交換樹
脂含有材料が実質的に存在しないこと、すなわち、全く
存在しないか、存在しても掻めて少量であることが好ま
しい。
In the electrode material of the present invention, a nonporous thin film made of an ion exchange resin-containing material is formed on one side of a sheet-like substrate, and an ion-exchange resin-containing material is substantially formed on the other side of the sheet-like substrate. In other words, it is preferable that it not be present at all, or even if it is present, it should be in a very small amount.

このような無孔性イオン交換樹脂含有材料層の形成は、
電極材料と固体電解質としてのパーフルオロイオン交換
樹脂との接触特性を向上させるのに有効である。また、
実質的にイオン交換樹脂含有材料が存在しない面は、ガ
ス供給経路として、また液透過経路として、更にイオン
交換樹脂含有材料膜と供電体(給電体)との間のクツシ
ョン材として有効なものである。
The formation of such a non-porous ion exchange resin-containing material layer is
This is effective in improving the contact characteristics between the electrode material and the perfluorinated ion exchange resin as the solid electrolyte. Also,
The surface substantially free of the ion-exchange resin-containing material is effective as a gas supply path, a liquid permeation path, and as a cushion material between the ion-exchange resin-containing material membrane and the power supply (power supply). be.

本発明の電極材料は、そのイオン交換樹脂含有材料の分
布している一面上に、パーフルオロ炭化水素含有イオン
交換樹脂膜を積層結着して、電極複合材料とされてもよ
い。このような複合材料は、オーム損失を、減少させ、
かつ取り扱い性が良好になるなどの長所を有するもので
ある。
The electrode material of the present invention may be made into an electrode composite material by laminating and bonding a perfluorohydrocarbon-containing ion-exchange resin membrane on one surface where the ion-exchange resin-containing material is distributed. Such composite materials reduce ohmic losses,
It also has the advantage of being easy to handle.

本発明のイオン交換樹脂含有シート状電極材料を製造す
るための方法は、フッ素含有重合体からなるバインダー
と、電気化学的機能性材料粉末とを含む混合物から多数
の連続気孔を有するシート状基体を形成し、このシート
状基体の一面を、イオン交換樹脂含有溶液と接触させて
、この溶液を前記一面から前記シート状基体中に、浸透
含浸させ、この含浸体に乾塵処理を施し、それによって
、前記イオン交換樹脂を、前記シート状基体一面から前
記連続気孔内に連続して分布・固定せしめる、ことを特
徴とするものである。
The method for producing the ion-exchange resin-containing sheet-like electrode material of the present invention is to produce a sheet-like substrate having a large number of continuous pores from a mixture containing a binder made of a fluorine-containing polymer and an electrochemically functional material powder. One side of this sheet-like substrate is brought into contact with an ion-exchange resin-containing solution, the solution is permeated into the sheet-like substrate from the one side, and the impregnated body is subjected to dry dust treatment, thereby , the ion exchange resin is continuously distributed and fixed in the continuous pores from one side of the sheet-like substrate.

また、本発明のイオン交換樹脂含有シート状電極材料を
製造するための他の方法は、フッ素含有重合体からなる
バインダーと、電気化学的機能性材料粉末とを含む混合
物から多数の連続気孔を有するシート状基体を形成し、
このシート状基体の一面を、イオン交換樹脂と金属化合
物とを含有する溶液に接触させて、この溶液を前記一面
から前記シート状基体中に、含浸させ、この含浸体に乾
燥処理を施し、更に、前記金属化合物に対する還元処理
を施し、それによって、前記イオン交換樹脂と金属との
混合物を、前記シート状基体の一面から前記連続気孔内
に連続して分布・固定させる、ことを特徴とするもので
ある。
Another method for producing the ion-exchange resin-containing sheet-like electrode material of the present invention is to use a mixture containing a binder made of a fluorine-containing polymer and an electrochemically functional material powder, which has a large number of continuous pores. forming a sheet-like substrate;
One side of this sheet-like substrate is brought into contact with a solution containing an ion exchange resin and a metal compound, the solution is impregnated into the sheet-like substrate from the one side, and the impregnated body is subjected to a drying treatment, and then , characterized in that the metal compound is subjected to a reduction treatment, whereby the mixture of the ion exchange resin and the metal is continuously distributed and fixed in the continuous pores from one side of the sheet-like substrate. It is.

本発明方法において、シート状基体は、所定量の電気化
学的機能性材料粉末と、フッ素含有重合体バインダーと
を均一に混合し、この混合物をホントプレスして製造す
ることができる。或は、上記混合物を液状潤滑剤と混合
し、または混合せずに、加熱ロールにより圧延してシー
ト状体としてもよい。上記のシート状基体製造方法にお
いて、シート状基体内の電気化学的機能性材料粉末粒子
の間に自然に多数の連続気孔が形成されている。
In the method of the present invention, the sheet-like substrate can be produced by uniformly mixing a predetermined amount of electrochemically functional material powder and a fluorine-containing polymer binder, and then pressing this mixture. Alternatively, the above-mentioned mixture may be mixed with a liquid lubricant or not mixed, and may be rolled using heated rolls to form a sheet-like body. In the above sheet-like substrate manufacturing method, a large number of continuous pores are naturally formed between the electrochemically functional material powder particles in the sheet-like substrate.

本発明に用いられるシート状基体は、特公昭63−19
979号記載の方法により、上記電気化学的機能性粉末
とフッ素含有重合体バインダーとの混合物に液状潤滑剤
を添加して調製したペーストを、ロール圧延又は押出し
て製造したものであってもよい。このようなシート状基
体は、機能的強度が高く、また、気孔率および孔径の制
御が容易であり、このため本発明方法に好適なものであ
る。
The sheet-like substrate used in the present invention is
It may be manufactured by rolling or extruding a paste prepared by adding a liquid lubricant to a mixture of the electrochemically functional powder and a fluorine-containing polymer binder according to the method described in No. 979. Such a sheet-like substrate has high functional strength and allows easy control of porosity and pore diameter, and is therefore suitable for the method of the present invention.

イオン交換樹脂含有材料が、イオン交換樹脂のみから成
る場合、シート状基体の1面を、少な(とも1種のイオ
ン交換樹脂の溶液に接触させ、シート状基体の連続気孔
中に、前記溶液を、その接触面から浸透含浸させ、この
ようにして得られた含浸体を乾燥処理する。前記含浸処
理によって、イオン交換樹脂溶液が、シート状基体の一
面から連続気孔内に連続的に浸透拡散する。このとき、
溶液の連続気孔内の分布量が前記一面からの距離が大き
くなる程小さくなっていてもよい。つまり、イオン交換
樹脂溶液の連続気孔内含浸量は、シート状基体の一面(
溶液と接触面)から他面に向って、減少する濃度勾配を
なして分布していてもよい。このような含浸体に例えば
乾燥処理、必要により更に熱処理を施せば、固化したイ
オン交換樹脂が、シート状基体の一面から連続気孔内に
連続して分布し固定される。このとき、イオン交換樹脂
が、シート状基体の一面から他面に向って分布量が勾配
をなして変化するように分布・固定されていてもよい。
When the ion exchange resin-containing material consists only of ion exchange resin, one side of the sheet-like substrate is brought into contact with a solution of at least one type of ion-exchange resin, and the solution is poured into the continuous pores of the sheet-like substrate. , permeate and impregnate from the contact surface, and dry the impregnated body thus obtained.Due to the impregnation process, the ion exchange resin solution continuously permeates and diffuses into the continuous pores from one surface of the sheet-like substrate. .At this time,
The distribution amount of the solution within the continuous pores may become smaller as the distance from the one surface increases. In other words, the amount of ion exchange resin solution impregnated into continuous pores is
The concentration may be distributed with a decreasing concentration gradient from one surface (surface in contact with the solution) to the other surface. If such an impregnated body is subjected to, for example, a drying treatment and, if necessary, a heat treatment, the solidified ion exchange resin is continuously distributed and fixed within the continuous pores from one side of the sheet-like substrate. At this time, the ion exchange resin may be distributed and fixed such that the distribution amount changes with a gradient from one surface to the other surface of the sheet-like substrate.

イオン交換樹脂含有材料が、イオン交換樹脂と金属、特
に電極触媒金属からなる場合、上記方法と同様に多数の
連続気孔を有するシート状基体を作成し、このシート状
基体の一面を、少なくとも1種のイオン交換樹脂と、少
なくとも1種の金属化合物とを含む溶液に接触させ、こ
の溶液をシート状基体の一面から連続気孔中に連続的に
浸透含浸させる。次にこのようにして得られた含浸体を
例えば50〜90℃の温度で乾燥し、必要により更に1
10〜170℃の温度で熱処理する。次に、乾燥された
、イオン交換樹脂−金属化合物混合物中の金属化合物に
還元処理を施して、これを金属に還元する。これらの処
理によりイオン交換樹脂含有材料がシート状基体の一面
から連続気孔内に連続して分布して固定される。勿論連
続気孔内のイオン交換樹脂含有材料の分布量は、シート
状基体の一面から他面に向って勾配をなしていてもよい
。本発明方法において、イオン交換樹脂溶液は、イオン
交換樹脂を、エタノール、又はエタノールと水との混合
溶媒などの溶媒に溶解して調製する。この溶液のイオン
交換樹脂濃度はこの溶液がシート状基体中に浸透し得る
限り格別の制限はないが、一般に0.5〜20重量%の
範囲で用いられる。本発明方法に用いられる金属化合物
は、対応金属に還元可能なものであって、例えば、クロ
ロペンタアンミン白金、およびクロロペンタンケ改ンパ
ラジウムなどから選ばれる。
When the ion-exchange resin-containing material consists of an ion-exchange resin and a metal, particularly an electrode catalyst metal, a sheet-like substrate having a large number of continuous pores is prepared in the same manner as the above method, and one side of this sheet-like substrate is coated with at least one kind of pores. The substrate is brought into contact with a solution containing an ion exchange resin and at least one metal compound, and this solution is continuously impregnated into continuous pores from one side of the sheet-like substrate. Next, the impregnated body thus obtained is dried at a temperature of, for example, 50 to 90°C, and if necessary,
Heat treatment at a temperature of 10-170°C. Next, the dried metal compound in the ion exchange resin-metal compound mixture is subjected to a reduction treatment to reduce it to a metal. By these treatments, the ion exchange resin-containing material is continuously distributed and fixed in the continuous pores from one side of the sheet-like substrate. Of course, the distribution amount of the ion exchange resin-containing material within the continuous pores may be gradient from one surface to the other surface of the sheet-like substrate. In the method of the present invention, the ion exchange resin solution is prepared by dissolving the ion exchange resin in a solvent such as ethanol or a mixed solvent of ethanol and water. The concentration of the ion exchange resin in this solution is not particularly limited as long as the solution can penetrate into the sheet-like substrate, but it is generally used in the range of 0.5 to 20% by weight. The metal compound used in the method of the invention is one that is reducible to the corresponding metal and is selected from, for example, chloropentaamine platinum, chloropentanke modified palladium, and the like.

一般に金属化合物は、還元して得られる金属が、イオン
交換樹脂重量に対して、5〜50%になるように用いら
れる。金属化合物の還元には還元側として、水素、水素
化ホウ素ナトリウム、ヒドラジンなどが用いられ、還元
処理は一般に15〜180℃の温度において行われる。
Generally, the metal compound is used so that the metal obtained by reduction accounts for 5 to 50% of the weight of the ion exchange resin. Hydrogen, sodium borohydride, hydrazine, etc. are used as the reducing agent for reducing the metal compound, and the reduction treatment is generally performed at a temperature of 15 to 180°C.

イオン交換樹脂溶液、又は、イオン交換樹脂−金属化合
物混合物溶液を、シート状基体に浸透含浸するには、こ
の溶液の所定量を、シート状基体の一面に塗布して、連
続気孔中に浸透させてもよいし、反対面側に減圧吸引処
理を施しながら、シート状基体の一面から溶液を連続気
孔中に吸い上げてもよい。
To penetrate and impregnate a sheet-like substrate with an ion-exchange resin solution or an ion-exchange resin-metal compound mixture solution, apply a predetermined amount of this solution to one surface of the sheet-like substrate and allow it to penetrate into continuous pores. Alternatively, the solution may be sucked up from one side of the sheet-like substrate into the continuous pores while applying vacuum suction treatment to the opposite side.

本発明の電極材料にイオン交換膜を接合してもよく、或
は、本発明の電極材料を多孔質カーボン又は多孔質チタ
ンなどの多孔体給電体に接着し、これをイオン交換膜に
押し当て\使用してもよく、或は、本発明の電極材料を
、イオン交換膜に、多孔質給電体によって押し当てるだ
けで使用してもよい。上記膜体を互に接合するためには
、100〜200℃の温度で、1〜200 kg / 
cjの圧力で、加熱圧接することが必要である。
An ion exchange membrane may be bonded to the electrode material of the present invention, or the electrode material of the present invention may be bonded to a porous power supply material such as porous carbon or porous titanium, and this may be pressed against the ion exchange membrane. Alternatively, the electrode material of the present invention may be used simply by being pressed against the ion exchange membrane by means of a porous power supply. In order to join the above-mentioned membrane bodies to each other, at a temperature of 100 to 200°C, 1 to 200 kg/
It is necessary to perform heat-pressure welding at a pressure of cj.

本発明方法において、シート状基体を、給電体又は集電
体(例えば多孔質カーボン材料又はチタン材料)に接着
した後、これにイオン交換樹脂含浸処理を施してもよい
In the method of the present invention, after the sheet-like substrate is adhered to a power supply or a current collector (for example, a porous carbon material or a titanium material), it may be subjected to an ion exchange resin impregnation treatment.

〔実施例〕〔Example〕

本発明を下記実施例により更に説明する。 The invention will be further illustrated by the following examples.

実施炎上 10重量%の白金を担持したカーボンブラック35重量
部と、FEP粉末15重量部と、PTFE粉末50重量
部との混合物に液状潤滑剤(ソルベントナフサ)120
重量部を混合してペーストを調製し、このペーストを押
出、圧延工程に供して、厚さ0.25mのシート状成形
物とした。
120 parts by weight of liquid lubricant (solvent naphtha) was added to a mixture of 35 parts by weight of carbon black carrying 10% by weight of platinum, 15 parts by weight of FEP powder, and 50 parts by weight of PTFE powder.
A paste was prepared by mixing parts by weight, and this paste was subjected to an extrusion and rolling process to form a sheet-like molded product with a thickness of 0.25 m.

このシート状成形物を200℃に加熱して気孔率85%
の多孔性シート状基体を作成した。
This sheet-shaped molded product was heated to 200°C to achieve a porosity of 85%.
A porous sheet-like substrate was prepared.

濃度5%のパーフルオロスルフオン酸樹脂のアルコール
溶液をエタノールで希釈して濃度3重量%の溶液を作成
した。
An alcoholic solution of perfluorosulfonic acid resin having a concentration of 5% was diluted with ethanol to prepare a solution having a concentration of 3% by weight.

上記シート状基体の一面上に、上記パーフルオロスルフ
オン酸樹脂溶液を20d/rrrの塗布量で塗布し、溶
液を、シート状基体の溶液塗布面から、その内部連続気
孔内に浸透含浸させ、得られた含浸体を120℃で乾燥
し、電極シートを作成した。
Applying the perfluorosulfonic acid resin solution at a coating amount of 20 d/rrr on one surface of the sheet-like substrate, and impregnating the solution from the solution-coated surface of the sheet-like substrate into the internal continuous pores thereof; The obtained impregnated body was dried at 120°C to prepare an electrode sheet.

この電極シートの前記溶液塗布面側表面は、水滴に対し
、90度の接触角を示し、従って、水に濡れ、電極シー
ト表面を垂直にしても、表面を濡らしている水は流下し
なかった。しかし、電極シートの反対面においては水滴
が、粒状で自由に移動し、すなわちこの反対面は水に濡
れなかった。このことからこの電極シートの一面はイオ
ン交換樹脂薄層により被覆されているがその反対面には
イオン交換樹脂が滲出していないことが確認された。
The solution-applied surface of this electrode sheet exhibited a 90 degree contact angle with respect to water droplets. Therefore, even when wet with water and the electrode sheet surface was made vertical, the water wetting the surface did not flow down. . However, on the opposite side of the electrode sheet, water droplets moved freely in granular form, ie, this opposite side was not wetted by water. From this, it was confirmed that one side of this electrode sheet was covered with a thin layer of ion exchange resin, but no ion exchange resin oozed out on the opposite side.

上記電極シートを、カソードとし、片面に白金メツキを
施したイオン交換樹脂膜(商標:ナフィオン#117 
 、デュポン社製、厚さ0.2鶴)の前記白金メツキ面
をアノードとし、更に白金メツキを施したエキスパンデ
ッドチタン膜を集電体として用い、電極シートのイオン
交換樹脂薄層面を、前記イオン交換樹脂膜に向けて、前
記集電体により押し当て\電解装置を組み立てた。
The above electrode sheet is used as a cathode, and one side is plated with ion exchange resin (trademark: Nafion #117).
The platinum-plated surface of the ion-exchange resin thin layer of the electrode sheet was used as the anode, and the platinum-plated expanded titanium film was used as the current collector. The electrolytic device was assembled by pressing the current collector against the ion exchange resin membrane.

この電解装置のアノード側に純水を供給し、カソード側
に空気を供給して酸素発生装置を構成した。この電解装
置の電流−電圧特性を測定し、その結果を第1図に示す
。また、上記電解装置において、電極シートとイオン交
換樹脂膜とに、170℃、6 kg / CIl+の加
熱加圧を施して、これらを接合した。得られた電解装置
は、上記のものと同様の特性を示した。
Pure water was supplied to the anode side of this electrolytic device, and air was supplied to the cathode side to construct an oxygen generating device. The current-voltage characteristics of this electrolyzer were measured, and the results are shown in FIG. In addition, in the above electrolytic apparatus, the electrode sheet and the ion exchange resin membrane were heated and pressurized at 170° C. and 6 kg/Cl1+ to join them together. The resulting electrolyzer exhibited properties similar to those described above.

土較±上 実施例1と同様の操作を行った。但し、本実施例1記載
の電極シートの代りに、白金ブラック粉末40重量部と
、PTFF60重量部からなるシートを用いた。
On soil comparison, the same operation as in Example 1 was performed. However, instead of the electrode sheet described in Example 1, a sheet consisting of 40 parts by weight of platinum black powder and 60 parts by weight of PTFF was used.

得られた電解装置の電流−電圧特性を第1図に示す。The current-voltage characteristics of the obtained electrolyzer are shown in FIG.

土較拠1 実施例1と同様の操作を行った。但し、シート状基体を
、それにイオン交換樹脂含浸処理を施すことなく電極シ
ートとして使用した。
Ground Comparison 1 The same operation as in Example 1 was performed. However, the sheet-like substrate was used as an electrode sheet without being subjected to ion exchange resin impregnation treatment.

得られた電解装置の電流−電圧特性を第1図に示す。The current-voltage characteristics of the obtained electrolyzer are shown in FIG.

裏立拠1 実施例1と同様の操作を行った。但し、シート状基体に
対する含浸溶液として、パーフルオロスルフオン酸樹脂
(ナフィオン)のアルコール溶液に、クロロペンタアン
ミン白金の水溶液(白金濃度:2mg/d)を混合して
得られたイオン交換樹脂濃度3重量%、白金濃度0.5
重量%の溶液を使用した。また、含浸体を乾燥後、これ
に150℃の温度における水素還元処理を施し、上記白
金アンミン錯体を白金に還元した。
Supporting evidence 1 The same operation as in Example 1 was performed. However, as an impregnating solution for the sheet-like substrate, an ion exchange resin with a concentration of 3 obtained by mixing an aqueous solution of chloropentaammine platinum (platinum concentration: 2 mg/d) with an alcohol solution of perfluorosulfonic acid resin (Nafion) Weight%, platinum concentration 0.5
A wt% solution was used. Further, after drying the impregnated body, it was subjected to hydrogen reduction treatment at a temperature of 150°C to reduce the platinum ammine complex to platinum.

得られた電解装置の電流−電圧特性を第1図に示す。The current-voltage characteristics of the obtained electrolyzer are shown in FIG.

実施■1 カーボンブランク75重量部、FEPl 0!i量部お
よびPTFE15重量部の混合物から実施例1と同様の
操作により厚さ1501na、気孔率80%の導電性・
多孔質シート状基体を作成した。
Implementation ■1 Carbon blank 75 parts by weight, FEPl 0! A conductive material having a thickness of 1501 na and a porosity of 80% was prepared from a mixture of i parts by weight and 15 parts by weight of PTFE in the same manner as in Example 1.
A porous sheet-like substrate was created.

別に、3重量%のイオン交換樹脂を含むエタノール溶液
10rILlと、2重量%の白金を含むクロロペンタア
ンモニウム白金クロライドの水溶液3mlとの混合溶液
を調製した。
Separately, a mixed solution of 10 rILl of an ethanol solution containing 3% by weight of an ion exchange resin and 3 ml of an aqueous solution of chloropentaammonium platinum chloride containing 2% by weight of platinum was prepared.

この混合溶液を、シート状基体の一面に20a//dの
塗布量で塗布し、反対面に減圧処理を施して、混合溶液
をシート状基体の連続気孔中に吸引して含浸した。この
含浸体の前記塗布面に更に前記溶液を20m1rdの塗
布量で塗布し、表面層を形成し、この含浸体を50’C
で乾燥し、水素気流中で120℃の温度に加熱し、白金
化合物を白金に還元した。
This mixed solution was applied to one side of the sheet-like substrate in a coating amount of 20 a//d, and the other side was subjected to a vacuum treatment, and the mixed solution was sucked into the continuous pores of the sheet-like substrate to impregnate it. The solution was further applied to the coated surface of this impregnated body in a coating amount of 20ml to form a surface layer, and the impregnated body was heated to 50°C.
The platinum compound was reduced to platinum by drying it and heating it to a temperature of 120° C. in a hydrogen stream.

得られた電極シートをカソードとし、これを厚さ200
趨のイオン交換樹脂膜(商標:ナフィオン#117 、
デュポン社製)に密着させ、アノードとして上記イオン
交換樹脂膜に無電解メツキ法により4■/c1iの白金
メツキを施したものを用いて、電解装置を組み立てた。
The obtained electrode sheet was used as a cathode, and the thickness was 200 mm.
Current ion exchange resin membrane (trademark: Nafion #117,
(manufactured by DuPont), and an electrolytic device was assembled using, as an anode, the above-mentioned ion exchange resin membrane plated with platinum at 4 cm/c1i by an electroless plating method.

この電解装置を用いて水電解を行った。この電解装置の
電流−電圧特性を第2図に示す。
Water electrolysis was performed using this electrolyzer. The current-voltage characteristics of this electrolyzer are shown in FIG.

ル較撚主 イオン交換樹脂膜(商標:ナフィオン#117 。le twist master Ion exchange resin membrane (trademark: Nafion #117).

デュポン社製、厚さ200u1m)の両面に、無電解メ
ツキ法により4■/ cdの白金メツキを施して得られ
た電解装置を用いて、実施例3と同様の水電解を行った
。この電解装置の電流−電圧特性を第2図に示す。
Water electrolysis was carried out in the same manner as in Example 3 using an electrolytic device obtained by applying platinum plating of 4 μm/cd using an electroless plating method on both sides of a 200μ1 m thick (manufactured by DuPont). The current-voltage characteristics of this electrolyzer are shown in FIG.

共凝集法により二酸化鉛(PbO□、平均粒径;5j1
1a)95重量部、FEP 1重量部およびPTl’E
 4重量部からなる共凝集混合物を調製し、これに押出
、ロール圧延を施して厚さ50−のpbo□含有多孔性
シート状基体を作成した。
Lead dioxide (PbO□, average particle size; 5j1
1a) 95 parts by weight, 1 part by weight of FEP and PTl'E
A co-agglomerated mixture consisting of 4 parts by weight was prepared and subjected to extrusion and roll rolling to produce a 50-thick pbo□-containing porous sheet-like substrate.

上記シート状基体の一面に、イオン交換樹脂の5重量%
溶液(溶媒:エタノール)を20aj/r4の塗布量で
塗布し、実施例1と同様に処理して電極シートを作成し
た。
5% by weight of ion exchange resin on one side of the sheet-like substrate.
A solution (solvent: ethanol) was applied at a coating amount of 20aj/r4 and treated in the same manner as in Example 1 to prepare an electrode sheet.

この電極シートを、その溶液塗布面を、イオン交換樹脂
膜(商標:ナフィオン#117 )に向けて積層し、8
0℃、70kg/a!に加熱加圧して両者を接合して複
合体Aとした。
This electrode sheet was laminated with the solution coated side facing the ion exchange resin membrane (trademark: Nafion #117), and
0℃, 70kg/a! The two were bonded together by heating and pressurizing to form a composite A.

複企体旦■立爪 共凝集法により、10重量%の白金を担持しているカー
ボンブラック35重量部、FEP 2 (Nll郡部よ
びPTFE45重量部からなる共凝集混合物を作成し、
この混合物からロール圧延法により厚さ130−の多孔
性シート状基体を作成した。
A co-agglomerated mixture consisting of 35 parts by weight of carbon black carrying 10% by weight of platinum, 45 parts by weight of FEP 2 (Nll) and PTFE was prepared by a complex co-agglomeration method.
A porous sheet-like substrate having a thickness of 130 mm was prepared from this mixture by a roll rolling method.

このシート状基体を、フッ素樹脂により表面ta水処理
された多層SUSメツシュ(表面N:65メツシユ)に
、350℃、1kg/cdの条件で加熱加圧して接合し
た。この接合体の、シート状基体表面に、実施例記載の
ものと同一のイオン交換樹脂−クロロペンタアンミン白
金混合溶液を20−/イの塗布量で塗布し、接合体のS
USメ・ノシュ側から減圧吸引して、混合溶液を、シー
ト状基体の連続気孔内に吸引含浸した。更に、シート状
基体表面に混合溶液を20nu/mの塗布量で塗布し、
この含浸接合体を50℃で乾燥し、これに120℃で水
素還元処理を施して、白金を析出させた。複合体Bが得
られた。
This sheet-like substrate was bonded to a multilayer SUS mesh (surface N: 65 mesh) whose surface had been treated with fluororesin by heating and pressing at 350° C. and 1 kg/cd. The same ion exchange resin-chloropentaammine platinum mixed solution as described in the example was applied to the surface of the sheet-like substrate of this bonded body at a coating amount of 20-/I, and the S of the bonded body was
The mixed solution was suctioned and impregnated into the continuous pores of the sheet-like substrate by suctioning under reduced pressure from the US Me/Noche side. Furthermore, the mixed solution was applied to the surface of the sheet-like substrate at a coating amount of 20 nu/m,
This impregnated bonded body was dried at 50°C and subjected to hydrogen reduction treatment at 120°C to precipitate platinum. Complex B was obtained.

1邂装置■作底 複合体AのPbO2含有電極シートをアノードとし、複
合体Bの電極シートをカソードとして電解装置を組み立
てた。
1. Apparatus 1. Sole construction An electrolytic device was assembled using the PbO2-containing electrode sheet of composite A as an anode and the electrode sheet of composite B as a cathode.

この電解装置のアノード側に純水を供給し、カソード側
に空気を供給して電解を行った。
Pure water was supplied to the anode side of this electrolyzer, and air was supplied to the cathode side to perform electrolysis.

このときのt流−電圧特性を第3図に示す。また、上記
電解操作によりアノード側から、約13%濃度のオゾン
を含む酸素が得られたが、カッド側において水素の発生
はみられなかった。
The t current-voltage characteristics at this time are shown in FIG. Furthermore, although oxygen containing ozone at a concentration of approximately 13% was obtained from the anode side by the above electrolytic operation, no hydrogen generation was observed on the quad side.

上較■土 実施例4と同様の操作を行った。但し、複合体A、Bに
おけるイオン交換樹脂含有溶液の含浸を行わなかった。
Comparative Example 2 The same operation as in Example 4 was carried out. However, in composites A and B, impregnation with the ion exchange resin-containing solution was not performed.

得られた電解装置の電流−電圧特性を第3図に示す。The current-voltage characteristics of the obtained electrolyzer are shown in FIG.

1扇■工 共凝集法により、10重量%の白金を担持したカーボン
ブラック40!!量部、FEP20重量部およびPTF
E40重量部からなる共凝集混合物を作成し、これを析
出、圧延して、厚さ200I!mの多孔質シート状基体
を作成した。
Carbon black 40 supports 10% by weight of platinum using the 1 fan co-aggregation method! ! Parts by weight, 20 parts by weight of FEP and PTF
A co-agglomerated mixture consisting of 40 parts by weight of E was prepared, precipitated and rolled to a thickness of 200 I! A porous sheet-like substrate of m was prepared.

このシート状基体を、フッ素樹脂により表面撥水処理さ
れたカーボンペーパーに、355℃、1 kg/cdの
条件で加熱加圧して接合した。
This sheet-like substrate was bonded to carbon paper whose surface had been water-repellent treated with a fluororesin by heating and pressing at 355° C. and 1 kg/cd.

−このようにして得られた複合体のシート状基体表面に
、実施例2記載のものと同一のイオン交換樹脂−クロロ
ペンタアンミン白金混合溶液を20tal / cdの
塗布量で塗布し、複合体のカーボンペーパー側から減圧
吸引して、混合溶液をシート状基体の連続気孔内に吸引
含浸した。この含浸複合体を50℃で乾燥し、これに、
120℃にお゛ける水素還元を施して、白金を析出させ
て複合電極シートを作成した。
- The same ion exchange resin-chloropentaammine platinum mixed solution as described in Example 2 was applied to the surface of the sheet-like substrate of the composite thus obtained at a coating amount of 20 tal/cd, and the composite was The mixed solution was suctioned and impregnated into the continuous pores of the sheet-like substrate by suctioning under reduced pressure from the carbon paper side. The impregnated composite was dried at 50°C, and
Hydrogen reduction was performed at 120° C. to precipitate platinum to prepare a composite electrode sheet.

2枚の複合電橋シートを、カーボンペーパーが外側に配
置されるように積層し、両層の間にイオン交換樹脂膜(
商標:ナフィオン#117 、 20On)を挿入し、
3者を、170℃、3kg/cdで加熱加圧して一体化
した。
Two composite electric bridge sheets are laminated with the carbon paper placed on the outside, and an ion exchange resin membrane (
Trademark: Nafion #117, 20On)
The three components were heated and pressurized at 170° C. and 3 kg/cd to integrate them.

このようにして得られた、電解装置の一面側に加湿した
水素ガスを供給し、他面側に空気を供給して、SPEタ
イプの燃料電池を構成し、これを作動させた。このとき
の電流−電圧特性を第4図に示す。
Humidified hydrogen gas was supplied to one side of the electrolyzer thus obtained, and air was supplied to the other side to construct an SPE type fuel cell, which was operated. The current-voltage characteristics at this time are shown in FIG.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の電極材料は下記の特徴を有するものである。 The electrode material of the present invention has the following characteristics.

1、 イオン交換樹脂が、シート状基体の連続気孔中に
連続して分布し固定されているので、電極と電解質との
連続接触面が、三次元的に形成され、従って水素イオン
(H″″)の移動がスムースに進行するので電気化学的
反応が効率よく行われる。
1. Since the ion exchange resin is continuously distributed and fixed in the continuous pores of the sheet-like substrate, a continuous contact surface between the electrode and the electrolyte is formed three-dimensionally, and therefore hydrogen ions (H'') ) moves smoothly, so the electrochemical reaction is carried out efficiently.

2、 シート状基体中のイオン交換樹脂の含浸量および
分布を、所望に応じて設定製造することができる。
2. The amount and distribution of the ion exchange resin impregnated into the sheet-like substrate can be set and manufactured as desired.

3、電極材料の一面を、イオン交換樹脂の存在しない疎
水性のものにして、これを燃料電池1、酸素分離装置な
どのガス拡散電極などの用途に用いることができる。
3. By making one side of the electrode material hydrophobic without the presence of ion exchange resin, this can be used for applications such as fuel cells 1 and gas diffusion electrodes for oxygen separation devices.

4、電極材料の一面を、イオン交換樹脂層で被覆して、
親水性を高め、これを水電解、食塩電解、塩酸電解など
の用途に用いることができる。
4. One side of the electrode material is coated with an ion exchange resin layer,
It has increased hydrophilicity and can be used for applications such as water electrolysis, salt electrolysis, and hydrochloric acid electrolysis.

5、 シート状基体として高強度膜体(例えば、特公昭
63−19979号の方法により作られたもの)を用い
ることにより、イオン交換樹脂膜や給電体と接合せずに
、単に密着させるだけで十分な自己支持性が得られる。
5. By using a high-strength membrane body (for example, one made by the method described in Japanese Patent Publication No. 19979/1983) as the sheet-like substrate, it is possible to simply attach it closely to the ion exchange resin membrane or power supply without bonding it. Sufficient self-supporting properties can be obtained.

6、 イオン交換膜上に電極を形成する必要がなく、こ
のため、電極材料の損傷がない。
6. There is no need to form electrodes on the ion exchange membrane, so there is no damage to the electrode material.

7、 イオン交換膜に加熱圧接しても、電極材料内の三
次元的反応界面面積にほとんど減少を生じない。
7. Even when the ion exchange membrane is heated and pressed, there is almost no reduction in the three-dimensional reaction interface area within the electrode material.

8、導電性シート状基体中に三次元的反応界面が形成さ
れているため、給電(例えば酸素分離装置、水電解装置
における)効率、および集電(例えば燃料電池における
)効率が極めて高い。この効果は、イオン交換樹脂と金
属との混合物をシート状基体の連続気孔中に分布させる
ことにより特に高められる・。
8. Since a three-dimensional reaction interface is formed in the conductive sheet-like substrate, the efficiency of power supply (for example, in oxygen separation devices and water electrolysis devices) and current collection (for example, in fuel cells) is extremely high. This effect is particularly enhanced by distributing the mixture of ion exchange resin and metal into the continuous pores of the sheet-like substrate.

9、 シート状基体は、溶媒により膨潤することがない
ので、イオン交換樹脂含有溶液の含浸工程が容易で、高
性能電極材料が効率よく得られる。
9. Since the sheet-like substrate is not swollen by a solvent, the step of impregnating it with an ion-exchange resin-containing solution is easy, and a high-performance electrode material can be obtained efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図、第3図および第4図は、それぞれ、本
発明のシート状電極材料を用いて得られる電解装置およ
び比較電解装置の電流−電圧特性を示すグラフである。 第1図 第2図
FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4 are graphs showing the current-voltage characteristics of an electrolytic device obtained using the sheet-like electrode material of the present invention and a comparative electrolytic device, respectively. Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、フッ素含有重合体からなるバインダーと、その中に
分散されている電気化学的機能性材料粉末とを含んでな
り、かつ、多数の連続気孔を有するシート状基体と、 イオン交換樹脂単独、または、イオン交換樹脂と金属と
の混合物からなるイオン交換樹脂含有材料と、 から構成され、 前記イオン交換樹脂含有材料が、前記シート状基体の一
面から、前記連続気孔内に連続して分布している、イオ
ン交換樹脂含有シート状電極材料。 2、前記イオン交換樹脂含有材料が、前記シート状基体
の一面上において、無孔性薄膜を形成し、他面上には実
質的に存在していない、請求項1記載のシート状電極材
料。 3、前記請求項1または2記載のイオン交換樹脂含有シ
ート状電極材料と、パーフルオロ炭化水素含有イオン交
換樹脂膜層とからなり、この膜層が、前記シート状電極
材料のイオン交換樹脂含有材料の分布している一面上に
結着されている、イオン交換樹脂含有シート状電極複合
材料。 4、フッ素含有重合体からなるバインダーと、電気化学
的機能性材料粉末とを含む混合物から、多数の連続気孔
を有するシート状基体を形成し、このシート状基体の一
面を、イオン交換樹脂含有溶液と接触させて、この溶液
を前記一面から前記シート状基体の連続気孔中に浸透含
浸させ、この含浸体に乾燥処理を施し、それによって前
記イオン交換樹脂を、前記シート状基体の一面から前記
連続気孔内に連続して分布せしめる、ことを含むイオン
交換樹脂含有シート状電極材料の製造方法。 5、フッ素含有重合体からなるバインダーと、電気化学
的機能性材料粉末とを含む混合物から、多数の連続気孔
を有するシート状基体を形成し、このシート状基体の一
面を、イオン交換樹脂と金属化合物とを有する溶液に接
触させて、この溶液を前記一面から前記シート状基体の
連続気孔中に浸透含浸させ、この含浸体に乾燥処理を施
し、更に、前記金属化合物に対する還元処理を施し、そ
れによって、前記イオン交換樹脂と金属との混合物を、
前記シート状基体の一面から前記連続気孔内に連続して
分布せしめることを含むイオン交換樹脂含有シート状電
極材料の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A sheet-like substrate comprising a binder made of a fluorine-containing polymer and electrochemically functional material powder dispersed therein, and having a large number of continuous pores; an ion-exchange resin-containing material consisting of an ion-exchange resin alone or a mixture of an ion-exchange resin and a metal, and the ion-exchange resin-containing material is continuous from one side of the sheet-like substrate into the continuous pores. A sheet-like electrode material containing ion exchange resin, which is distributed as follows. 2. The sheet-like electrode material according to claim 1, wherein the ion-exchange resin-containing material forms a nonporous thin film on one surface of the sheet-like substrate and is substantially absent on the other surface. 3. It consists of the ion exchange resin-containing sheet-like electrode material according to claim 1 or 2, and a perfluorohydrocarbon-containing ion-exchange resin membrane layer, and this membrane layer is made of the ion-exchange resin-containing material of the sheet-like electrode material. A sheet-like electrode composite material containing an ion-exchange resin, which is bonded to one surface where the ion-exchange resin is distributed. 4. A sheet-like substrate having a large number of continuous pores is formed from a mixture containing a binder made of a fluorine-containing polymer and an electrochemically functional material powder, and one side of this sheet-like substrate is coated with an ion-exchange resin-containing solution. The solution is infiltrated into the continuous pores of the sheet-like substrate from the one side, and the impregnated body is subjected to a drying treatment, whereby the ion-exchange resin is applied from one side of the sheet-like substrate to the continuous pores of the sheet-like substrate. A method for producing a sheet-like electrode material containing an ion exchange resin, comprising distributing it continuously in pores. 5. A sheet-like substrate having a large number of continuous pores is formed from a mixture containing a binder made of a fluorine-containing polymer and an electrochemically functional material powder, and one side of this sheet-like substrate is covered with an ion exchange resin and a metal. contact with a solution containing the metal compound to infiltrate the continuous pores of the sheet-like substrate from the one surface, drying the impregnated body, and further reducing the metal compound; The mixture of the ion exchange resin and metal is
A method for producing a sheet-like electrode material containing an ion-exchange resin, comprising distributing it continuously into the continuous pores from one side of the sheet-like substrate.
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