JPH0311501B2 - - Google Patents
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- JPH0311501B2 JPH0311501B2 JP59070967A JP7096784A JPH0311501B2 JP H0311501 B2 JPH0311501 B2 JP H0311501B2 JP 59070967 A JP59070967 A JP 59070967A JP 7096784 A JP7096784 A JP 7096784A JP H0311501 B2 JPH0311501 B2 JP H0311501B2
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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
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は燃料電池や空気電池に用いられる多孔
性のガス拡散電極に関する。
性のガス拡散電極に関する。
燃料電池や空気電池の空気電極の触媒として、
従来銀、白金、パラジウムなどの貴金属が知られ
ており、通常はこれら貴金属のいずれかをカーボ
ン粉末の担持に担持させた触媒粒子とポリ４弗化
エチレン粉末とを混合してシート状に形成し、空
気電極の触媒層として用いている。
従来銀、白金、パラジウムなどの貴金属が知られ
ており、通常はこれら貴金属のいずれかをカーボ
ン粉末の担持に担持させた触媒粒子とポリ４弗化
エチレン粉末とを混合してシート状に形成し、空
気電極の触媒層として用いている。
これら触媒のうち、銀は安価であるが触媒性能
が若干低く、白金、パラジウムなどは銀に比べて
触媒性能はよいが高価であるという特徴をもつて
いるが、いずれの触媒を用いた電極も電池を長時
間放電すると、電解液が電極に浸透して電極の濡
れが進行し放電特性が徐々に低下する。このこと
は燃料電池を電源として使用する上でしばしば支
障となつている。
が若干低く、白金、パラジウムなどは銀に比べて
触媒性能はよいが高価であるという特徴をもつて
いるが、いずれの触媒を用いた電極も電池を長時
間放電すると、電解液が電極に浸透して電極の濡
れが進行し放電特性が徐々に低下する。このこと
は燃料電池を電源として使用する上でしばしば支
障となつている。
例えば燃料電池に負荷としてモータを接続する
場合にはモータの回転数が徐々に低下してくると
か、また負荷に光源をつないだときには光量が次
第に低下するなどは燃料電池の電極の濡れに起因
するものである。これらの現象を解決するため
に、たとえば定電圧電源を組込むことが考えられ
るが、燃料電池側の特性の劣化巾が大きいと、こ
れに接続される負荷側も燃料電池の出力電圧に対
応して余裕をもつた装置仕様としなければならな
いので装置全体が高価になるという点で好ましく
ない。
場合にはモータの回転数が徐々に低下してくると
か、また負荷に光源をつないだときには光量が次
第に低下するなどは燃料電池の電極の濡れに起因
するものである。これらの現象を解決するため
に、たとえば定電圧電源を組込むことが考えられ
るが、燃料電池側の特性の劣化巾が大きいと、こ
れに接続される負荷側も燃料電池の出力電圧に対
応して余裕をもつた装置仕様としなければならな
いので装置全体が高価になるという点で好ましく
ない。
本発明の目的は上述の欠点を除去し、長時間の
放電においても特性が低下することのない燃料電
池の電極を提供することにある。
放電においても特性が低下することのない燃料電
池の電極を提供することにある。
本発明は電極触媒層を２層とし、電解液側の層
は銀触媒を用い、ガス側層にはパラジウムもしく
は白金触媒とすることにより、長時間放電に際し
て電解液の浸透深さに応じて、それぞれの触媒層
領域における反応界面で触媒活性を保持すること
ができる構造としたものである。
は銀触媒を用い、ガス側層にはパラジウムもしく
は白金触媒とすることにより、長時間放電に際し
て電解液の浸透深さに応じて、それぞれの触媒層
領域における反応界面で触媒活性を保持すること
ができる構造としたものである。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
第１図に本発明の空気電極の構成配置を模式的
に示したが空気電極１は銀触媒を担持した電解液
側触媒層２、白金触媒を担持したガス側触媒層
３、ポリ４弗化エチレン膜の撥水層およびカーボ
ン繊維などからなる電極基材５とからなつてい
る。またＡは電解液領域、Ｂはガス領域を表わ
す。
に示したが空気電極１は銀触媒を担持した電解液
側触媒層２、白金触媒を担持したガス側触媒層
３、ポリ４弗化エチレン膜の撥水層およびカーボ
ン繊維などからなる電極基材５とからなつてい
る。またＡは電解液領域、Ｂはガス領域を表わ
す。
電解液側触媒層２は銀を10重量％添加したカー
ボン粉末担体100部とポリ４弗化エチレン粉末100
部を混合し、シート状に成形する。同様にガス側
触媒層３は白金10重量％を有するカーボン粉末担
体100部にポリ４弗化エチレン粉末120部を混合し
てシート状に成形してつくる。空気電極１はこの
ようにして得られた各シートを重ね、さらに多孔
性のポリ４弗化エチレンシートをガス側触媒層３
側に重ねて50Kgｆ／cm2の圧力をかけてプレスし、
３層に結着させる。
ボン粉末担体100部とポリ４弗化エチレン粉末100
部を混合し、シート状に成形する。同様にガス側
触媒層３は白金10重量％を有するカーボン粉末担
体100部にポリ４弗化エチレン粉末120部を混合し
てシート状に成形してつくる。空気電極１はこの
ようにして得られた各シートを重ね、さらに多孔
性のポリ４弗化エチレンシートをガス側触媒層３
側に重ねて50Kgｆ／cm2の圧力をかけてプレスし、
３層に結着させる。
第２図は以上のごとくして得られた本発明の電
極と、銀や白金触媒を単独に用いた従来電極とを
それぞれラネーニツケルを触媒とする水素電極と
を組合わせて作製した空気電池の７規定荷性カリ
電解液を用いた場合の100ｍＡ／cm2の電流密度に
おける連続放電特性を示したものである。
極と、銀や白金触媒を単独に用いた従来電極とを
それぞれラネーニツケルを触媒とする水素電極と
を組合わせて作製した空気電池の７規定荷性カリ
電解液を用いた場合の100ｍＡ／cm2の電流密度に
おける連続放電特性を示したものである。
第２図において曲線イは本発明の電極触媒層を
用いたものであり、曲線ロは白金を10重量％担持
したカーボン粉末担体のみの従来の電極触媒層
と、曲線ハは銀を10重量％担持したカーボン粉末
担体のみの従来の電極触媒層と、それぞれポリ４
弗化エチレンシートからなる空気電極であり、い
ずれも対極にラネーニツケル水素電極を用いてい
る。この三つの曲線イ，ロ，ハを比較してみると
わかるように本発明の電極は初期には若干特性低
下がみられるが以後は安定した特性を保持する。
白金触媒を用いたものは、白金の触媒活性が高い
ために初期値は高いが特性劣化巾が大きい。銀触
媒のみでは初期値も低く特性劣化巾も大きい。
用いたものであり、曲線ロは白金を10重量％担持
したカーボン粉末担体のみの従来の電極触媒層
と、曲線ハは銀を10重量％担持したカーボン粉末
担体のみの従来の電極触媒層と、それぞれポリ４
弗化エチレンシートからなる空気電極であり、い
ずれも対極にラネーニツケル水素電極を用いてい
る。この三つの曲線イ，ロ，ハを比較してみると
わかるように本発明の電極は初期には若干特性低
下がみられるが以後は安定した特性を保持する。
白金触媒を用いたものは、白金の触媒活性が高い
ために初期値は高いが特性劣化巾が大きい。銀触
媒のみでは初期値も低く特性劣化巾も大きい。
本発明による電極を用いた空気電極が曲線イの
ような特性を示すのは初め反応界面は銀触媒層内
にあり、時間の経過とともに電極が電解液でぬれ
てくると、反応界面の面積は減少し、電池の出力
特性は低下するがぬれが電極内部に進み、反応界
面の一部が白金触媒層内に形成されるようになる
と触媒活性の高い白金が反応触媒として作用し、
反応面積の減少による特性の低下を触媒活性の高
さで補うことができるようになり、出力電圧の低
下が抑制されることによるものである。
ような特性を示すのは初め反応界面は銀触媒層内
にあり、時間の経過とともに電極が電解液でぬれ
てくると、反応界面の面積は減少し、電池の出力
特性は低下するがぬれが電極内部に進み、反応界
面の一部が白金触媒層内に形成されるようになる
と触媒活性の高い白金が反応触媒として作用し、
反応面積の減少による特性の低下を触媒活性の高
さで補うことができるようになり、出力電圧の低
下が抑制されることによるものである。
なお本実施例では白金触媒を用いた場合で説明
したが白金触媒の代りにパラジウム触媒を用いて
も、またその両方を混合して用いてもいずれも触
媒活性度はほぼ等しいので同様の電池の連続放電
特性が得られる。
したが白金触媒の代りにパラジウム触媒を用いて
も、またその両方を混合して用いてもいずれも触
媒活性度はほぼ等しいので同様の電池の連続放電
特性が得られる。
以上実施例で説明したように、本発明による燃
料電池または空気電池の空気電極は、放電初期に
電極触媒層内で空気と電解液が接する反応界面が
電解液の近傍にあるときは銀触媒が反応に寄与
し、長時間の放電によつて電解液が徐々に電極触
媒層内に浸透し、反応界面がガス側近傍まで進行
すると、白金またはパラジウム触媒が作用すると
いう電極構造としてあるから、出力電圧の初期値
は従来電極よりもやや低いとしても長時間の連続
運転に対する特性変動巾が小さく常に安定した特
性を持続することができる。
料電池または空気電池の空気電極は、放電初期に
電極触媒層内で空気と電解液が接する反応界面が
電解液の近傍にあるときは銀触媒が反応に寄与
し、長時間の放電によつて電解液が徐々に電極触
媒層内に浸透し、反応界面がガス側近傍まで進行
すると、白金またはパラジウム触媒が作用すると
いう電極構造としてあるから、出力電圧の初期値
は従来電極よりもやや低いとしても長時間の連続
運転に対する特性変動巾が小さく常に安定した特
性を持続することができる。
したがつて、電池の出力変動が大きいために
種々な支障をきたす負荷装置に対して適用して効
果が大きい。
種々な支障をきたす負荷装置に対して適用して効
果が大きい。
第１図は空気電極の構成図、第２図は電池の出
力特性線図である。 １……空気電極、２……電解液側触媒層、３…
…ガス側触媒層。
力特性線図である。 １……空気電極、２……電解液側触媒層、３…
…ガス側触媒層。
Claims (1)
- １ 電解液側に配置され銀を担持した触媒層と、
ガス側に配置され白金およびまたはパラジウムを
担持した触媒層とからなる二層構造の触媒層を備
えたことを特徴とする燃料電池の空気電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070967A JPS60216459A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 燃料電池の空気電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070967A JPS60216459A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 燃料電池の空気電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60216459A JPS60216459A (ja) | 1985-10-29 |
| JPH0311501B2 true JPH0311501B2 (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=13446799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59070967A Granted JPS60216459A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 燃料電池の空気電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60216459A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6632557B1 (en) * | 1999-10-26 | 2003-10-14 | The Gillette Company | Cathodes for metal air electrochemical cells |
| JP5880224B2 (ja) * | 2012-04-02 | 2016-03-08 | ソニー株式会社 | 空気電池および電子機器 |
-
1984
- 1984-04-11 JP JP59070967A patent/JPS60216459A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60216459A (ja) | 1985-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |