JPH03163757A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH03163757A JPH03163757A JP1302549A JP30254989A JPH03163757A JP H03163757 A JPH03163757 A JP H03163757A JP 1302549 A JP1302549 A JP 1302549A JP 30254989 A JP30254989 A JP 30254989A JP H03163757 A JPH03163757 A JP H03163757A
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- 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
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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
- H01M4/96—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
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- 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〕
この発明はリン酸型燃料電池に係り、特に燃料電池触媒
層の構威に間する． 〔従来の技術〕 燃料電池は燃料の持つ化学エネルギを直接電気エネルギ
に変換する装置であり、この構或はマトリックス層（図
示せず）をはさんで第２図に示すような電極６を対向し
て配し、外部のガス供給系より前記各電極へ燃料ガスお
よび酸化剤ガスを供給し、各々の電極の触媒上で燃料ガ
スおよび酸化剤ガスを電気化学的に反応させるもので、
その結果として系外に電気エネルギを取出すことができ
る． 電極６は多孔賞のカーボン電極基材４の上に電極触媒層
５が配設される構造であり、さらにこの電極触媒層５は
触媒担体２の表面に貴金属粒子１が担持された触媒粒子
７がフッ素樹脂の粒子３を介して結着された構造となっ
ている． 電極触媒層５の内部においては触媒粒子７の表面におい
て電解液と反応ガスが接触して３相界面が形威され電気
化学反応がおこる．電気化学反応が進行するにはこの３
相界面が電極触媒層５の内部で安定に存在することが必
要でありそのために撥水性に富むフッ素樹脂の粒子３と
触媒粒子７とが均一によく混合分散される． このような燃料電池の電極は、触媒粒子７をフッ素樹脂
の粒子３とよく混合．混練したのち、カ一ボン電極基材
上に塗布したり、あるいはシート化したものを多孔賞の
カーボン電極碁材上にプレス結着して製造される． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながらこのような製造工程は繁雑であり、燃料電
池の製造コストが高くなる．さらに上述のような触媒担
体２は耐食性が低く電極が劣化しやすいという問題があ
った． この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的は電極の
構造に改良を加えることにより、製造容易で耐久性に優
れる燃料電池を提供することにある． 〔課題を解決するための手段〕 上述の目的はこの発明によればカーボン基材ｌ１、とマ
トリックス１２とを有し、 カーボン基材はマトリックスと接するものであり、カー
ボン基材のマトリックスと接する部分は触媒層であり、 前記触媒層１３は、比表面積の増大処理がなされるとと
もに撥水処理がなされ、触媒の担持される層であり、 マトリックスは電解質が含浸されるものであるとするこ
とによって達戒される． マトリックスは電解質を含むので内部をイオン電流が流
れる．触媒層は電解質を含み、触媒と電解質と反応ガス
の３相界面が形威される．カーボン基材は電解質リザー
バとしても機能し、触媒層以外にも電解質を所定量含む
ことができる．ｔ解質の含浸量はフッ素樹脂量によって
決めることができる．カーボン基材の表面積は燃料電池
の分極特性を左右するので、水蒸気処理等によって増大
させる． 〔作用〕 カーボン基材の内部に触媒層を有する構造であるので製
造工程が簡単になる．カーボン基材は耐食性が大きく電
池の寿命が長くなる． 〔実施例〕 次にこの発明の実施例を図面に基いて説明する．第１図
はこの発明の実施例に係る燃料電池を示す模式断面図で
、カーボン碁材１１上にマトリックス層ｌ２が配設され
、カーボン碁材ｌ１のマトリックス層１２と接する部分
には触媒層ｌ３が設けられる．触媒層１３はカーボン基
材のうちの触媒の担持された領域である．カーボン繊維
からなるカーボン基材の比表向積を高めるために常圧下
、３００℃の温度で２〜３ｈ水蒸気処理がなされる．約
１０ｒｙｆ／ｇの比表面積のカーボン基材が得られる． 次にカーボン基材は四フッ化エチレン樹脂の分散液（水
と樹脂の比が１２対ｌ）に浸漬される．乾燥後３６０℃
でｌＯ〜２０■ｉｎ．焼威し、撥水処理が行われる．次
に塩化白金酸のアルコール溶液を調製し、カーボン基材
を浸漬する．窒素ガスふん囲気中、温度１００℃でアル
コールを除去したのち、水素ガスふん囲気中、温度２０
０℃で処理して塩素を除去することができる．このよう
にして白金を０．３■／ｄの割合で担持した触媒層が得
られる．カーボン基材の空孔体積の８０％をリン酸で充
たし、アノードが形威される．この電極には水素ガスが
反応ガスとして流される． このようにしてこの発明はカーボン基材に直接的に触媒
を担持する構造を用いるので燃料電池の製造が容易であ
るうえ、カーボン基材の耐食性により、電池寿命が向上
する． 〔発明の効果〕 この発明によればカーボン碁材、とマトリックスとを有
し、 カーボン基材はマトリックスと接するものであり、カー
ボン蟇材のマトリックスと接する部分は触媒層であり、 前記触媒層は、比表面積の増大処理がなされるとともに
撥水処理がなされ、触媒の担持される層であり、 マトリックスは電解質が含浸されるものであるので触媒
層が直接的にカーボン基材に担持され、燃料電池の製造
が従来に比し容易となるとともに、触媒の寿命が長くな
り、経済性と信頼性に優れる燃料電池が得られる．
層の構威に間する． 〔従来の技術〕 燃料電池は燃料の持つ化学エネルギを直接電気エネルギ
に変換する装置であり、この構或はマトリックス層（図
示せず）をはさんで第２図に示すような電極６を対向し
て配し、外部のガス供給系より前記各電極へ燃料ガスお
よび酸化剤ガスを供給し、各々の電極の触媒上で燃料ガ
スおよび酸化剤ガスを電気化学的に反応させるもので、
その結果として系外に電気エネルギを取出すことができ
る． 電極６は多孔賞のカーボン電極基材４の上に電極触媒層
５が配設される構造であり、さらにこの電極触媒層５は
触媒担体２の表面に貴金属粒子１が担持された触媒粒子
７がフッ素樹脂の粒子３を介して結着された構造となっ
ている． 電極触媒層５の内部においては触媒粒子７の表面におい
て電解液と反応ガスが接触して３相界面が形威され電気
化学反応がおこる．電気化学反応が進行するにはこの３
相界面が電極触媒層５の内部で安定に存在することが必
要でありそのために撥水性に富むフッ素樹脂の粒子３と
触媒粒子７とが均一によく混合分散される． このような燃料電池の電極は、触媒粒子７をフッ素樹脂
の粒子３とよく混合．混練したのち、カ一ボン電極基材
上に塗布したり、あるいはシート化したものを多孔賞の
カーボン電極碁材上にプレス結着して製造される． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながらこのような製造工程は繁雑であり、燃料電
池の製造コストが高くなる．さらに上述のような触媒担
体２は耐食性が低く電極が劣化しやすいという問題があ
った． この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的は電極の
構造に改良を加えることにより、製造容易で耐久性に優
れる燃料電池を提供することにある． 〔課題を解決するための手段〕 上述の目的はこの発明によればカーボン基材ｌ１、とマ
トリックス１２とを有し、 カーボン基材はマトリックスと接するものであり、カー
ボン基材のマトリックスと接する部分は触媒層であり、 前記触媒層１３は、比表面積の増大処理がなされるとと
もに撥水処理がなされ、触媒の担持される層であり、 マトリックスは電解質が含浸されるものであるとするこ
とによって達戒される． マトリックスは電解質を含むので内部をイオン電流が流
れる．触媒層は電解質を含み、触媒と電解質と反応ガス
の３相界面が形威される．カーボン基材は電解質リザー
バとしても機能し、触媒層以外にも電解質を所定量含む
ことができる．ｔ解質の含浸量はフッ素樹脂量によって
決めることができる．カーボン基材の表面積は燃料電池
の分極特性を左右するので、水蒸気処理等によって増大
させる． 〔作用〕 カーボン基材の内部に触媒層を有する構造であるので製
造工程が簡単になる．カーボン基材は耐食性が大きく電
池の寿命が長くなる． 〔実施例〕 次にこの発明の実施例を図面に基いて説明する．第１図
はこの発明の実施例に係る燃料電池を示す模式断面図で
、カーボン碁材１１上にマトリックス層ｌ２が配設され
、カーボン碁材ｌ１のマトリックス層１２と接する部分
には触媒層ｌ３が設けられる．触媒層１３はカーボン基
材のうちの触媒の担持された領域である．カーボン繊維
からなるカーボン基材の比表向積を高めるために常圧下
、３００℃の温度で２〜３ｈ水蒸気処理がなされる．約
１０ｒｙｆ／ｇの比表面積のカーボン基材が得られる． 次にカーボン基材は四フッ化エチレン樹脂の分散液（水
と樹脂の比が１２対ｌ）に浸漬される．乾燥後３６０℃
でｌＯ〜２０■ｉｎ．焼威し、撥水処理が行われる．次
に塩化白金酸のアルコール溶液を調製し、カーボン基材
を浸漬する．窒素ガスふん囲気中、温度１００℃でアル
コールを除去したのち、水素ガスふん囲気中、温度２０
０℃で処理して塩素を除去することができる．このよう
にして白金を０．３■／ｄの割合で担持した触媒層が得
られる．カーボン基材の空孔体積の８０％をリン酸で充
たし、アノードが形威される．この電極には水素ガスが
反応ガスとして流される． このようにしてこの発明はカーボン基材に直接的に触媒
を担持する構造を用いるので燃料電池の製造が容易であ
るうえ、カーボン基材の耐食性により、電池寿命が向上
する． 〔発明の効果〕 この発明によればカーボン碁材、とマトリックスとを有
し、 カーボン基材はマトリックスと接するものであり、カー
ボン蟇材のマトリックスと接する部分は触媒層であり、 前記触媒層は、比表面積の増大処理がなされるとともに
撥水処理がなされ、触媒の担持される層であり、 マトリックスは電解質が含浸されるものであるので触媒
層が直接的にカーボン基材に担持され、燃料電池の製造
が従来に比し容易となるとともに、触媒の寿命が長くな
り、経済性と信頼性に優れる燃料電池が得られる．
第１図はこの発明の実施例に係る燃料電池を示す模式断
面図、第２図は従来の燃１料電弛の模式断面図である． １ｌ： カーボン基材、 ｌ２： マ ト リックス、 ｔＳ＋ 触 第１図 第２図
面図、第２図は従来の燃１料電弛の模式断面図である． １ｌ： カーボン基材、 ｌ２： マ ト リックス、 ｔＳ＋ 触 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）カーボン基材、とマトリックスとを有し、カーボン
基材はマトリックスと接するものであり、カーボン基材
のマトリックスと接する部分は触媒層であり、 前記触媒層は、比表面積の増大処理がなされるとともに
撥水処理がなされ、触媒の担持される層であり、 マトリックスは電解質が含浸されるものであることを特
徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1302549A JPH03163757A (ja) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1302549A JPH03163757A (ja) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03163757A true JPH03163757A (ja) | 1991-07-15 |
Family
ID=17910308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1302549A Pending JPH03163757A (ja) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03163757A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016152066A (ja) * | 2015-02-16 | 2016-08-22 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解質二次電池の製造方法 |
-
1989
- 1989-11-21 JP JP1302549A patent/JPH03163757A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016152066A (ja) * | 2015-02-16 | 2016-08-22 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解質二次電池の製造方法 |
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