JPH0628163B2 - Fuel cell electrode / matrix combination - Google Patents

Fuel cell electrode / matrix combination

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JPH0628163B2
JPH0628163B2 JP62012812A JP1281287A JPH0628163B2 JP H0628163 B2 JPH0628163 B2 JP H0628163B2 JP 62012812 A JP62012812 A JP 62012812A JP 1281287 A JP1281287 A JP 1281287A JP H0628163 B2 JPH0628163 B2 JP H0628163B2
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electrode
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達雄 光永
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    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は燃料電池用電極/マトリツクス結合体に関す
るものである。
The present invention relates to a fuel cell electrode / matrix combination.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は例えば特公昭58−152号公報に示された従来の
燃料電池用電極/マトリツクス結合体を示す断面図であ
り、図において、(1)は電極基材、(2)は触媒層、(3)は
触媒浸み込み層、(4)はマトリツクス層である。
FIG. 2 is a sectional view showing a conventional fuel cell electrode / matrix combination disclosed in, for example, Japanese Examined Patent Publication No. 58-152, in which (1) is an electrode substrate and (2) is a catalyst layer. , (3) is a catalyst impregnated layer, and (4) is a matrix layer.

次に製造方法について説明する。電極基材(1)は導電性
で通気性を有するものであり、例えば、カーボンペーパ
などの多孔性の導電性シートをポリテトラフルオロエチ
レン(以下PTFEと略称する)の分散液に浸漬することに
より撥水処理を施したものが用いられる。
Next, the manufacturing method will be described. The electrode substrate (1) is electrically conductive and breathable. For example, by immersing a porous electrically conductive sheet such as carbon paper in a dispersion liquid of polytetrafluoroethylene (hereinafter abbreviated as PTFE) A water-repellent material is used.

触媒層(2)は例えば炭素粉末表面に白金微粒子を担持さ
せた触媒粉末と結着材としてPTFEを含む触媒ペーストを
上記電極基材(1)に塗布することにより形成し、例えば3
00〜350℃前後の温度で熱処理を施したものが用いられ
る。マトリツクス層(4)は例えば炭化珪素粉末と固着材
としてPTFEを含むマトリツクスペーストを上記触媒層
(2)に塗布することにより形成し、例えば300〜350℃前
後の温度で熱処理を施したものが用いられる。触媒層
(2)とマトリツクス層(4)の熱処理は個別に行う場合と、
同時に行う場合がある。
The catalyst layer (2) is formed by, for example, applying a catalyst paste containing platinum fine particles on a carbon powder surface and PTFE as a binder to the electrode base material (1), for example, 3
What was heat-treated at a temperature of around 00 to 350 ° C is used. The matrix layer (4) is, for example, a catalyst layer containing a matrix paste containing silicon carbide powder and PTFE as a fixing material.
It is formed by applying to (2) and subjected to heat treatment at a temperature of about 300 to 350 ° C., for example. Catalyst layer
(2) and the matrix layer (4) are individually heat treated,
May be done at the same time.

上記触媒ペーストとマトリツクスペーストの塗布方法と
しては、スプレー法、カーテン被覆法、ドクターブレー
ド法等の方法がある。上記触媒ペーストを電極基材(1)
に塗布するとき、触媒ペーストが電極基材(1)の内部に
浸み込むことにより、触媒浸み込み層(3)が形成され、
その深さは電極基材(1)の細孔径の大小、撥水性の強
弱、触媒ペーストの粘度の高低等の条件によつて変化す
る。従つて、電極基材(1)や触媒ペーストの製造ロツト
によつて触媒浸み込み層(3)の深さは影響を受けやす
い。また、一枚の電極基材(1)の中でも細孔径の大きさ
や、撥水性の強さの分布が均一でない場合は、触媒浸み
込み層(3)の深さの分布が均一でなくなる。さらに、電
極基材(1)の撥水処理に用いたPTFEが触媒ペーストの塗
布後に300〜350℃前後の温度で熱処理を行うときに溶融
して触媒層(2)の細孔構造を変化させてしまう。
As a method of applying the catalyst paste and the matrix paste, there are a spray method, a curtain coating method, a doctor blade method and the like. The above catalyst paste is used as an electrode substrate (1)
When applied to, the catalyst paste is soaked into the electrode base material (1) to form a catalyst impregnated layer (3),
The depth thereof changes depending on conditions such as the size of the pores of the electrode base material (1), the strength of water repellency, the viscosity of the catalyst paste, and the like. Therefore, the depth of the catalyst-impregnated layer (3) is easily influenced by the manufacturing base of the electrode base material (1) and the catalyst paste. In addition, if the size of the pore diameter and the distribution of water repellency are not uniform in one electrode base material (1), the distribution of the depth of the catalyst impregnated layer (3) will not be uniform. Furthermore, the PTFE used for the water repellent treatment of the electrode base material (1) melts when the heat treatment is performed at a temperature of around 300 to 350 ° C after the application of the catalyst paste to change the pore structure of the catalyst layer (2). Will end up.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来の燃料電池用電極/マトリツクス結合体は以上のよ
うに構成されているので、触媒ペーストが電極基材(1)
の内部にまで浸み込み、電極基材(1)の細孔が触媒粉末
と結着材によつて埋められるため、電極基材(1)のガス
拡散性が低下するという問題点があつた。リブ付電極の
ように電極基材の内部に電解質を保持する方式の場合に
は、空孔体積が減少するため、電解質の保持量が低下
し、電池の寿命が短くなるという問題点があつた。ま
た、電極基材(1)に浸み込んだ触媒は電池反応に有効に
利用されないため触媒利用率が低いという問題点があつ
た。さらに、撥水処理を施した電極基材を用いる場合
は、マトリツクス層表面からしかリン酸等の電解質を塗
布含浸できないという問題点があつた。
Since the conventional fuel cell electrode / matrix combination is configured as described above, the catalyst paste is used as the electrode base material (1).
Since it penetrates into the inside of the electrode base material and the pores of the electrode base material (1) are filled with the catalyst powder and the binder, there is a problem that the gas diffusivity of the electrode base material (1) decreases. . In the case of the method of retaining the electrolyte inside the electrode base material such as the ribbed electrode, there is a problem that the amount of the retained electrolyte is reduced and the battery life is shortened because the pore volume is reduced. . In addition, the catalyst that has penetrated into the electrode base material (1) is not effectively used in the cell reaction, so that the catalyst utilization rate is low. Further, when an electrode base material subjected to water repellent treatment is used, there is a problem that the electrolyte such as phosphoric acid can be applied and impregnated only from the surface of the matrix layer.

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、電極基材のガス拡散性の向上、電極基材の
電解質の保持量の増加、触媒利用率の向上ができるとと
もに、触媒層表面とマトリツクス層表面の両方からリン
酸等の電解質を塗布含浸できる燃料電池用電極/マトリ
ツクス結合体を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and can improve the gas diffusivity of the electrode base material, increase the amount of electrolyte retained in the electrode base material, and improve the catalyst utilization rate, An object is to obtain a fuel cell electrode / matrix combination capable of coating and impregnating an electrolyte such as phosphoric acid from both the catalyst layer surface and the matrix layer surface.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る燃料電池用電極/マトリツクス結合体
は、電極基材と触媒層/マトリツクス結合体とを分離す
るとともに、触媒層/マトリツクス結合体を多孔質シー
トの一方の面より触媒粉末と結着材とが充填された触媒
充填層と前記触媒充填層の表面に触媒粉末と結着材とが
付着された触媒付着層とからなる触媒層と、前記多孔質
シートの他方の面よりマトリツクス骨格材料と固着材と
が充填されたマトリツクス充填層と前記マトリツクス充
填層の表面にマトリツクス骨格材料と固着材とが付着さ
れたマトリツクス付着層とからなるマトリツクス層とか
ら形成したものであ。
The fuel cell electrode / matrix binder according to the present invention separates the electrode base material and the catalyst layer / matrix binder, and binds the catalyst layer / matrix binder to the catalyst powder from one surface of the porous sheet. And a catalyst layer comprising a catalyst-filled layer filled with a material and a catalyst-attached layer having catalyst powder and a binder attached to the surface of the catalyst-filled layer, and a matrix skeleton material from the other surface of the porous sheet. And a matrix filling layer filled with a fixing material, and a matrix layer including a matrix attachment layer having a matrix skeleton material and a fixing material attached to the surface of the matrix filling layer.

〔作用〕[Action]

この発明における燃料電池用電極/マトリツクス結合体
は、触媒層/マトリツクス結合体を独立膜として形成で
き、電極基材の細孔構造に悪影響を及ぼさずに電極/マ
トリツクス結合体を製造できるとともに触媒が無駄なく
電池反応に利用できる。
The fuel cell electrode / matrix combined body according to the present invention can form the catalyst layer / matrix combined body as an independent film, and can produce the electrode / matrix combined body without adversely affecting the pore structure of the electrode base material and the catalyst. It can be used for battery reaction without waste.

〔発明の実施例〕Example of Invention

この発明のよる触媒層/マトリツクス結合体を安定して
得るためには、多孔質シートは気孔率が例えば50%以上
(好ましくは75%以上)のものが望ましく、例えば、厚
さ30〜300μm(好ましくは50〜200μm)のカーボン繊
維シートが優れている。触媒付着層の厚さは例えば10〜
200μm(好ましくは50〜150μm)、マトリツクス付着
層の厚さは例えば、30〜300μm(好ましくは50〜200μ
m)にするのが望ましい。また、触媒層全体の厚さは例
えば50〜400μm(好ましくは100〜300μm)、マトリ
ツクス層全体の厚さは例えば50〜500μm(好ましくは1
00〜300μm)にするのが望ましい。
In order to stably obtain the catalyst layer / matrix combination according to the present invention, the porous sheet preferably has a porosity of, for example, 50% or more (preferably 75% or more), for example, a thickness of 30 to 300 μm ( A carbon fiber sheet of 50 to 200 μm is preferable. The thickness of the catalyst adhesion layer is, for example, 10 to
200 μm (preferably 50 to 150 μm), the thickness of the matrix attachment layer is, for example, 30 to 300 μm (preferably 50 to 200 μm)
m) is desirable. The total thickness of the catalyst layer is, for example, 50 to 400 μm (preferably 100 to 300 μm), and the total thickness of the matrix layer is, for example, 50 to 500 μm (preferably 1 μm).
00-300 μm) is desirable.

上記触媒層は触媒粉末と結着材とからなつている。触媒
粉末は炭素粉末表面に白金微粒子を担持させたものが用
いられ、結着材としては、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)や、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ
プロピレン共重合体(以下FEPと略称する)等のフツ素
樹脂が適している。
The catalyst layer is composed of catalyst powder and a binder. As the catalyst powder, one in which platinum fine particles are supported on the surface of carbon powder is used, and as the binder, polytetrafluoroethylene (PTFE) or tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (hereinafter abbreviated as FEP) Fluorine resin such as is suitable.

上記マトリツクス層はマトリツクス骨格材料と固着材と
からなつている。マトリツクス骨格材料はカーボン、無
機化合物、金属のリン酸塩等が用いられる。マトリツク
ス骨格材料として、無機化合物では、粉末状または繊維
状の酸化ジルコニウム、シリカ、アルミナ、シリカアル
ミナ、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化タングステン、
酸化チタン、窒化珪素、炭化ホウ素、炭化タングステ
ン、炭化珪素等が用いられ、窒化珪素、炭化珪素が優れ
ており、金属のリン酸塩では、珪素チタン、スズ、アル
ミニウム、ジルコニウム等とリン酸との塩、例えばSiP2
O7,ZrP2O7等が適している。固着材としてはPTFEやFEP
等のフツ素樹脂が適しているが、マトリツクス中のリン
酸等の電解質の保持性を向上させるために、上記固着材
に、ポリエーテルスルフオン、ポリエーテルエーテルケ
トン、ポリフエニレンサルフアイド等の親水性の熱可塑
性樹脂を含有させておいても好結果が得られる。
The matrix layer is composed of a matrix skeleton material and a fixing material. As the matrix material, carbon, an inorganic compound, a metal phosphate, or the like is used. As the matrix material, inorganic compounds include powdery or fibrous zirconium oxide, silica, alumina, silica-alumina, niobium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide,
Titanium oxide, silicon nitride, boron carbide, tungsten carbide, silicon carbide and the like are used, and silicon nitride and silicon carbide are excellent, and in the case of metal phosphate, silicon titanium, tin, aluminum, zirconium and the like are mixed with phosphoric acid. Salt, eg SiP 2
O 7 , ZrP 2 O 7, etc. are suitable. PTFE or FEP as the fixing material
Fluorine resins such as are suitable, but in order to improve the retention of electrolytes such as phosphoric acid in the matrix, the fixing material, such as polyether sulfone, polyether ether ketone, polyphenylene sulfide Good results can be obtained even if a hydrophilic thermoplastic resin is contained.

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、(1)は電極基材、(5)は触媒層、(6)はマト
リツクス層、(7)は多孔質シートであり、触媒層(5)とマ
トリツクス層(6)とで一体の触媒層/マトリツクス結合
体を形成している。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First
In the figure, (1) is an electrode substrate, (5) is a catalyst layer, (6) is a matrix layer, (7) is a porous sheet, the catalyst layer (5) and the matrix layer (6) are integrated. A catalyst layer / matrix combination is formed.

触媒層/マトリツクス結合体は多孔質シート(7)の一方
の面より触媒粉末と結着材とが充填された触媒充填層
(8)と前記触媒充填層(8)の表面に触媒粉末と、結着材と
が付着された触媒付着層(9)とからなる触媒層(5)と、前
記多孔質シート(7)の他方の面よりマトリツクス骨格材
料と固着材とが充填されたマトリツクス充填層(10)と前
記マトリツクス充填層(10)の表面にマトリツクス骨格材
料と固着材とが付着されたマトリツクス付着層(11)とか
ら形成されたものである。
The catalyst layer / matrix combination is a catalyst packed layer in which the catalyst powder and the binder are filled from one surface of the porous sheet (7).
(8) and a catalyst layer on the surface of the catalyst packed layer (8), a catalyst layer (5) consisting of a catalyst adhesion layer (9) to which a binder is attached, and the porous sheet (7) Matrix skeleton material and the adhesive material from the other surface is filled with a matrix filling layer (10) and the matrix filling layer (10) on the surface of the matrix skeleton material and the adhesive material attached matrix matrix (11) and It was formed from.

次に製造方法について説明する。電極基材(1)は、厚さ
例えば300μm、気孔率例えば75%のカーボンペーパをP
TFEの分散液に浸漬後乾燥して、例えば360℃の温度で熱
処理して撥水処理を施した。
Next, the manufacturing method will be described. The electrode substrate (1) is made of carbon paper having a thickness of, for example, 300 μm and a porosity of, for example, 75%.
After being immersed in the TFE dispersion liquid, it was dried and heat-treated at a temperature of, for example, 360 ° C. for water-repellent treatment.

触媒層(5)は次のようにして製造した。多孔質シート(7)
として厚さ例えば100μm、気孔率例えば80%のカーボ
ンペーパを用いた。この多孔質シート(7)に炭素粉末表
面に白金微粒子を担持させた触媒粉末と結着材としてPT
FEを充填して触媒充填層(8)を得た。次にこの触媒充填
層(8)の表面に上記触媒充填層(8)と全く同じ組成の触媒
粉末と結着材としてPTFEを付着して触媒付着層(9)を得
た。なお、触媒粉末と結着材は水性のペーストを調整し
て多孔質シート(7)への充填及び付着をリバースロール
コータ法などにより行なつた。続いて乾燥して、例えば
350℃の温度で熱処理して触媒層(5)を完成させた。触媒
層(5)全体の厚さは例えば200μmであり、触媒付着層
(9)の厚さは例えば150μmであつた。この触媒層(5)は
可撓性があり、手で持つて取扱い可能な自己支持性を有
する独立膜となつた。
The catalyst layer (5) was manufactured as follows. Porous Sheet (7)
A carbon paper having a thickness of, for example, 100 μm and a porosity of, for example, 80% was used. On this porous sheet (7), a catalyst powder having platinum fine particles supported on the surface of carbon powder and PT as a binder
A catalyst packed bed (8) was obtained by packing FE. Next, on the surface of the catalyst packed layer (8), a catalyst powder having exactly the same composition as the catalyst packed layer (8) and PTFE as a binder were adhered to obtain a catalyst adhering layer (9). As the catalyst powder and the binder, an aqueous paste was prepared and the porous sheet (7) was filled and adhered by a reverse roll coater method or the like. Then dry, for example
Heat treatment was performed at a temperature of 350 ° C. to complete the catalyst layer (5). The total thickness of the catalyst layer (5) is, for example, 200 μm.
The thickness of (9) was, for example, 150 μm. This catalyst layer (5) was flexible and formed an independent membrane having a self-supporting property that could be held by hand and handled.

マトリツクス層(6)は次のようにして製造した。上記触
媒層(5)を形成した多孔質シート(7)を反転して、マトリ
ツクス骨格材料として炭化珪素粉末を、固着材としてPT
FEを充填してマトリツクス充填層(10)を得た。次に、こ
のマトリツクス充填層(10)の表面に上記マトリツクス充
填層(10)と全く同じ組成で、マトリツクス骨格材料とし
て炭化珪素粉末を、固着材としてPTFEを付着させて、マ
トリツクス付着層(11)を得た。なお、マトリツクス骨格
材料と固着材は水性のペーストを調製して多孔質シート
(7)への充填及び付着をリバースロールコータ法などに
より行なつた。続いて、乾燥して、例えば250℃の温度
で熱処理をして、マトリツクス層(6)を完成させた。マ
トリツクス層(6)全体の厚さは例えば200μmであり、マ
トリツクス付着層(1)の厚さは例えば150μmであつた。
これで、触媒層(5)とマトリツクス層(6)が一体となつた
触媒層/マトリツクス結合体が得られた。この触媒層/
マトリツクス結合体は、可撓性があり手で持つて取扱い
可能な自己支持性を有する独立膜となつた。上記の方法
で得た電極基材(1)及び触媒層/マトリックス結合体の
両面、すなわち、触媒層付着層(9)とマトリックス付着
層(11)の表面にリン酸等の電解質を塗布・含浸して積層
して電池を組み立てた。
The matrix layer (6) was manufactured as follows. The porous sheet (7) on which the catalyst layer (5) is formed is inverted, and silicon carbide powder is used as the matrix skeleton material and PT as the fixing material.
Matrix was packed with FE to obtain a matrix packed layer (10). Next, on the surface of this matrix filling layer (10) with the same composition as the matrix filling layer (10), silicon carbide powder as a matrix skeleton material, PTFE as a fixing material is attached, and a matrix adhesion layer (11). Got For the matrix material and the fixing material, prepare a porous paste by preparing an aqueous paste.
The filling and adhesion to (7) were performed by a reverse roll coater method or the like. Then, it dried and heat-processed at the temperature of 250 degreeC, for example, and completed the matrix layer (6). The total thickness of the matrix layer (6) was, for example, 200 μm, and the thickness of the matrix attachment layer (1) was, for example, 150 μm.
As a result, a catalyst layer / matrix combined body in which the catalyst layer (5) and the matrix layer (6) were integrated was obtained. This catalyst layer /
The matrix conjugate was a flexible, self-supporting, free-standing membrane that could be held and handled by hand. Electrolyte such as phosphoric acid is applied / impregnated on both surfaces of the electrode substrate (1) and the catalyst layer / matrix combination obtained by the above method, that is, the surfaces of the catalyst layer adhesion layer (9) and the matrix adhesion layer (11). Then, the battery was assembled by stacking.

この電池組立時には、電池に(4〜10〔Kg/cm2〕の)
面圧をかけるので電極基材(1)と触媒層/マトリックス
結合体は接合し一体化され燃料電池用電極/マトリック
ス結合体となった。このとき、触媒層/マトリックス結
合体の触媒付着層(9)に塗布含浸したリン酸等の電解質
は接着剤として作用して接合を容易にする効果がある。
When assembling this battery, add it to the battery (4-10 [Kg / cm 2 ]).
Since the surface pressure was applied, the electrode base material (1) and the catalyst layer / matrix combination were joined and integrated to form a fuel cell electrode / matrix combination. At this time, the electrolyte such as phosphoric acid coated and impregnated on the catalyst adhering layer (9) of the catalyst layer / matrix combination acts as an adhesive to facilitate the joining.

前記の実施例では、触媒ペースト及びマトリツクスペー
ストの多孔質シート(7)への充填・付着のための塗工は
リバースロールコータ法を用いたが、スプレー法等も用
いることが可能である。しかし、リバースロールコータ
法は最も適している。また前記の実施例では、電極基材
(1)と触媒層/マトリツクス結合体は電池積層組立時に
電池に面圧をかけて接合し一体化して、燃料電池用電極
/マトリツクス結合体を得たが、予め、プレスまたは圧
延ロール等により両者を一体化しておいてもよい。さら
に、前記実施例では、電極基材(1)に撥水処理を施した
カーボンペーパを用いたが、電極基材(1)内に電解質を
保持する方式の、例えばリブ付電極基材であつてもよ
く、この場合、従来の電極基材(1)に触媒ペーストを直
接塗布する方法に比較して、浸み込み触媒層のない分だ
けリン酸等の電解質を多く保持できる効果がある。
In the above-mentioned examples, the reverse roll coater method was used for coating and adhering the catalyst paste and the matrix paste to the porous sheet (7), but a spray method or the like can also be used. However, the reverse roll coater method is most suitable. Also, in the above examples, the electrode substrate
(1) and the catalyst layer / matrix combination were bonded and integrated by applying surface pressure to the cell during cell stack assembly to obtain a fuel cell electrode / matrix combination. May be integrated. Furthermore, in the above-mentioned examples, the electrode base material (1) is made of carbon paper that has been subjected to water repellent treatment, but it is a method of holding an electrolyte in the electrode base material (1), for example, a ribbed electrode base material. In this case, as compared with the conventional method of directly applying the catalyst paste to the electrode base material (1), there is an effect that a large amount of electrolyte such as phosphoric acid can be retained by the amount of the impregnated catalyst layer.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明によれば、燃料電池用電極/マ
トリツクス結合体を電極基材と触媒層/マトリツクス結
合体とを分離し、触媒層/マトリツクス結合体を多孔質
シートの一方の面より触媒粉末と結着材とが充填された
触媒充填層と前記触媒充填層の表面に触媒粉末と結着材
とが付着された触媒付着層とからなる触媒層と、前記多
孔質シートの他方の面よりマトリツクス骨格材料と固着
材とが充填されたマトリツクス充填層と前記マトリツク
ス充填層の表面にマトリツクス骨格材料と固着材とが付
着されたマトリツクス付着層とからなるマトリツクス層
とから構成したので、電極基材のガス拡散性が良好で、
電池として構成した場合、出力電圧が高く、長寿命で品
質の安定したものが得られ、また、触媒層表面とマトリ
ツクス層表面の両方からリン酸等の電解質を塗布含浸で
き、塗布含浸時間が短縮できるものが得られる効果があ
る。
As described above, according to the present invention, the fuel cell electrode / matrix combined body is separated from the electrode base material and the catalyst layer / matrix combined body, and the catalyst layer / matrix combined body is separated from one surface of the porous sheet. A catalyst layer composed of a catalyst filling layer filled with a catalyst powder and a binder and a catalyst adhering layer having a catalyst powder and a binder attached to the surface of the catalyst filling layer, and the other of the porous sheets. Since a matrix layer composed of a matrix filling layer in which a matrix skeleton material and a fixing material are filled from the surface and a matrix attachment layer in which a matrix skeleton material and a fixing material are attached to the surface of the matrix filling layer, the electrode is formed. The gas diffusion of the base material is good,
When configured as a battery, high output voltage, long life and stable quality can be obtained.In addition, electrolyte such as phosphoric acid can be applied and impregnated on both the catalyst layer surface and matrix layer surface, shortening the application and impregnation time. There is an effect that you can get what you can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例による燃料電池用電極/マ
トリツクス結合体を示す断面図、第2図は従来の燃料電
池用電極/マトリツクス結合体を示す断面図である。 図において、(1)は電極基材、(5)は触媒層、(6)はマト
リツクス層、(7)は多孔質シート、(8)は触媒充填層、
(9)は触媒付着層、(10)はマトリツクス充填層、(11)は
マトリツクス付着層である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing a fuel cell electrode / matrix combination according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a conventional fuel cell electrode / matrix combination. In the figure, (1) is an electrode substrate, (5) is a catalyst layer, (6) is a matrix layer, (7) is a porous sheet, (8) is a catalyst packed layer,
(9) is a catalyst adhesion layer, (10) is a matrix filling layer, and (11) is a matrix adhesion layer. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電極基材と触媒層/マトリックス結合体と
を一体化してなる燃料電池用電極/マトリックス結合体
において、触媒層/マトリックス結合体が多孔質シート
の一方の面より触媒粉末と結着材とが充填された触媒充
填層と前記触媒充填層の表面に触媒粉末と結着材とが付
着された触媒付着層とからなる触媒層と、前記多孔質シ
ートの他方の面よりマトリックス骨格材料と固着材とが
充填されたマトリックス充填層と前記マトリックス充填
層の表面にマトリックス骨格材料と固着材とが付着され
たマトリックス付着層とからなるマトリックス層とから
構成されたことを特徴とする燃料電池用電極/マトリッ
クス結合体。
1. In a fuel cell electrode / matrix combination in which an electrode base material and a catalyst layer / matrix combination are integrated, the catalyst layer / matrix combination is bonded to the catalyst powder from one surface of the porous sheet. A catalyst layer comprising a catalyst-filled layer filled with a binder and a catalyst-attached layer having catalyst powder and a binder attached to the surface of the catalyst-packed layer, and a matrix skeleton from the other surface of the porous sheet. A fuel comprising a matrix filling layer filled with a material and a fixing material, and a matrix layer including a matrix attachment layer having a matrix skeleton material and a fixing material attached to the surface of the matrix filling layer. Battery electrode / matrix combination.
【請求項2】多孔質シートの気孔率が50%以上であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の燃料電池用
電極/マトリックス結合体。
2. The fuel cell electrode / matrix combination according to claim 1, wherein the porosity of the porous sheet is 50% or more.
【請求項3】多孔質シートが厚さが30〜300μmのカー
ボン繊維シートであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項または、第2項に記載の燃料電池用電極/マトリ
ックス結合体。
3. The fuel cell electrode / matrix combination according to claim 1 or 2, wherein the porous sheet is a carbon fiber sheet having a thickness of 30 to 300 μm.
【請求項4】触媒付着層の厚さが10〜300μmであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項のい
ずれかに記載の燃料電池用電極/マトリックス結合体。
4. The fuel cell electrode / matrix combination according to any one of claims 1 to 3, wherein the catalyst adhesion layer has a thickness of 10 to 300 μm.
【請求項5】マトリックス付着層の厚さが30〜300μm
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
4項のいずれかに記載の燃料電池用電極/マトリックス
結合体。
5. The thickness of the matrix adhesion layer is 30 to 300 μm.
The fuel cell electrode / matrix combination according to any one of claims 1 to 4, wherein
【請求項6】触媒層の結着材が、ポリテトラフルオロエ
チレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロ
ピレン共重合体等のフッ素樹脂であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の
燃料電池用電極/マトリックス結合体。
6. The binder according to claim 1, wherein the binder of the catalyst layer is a fluororesin such as polytetrafluoroethylene or tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. 5. The electrode / matrix combined body for a fuel cell according to any one of 1.
【請求項7】マトリックス層の固着材がポリテトラフル
オロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオ
ロプロピレン共重合体等のフッ素樹脂を含有しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第6項のい
ずれかに記載の燃料電池用電極/マトリックス結合体。
7. The fixing material for the matrix layer contains a fluororesin such as polytetrafluoroethylene or tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, as claimed in any one of claims 1 to 6. The fuel cell electrode / matrix combination according to any one of the items.
【請求項8】マトリックス層の固着材が、ポリエーテル
スルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフエニ
レンサルファイド等の親水性の熱可塑性樹脂を含有して
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第6
項のいずれかに記載の燃料電池用電極/マトリックス結
合体。
8. The fixing material of the matrix layer contains a hydrophilic thermoplastic resin such as polyether sulfone, polyether ether ketone, and polyphenylene sulfide, as claimed in claim 1. Through sixth
The fuel cell electrode / matrix combination according to any one of the items.
【請求項9】マトリックス層の骨格材料が、カーボン、
無機化合物、金属のリン酸塩から選ばれた少なくとも1
種の物質粉末または繊維であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項ないし第8項のいずれかに記載の燃料電
池用/マトリックス結合体。
9. The skeleton material of the matrix layer is carbon,
At least 1 selected from inorganic compounds and metal phosphates
A fuel cell / matrix combination according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is a powder or fiber of a seed material.
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