JPH065619B2 - ガス拡散電極の製造方法 - Google Patents
ガス拡散電極の製造方法Info
- Publication number
- JPH065619B2 JPH065619B2 JP61024819A JP2481986A JPH065619B2 JP H065619 B2 JPH065619 B2 JP H065619B2 JP 61024819 A JP61024819 A JP 61024819A JP 2481986 A JP2481986 A JP 2481986A JP H065619 B2 JPH065619 B2 JP H065619B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas diffusion
- diffusion electrode
- reaction layer
- water
- carbon black
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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.)
- Expired - Lifetime
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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
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料電池、二次電池、電気化学的リアクタ
ー、めっき用陽極に用いるガス拡散電極の製造方法に関
する。
ー、めっき用陽極に用いるガス拡散電極の製造方法に関
する。
（従来の技術） 従来、ガス拡散電極として、白金、カーボンブラック、
ポリ四弗化エチレンより成る親水性の反応層に、カーボ
ンブラック、ポリ四弗化エチレンより成る撥水性のガス
拡散層を接合して成るものがある。
ポリ四弗化エチレンより成る親水性の反応層に、カーボ
ンブラック、ポリ四弗化エチレンより成る撥水性のガス
拡散層を接合して成るものがある。
このガス拡散電極は、燃料電池等に使用した場合、電解
液は反応層を透過するが、ガス拡散層を透過せず、反応
により生成したガスあるいは供給ガスのみガス拡散層を
拡散透過するものである。
液は反応層を透過するが、ガス拡散層を透過せず、反応
により生成したガスあるいは供給ガスのみガス拡散層を
拡散透過するものである。
（発明が解決しようとする問題点） ところで上記ガス拡散電極は、非常に薄いので、強度が
不足し、反り易く且つ撓み易くて、取扱いにおいて変形
したり、亀裂が入ったりすることがある。特にガス拡散
層に亀裂が入ると、燃料電池等に使用した場合、電解液
が亀裂に沿ってガス拡散層を通過するので、撥水性が失
われ、ガス拡散電極としての機能がそう失するものであ
る。従って、ガス拡散電極の取扱いには細心の注意を必
要とし、甚だ操作性、作業性に劣るという問題があっ
た。
不足し、反り易く且つ撓み易くて、取扱いにおいて変形
したり、亀裂が入ったりすることがある。特にガス拡散
層に亀裂が入ると、燃料電池等に使用した場合、電解液
が亀裂に沿ってガス拡散層を通過するので、撥水性が失
われ、ガス拡散電極としての機能がそう失するものであ
る。従って、ガス拡散電極の取扱いには細心の注意を必
要とし、甚だ操作性、作業性に劣るという問題があっ
た。
そこで本発明は、強度を向上させ、反りにくく且つ撓み
にくくて、変形したり亀裂が入ったりすることの無いガ
ス拡散電極とその製造方法を提供しようとするものであ
る。
にくくて、変形したり亀裂が入ったりすることの無いガ
ス拡散電極とその製造方法を提供しようとするものであ
る。
（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するための本発明のガス拡散電極の製
造方法は、カーボン繊維、Ｎｉファイバー、ステンレス
鋼ファイバー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ繊維
等の耐熱性繊維からなる不織シートに、親水性カーボン
ブラック、撥水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレ
ン、溶媒、界面活性剤を混合した塗液を塗布含浸し、次
にこの反応層素材シートに撥水性カーボンブラック、ポ
リ四弗化エチレン粉末、溶媒より成るガス拡散層素材シ
ートを圧着し、次いでこれを加熱して溶媒及び界面活性
剤を除去し、ガス拡散電極素材シートとし、然る後これ
の反応素材シートに白金族化合物溶液を含浸させ、加熱
分解して白金族金属又はその酸化物若しくはその両方
（これらを以下単に白金族と云う）を付着させ反応層を
形成することを特徴とするものである。
造方法は、カーボン繊維、Ｎｉファイバー、ステンレス
鋼ファイバー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ繊維
等の耐熱性繊維からなる不織シートに、親水性カーボン
ブラック、撥水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレ
ン、溶媒、界面活性剤を混合した塗液を塗布含浸し、次
にこの反応層素材シートに撥水性カーボンブラック、ポ
リ四弗化エチレン粉末、溶媒より成るガス拡散層素材シ
ートを圧着し、次いでこれを加熱して溶媒及び界面活性
剤を除去し、ガス拡散電極素材シートとし、然る後これ
の反応素材シートに白金族化合物溶液を含浸させ、加熱
分解して白金族金属又はその酸化物若しくはその両方
（これらを以下単に白金族と云う）を付着させ反応層を
形成することを特徴とするものである。
上記の如く本発明によって作られるガス拡散電極は、反
応層にカーボン繊維、Ｎｉファイバー、ステンレス鋼フ
ァイバー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ繊維等の
耐熱性繊維から成る不織シートの芯材を有するので、強
度が高く反りにくく、且つ撓みにくくて取扱いにおいて
変形したり、亀裂が入ったりすることがない。特にガス
拡散層に亀裂が入ることがないので、燃料電池等に使用
した場合、電解液が拡散層を通過することが無く、撥水
性を維持できる。
応層にカーボン繊維、Ｎｉファイバー、ステンレス鋼フ
ァイバー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ繊維等の
耐熱性繊維から成る不織シートの芯材を有するので、強
度が高く反りにくく、且つ撓みにくくて取扱いにおいて
変形したり、亀裂が入ったりすることがない。特にガス
拡散層に亀裂が入ることがないので、燃料電池等に使用
した場合、電解液が拡散層を通過することが無く、撥水
性を維持できる。
（実施例） 本発明のガス拡散電極の製造方法の一実施例を図面によ
って説明する。先ず第１図ａに示す如く７μの繊維から
成る幅150mm、長さ300mm、厚さ280μのカーボペーパー
の不織シート１に、平均粒径420Åの撥水性カーボンブ
ラックと親水性カーボンブラックと平均粒径0.3μのポ
リ四弗化エチレン粉末と水と界面活性剤として非イオン
のトリトンを３：７：３：200：20の割合で混合した塗
液を塗布し、第１図ｂに示す反応層素材シート２を得
た。次にこの反応層素材シート２に第１図ｃに示す如く
平均粒径420Åの撥水性カーボンブラックと平均粒径0.3
μのポリ四弗化エチレン粉末と水を７：３：25の割合で
混合成形して成る幅120mm、長さ120mm、厚さ0.5mmのガ
ス拡散層素材シート３を圧着し、次いでこれを加熱して
水及び界面活性剤を除去し、第１図ｄに示す如くガス拡
散電極素材シート４とし、然る後それの反応層素材シー
ト２′に塩化白金酸溶液を塗布含浸させ、200℃に加熱
して白金化合物を分解し、Ｈ２中200℃で還元し白金を
0.56mg／cm2に付着させ、第１図ｅに示す如く気孔率65
％の反応層５を形成しガス拡散電極６を作った。
って説明する。先ず第１図ａに示す如く７μの繊維から
成る幅150mm、長さ300mm、厚さ280μのカーボペーパー
の不織シート１に、平均粒径420Åの撥水性カーボンブ
ラックと親水性カーボンブラックと平均粒径0.3μのポ
リ四弗化エチレン粉末と水と界面活性剤として非イオン
のトリトンを３：７：３：200：20の割合で混合した塗
液を塗布し、第１図ｂに示す反応層素材シート２を得
た。次にこの反応層素材シート２に第１図ｃに示す如く
平均粒径420Åの撥水性カーボンブラックと平均粒径0.3
μのポリ四弗化エチレン粉末と水を７：３：25の割合で
混合成形して成る幅120mm、長さ120mm、厚さ0.5mmのガ
ス拡散層素材シート３を圧着し、次いでこれを加熱して
水及び界面活性剤を除去し、第１図ｄに示す如くガス拡
散電極素材シート４とし、然る後それの反応層素材シー
ト２′に塩化白金酸溶液を塗布含浸させ、200℃に加熱
して白金化合物を分解し、Ｈ２中200℃で還元し白金を
0.56mg／cm2に付着させ、第１図ｅに示す如く気孔率65
％の反応層５を形成しガス拡散電極６を作った。
こうして作った実施例のガス拡散電極６は、反応層５中
にカーボンペーパーの不織シート１が芯材として入って
いるので、ガス拡散電極としての曲げ強度が高くて反り
にくく、且つ撓みにくいものである。従って、取扱いに
おいて変形したり、亀裂が入ったりすることがない。特
にガス拡散層７に亀裂が入らないので燃料電池等に使用
した場合、電解液はガス拡散層７を通過することが無
く、撥水性を維持できる。
にカーボンペーパーの不織シート１が芯材として入って
いるので、ガス拡散電極としての曲げ強度が高くて反り
にくく、且つ撓みにくいものである。従って、取扱いに
おいて変形したり、亀裂が入ったりすることがない。特
にガス拡散層７に亀裂が入らないので燃料電池等に使用
した場合、電解液はガス拡散層７を通過することが無
く、撥水性を維持できる。
また前記反応層５は、カーボンペーパーの不織シート１
が芯材として入っている為、気孔率65％と高いので、白
金の触媒反応が十分に行われ触媒性能が向上する。
が芯材として入っている為、気孔率65％と高いので、白
金の触媒反応が十分に行われ触媒性能が向上する。
尚、上記実施例では反応層５の芯材となる不織シート１
に、カーボン繊維を用いたが、Ｎｉファイバー、ステン
レス鋼ファイバー、アラミド繊維、ボロン繊維、ｓｉＣ
繊維であっても良く、これらと混合したものでも良いも
のである。
に、カーボン繊維を用いたが、Ｎｉファイバー、ステン
レス鋼ファイバー、アラミド繊維、ボロン繊維、ｓｉＣ
繊維であっても良く、これらと混合したものでも良いも
のである。
また実施例では溶媒に水を使用したが、エタノール、イ
ソプロピルアルコール等のアルコール類やｎ−ブタン等
の炭化水素でも良いものである。
ソプロピルアルコール等のアルコール類やｎ−ブタン等
の炭化水素でも良いものである。
然して本発明によって得られるガス拡散電極において、
曲げ強度をさらに向上しようとする場合は、反応層５と
は反対側のガス拡散層７の表面に、第２図に示す如く、
カーボンペーパーの不織シート１に撥水性カーボンブラ
ックとポリ四弗化エチレン粉末を含浸付着させて成る白
金族を有しない撥水性の補強シート８を設けるようにす
ると良い。このようにすると、ガス拡散電極の両面側に
芯材である不織シート１が備わるので、著しく曲げ強度
が高くなり、反り、撓みが解消できる。
曲げ強度をさらに向上しようとする場合は、反応層５と
は反対側のガス拡散層７の表面に、第２図に示す如く、
カーボンペーパーの不織シート１に撥水性カーボンブラ
ックとポリ四弗化エチレン粉末を含浸付着させて成る白
金族を有しない撥水性の補強シート８を設けるようにす
ると良い。このようにすると、ガス拡散電極の両面側に
芯材である不織シート１が備わるので、著しく曲げ強度
が高くなり、反り、撓みが解消できる。
（発明の効果） 以上の説明で判るように本発明によって作られたガス拡
散電極は、反応層に不織シートの芯材が入っている為、
強度が高くて反りにくく、且つ撓みにくくて、取扱いに
おいて変形したり、亀裂が入ったりすることがない。従
って、ガス拡散電極の取扱いが容易となり、操作性、作
業性等が向上する。しかも燃料電池等に使用した場合、
ガス拡散層に亀裂が無いので、電解液がガス拡散層を通
過せず、ガス拡散層は撥水性を維持できる。また反応層
に前述の如く不織シートの芯材が入っている為、気孔率
高くなり、白金族の触媒の反応が十分に行われ、反応層
の触媒が性能が向上する。
散電極は、反応層に不織シートの芯材が入っている為、
強度が高くて反りにくく、且つ撓みにくくて、取扱いに
おいて変形したり、亀裂が入ったりすることがない。従
って、ガス拡散電極の取扱いが容易となり、操作性、作
業性等が向上する。しかも燃料電池等に使用した場合、
ガス拡散層に亀裂が無いので、電解液がガス拡散層を通
過せず、ガス拡散層は撥水性を維持できる。また反応層
に前述の如く不織シートの芯材が入っている為、気孔率
高くなり、白金族の触媒の反応が十分に行われ、反応層
の触媒が性能が向上する。
また本発明によれば、上記の優れたガス拡散電極を容易
に作ることができる。
に作ることができる。
第１図ａ乃至ｅは第１図のガス拡散電極を作る本発明の
製造方法の工程を示す図、第２図は本発明のガス拡散電
極の他の実施例を示す断面図である。
製造方法の工程を示す図、第２図は本発明のガス拡散電
極の他の実施例を示す断面図である。
Claims (1)
- 【請求項１】耐熱性繊維から成る不織シートに、親水性
及び撥水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレン粉
末、溶媒、界面活性剤を混合した塗液を塗布又は含浸付
着し、次にこの反応層素材シートに、撥水性カーボンブ
ラック、ポリ四弗化エチレン粉末、溶媒より成るガス拡
散層素材シートを圧着し、次いでこれを加熱して溶媒及
び界面活性剤を除去し、ガス拡散電極素材シートとし、
然る後これの反応層素材シートに白金族化合物溶液を含
浸させ、加熱分解して白金族金属又はその酸化物若しく
はその両方を付着させ反応層を形成することを特徴とす
るガス拡散電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61024819A JPH065619B2 (ja) | 1986-02-06 | 1986-02-06 | ガス拡散電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61024819A JPH065619B2 (ja) | 1986-02-06 | 1986-02-06 | ガス拡散電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62184768A JPS62184768A (ja) | 1987-08-13 |
| JPH065619B2 true JPH065619B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=12148793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61024819A Expired - Lifetime JPH065619B2 (ja) | 1986-02-06 | 1986-02-06 | ガス拡散電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065619B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0942482B1 (en) * | 1996-02-28 | 2001-11-21 | Johnson Matthey Public Limited Company | Use of catalytically active gas diffusion electrodes comprising a nonwoven fibrous structure in a Direct Methanol Fuel Cell |
| JP5050294B2 (ja) * | 2000-10-17 | 2012-10-17 | トヨタ自動車株式会社 | 固体高分子電解質型燃料電池の拡散層とその製造方法 |
| US7229712B2 (en) * | 2003-03-07 | 2007-06-12 | Microcell Corporation | Fuel cell structures and assemblies |
| US7244526B1 (en) * | 2003-04-28 | 2007-07-17 | Battelle Memorial Institute | Solid oxide fuel cell anodes and electrodes for other electrochemical devices |
-
1986
- 1986-02-06 JP JP61024819A patent/JPH065619B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62184768A (ja) | 1987-08-13 |
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