JPH0666142B2 - 燃料電池等のｂｆｅ型電極 - Google Patents
燃料電池等のｂｆｅ型電極Info
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- JPH0666142B2 JPH0666142B2 JP60168240A JP16824085A JPH0666142B2 JP H0666142 B2 JPH0666142 B2 JP H0666142B2 JP 60168240 A JP60168240 A JP 60168240A JP 16824085 A JP16824085 A JP 16824085A JP H0666142 B2 JPH0666142 B2 JP H0666142B2
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- Japan
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- water
- catalyst
- repellent
- electrode
- bfe
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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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-
- 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
-
- 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)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、メタノール燃料電池電極、電解浴電圧減少用
電極として用いるＢＦＥ型（Backward Feed&Exhoust
形、即ち背面供給・排出を意味する。）電極に関する。
電極として用いるＢＦＥ型（Backward Feed&Exhoust
形、即ち背面供給・排出を意味する。）電極に関する。
（従来技術とその問題点） 従来、メタノール燃料電池電極は、金属メッシュ、カー
ボン繊維布等に触媒を担持したもので、メタノールは強
い酸またはアルカリ、例えば硫酸に溶解され、電解液と
して循環供給される。第２図にこの電池の構成（ａ）
と、メタノール燃料電池電極の拡大したところ（ｂ）を
模式的に示した。
ボン繊維布等に触媒を担持したもので、メタノールは強
い酸またはアルカリ、例えば硫酸に溶解され、電解液と
して循環供給される。第２図にこの電池の構成（ａ）
と、メタノール燃料電池電極の拡大したところ（ｂ）を
模式的に示した。
ところで斯かるメタノール燃料電池電極は、反応生成物
として生ずる炭酸ガス気泡１が触媒２表面を覆い、触媒
利用率の低下、電極特性の低下をもたらすという問題が
ある。またメタノール燃料電池は可搬または移動用電源
が主要な用途として考えられているが、強い腐食性電解
液の循環は危険であり、その上使用機材の腐食をもたら
すものであり、しかもその腐食生成物が触媒被毒をもた
らすという問題がある。さらに上記触媒被毒を防ぐ為に
は、電解液・水の精製が特に必要となるものである。
として生ずる炭酸ガス気泡１が触媒２表面を覆い、触媒
利用率の低下、電極特性の低下をもたらすという問題が
ある。またメタノール燃料電池は可搬または移動用電源
が主要な用途として考えられているが、強い腐食性電解
液の循環は危険であり、その上使用機材の腐食をもたら
すものであり、しかもその腐食生成物が触媒被毒をもた
らすという問題がある。さらに上記触媒被毒を防ぐ為に
は、電解液・水の精製が特に必要となるものである。
（発明の目的） 本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、
炭酸ガス気泡による触媒利用率の低下が無く、また腐食
性電解液の循環を必要とせず、さらに用いる水、燃料の
精製を必要としない燃料電池のＢＦＥ型電極を提供する
ことを目的とするものである（図２参照）。
炭酸ガス気泡による触媒利用率の低下が無く、また腐食
性電解液の循環を必要とせず、さらに用いる水、燃料の
精製を必要としない燃料電池のＢＦＥ型電極を提供する
ことを目的とするものである（図２参照）。
本発明は、また同様の特徴をもつ電解浴電圧減少用電極
としてのＢＦＥ型電極を提供することを目的とするもの
である。
としてのＢＦＥ型電極を提供することを目的とするもの
である。
（発明の構成） 本発明の燃料電池のＢＦＥ型電極は、撥水性樹脂と導電
性多孔質体又は微粉体から成り且つ集電用の良導電性材
料が埋め込まれるか又は圧着された撥水層と、親水性の
触媒担持微粉体と触媒を担持しない撥水化処理微粉体の
混合粉体を加圧成形した半撥水性多孔質体と触媒層と
が、プレス成形又はさらにホットプレスされて接合され
て成り、前記触媒層中の親水性部分に電解液が含浸保持
され撥水性部分がガス通路と成る燃料電池等のＢＦＥ型
電極からなる。このＢＦＥ型電極は、第１図の本発明に
よる電池の構成（ａ）と拡大図（ｂ）に模式的に示す如
く、触媒層（左半分）と撥水層（右半分）とか らな
る。これを更に説明すると次の如くなる。
性多孔質体又は微粉体から成り且つ集電用の良導電性材
料が埋め込まれるか又は圧着された撥水層と、親水性の
触媒担持微粉体と触媒を担持しない撥水化処理微粉体の
混合粉体を加圧成形した半撥水性多孔質体と触媒層と
が、プレス成形又はさらにホットプレスされて接合され
て成り、前記触媒層中の親水性部分に電解液が含浸保持
され撥水性部分がガス通路と成る燃料電池等のＢＦＥ型
電極からなる。このＢＦＥ型電極は、第１図の本発明に
よる電池の構成（ａ）と拡大図（ｂ）に模式的に示す如
く、触媒層（左半分）と撥水層（右半分）とか らな
る。これを更に説明すると次の如くなる。
触媒層は、触媒２を担持した微粉体と、撥水性樹脂を混
合することにより強い撥水性をもたせた触媒を担持して
いない微粉体とを混合した半撥水性多孔質体３からな
る。
合することにより強い撥水性をもたせた触媒を担持して
いない微粉体とを混合した半撥水性多孔質体３からな
る。
他方、撥水層は、触媒を担持していない導電性多孔質体
又は微粉体に撥水性樹脂を含浸または分散混合し加熱処
理された、強い撥水性を有する多孔質体４からなる。こ
の強い撥水性は撥水性を樹脂量を増加したり、ワック
ス、フッ素化黒鉛粉末などの撥水性増強剤を添加するこ
とにより得られる。
又は微粉体に撥水性樹脂を含浸または分散混合し加熱処
理された、強い撥水性を有する多孔質体４からなる。こ
の強い撥水性は撥水性を樹脂量を増加したり、ワック
ス、フッ素化黒鉛粉末などの撥水性増強剤を添加するこ
とにより得られる。
上記触媒層と撥水層はプレス成形またはさらにホットプ
レスされて接合され，ＢＦＥ型電極が構成される。触媒
層中の親水性部分に電解液が含浸保持される。この触媒
層中の撥水性部分はガス通路となる。
レスされて接合され，ＢＦＥ型電極が構成される。触媒
層中の親水性部分に電解液が含浸保持される。この触媒
層中の撥水性部分はガス通路となる。
撥水性樹脂としてはポリテトラフルオルエチレン等が用
いられ、導電性多孔質体としては、焼結金属板、カーボ
ン繊維布等か又は微粉体たとえばカーボンブラック、チ
タンカーバイト等をバインダーで結着されたものが用い
られる。
いられ、導電性多孔質体としては、焼結金属板、カーボ
ン繊維布等か又は微粉体たとえばカーボンブラック、チ
タンカーバイト等をバインダーで結着されたものが用い
られる。
触媒層に用いる微粉体としてはカーボンブラックなどが
用いられる。撥水層は、完全な撥水性を有し、かつガス
透過能の高いことが現想である。ポリテトラフルオルエ
チレンとカーボンブラックの組み合わせでは、その比は
６：４が好適である。
用いられる。撥水層は、完全な撥水性を有し、かつガス
透過能の高いことが現想である。ポリテトラフルオルエ
チレンとカーボンブラックの組み合わせでは、その比は
６：４が好適である。
（作用） 上記構成のＢＦＥ型電極において、燃料となるメタノー
ルは単に水に溶解して撥水層面に循環供給される。図１
の模式図で示される如くメタノールは撥水層中を蒸気の
形で通過し、さらに触媒層中の撥水性部分を通り、触媒
の存在する電解液部分に溶解する。そして近傍の触媒上
で酸化し、生成した炭酸ガスは電解液中に溶け込む。触
媒層中の撥水性、親水性の孔は、極めて微細で互いに入
り組んでいる。そのため生成炭酸ガスは、電解液中で過
飽和となってガス気泡を生ずる前に撥水性細孔中に蒸発
し、メタノールと逆の経路を通り、電極背面に到達す
る。ここで水中に気泡として放出される。
ルは単に水に溶解して撥水層面に循環供給される。図１
の模式図で示される如くメタノールは撥水層中を蒸気の
形で通過し、さらに触媒層中の撥水性部分を通り、触媒
の存在する電解液部分に溶解する。そして近傍の触媒上
で酸化し、生成した炭酸ガスは電解液中に溶け込む。触
媒層中の撥水性、親水性の孔は、極めて微細で互いに入
り組んでいる。そのため生成炭酸ガスは、電解液中で過
飽和となってガス気泡を生ずる前に撥水性細孔中に蒸発
し、メタノールと逆の経路を通り、電極背面に到達す
る。ここで水中に気泡として放出される。
（実施例） 本発明のＢＦＥ型電極の一に実施例をメタノール燃料電
池用電極の場合について説明する。
池用電極の場合について説明する。
撥水層としてポリテトラフルオルエチレンとカーボンブ
ラックが６：４の割合から成り且つ集電用の良導電性材
料として銅綱が圧着されたものを用いた。また触媒層と
して単位面積（cm2）当り２mgの白金と１mgのルテニウ
ムから成る２成分触媒を担持した導電性微粉体と、触媒
を担持してない撥水化処理カーボンブラックとの混合粉
末をプレス成形した。このようにして得られた触媒層と
撥水層をホットプレスして電極を作成し、前記触媒層中
の親水性部分に硫酸電解液（濃度２モル）が含浸保持さ
れている。メタノールは水に溶解（濃度２モル）され撥
水層面に循環される。この実施例の電極と、上記と同じ
単位面積当り２mgの白金と１mgのルテニウムから成る２
成分触媒を担持させ、電解液も同じくする（但し２モル
濃度のメタノール溶解）従来の電極の電極特性とを比較
した。６０℃、0.4Ｖで従来の電極が４０ｍＡ／cm2、実
施例の電極が２６０ｍＡ／cm2、限界電流は従来の電極
が３００ｍＡ／cm2、実施例の電極が1200ｍＡ／cm2以上
の特性が得られた。従来の電極は0.4Ｖにおける電極特
性が最高でせいぜい６０ｍＡ／cm2である。
ラックが６：４の割合から成り且つ集電用の良導電性材
料として銅綱が圧着されたものを用いた。また触媒層と
して単位面積（cm2）当り２mgの白金と１mgのルテニウ
ムから成る２成分触媒を担持した導電性微粉体と、触媒
を担持してない撥水化処理カーボンブラックとの混合粉
末をプレス成形した。このようにして得られた触媒層と
撥水層をホットプレスして電極を作成し、前記触媒層中
の親水性部分に硫酸電解液（濃度２モル）が含浸保持さ
れている。メタノールは水に溶解（濃度２モル）され撥
水層面に循環される。この実施例の電極と、上記と同じ
単位面積当り２mgの白金と１mgのルテニウムから成る２
成分触媒を担持させ、電解液も同じくする（但し２モル
濃度のメタノール溶解）従来の電極の電極特性とを比較
した。６０℃、0.4Ｖで従来の電極が４０ｍＡ／cm2、実
施例の電極が２６０ｍＡ／cm2、限界電流は従来の電極
が３００ｍＡ／cm2、実施例の電極が1200ｍＡ／cm2以上
の特性が得られた。従来の電極は0.4Ｖにおける電極特
性が最高でせいぜい６０ｍＡ／cm2である。
本発明のＢＦＥ型電極の他の実施例を亜鉛電解浴電圧減
少用電極に用いた場合について説明する。
少用電極に用いた場合について説明する。
亜鉛を工業的に電解析出させる場合、対極からは酸素が
発生し、これを空気中に放出させている。この対極の分
極が大きいため0.5Ａ／cm2で電解するのに４Ｖ以上の浴
電圧を必要とする。この対極の代わりに前記実施例と同
じＢＦＥ型電極を適用した。
発生し、これを空気中に放出させている。この対極の分
極が大きいため0.5Ａ／cm2で電解するのに４Ｖ以上の浴
電圧を必要とする。この対極の代わりに前記実施例と同
じＢＦＥ型電極を適用した。
亜鉛電解液はＺｎ６０ｇ、Ｈ２ＳＯ４２７０ｇ／を用
い、極間距離３mm、２７℃で電解した処、0.5Ａ／cm2で
1.9Ｖ、１Ａ／cm2で2.0Ｖにより電解が進行した。
い、極間距離３mm、２７℃で電解した処、0.5Ａ／cm2で
1.9Ｖ、１Ａ／cm2で2.0Ｖにより電解が進行した。
これは現在使用さている亜鉛電解用対極を用いた場合に
比べ、浴電圧で１／２、電流密度（生産速度）で１０倍
程度と、飛躍的に省電力、迅速化が可能になり、メタノ
ール燃料コストを考慮してもその技術的効用は極めて大
きい。
比べ、浴電圧で１／２、電流密度（生産速度）で１０倍
程度と、飛躍的に省電力、迅速化が可能になり、メタノ
ール燃料コストを考慮してもその技術的効用は極めて大
きい。
（発明の効果） 以上の説明で判るように本発明のＢＦＥ型電極によれ
ば、反応生成物として生ずる炭酸ガスが電解質中で過飽
和と成ってガス気泡を生ずる前に撥水性細孔中に蒸発
し、電極背面に到達し、水中に気泡として放出されるの
で、触媒表面が炭酸ガスに覆われることがない。従って
触媒利用率の低下が無く、電極特性が低下することがな
い。また腐食性生成物が無いので触媒被毒が無い。しか
も水、燃料の精製を必要としない等の効果がある。
ば、反応生成物として生ずる炭酸ガスが電解質中で過飽
和と成ってガス気泡を生ずる前に撥水性細孔中に蒸発
し、電極背面に到達し、水中に気泡として放出されるの
で、触媒表面が炭酸ガスに覆われることがない。従って
触媒利用率の低下が無く、電極特性が低下することがな
い。また腐食性生成物が無いので触媒被毒が無い。しか
も水、燃料の精製を必要としない等の効果がある。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明で、（ａ）は燃料電池の構成、（ｂ）
はＢＦＥ型電極の拡大模式図を示し、第２図は従来で
（ａ）は燃料電池の構成、（ｂ）はＢＦＥ型電極の拡大
模式図を示す。
はＢＦＥ型電極の拡大模式図を示し、第２図は従来で
（ａ）は燃料電池の構成、（ｂ）はＢＦＥ型電極の拡大
模式図を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】撥水性樹脂と導電性多孔質体又は微粉体か
ら成り且つ集電用の良導電性材料が埋め込まれるか又は
圧着された撥水層と、親水性の触媒担持微粉体と触媒を
担持しない撥水化処理微粉体の混合粉体を加圧成形した
半撥水性多孔質体と触媒層とが、プレス成形又はさらに
ホットプレスされて接合されて成り、前記触媒層中の親
水性部分に電解液が含浸保持され撥水性部分がガス通路
と成る燃料電池等のＢＦＥ型電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60168240A JPH0666142B2 (ja) | 1985-07-30 | 1985-07-30 | 燃料電池等のｂｆｅ型電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60168240A JPH0666142B2 (ja) | 1985-07-30 | 1985-07-30 | 燃料電池等のｂｆｅ型電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6229069A JPS6229069A (ja) | 1987-02-07 |
| JPH0666142B2 true JPH0666142B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=15864359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60168240A Expired - Lifetime JPH0666142B2 (ja) | 1985-07-30 | 1985-07-30 | 燃料電池等のｂｆｅ型電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666142B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2555360B2 (ja) * | 1987-06-16 | 1996-11-20 | 田中貴金属工業株式会社 | ガス拡散電極製造用微粉末 |
| JP4355822B2 (ja) * | 2002-10-21 | 2009-11-04 | 国立大学法人福井大学 | 燃料電池用電極と電解質複合体の製造方法 |
| JP5759687B2 (ja) * | 2010-08-16 | 2015-08-05 | 広重 松本 | 水電解セル |
| US11084245B2 (en) * | 2019-01-09 | 2021-08-10 | Six Minutes LLC | Cross-laminated timber having a conduit therein |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5358640A (en) * | 1976-11-05 | 1978-05-26 | Fuji Electric Co Ltd | Fuel cell |
| JPS5499947A (en) * | 1977-12-28 | 1979-08-07 | Electrochem Energieconversie | Porous electrode |
-
1985
- 1985-07-30 JP JP60168240A patent/JPH0666142B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5358640A (en) * | 1976-11-05 | 1978-05-26 | Fuji Electric Co Ltd | Fuel cell |
| JPS5499947A (en) * | 1977-12-28 | 1979-08-07 | Electrochem Energieconversie | Porous electrode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6229069A (ja) | 1987-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |