JPH0711962B2 - 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
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- JPH0711962B2 JPH0711962B2 JP61092545A JP9254586A JPH0711962B2 JP H0711962 B2 JPH0711962 B2 JP H0711962B2 JP 61092545 A JP61092545 A JP 61092545A JP 9254586 A JP9254586 A JP 9254586A JP H0711962 B2 JPH0711962 B2 JP H0711962B2
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- gas diffusion
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- powder
- diffusion electrode
- electrode
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- 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
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
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- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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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、めっき用陽極等に用いるガス拡散電極の製造方法の
改良に関する。
ー、めっき用陽極等に用いるガス拡散電極の製造方法の
改良に関する。
（従来の技術） 従来、ガス拡散電極の製造方法として、炭素粉に白金触
媒を付着させ、これとポリ四弗化エチレン粉末とを混合
した後プレスし、然る後焼結して反応層を形成する方法
がある。
媒を付着させ、これとポリ四弗化エチレン粉末とを混合
した後プレスし、然る後焼結して反応層を形成する方法
がある。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記製造方法で作られた反応層より成るガス
拡散電極は、白金触媒を付着させた炭素粉とポリ四弗化
エチレン粉末とが、プレスした通りに焼結されずに高温
で粉末の熱膨張により弛緩してしまう為、電解液及びガ
ス通路が途切れているものが多い、従って反応層中の白
金触媒には電解液と接触せず、反応に寄与しないものが
あり、また電解液とガスの接触面積が十分ではなく、触
媒性能が低いものである。
拡散電極は、白金触媒を付着させた炭素粉とポリ四弗化
エチレン粉末とが、プレスした通りに焼結されずに高温
で粉末の熱膨張により弛緩してしまう為、電解液及びガ
ス通路が途切れているものが多い、従って反応層中の白
金触媒には電解液と接触せず、反応に寄与しないものが
あり、また電解液とガスの接触面積が十分ではなく、触
媒性能が低いものである。
そこで本発明は、電解液の侵入通路、ガス拡散通路が途
切れないように予定通り確保できるガス拡散電極の製造
方法を提供せんとするものである。
切れないように予定通り確保できるガス拡散電極の製造
方法を提供せんとするものである。
（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、親水性の炭素粉と撥水性の炭素粉と撥水性の
結着剤とを混合し、次にホットプレスを行って、然る後
直ちに急冷又はプレス状態のまま冷却して反応層を形成
することを特徴とするものである。
造方法は、親水性の炭素粉と撥水性の炭素粉と撥水性の
結着剤とを混合し、次にホットプレスを行って、然る後
直ちに急冷又はプレス状態のまま冷却して反応層を形成
することを特徴とするものである。
（作用） 本発明のガス拡散電極の製造方法は、上記の如くホット
プレスにより親水性の炭素粉と撥水性の炭素粉と撥水性
の結着剤との混合粉末を焼結するので、焼結の際粉末が
押さえられて移動せず、弛緩することもない。しかも直
ちに急冷又はプレス状態のまま冷却するので、焼結時の
粉末の状態が維持される。従って電解液の侵入通路やガ
ス拡散通路が途切れることが無く予定通り確保できる。
プレスにより親水性の炭素粉と撥水性の炭素粉と撥水性
の結着剤との混合粉末を焼結するので、焼結の際粉末が
押さえられて移動せず、弛緩することもない。しかも直
ちに急冷又はプレス状態のまま冷却するので、焼結時の
粉末の状態が維持される。従って電解液の侵入通路やガ
ス拡散通路が途切れることが無く予定通り確保できる。
（実施例） 本発明のガス拡散電極の製造方法の一実施例について説
明すると、先ず平均粒径400Åの親水性の炭素粉と平均
粒径400Åの撥水性の炭素粉と平均粒径0.2μのポリ四弗
化エチレン粉末とを7:7:6の割合で分散液中で均一に分
散混合した後乾燥し、次にこの混合乾燥粉末を縦100m
m、横100mmの成形型に1.2g充填し、600kg/cm2の加圧力
と360℃の加熱温度で５秒間ホットプレスを行って、然
る後成形型のまま水冷却により常温（25℃）まで５秒間
かけて急冷して厚さ0.1mm、縦100mm、横100mmの反応層
より成るガス拡散電極を得た。
明すると、先ず平均粒径400Åの親水性の炭素粉と平均
粒径400Åの撥水性の炭素粉と平均粒径0.2μのポリ四弗
化エチレン粉末とを7:7:6の割合で分散液中で均一に分
散混合した後乾燥し、次にこの混合乾燥粉末を縦100m
m、横100mmの成形型に1.2g充填し、600kg/cm2の加圧力
と360℃の加熱温度で５秒間ホットプレスを行って、然
る後成形型のまま水冷却により常温（25℃）まで５秒間
かけて急冷して厚さ0.1mm、縦100mm、横100mmの反応層
より成るガス拡散電極を得た。
こうして作った実施例のガス拡散電極は、親水性の炭素
粉と撥水性の炭素粉とポリ四弗化エチレン粉末とがプレ
ス状態のまま焼結固化していて、当初予定した通りの電
解液の侵入通路及びガス拡散通路が確保されている。従
って、この実施例のガス拡散電極を、例えば燃料電池に
使用すると、電解液は親水性の炭素粉によって形成され
た電解液侵入通路の全てに侵入し、ガスは撥水性の炭素
粉とポリ四弗化エチレン粉末によって形成されたガス拡
散通路の全てに侵入し、電解液とガスの接触面積は十分
なものとなり、触媒性能が向上する。例えば0.56mg/cm2
の白金を担持した本法で作製した電極は、硫酸電解液中
60℃で水素酸化に対し25mV分極で3A/cm2、酸素還元に対
し800mV（対水素電極）で0.6A/cm2、750mV（対水素電
極）で2A/cm2の電流密度を示した。これは一般の電極の
電流密度の２倍以上である。電解液にひたり、電極反応
に与かり得る白金触媒量は水素吸脱着に関するボルタン
グラムより電気化学的に決定できるが、これによると使
用触媒の約75％が反応に与かっていることがわかった。
これは通常の電極の場合の２倍以上であり、上述の特性
向上とよく一致する。またガス供給が十分に行われてい
るかどうかは電位−電流密度の関係のいわゆるターフェ
ル曲線を描いて、それがどれくらい大きい電流密度領域
まで直線関係を与えるかによって明らかにできる。１気
圧下の酸素還元反応において上記電極は2A/cm2まで直線
関係を与え通常の電極の場合の0.6A/cm2以下に較べ著し
く大きく、本法による電極中のガス拡散通路が他に優る
ことが明らかである。
粉と撥水性の炭素粉とポリ四弗化エチレン粉末とがプレ
ス状態のまま焼結固化していて、当初予定した通りの電
解液の侵入通路及びガス拡散通路が確保されている。従
って、この実施例のガス拡散電極を、例えば燃料電池に
使用すると、電解液は親水性の炭素粉によって形成され
た電解液侵入通路の全てに侵入し、ガスは撥水性の炭素
粉とポリ四弗化エチレン粉末によって形成されたガス拡
散通路の全てに侵入し、電解液とガスの接触面積は十分
なものとなり、触媒性能が向上する。例えば0.56mg/cm2
の白金を担持した本法で作製した電極は、硫酸電解液中
60℃で水素酸化に対し25mV分極で3A/cm2、酸素還元に対
し800mV（対水素電極）で0.6A/cm2、750mV（対水素電
極）で2A/cm2の電流密度を示した。これは一般の電極の
電流密度の２倍以上である。電解液にひたり、電極反応
に与かり得る白金触媒量は水素吸脱着に関するボルタン
グラムより電気化学的に決定できるが、これによると使
用触媒の約75％が反応に与かっていることがわかった。
これは通常の電極の場合の２倍以上であり、上述の特性
向上とよく一致する。またガス供給が十分に行われてい
るかどうかは電位−電流密度の関係のいわゆるターフェ
ル曲線を描いて、それがどれくらい大きい電流密度領域
まで直線関係を与えるかによって明らかにできる。１気
圧下の酸素還元反応において上記電極は2A/cm2まで直線
関係を与え通常の電極の場合の0.6A/cm2以下に較べ著し
く大きく、本法による電極中のガス拡散通路が他に優る
ことが明らかである。
尚、触媒性能をより一層向上させる為に、親水性の炭素
粉に白金族金属、金、銀、ニッケル、コバルト等の触媒
金属又はその酸化物若しくはその両方を付着させても良
いものである。これらを付着させるには、最も一般的に
は、溶媒で分散させた親水性の炭素粉に湿式還元した超
微粒の触媒金属を担持する。然る後、この炭素粉と撥水
性の炭素粉とポリ四弗化エチレン粉末との分散液を集電
用多孔体上に塗布した後、上述のホットプレスを行って
電極とする。また別の方法としては親水性の炭素粉と撥
水性の炭素粉とポリ四弗化エチレン粉末とを混合した混
合粉末に触媒金属化合物溶液を含浸させてペーストとな
し、ペーストを集電用多孔体上に塗布乾燥後、ホットプ
レスにより焼結した際触媒金属化合物溶液を分解し更に
還元を行うと良い。また別の方法としては反応層を形成
した後触媒金属化合物溶液を含浸させ、次いで加熱して
前記溶液を分解し、然る後還元を行うと良い。
粉に白金族金属、金、銀、ニッケル、コバルト等の触媒
金属又はその酸化物若しくはその両方を付着させても良
いものである。これらを付着させるには、最も一般的に
は、溶媒で分散させた親水性の炭素粉に湿式還元した超
微粒の触媒金属を担持する。然る後、この炭素粉と撥水
性の炭素粉とポリ四弗化エチレン粉末との分散液を集電
用多孔体上に塗布した後、上述のホットプレスを行って
電極とする。また別の方法としては親水性の炭素粉と撥
水性の炭素粉とポリ四弗化エチレン粉末とを混合した混
合粉末に触媒金属化合物溶液を含浸させてペーストとな
し、ペーストを集電用多孔体上に塗布乾燥後、ホットプ
レスにより焼結した際触媒金属化合物溶液を分解し更に
還元を行うと良い。また別の方法としては反応層を形成
した後触媒金属化合物溶液を含浸させ、次いで加熱して
前記溶液を分解し、然る後還元を行うと良い。
本発明の製造方法により作ったガス拡散電極は反応層の
みより成るが、この反応層に撥水性の炭素粉とポリ四弗
化エチレン粉末との混合粉末が焼結されて成る撥水性の
ガス拡散層を接合しても良いものである。あるいはカー
ボンペーパーなどの集電材を撥水化処理しておき前述の
集電材とガス拡散層の二つの役目を兼ねさせることもで
きるものである。
みより成るが、この反応層に撥水性の炭素粉とポリ四弗
化エチレン粉末との混合粉末が焼結されて成る撥水性の
ガス拡散層を接合しても良いものである。あるいはカー
ボンペーパーなどの集電材を撥水化処理しておき前述の
集電材とガス拡散層の二つの役目を兼ねさせることもで
きるものである。
（発明の効果） 以上の説明で判るように本発明のガス拡散電極の製造方
法は、ホットプレスにより親水性の炭素粉と撥水性の炭
素粉と撥水性の結着材との混合粉末を焼結し、直ちにプ
レス状態のまま急冷するので、焼結後の粉末が弛緩する
ことなく焼結状態が維持されて電解液の侵入通路やガス
拡散通路が途切れることが無く、従って電解液は侵入通
路の全てに侵入し、ガスは拡散通路の全てに侵入し、電
解液とガスとの接触面積が十分で、触媒性能の極めて高
い優れたガス拡散電極を得ることができるという効果が
ある。
法は、ホットプレスにより親水性の炭素粉と撥水性の炭
素粉と撥水性の結着材との混合粉末を焼結し、直ちにプ
レス状態のまま急冷するので、焼結後の粉末が弛緩する
ことなく焼結状態が維持されて電解液の侵入通路やガス
拡散通路が途切れることが無く、従って電解液は侵入通
路の全てに侵入し、ガスは拡散通路の全てに侵入し、電
解液とガスとの接触面積が十分で、触媒性能の極めて高
い優れたガス拡散電極を得ることができるという効果が
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古屋 長一 山梨県甲府市大手２丁目４番３−31号 審査官 岡田 万里 (56)参考文献 特開 昭56−145673（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】親水性炭素粉と撥水性炭素粉と撥水性結着
剤とを混合し、次にホットプレスを行って、然る後直ち
にプレス状態のまま急冷して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 |
|---|---|---|---|
| JP61092545A JPH0711962B2 (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | ガス拡散電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61092545A JPH0711962B2 (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | ガス拡散電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62249360A JPS62249360A (ja) | 1987-10-30 |
| JPH0711962B2 true JPH0711962B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=14057358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61092545A Expired - Fee Related JPH0711962B2 (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | ガス拡散電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711962B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100762343B1 (ko) | 2004-06-23 | 2007-10-04 | 비와이디 컴퍼니 리미티드 | 수소이온교환막 연료전지용 가스확산전극 및 막-전극접합체 |
| CN100405641C (zh) * | 2004-06-23 | 2008-07-23 | 比亚迪股份有限公司 | 质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法 |
| CN114122424B (zh) * | 2021-10-26 | 2023-11-10 | 合肥师范学院 | 一种亲水碳基Ni纳米ORR电催化剂的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6052544B2 (ja) * | 1980-04-14 | 1985-11-20 | 工業技術院長 | 燃料電池用電極 |
-
1986
- 1986-04-22 JP JP61092545A patent/JPH0711962B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62249360A (ja) | 1987-10-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |