JPH07230812A - 空気亜鉛電池用触媒層の製造法 - Google Patents
空気亜鉛電池用触媒層の製造法Info
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- JPH07230812A JPH07230812A JP6021034A JP2103494A JPH07230812A JP H07230812 A JPH07230812 A JP H07230812A JP 6021034 A JP6021034 A JP 6021034A JP 2103494 A JP2103494 A JP 2103494A JP H07230812 A JPH07230812 A JP H07230812A
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- sheet
- glycerin
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- 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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- Hybrid Cells (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 空気亜鉛電池に用いる触媒層シートの機械的
強度を良好に保つとともに、成型後の触媒層シートの中
から液状潤滑剤を容易に除去して触媒層シート中に液状
潤滑剤が残留することによる触媒層シートの電流特性の
低下を防止する。 【構成】 活性炭，カーボンブラックからなる炭素材料
と、マンガン酸化物と、ポリテトラフルオロエチレン樹
脂の各粉末を触媒層の構成材料としてこれらを混合する
工程と、この混合物にグリセリンを添加して混練しこれ
をシート状に成型する工程と、成型したシートを水また
はアルコール中に浸漬させた後、乾燥させる工程とから
なるものである。
強度を良好に保つとともに、成型後の触媒層シートの中
から液状潤滑剤を容易に除去して触媒層シート中に液状
潤滑剤が残留することによる触媒層シートの電流特性の
低下を防止する。 【構成】 活性炭，カーボンブラックからなる炭素材料
と、マンガン酸化物と、ポリテトラフルオロエチレン樹
脂の各粉末を触媒層の構成材料としてこれらを混合する
工程と、この混合物にグリセリンを添加して混練しこれ
をシート状に成型する工程と、成型したシートを水また
はアルコール中に浸漬させた後、乾燥させる工程とから
なるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気亜鉛電池の、とく
にその正極に用いる触媒層の製造法に関するものであ
る。
にその正極に用いる触媒層の製造法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料電池では触媒物質を含有した
導電性物質粉末とポリテトラフルオロエチレン（以下Ｐ
ＴＦＥとする）樹脂とからなる触媒層が電極として用い
られており、この電極は前記導電性物質とＰＴＦＥ樹脂
を混合した混合物に液状潤滑剤を添加して混練し、これ
をシート状に成型した後、シートを加熱してシート中の
液状潤滑剤を揮発除去することにより作製している。
導電性物質粉末とポリテトラフルオロエチレン（以下Ｐ
ＴＦＥとする）樹脂とからなる触媒層が電極として用い
られており、この電極は前記導電性物質とＰＴＦＥ樹脂
を混合した混合物に液状潤滑剤を添加して混練し、これ
をシート状に成型した後、シートを加熱してシート中の
液状潤滑剤を揮発除去することにより作製している。
【０００３】また、特開昭６３−１８７５７４号公報に
はＰＴＦＥ樹脂と触媒を含有する触媒層と、ＰＴＦＥ樹
脂と無機粉末を含有する層が一体に形成されたものや、
特開平２−１７７２６４号公報にはＰＴＦＥ樹脂と炭素
粉末とからなる層と、ＰＴＦＥ樹脂と非炭素系粉末とか
らなる層が一体に形成されたものが提案されている。
はＰＴＦＥ樹脂と触媒を含有する触媒層と、ＰＴＦＥ樹
脂と無機粉末を含有する層が一体に形成されたものや、
特開平２−１７７２６４号公報にはＰＴＦＥ樹脂と炭素
粉末とからなる層と、ＰＴＦＥ樹脂と非炭素系粉末とか
らなる層が一体に形成されたものが提案されている。
【０００４】そして、撥水性のあるＰＴＦＥ樹脂粉末を
触媒粉末や導電性粉末の結着剤として使用して、反応ガ
ス、電解液および触媒の気・液・固相の三相界面を形成
している。
触媒粉末や導電性粉末の結着剤として使用して、反応ガ
ス、電解液および触媒の気・液・固相の三相界面を形成
している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＰＴＦ
Ｅ樹脂粉末は撥水性が高いため、触媒層中に多量のＰＴ
ＦＥ樹脂粉末を添加すると電解液の触媒粉末や導電性粉
末への浸透が妨げられ、これにより三相界面のバランス
が崩れて触媒層電極の放電反応効率が低下していた。
Ｅ樹脂粉末は撥水性が高いため、触媒層中に多量のＰＴ
ＦＥ樹脂粉末を添加すると電解液の触媒粉末や導電性粉
末への浸透が妨げられ、これにより三相界面のバランス
が崩れて触媒層電極の放電反応効率が低下していた。
【０００６】また、ＰＴＦＥ樹脂粉末は触媒層の機械的
強度を向上させるために必要であるため、ＰＴＦＥ樹脂
粉末の量をできるだけ少なくしつつ触媒層の機械的強度
を良好に保つことが望まれていた。
強度を向上させるために必要であるため、ＰＴＦＥ樹脂
粉末の量をできるだけ少なくしつつ触媒層の機械的強度
を良好に保つことが望まれていた。
【０００７】一方、液状潤滑剤としては、アルコール類
やグリコール類が用いられており、成型した触媒層シー
ト中から潤滑剤を取り除くために３００℃程度の高温で
シートを乾燥して潤滑剤を揮発除去する方法が取られて
いる。しかし、この方法では触媒層シートの乾燥時にシ
ートが燃えてしまったり、熱によってシートが急激に劣
化することがあった。このため、シートが燃えない温度
で乾燥させると、乾燥時間が長くなりシートの生産性や
シート自体の性能が低下していた。
やグリコール類が用いられており、成型した触媒層シー
ト中から潤滑剤を取り除くために３００℃程度の高温で
シートを乾燥して潤滑剤を揮発除去する方法が取られて
いる。しかし、この方法では触媒層シートの乾燥時にシ
ートが燃えてしまったり、熱によってシートが急激に劣
化することがあった。このため、シートが燃えない温度
で乾燥させると、乾燥時間が長くなりシートの生産性や
シート自体の性能が低下していた。
【０００８】本発明は、これらの課題を解決するもので
あり、触媒層シートの機械的強度を良好に保つことがで
きるとともに、成型後の触媒層シート中から液状潤滑剤
を容易に除去して触媒層シート中に液状潤滑剤が残留す
ることによる電流特性の低下を防止することができる空
気亜鉛電池用触媒層を提供するものである。
あり、触媒層シートの機械的強度を良好に保つことがで
きるとともに、成型後の触媒層シート中から液状潤滑剤
を容易に除去して触媒層シート中に液状潤滑剤が残留す
ることによる電流特性の低下を防止することができる空
気亜鉛電池用触媒層を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の空気亜鉛電池用触媒層の製造法は、活性
炭，カーボンブラックとマンガン酸化物とポリテトラフ
ルオロエチレン樹脂の各粉末を混合する工程と、この混
合物にグリセリンを添加して混練しこれをシート状に成
型する工程と、成型したシートを水またはアルコール中
に浸漬させた後、乾燥させる工程とからなるものであ
る。
めに、本発明の空気亜鉛電池用触媒層の製造法は、活性
炭，カーボンブラックとマンガン酸化物とポリテトラフ
ルオロエチレン樹脂の各粉末を混合する工程と、この混
合物にグリセリンを添加して混練しこれをシート状に成
型する工程と、成型したシートを水またはアルコール中
に浸漬させた後、乾燥させる工程とからなるものであ
る。
【００１０】
【作用】本発明の空気亜鉛電池用触媒層の製造法では、
活性炭およびカーボンブラックとマンガン酸化物とＰＴ
ＦＥ樹脂からなる混合粉末に、液状潤滑剤としてグリセ
リンを用いてこれらを混練しシート状に成型する。グリ
セリンは粘性が高く、またＰＴＦＥ樹脂の繊維化を促進
させるので、粉末間の結合力を強くし触媒層シートの機
械的強度を向上させることができる。
活性炭およびカーボンブラックとマンガン酸化物とＰＴ
ＦＥ樹脂からなる混合粉末に、液状潤滑剤としてグリセ
リンを用いてこれらを混練しシート状に成型する。グリ
セリンは粘性が高く、またＰＴＦＥ樹脂の繊維化を促進
させるので、粉末間の結合力を強くし触媒層シートの機
械的強度を向上させることができる。
【００１１】一方、グリセリンが触媒層シートの中に残
溜すると、グリセリンが吸湿性に優れることにより、触
媒粉末や炭素粉末への電解液の供給が不足して触媒層電
極の放電反応効率が低下する。
溜すると、グリセリンが吸湿性に優れることにより、触
媒粉末や炭素粉末への電解液の供給が不足して触媒層電
極の放電反応効率が低下する。
【００１２】このため、触媒層シートを成型した後、シ
ートを水またはアルコール中に浸漬して、シート中のグ
リセリンを溶出させ、これをさらに乾燥させることによ
り、シート中にグリセリンが残留することなくシートか
らグリセリンを除去する。また、水またはアルコール中
に浸漬した後、シート中に少量残留しているグリセリン
を比較的低温下で短時間に除去するので、シートが熱に
よって劣化して機械的強度が低下することはない。
ートを水またはアルコール中に浸漬して、シート中のグ
リセリンを溶出させ、これをさらに乾燥させることによ
り、シート中にグリセリンが残留することなくシートか
らグリセリンを除去する。また、水またはアルコール中
に浸漬した後、シート中に少量残留しているグリセリン
を比較的低温下で短時間に除去するので、シートが熱に
よって劣化して機械的強度が低下することはない。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００１４】本発明の空気亜鉛電池用触媒層の製造法を
以下に示す。まず、活性炭３５重量％、ケッチェンブラ
ック１２重量％、マンガン酸化物４６重量％、ＰＴＦＥ
樹脂７重量％で混合した混合粉末に、（表１）に示すよ
うにグリセリンを前記混合粉末に対して４５，５０，５
５，６０，６５，７０重量％の割合で添加してこれらを
混練した。
以下に示す。まず、活性炭３５重量％、ケッチェンブラ
ック１２重量％、マンガン酸化物４６重量％、ＰＴＦＥ
樹脂７重量％で混合した混合粉末に、（表１）に示すよ
うにグリセリンを前記混合粉末に対して４５，５０，５
５，６０，６５，７０重量％の割合で添加してこれらを
混練した。
【００１５】
【表１】
【００１６】そして、各混練物をシート状に成型した
後、各触媒層シートを２４℃の蒸留水中に３０分間浸漬
した。ついで、シートを水中から引き上げ、１８０℃で
３０分間乾燥した。
後、各触媒層シートを２４℃の蒸留水中に３０分間浸漬
した。ついで、シートを水中から引き上げ、１８０℃で
３０分間乾燥した。
【００１７】このようにして長さ２５０mm，幅１００m
m，厚さ０．７５mmの触媒層シートを作製し、それぞれ
を触媒層シートＡ〜Ｆとした。
m，厚さ０．７５mmの触媒層シートを作製し、それぞれ
を触媒層シートＡ〜Ｆとした。
【００１８】また、グリセリンを６０重量％添加して上
記のように作製した触媒層シートを用いて、蒸留水中の
浸漬時間と浸漬後の乾燥温度および乾燥時間を（表２）
のように変化させたものをそれぞれ触媒層シートＧ〜Ｎ
とした。
記のように作製した触媒層シートを用いて、蒸留水中の
浸漬時間と浸漬後の乾燥温度および乾燥時間を（表２）
のように変化させたものをそれぞれ触媒層シートＧ〜Ｎ
とした。
【００１９】
【表２】
【００２０】次に、上記の各触媒層シートを用いてシー
トの引張強度および電流特性を測定した。
トの引張強度および電流特性を測定した。
【００２１】ここで、電流特性の測定方法は、半電池試
験セルを用い、触媒層シートの片側をネット状の集電体
に一定圧力で圧着し、触媒層側を濃度４０重量％のＫＯ
Ｈ水溶液中に浸し、集電体側を空気にさらして、参照電
極にはＨｇ／ＨｇＯを、対極には白金を用いて行った。
また、測定電流値は空気亜鉛電池の電池電圧で０．９Ｖ
に相当する電位である−２００ｍＶでの単位面積当たり
の電流値とした。
験セルを用い、触媒層シートの片側をネット状の集電体
に一定圧力で圧着し、触媒層側を濃度４０重量％のＫＯ
Ｈ水溶液中に浸し、集電体側を空気にさらして、参照電
極にはＨｇ／ＨｇＯを、対極には白金を用いて行った。
また、測定電流値は空気亜鉛電池の電池電圧で０．９Ｖ
に相当する電位である−２００ｍＶでの単位面積当たり
の電流値とした。
【００２２】また、電流値は触媒層シートを作製した後
の初度とシートを６０℃で１０日間、亜鉛粉を分散した
ゲル状電解液上に放置したものとを測定した。
の初度とシートを６０℃で１０日間、亜鉛粉を分散した
ゲル状電解液上に放置したものとを測定した。
【００２３】この結果を（表１）と（表２）に示す。
（表１）に示したように、グリセリンの添加量を５０〜
６５重量％とすると、触媒層シートの引張強度、保存後
の電流特性ともに優れた値を得ることができた。
（表１）に示したように、グリセリンの添加量を５０〜
６５重量％とすると、触媒層シートの引張強度、保存後
の電流特性ともに優れた値を得ることができた。
【００２４】グリセリンの量が５０重量％より少なくな
るとＰＴＦＥ樹脂の繊維化が不十分になりシートの結合
力が弱くなって強度が低下し、またグリセリンの量が６
５重量％より多くなると成型後のシート中に含まれるグ
リセリンを全て除去することができなく、シート中に残
存したグリセリンの吸湿により触媒粉末や炭素系粉末へ
の電解液の供給が不足して電流特性が低下したと考えら
れる。
るとＰＴＦＥ樹脂の繊維化が不十分になりシートの結合
力が弱くなって強度が低下し、またグリセリンの量が６
５重量％より多くなると成型後のシート中に含まれるグ
リセリンを全て除去することができなく、シート中に残
存したグリセリンの吸湿により触媒粉末や炭素系粉末へ
の電解液の供給が不足して電流特性が低下したと考えら
れる。
【００２５】さらに、（表２）に示したように、シート
成型後シートを１５０℃または１８０℃で２〜３時間乾
燥させた触媒層シートＫ〜Ｎでは、シート成型後シート
を水中に１０分または３０分間浸漬し、ついで水中から
シートを引き上げて１５０℃または１８０℃で３０分間
乾燥させた触媒層シートＧ〜Ｊに比べて引張強度、保存
特性ともに低下した。
成型後シートを１５０℃または１８０℃で２〜３時間乾
燥させた触媒層シートＫ〜Ｎでは、シート成型後シート
を水中に１０分または３０分間浸漬し、ついで水中から
シートを引き上げて１５０℃または１８０℃で３０分間
乾燥させた触媒層シートＧ〜Ｊに比べて引張強度、保存
特性ともに低下した。
【００２６】これは、シートＧ〜Ｊではシートを短時間
で乾燥したため、シートが熱によって劣化することはな
くシートの機械的強度を良好に保つことができたと考え
られる。また、シートＧ〜Ｊでは成型後のシートを水中
に浸漬してシート中のグリセリンを十分に溶出させてお
り、この後シートを乾燥させることによりシート中にグ
リセリンが残留することはなく触媒層シートの電流特性
を良好に保つことができたと考えられる。
で乾燥したため、シートが熱によって劣化することはな
くシートの機械的強度を良好に保つことができたと考え
られる。また、シートＧ〜Ｊでは成型後のシートを水中
に浸漬してシート中のグリセリンを十分に溶出させてお
り、この後シートを乾燥させることによりシート中にグ
リセリンが残留することはなく触媒層シートの電流特性
を良好に保つことができたと考えられる。
【００２７】なお、本実施例では活性炭を３５重量％、
ケッチェンブラックを１２重量％、マンガン酸化物を４
６重量％、ＰＴＦＥ樹脂を７重量％としたが、これ以外
に活性炭３０〜４０重量％、ケッチェンブラック１０〜
２０重量％、マンガン酸化物４０〜５５重量％、ＰＴＦ
Ｅ樹脂５〜１５重量％の範囲であれば同様の効果が得ら
れる。
ケッチェンブラックを１２重量％、マンガン酸化物を４
６重量％、ＰＴＦＥ樹脂を７重量％としたが、これ以外
に活性炭３０〜４０重量％、ケッチェンブラック１０〜
２０重量％、マンガン酸化物４０〜５５重量％、ＰＴＦ
Ｅ樹脂５〜１５重量％の範囲であれば同様の効果が得ら
れる。
【００２８】また、本実施例では成型後の触媒層シート
を水中に３０分間浸漬し、ついで水中からシートを引き
上げて１５０℃または１８０℃で３０分間乾燥したが、
水以外にアルコールでも良く、これらの溶媒の中にシー
トを１０〜６０分浸漬した後、１５０〜２００℃で０．
５〜１時間乾燥しても同様の効果が得られる。
を水中に３０分間浸漬し、ついで水中からシートを引き
上げて１５０℃または１８０℃で３０分間乾燥したが、
水以外にアルコールでも良く、これらの溶媒の中にシー
トを１０〜６０分浸漬した後、１５０〜２００℃で０．
５〜１時間乾燥しても同様の効果が得られる。
【００２９】さらに、本実施例ではカーボンブラックと
してケッチェンブラックを用いたがこれ以外にアセチレ
ンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラッ
ク、サーマルブラック、ランプブラック等であっても同
様の効果が得られる。
してケッチェンブラックを用いたがこれ以外にアセチレ
ンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラッ
ク、サーマルブラック、ランプブラック等であっても同
様の効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、本発明の空気亜鉛電池用
触媒層の製造法では、活性炭，カーボンブラックとマン
ガン酸化物とポリテトラフルオロエチレン樹脂の各粉末
を触媒層の構成材料としてこれらを混合する工程と、こ
の混合物にグリセリンを添加して混練しこれをシート状
に成型する工程と、成型したシートを水またはアルコー
ル中に浸漬させた後、乾燥させる工程とからなるもので
あり、触媒層シートの成型時にはグリセリンの添加によ
ってポリテトラフルオロエチレン樹脂の繊維化を促進さ
せ各粉末の結合力を高めて触媒層シートの機械的強度を
向上させることができるとともに、成型後の触媒層シー
トの水またはアルコール中への浸漬およびシートの短時
間の乾燥によってシート中からグリセリンを取り除くこ
とができ、触媒層シート中にグリセリンが残留すること
による電流特性の低下を防止することができる。
触媒層の製造法では、活性炭，カーボンブラックとマン
ガン酸化物とポリテトラフルオロエチレン樹脂の各粉末
を触媒層の構成材料としてこれらを混合する工程と、こ
の混合物にグリセリンを添加して混練しこれをシート状
に成型する工程と、成型したシートを水またはアルコー
ル中に浸漬させた後、乾燥させる工程とからなるもので
あり、触媒層シートの成型時にはグリセリンの添加によ
ってポリテトラフルオロエチレン樹脂の繊維化を促進さ
せ各粉末の結合力を高めて触媒層シートの機械的強度を
向上させることができるとともに、成型後の触媒層シー
トの水またはアルコール中への浸漬およびシートの短時
間の乾燥によってシート中からグリセリンを取り除くこ
とができ、触媒層シート中にグリセリンが残留すること
による電流特性の低下を防止することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】活性炭，カーボンブラックと、マンガン酸
化物と、ポリテトラフルオロエチレン樹脂の各粉末を混
合する工程と、この混合物にグリセリンを添加して混練
しこれをシート状に成型する工程と、成型したシートを
水またはアルコール中に浸漬した後、乾燥させる工程と
からなる空気亜鉛電池用触媒層の製造法。 - 【請求項２】グリセリンの添加量を前記混合物の重量の
５０〜６５重量％とする請求項１記載の空気亜鉛電池用
触媒層の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6021034A JPH07230812A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 空気亜鉛電池用触媒層の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6021034A JPH07230812A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 空気亜鉛電池用触媒層の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07230812A true JPH07230812A (ja) | 1995-08-29 |
Family
ID=12043688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6021034A Pending JPH07230812A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 空気亜鉛電池用触媒層の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07230812A (ja) |
-
1994
- 1994-02-18 JP JP6021034A patent/JPH07230812A/ja active Pending
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