JPH0992297A - 燃料電池電極の製造方法 - Google Patents
燃料電池電極の製造方法Info
- Publication number
- JPH0992297A JPH0992297A JP7249283A JP24928395A JPH0992297A JP H0992297 A JPH0992297 A JP H0992297A JP 7249283 A JP7249283 A JP 7249283A JP 24928395 A JP24928395 A JP 24928395A JP H0992297 A JPH0992297 A JP H0992297A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive
- sheet
- water
- catalyst layer
- water repellent
- Prior art date
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】触媒金属を無駄なく使用してコスト低減を図
り、また触媒層に触媒金属を均一に分散、担持する。 【解決手段】導電性成分及び撥水剤を含み撥水処理され
た多孔性の導電性基材シートの表面に、導電性粉末を含
み撥水処理されていない多孔性の触媒層が形成された導
電性シートを、触媒金属溶液の浴槽中に浸漬する。触媒
金属溶液は、撥水処理された導電性基材シートには浸透
せずに、撥水処理されていない触媒層のみに均一に浸透
する。浴槽から引き上げた導電性シートを垂直保持して
乾燥し、加熱処理した後、上下反転させて再び浴槽中に
浸漬することを繰り返すことにより、触媒金属をより均
一に触媒層中に担持させることが可能となる。
り、また触媒層に触媒金属を均一に分散、担持する。 【解決手段】導電性成分及び撥水剤を含み撥水処理され
た多孔性の導電性基材シートの表面に、導電性粉末を含
み撥水処理されていない多孔性の触媒層が形成された導
電性シートを、触媒金属溶液の浴槽中に浸漬する。触媒
金属溶液は、撥水処理された導電性基材シートには浸透
せずに、撥水処理されていない触媒層のみに均一に浸透
する。浴槽から引き上げた導電性シートを垂直保持して
乾燥し、加熱処理した後、上下反転させて再び浴槽中に
浸漬することを繰り返すことにより、触媒金属をより均
一に触媒層中に担持させることが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池電極の製造
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境及び資源に対する施策の重要
性が認識され、大気汚染防止、特に炭酸ガス排出による
温暖化の防止、脱石油、省資源及びエネルギー供給の高
効率化が強く求められており、これらの要求に応えるべ
く燃料電池の実用化に向けて研究が進められている。燃
料電池は４０〜６０％と発電効率が高く、さらに排熱回
収により総合効率が８０％にも達すること、燃料として
天然ガス、水素、メタノール、ＬＰＧ、石炭ガス化ガス
など資源と環境面から望ましい選択が可能であること、
騒音や排気ガスなどによる公害要素がほとんどないこと
等、の利点を備えるため、資源制約が少なく、環境負荷
の小さい新エネルギーとして大きな期待を寄せられてい
る。
性が認識され、大気汚染防止、特に炭酸ガス排出による
温暖化の防止、脱石油、省資源及びエネルギー供給の高
効率化が強く求められており、これらの要求に応えるべ
く燃料電池の実用化に向けて研究が進められている。燃
料電池は４０〜６０％と発電効率が高く、さらに排熱回
収により総合効率が８０％にも達すること、燃料として
天然ガス、水素、メタノール、ＬＰＧ、石炭ガス化ガス
など資源と環境面から望ましい選択が可能であること、
騒音や排気ガスなどによる公害要素がほとんどないこと
等、の利点を備えるため、資源制約が少なく、環境負荷
の小さい新エネルギーとして大きな期待を寄せられてい
る。
【０００３】燃料電池は電解質の種類により、リン酸
型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、及び固体高分子型等
に分類されるが、いずれの燃料電池も一対の多孔性電極
間に電解質を挟持し、二つの電極を負荷を介して接続し
た構成とされている。この燃料電池の原理は、水の電気
分解の逆の反応を利用するもので、電解質を挟んだ電極
の一方（陰極側）に水素（燃料）、他方（陽極側）に酸
素（空気、酸化剤）を送り込み、二つの電極を負荷を通
して接続することにより、水素（燃料）と酸素（空気、
酸化剤）とを反応させて、水と電気エネルギーを得ると
いうものである。この反応は電気化学反応と呼ばれ、水
素又は酸素がイオン化し、そのイオンは電解質中を通っ
て対極に移動するとともに、イオン化の過程でできた電
子は外部負荷を通って対極に移動し、対極にて酸化反応
により水を生成する。
型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、及び固体高分子型等
に分類されるが、いずれの燃料電池も一対の多孔性電極
間に電解質を挟持し、二つの電極を負荷を介して接続し
た構成とされている。この燃料電池の原理は、水の電気
分解の逆の反応を利用するもので、電解質を挟んだ電極
の一方（陰極側）に水素（燃料）、他方（陽極側）に酸
素（空気、酸化剤）を送り込み、二つの電極を負荷を通
して接続することにより、水素（燃料）と酸素（空気、
酸化剤）とを反応させて、水と電気エネルギーを得ると
いうものである。この反応は電気化学反応と呼ばれ、水
素又は酸素がイオン化し、そのイオンは電解質中を通っ
て対極に移動するとともに、イオン化の過程でできた電
子は外部負荷を通って対極に移動し、対極にて酸化反応
により水を生成する。
【０００４】このような燃料電池の電極は、一般に、カ
ーボンシート等の多孔性の導電性基材シートと、該基材
シートの表面に形成され、カーボン粉末等の導電性粉
末、触媒金属粒子としての白金及び撥水剤としてのポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む多孔性の触
媒層とから構成されている。なお、触媒層中に含まれる
白金は上記電気化学反応を促進するためのものである。
また、触媒層中に含まれる撥水剤は、触媒層における通
気性を向上させて導電性粉末と水素又は酸素等の気体と
の接触を促進し、水に濡れることを防ぐことにより電極
としての耐久性を向上させるためのものである。
ーボンシート等の多孔性の導電性基材シートと、該基材
シートの表面に形成され、カーボン粉末等の導電性粉
末、触媒金属粒子としての白金及び撥水剤としてのポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む多孔性の触
媒層とから構成されている。なお、触媒層中に含まれる
白金は上記電気化学反応を促進するためのものである。
また、触媒層中に含まれる撥水剤は、触媒層における通
気性を向上させて導電性粉末と水素又は酸素等の気体と
の接触を促進し、水に濡れることを防ぐことにより電極
としての耐久性を向上させるためのものである。
【０００５】上記従来の燃料電池の電極は、例えば、予
め白金を担持したカーボン粉末に、撥水剤としてのＰＴ
ＦＥを水懸濁液状で加え、得られた混合物を混練してペ
ーストを形成するか、あるいはカーボン粉末に白金溶液
を混合し、さらに撥水剤としてのＰＴＦＥを水懸濁液状
で加え、得られた混合物を混練してペーストを形成し、
このようにして得られたペーストをカーボンシート等の
多孔性の導電性基材シートの表面に均一に塗布し、その
後乾燥することにより、基材シートの表面上に触媒層を
形成して製造されていた。
め白金を担持したカーボン粉末に、撥水剤としてのＰＴ
ＦＥを水懸濁液状で加え、得られた混合物を混練してペ
ーストを形成するか、あるいはカーボン粉末に白金溶液
を混合し、さらに撥水剤としてのＰＴＦＥを水懸濁液状
で加え、得られた混合物を混練してペーストを形成し、
このようにして得られたペーストをカーボンシート等の
多孔性の導電性基材シートの表面に均一に塗布し、その
後乾燥することにより、基材シートの表面上に触媒層を
形成して製造されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の電
極製造方法は、触媒層を形成するためのペースト中に白
金を混入しているため、ペースト作成時の容器等にペー
ストが付着物として残留したりすることなどにより、高
価な白金が無駄になることが多く、コスト的に不利であ
った。
極製造方法は、触媒層を形成するためのペースト中に白
金を混入しているため、ペースト作成時の容器等にペー
ストが付着物として残留したりすることなどにより、高
価な白金が無駄になることが多く、コスト的に不利であ
った。
【０００７】また、白金溶液は一般に酸性溶液であるた
め、白金の粒成長を抑制するために行うペースト化の際
のｐＨ調整が困難となり、触媒層に白金を均一に分散、
担持させることが困難であるという問題もあった。本発
明は上記実情に鑑みてなされたものであり、触媒金属を
無駄なく使用してコスト低減を図ることができ、また触
媒層に触媒金属を均一に分散、担持することのできる燃
料電池電極の製造方法を提供することを解決すべき技術
課題とするものである。
め、白金の粒成長を抑制するために行うペースト化の際
のｐＨ調整が困難となり、触媒層に白金を均一に分散、
担持させることが困難であるという問題もあった。本発
明は上記実情に鑑みてなされたものであり、触媒金属を
無駄なく使用してコスト低減を図ることができ、また触
媒層に触媒金属を均一に分散、担持することのできる燃
料電池電極の製造方法を提供することを解決すべき技術
課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の燃料電池電極の製造方法は、導電性成分及び撥水剤
を含み撥水処理された多孔性の導電性基材シートの表面
に、導電性粉末を含み撥水処理されていない多孔性の触
媒層が形成された導電性シートを、触媒金属溶液の浴槽
中に浸漬することにより、該触媒金属溶液を上記撥水処
理されていない触媒層に浸透させることを特徴とするも
のである。
明の燃料電池電極の製造方法は、導電性成分及び撥水剤
を含み撥水処理された多孔性の導電性基材シートの表面
に、導電性粉末を含み撥水処理されていない多孔性の触
媒層が形成された導電性シートを、触媒金属溶液の浴槽
中に浸漬することにより、該触媒金属溶液を上記撥水処
理されていない触媒層に浸透させることを特徴とするも
のである。
【０００９】本発明方法は、撥水処理された導電性基材
シートの表面に撥水処理されていない触媒層を形成した
導電性シートを触媒金属溶液の浴槽中に浸漬するので、
触媒金属溶液は撥水処理された導電性基材シート中には
浸透せずに撥水処理されていない触媒層のみに均一に浸
透する。
シートの表面に撥水処理されていない触媒層を形成した
導電性シートを触媒金属溶液の浴槽中に浸漬するので、
触媒金属溶液は撥水処理された導電性基材シート中には
浸透せずに撥水処理されていない触媒層のみに均一に浸
透する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料電池電極の製
造方法に係る実施形態について説明する。まず、導電性
成分及び撥水剤を含み撥水処理された多孔性の導電性基
材シートの表面に、導電性粉末を含み撥水処理されてい
ない多孔性の触媒層が形成された導電性シートを準備す
る。
造方法に係る実施形態について説明する。まず、導電性
成分及び撥水剤を含み撥水処理された多孔性の導電性基
材シートの表面に、導電性粉末を含み撥水処理されてい
ない多孔性の触媒層が形成された導電性シートを準備す
る。
【００１１】上記導電性基材シートとしては、カーボン
シートやカーボンクロス発泡ニッケルペーパー等を用い
ることができる。この導電性基材シートを撥水処理する
には、例えば、撥水剤としてのポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）やジメチルポリシロキサン等のディス
パージョン（ＰＴＦＥを３０〜６０ｗｔ％程度の割合で
水中に分散したもの等）に浸漬し、８０℃×３０分の条
件で乾燥後、使用する撥水剤の種類に応じた適当な温度
に加熱することにより行うことができる。なお、撥水処
理時の加熱条件としては、例えば、撥水剤としてポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた場合は３５
０〜３８０℃程度で５〜３０分程度とすることができ
る。
シートやカーボンクロス発泡ニッケルペーパー等を用い
ることができる。この導電性基材シートを撥水処理する
には、例えば、撥水剤としてのポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）やジメチルポリシロキサン等のディス
パージョン（ＰＴＦＥを３０〜６０ｗｔ％程度の割合で
水中に分散したもの等）に浸漬し、８０℃×３０分の条
件で乾燥後、使用する撥水剤の種類に応じた適当な温度
に加熱することにより行うことができる。なお、撥水処
理時の加熱条件としては、例えば、撥水剤としてポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた場合は３５
０〜３８０℃程度で５〜３０分程度とすることができ
る。
【００１２】このように撥水処理された導電性基材シー
トの表面に、導電性粉末を含み撥水処理されていない多
孔性の触媒層を形成するには、例えば以下のように行う
ことができる。まず、カーボンブラック等の導電性粉末
と、撥水剤としてのＰＴＦＥディスパージョン（ＰＴＦ
Ｅを３０〜６０ｗｔ％程度の割合で水中に分散したも
の）等とを混合し、８０℃×２〜３日の条件で乾燥し
て、カーボンブラックとＰＴＦＥとの混合粉を得る。こ
の混合粉にセルナＳＥ６０４（中京油脂社製、商品名）
等のエタノール系溶剤を混合し、混練してペーストを得
る。得られたペーストを上記撥水処理した導電性基材シ
ートの表面にドクターブレード法等により均一に塗布
し、真空で１時間の条件で乾燥することにより、導電性
粉末及び撥水剤よりなる多孔性の触媒層を導電性基材シ
ートの表面に形成する。このようにして得られた触媒層
は撥水剤を含んでいるが、加熱による撥水処理が施され
ていないので、撥水性を発揮せず、親水性のものとな
る。なお、触媒層中に触媒金属粒子を担持させた後に、
該触媒層に撥水剤を浸透、保持させることも勿論可能で
ある。
トの表面に、導電性粉末を含み撥水処理されていない多
孔性の触媒層を形成するには、例えば以下のように行う
ことができる。まず、カーボンブラック等の導電性粉末
と、撥水剤としてのＰＴＦＥディスパージョン（ＰＴＦ
Ｅを３０〜６０ｗｔ％程度の割合で水中に分散したも
の）等とを混合し、８０℃×２〜３日の条件で乾燥し
て、カーボンブラックとＰＴＦＥとの混合粉を得る。こ
の混合粉にセルナＳＥ６０４（中京油脂社製、商品名）
等のエタノール系溶剤を混合し、混練してペーストを得
る。得られたペーストを上記撥水処理した導電性基材シ
ートの表面にドクターブレード法等により均一に塗布
し、真空で１時間の条件で乾燥することにより、導電性
粉末及び撥水剤よりなる多孔性の触媒層を導電性基材シ
ートの表面に形成する。このようにして得られた触媒層
は撥水剤を含んでいるが、加熱による撥水処理が施され
ていないので、撥水性を発揮せず、親水性のものとな
る。なお、触媒層中に触媒金属粒子を担持させた後に、
該触媒層に撥水剤を浸透、保持させることも勿論可能で
ある。
【００１３】上記導電性基材シート及び触媒層の厚さ
は、特に限定されるものではないが、導電性基材シート
の厚さは９０〜３６０μｍ程度、触媒層の厚さは５〜２
０μｍ程度とすることができる。次に、上記のようにし
て得られた撥水処理された導電性基材シートの表面に撥
水処理されていない触媒層が形成された導電性シート
を、触媒金属溶液の浴槽中に浸漬する。これにより、触
媒金属溶液は、撥水処理された導電性基材シートには浸
透せず、撥水処理されていない触媒層のみに均一に浸透
する。
は、特に限定されるものではないが、導電性基材シート
の厚さは９０〜３６０μｍ程度、触媒層の厚さは５〜２
０μｍ程度とすることができる。次に、上記のようにし
て得られた撥水処理された導電性基材シートの表面に撥
水処理されていない触媒層が形成された導電性シート
を、触媒金属溶液の浴槽中に浸漬する。これにより、触
媒金属溶液は、撥水処理された導電性基材シートには浸
透せず、撥水処理されていない触媒層のみに均一に浸透
する。
【００１４】触媒金属として白金を採用する場合は、触
媒金属溶液として、所定濃度のジニトロジアミン白金硝
酸溶液、塩化白金酸水溶液やテトラアンミン白金溶液等
を用いることができる。この触媒金属溶液の濃度は、特
に限定されるものではないが、触媒層中に担持させる触
媒金属量や、後述するように触媒金属溶液中に導電性シ
ートを繰り返し浸漬する場合の浸漬回数等に応じて適宜
設定することができる。ただし、触媒層中に触媒金属を
より均一に担持させる観点からは、濃度をある程度低く
調整した触媒金属溶液中に導電性シートを浸漬すること
を多数回繰り返すことが好ましい。例えば白金溶液の場
合、白金濃度を１０〜１００ｇ／ｌとし、浸漬回数を２
〜１０回程度とすることが好ましい。
媒金属溶液として、所定濃度のジニトロジアミン白金硝
酸溶液、塩化白金酸水溶液やテトラアンミン白金溶液等
を用いることができる。この触媒金属溶液の濃度は、特
に限定されるものではないが、触媒層中に担持させる触
媒金属量や、後述するように触媒金属溶液中に導電性シ
ートを繰り返し浸漬する場合の浸漬回数等に応じて適宜
設定することができる。ただし、触媒層中に触媒金属を
より均一に担持させる観点からは、濃度をある程度低く
調整した触媒金属溶液中に導電性シートを浸漬すること
を多数回繰り返すことが好ましい。例えば白金溶液の場
合、白金濃度を１０〜１００ｇ／ｌとし、浸漬回数を２
〜１０回程度とすることが好ましい。
【００１５】触媒金属溶液中への導電性シートの浸漬時
間は特に限定されるものではないが、触媒金属溶液の触
媒層への浸透、吸着は、ある程度の時間経過により飽和
に達してそれ以上進行しなくなるので、触媒金属溶液の
濃度や浸漬回数等に応じて適宜調整する。上述したよう
に、触媒層中に触媒金属をより均一に担持させる観点か
ら、導電性シートを触媒金属溶液中に繰り返し浸漬する
ことが好ましい。繰り返し浸漬する場合は、浴槽から引
き上げた導電性シートを垂直に保持した状態で表面が乾
くまで自然乾燥し、その後２００〜２８０℃程度で５〜
３０分程度加熱した後、再び浴槽に浸漬する。このよう
に浴槽から引き上げた導電性シートを垂直保持した状態
で乾燥することにより、導電性シートの触媒層中に浸透
した触媒金属溶液は重力により垂れ下がり、導電性シー
トの下側における触媒層中により多くの触媒金属溶液が
付着する。そして、再び浴槽から引き上げた導電性シー
トを最初の乾燥時における垂直保持状態とは上下反転さ
せた垂直保持状態で乾燥し、その後加熱する。このよう
な浸漬を繰り返し行うことにより、触媒層全体に触媒金
属を均一に浸透させることができる。なお、浴槽から引
き上げた導電性シートを垂直に保持した状態で乾燥し、
その後加熱した後、再び浴槽に浸漬する際に、垂直保持
状態から上下反転させた状態で浴槽に浸漬し、その状態
で浴槽から導電性シートを垂直に引き上げて垂直保持状
態で乾燥すれば、上記浸漬の繰り返しを容易に行うこと
ができる。
間は特に限定されるものではないが、触媒金属溶液の触
媒層への浸透、吸着は、ある程度の時間経過により飽和
に達してそれ以上進行しなくなるので、触媒金属溶液の
濃度や浸漬回数等に応じて適宜調整する。上述したよう
に、触媒層中に触媒金属をより均一に担持させる観点か
ら、導電性シートを触媒金属溶液中に繰り返し浸漬する
ことが好ましい。繰り返し浸漬する場合は、浴槽から引
き上げた導電性シートを垂直に保持した状態で表面が乾
くまで自然乾燥し、その後２００〜２８０℃程度で５〜
３０分程度加熱した後、再び浴槽に浸漬する。このよう
に浴槽から引き上げた導電性シートを垂直保持した状態
で乾燥することにより、導電性シートの触媒層中に浸透
した触媒金属溶液は重力により垂れ下がり、導電性シー
トの下側における触媒層中により多くの触媒金属溶液が
付着する。そして、再び浴槽から引き上げた導電性シー
トを最初の乾燥時における垂直保持状態とは上下反転さ
せた垂直保持状態で乾燥し、その後加熱する。このよう
な浸漬を繰り返し行うことにより、触媒層全体に触媒金
属を均一に浸透させることができる。なお、浴槽から引
き上げた導電性シートを垂直に保持した状態で乾燥し、
その後加熱した後、再び浴槽に浸漬する際に、垂直保持
状態から上下反転させた状態で浴槽に浸漬し、その状態
で浴槽から導電性シートを垂直に引き上げて垂直保持状
態で乾燥すれば、上記浸漬の繰り返しを容易に行うこと
ができる。
【００１６】このように導電性シートの触媒層に触媒金
属溶液を浸透、保持させた後、金属化合物を金属単体に
変換する還元処理、具体的には水素還元又は電解還元処
理により、触媒金属粒子を触媒層に担持させることがで
きる。したがって、触媒層を形成するためのペースト中
に触媒金属溶液を混入する従来方法では、ペーストが容
器に付着して残留したりすることにより触媒金属が無駄
になったり、ペースト化の際のｐＨ調整不良により粒成
長した触媒金属が触媒層に担持されたりするといった不
都合があったが、本実施形態によればこのような不都合
がなく、触媒金属が触媒層中に均一に担持された電極を
低コストで、かつ、簡単に製造することが可能となる。
また、浸漬回数や触媒金属溶液の濃度を調整することに
より、触媒金属の担持量を容易に制御することができ
る。
属溶液を浸透、保持させた後、金属化合物を金属単体に
変換する還元処理、具体的には水素還元又は電解還元処
理により、触媒金属粒子を触媒層に担持させることがで
きる。したがって、触媒層を形成するためのペースト中
に触媒金属溶液を混入する従来方法では、ペーストが容
器に付着して残留したりすることにより触媒金属が無駄
になったり、ペースト化の際のｐＨ調整不良により粒成
長した触媒金属が触媒層に担持されたりするといった不
都合があったが、本実施形態によればこのような不都合
がなく、触媒金属が触媒層中に均一に担持された電極を
低コストで、かつ、簡単に製造することが可能となる。
また、浸漬回数や触媒金属溶液の濃度を調整することに
より、触媒金属の担持量を容易に制御することができ
る。
【００１７】なお、本発明の好ましい態様として、以下
のものを挙げることができる。すなわち、導電性成分及
び撥水剤を含み撥水処理された多孔性の導電性基材シー
トの表面に、導電性粉末を含み撥水処理されていない多
孔性の触媒層が形成された導電性シートを、触媒金属溶
液の浴槽中に浸漬する第１浸漬工程と、該浴槽から引き
上げた導電性シートを垂直に保持した状態で乾燥する第
１乾燥工程と、該乾燥後の導電性シートを熱処理する第
１熱処理工程と、該熱処理された導電性シートを上記触
媒金属溶液の浴槽中に浸漬する第２浸漬工程と、該浴槽
から引き上げた導電性シートを上記第１乾燥工程の垂直
保持状態とは上下反転させた垂直保持状態で乾燥する第
２乾燥工程と、該乾燥後の導電性シートを熱処理する第
２熱処理工程とを繰り返し実施することを特徴とする燃
料電池電極の製造方法。
のものを挙げることができる。すなわち、導電性成分及
び撥水剤を含み撥水処理された多孔性の導電性基材シー
トの表面に、導電性粉末を含み撥水処理されていない多
孔性の触媒層が形成された導電性シートを、触媒金属溶
液の浴槽中に浸漬する第１浸漬工程と、該浴槽から引き
上げた導電性シートを垂直に保持した状態で乾燥する第
１乾燥工程と、該乾燥後の導電性シートを熱処理する第
１熱処理工程と、該熱処理された導電性シートを上記触
媒金属溶液の浴槽中に浸漬する第２浸漬工程と、該浴槽
から引き上げた導電性シートを上記第１乾燥工程の垂直
保持状態とは上下反転させた垂直保持状態で乾燥する第
２乾燥工程と、該乾燥後の導電性シートを熱処理する第
２熱処理工程とを繰り返し実施することを特徴とする燃
料電池電極の製造方法。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の燃料電池電極の製造方法につ
いて、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）膜厚１８０μｍ、１２ｃｍ×１２ｃｍのカ
ーボンシート（商品名：トレカ、東レ社製）を、ＰＴＦ
Ｅディスパージョン（ＰＴＦＥを３０ｗｔ％の割合で水
中に分散したもの）中に１分程度浸し、その後８０℃×
３０分の条件で乾燥した。そして、３８０℃の温度で３
０分加熱して、撥水処理したカーボンシート（導電性基
材シート）を得た。
いて、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）膜厚１８０μｍ、１２ｃｍ×１２ｃｍのカ
ーボンシート（商品名：トレカ、東レ社製）を、ＰＴＦ
Ｅディスパージョン（ＰＴＦＥを３０ｗｔ％の割合で水
中に分散したもの）中に１分程度浸し、その後８０℃×
３０分の条件で乾燥した。そして、３８０℃の温度で３
０分加熱して、撥水処理したカーボンシート（導電性基
材シート）を得た。
【００１９】一方、カーボンブラック３０ｇと、ＰＴＦ
Ｅディスパージョン（ＰＴＦＥを６０ｗｔ％の割合で水
中に分散したもの）２１ｇとを混合し、８０℃×２〜３
日の条件で乾燥して、カーボンブラックとＰＴＦＥとの
混合粉を得た。この混合粉４ｇにセルナＳＥ６０４（中
京油脂社製、商品名）のエタノール系溶剤を３０ｇ混合
し、混練してペーストを得た。得られたペーストを上記
撥水処理したカーボンシートの表面にドクターブレード
法により均一に塗布し、真空×１時間の条件で乾燥する
ことにより、導電性粉末としてのカーボンブラック及び
撥水剤としてのＰＴＦＥよりなり、撥水処理されていな
い多孔性の触媒層をカーボンシート１の表面に形成し
た。なお、触媒層の膜厚は１０μｍである。
Ｅディスパージョン（ＰＴＦＥを６０ｗｔ％の割合で水
中に分散したもの）２１ｇとを混合し、８０℃×２〜３
日の条件で乾燥して、カーボンブラックとＰＴＦＥとの
混合粉を得た。この混合粉４ｇにセルナＳＥ６０４（中
京油脂社製、商品名）のエタノール系溶剤を３０ｇ混合
し、混練してペーストを得た。得られたペーストを上記
撥水処理したカーボンシートの表面にドクターブレード
法により均一に塗布し、真空×１時間の条件で乾燥する
ことにより、導電性粉末としてのカーボンブラック及び
撥水剤としてのＰＴＦＥよりなり、撥水処理されていな
い多孔性の触媒層をカーボンシート１の表面に形成し
た。なお、触媒層の膜厚は１０μｍである。
【００２０】また、触媒金属溶液として、ジニトロジア
ミン白金硝酸溶液（田中貴金属社製、濃度：Ｐｔ１０ｇ
／１００ｍｌ）の原液を準備し、浴槽中に入れた。上記
触媒層が形成されたカーボンシートを複数枚垂直状態に
保持可能で、昇降可能な保持治具にセットし、カーボン
シートを垂直状態に維持したまま上記浴槽中に浸漬し、
３０分間保持した。そして、浴槽からカーボンシートの
垂直状態を保持したまま上記保持治具を垂直に引き上
げ、そのままの状態で２０分間自然乾燥して表面を乾か
した後、２００℃で３０分間熱処理した。
ミン白金硝酸溶液（田中貴金属社製、濃度：Ｐｔ１０ｇ
／１００ｍｌ）の原液を準備し、浴槽中に入れた。上記
触媒層が形成されたカーボンシートを複数枚垂直状態に
保持可能で、昇降可能な保持治具にセットし、カーボン
シートを垂直状態に維持したまま上記浴槽中に浸漬し、
３０分間保持した。そして、浴槽からカーボンシートの
垂直状態を保持したまま上記保持治具を垂直に引き上
げ、そのままの状態で２０分間自然乾燥して表面を乾か
した後、２００℃で３０分間熱処理した。
【００２１】次に、各カーボンシートを上下反転させて
上記保持治具にセットし、上記と同様の、浸漬、乾燥、
熱処理をした。このように、カーボンシートを浴槽に浸
漬する毎に上下反転させて浸漬し、そのままの状態で浴
槽から引き上げて乾燥、熱処理する工程を全部で１０回
繰り返した。このとき、浴槽から引き上げて乾燥、熱処
理した後に毎回白金含浸量を重量測定することにより調
べた。上記と同様の操作を２回行った結果を表１及び図
１に示す。
上記保持治具にセットし、上記と同様の、浸漬、乾燥、
熱処理をした。このように、カーボンシートを浴槽に浸
漬する毎に上下反転させて浸漬し、そのままの状態で浴
槽から引き上げて乾燥、熱処理する工程を全部で１０回
繰り返した。このとき、浴槽から引き上げて乾燥、熱処
理した後に毎回白金含浸量を重量測定することにより調
べた。上記と同様の操作を２回行った結果を表１及び図
１に示す。
【００２２】（実施例２）触媒金属溶液として、ジニト
ロジアミン白金硝酸溶液（田中貴金属社製、濃度：Ｐｔ
１０ｇ／１００ｍｌ）の原液を体積で１／２に希釈した
もの（濃度：Ｐｔ５ｇ／１００ｍｌ）を用いること以外
は、上記実施例１と同様である。上記実施例１と同様に
白金含浸量を調べた結果を表１及び図１に示す。
ロジアミン白金硝酸溶液（田中貴金属社製、濃度：Ｐｔ
１０ｇ／１００ｍｌ）の原液を体積で１／２に希釈した
もの（濃度：Ｐｔ５ｇ／１００ｍｌ）を用いること以外
は、上記実施例１と同様である。上記実施例１と同様に
白金含浸量を調べた結果を表１及び図１に示す。
【００２３】（実施例３）触媒金属溶液として、ジニト
ロジアミン白金硝酸溶液（田中貴金属社製、濃度：Ｐｔ
１０ｇ／１００ｍｌ）の原液を体積で１／３に希釈した
もの（濃度：Ｐｔ３．３ｇ／１００ｍｌ）を用いること
以外は、上記実施例１と同様である。上記実施例１と同
様に白金含浸量を調べた結果を表１及び図１に示す。
ロジアミン白金硝酸溶液（田中貴金属社製、濃度：Ｐｔ
１０ｇ／１００ｍｌ）の原液を体積で１／３に希釈した
もの（濃度：Ｐｔ３．３ｇ／１００ｍｌ）を用いること
以外は、上記実施例１と同様である。上記実施例１と同
様に白金含浸量を調べた結果を表１及び図１に示す。
【００２４】
【表１】 また、上記実施例１〜３において、白金の均一担持性を
調べるため、電極面全体で１ｃｍ角のサンプルをランダ
ムに８個採取し、それぞれについてガス吸着法により白
金の有効表面積を測定したところ、各サンプルともほぼ
同じ値となった。
調べるため、電極面全体で１ｃｍ角のサンプルをランダ
ムに８個採取し、それぞれについてガス吸着法により白
金の有効表面積を測定したところ、各サンプルともほぼ
同じ値となった。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の燃料電池電
極の製造方法は、撥水処理された導電性基材シートの表
面に撥水処理されていない触媒層を形成した導電性シー
トを触媒金属溶液の浴槽中に浸漬するものであるから、
触媒金属溶液は撥水処理された導電性基材シート中には
浸透せずに撥水処理されていない触媒層のみに均一に浸
透する。
極の製造方法は、撥水処理された導電性基材シートの表
面に撥水処理されていない触媒層を形成した導電性シー
トを触媒金属溶液の浴槽中に浸漬するものであるから、
触媒金属溶液は撥水処理された導電性基材シート中には
浸透せずに撥水処理されていない触媒層のみに均一に浸
透する。
【００２６】したがって、触媒層を形成するためのペー
スト中に触媒金属溶液を混入する従来方法では、ペース
トが容器に付着して残留したりすることにより触媒金属
が無駄になったり、ペースト化の際のｐＨ調整不良によ
り粒成長した触媒金属が触媒層に担持されたりするとい
った不都合があったが、本発明方法によればこのような
不都合がなく、触媒金属が触媒層中に均一に担持された
電極を低コストに、かつ簡単な作業で製造することが可
能となる。
スト中に触媒金属溶液を混入する従来方法では、ペース
トが容器に付着して残留したりすることにより触媒金属
が無駄になったり、ペースト化の際のｐＨ調整不良によ
り粒成長した触媒金属が触媒層に担持されたりするとい
った不都合があったが、本発明方法によればこのような
不都合がなく、触媒金属が触媒層中に均一に担持された
電極を低コストに、かつ簡単な作業で製造することが可
能となる。
【図１】本実施例において、浸漬回数と白金含浸量との
関係を示す線図である。
関係を示す線図である。
Claims (1)
- 【請求項１】導電性成分及び撥水剤を含み撥水処理され
た多孔性の導電性基材シートの表面に、導電性粉末を含
み撥水処理されていない多孔性の触媒層が形成された導
電性シートを、触媒金属溶液の浴槽中に浸漬することに
より、該触媒金属溶液を上記撥水処理されていない触媒
層に浸透させることを特徴とする燃料電池電極の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7249283A JPH0992297A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 燃料電池電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7249283A JPH0992297A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 燃料電池電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992297A true JPH0992297A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17190668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7249283A Pending JPH0992297A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 燃料電池電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0992297A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006512724A (ja) * | 2002-12-30 | 2006-04-13 | ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト | 燃料電池用の触媒含有ガス拡散層並びにその製造方法 |
| KR20080035293A (ko) * | 2006-10-19 | 2008-04-23 | 주식회사 엘지화학 | 연료전지용 전극, 막-전극 접합체, 연료전지 및 그제조방법 |
-
1995
- 1995-09-27 JP JP7249283A patent/JPH0992297A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006512724A (ja) * | 2002-12-30 | 2006-04-13 | ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト | 燃料電池用の触媒含有ガス拡散層並びにその製造方法 |
| KR20080035293A (ko) * | 2006-10-19 | 2008-04-23 | 주식회사 엘지화학 | 연료전지용 전극, 막-전극 접합체, 연료전지 및 그제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW398097B (en) | Gas diffusion electrodes based on poly (vinylidene fluoride) carbon blends | |
| CN109449466B (zh) | 膜电极的制备方法、膜电极阳极催化层的制备方法 | |
| US3291753A (en) | Catalyst preparation | |
| US3899354A (en) | Gas electrodes and a process for producing them | |
| JP5134744B2 (ja) | ポリマー電解質−燃料電池用の膜−電極ユニット並びにその製造方法及びその製造のためのインキ | |
| Arico et al. | Methanol oxidation on carbon-supported Pt Sn electrodes in silicotungstic acid | |
| WO1993004222A1 (en) | High utilization supported catalytic metal-containing gas-diffusion electrode, process for making it, and cells utilizing it | |
| CN113795959A (zh) | 自由基清除剂、其制备方法和包含其的膜-电极组件 | |
| JP2002117865A (ja) | ポリマー電解質−燃料電池用のガス分配構造体、この種の電池用の膜−電極ユニット、ポリマー電解質−燃料電池、及びガス分配構造体の製造方法 | |
| JP4349368B2 (ja) | 燃料電池用カソード及びこれを備えた固体高分子型燃料電池 | |
| JPH04305249A (ja) | 液体燃料電池用触媒の製造方法及びその電極の製造方法 | |
| US20050260483A1 (en) | Catalyst for fuel cell and fuel cell comprising the same | |
| JPH10223233A (ja) | 燃料電池用電極および電極電解質膜接合体 | |
| KR20230124539A (ko) | 연료 전지에서 금속 나노입자를 사용하는 암모니아의 합성 방법 | |
| KR101769681B1 (ko) | 촉매 전극층, 막전극 접합체 및 연료 전지 | |
| JPH0992297A (ja) | 燃料電池電極の製造方法 | |
| US20020192535A1 (en) | Electrode for solid polymer type fuel cell and manufacturing method therefor | |
| CN109768288B (zh) | 一种生物形态Ni-Li/C催化剂及其制备方法和应用 | |
| Ornelas et al. | Accelerated degradation tests for Pt/C catalysts in sulfuric acid | |
| CN114373947B (zh) | 一种燃料电池用碳纸气体扩散层及制备方法 | |
| CN114250487B (zh) | 碳纸载锰化钌催化剂及其制备方法和应用 | |
| JP3649013B2 (ja) | 燃料電池用電極の製造方法 | |
| JP5644277B2 (ja) | 燃料電池の反応層の観察方法 | |
| JP2002373662A (ja) | 固体高分子型燃料電池用電極 | |
| JP2002373665A (ja) | 固体高分子型燃料電池用電極の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040402 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040723 |