JPH10189004A - 燃料電池用電極及びその製造方法 - Google Patents

燃料電池用電極及びその製造方法

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JPH10189004A
JPH10189004A JP8358186A JP35818696A JPH10189004A JP H10189004 A JPH10189004 A JP H10189004A JP 8358186 A JP8358186 A JP 8358186A JP 35818696 A JP35818696 A JP 35818696A JP H10189004 A JPH10189004 A JP H10189004A
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fuel cell
particles
carrier particles
catalyst
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JP8358186A
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Tsutomu Seki
務 関
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電解質膜に近い領域において膜の乾燥がなく、
電解質膜から離れた領域において生成水の凝縮が起こら
ない燃料電池用電極を得る。 【解決手段】担体粒子に活性金属を担持させてなる触媒
粒子を含む触媒層をガス拡散層上に形成した燃料電池用
電極において、該担体粒子として撥水性の異なる複数の
担体粒子を用い、電解質膜の近傍ほど撥水性の弱い担体
粒子を用いた触媒粒子を多層化してなることを特徴とす
る燃料電池用電極及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用電極及
びその製造方法に関し、より具体的には担体粒子に白
金、白金を含む合金、パラジウム等の活性金属を担持さ
せた触媒粒子、電解質、撥水化剤を含む触媒層をシート
状に形成するか、或いは例えばカーボンペーパーや撥水
化カーボンペーパー等のガス拡散層上に形成してなる形
式の燃料電池用電極及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池、例えば固体高分子型燃料電池
はイオン伝導体すなわち電解質が固体で且つ高分子であ
る点に特徴を有するものであるが、その固体高分子電解
質としては具体的にはイオン交換樹脂等の膜が使用さ
れ、この高分子電解質膜を挟んで負極（アノード）及び
正極（カソード）の両電極を配置し、例えば負極側に燃
料としての水素ガスを、また正極側には酸素又は空気を
供給して電気化学反応を起こさせることにより電気を発
生させるものである。
【０００３】燃料電池にはこれまで各種態様のものがあ
るが、図１は、そのうち固体高分子型燃料電池の一態様
を説明するための概略図である。図１中、１は高分子電
解質膜、２はカソード電極（正極）、３はアノード電極
（負極）であり、高分子電解質膜１は相対するこの正負
両電極２、３間に当接して配置されている。また４はカ
ソード電極側集電体、５はアノード電極側集電体であ
り、それぞれ正負の電極２及び３に当接されている。
【０００４】カソード電極側集電体４の電極２側には酸
素又は空気供給用の溝が設けられ、同じくアノード電極
側集電体５の電極３側には水素供給用の溝が設けられ
る。正極側集電体４の溝は酸素又は空気供給管６に、負
極側集電体５の溝は水素供給管７に連通している。また
８は正極側集電体４に当接して設けられたカソード端子
板、９は負極側集電体５に当接して設けられたアノード
端子板であり、電池の作動中にこれらを通して電力が取
り出される。さらに１０は上部枠体（上部フレーム）、
１１は下部枠体（下部フレーム）であり、これら上下両
枠体１０、１１により高分子電解質膜１からカソード端
子板８及びアノード端子板９までの電池本体を被って固
定されている。
【０００５】これら上下両枠体１０、１１間には、高分
子電解質膜１からカソード端子板８及びアノード端子板
９までの電池本体の周縁部を囲ってパッキン（ガスケッ
ト）１２が設けられ、これによってその電池本体の周縁
部を密に固定してシールし、特に高分子電解質膜１及び
正負両電極２、３に対してガスシールされている。なお
図１中、１３及び１４は冷却水供給管であり、これらは
それぞれ上部枠体１０及び下部枠体１１の内面に設けら
れた溝（閉通路）に連通し、カソード端子板８の背面及
びアノード端子板９の背面から冷却するようになってい
る。
【０００６】以上は、電池本体が単一の場合であるが、
この電池本体を二つ以上積み重ねて構成することも行わ
れる。この場合には二つ以上の各電池本体間にセパレー
タを介在させ、これにも冷却水用の溝等を設ける必要は
あるが、電池本体の周縁部を囲ってパッキンを設け、そ
の電池本体の周縁部を密に固定してシールし、高分子電
解質膜１及び正負両電極２、３に対してガスシールをす
ること等を含めて、基本的には上述単一の電池本体の場
合と同じである。この場合にはパッキン１２等の締め付
けはセパレータをも介して行われる。
【０００７】この種の燃料電池における反応は、高分子
電解質膜が水素イオン導電体としてのカチオン交換膜で
ある場合、高分子電解質膜１とカソード電極（正極）２
の間では下記式（１）の反応、高分子電解質膜とアノー
ド電極（負極）３の間では下記式（２）の反応をし、全
体としては下記式（３）の反応が起こり、カソードで水
が生成する。
【化 １】 カソード（負極）：１／２Ｏ2 ＋ ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- → Ｈ2Ｏ （１） アノード（正極）：Ｈ2 → ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- （２） 全 反 応：１／２Ｏ2 ＋ Ｈ2 → Ｈ2Ｏ （３）
【０００８】図２は、上記反応のうち、主として式
（１）の反応が起こる領域を模式的に示した図である。
図１中高分子電解質膜１としてカチオン交換膜を用いた
場合について、高分子電解質膜１とカソード電極２の部
分を一部カットして示した図に相当している。酸素又は
空気供給管６から図中矢印（↓）のように供給される酸
素は電極２を通過して高分子電解質膜１に至り、水素供
給管７から供給されて、カソード電極中で上記式（２）
の反応に従い分解した水素イオン（Ｈ+） と上記式
（１）の反応をすることにより水（Ｈ2Ｏ） を生成す
る。なおこの点、高分子電解質膜１としてアニオン交換
膜を用いた場合には、水はアノードで生成する。
【０００９】ところで、上記のような両電極としては、
従来担体が一様な担体粒子を用いた触媒粒子が使用され
る。この触媒粒子は、例えば高分子電解質の溶液を混合
し、減圧加熱処理することにより、触媒粒子に電解質を
コーティングして製造されている。ところが、このよう
な触媒粒子によって構成した電極を用いて燃料電池とし
た場合、電池の電圧が電流の増加とともに徐々に低下
し、或る時点で急激に低下してしまい、燃料電池として
十分な性能が得られないことが観察された。
【００１０】本発明者は、上記欠点の原因についてさら
に観察、追求したところ、上記のように同一の担体粒子
を用いて構成した触媒粒子を用いて電極とした場合、そ
の撥水性が一様であるため、電解質膜に近い領域では撥
水性が強すぎて膜の乾燥が起こり、他方、電解質膜から
離れた領域では撥水性が弱すぎるために、生成水の凝縮
が起こっており、これが上記性能低下の原因であること
が観察された。その状態を図２に模式的に示している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、触
媒粒子を電解質でコーティングしてなる形式の燃料電池
用電極において、活性金属を担持する担体粒子として、
撥水性が異なる担体粒子を用いることにより、電解質膜
に近い領域において膜の乾燥がなく、電解質膜から離れ
た領域において生成水の凝縮が起らない燃料電池用電極
及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、担体粒子に活
性金属を担持させてなる触媒粒子を含む触媒層をガス拡
散層上に形成した燃料電池用電極において、該担体粒子
として撥水性の異なる複数の担体粒子を用い、電解質膜
の近傍ほど撥水性の弱い担体粒子を用いた触媒粒子を多
層化してなることを特徴とする燃料電池用電極を提供す
る。
【００１３】また、本発明は、担体粒子に活性金属を担
持させた触媒粒子を含む触媒層をガス拡散層上に形成し
てなる燃料電池用電極の製造法において、該担体粒子と
して撥水性の異なる複数の担体粒子を用い、電解質膜の
近傍ほど撥水性の弱い担体粒子を用いた触媒粒子を多層
化することを特徴とする燃料電池用電極の製造方法を提
供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】燃料電池には、りん酸型、アルカ
リ型、固体高分子型等各種あるが、本発明の電極及びそ
の製造方法はそれらの何れの燃料電池用の電極としても
適用される。本発明の電極は、触媒粒子、電解質及び撥
水化剤を含むが、この触媒粒子は、担体粒子に活性金属
を担持して構成される。活性金属としては燃料電池の電
極用として有効な活性を有する金属であれば使用される
が、好ましくは白金、白金を含む合金又はパラジウムが
用いられ、これら活性金属は、担体粒子に一種又は二種
以上が担持される。
【００１５】また、活性金属を担持する担体粒子として
は特に限定はないが、好ましくはカーボンブラック等の
カーボン粒子が用いられる。例えばカーボン粒子の場
合、その撥水性は一様ではなく、その製造原料、製造条
件その他の諸条件の如何により水に対する親和性（疎水
性）に差異があり、異なる撥水性を有している。本発明
においては、活性金属担持用の担体粒子として、そのよ
うに撥水性の異なる粒子を用い、それらのそれぞれに活
性金属を担持させ、撥水性が各々異なる触媒粒子を構成
する。
【００１６】次いで、各触媒粒子を多孔性の基材上に順
次積層する。層数は２層以上、特に３〜５層程度でよい
が、勿論それ以上としてもよい。その多孔性の基材は電
極中ガス拡散層となるもので、この材料としては各種材
質からなる多孔性のペーパー又はシート（本明細書中、
両者を含めて適宜「シート」と指称している）、或いは
これらを適宜撥水化して使用することができるが、好ま
しくはカーボンペーパーや撥水化カーボンペーパーを用
いることができ、このうちその優れた特性から特に撥水
化カーボンペーパーを用いるのが特に有効である。
【００１７】上記撥水化カーボンペーパーは、所定の気
孔率及び厚さを有するカーボンペーパーを用い、これに
対して撥水化剤、好ましくはポリテトラフルオロエチレ
ン系ポリマーのディスパージョンを含浸させた後、熱処
理をして撥水化したものである。ここでポリテトラフル
オロエチレン系ポリマーとはポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）のほか、テトラフルオロエチレンーヘキ
サフルオロプロピレン共重合体等の共重合体、その他そ
の誘導体をも含む意味である。
【００１８】上記各触媒粒子の多孔性の基材、すなわち
ガス拡散層上への積層の仕方としては、（１）各触媒粒
子を含む混練物を順次積層する、（２）各触媒粒子を粉
末として散布積層し、加熱下、プレスする、（３）各触
媒粒子を含む懸濁液を順次積層する等、特に限定はない
が、好ましくは（４）各触媒粒子を含む懸濁液を順次濾
過法により積層する、（５）各触媒粒子を含む懸濁液又
は粘性懸濁液を順次塗工法又は印刷法により積層する態
様が使用される。このうち（４）の濾過法による場合に
は特に好ましくは加圧濾過法が用いられる。
【００１９】上記（３）の態様における触媒粒子を含む
懸濁液としては、白金担持カーボンブラック粒子と電
解質の溶液とを混合して得た懸濁液、、の懸濁液に
結合剤（撥水化剤としても役目も有する）としてポリテ
トラフルオロエチレン系ポリマーを混合してなる懸濁液
等が用いられる。この場合、例えば特願平５ー２９７２
８０号のように、その懸濁液を希硫酸水溶液に分散させ
たものも使用することにより、これによる効果（電極の
特性を向上させ、これを用いた電池の性能を格段に改善
させる）に加え、併わせて本発明による効果も得ること
ができる。
【００２０】図３は、上記（４）の態様のうち、加圧濾
過法を適用する場合の態様例を示す図である（特開平８
ー１４８１５４号）。図３中１５は中空筒状体であり、
これは図示のとおり竪型に配置されるが、材質としては
ガラス製、金属製等適宜のものが使用できる。１６は上
板、１７は下板、１８、１９はそれぞれ上方及び下方の
パッキン、２０は触媒層が堆積されるシート（ガス拡散
板）である。このうちパッキン１８及び１９は、中空筒
状体の上下縁部の形状に合わせた形状に構成され、例え
ば中空筒状体が円筒状である場合には、その上下縁部に
対応して円環状に構成される。
【００２１】上板１６は、濾過する溶液を導入する管
（バルブ付）２１、過剰圧時に空気を放出する管（バル
ブ付）２２を備え、容器内内圧を上昇させるコンプレッ
サー２４からの圧縮空気を導入する管２３が連結され
る。２５は下板１７の中央部に設けられた溶媒排出口、
２６は下板１７に一体に取付けられた脚部である。ガス
拡散板２０は、中空円筒体１５の下部開口縁部とパッキ
ン１９の間に挟持され、これをフィルターとしてその上
面に溶液中の溶質すなわち触媒粒子が堆積されることに
なる。
【００２２】下板１７は、好ましくは図中点線で示すと
おりロート状に構成され、これにより濾過後の溶媒がス
ムーズに流れるようになっている。下板の上面をこのよ
うにロート状に構成することにより、中空筒状体１５等
の他の構成とも相まち、濾過後の溶媒が溶媒排出口に向
かってスムーズに流れ、また仮りに堆積物の厚みに分布
が生じても厚い部分は流れが悪くなり、堆積速度が落ち
るため全体として均一な層とすることができる。その傾
斜はこのような効果を得る上で必要な限度で適宜設定さ
れる。
【００２３】その概略、以上の装置を操作するに際して
は、組立作業後、中空円筒体１５に触媒粒子を含む溶液
をその収容容器から導管２１を介して供給し、コンプレ
ッサー２４により圧縮空気を導入して中空円筒体１５内
を加圧状態として操作する。この場合、その加圧の程度
は装置の規模（中空筒状体の径、高さ等）、触媒粒子を
含む溶液の流動性（濃度、粘度等）、ガス拡散板２０自
体の強度等の性質、下板上面のロート状傾斜の程度等如
何により適宜選定できるが、通常、例えば中空円筒体の
直径が３０ｃｍ、高さ５ｃｍ程度の場合には０．１ｋｇ
／ｃｍ2 Ｇ（ゲー圧）以下で十分である。
【００２４】また、前記（５）各触媒粒子を含む懸濁液
又は粘性懸濁液を順次塗工法又は印刷法により積層する
態様については、塗工形式又は印刷形式で形成する態様
であれば特に限定はないが、その数例を示すと下記のと
おりである。なお、これらのうち（ａ）〜（ｃ）はその
特徴から印刷形式とも云えるものである。 （ａ）ガス拡散層上に（Ａ）触媒粉末及び電解質を含む
触媒層、または（Ｂ）触媒粉末、電解質及び撥水化剤を
含む触媒層を担持させてなる燃料電池用電極を製造する
に当たり、触媒粒子を含む粘度の高いスラリーまたは触
媒粒子及び撥水化剤を含む粘度の高いスラリーを膜厚を
制御しながらガス拡散層に塗布した後、その塗布面に電
解質を含浸させる（特願平７ー３５３４５３号）。
【００２５】（ｂ）ガス拡散層上に（Ａ）触媒粉末及び
電解質を含む触媒層、または（Ｂ）触媒粉末、電解質及
び撥水化剤を含む触媒層を担持させてなる燃料電池用電
極を製造するに当り、触媒粒子及び非イオン界面活性剤
を含む粘度の高いスラリー、または触媒粒子、撥水化剤
及び非イオン界面活性剤を含む粘度の高いスラリーを膜
厚を制御しながらガス拡散層に塗布した後、熱処理を
し、次いでその塗布面に電解質を含浸させる（特願平７
ー３５３４５４号）。
【００２６】（ｃ）ガス拡散層上に触媒粒子、ポリテト
ラフルオロエチレン系ポリマー及び高分子電解質を含む
触媒層を有する燃料電池用電極の製造方法において、該
触媒層を触媒粒子とポリテトラフルオロエチレン系ポリ
マーのディスパージョンとの混合液に増粘剤を混合した
後、熱処理をし、次いで高分子電解質によりコーティン
グすることにより形成する（特願平７ー３５３４５５
号）。 （ｄ）ガス拡散層上に（Ａ）触媒粉末及び電解質を含む
触媒層、または（Ｂ）触媒粉末、電解質及び撥水化剤含
む触媒層を担持させてなる燃料電池用電極を製造するに
当たり、触媒粒子及び電解質を含む粘度の高い有機溶媒
系の印刷液または触媒粒子、電解質及び撥水化剤を含む
粘度の高い有機溶媒系の印刷液をスクリーン印刷により
ガス拡散層に塗布する（特願平７ー３５３４５６号）。
【００２７】図４は、上記例示の態様のうち（ａ）〜
（ｃ）の態様を実施する場合に好適に用いられる装置で
ある。図４中、２７は回転ローラー、２８は例えばカー
ボンペーパーや撥水化カーボンペーパー等からなる拡散
層、２９はスラリー用フィーダーであり、３０はフィー
ダー２９を構成する前刃（前ブレード）、３１は同じく
フィーダー２９を構成する後刃（後ブレード）であり、
前刃３０び後刃３１とが相まってスラリーの供給量及び
塗布層の厚みを制御する。図４の態様では前刃３０と後
刃３１との２個で構成しているが、これら制御用の刃は
スラリーの流動性や粘性等の特性如何により１個又は３
個以上で構成することができる。３２は塗布後に形成さ
れた触媒層であり、Ｓは触媒層形成用スラリー、すなわ
ち触媒粉末を含むスラリー、或いは触媒粉末及び撥水化
剤を含むスラリーである。
【００２８】この装置の操作については、フィーダー２
９（含：前刃３０及び後刃３１）に水性スラリーＳを供
給し、塗布される触媒層３２の厚みを前刃３０及び後刃
３１の高さを調節しながら、回転ローラー２７を図中矢
印の方向に回転させてカーボンペーパーや撥水化カーボ
ンペーパー等からなる拡散層２８を移動させる（図４中
右から左への方向）。これによって拡散層２８上に所定
厚の触媒層３２を形成する。この際、前刃３０及び後刃
３１の高さを調整し、拡散層２８上に塗られ印刷される
触媒層の厚さを所望厚さとなるように制御する。なお上
記態様のように拡散層２８を移動させるのに代えて、拡
散層２８を固定し、この固定拡散層２８に対してフィー
ダー２９（含：前刃３０及び後刃３１）を相対的に移動
させるようにしても差し支えない。
【００２９】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは勿
論である。まず、撥水性の異なるカーボンブラック粒子
として、数種類のカーボンブラックを用意し、それらの
各々について、以下（ａ）〜（ｃ）のとおりにして接触
角を測定した。（ａ）カーボンブラックを約５０ｇと
る。（ｂ）それをペレットダイスに入れて１０００ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 の圧力で圧縮成形する。（ｃ）得られたペレ
ットの表面に水滴を落としてペレット面に対する水滴の
接触角θを測定する。
【００３０】それらのうち、接触角５５．３゜、７１．
６゜及び９３．７゜の３種類のカーボンブラック粒子を
選び、それぞれに活性金属として白金を担持させてなる
触媒粒子含有懸濁液を用意した。これらの触媒粒子含有
懸濁液は、各々撥水性の異なるカーボンブラック粒子に
対して５０重量％の白金を担持した触媒粒子と電解質と
してＮＡＦＩＯＮ（パーフルオロカーボンスルホン酸樹
脂、Ｄｕ Ｐｏｎｔ社製、商品名）のアルコール溶液と
を水とイソプロパノールの混合溶媒に加えて均一に混合
し、減圧加熱により溶媒を除去した。
【００３１】この時、触媒２ｇに対して電解質が１．５
ｇとなるようにした。次に、上記電解質コーティング触
媒粒子に対し、ポリフロン（ポリテトラフルオロエチレ
ン、ダイキン工業社製、登録商標）のディスパージョン
を触媒２ｇに対してポリフロンが１．５ｇになるように
加えて混合した。こうして上記接触角が異なるカーボン
ブラック粒子毎の白金担持触媒粒子含有懸濁液を作製し
た。
【００３２】次に、図３に示す装置を用いて各懸濁液を
用いて触媒層を順次積層した。中空筒状体としては内径
１５ｃｍ、高さ８ｃｍのガラス製の中空円筒状体を用い
た。ガラス製中空円筒状体の下部とパッキンの間に気孔
率８０％、厚さ０．４ｍｍの撥水化処理したカーボンペ
ーパー（表面積＝１７５ｃｍ2 ）を挟み、まず上記懸濁
液のうち撥水性が最も強い触媒粒子（接触角９３．７゜
のカーボン粒子を用いたもの）の白金担持触媒粒子含有
懸濁液を溶液供給導管２１を介して供給し、撥水化カー
ボンペーパーをフィルターとしてその上面に堆積させ
た。
【００３３】上記と同様にして、接触角７１．６゜のカ
ーボン粒子を用いた白金担持触媒粒子含有懸濁液を堆積
させ、その上に、さらに５５．３゜のカーボン粒子を用
いた白金担持触媒粒子含有懸濁液を堆積させた。この場
合、これらの３層で白金担持量が全体として１．０ｍｇ
／ｃｍ2 となるように堆積させた。こうして得た電極シ
ートを以下実施例電極シートとする。
【００３４】他方、比較例として、上記と同じ撥水化カ
ーボンペーパーに対して、前記３種のカーボンブラック
のうち、中位の接触角７１．６゜のカーボンブラックを
用いた白金担持触媒粒子含有懸濁液を上記と同様にして
（全体としての白金担持量についても同じ）電極シート
を作製し、得られた電極シートを以下比較例電極シート
とする。。
【００３５】次に、実施例電極シート２枚の電極シート
を、撥水性の弱い触媒層側を内側にして、その間に固体
高分子電解質膜（ＮＡＦＩＯＮ膜）を挟み、温度１４０
℃、圧力１００ｋｇｆ／ｃｍ2 の加圧下、６０秒間プレ
スして一体化した。これを燃料電池用枠内に組み込み、
導線、ガス管等を接続してセットし供試電池とした。同
様にして比較例電極シートの２枚を用いた供試電池を作
製した。
【００３６】以上のとおり製作した各供試電池を用い、
燃料として水素を使用し、これをアノード側に供給する
一方、カソード側には酸素を供給した。この両ガスの供
給圧力はともに２ａｔｍとし、水素は９５℃で、酸素に
ついては５０℃で加湿し、また電池の温度を８０℃に保
って操作し、測定した。図５は以上の各供試電池につい
て測定した電流密度とセル電圧との関係を示すものであ
る。
【００３７】図５のとおり、実施例の電池では、電圧は
電流密度の増加とともに僅かずつ低下はするが、電圧
０．６００Ｖ弱で電流密度０．８００Ａ／ｃｍ2 、電圧
０．４６Ｖで電流密度１．０００Ａ／ｃｍ2 もの電力が
得られる。一方、比較例の電池では、電流密度は電圧
０．９Ｖ程度以降約０．５５Ｖまでは徐々に低下するに
過ぎないが、この範囲でも電圧及び電流密度ともに、実
施例の場合よりも相対的に下回っている。そして、電圧
０．５５Ｖ、電流密度０．８００Ａ／ｃｍ2 を境に急激
に低下してしまい、もはや電池として作動しないことを
示している。
【００３８】
【発明の効果】以上のとおり、本発明に係る電極及びそ
の製造方法によれば、活性金属を担持する担体粒子とし
て、その撥水性が異なる担体粒子を用いることにより、
電解質膜に近い領域では膜の乾燥がなく、電解質膜から
離れた領域においては生成水の凝縮が起こることがない
電極が得られる。これによって、電極特性をさらに改善
し、これを用いた電池の性能をさらに向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池の一例として固体高分子型燃料電池の
一態様を説明するための概略図。
【図２】燃料電池中で水生成反応が起こる領域を模式的
に示した図。
【図３】本発明で好適に使用される電極作製装置の一態
様を示す図。
【図４】本発明で好適に使用される他の電極作製装置の
一態様を示す図。
【図５】実施例及び比較例で製作した各供試電池につい
て測定した電流密度とセル電圧との関係を示す図。
【符号の説明】
１ 高分子電解質膜 ２ カソード電極（正極） ３ アノード電極（負極） ４、５ 集電体 ６ 空気供給管 ７ 水素供給管 ８、９ 端子板 １０、１１ 枠体（フレーム） １２、２１ パッキン １３、１４ 冷却水供給管 １５ 中空筒状体 １６ 上板 １７ 下板 １８、１９ パッキン ２０ 触媒層が堆積されるシート（ガス拡散板） ２１ 濾過する溶液を導入する管（バルブ付） ２２ 過剰圧時に空気を放出する管（バルブ付） ２３ 圧縮空気導入管 ２４ コンプレッサー ２５ 溶媒排出口 ２６ 脚部 ２７ 回転ローラー ２８ 拡散層（カーボンペーパーや撥水化カーボンペー
パー等） ２９ スラリー用フィーダー ３０ フィーダー２９を構成する前刃（前ブレード） ３１ フィーダー２９を構成する後刃（後ブレード） ３２ 塗布、印刷後に形成された触媒層 Ｓ 触媒層形成用スラリー

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】担体粒子に活性金属を担持させた触媒粒
    子、電解質、撥水化剤を含む触媒層をガス拡散層上に形
    成した燃料電池用電極において、該担体粒子として撥水
    性の異なる複数の担体粒子を用い、電解質膜の近傍ほど
    撥水性の弱い担体粒子を用いた触媒粒子を多層化してな
    ることを特徴とする燃料電池用電極。
  2. 【請求項２】担体粒子に活性金属を担持させた触媒粒
    子、電解質、撥水化剤を含む触媒層をガス拡散層上に形
    成した燃料電池用電極において、該担体粒子として撥水
    性の異なる複数の担体粒子を用い、電解質膜の近傍ほど
    撥水性の弱い担体粒子を用いた触媒粒子を濾過法により
    多層化してなることを特徴とする燃料電池用電極。
  3. 【請求項３】担体粒子に活性金属を担持させた触媒粒
    子、電解質、撥水化剤を含む触媒層をガス拡散層上に形
    成した燃料電池用電極において、該担体粒子として撥水
    性の異なる複数の担体粒子を用い、電解質膜の近傍ほど
    撥水性の弱い担体粒子を用いた触媒粒子を塗工法又は印
    刷法により多層化してなることを特徴とする燃料電池用
    電極。
  4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３の何れかに記載の燃
    料電池用電極において、上記担体粒子がカーボン粒子で
    ある燃料電池用電極。
  5. 【請求項５】請求項１乃至請求項３の何れかに記載の燃
    料電池用電極において、上記触媒粒子が担体粒子に白
    金、白金を含む合金又はパラジウムが担持された触媒粒
    子である燃料電池用電極。
  6. 【請求項６】請求項１乃至請求項３の何れかに記載の燃
    料電池用電極において、上記触媒粒子が担体粒子に白
    金、白金を含む合金及びパラジウムから選ばれた活性金
    属の複数種が担持された触媒粒子である燃料電池用電
    極。
  7. 【請求項７】請求項１乃至請求項３の何れかに記載の燃
    料電池用電極において、上記ガス拡散層がカーボンペー
    パー又は撥水化カーボンペーパーである燃料電池用電
    極。
  8. 【請求項８】請求項７に記載の燃料電池用電極におい
    て、上記撥水化カーボンペーパーの撥水化剤がポリテト
    ラフルオロエチレン系ポリマーである燃料電池用電極。
  9. 【請求項９】請求項１乃至請求項３の何れかに記載の燃
    料電池用電極において、上記電解質がパーフルオロカー
    ボンスルホン酸系の樹脂である燃料電池用電極。
  10. 【請求項１０】請求項１乃至請求項３の何れかに記載の
    燃料電池用電極において、上記撥水化剤がポリテトラフ
    ルオロエチレン系ポリマーである燃料電池用電極。
  11. 【請求項１１】請求項１乃至請求項３の何れかに記載の
    燃料電池用電極において、上記燃料電池用電極が固体高
    分子型燃料電池用の電極である燃料電池用電極。
  12. 【請求項１２】担体粒子に活性金属を担持させた触媒粒
    子、電解質、撥水化剤を含む触媒層をガス拡散層上に形
    成した燃料電池用電極の製造法において、該担体粒子と
    して撥水性の異なる複数の担体粒子を用い、電解質膜の
    近傍ほど撥水性の弱い担体粒子を用いた触媒粒子を多層
    化することを特徴とする燃料電池用電極の製造方法。
  13. 【請求項１３】担体粒子に活性金属を担持させた触媒粒
    子、電解質、撥水化剤を含む触媒層をガス拡散層上に形
    成した燃料電池用電極の製造法において、該担体粒子と
    して撥水性の異なる複数の担体粒子を用い、電解質膜の
    近傍ほど撥水性の弱い担体粒子を用いた触媒粒子を濾過
    法により多層化することを特徴とする燃料電池用電極の
    製造方法。
  14. 【請求項１４】担体粒子に活性金属を担持させた触媒粒
    子、電解質、撥水化剤を含む触媒層をガス拡散層上に形
    成した燃料電池用電極の製造法において、該担体粒子と
    して撥水性の異なる複数の担体粒子を用い、電解質膜の
    近傍ほど撥水性の弱い担体粒子を用いた触媒粒子を塗工
    法又は印刷法により多層化することを特徴とする燃料電
    池用電極の製造方法。
  15. 【請求項１５】請求項１２乃至請求項１４の何れかに記
    載の燃料電池用電極の製造方法において、上記担体粒子
    がカーボン粒子である燃料電池用電極の製造方法。
  16. 【請求項１６】請求項１２乃至請求項１４の何れかに記
    載の燃料電池用電極の製造方法において、上記触媒粒子
    が担体粒子に白金、白金を含む合金又はパラジウムが担
    持された触媒粒子である燃料電池用電極の製造方法。
  17. 【請求項１７】請求項１２乃至請求項１４の何れかに記
    載の燃料電池用電極の製造方法において、上記触媒粒子
    が担体粒子に白金、白金を含む合金及びパラジウムから
    選ばれた活性金属の複数種が担持された触媒粒子である
    燃料電池用電極の製造方法。
  18. 【請求項１８】請求項１２乃至請求項１４の何れかに記
    載の燃料電池用電極の製造方法において、上記ガス拡散
    層がカーボンペーパー又は撥水化カーボンペーパーであ
    る燃料電池用電極の製造方法。
  19. 【請求項１９】請求項１８に記載の燃料電池用電極にお
    いて、上記撥水化カーボンペーパーの撥水化剤がポリテ
    トラフルオロエチレン系ポリマーである燃料電池用電極
    の製造方法。
  20. 【請求項２０】請求項１２乃至請求項１４の何れかに記
    載の燃料電池用電極の製造方法において、上記電解質が
    パーフルオロカーボンスルホン酸系の樹脂である燃料電
    池用電極の製造方法。
  21. 【請求項２１】請求項１２乃至請求項１４の何れかに記
    載の燃料電池用電極の製造方法において、上記撥水化剤
    がポリテトラフルオロエチレン系ポリマーである燃料電
    池用電極の製造方法。
  22. 【請求項２２】請求項１２乃至請求項１４の何れかに記
    載の燃料電池用電極の製造方法において、上記燃料電池
    用電極が固体高分子型燃料電池用の電極である燃料電池
    用電極の製造方法。
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