JPH10241700A - ガス反応系あるいはガス生成系電池の電極材料 - Google Patents
ガス反応系あるいはガス生成系電池の電極材料Info
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- JPH10241700A JPH10241700A JP9062118A JP6211897A JPH10241700A JP H10241700 A JPH10241700 A JP H10241700A JP 9062118 A JP9062118 A JP 9062118A JP 6211897 A JP6211897 A JP 6211897A JP H10241700 A JPH10241700 A JP H10241700A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池などのガス反応系あるいはガス生成
系電池の電極材料として、電極材料表面の撥水性に優
れ、かつ電池特性の恒久的維持を図ることのできる材料
を提供すること。 【解決手段】 カーボンブラックやカーボンペーパーに
よる電極粉体材料に撥水性材料としてカーボン数：数十
から数百のテトラフルオロエチレン系オリゴマー（ＴＦ
ＥＯ）を混練配合する。このテトラフルオロエチレンオ
リゴマー（ＴＦＥＯ）のバインダ特性を上げるためポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を混合してもよ
い。
系電池の電極材料として、電極材料表面の撥水性に優
れ、かつ電池特性の恒久的維持を図ることのできる材料
を提供すること。 【解決手段】 カーボンブラックやカーボンペーパーに
よる電極粉体材料に撥水性材料としてカーボン数：数十
から数百のテトラフルオロエチレン系オリゴマー（ＴＦ
ＥＯ）を混練配合する。このテトラフルオロエチレンオ
リゴマー（ＴＦＥＯ）のバインダ特性を上げるためポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を混合してもよ
い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス反応系あるい
はガス生成系電池の電極材料に関し、さらに詳しくは、
りん酸型燃料電池を初めとする各種の燃料電池などの電
極材料としてその要求特性である撥水性の改良技術に関
するものである。
はガス生成系電池の電極材料に関し、さらに詳しくは、
りん酸型燃料電池を初めとする各種の燃料電池などの電
極材料としてその要求特性である撥水性の改良技術に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のガス反応系あるいはガス
生成系の電池としては、りん酸型燃料電池、アルカリ型
燃料電池及び固体高分子型燃料電池などの燃料電池、あ
るいは亜鉛−空気電池、アルミニウム−空気電池などが
知られている。これらの電池の電極特性として電極材料
表面の撥水性が要求されることも知られている。
生成系の電池としては、りん酸型燃料電池、アルカリ型
燃料電池及び固体高分子型燃料電池などの燃料電池、あ
るいは亜鉛−空気電池、アルミニウム−空気電池などが
知られている。これらの電池の電極特性として電極材料
表面の撥水性が要求されることも知られている。
【０００３】これは、電極の撥水性が最初から低かった
り、あるいは何らかの原因で低下したりすると、電極の
濡れが進行し良好な反応場である触媒、電解質、反応ガ
スの三者が共存する三相界面での反応の維持ができなく
なったり、反応により生成した液体が気体流路を塞ぎ、
反応ガスの供給あるいは排出の妨げとなったり、あるい
はカーボンなどの電極基体の腐食を早め、燃料電池の寿
命を縮めるなどの問題が発生するからである。
り、あるいは何らかの原因で低下したりすると、電極の
濡れが進行し良好な反応場である触媒、電解質、反応ガ
スの三者が共存する三相界面での反応の維持ができなく
なったり、反応により生成した液体が気体流路を塞ぎ、
反応ガスの供給あるいは排出の妨げとなったり、あるい
はカーボンなどの電極基体の腐食を早め、燃料電池の寿
命を縮めるなどの問題が発生するからである。
【０００４】そこでこれらの問題を解消するため、従来
一般的に知られている技術として、ガス反応系あるいは
ガス生成系のカーボン電極材料にポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）のパウダーを撥水剤（結着剤を兼ね
る）として配合し、これを電極として成型するものが知
られている。
一般的に知られている技術として、ガス反応系あるいは
ガス生成系のカーボン電極材料にポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）のパウダーを撥水剤（結着剤を兼ね
る）として配合し、これを電極として成型するものが知
られている。
【０００５】例えば、特開平２−８２４５５号公報に
は、炭素系粉末材料の表面にポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）などの撥水性材料を被覆する技術が開示
されており、また特開平２−２９８５２３号公報には、
炭素などの粉体材料の表面にポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）−
パーフロロアルコキシエチレン共重合体，あるいはテト
ラフルオロエチレン（ＴＦＥ）−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体などの撥水性材料を被覆する技術が開示さ
れている。
は、炭素系粉末材料の表面にポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）などの撥水性材料を被覆する技術が開示
されており、また特開平２−２９８５２３号公報には、
炭素などの粉体材料の表面にポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）−
パーフロロアルコキシエチレン共重合体，あるいはテト
ラフルオロエチレン（ＴＦＥ）−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体などの撥水性材料を被覆する技術が開示さ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このポ
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、撥水性に優
れた材料ではあるが、これを電極粉体材料中に混練配合
し電極材として成型しても、その電極材としての表面特
性は必ずしも充分でなかった。例えば、ポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）材料の含有量を減らすと、電
極材料粒子間に電解液が浸入して電極粒子表面が濡れ易
くなり、やはりガス供給能の低下により電池性能が劣化
し易いという問題がある。
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、撥水性に優
れた材料ではあるが、これを電極粉体材料中に混練配合
し電極材として成型しても、その電極材としての表面特
性は必ずしも充分でなかった。例えば、ポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）材料の含有量を減らすと、電
極材料粒子間に電解液が浸入して電極粒子表面が濡れ易
くなり、やはりガス供給能の低下により電池性能が劣化
し易いという問題がある。
【０００７】また逆に、電極材表面の撥水性を向上させ
るためポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の含有
量を増やすと、電極粉体材料粒子の間の細孔がポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によって閉塞され、ガ
ス供給能の低下、接触抵抗の増大などによって電極の電
気抵抗が大きくなり、電池特性が低下してしまうという
問題があった。
るためポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の含有
量を増やすと、電極粉体材料粒子の間の細孔がポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によって閉塞され、ガ
ス供給能の低下、接触抵抗の増大などによって電極の電
気抵抗が大きくなり、電池特性が低下してしまうという
問題があった。
【０００８】本発明の解決しようとする課題は、燃料電
池などのガス反応系あるいはガス生成系電池の電極材料
として、電極材料表面の撥水性に優れ、かつ電池寿命を
持たせることにより電池特性の恒久的維持を図ることの
できる材料を提供することにある。
池などのガス反応系あるいはガス生成系電池の電極材料
として、電極材料表面の撥水性に優れ、かつ電池寿命を
持たせることにより電池特性の恒久的維持を図ることの
できる材料を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、ガス反応系あるいはガス生成系電池の電極
材料として、カーボン材料などによる電極粉体材料に撥
水材料としてのフルオロカーボン系オリゴマーを混練配
合してなることを要旨とするものである。
に本発明は、ガス反応系あるいはガス生成系電池の電極
材料として、カーボン材料などによる電極粉体材料に撥
水材料としてのフルオロカーボン系オリゴマーを混練配
合してなることを要旨とするものである。
【００１０】この場合に電極粉体材料としては、カーボ
ンブラック、あるいはカーボンペーパー粉末が一般的な
材料として挙げられる。またこの電極粉体材料に配合さ
れるフルオロカーボン系オリゴマーとしては、テトラフ
ルオロエチレン系オリゴマー（ＴＦＥＯ）が好適な材料
として挙げられるが、その他にヘキサフルオロプロピレ
ン、あるいはテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ
プロピレン共重合体オリゴマーを用いることも可能であ
る。
ンブラック、あるいはカーボンペーパー粉末が一般的な
材料として挙げられる。またこの電極粉体材料に配合さ
れるフルオロカーボン系オリゴマーとしては、テトラフ
ルオロエチレン系オリゴマー（ＴＦＥＯ）が好適な材料
として挙げられるが、その他にヘキサフルオロプロピレ
ン、あるいはテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ
プロピレン共重合体オリゴマーを用いることも可能であ
る。
【００１１】例えば、テトラフルオロエチレン系オリゴ
マーは、カーボン数が数十〜数百のものが好ましく、テ
トラフルオロエチレン（ＴＦＥ）のモノマーが直接合成
した低分子量重合物、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）を低分子量化したものなどが用いられる。カー
ボン数が数十以下だと撥水性がなくなり、数百以上だと
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の特性に近く
なってガス供給性の低下などによって電池性能の改善が
認められ難くなる。
マーは、カーボン数が数十〜数百のものが好ましく、テ
トラフルオロエチレン（ＴＦＥ）のモノマーが直接合成
した低分子量重合物、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）を低分子量化したものなどが用いられる。カー
ボン数が数十以下だと撥水性がなくなり、数百以上だと
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の特性に近く
なってガス供給性の低下などによって電池性能の改善が
認められ難くなる。
【００１２】このテトラフルオロエチレン系オリゴマー
（ＴＦＥＯ）は、この種の材料として周知であるポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に較べると末端基で
ある−ＣＦ3基が格段に多く、−ＣＦ2基が少ないという
特性を備えている。一般的に−ＣＦ3基は、−ＣＦ2基に
較べると単位表面積あたりのフッ素原子の密度が大きい
ことから撥水性が高く、このことがテトラフルオロエチ
レン系オリゴマー（ＴＦＥＯ）を混練した電極材料の撥
水性の向上及びその低下の防止に寄与している。実際に
各種フルオロカーボン基の臨界表面張力を求めてみる
と、−ＣＦ3 基が６×１０-3Ｎ／ｍ、−ＣＦ2基が１．
７×１０-2Ｎ／ｍである。
（ＴＦＥＯ）は、この種の材料として周知であるポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に較べると末端基で
ある−ＣＦ3基が格段に多く、−ＣＦ2基が少ないという
特性を備えている。一般的に−ＣＦ3基は、−ＣＦ2基に
較べると単位表面積あたりのフッ素原子の密度が大きい
ことから撥水性が高く、このことがテトラフルオロエチ
レン系オリゴマー（ＴＦＥＯ）を混練した電極材料の撥
水性の向上及びその低下の防止に寄与している。実際に
各種フルオロカーボン基の臨界表面張力を求めてみる
と、−ＣＦ3 基が６×１０-3Ｎ／ｍ、−ＣＦ2基が１．
７×１０-2Ｎ／ｍである。
【００１３】このようにして合成されたテトラフルオロ
エチレン系オリゴマー（ＴＦＥＯ）を撥水剤として電極
材料に配合する手法としては、このオリゴマーを有機
溶媒に分解させ、これを電極粉体材料に混練配合し、溶
媒を揮発させた後、成型し焼成するもの、あるいは、
このオリゴマーを界面活性剤を用いて水溶液に分散さ
せ、これを電極粉体材料に混練配合し同様の処理を行う
もの、あるいは、このオリゴマーの粉末をそのまま電
極粉体材料と混練し、同様の処理を行うものなどが挙げ
られる。
エチレン系オリゴマー（ＴＦＥＯ）を撥水剤として電極
材料に配合する手法としては、このオリゴマーを有機
溶媒に分解させ、これを電極粉体材料に混練配合し、溶
媒を揮発させた後、成型し焼成するもの、あるいは、
このオリゴマーを界面活性剤を用いて水溶液に分散さ
せ、これを電極粉体材料に混練配合し同様の処理を行う
もの、あるいは、このオリゴマーの粉末をそのまま電
極粉体材料と混練し、同様の処理を行うものなどが挙げ
られる。
【００１４】テトラフルオロエチレン系オリゴマー（Ｔ
ＦＥＯ）のうち、特に低分子量のものはフッ素系の溶媒
に溶解することからその溶媒に溶解させてこれを用いる
ものであってもよい。あるいはポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）を用いて電極を形成した後、フッ素ガ
スと直接反応させてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）を低分子化したものであってもよい。
ＦＥＯ）のうち、特に低分子量のものはフッ素系の溶媒
に溶解することからその溶媒に溶解させてこれを用いる
ものであってもよい。あるいはポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）を用いて電極を形成した後、フッ素ガ
スと直接反応させてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）を低分子化したものであってもよい。
【００１５】さらに、テトラフルオロエチレンオリゴマ
ー（ＴＦＥＯ）は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）よりも低温で軟化することから、軟化状態で電極
基体と混練し成型することもできるし、テトラフルオロ
エチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）を電極に撥水性添加剤
として加えることもできる。この場合には電極材料への
配合剤としてテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦ
ＥＯ）とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを
併用すれば、撥水性のみならず、バインダ特性も良くな
る。固体高分子型燃料電池の場合には、電解質との接合
後でも処理が可能になる。
ー（ＴＦＥＯ）は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）よりも低温で軟化することから、軟化状態で電極
基体と混練し成型することもできるし、テトラフルオロ
エチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）を電極に撥水性添加剤
として加えることもできる。この場合には電極材料への
配合剤としてテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦ
ＥＯ）とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを
併用すれば、撥水性のみならず、バインダ特性も良くな
る。固体高分子型燃料電池の場合には、電解質との接合
後でも処理が可能になる。
【００１６】上記の電極材料によれば、多くの−ＣＦ3
基を有するテトラフルオロエチレン系オリゴマー（ＴＦ
ＥＯ）が電極粉体材料に混練配合されるものであること
から電極材料表面の撥水性が高められると同時に、ガス
供給性（ガス拡散性）など電池特性の維持も図られるも
のである。
基を有するテトラフルオロエチレン系オリゴマー（ＴＦ
ＥＯ）が電極粉体材料に混練配合されるものであること
から電極材料表面の撥水性が高められると同時に、ガス
供給性（ガス拡散性）など電池特性の維持も図られるも
のである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により具体
的に説明する。初めに本発明に係る電極材料の各種の製
法について説明する。いずれも、テトラフルオロエチレ
ン系オリゴマー（ＴＦＥＯ）をカーボン（Ｃ）などの電
極粉体材料に混練配合することにより得られるものであ
る。
的に説明する。初めに本発明に係る電極材料の各種の製
法について説明する。いずれも、テトラフルオロエチレ
ン系オリゴマー（ＴＦＥＯ）をカーボン（Ｃ）などの電
極粉体材料に混練配合することにより得られるものであ
る。
【００１８】（実施例１）この実施例１は、テトラフル
オロエチレン（ＴＦＥ）の重合反応によりそのオリゴマ
ーを生成するもので、具体的には、５％の過酸化ジベン
ゾイルの存在下、四塩化炭素（ＣＣｌ4）と三塩化メタ
ン（ＣＨＣｌ3）の混合液中でテトラフルオロエチレン
（ＴＦＥ）を重合反応させる。その反応式は、 ｎＣＦ2＝ＣＦ2 → ＣＦ3−（ＣＦ2−ＣＦ2）n'−Ｃ
Ｆ3 で表され、これにより融点が２００〜２１０℃のテトラ
フルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）が合成され
る。そして合成したテトラフルオロエチレンオリゴマー
（ＴＦＥＯ）を加熱して軟化させ、軟化状態でカーボン
と混練し成型して電極材料を得た。
オロエチレン（ＴＦＥ）の重合反応によりそのオリゴマ
ーを生成するもので、具体的には、５％の過酸化ジベン
ゾイルの存在下、四塩化炭素（ＣＣｌ4）と三塩化メタ
ン（ＣＨＣｌ3）の混合液中でテトラフルオロエチレン
（ＴＦＥ）を重合反応させる。その反応式は、 ｎＣＦ2＝ＣＦ2 → ＣＦ3−（ＣＦ2−ＣＦ2）n'−Ｃ
Ｆ3 で表され、これにより融点が２００〜２１０℃のテトラ
フルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）が合成され
る。そして合成したテトラフルオロエチレンオリゴマー
（ＴＦＥＯ）を加熱して軟化させ、軟化状態でカーボン
と混練し成型して電極材料を得た。
【００１９】（実施例２）この実施例２は、ポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のフッ素化により低分子
化し、テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）
を生成するもので具体的には、４００〜５００℃のニッ
ケル製反応容器の中でポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）を２０ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給されるフッ素
ガスと３０ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給される窒素ガスと
の混合ガス流通下で２時間程度反応させる。この反応式
は、 ＣＦ3−（ＣＦ2−ＣＦ2）n−ＣＦ3＋ｎ’Ｆ2→ ＣＦ3
−（ＣＦ2−ＣＦ2）n''−ＣＦ3 （ｎ＝１０5〜１０6，ｎ''＝３０〜５００） で表される。次に合成したテトラフルオロエチレンオリ
ゴマー（ＴＦＥＯ）を加熱して軟化させ、軟化状態でカ
ーボンと混練し成型して電極材料を得た。
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のフッ素化により低分子
化し、テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）
を生成するもので具体的には、４００〜５００℃のニッ
ケル製反応容器の中でポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）を２０ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給されるフッ素
ガスと３０ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給される窒素ガスと
の混合ガス流通下で２時間程度反応させる。この反応式
は、 ＣＦ3−（ＣＦ2−ＣＦ2）n−ＣＦ3＋ｎ’Ｆ2→ ＣＦ3
−（ＣＦ2−ＣＦ2）n''−ＣＦ3 （ｎ＝１０5〜１０6，ｎ''＝３０〜５００） で表される。次に合成したテトラフルオロエチレンオリ
ゴマー（ＴＦＥＯ）を加熱して軟化させ、軟化状態でカ
ーボンと混練し成型して電極材料を得た。
【００２０】（実施例３）実施例１の方法によって合成
したテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）の
微粉末を撥水剤として市販の揮発性フッ素系溶媒に１％
の割合で溶解させたものを作製した。この溶液に市販の
カーボンペーパーを浸漬し引き上げた後、液滴が残らな
いようによく溶液を振り落とし、その後乾燥させる操作
を繰り返し行い、カーボンペーパーに対し重量比１％の
テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）が残る
ようにした。その後電気炉内２３０℃に１時間置き、テ
トラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）を溶解さ
せカーボンペーパー上に展開させることにより電極材料
を得た。
したテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）の
微粉末を撥水剤として市販の揮発性フッ素系溶媒に１％
の割合で溶解させたものを作製した。この溶液に市販の
カーボンペーパーを浸漬し引き上げた後、液滴が残らな
いようによく溶液を振り落とし、その後乾燥させる操作
を繰り返し行い、カーボンペーパーに対し重量比１％の
テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）が残る
ようにした。その後電気炉内２３０℃に１時間置き、テ
トラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）を溶解さ
せカーボンペーパー上に展開させることにより電極材料
を得た。
【００２１】（実施例４）実施例２の方法によって合成
したテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）の
微粉末を撥水剤とする他は、実施例３と同様に処理し、
カーボンペーパー上にテトラフルオロエチレンオリゴマ
ー（ＴＦＥＯ）を展開させ電極材料を得た。
したテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）の
微粉末を撥水剤とする他は、実施例３と同様に処理し、
カーボンペーパー上にテトラフルオロエチレンオリゴマ
ー（ＴＦＥＯ）を展開させ電極材料を得た。
【００２２】（実施例５）ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）とカーボンとを混練させて電極を形成し、
これを実施例２と同様にして、２０ｍｌ／ｍｉｎの流速
で供給されるフッ素ガスと、３０ｍｌ／ｍｉｎの流速で
供給される窒素ガスとの混合ガス流通下で２時間程度反
応させ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を低
分子化させテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥ
Ｏ）を表面に形成し、電極材料を得た。
（ＰＴＦＥ）とカーボンとを混練させて電極を形成し、
これを実施例２と同様にして、２０ｍｌ／ｍｉｎの流速
で供給されるフッ素ガスと、３０ｍｌ／ｍｉｎの流速で
供給される窒素ガスとの混合ガス流通下で２時間程度反
応させ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を低
分子化させテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥ
Ｏ）を表面に形成し、電極材料を得た。
【００２３】（実施例６）テトラフルオロエチレンオリ
ゴマー（ＴＦＥＯ）として、市販の低分子量ポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いたこと以外は、実
施例１と同様にして、カーボンペーパー上にテトラフル
オロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）を展開させること
により電極材料を得た。
ゴマー（ＴＦＥＯ）として、市販の低分子量ポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いたこと以外は、実
施例１と同様にして、カーボンペーパー上にテトラフル
オロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）を展開させること
により電極材料を得た。
【００２４】（実施例７）テトラフルオロエチレンオリ
ゴマー（ＴＦＥＯ）として、市販のテトラフルオロエチ
レン（ＴＦＥ）ワックスを用いたこと以外は、実施例１
と同様にして、カーボンペーパー上にテトラフルオロエ
チレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）を展開させることにより
電極材料を得た。
ゴマー（ＴＦＥＯ）として、市販のテトラフルオロエチ
レン（ＴＦＥ）ワックスを用いたこと以外は、実施例１
と同様にして、カーボンペーパー上にテトラフルオロエ
チレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）を展開させることにより
電極材料を得た。
【００２５】次に実施例１〜７により得られた電極材料
の特性について説明する。本実施例１〜７によって得ら
れた電極材料は、撥水剤として混練配合されたテトラフ
ルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）の端末基が疎水
性基である−ＣＦ3 基となったため、臨界表面張力が、
従来のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を撥水
剤として用いたものに較べて低く、そのため本実施例に
よる電極材料は、従来のものに較べて撥水性に優れてい
るといえる。特に実施例２，４のものは、ポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のフッ素化により低分子量
化したものであるから、末端の−ＣＦ3 基（疎水性基）
の導入量が強く、一層撥水性が強く発揮されるものであ
る。
の特性について説明する。本実施例１〜７によって得ら
れた電極材料は、撥水剤として混練配合されたテトラフ
ルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）の端末基が疎水
性基である−ＣＦ3 基となったため、臨界表面張力が、
従来のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を撥水
剤として用いたものに較べて低く、そのため本実施例に
よる電極材料は、従来のものに較べて撥水性に優れてい
るといえる。特に実施例２，４のものは、ポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のフッ素化により低分子量
化したものであるから、末端の−ＣＦ3 基（疎水性基）
の導入量が強く、一層撥水性が強く発揮されるものであ
る。
【００２６】また実施例１〜５において用いられたテト
ラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）は、フッ素
系溶媒に可溶であり、また融点以上の温度で溶解すると
いう特質を備えているが、従来の電極材料の撥水剤とし
て用いていたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
は、このような特質を備えておらず、融点以上の温度に
してもゲル状になるだけである。したがって、実施例１
〜５に係るテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥ
Ｏ）は、従来のものとは異なり、塗布あるいは加熱伸展
などの方法により電極の表面に薄膜を形成するのに適し
ているといえる。
ラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）は、フッ素
系溶媒に可溶であり、また融点以上の温度で溶解すると
いう特質を備えているが、従来の電極材料の撥水剤とし
て用いていたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
は、このような特質を備えておらず、融点以上の温度に
してもゲル状になるだけである。したがって、実施例１
〜５に係るテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥ
Ｏ）は、従来のものとは異なり、塗布あるいは加熱伸展
などの方法により電極の表面に薄膜を形成するのに適し
ているといえる。
【００２７】以上説明した本実施例によれば、ポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よりも撥水性の優れた
テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）を用
い、しかもポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よ
りも低分子量であることからカーボン電極粒子間の細孔
を閉塞することはなく、電極材料表面の電気抵抗の増加
を抑制し、更にガス供給能やガス拡散能にも優れたもの
が得られる。
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よりも撥水性の優れた
テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）を用
い、しかもポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よ
りも低分子量であることからカーボン電極粒子間の細孔
を閉塞することはなく、電極材料表面の電気抵抗の増加
を抑制し、更にガス供給能やガス拡散能にも優れたもの
が得られる。
【００２８】さらに特開平２−２９８５２３号公報に示
される技術のように電極表面にフッ素化反応のような激
しい反応により高分子フッ化被膜を形成するものでもな
いため、被覆膜が従来のものに較べて均一になり、撥水
性の低下を防止するのに一層役立つものである。
される技術のように電極表面にフッ素化反応のような激
しい反応により高分子フッ化被膜を形成するものでもな
いため、被覆膜が従来のものに較べて均一になり、撥水
性の低下を防止するのに一層役立つものである。
【００２９】本発明は、上記した実施例に何ら限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
の改変が可能である。例えば、上記した実施例において
はテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）をバ
インダ（結着剤）を兼ねた撥水剤として電極材料に含ま
せるようにしたが、このテトラフルオロエチレンオリゴ
マー（ＴＦＥＯ）は電極材料に混練配合する際に粘着性
のあるフィブリルを形成しにくいため単に撥水性添加剤
としてのみ加え、これに別途ポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）などのバインダを配合することもでき
る。尚、固体高分子型燃料電池の場合には、電極と電解
質との界面に高分子膜が形成されるものであるからバイ
ンダ特性は必要でなく、撥水性添加剤としてのみ加える
処理が可能になる。
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
の改変が可能である。例えば、上記した実施例において
はテトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）をバ
インダ（結着剤）を兼ねた撥水剤として電極材料に含ま
せるようにしたが、このテトラフルオロエチレンオリゴ
マー（ＴＦＥＯ）は電極材料に混練配合する際に粘着性
のあるフィブリルを形成しにくいため単に撥水性添加剤
としてのみ加え、これに別途ポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）などのバインダを配合することもでき
る。尚、固体高分子型燃料電池の場合には、電極と電解
質との界面に高分子膜が形成されるものであるからバイ
ンダ特性は必要でなく、撥水性添加剤としてのみ加える
処理が可能になる。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、りん酸型燃料電池、アルカリ
型燃料電池及び固体高分子型燃料電池などの燃料電池あ
るいは、亜鉛−空気電池、アルミニウム−空気電池など
のガス反応系あるいはガス生成系電池の電極材料とし
て、カーボン材料などの電極粉体材料にポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）材料よりも撥水性に優れたテ
トラフルオロエチレン系オリゴマー（ＴＦＥＯ）を混練
配合したものである。したがって、電極表面の撥水性が
高く、しかもガス供給性やガス拡散性にも優れ電池特性
も継続的に維持されるものである。このような電極材料
をガス反応系あるいはガス生成系電池の電極に用いるこ
とは電池寿命を延ばすことができるばかりでなく、電池
性能の持続も図ることができる効果を有するものであ
る。
型燃料電池及び固体高分子型燃料電池などの燃料電池あ
るいは、亜鉛−空気電池、アルミニウム−空気電池など
のガス反応系あるいはガス生成系電池の電極材料とし
て、カーボン材料などの電極粉体材料にポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）材料よりも撥水性に優れたテ
トラフルオロエチレン系オリゴマー（ＴＦＥＯ）を混練
配合したものである。したがって、電極表面の撥水性が
高く、しかもガス供給性やガス拡散性にも優れ電池特性
も継続的に維持されるものである。このような電極材料
をガス反応系あるいはガス生成系電池の電極に用いるこ
とは電池寿命を延ばすことができるばかりでなく、電池
性能の持続も図ることができる効果を有するものであ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 カーボン材料などによる電極粉体材料に
撥水材料としてのフルオロカーボン系オリゴマーを混練
配合してなることを特徴とするガス反応系あるいはガス
生成系電池の電極材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9062118A JPH10241700A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | ガス反応系あるいはガス生成系電池の電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9062118A JPH10241700A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | ガス反応系あるいはガス生成系電池の電極材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10241700A true JPH10241700A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=13190833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9062118A Pending JPH10241700A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | ガス反応系あるいはガス生成系電池の電極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10241700A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001022510A1 (fr) * | 1999-09-20 | 2001-03-29 | Asahi Glass Company, Limited | Assemblage d'electrode/de film pour pile a combustible a polymere solide et procede de fabrication |
| WO2002003488A1 (en) * | 2000-07-03 | 2002-01-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell |
| JP2006278037A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
-
1997
- 1997-02-27 JP JP9062118A patent/JPH10241700A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001022510A1 (fr) * | 1999-09-20 | 2001-03-29 | Asahi Glass Company, Limited | Assemblage d'electrode/de film pour pile a combustible a polymere solide et procede de fabrication |
| WO2002003488A1 (en) * | 2000-07-03 | 2002-01-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell |
| JP2006278037A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
| JP4530892B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2010-08-25 | 三洋電機株式会社 | 固体高分子形燃料電池 |
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