JPH10270052A - ガス反応系あるいはガス生成系電池用電極の製造方法 - Google Patents
ガス反応系あるいはガス生成系電池用電極の製造方法Info
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- JPH10270052A JPH10270052A JP9094840A JP9484097A JPH10270052A JP H10270052 A JPH10270052 A JP H10270052A JP 9094840 A JP9094840 A JP 9094840A JP 9484097 A JP9484097 A JP 9484097A JP H10270052 A JPH10270052 A JP H10270052A
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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】 低圧あるいは不活性雰囲気下でカーボン
ブラックあるいはカーボンペーパーなどの電極粉末ある
いは予め成型される電極基体に高周波を印加した状態で
その電極粉末あるいは電極基体の表面にプラズマ処理に
より活性化されたフルオロカーボン系材料のガスを接触
させ、電極粉末あるいは電極基体の表面に化学反応（ラ
ジカル反応）により撥水性フッ化物被膜を形成するよう
にする。
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】 低圧あるいは不活性雰囲気下でカーボン
ブラックあるいはカーボンペーパーなどの電極粉末ある
いは予め成型される電極基体に高周波を印加した状態で
その電極粉末あるいは電極基体の表面にプラズマ処理に
より活性化されたフルオロカーボン系材料のガスを接触
させ、電極粉末あるいは電極基体の表面に化学反応（ラ
ジカル反応）により撥水性フッ化物被膜を形成するよう
にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス反応系あるい
はガス生成系電池用電極の製造方法に関し、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。
はガス生成系電池用電極の製造方法に関し、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、あ
るいはカーボン電極材料にフッ化黒鉛の被膜を施して電
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、あ
るいはカーボン電極材料にフッ化黒鉛の被膜を施して電
極として成型するものが知られている。
【０００５】例えば、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
ものとして、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（ＰＴＦ
Ｅ）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（ＰＴ
ＦＥ），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。
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
ものとして、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（ＰＴＦ
Ｅ）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（ＰＴ
ＦＥ），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】またカーボン電極材料にフッ化黒鉛の被膜
を施して電極として成型するものとして、特開昭５８−
１６６６４７号公報には、カーボン材を８５０℃以上に
加熱した雰囲気下でカーボン材をフッ素化してフッ化黒
鉛の被膜を形成する技術が開示されており、また特開昭
５９−１４６４６３号公報には、予めポリテトラフルオ
ロエチレン（ＰＴＦＥ）を配合して作製された電極材を
２００〜３５０℃の温度雰囲気下でフッ素化してフッ化
黒鉛の被膜を形成する技術が開示されている。また特開
昭６０−１３６１６９号公報には、１００〜３００℃の
温度雰囲気下で触媒を担持しているカーボン表面にフッ
化黒鉛の被膜を形成する技術が開示されている。
を施して電極として成型するものとして、特開昭５８−
１６６６４７号公報には、カーボン材を８５０℃以上に
加熱した雰囲気下でカーボン材をフッ素化してフッ化黒
鉛の被膜を形成する技術が開示されており、また特開昭
５９−１４６４６３号公報には、予めポリテトラフルオ
ロエチレン（ＰＴＦＥ）を配合して作製された電極材を
２００〜３５０℃の温度雰囲気下でフッ素化してフッ化
黒鉛の被膜を形成する技術が開示されている。また特開
昭６０−１３６１６９号公報には、１００〜３００℃の
温度雰囲気下で触媒を担持しているカーボン表面にフッ
化黒鉛の被膜を形成する技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
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
合して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。
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
合して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。
【０００８】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。
【０００９】さらに特開平２−２９８５２３号公報、特
開昭５８−１６６６４７号公報、特開昭５９−１４６１
６３号公報、あるいは特開昭６０−１３６１６９号公報
などに示される技術は、フッ素化処理が施されていない
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、フッ化黒鉛被膜を形成するものであるた
め、反応制御が困難な上、できた被覆膜は不均一になり
その効果は必ずしも充分ではなかった。
開昭５８−１６６６４７号公報、特開昭５９−１４６１
６３号公報、あるいは特開昭６０−１３６１６９号公報
などに示される技術は、フッ素化処理が施されていない
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、フッ化黒鉛被膜を形成するものであるた
め、反応制御が困難な上、できた被覆膜は不均一になり
その効果は必ずしも充分ではなかった。
【００１０】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
できる材料の製造方法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
できる材料の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【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、低圧あるいは不活性雰囲気下で電極粉末あ
るいは予め成形される電極基体の表面にプラズマ処理に
より活性化されたフルオロカーボン系材料のガスを接触
させ、電極粉末あるいは電極基体の表面に化学反応的に
撥水性フッ化物被膜を形成するようにしたことを要旨と
するものである。
に本発明は、低圧あるいは不活性雰囲気下で電極粉末あ
るいは予め成形される電極基体の表面にプラズマ処理に
より活性化されたフルオロカーボン系材料のガスを接触
させ、電極粉末あるいは電極基体の表面に化学反応的に
撥水性フッ化物被膜を形成するようにしたことを要旨と
するものである。
【００１２】この場合に電極粉末あるいは予め成型され
る電極基体の材料としては、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。またこの電極粉末あるいは電極基体の表面に接触さ
せるガスであるフルオロカーボン系材料としては、パー
フルオロカーボン、例えば、ヘキサフルオロエタン、オ
クタフルオロプロパン、テトラフルオロエチレンなどが
好適なものとして挙げられる。
る電極基体の材料としては、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。またこの電極粉末あるいは電極基体の表面に接触さ
せるガスであるフルオロカーボン系材料としては、パー
フルオロカーボン、例えば、ヘキサフルオロエタン、オ
クタフルオロプロパン、テトラフルオロエチレンなどが
好適なものとして挙げられる。
【００１３】電極粉末あるいは電極基体の表面にフルオ
ロカーボン系材料による撥水性被膜が形成されるメカニ
ズムは、次のように考えられる。すなわち、プラズマ放
電の起こっている場にフルオロカーボン系材料のガスを
導入すると導入されたフルオロカーボン系材料のガスは
活性化（ラジカル化）する。その活性化したフルオロカ
ーボン系材料のガスが電極粉末あるいは電極基体と接触
すると表面にラジカル反応が起こる。これによりその電
極粉末あるいは予め成型された電極基体の表面にパーフ
ルオロカーボン基が付加され、この付加反応によりその
電極粉末あるいは電極基体の表面に撥水性フッ化物被膜
が形成されるものである。
ロカーボン系材料による撥水性被膜が形成されるメカニ
ズムは、次のように考えられる。すなわち、プラズマ放
電の起こっている場にフルオロカーボン系材料のガスを
導入すると導入されたフルオロカーボン系材料のガスは
活性化（ラジカル化）する。その活性化したフルオロカ
ーボン系材料のガスが電極粉末あるいは電極基体と接触
すると表面にラジカル反応が起こる。これによりその電
極粉末あるいは予め成型された電極基体の表面にパーフ
ルオロカーボン基が付加され、この付加反応によりその
電極粉末あるいは電極基体の表面に撥水性フッ化物被膜
が形成されるものである。
【００１４】フルオロカーボン系材料のプラズマ処理
は、低圧プラズマ法と大気圧プラズマ法のいずれも適用
できる。低圧プラズマ法は、１０〜１０-3Ｔｏｒｒの低
圧雰囲気下でフルオロカーボン系材料にプラズマを照射
し活性化させ、これを表面から活性化された電極粉末あ
るいは電極基体にラジカル反応により付加させるもので
あり、また、大気圧プラズマ法は、不活性ガス雰囲気下
でフルオロカーボン系材料にプラズマを照射し活性化さ
せ、これを表面から活性化された電極粉末あるいは電極
基体にラジカル反応により付加させるものである。
は、低圧プラズマ法と大気圧プラズマ法のいずれも適用
できる。低圧プラズマ法は、１０〜１０-3Ｔｏｒｒの低
圧雰囲気下でフルオロカーボン系材料にプラズマを照射
し活性化させ、これを表面から活性化された電極粉末あ
るいは電極基体にラジカル反応により付加させるもので
あり、また、大気圧プラズマ法は、不活性ガス雰囲気下
でフルオロカーボン系材料にプラズマを照射し活性化さ
せ、これを表面から活性化された電極粉末あるいは電極
基体にラジカル反応により付加させるものである。
【００１５】電極粉末や電極基体に高周波を断続的に印
加すれば撥水性フッ化物被膜の形成状態を制御すること
が可能になる。すなわち、高周波を断った状態では、多
孔質体である電極粉末あるいは電極基体の奥までフルオ
ロカーボン系材料のガスが拡散することになるため多孔
質体の奥にも撥水性フッ化物被膜の表面層を形成するこ
とができる。また高周波を印加したままの状態において
は、電極粉末あるいは電極基体の表面にのみ撥水性フッ
化物被膜が形成される。
加すれば撥水性フッ化物被膜の形成状態を制御すること
が可能になる。すなわち、高周波を断った状態では、多
孔質体である電極粉末あるいは電極基体の奥までフルオ
ロカーボン系材料のガスが拡散することになるため多孔
質体の奥にも撥水性フッ化物被膜の表面層を形成するこ
とができる。また高周波を印加したままの状態において
は、電極粉末あるいは電極基体の表面にのみ撥水性フッ
化物被膜が形成される。
【００１６】上記の製造方法によれば、低圧あるいは不
活性雰囲気下で電極粉末あるいは予め成型される電極基
体に印加される高周波の印加状態に応じて撥水性フッ化
物被膜が形成されるものであるから、反応時における制
御が容易になるばかりか、多孔質体である電極基体の内
部あるいはその表面に形成されるフッ素化物の膜質が均
一で高撥水性を呈するものとなる。したがってこの製造
方法によれば、製造された電極を用いた電池のガス供給
性（ガス拡散性）など電池特性の維持も図られるものと
なる。
活性雰囲気下で電極粉末あるいは予め成型される電極基
体に印加される高周波の印加状態に応じて撥水性フッ化
物被膜が形成されるものであるから、反応時における制
御が容易になるばかりか、多孔質体である電極基体の内
部あるいはその表面に形成されるフッ素化物の膜質が均
一で高撥水性を呈するものとなる。したがってこの製造
方法によれば、製造された電極を用いた電池のガス供給
性（ガス拡散性）など電池特性の維持も図られるものと
なる。
【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。本発明に係る製造方法は、初めにパーフ
ルオロカーボン、例えば、ヘキサフルオロエタン、オク
タフルオロプロパン、テトラフルオロエチレンなどのガ
スをプラズマ処理により活性化させ、このようにして活
性化されたガスを、カーボンなどの電極粉体材料あるい
は電極基体に接触させ、これによりその電極材料の表面
にパーフルオロカーボン基を付加させるラジカル付加反
応を起こさせるものである。すなわち、この製造方法
は、プラズマ処理により活性化されたガスを高周波印加
により活性化されたカーボン材料に接触させることによ
りラジカル付加反応を起こさせ電極材料の表面に撥水性
フッ化物被膜を形成するようにしたものである。
的に説明する。本発明に係る製造方法は、初めにパーフ
ルオロカーボン、例えば、ヘキサフルオロエタン、オク
タフルオロプロパン、テトラフルオロエチレンなどのガ
スをプラズマ処理により活性化させ、このようにして活
性化されたガスを、カーボンなどの電極粉体材料あるい
は電極基体に接触させ、これによりその電極材料の表面
にパーフルオロカーボン基を付加させるラジカル付加反
応を起こさせるものである。すなわち、この製造方法
は、プラズマ処理により活性化されたガスを高周波印加
により活性化されたカーボン材料に接触させることによ
りラジカル付加反応を起こさせ電極材料の表面に撥水性
フッ化物被膜を形成するようにしたものである。
【００１８】次に本発明に係る各種の製造方法について
説明する。 （実施例１）この実施例１は、低圧雰囲気下で高周波を
印加しながらパーフルオロカーボンガスとしてテトラフ
ルオロメタン（ＣＦ4 ）ガスを導入して付加反応を起こ
させるものである。具体的には、まず初めに接地電極上
に市販のカーボンブラック粉体あるいは市販のカーボン
ペーパーを置き電極間距離を２０ｍｍにする。そしてそ
のカーボン材料が１０〜１０-3Ｔｏｒｒの低圧雰囲気下
に置かれるように真空排気する。その状態で１３．５６
ＭＨｚ、ＲＦ出力５０Ｗの高周波を印加する。
説明する。 （実施例１）この実施例１は、低圧雰囲気下で高周波を
印加しながらパーフルオロカーボンガスとしてテトラフ
ルオロメタン（ＣＦ4 ）ガスを導入して付加反応を起こ
させるものである。具体的には、まず初めに接地電極上
に市販のカーボンブラック粉体あるいは市販のカーボン
ペーパーを置き電極間距離を２０ｍｍにする。そしてそ
のカーボン材料が１０〜１０-3Ｔｏｒｒの低圧雰囲気下
に置かれるように真空排気する。その状態で１３．５６
ＭＨｚ、ＲＦ出力５０Ｗの高周波を印加する。
【００１９】次いで、テトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）
ガスを５Ｔｏｒｒになるように導入し、３分間グロー放
電を行うことによりそのテトラフルオトメタン（ＣＦ
4 ）ガスを活性化（ラジカル化）させ、そのラジカル化
させたテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）ガスをカーボン
材料に接触させる。これによりカーボンブラック粉体あ
るいはカーボンペーパーの表面に撥水性フッ化物被膜が
形成された電極材料が得られる。
ガスを５Ｔｏｒｒになるように導入し、３分間グロー放
電を行うことによりそのテトラフルオトメタン（ＣＦ
4 ）ガスを活性化（ラジカル化）させ、そのラジカル化
させたテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）ガスをカーボン
材料に接触させる。これによりカーボンブラック粉体あ
るいはカーボンペーパーの表面に撥水性フッ化物被膜が
形成された電極材料が得られる。
【００２０】（実施例２）この実施例２は、実施例１と
ほぼ同様であるが、高周波の印加を断続的に行うことに
特徴がある。すなわち、まず初めに高周波を断った状態
にする他は、実施例１と同様にして活性化したテトラフ
ルオロメタン（ＣＦ4 ）ガスをカーボン材料に数分接触
させる。そうすると、多孔質体であるカーボン材料の奥
までテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）ガスが拡散するこ
とになるため多孔質体の奥にも撥水性フッ化物被膜の表
面層を形成することができる。
ほぼ同様であるが、高周波の印加を断続的に行うことに
特徴がある。すなわち、まず初めに高周波を断った状態
にする他は、実施例１と同様にして活性化したテトラフ
ルオロメタン（ＣＦ4 ）ガスをカーボン材料に数分接触
させる。そうすると、多孔質体であるカーボン材料の奥
までテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）ガスが拡散するこ
とになるため多孔質体の奥にも撥水性フッ化物被膜の表
面層を形成することができる。
【００２１】次いで、高周波を印加して実施例１と全く
同様にラジカル付加反応を起こさせる。そうすると、活
性化したテトラフルオトメタン（ＣＦ4 ）ガスと、カー
ボン材料とが接触することによって、ラジカル付加反応
が起こり、これにより、そのカーボン材料の表面にのみ
撥水性フッ化物被膜が形成される。このようにして、高
周波の印加を断続的に行うことによって、カーボンブラ
ック粉体あるいはカーボンペーパーの表面及びその内部
に撥水性フッ化物被膜が形成された電極材料が得られ
る。
同様にラジカル付加反応を起こさせる。そうすると、活
性化したテトラフルオトメタン（ＣＦ4 ）ガスと、カー
ボン材料とが接触することによって、ラジカル付加反応
が起こり、これにより、そのカーボン材料の表面にのみ
撥水性フッ化物被膜が形成される。このようにして、高
周波の印加を断続的に行うことによって、カーボンブラ
ック粉体あるいはカーボンペーパーの表面及びその内部
に撥水性フッ化物被膜が形成された電極材料が得られ
る。
【００２２】（実施例３）この実施例３は、不活性ガス
であるヘリウム（Ｈｅ）ガス雰囲気下で高周波を印加し
ながらパーフルオロカーボンガスとしてヘキサフルオロ
エタン（Ｃ2Ｆ6）ガスを導入して付加反応を起こさせる
ものである。具体的には、まず初めに接地電極上に市販
のカーボンブラック粉体あるいは市販のカーボンペーパ
ーを置き電極間距離を２０ｍｍにする。そしてそのカー
ボン材料は大気圧雰囲気下に置かれた状態が保たれるよ
うにしておく。その状態で５ｋＨｚ、ＲＦ出力１００Ｗ
の高周波を印加する。
であるヘリウム（Ｈｅ）ガス雰囲気下で高周波を印加し
ながらパーフルオロカーボンガスとしてヘキサフルオロ
エタン（Ｃ2Ｆ6）ガスを導入して付加反応を起こさせる
ものである。具体的には、まず初めに接地電極上に市販
のカーボンブラック粉体あるいは市販のカーボンペーパ
ーを置き電極間距離を２０ｍｍにする。そしてそのカー
ボン材料は大気圧雰囲気下に置かれた状態が保たれるよ
うにしておく。その状態で５ｋＨｚ、ＲＦ出力１００Ｗ
の高周波を印加する。
【００２３】次いで、５ｌ／ｍｉｎの流速でヘリウム
（Ｈｅ）ガスを導入するとともに、１０ｍｌ／ｍｉｎの
流速でヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスを導入し、
この混合ガス流通下で３分間グロー放電を行うことによ
りそのヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスを活性化
（ラジカル化）させる。そのラジカルさせたヘキサフル
オロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスをカーボン材料に接触させ
る。これによりカーボンブラック粉体あるいはカーボン
ペーパーの表面に撥水性フッ化物被膜が形成された電極
材料が得られる。
（Ｈｅ）ガスを導入するとともに、１０ｍｌ／ｍｉｎの
流速でヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスを導入し、
この混合ガス流通下で３分間グロー放電を行うことによ
りそのヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスを活性化
（ラジカル化）させる。そのラジカルさせたヘキサフル
オロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスをカーボン材料に接触させ
る。これによりカーボンブラック粉体あるいはカーボン
ペーパーの表面に撥水性フッ化物被膜が形成された電極
材料が得られる。
【００２４】（実施例４）この実施例４は、実施例３と
ほぼ同様であるが、高周波の印加を断続的に行うことに
特徴がある。すなわち、まず初めに高周波を断った状態
にする他は、実施例３と同様にして活性化したヘキサフ
ルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスをカーボン材料に数分接触
させる。そうすると、多孔質体であるカーボン材料の奥
までヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスが拡散するこ
とになるため多孔質体の奥にも撥水性フッ化物被膜の表
面層を形成することができる。
ほぼ同様であるが、高周波の印加を断続的に行うことに
特徴がある。すなわち、まず初めに高周波を断った状態
にする他は、実施例３と同様にして活性化したヘキサフ
ルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスをカーボン材料に数分接触
させる。そうすると、多孔質体であるカーボン材料の奥
までヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスが拡散するこ
とになるため多孔質体の奥にも撥水性フッ化物被膜の表
面層を形成することができる。
【００２５】次いで、高周波を印加して実施例３と全く
同様にラジカル付加反応を起こさせる。そうすると、活
性化したヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスと、高周
波の印加により活性化されるカーボン材料とが接触する
ことによって、ラジカル付加反応が起こり、これによ
り、そのカーボン材料の表面にのみ撥水性フッ化物被膜
が形成される。このようにして、高周波の印加を断続的
に行うことによって、カーボンブラック粉体あるいはカ
ーボンペーパーの表面及びその内部に撥水性フッ化物被
膜が形成された電極材料が得られる。
同様にラジカル付加反応を起こさせる。そうすると、活
性化したヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）ガスと、高周
波の印加により活性化されるカーボン材料とが接触する
ことによって、ラジカル付加反応が起こり、これによ
り、そのカーボン材料の表面にのみ撥水性フッ化物被膜
が形成される。このようにして、高周波の印加を断続的
に行うことによって、カーボンブラック粉体あるいはカ
ーボンペーパーの表面及びその内部に撥水性フッ化物被
膜が形成された電極材料が得られる。
【００２６】次に実施例１〜４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１〜４によって得ら
れた電極材料のフッ化物被膜は、高周波の印加状態に応
じて撥水性フッ化物被膜の形成状態が制御されるもので
あるから、反応時における制御が容易になるとともに、
導入されるガスの量やプラズマ処理が施される時間に応
じて膜圧や膜質が決定されるものである。そのため、形
成される撥水性フッ化物被膜の膜質を均一かつ高品質な
ものにすることが可能であるとともに、ムラなく撥水性
フッ化物被膜を形成することが可能であるからその膜質
の品質の劣化を防止することが可能になる。
の特性について説明する。本実施例１〜４によって得ら
れた電極材料のフッ化物被膜は、高周波の印加状態に応
じて撥水性フッ化物被膜の形成状態が制御されるもので
あるから、反応時における制御が容易になるとともに、
導入されるガスの量やプラズマ処理が施される時間に応
じて膜圧や膜質が決定されるものである。そのため、形
成される撥水性フッ化物被膜の膜質を均一かつ高品質な
ものにすることが可能であるとともに、ムラなく撥水性
フッ化物被膜を形成することが可能であるからその膜質
の品質の劣化を防止することが可能になる。
【００２７】以上説明した本実施例によれば、ガスを導
入しながら高周波印加状態でプラズマ処理を行えばよい
ため、膜圧や膜形成部位を調節することが容易であるば
かりか、反応状態そのものの制御も容易になる。そのた
め電極材料表面の電気抵抗の増加を抑制する制御も容易
となり、これによりガス供給能やガス拡散能にも優れた
ものが得られる。
入しながら高周波印加状態でプラズマ処理を行えばよい
ため、膜圧や膜形成部位を調節することが容易であるば
かりか、反応状態そのものの制御も容易になる。そのた
め電極材料表面の電気抵抗の増加を抑制する制御も容易
となり、これによりガス供給能やガス拡散能にも優れた
ものが得られる。
【００２８】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
は導入ガスとして、テトラフルトロメタン（ＣＦ4）、
ヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）を用いたが、これに限
られることなく、オクタフルオロプロパン （Ｃ
3Ｆ8）、テトラフルオロエチレン（Ｃ2Ｆ4）などを用い
ることも可能である。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、電解質との接合後にラジカル反応を利用
して表面のみに撥水性フッ化物被膜が形成されるように
してもよい。
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
は導入ガスとして、テトラフルトロメタン（ＣＦ4）、
ヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）を用いたが、これに限
られることなく、オクタフルオロプロパン （Ｃ
3Ｆ8）、テトラフルオロエチレン（Ｃ2Ｆ4）などを用い
ることも可能である。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、電解質との接合後にラジカル反応を利用
して表面のみに撥水性フッ化物被膜が形成されるように
してもよい。
【００２９】
【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、電極粉末あるいは予め成型される電極基体を適用し
て低圧あるいは不活性雰囲気下で高周波を印加し、その
状態でその電極粉末あるいは電極基体の表面にプラズマ
処理により活性化されたフルオロカーボン系材料のガス
を接触させることにより、電極粉末あるいは電極基体の
表面に化学反応的に撥水性フッ化物被膜を形成するよう
にしたものである。したがって、反応時における制御が
容易になる他、電極内あるいはその表面に形成されるフ
ッ化物層の撥水性は高く、しかもガス供給性やガス拡散
性にも優れ電池特性も断続的に維持されるものである。
このような電極材料の製造方法によってガス反応系ある
いはガス生成系電池の電極材料を製造することは電池寿
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、電極粉末あるいは予め成型される電極基体を適用し
て低圧あるいは不活性雰囲気下で高周波を印加し、その
状態でその電極粉末あるいは電極基体の表面にプラズマ
処理により活性化されたフルオロカーボン系材料のガス
を接触させることにより、電極粉末あるいは電極基体の
表面に化学反応的に撥水性フッ化物被膜を形成するよう
にしたものである。したがって、反応時における制御が
容易になる他、電極内あるいはその表面に形成されるフ
ッ化物層の撥水性は高く、しかもガス供給性やガス拡散
性にも優れ電池特性も断続的に維持されるものである。
このような電極材料の製造方法によってガス反応系ある
いはガス生成系電池の電極材料を製造することは電池寿
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】 低圧あるいは不活性雰囲気下で電極粉末
あるいは予め成形される電極基体の表面にプラズマ処理
により活性化されたフルオロカーボン系材料のガスを接
触させ、電極粉末あるいは電極基体の表面に化学反応的
に撥水性フッ化物被膜を形成するようにしたことを特徴
とするガス反応系あるいはガス生成系電池用電極の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9094840A JPH10270052A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | ガス反応系あるいはガス生成系電池用電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9094840A JPH10270052A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | ガス反応系あるいはガス生成系電池用電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270052A true JPH10270052A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=14121246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9094840A Pending JPH10270052A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | ガス反応系あるいはガス生成系電池用電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270052A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6331224B1 (en) | 1998-08-26 | 2001-12-18 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing carbon sheet |
| WO2002017428A1 (en) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Hitachi Maxell, Ltd. | Air-hydrogen cell |
| JP2003059506A (ja) * | 2001-08-16 | 2003-02-28 | Mitsubishi Electric Corp | 電気化学素子及び電気化学素子装置 |
| JP2005063713A (ja) * | 2003-08-08 | 2005-03-10 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 電極触媒及びその製造方法 |
| WO2005117176A3 (en) * | 2004-05-24 | 2006-03-23 | Univ Milano Bicocca | Method for making components for fuel cells and fuel cells made thereby |
| JP2006164575A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体高分子形燃料電池用の撥水性電極触媒層、触媒層転写シート及び触媒層−電解質接合体 |
| JP2006185899A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-07-13 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体高分子形燃料電池用のガス拡散用撥水性電極 |
| JP2007149513A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 固体高分子形燃料電池用触媒担体 |
| JP2007242447A (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 触媒層−電解質膜積層体及びその製造方法 |
| JP2009252637A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Toyota Motor Corp | 空気電池 |
| JP2010514111A (ja) * | 2006-12-20 | 2010-04-30 | カール・フロイデンベルク・カーゲー | プラズマ処理された熱安定性の構造体及びその製造 |
| JP2010247333A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Kagawa Univ | 撥水撥油性部材とその製造方法及びそれらを用いた物品 |
| KR101122246B1 (ko) * | 2009-06-30 | 2012-03-20 | 주식회사 협진아이엔씨 | 연료전지용전극, 이를 채용한 연료전지 및 연료전지용전극 제조방법 |
| JP2013041816A (ja) * | 2011-07-15 | 2013-02-28 | Panasonic Corp | 燃料電池用ガス拡散層及びそれを用いた燃料電池、ならびに、燃料電池用ガス拡散層の製造方法 |
| JP2019194977A (ja) * | 2018-04-25 | 2019-11-07 | ステラケミファ株式会社 | 燃料電池用触媒、その製造方法、燃料電池用膜電極接合体及びそれを備えた燃料電池 |
| CN112117396A (zh) * | 2019-06-21 | 2020-12-22 | 苏州安靠电源有限公司 | 电池包及电池包的防水处理方法 |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP9094840A patent/JPH10270052A/ja active Pending
Cited By (20)
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| CN112117396A (zh) * | 2019-06-21 | 2020-12-22 | 苏州安靠电源有限公司 | 电池包及电池包的防水处理方法 |
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