JPH11335886A - Preparation of gas diffusion electrode - Google Patents
Preparation of gas diffusion electrodeInfo
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- JPH11335886A JPH11335886A JP10138602A JP13860298A JPH11335886A JP H11335886 A JPH11335886 A JP H11335886A JP 10138602 A JP10138602 A JP 10138602A JP 13860298 A JP13860298 A JP 13860298A JP H11335886 A JPH11335886 A JP H11335886A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電解や燃料電池に
用いられるガス拡散電極及びその製造方法に関し、特に
食塩電解用の酸素陰極に使用した場合にガス室への液漏
れがないガス拡散電極及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas diffusion electrode for use in electrolysis and fuel cells and a method for producing the same, and more particularly to a gas diffusion electrode which does not leak into a gas chamber when used as an oxygen cathode for salt electrolysis. And its manufacturing method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガス拡散電極は、各種の電解や燃料電池
に用いられているが、最近特に食塩電解において酸素陰
極としての使用が注目されている。この分野では、ガス
拡散電極としては、通常反応層とガス供給層の２層から
なるものが使用されているが、従来の形式の一つであ
る、図５に示すような、反応層１２が銀微粒子とＰＴＦ
Ｅとからなり、ガス供給層１３がＰＴＦＥ多孔体とから
なるものであり、両層の間に例えば銀網の様な金属網が
配置されている構造の、銀とＰＴＦＥのみから構成され
ているガス拡散電極１１は、カーボンブラックを用いて
いないので、長寿命を有することが期待されている。こ
の電極は、銀微粒子とＰＴＦＥディスパージョンの混合
物をアルコールで自己組織化した泥漿を銀網等に塗布
し、乾燥後、界面活性剤を除いて反応層シートを作る。
この反応層シートとガス供給層となるＰＴＦＥファイン
パウダー層とを、１０ｋｇ／ｃｍ2 、２５０℃の圧力、
温度でホットプレスすることにより、ガス拡散電極を得
ていた。2. Description of the Related Art Gas diffusion electrodes have been used in various electrolysis and fuel cells, but recently, their use as oxygen cathodes in salt electrolysis has attracted attention. In this field, as a gas diffusion electrode, one having two layers, a reaction layer and a gas supply layer, is usually used. However, a reaction layer 12 as shown in FIG. Silver fine particles and PTF
E, the gas supply layer 13 is made of a PTFE porous body, and is composed of only silver and PTFE having a structure in which a metal net such as a silver net is arranged between both layers. Since the gas diffusion electrode 11 does not use carbon black, it is expected to have a long life. In this electrode, a mixture of silver fine particles and a PTFE dispersion is self-assembled with alcohol, and a slurry is applied to a silver screen or the like, and after drying, a surfactant is removed to form a reaction layer sheet.
The reaction layer sheet and the PTFE fine powder layer serving as a gas supply layer were put together at 10 kg / cm 2 at a pressure of 250 ° C.
Gas diffusion electrodes were obtained by hot pressing at a temperature.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の手段
により製造されるガス拡散電極は、ＰＴＦＥファインパ
ウダーをホットプレスしたガス供給層は、ＰＴＦＥ微粒
子相互の結着が弱いために、機械的強度が小さく、反応
層との密着力も小さい。さらに、加熱によりＰＴＦＥの
結晶化が進行するため、脆くひび割れが生じ易い。その
ため、酸素陰極として使用していると、液圧によりガス
室側に液漏れが生じる可能性が大きいという問題点があ
った。この強度不足を解決するには、ＰＴＦＥの融点の
３２７℃以上に加熱すれば強度の点は解決されるが、ガ
ス透過性がほとんど無くなり、ガス供給層として役に立
たなくなる。本発明は、ガス透過性が十分あり、ガス供
給層におけるガス漏れがなく、かつ機械的強度が大きい
ガス拡散電極を得ることを目的とするものである。さら
に、本発明は、そのようなガス拡散電極を得る方法を得
ることを目的とするものである。By the way, the gas diffusion electrode manufactured by the above-mentioned means has a low mechanical strength because the gas supply layer formed by hot pressing PTFE fine powder has a weak binding between PTFE fine particles. It is small and has low adhesion to the reaction layer. Furthermore, since crystallization of PTFE proceeds by heating, the PTFE is brittle and easily cracked. Therefore, when used as an oxygen cathode, there is a problem that there is a high possibility that a liquid leak will occur on the gas chamber side due to the liquid pressure. In order to solve this insufficient strength, if the temperature is heated to 327 ° C. or more, which is the melting point of PTFE, the point of strength can be solved, but gas permeability is almost lost, and it becomes useless as a gas supply layer. An object of the present invention is to provide a gas diffusion electrode having sufficient gas permeability, no gas leakage in a gas supply layer, and high mechanical strength. Furthermore, it is an object of the present invention to obtain a method for obtaining such a gas diffusion electrode.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者が、従来の問題
点を検討したところ、カーボンブラックを用いたガス拡
散電極の劣化は、反応層を構成するのに用いられる触媒
担体の親水性カーボンブラックの腐食が主な原因であ
り、疎水性カーボンブラックの腐食はほとんどないこと
がこれまでの研究で明らかになった。そこで、反応層か
らカーボンブラックを除いて、触媒（銀）成分とＰＴＦ
Ｅとで構成し、ガス供給層は、高強度を得られる疎水性
カーボンブラックとＰＴＦＥとの混合物をプレスするこ
とにより得るようにすることにより、劣化のない本発明
のガス拡散電極を得ることができることを見出し、本発
明に到達した。The inventors of the present invention have studied the problems in the prior art, and found that the deterioration of the gas diffusion electrode using carbon black is caused by the hydrophilic carbon of the catalyst carrier used for forming the reaction layer. Previous studies have shown that black corrosion is the major cause, with little corrosion of hydrophobic carbon black. Therefore, the catalyst (silver) component and the PTF were removed by removing carbon black from the reaction layer.
E, and the gas supply layer is obtained by pressing a mixture of hydrophobic carbon black and PTFE that can obtain high strength, thereby obtaining the gas diffusion electrode of the present invention without deterioration. They have found that they can do so and have reached the present invention.
【０００５】本発明は、下記の手段により前記の課題を
解決した。 （１）反応層とガス供給層とからなるガス拡散電極にお
いて、カーボンブラックを含まず、少なくとも触媒微粒
子とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とからな
る反応層と、撥水性カーボンブラックとポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）とからなるガス供給層とより
なることを特徴とするガス拡散電極。 （２）ガス供給層シート上に金属微粉末とＰＴＦＥディ
スパージョンの泥漿を０．５ｍｍ以下の厚さに付着さ
せ、乾燥後、界面活性剤を除去し、集電体と共にホット
プレスすることことを特徴とするガス拡散電極の製造方
法。 （３）前記ガス供給層シートとして、シート状にしたガ
ス供給層シートから界面活性剤を除き、ＰＴＦＥの融点
以上に加熱し、冷却したガス供給層シートを用いること
を特徴とする前記（２）記載のガス拡散電極の製造方
法。 （４）前記のガス供給層シートの加熱において、３３０
℃以上の温度でホットプレスしたガス供給層シートを用
いることを特徴とする前記（３）記載のガス拡散電極の
製造方法。 （５）前記ガス供給層シートとして、その加熱に際して
３３０℃以上の温度でホットプレスした少なくとも片面
に凹凸があるガス供給層シートを用いることを特徴とす
る前記（３）又は（４）記載のガス拡散電極の製造方
法。[0005] The present invention has solved the above-mentioned problems by the following means. (1) In a gas diffusion electrode comprising a reaction layer and a gas supply layer, a reaction layer comprising at least catalyst fine particles and polytetrafluoroethylene (PTFE), not containing carbon black, a water-repellent carbon black and polytetrafluoroethylene A gas supply layer made of (PTFE). (2) The metal fine powder and the slurry of the PTFE dispersion are adhered to the gas supply layer sheet to a thickness of 0.5 mm or less, dried, removed with a surfactant, and hot-pressed together with the current collector. A method for producing a gas diffusion electrode. (3) The gas supply layer sheet is characterized in that the gas supply layer sheet is formed by removing a surfactant from a sheet-shaped gas supply layer sheet, and heating and cooling the gas supply layer sheet to a temperature equal to or higher than the melting point of PTFE. A method for producing the gas diffusion electrode according to the above. (4) In heating the gas supply layer sheet, 330
The method for producing a gas diffusion electrode according to the above (3), wherein a gas supply layer sheet hot-pressed at a temperature of not less than ° C is used. (5) The gas according to (3) or (4), wherein the gas supply layer sheet is a gas supply layer sheet having at least one surface which is hot-pressed at a temperature of 330 ° C. or more at the time of heating. Manufacturing method of diffusion electrode.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】本発明は、具体的には、図１に示
すように、反応層２は、触媒金属微粒子とＰＴＦＥディ
スパージョンとからなり、ガス供給層３は、疎水性カー
ボンブラックとＰＴＦＥとから構成する。ここでは、ガ
ス供給層をアセチレンブラック（疎水性カーボンブラッ
ク）とＰＴＦＥディスパージョンの混合物からシートを
作製した。シートの作製方法はロール法が一般的である
が、均一なシートが得られれば粉末をプレスしてシート
を作製してもよい。反応層に用いる金属微粒子は、白金
族金属、金、銀、これらの酸化物及びこれらの金属の合
金を用いることができる。具体的には、安価な銀微粒子
とＰＴＦＥディスパージョンの組み合わせを挙げること
ができる。これらを界面活性剤を添加した水溶液中で分
散し、アルコールにより自己組織化して、水分を除き、
泥漿としたものをガス供給層上に塗布し、又はスプレー
することで、反応層をガス供給層上に載せる。乾燥後、
界面活性剤を除いて、次に集電体の銀網４を反応層２又
はガス供給層３側に積層して、これらをホットプレスす
ることによりガス拡散電極１を製造する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, specifically, as shown in FIG. 1, a reaction layer 2 is composed of catalytic metal fine particles and PTFE dispersion, and a gas supply layer 3 is composed of hydrophobic carbon black. And PTFE. Here, a sheet was prepared for the gas supply layer from a mixture of acetylene black (hydrophobic carbon black) and PTFE dispersion. The method of producing the sheet is generally a roll method, but if a uniform sheet is obtained, the sheet may be produced by pressing powder. As the metal fine particles used for the reaction layer, platinum group metals, gold, silver, oxides thereof, and alloys of these metals can be used. Specifically, a combination of inexpensive silver fine particles and a PTFE dispersion can be used. These are dispersed in an aqueous solution to which a surfactant is added, self-organized with alcohol, and water is removed.
The reaction layer is placed on the gas supply layer by applying or spraying the slurry on the gas supply layer. After drying,
Except for the surfactant, a silver net 4 as a current collector is then laminated on the reaction layer 2 or the gas supply layer 3 side, and these are hot-pressed to produce the gas diffusion electrode 1.
【０００７】集電体の銀網４を反応層２内に設けたのが
図１であり、ガス供給層３側に設けたのが図２である。
また、金属網は導電体の断面積が小さいために、導電性
が余り高くならないので、導電性を高くしたい場合に
は、図３に示すように、導電性多孔体５内にガス供給層
の材料（泥漿）を押し込み、乾燥することにより、導電
性多孔体５を骨格としたガス供給層３を形成させること
ができる。この導電性多孔体５をガス室内に別の導電性
多孔体（図示しない）と接触させるように、ガス拡散電
極１を配置すると、高い導電性を持たせることができ
る。図３のものは、導電性多孔体５は、その大きさがガ
ス供給層３の大きさと同程度のものであるが、図４に示
すように、反応層２の中間までとさらに下部はガス室全
部を含む大きさの導電性多孔体５を用いる時には、この
導電性多孔体５によりガス拡散電極が支持されているの
で、全体の強度が増し、また導電性がさらに良く、ガス
室内でガス流れが攪乱されるので、ガス拡散電極へのガ
スの供給が均一化されるという利点がある。６は、導電
性多孔体５のガス室部分である。FIG. 1 shows that the silver net 4 of the current collector is provided in the reaction layer 2, and FIG. 2 shows that it is provided on the gas supply layer 3 side.
Further, since the metal net has a small cross-sectional area of the conductor, the conductivity does not increase so much. Therefore, when it is desired to increase the conductivity, as shown in FIG. The gas supply layer 3 having the conductive porous body 5 as a skeleton can be formed by pushing in the material (slurry) and drying. When the gas diffusion electrode 1 is arranged such that the conductive porous body 5 is brought into contact with another conductive porous body (not shown) in the gas chamber, high conductivity can be provided. In FIG. 3, the size of the conductive porous body 5 is substantially the same as the size of the gas supply layer 3, but as shown in FIG. When the conductive porous body 5 having a size including the entire chamber is used, since the gas diffusion electrode is supported by the conductive porous body 5, the overall strength is increased and the conductivity is further improved. Since the flow is disturbed, there is an advantage that the gas supply to the gas diffusion electrode is made uniform. Reference numeral 6 denotes a gas chamber portion of the conductive porous body 5.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。 実施例１ 疎水性カーボンブラック（Ｎｏ．６：電気化学工業社
製）６部（重量）（以下同様）に界面活性剤として１０
％トライトン１００部を加え、超音波分散機で分散させ
る。これにＰＴＦＥディスパージョンＤ−１（ダイキン
工業社製）４部を添加し、分散混合する。この分散物に
エタノール５０部を加え、自己組織化する。これを濾
過、乾燥後に、ソルベントナフサを加え、ロールするこ
とで、厚さ０．５ｍｍのガス供給層シートをつくり、乾
燥する。銀微粒子（三井金属鉱業社製、Ａｇ−３０１
０、平均粒径０．１１ミクロン）５部にトライトンを１
部、水９部を加え、超音波分散機で分散させる。これに
ＰＴＦＥディスパージョンＤ−１（ダイキン工業社製）
１部を添加し、攪拌・混合した後にエタノール１０部を
加え、攪拌することで自己組織化させる。この自己組織
化させた時の沈殿物を孔径０．８ミクロンの濾紙で濾過
し、泥漿を得た。The present invention will be described below in detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to only these examples. Example 1 10 parts of a hydrophobic carbon black (No. 6: manufactured by Denki Kagaku Kogyo KK) as a surfactant was added to 6 parts (by weight) (the same applies hereinafter).
% Triton is added and dispersed with an ultrasonic disperser. To this, 4 parts of PTFE dispersion D-1 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) is added and dispersed and mixed. 50 parts of ethanol is added to the dispersion to self-assemble. After filtration and drying, solvent naphtha is added and rolled to form a gas supply layer sheet having a thickness of 0.5 mm and dried. Silver fine particles (Ag-301, manufactured by Mitsui Kinzoku Mining Co., Ltd.)
0, average particle size 0.11 micron) Triton 1 in 5 parts
And 9 parts of water, and dispersed by an ultrasonic dispersing machine. PTFE dispersion D-1 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.)
After adding 1 part, stirring and mixing, 10 parts of ethanol is added, and the mixture is stirred to form a self-assembly. The precipitate at the time of self-assembly was filtered with a filter paper having a pore size of 0.8 μm to obtain a slurry.
【０００９】この泥漿を前述のガス供給層シートに２０
０ミクロンの厚さで均一に塗布する。乾燥後、このシー
トからエチルアルコールを用いた抽出器で界面活性剤を
除去する。更に、１００℃で乾燥後、５０メッシュ、
０．１ｍｍ厚さの銀網を反応層側に敷き、３５０℃、２
０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で、１０秒間ホットプレスして銀
担持ガス拡散電極を得た。この電極の銀微粒子の使用量
は３９０ｇ／ｍ2 であった。この電極は、ガス供給層が
ＰＴＦＥのみからなるガス拡散電極に比べ、引っ張り強
度は１０倍以上、反応層とガス供給層の剥離強度は８倍
以上と増加した。また、この電極の酸素還元性能を測定
したところ、３０Ａ／ｄｍ2 で０．７３Ｖ（ｖｓ．ＲＨ
Ｅ）の性能が得られた。集電体は、銀網、銀メッキニッ
ケル網、銀メッキ発泡ニッケルが好適に用いられる。The slurry is added to the above-mentioned gas supply layer sheet for 20 minutes.
Apply evenly with a thickness of 0 microns. After drying, the surfactant is removed from the sheet with an extractor using ethyl alcohol. Furthermore, after drying at 100 ° C., 50 mesh,
Spread a 0.1 mm thick silver screen on the reaction layer side,
Hot pressing was performed for 10 seconds at a pressure of 0 kg / cm 2 to obtain a silver-carrying gas diffusion electrode. The amount of silver fine particles used in this electrode was 390 g / m 2 . In this electrode, the tensile strength increased by 10 times or more, and the peel strength between the reaction layer and the gas supply layer increased by 8 times or more, as compared with the gas diffusion electrode in which the gas supply layer was made only of PTFE. When the oxygen reduction performance of this electrode was measured, it was found to be 0.73 V (vs. RH) at 30 A / dm 2.
The performance of E) was obtained. As the current collector, a silver net, a silver-plated nickel net, or a silver-plated foamed nickel is preferably used.
【００１０】実施例２ 疎水性カーボンブラック（Ｎｏ．６：電気化学工業社
製）６部に１０％トライトン１００部を加え、超音波分
散機で分散させる。これにＰＴＦＥディスパージョンＤ
−１（ダイキン工業社製）４部を添加し、分散混合す
る。この分散物にエタノール５０部を加え、自己組織化
する。これを濾過、乾燥後に、ソルベントナフサを加
え、ロールすることで、厚さ０．５ｍｍのガス供給層シ
ートをつくり、乾燥する。このシートをエチルアルコー
ルを用いた抽出器で界面活性剤を除去する。１００℃で
乾燥後、５０メッシュ、０．１９ｍｍ厚さの銀網をガス
供給層側に敷き、３７０℃、５０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力
で、６０秒間ホットプレスする。Example 2 100 parts of 10% Triton is added to 6 parts of hydrophobic carbon black (No. 6: manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and dispersed by an ultrasonic dispersing machine. PTFE dispersion D
-1 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) is added and dispersed and mixed. 50 parts of ethanol is added to the dispersion to self-assemble. After filtration and drying, solvent naphtha is added and rolled to form a gas supply layer sheet having a thickness of 0.5 mm and dried. The surfactant is removed from the sheet with an extractor using ethyl alcohol. After drying at 100 ° C., a silver mesh of 50 mesh and 0.19 mm thickness is spread on the gas supply layer side and hot-pressed at 370 ° C. under a pressure of 50 kg / cm 2 for 60 seconds.
【００１１】平均粒径０．１ミクロンの銀微粒子２０ｇ
を１００ｍｌ水溶液中に分散させ、トライトンを１部、
水９部を加え超音波分散機で分散させる。これにＰＴＦ
ＥディスパージョンＤ−１（ダイキン工業社製）４部を
加え、攪拌混合した後にエタノールを２０部加え、攪拌
することで自己組織化させ、孔径０．２ミクロンの濾紙
で水分を除き泥漿とする。この泥漿を前述のガス供給層
シートに２００ミクロンの厚さで均一に塗布する。乾燥
後、このシートをエチルアルコールを用いた抽出器で界
面活性剤を除去する。更に、１００℃で乾燥後、２５０
℃、２０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で、１０秒間ホットプレス
して銀担持ガス拡散電極を得た。この電極は、強度が優
れ、ガス供給層がＰＴＦＥのみからなるガス拡散電極に
比べ引っ張り強度は８倍以上、反応層とガス供給層の剥
離強度は５倍以上と増加した。また、この電極の酸素還
元性能を測定したところ、３０Ａ／ｄｍ2 で０．７７Ｖ
（ｖｓ．ＲＨＥ）の高い性能が得られた。20 g of silver fine particles having an average particle size of 0.1 micron
In a 100 ml aqueous solution, 1 part of Triton,
Add 9 parts of water and disperse with an ultrasonic disperser. This is PTF
After adding 4 parts of E-dispersion D-1 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), stirring and mixing, 20 parts of ethanol is added, and the mixture is stirred to form a self-assembled substance. . The slurry is uniformly applied to the gas supply layer sheet at a thickness of 200 microns. After drying, the surfactant is removed from the sheet with an extractor using ethyl alcohol. Further, after drying at 100 ° C., 250
By hot pressing at a temperature of 20 ° C. and a pressure of 20 kg / cm 2 for 10 seconds, a silver-carrying gas diffusion electrode was obtained. This electrode was excellent in strength, and the tensile strength increased by 8 times or more, and the peel strength between the reaction layer and the gas supply layer increased by 5 times or more as compared with the gas diffusion electrode in which the gas supply layer was made only of PTFE. When the oxygen reduction performance of this electrode was measured, it was 0.77 V at 30 A / dm 2 .
(Vs. RHE).
【００１２】実施例３ 疎水性カーボンブラック（Ｎｏ．６：電気化学工業社
製）６部に１０％トライトン１００部を加え、超音波分
散機で分散させる。これにＰＴＦＥディスパージョンＤ
−１（ダイキン工業社製）を添加し、分散混合する。こ
の分散物にエタノール５０部を加え、自己組織化する。
これを濾過、乾燥後に、ソルベントナフサを加え、ロー
ルすることで、厚さ０．５ｍｍのガス供給層シートをつ
くり、乾燥する。このシートをエチルアルコールを用い
た抽出器で界面活性剤を除去する。１００℃で乾燥後、
５０メッシュ、０．１ｍｍ厚さのステンレス網と共に３
４０℃、３０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で、６０秒間ホットプ
レスする。ガス供給層からステンレス網を取り除き、出
来た凹凸面に以下の反応層泥漿を塗布する。Example 3 100 parts of 10% Triton is added to 6 parts of hydrophobic carbon black (No. 6: manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and dispersed by an ultrasonic dispersing machine. PTFE dispersion D
-1 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) is added and dispersed and mixed. 50 parts of ethanol is added to the dispersion to self-assemble.
After filtration and drying, solvent naphtha is added and rolled to form a gas supply layer sheet having a thickness of 0.5 mm and dried. The surfactant is removed from the sheet with an extractor using ethyl alcohol. After drying at 100 ° C,
3 with 50 mesh, 0.1mm thick stainless steel net
Hot pressing is performed at 40 ° C. and a pressure of 30 kg / cm 2 for 60 seconds. The stainless steel mesh is removed from the gas supply layer, and the following reaction layer slurry is applied to the formed uneven surface.
【００１３】平均粒径０．１ミクロンの銀微粒子２０ｇ
を１００ｍｌ水溶液中に分散させ、トライトンを１部、
水９部を加え超音波分散機で分散させる。これにＰＴＦ
ＥディスパージョンＤ−１（ダイキン工業社製）４部を
加え、攪拌混合した後にエタノールを２０部加え、攪拌
することで自己組織化させ、孔径０．２ミクロンの濾紙
で水分を除き泥漿とする。この泥漿を前述の凹凸付きガ
ス供給層シートに２００ミクロンの厚さで均一に塗布す
る。乾燥後、このシートをエチルアルコールを用いた抽
出器で界面活性剤を除去する。更に、１００℃で乾燥
後、２５０℃、２０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で、１０秒間ホ
ットプレスして銀担持ガス拡散電極を得た。この電極
は、強度が優れ、ガス供給層がＰＴＦＥのみからなるガ
ス拡散電極に比べ引っ張り強度は７倍以上、反応層とガ
ス供給層の剥離強度は８倍以上と増加した。また、この
電極の酸素還元性能を測定したところ、３０Ａ／ｄｍ2
で０．７９Ｖ（ｖｓ．ＲＨＥ）の高い性能が得られた。20 g of silver fine particles having an average particle size of 0.1 micron
In a 100 ml aqueous solution, 1 part of Triton,
Add 9 parts of water and disperse with an ultrasonic disperser. This is PTF
After adding 4 parts of E-dispersion D-1 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), stirring and mixing, 20 parts of ethanol is added, and the mixture is stirred to form a self-assembled substance. . The slurry is uniformly applied to the above-mentioned uneven gas supply layer sheet at a thickness of 200 microns. After drying, the surfactant is removed from the sheet with an extractor using ethyl alcohol. Furthermore, after drying at 100 ° C., hot pressing was performed at 250 ° C. and a pressure of 20 kg / cm 2 for 10 seconds to obtain a silver-carrying gas diffusion electrode. The strength of this electrode was excellent, and the tensile strength increased 7 times or more and the peel strength between the reaction layer and the gas supply layer increased 8 times or more as compared with the gas diffusion electrode in which the gas supply layer was made only of PTFE. When the oxygen reduction performance of this electrode was measured, it was 30 A / dm 2
, A high performance of 0.79 V (vs. RHE) was obtained.
【００１４】[0014]
【発明の効果】本発明によれば、反応層とガス供給層と
の接着力が増大したので、両層の剥離が少なくなり、ガ
ス拡散電極の寿命が延びた。またガス供給層が柔軟で、
緻密な強度のあるものとなったので、ガス拡散電極から
ガス室への液漏れが無くなった。According to the present invention, since the adhesion between the reaction layer and the gas supply layer is increased, the separation between the two layers is reduced, and the life of the gas diffusion electrode is extended. The gas supply layer is flexible,
Since it had a dense strength, liquid leakage from the gas diffusion electrode to the gas chamber was eliminated.
【図１】本発明のガス拡散電極の１例の概略断面図を示
す。FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of one example of a gas diffusion electrode of the present invention.
【図２】本発明のガス拡散電極の別の例の概略断面図を
示す。FIG. 2 shows a schematic sectional view of another example of the gas diffusion electrode of the present invention.
【図３】導電性多孔体を用いた本発明のガス拡散電極の
概略断面図を示す。FIG. 3 is a schematic sectional view of a gas diffusion electrode of the present invention using a conductive porous body.
【図４】ガス室全体を含む大きさの導電性多孔体を用い
た本発明のガス拡散電極の概略断面図を示す。FIG. 4 is a schematic sectional view of a gas diffusion electrode of the present invention using a conductive porous body having a size including the entire gas chamber.
【図５】従来のガス拡散電極の概略断面図を示す。FIG. 5 shows a schematic sectional view of a conventional gas diffusion electrode.
１ ガス拡散電極 ２ 反応層 ３ ガス供給層 ４ 銀網 ５ 導電性多孔体 ６ ガス室部分 １１ ガス拡散電極 １２ 反応層 １３ ガス供給層 REFERENCE SIGNS LIST 1 gas diffusion electrode 2 reaction layer 3 gas supply layer 4 silver mesh 5 conductive porous body 6 gas chamber portion 11 gas diffusion electrode 12 reaction layer 13 gas supply layer
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１１年３月２６日[Submission date] March 26, 1999
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【発明の名称】 ガス拡散電極の製造方法[Title of Invention] manufacturing method of the gas diffusion electrodes
【手続補正２】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
【請求項２】 前記ガス供給層シートとして、シート状
にしたガス供給層シートから界面活性剤を除き、ＰＴＦ
Ｅの融点以上に加熱し、冷却したガス供給層シートを用
いることを特徴とする請求項１記載のガス拡散電極の製
造方法。As claimed in claim 2, wherein the gas supply layer sheet, except for the surfactant from the gas supply layer sheet into a sheet, PTF
Heated above the melting point of E, the gas diffusion electrode production process according to claim 1, characterized in that a cooling gas supply layer sheet.
【請求項３】 前記のガス供給層シートの加熱におい
て、３３０℃以上の温度でホットプレスしたガス供給層
シートを用いることを特徴とする請求項１記載のガス拡
散電極の製造方法。 3. A heating of the gas supply layer sheet, the gas diffusion electrode production process according to claim 1, characterized in that a gas supply layer sheet was hot pressed at 330 ° C. or higher.
【請求項４】 前記ガス供給層シートとして、その加熱
に際して３３０℃以上の温度でホットプレスした少なく
とも片面に凹凸があるガス供給層シートを用いることを
特徴とする請求項２又は請求項３記載のガス拡散電極の
製造方法。As claimed in claim 4, wherein the gas supply layer sheet, according to claim 2 or claim 3, wherein the use of a gas supply layer sheet at least one surface has irregularities were hot pressed at 330 ° C. or higher temperature during the heating Manufacturing method of gas diffusion electrode.
【手続補正３】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００１[Correction target item name] 0001
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電解や燃料電池に
用いられるガス拡散電極の製造方法に関し、特に食塩電
解用の酸素陰極に使用した場合にガス室への液漏れがな
いガス拡散電極の製造方法に関する。The present invention relates to an electrolytic and relates manufacturing method for a gas diffusion electrodes for use in fuel cells, in particular liquid leakage no gas diffusion into the gas chamber when used in oxygen cathode for brine electrolysis on the manufacturing method of the electrodes.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００５[Correction target item name] 0005
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００５】本発明は、下記の手段により前記の課題を
解決した。 （１）反応層とガス供給層とからなるガス拡散電極の製
造方法において、ガス供給層シート上に金属微粉末とＰ
ＴＦＥディスパージョンの泥漿を０．５ｍｍ以下の厚さ
に付着させ、乾燥後、反応層から界面活性剤を除去し、
集電体と共にホットプレスすることことを特徴とするガ
ス拡散電極の製造方法。 （２）前記ガス供給層シートとして、シート状にしたガ
ス供給層シートから界面活性剤を除き、ＰＴＦＥの融点
以上に加熱し、冷却したガス供給層シートを用いること
を特徴とする前記（１）記載のガス拡散電極の製造方
法。 （３）前記のガス供給層シートの加熱において、３３０
℃以上の温度でホットプレスしたガス供給層シートを用
いることを特徴とする前記（１）記載のガス拡散電極の
製造方法。 （４）前記ガス供給層シートとして、その加熱に際して
３３０℃以上の温度でホットプレスした少なくとも片面
に凹凸があるガス供給層シートを用いることを特徴とす
る前記（２）又は（３）記載のガス拡散電極の製造方
法。[0005] The present invention has solved the above-mentioned problems by the following means. (1) Production of gas diffusion electrode composed of reaction layer and gas supply layer
In the manufacturing method, metal fine powder and P
The slurry of TFE dispersion is attached to a thickness of 0.5 mm or less, and after drying, the surfactant is removed from the reaction layer .
A method for producing a gas diffusion electrode, comprising hot pressing together with a current collector. (2) As the gas supply layer sheet, except for the surfactant from the gas supply layer sheet into a sheet, heated above the melting point of PTFE, which comprises using the cooling gas supply layer sheet (1) A method for producing the gas diffusion electrode according to the above. (3) In heating the gas supply layer sheet, 330
The method for producing a gas diffusion electrode according to the above ( 1 ), wherein a gas supply layer sheet hot-pressed at a temperature of not less than ° C. is used. (4) The gas according to ( 2 ) or ( 3 ), wherein the gas supply layer sheet is a gas supply layer sheet having irregularities on at least one surface, which is hot-pressed at a temperature of 330 ° C. or more at the time of heating. Manufacturing method of diffusion electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古屋 長一 山梨県甲府市中村町２−14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Choichi Furiya 2-14 Nakamuracho, Kofu City, Yamanashi Prefecture
Claims (5)
電極において、カーボンブラックを含まず、少なくとも
触媒微粒子とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
とからなる反応層と、撥水性カーボンブラックとポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とからなるガス供給
層とよりなることを特徴とするガス拡散電極。1. A gas diffusion electrode comprising a reaction layer and a gas supply layer, wherein at least catalyst fine particles and polytetrafluoroethylene (PTFE) do not contain carbon black.
And a gas supply layer comprising water-repellent carbon black and polytetrafluoroethylene (PTFE).
ＦＥディスパージョンの泥漿を０．５ｍｍ以下の厚さに
付着させ、乾燥後、界面活性剤を除去し、集電体と共に
ホットプレスすることことを特徴とするガス拡散電極の
製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the metal fine powder and the PT are provided on a gas supply layer sheet.
A method for producing a gas diffusion electrode, comprising: applying a slurry of FE dispersion to a thickness of 0.5 mm or less, drying, removing a surfactant, and hot pressing with a current collector.
にしたガス供給層シートから界面活性剤を除き、ＰＴＦ
Ｅの融点以上に加熱し、冷却したガス供給層シートを用
いることを特徴とする請求項２記載のガス拡散電極の製
造方法。3. The gas supply layer sheet according to claim 1, wherein the gas supply layer sheet is made of PTF by removing a surfactant from the sheet.
The method for producing a gas diffusion electrode according to claim 2, wherein the gas supply layer sheet heated and cooled to a temperature equal to or higher than the melting point of E is used.
て、３３０℃以上の温度でホットプレスしたガス供給層
シートを用いることを特徴とする請求項３記載のガス拡
散電極の製造方法。4. The method according to claim 3, wherein the gas supply layer sheet is heated by using a gas supply layer sheet hot-pressed at a temperature of 330 ° C. or higher.
に際して３３０℃以上の温度でホットプレスした少なく
とも片面に凹凸があるガス供給層シートを用いることを
特徴とする請求項３又は請求項４記載のガス拡散電極の
製造方法。5. The gas supply layer sheet according to claim 3, wherein the gas supply layer sheet is hot pressed at a temperature of 330 ° C. or more and has at least one surface having irregularities. Manufacturing method of gas diffusion electrode.
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|---|---|---|---|
| JP10138602A JP3002974B2 (en) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | Manufacturing method of gas diffusion electrode |
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|---|---|---|---|
| JP10138602A JP3002974B2 (en) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | Manufacturing method of gas diffusion electrode |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH11335886A true JPH11335886A (en) | 1999-12-07 |
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ID=15225934
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10138602A Expired - Fee Related JP3002974B2 (en) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | Manufacturing method of gas diffusion electrode |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3002974B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005505692A (en) * | 2001-10-02 | 2005-02-24 | バイエル マテエリアルサイエンス アーゲー | Manufacturing method of gas diffusion electrode |
| US7316860B2 (en) | 2001-03-07 | 2008-01-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell and production method of the same |
| JP2013144853A (en) * | 2006-04-12 | 2013-07-25 | Industrie De Nora Spa | Electrochemical percolation cell |
| JP2016505716A (en) * | 2012-12-24 | 2016-02-25 | ベイジン ユニバーシティ オブ ケミカル テクノロジー | Gas diffusion electrode and preparation method thereof |
-
1998
- 1998-05-20 JP JP10138602A patent/JP3002974B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7316860B2 (en) | 2001-03-07 | 2008-01-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell and production method of the same |
| JP2005505692A (en) * | 2001-10-02 | 2005-02-24 | バイエル マテエリアルサイエンス アーゲー | Manufacturing method of gas diffusion electrode |
| JP2013144853A (en) * | 2006-04-12 | 2013-07-25 | Industrie De Nora Spa | Electrochemical percolation cell |
| JP2016505716A (en) * | 2012-12-24 | 2016-02-25 | ベイジン ユニバーシティ オブ ケミカル テクノロジー | Gas diffusion electrode and preparation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3002974B2 (en) | 2000-01-24 |
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