JPH1180985A - 自己組織化によるガス拡散電極の製造方法 - Google Patents
自己組織化によるガス拡散電極の製造方法Info
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- JPH1180985A JPH1180985A JP9245442A JP24544297A JPH1180985A JP H1180985 A JPH1180985 A JP H1180985A JP 9245442 A JP9245442 A JP 9245442A JP 24544297 A JP24544297 A JP 24544297A JP H1180985 A JPH1180985 A JP H1180985A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造工程が簡素化され、製造時間も短縮さ
れ、かつ高い酸素還元性能を有するガス拡散電極の反応
層を製造する。 【解決手段】 水にガス拡散電極の反応層構成材料の１
次粒子が平均粒径１ミクロン以下の微粒子及び界面活性
剤を撹拌又は超音波照射下に添加して、高度の分散状態
になるように分散させ、次いでフッ素樹脂微粒子を添加
して上記撹拌又は超音波照射を継続して分散混合した
後、微粒子を安定分散させている界面活性剤のミセル構
造をミセル破壊剤を添加して凝集制御することにより反
応層構成材料の微粒子とフッ素樹脂微粒子を自己組織化
させ、それによりガス拡散電極の原料を製造することを
特徴とするガス拡散電極の製造方法。その原料から反応
層を製造する。
れ、かつ高い酸素還元性能を有するガス拡散電極の反応
層を製造する。 【解決手段】 水にガス拡散電極の反応層構成材料の１
次粒子が平均粒径１ミクロン以下の微粒子及び界面活性
剤を撹拌又は超音波照射下に添加して、高度の分散状態
になるように分散させ、次いでフッ素樹脂微粒子を添加
して上記撹拌又は超音波照射を継続して分散混合した
後、微粒子を安定分散させている界面活性剤のミセル構
造をミセル破壊剤を添加して凝集制御することにより反
応層構成材料の微粒子とフッ素樹脂微粒子を自己組織化
させ、それによりガス拡散電極の原料を製造することを
特徴とするガス拡散電極の製造方法。その原料から反応
層を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、食塩電解の酸素陰
極、亡硝電解の電極等に用いることができる、酸素還元
性能の高いガス拡散電極の製造方法、特に自己組織化に
よる、電極の酸素還元性能の高いガス拡散電極の反応層
を形成するガス拡散電極の製造方法に関する。
極、亡硝電解の電極等に用いることができる、酸素還元
性能の高いガス拡散電極の製造方法、特に自己組織化に
よる、電極の酸素還元性能の高いガス拡散電極の反応層
を形成するガス拡散電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】イオン交換膜法による塩化アルカリ溶液
の電解において、その陰極にガス拡散電極を酸素陰極と
して使用することが行われている。通常イオン交換膜法
電解は、陽イオン交換膜であるイオン交換膜により陽極
室と陰極室とに区画された電解槽で行われ、この電解槽
では陽極を有する陽極室には塩化ナトリウム水溶液が、
陰極を有する陰極部には苛性ソ−ダ水溶液が入ってい
る。この中、陰極としてガス拡散電極を用いる形式の電
解槽では、その陰極部は、イオン交換膜とガス拡散電極
との間の苛性ソ−ダ水溶液が入っている陰極液室、反応
層とガス供給層とからなるガス拡散電極、および酸素ガ
ス室からなる構造を有している。このような構成の電解
槽では、陽極と陰極部（ガス拡散電極および酸素ガス室
からなっている）のガス拡散電極の両電極間に通電して
電解する際に、ガス拡散電極上で酸素還元反応が起こ
り、陰極電位が上昇するため、電解電圧が著しく低減さ
れるという利点を有する。
の電解において、その陰極にガス拡散電極を酸素陰極と
して使用することが行われている。通常イオン交換膜法
電解は、陽イオン交換膜であるイオン交換膜により陽極
室と陰極室とに区画された電解槽で行われ、この電解槽
では陽極を有する陽極室には塩化ナトリウム水溶液が、
陰極を有する陰極部には苛性ソ−ダ水溶液が入ってい
る。この中、陰極としてガス拡散電極を用いる形式の電
解槽では、その陰極部は、イオン交換膜とガス拡散電極
との間の苛性ソ−ダ水溶液が入っている陰極液室、反応
層とガス供給層とからなるガス拡散電極、および酸素ガ
ス室からなる構造を有している。このような構成の電解
槽では、陽極と陰極部（ガス拡散電極および酸素ガス室
からなっている）のガス拡散電極の両電極間に通電して
電解する際に、ガス拡散電極上で酸素還元反応が起こ
り、陰極電位が上昇するため、電解電圧が著しく低減さ
れるという利点を有する。
【０００３】ところで、従来のガス拡散電極の反応層の
製造方法においては、親水性カ−ボンブラックに界面活
性剤を加え分散させ、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）ディスパ−ジョンを混合して凍結し、疎水性カ−
ボンブラックに界面活性剤を加え分散させ、ＰＴＦＥデ
ィスパ−ジョンを混合して凍結し、それぞれを解凍して
混合していた。これらの凍結、解凍の操作でカ−ボンブ
ラック、ＰＴＦＥディスパ−ジョンが凝集することで、
親水部、疎水部の凝集体を作り、これらを混合して反応
層として働く微細な親水部と疎水部との混合状態とし
た。
製造方法においては、親水性カ−ボンブラックに界面活
性剤を加え分散させ、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）ディスパ−ジョンを混合して凍結し、疎水性カ−
ボンブラックに界面活性剤を加え分散させ、ＰＴＦＥデ
ィスパ−ジョンを混合して凍結し、それぞれを解凍して
混合していた。これらの凍結、解凍の操作でカ−ボンブ
ラック、ＰＴＦＥディスパ−ジョンが凝集することで、
親水部、疎水部の凝集体を作り、これらを混合して反応
層として働く微細な親水部と疎水部との混合状態とし
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のガス拡散電極の反応層の製造方法において
は、ＰＴＦＥディスパ−ジョン等を凝集させる凍結、解
凍の操作は時間がかかるので電極製造コストが高価であ
る。しかも、親水部、疎水部の混合状態が性能の良いも
のを得る上では必ずしも望ましいものではなく、制御も
困難であるという問題点があった。本発明は、このよう
な従来の課題に鑑みてなされたものであり、製造工程が
簡素化され、製造時間も短縮され、かつ高い酸素還元性
能を有するガス拡散電極の反応層を製造することができ
るガス拡散電極の製造方法を提供することを目的とす
る。
うな従来のガス拡散電極の反応層の製造方法において
は、ＰＴＦＥディスパ−ジョン等を凝集させる凍結、解
凍の操作は時間がかかるので電極製造コストが高価であ
る。しかも、親水部、疎水部の混合状態が性能の良いも
のを得る上では必ずしも望ましいものではなく、制御も
困難であるという問題点があった。本発明は、このよう
な従来の課題に鑑みてなされたものであり、製造工程が
簡素化され、製造時間も短縮され、かつ高い酸素還元性
能を有するガス拡散電極の反応層を製造することができ
るガス拡散電極の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、反応層の構成材料の微粒
子を液中に安定に分散させている界面活性剤のミセル構
造をアルコ−ル等の高水溶性溶媒からなるミセル破壊剤
で凝集制御することにより前記構成材料微粒子とフッ素
樹脂微粒子を自己組織化させることによって上記目的を
達成できることを見い出して本発明を完成するに至っ
た。
解決すべく鋭意検討した結果、反応層の構成材料の微粒
子を液中に安定に分散させている界面活性剤のミセル構
造をアルコ−ル等の高水溶性溶媒からなるミセル破壊剤
で凝集制御することにより前記構成材料微粒子とフッ素
樹脂微粒子を自己組織化させることによって上記目的を
達成できることを見い出して本発明を完成するに至っ
た。
【０００６】すなわち、本発明は、次の構成からなるも
のである。 （１）水にガス拡散電極の反応層構成材料の１次粒子が
平均粒径１ミクロン以下の微粒子及び界面活性剤を撹拌
又は超音波照射下に添加して、高度の分散状態になるよ
うに分散させ、次いでフッ素樹脂微粒子を添加して上記
撹拌又は超音波照射を継続して分散混合した後、微粒子
を安定分散させている界面活性剤のミセル構造をミセル
破壊剤を添加して凝集制御することにより反応層構成材
料の微粒子とフッ素樹脂微粒子を自己組織化させ、それ
によりガス拡散電極の原料を製造することを特徴とする
ガス拡散電極の製造方法。 （２）触媒金属微粒子を界面活性剤溶液中に撹拌又は超
音波照射下に添加して高分散させ、次いでフッ素樹脂デ
ィスパ−ジョンを添加して分散混合した後、ミセル破壊
剤を添加して触媒金属微粒子とフッ素樹脂微粒子とを自
己組織化させることによりガス拡散電極の反応層を製造
することを特徴とするガス拡散電極の製造方法。
のである。 （１）水にガス拡散電極の反応層構成材料の１次粒子が
平均粒径１ミクロン以下の微粒子及び界面活性剤を撹拌
又は超音波照射下に添加して、高度の分散状態になるよ
うに分散させ、次いでフッ素樹脂微粒子を添加して上記
撹拌又は超音波照射を継続して分散混合した後、微粒子
を安定分散させている界面活性剤のミセル構造をミセル
破壊剤を添加して凝集制御することにより反応層構成材
料の微粒子とフッ素樹脂微粒子を自己組織化させ、それ
によりガス拡散電極の原料を製造することを特徴とする
ガス拡散電極の製造方法。 （２）触媒金属微粒子を界面活性剤溶液中に撹拌又は超
音波照射下に添加して高分散させ、次いでフッ素樹脂デ
ィスパ−ジョンを添加して分散混合した後、ミセル破壊
剤を添加して触媒金属微粒子とフッ素樹脂微粒子とを自
己組織化させることによりガス拡散電極の反応層を製造
することを特徴とするガス拡散電極の製造方法。
【０００７】（３）触媒担持親水性微粒子を界面活性剤
溶液中に撹拌又は超音波照射下に添加して高分散させ、
次いでフッ素樹脂ディスパ−ジョンを添加して分散混合
した後、ミセル破壊剤を添加して自己組織化させて親水
部を構成させ、更に、疎水性微粒子を界面活性剤溶液中
に撹拌又は超音波照射下に添加して高分散させ、次いで
フッ素樹脂ディスパ−ジョンを添加して分散混合した
後、ミセル破壊剤を添加して自己組織化させて疎水部を
構成させ、前記親水部と前記疎水部とを混合することに
よりガス拡散電極の反応層を製造することを特徴とする
ガス拡散電極の製造方法。 （４）前記ミセル破壊剤が、メチルアルコ−ル、エチル
アルコ−ル、１−プロピルアルコ−ル、２−ブチルアル
コ−ル、ｔｅｒｔ−ブチルアルコ−ルのような高水溶性
のアルコ−ル、及びアセトンのような高水溶性のケトン
からなる群から選ばれる前記（１）〜（３）のいずれか
１項記載のガス拡散電極の製造方法。
溶液中に撹拌又は超音波照射下に添加して高分散させ、
次いでフッ素樹脂ディスパ−ジョンを添加して分散混合
した後、ミセル破壊剤を添加して自己組織化させて親水
部を構成させ、更に、疎水性微粒子を界面活性剤溶液中
に撹拌又は超音波照射下に添加して高分散させ、次いで
フッ素樹脂ディスパ−ジョンを添加して分散混合した
後、ミセル破壊剤を添加して自己組織化させて疎水部を
構成させ、前記親水部と前記疎水部とを混合することに
よりガス拡散電極の反応層を製造することを特徴とする
ガス拡散電極の製造方法。 （４）前記ミセル破壊剤が、メチルアルコ−ル、エチル
アルコ−ル、１−プロピルアルコ−ル、２−ブチルアル
コ−ル、ｔｅｒｔ−ブチルアルコ−ルのような高水溶性
のアルコ−ル、及びアセトンのような高水溶性のケトン
からなる群から選ばれる前記（１）〜（３）のいずれか
１項記載のガス拡散電極の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明のガス拡散電極の反応層の
製造方法においては、先ず、触媒である、例えば銀の微
粒子又は親水性カ−ボンブラックに界面活性剤を添加
し、超音波分散させた後、ＰＴＦＥディスパ−ジョンを
添加、混合して分散させる。その際得られる分散液は、
前記の銀又は親水性カ−ボンブラック及びＰＴＦＥの各
微粒子が界面活性剤の作用によりミセル構造を形成して
微粒子の状態で安定に高度の分散状態を維持しているも
のである。その分散状態は、分散中の一次粒子が集合し
た粒子の径が平均粒径５ミクロン以下となるようなもの
である。前記の触媒の微粒子や親水性カ−ボンブラック
の微粒子は一次粒子が平均粒径１ミクロン以下のもので
あることが好ましい。この分散液にアルコ−ルを徐々に
添加することにより、それぞれの微粒子の分散を可能に
しているミセル構造を破壊されて、微粒子が凝集され
る。その際、凝集はフラクタル状態となり、それにより
フラクタル状態の親水層が形成される。前記のアルコ−
ルはミセル破壊剤として作用するものである。同様に、
疎水性カ−ボンブラックなどを構成材料として分散し
て、疎水部も凝集させるが、この場合には親水部より小
さい凝集状態にする。このようにして得た親水層と疎水
部とを混合すると、５〜１００ミクロンの範囲のフラク
タル構造をした親水部凝集体の周りに５〜１００ミクロ
ンの範囲の疎水部凝集体が入り込み、疎水部、親水部の
界面部の面積が巨大となる。なお、通常の場合、親水部
凝集体の大きさは疎水部凝集体の大きさよりも大きい。
この結果性能が向上すると同時に電極寿命も増加する。
製造方法においては、先ず、触媒である、例えば銀の微
粒子又は親水性カ−ボンブラックに界面活性剤を添加
し、超音波分散させた後、ＰＴＦＥディスパ−ジョンを
添加、混合して分散させる。その際得られる分散液は、
前記の銀又は親水性カ−ボンブラック及びＰＴＦＥの各
微粒子が界面活性剤の作用によりミセル構造を形成して
微粒子の状態で安定に高度の分散状態を維持しているも
のである。その分散状態は、分散中の一次粒子が集合し
た粒子の径が平均粒径５ミクロン以下となるようなもの
である。前記の触媒の微粒子や親水性カ−ボンブラック
の微粒子は一次粒子が平均粒径１ミクロン以下のもので
あることが好ましい。この分散液にアルコ−ルを徐々に
添加することにより、それぞれの微粒子の分散を可能に
しているミセル構造を破壊されて、微粒子が凝集され
る。その際、凝集はフラクタル状態となり、それにより
フラクタル状態の親水層が形成される。前記のアルコ−
ルはミセル破壊剤として作用するものである。同様に、
疎水性カ−ボンブラックなどを構成材料として分散し
て、疎水部も凝集させるが、この場合には親水部より小
さい凝集状態にする。このようにして得た親水層と疎水
部とを混合すると、５〜１００ミクロンの範囲のフラク
タル構造をした親水部凝集体の周りに５〜１００ミクロ
ンの範囲の疎水部凝集体が入り込み、疎水部、親水部の
界面部の面積が巨大となる。なお、通常の場合、親水部
凝集体の大きさは疎水部凝集体の大きさよりも大きい。
この結果性能が向上すると同時に電極寿命も増加する。
【０００９】すなわち、親水性カ−ボンブラックと疎水
性カ−ボンブラックを水と界面活性剤に添加し、分散さ
せ、ＰＴＦＥ微粒子を混合した後、界面活性剤の能力を
制御し、それによって親水性カ−ボンブラックとＰＴＦ
Ｅ微粒子及び疎水性カ−ボンブラックとＰＴＦＥ微粒子
を自己組織化させることにより反応層原料を製造する。
また、銀微粒子とＰＴＦＥ微粒子の場合は界面活性剤、
例えばトライトンで分散し、エタノ−ルを添加すること
で銀微粒子とＰＴＦＥ微粒子がそれぞれ数ミクロン程度
のフラクタル状に凝集し、これらが二次凝集する。
性カ−ボンブラックを水と界面活性剤に添加し、分散さ
せ、ＰＴＦＥ微粒子を混合した後、界面活性剤の能力を
制御し、それによって親水性カ−ボンブラックとＰＴＦ
Ｅ微粒子及び疎水性カ−ボンブラックとＰＴＦＥ微粒子
を自己組織化させることにより反応層原料を製造する。
また、銀微粒子とＰＴＦＥ微粒子の場合は界面活性剤、
例えばトライトンで分散し、エタノ−ルを添加すること
で銀微粒子とＰＴＦＥ微粒子がそれぞれ数ミクロン程度
のフラクタル状に凝集し、これらが二次凝集する。
【００１０】反応層の主要構成素材としては、白金など
の貴金属系からなる触媒、親水性カ−ボンの微粒子と撥
水性カ−ボン微粒子の混合物、少量のフッ素樹脂微粒子
と必要ならばこれら微粒子を繋ぐ結着剤粒子である。ガ
ス供給層の主要構成素材としては、撥水性カ−ボン微粒
子、フッ素樹脂微粒子と必要ならばこれら微粒子を繋ぐ
結着剤粒子である。触媒としては、耐アルカリ性の貴金
属、例えば白金、その他の白金属金属、金、銀及びこれ
らの貴金属の合金が挙げられるが、これに限定されるも
のではない。しかし、性能とコストを併せ考えると銀が
好ましい触媒といえる。なお、これらの貴金属は微粒子
の形で使用される。
の貴金属系からなる触媒、親水性カ−ボンの微粒子と撥
水性カ−ボン微粒子の混合物、少量のフッ素樹脂微粒子
と必要ならばこれら微粒子を繋ぐ結着剤粒子である。ガ
ス供給層の主要構成素材としては、撥水性カ−ボン微粒
子、フッ素樹脂微粒子と必要ならばこれら微粒子を繋ぐ
結着剤粒子である。触媒としては、耐アルカリ性の貴金
属、例えば白金、その他の白金属金属、金、銀及びこれ
らの貴金属の合金が挙げられるが、これに限定されるも
のではない。しかし、性能とコストを併せ考えると銀が
好ましい触媒といえる。なお、これらの貴金属は微粒子
の形で使用される。
【００１１】本発明のガス拡散電極の反応層の製造に際
しては、分散のために使用する界面活性剤としては、陰
イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面
活性剤、両性界面活性剤のどれもが使用できるが、塩類
やイオンの影響を受けることがない点で非イオン界面活
性剤が好ましい。フッ素樹脂としては、四フッ化エチレ
ン（テトラフロロエチレン）樹脂、三フッ化塩化エチレ
ン（クロロトリフロロエチレン）樹脂、四フッ化エチレ
ン・六フッ化プロピレン（フッ化エチレンプロピレン）
樹脂、フッ化ビニリデン樹脂が挙げられるが、テトラフ
ロロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）が特に好ましい。ＰＴＦ
Ｅディスパ−ジョンは、ＰＴＦＥ微粒子の水分散液であ
って、ディスパ−ジョンには分散用の界面活性剤が含ま
れているが、前述したように界面活性剤は非イオン界面
活性剤であることが望ましい。ミセル破壊剤は、高水溶
性の有機溶媒、例えばメチルアルコ−ル、エチルアルコ
−ル、イソフロピルアルコ−ル等のアルコ−ル類、及び
アセトン等のケトン類が挙げられる。これらのミセル破
壊剤の使用量は、界面活性剤分子の集合体のミセル構造
を破壊してフラクタル状態にする量であればよいが、通
常は分散液に大して１：１であるが、その前後の割合で
用いてもよい。
しては、分散のために使用する界面活性剤としては、陰
イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面
活性剤、両性界面活性剤のどれもが使用できるが、塩類
やイオンの影響を受けることがない点で非イオン界面活
性剤が好ましい。フッ素樹脂としては、四フッ化エチレ
ン（テトラフロロエチレン）樹脂、三フッ化塩化エチレ
ン（クロロトリフロロエチレン）樹脂、四フッ化エチレ
ン・六フッ化プロピレン（フッ化エチレンプロピレン）
樹脂、フッ化ビニリデン樹脂が挙げられるが、テトラフ
ロロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）が特に好ましい。ＰＴＦ
Ｅディスパ−ジョンは、ＰＴＦＥ微粒子の水分散液であ
って、ディスパ−ジョンには分散用の界面活性剤が含ま
れているが、前述したように界面活性剤は非イオン界面
活性剤であることが望ましい。ミセル破壊剤は、高水溶
性の有機溶媒、例えばメチルアルコ−ル、エチルアルコ
−ル、イソフロピルアルコ−ル等のアルコ−ル類、及び
アセトン等のケトン類が挙げられる。これらのミセル破
壊剤の使用量は、界面活性剤分子の集合体のミセル構造
を破壊してフラクタル状態にする量であればよいが、通
常は分散液に大して１：１であるが、その前後の割合で
用いてもよい。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこの実施例により何等限定されるもので
ない。また、実施例及び比較例を通じて部及びパ−セン
トとも格別の指示なき限り、すべて重量表示による。
るが、本発明はこの実施例により何等限定されるもので
ない。また、実施例及び比較例を通じて部及びパ−セン
トとも格別の指示なき限り、すべて重量表示による。
【００１３】実施例１ 平均粒径０．１１ミクロンの銀微粒子（三井金属鉱業社
製、Ａｇ−３０１０）５部（重量）に界面活性剤トライ
トン（ロ−ムアンドハ−ス社製）を１部、水９部を添加
し超音波分散機で分散させた。これにＰＴＦＥディスパ
−ジョンＤ−１（ダンキン工業社製）１部を加え、撹拌
混合して分散した後に、これにエチルアルコ−ルを２０
部加え、更に撹拌を継続して凝集させ自己組織化させ
た。この沈殿物を０．８ミクロンの濾紙で濾過し、得ら
れた泥奨を０．３ｍｍ厚に銀メッキ発泡ニッケル（１２
×２８センチ角）上に塗り込み、１０ｋｇ／ｃｍ2の圧
力でプレスして内部に押し込むことによって反応層を形
成した。さらに裏からルブロンにエタノ−ルを加え糊状
にしたものを押し込みガス供給層を形成した。８０℃で
３時間乾燥、常温プレス４０ｋｇ／ｃｍ2 、６０秒間、
２５０℃で１０分間熱処理、冷却することにより電極を
得た。この電極の酸素還元性能を測定したところ、３０
Ａ／ｄｍ2 で０．８１Ｖ（ｖｓ．ＲＨＥ）の高い性能が
得られた。電極背面とガス室の銀メッキ発泡ニッケルと
の接触抵抗は２ｍオーム／ｃｍ 2 以下と小さい値を示し
た。
製、Ａｇ−３０１０）５部（重量）に界面活性剤トライ
トン（ロ−ムアンドハ−ス社製）を１部、水９部を添加
し超音波分散機で分散させた。これにＰＴＦＥディスパ
−ジョンＤ−１（ダンキン工業社製）１部を加え、撹拌
混合して分散した後に、これにエチルアルコ−ルを２０
部加え、更に撹拌を継続して凝集させ自己組織化させ
た。この沈殿物を０．８ミクロンの濾紙で濾過し、得ら
れた泥奨を０．３ｍｍ厚に銀メッキ発泡ニッケル（１２
×２８センチ角）上に塗り込み、１０ｋｇ／ｃｍ2の圧
力でプレスして内部に押し込むことによって反応層を形
成した。さらに裏からルブロンにエタノ−ルを加え糊状
にしたものを押し込みガス供給層を形成した。８０℃で
３時間乾燥、常温プレス４０ｋｇ／ｃｍ2 、６０秒間、
２５０℃で１０分間熱処理、冷却することにより電極を
得た。この電極の酸素還元性能を測定したところ、３０
Ａ／ｄｍ2 で０．８１Ｖ（ｖｓ．ＲＨＥ）の高い性能が
得られた。電極背面とガス室の銀メッキ発泡ニッケルと
の接触抵抗は２ｍオーム／ｃｍ 2 以下と小さい値を示し
た。
【００１４】比較例１ 平均粒径０．１１ミクロンの銀微粒子（三井金属鉱業社
製、３０１０）５部に界面活性剤トライトンを１部、水
９部を加え超音波分散機で分散させた。これにＰＴＦＥ
ディスパ−ジョンＤ−１（ダイキン工業社製）１部を加
え、撹拌混合した後に自己組織化させずに０．８ミクロ
ンの濾紙で濾過した。得られた泥奨を０．３ｍｍ厚に銀
メッキ発泡ニッケル（１２×２８センチ角）上に塗り込
み、１０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレスして内部に押し込
むことによって反応層を形成した。さらに裏からルブロ
ンにエタノ−ルを加え糊状にしたものを押し込みガス供
給層を形成した。８０℃で３時間乾燥、常温プレス４０
ｋｇ／ｃｍ2 、６０秒間、２５０℃で１０分間熱処理、
冷却することにより電極を得た。この電極の酸素還元性
能を測定したところ、３０Ａ／ｄｍ2 で０．５６Ｖ（ｖ
ｓ．ＲＨＥ）と著しく低い性能しか得られなかった。
製、３０１０）５部に界面活性剤トライトンを１部、水
９部を加え超音波分散機で分散させた。これにＰＴＦＥ
ディスパ−ジョンＤ−１（ダイキン工業社製）１部を加
え、撹拌混合した後に自己組織化させずに０．８ミクロ
ンの濾紙で濾過した。得られた泥奨を０．３ｍｍ厚に銀
メッキ発泡ニッケル（１２×２８センチ角）上に塗り込
み、１０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレスして内部に押し込
むことによって反応層を形成した。さらに裏からルブロ
ンにエタノ−ルを加え糊状にしたものを押し込みガス供
給層を形成した。８０℃で３時間乾燥、常温プレス４０
ｋｇ／ｃｍ2 、６０秒間、２５０℃で１０分間熱処理、
冷却することにより電極を得た。この電極の酸素還元性
能を測定したところ、３０Ａ／ｄｍ2 で０．５６Ｖ（ｖ
ｓ．ＲＨＥ）と著しく低い性能しか得られなかった。
【００１５】実施例２ 銀を１０％担持した親水性カ−ボンブラック（ＡＢ−１
２、平均粒径４００オングストロ−ム、試作品、電気化
学工業社製）２．５部に２０％トライトンを２０部とＰ
ＴＦＥディスパ−ジョン（Ｄ−１、ダイキン工業社製）
１部を分散させた。この分散液にイソプロピルアルコ−
ルを５０部加え自己組織化させた。別に、疎水性カ−ボ
ンブラック（Ｎｏ．６、平均粒径５００オングストロ−
ム、試作品、電気化学工業社製）２部に２０％トライト
ンを２０部とＰＴＦＥディスパ−ジョン（Ｄ−１、ダイ
キン工業社製）１部を分散させた。この分散液にイソプ
ロピルアルコ−ルを５０部加え自己組織化させた。
２、平均粒径４００オングストロ−ム、試作品、電気化
学工業社製）２．５部に２０％トライトンを２０部とＰ
ＴＦＥディスパ−ジョン（Ｄ−１、ダイキン工業社製）
１部を分散させた。この分散液にイソプロピルアルコ−
ルを５０部加え自己組織化させた。別に、疎水性カ−ボ
ンブラック（Ｎｏ．６、平均粒径５００オングストロ−
ム、試作品、電気化学工業社製）２部に２０％トライト
ンを２０部とＰＴＦＥディスパ−ジョン（Ｄ−１、ダイ
キン工業社製）１部を分散させた。この分散液にイソプ
ロピルアルコ−ルを５０部加え自己組織化させた。
【００１６】これらの親水部と疎水部の自己組織化させ
た液を撹拌混合して、濾過して反応層原料にした。これ
を５０ｐｐＩの銀メッキ発泡ニッケル体上から２００ミ
クロン厚に塗り込み、１ｍｍのシリコンシ−トと共にロ
−ルすることにより発泡体内部に反応層を押し込んだ。
発泡ニッケルの裏から疎水性カ−ボンブラック（Ｎｏ．
６、平均粒径５００オングストロ−ム、試作品、電気化
学工業社製）２部とＰＴＦＥディスパ−ジョン（Ｄ−
１、ダイキン工業社製）１部から製造したガス供給層原
料を同様に押し込みガス供給層を形成した。８０℃で３
時間乾燥、界面活性剤をエタノ−ル抽出装置により除去
した。乾燥後、５０ｋｇ／ｃｍ2 で３８０℃、６０秒間
プレスすることにより電極を得た。この電極の酸素還元
性能を測定したところ、３０Ａ／ｄｍ2 で０．８１Ｖ
（ｖｓ．ＲＨＥ）の高い性能が得られた。従来の方法で
ある凍結により分散液を凝集して作成した電極に比べ性
能は２０ｍＶ優れていた。
た液を撹拌混合して、濾過して反応層原料にした。これ
を５０ｐｐＩの銀メッキ発泡ニッケル体上から２００ミ
クロン厚に塗り込み、１ｍｍのシリコンシ−トと共にロ
−ルすることにより発泡体内部に反応層を押し込んだ。
発泡ニッケルの裏から疎水性カ−ボンブラック（Ｎｏ．
６、平均粒径５００オングストロ−ム、試作品、電気化
学工業社製）２部とＰＴＦＥディスパ−ジョン（Ｄ−
１、ダイキン工業社製）１部から製造したガス供給層原
料を同様に押し込みガス供給層を形成した。８０℃で３
時間乾燥、界面活性剤をエタノ−ル抽出装置により除去
した。乾燥後、５０ｋｇ／ｃｍ2 で３８０℃、６０秒間
プレスすることにより電極を得た。この電極の酸素還元
性能を測定したところ、３０Ａ／ｄｍ2 で０．８１Ｖ
（ｖｓ．ＲＨＥ）の高い性能が得られた。従来の方法で
ある凍結により分散液を凝集して作成した電極に比べ性
能は２０ｍＶ優れていた。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、界面活性剤のミセル構
造をアルコ−ル等のミセル破壊剤で凝集制御することに
よりガス拡散電極の反応層の銀などの触媒やカ−ボンブ
ラックの微粒子とフッ素樹脂微粒子を自己組織化させる
ことができる。その結果反応層の製造行程が簡素化さ
れ、製造時間も短縮され、かつ高い酸素還元性能の電極
が安定して製造できる。特にその凝集状態を制御するこ
とによりその自己組織化の状態を変えることができる。
造をアルコ−ル等のミセル破壊剤で凝集制御することに
よりガス拡散電極の反応層の銀などの触媒やカ−ボンブ
ラックの微粒子とフッ素樹脂微粒子を自己組織化させる
ことができる。その結果反応層の製造行程が簡素化さ
れ、製造時間も短縮され、かつ高い酸素還元性能の電極
が安定して製造できる。特にその凝集状態を制御するこ
とによりその自己組織化の状態を変えることができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (4)
- 【請求項１】 水にガス拡散電極の反応層構成材料の１
次粒子が平均粒径１ミクロン以下の微粒子及び界面活性
剤を撹拌又は超音波照射下に添加して、高度の分散状態
になるように分散させ、次いでフッ素樹脂微粒子を添加
して上記撹拌又は超音波照射を継続して分散混合した
後、微粒子を安定分散させている界面活性剤のミセル構
造をミセル破壊剤を添加して凝集制御することにより反
応層構成材料の微粒子とフッ素樹脂微粒子を自己組織化
させ、それによりガス拡散電極の原料を製造することを
特徴とするガス拡散電極の製造方法。 - 【請求項２】 触媒金属微粒子を界面活性剤溶液中に撹
拌又は超音波照射下に添加して高分散させ、次いでフッ
素樹脂ディスパ−ジョンを添加して分散混合した後、ミ
セル破壊剤を添加して触媒金属微粒子とフッ素樹脂微粒
子とを自己組織化させることによりガス拡散電極の反応
層を製造することを特徴とするガス拡散電極の製造方
法。 - 【請求項３】 触媒担持親水性微粒子を界面活性剤溶液
中に撹拌又は超音波照射下に添加して高分散させ、次い
でフッ素樹脂ディスパ−ジョンを添加して分散混合した
後、ミセル破壊剤を添加して自己組織化させて親水部を
構成させ、更に、疎水性微粒子を界面活性剤溶液中に撹
拌又は超音波照射下に添加して高分散させ、次いでフッ
素樹脂ディスパ−ジョンを添加して分散混合した後、ミ
セル破壊剤を添加して自己組織化させて疎水部を構成さ
せ、前記親水部と前記疎水部とを混合することによりガ
ス拡散電極の反応層を製造することを特徴とするガス拡
散電極の製造方法。 - 【請求項４】 前記ミセル破壊剤が、メチルアルコ−
ル、エチルアルコ−ル、１−プロピルアルコ−ル、２−
ブチルアルコ−ル、ｔｅｒｔ−ブチルアルコ−ルのよう
な高水溶性のアルコ−ル、及びアセトンのような高水溶
性のケトンからなる群から選ばれる請求項１〜３のいず
れか１項記載のガス拡散電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9245442A JP3041776B2 (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | 自己組織化によるガス拡散電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9245442A JP3041776B2 (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | 自己組織化によるガス拡散電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1180985A true JPH1180985A (ja) | 1999-03-26 |
| JP3041776B2 JP3041776B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=17133732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9245442A Expired - Fee Related JP3041776B2 (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | 自己組織化によるガス拡散電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3041776B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6630081B1 (en) | 1999-06-30 | 2003-10-07 | Nagakazu Furuya | Process for producing gas diffusion electrode material |
| JP2005205398A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Canon Inc | 抵抗膜の成膜方法及び該成膜方法を用いて形成された画像表示装置とテレビジョン装置 |
-
1997
- 1997-09-10 JP JP9245442A patent/JP3041776B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6630081B1 (en) | 1999-06-30 | 2003-10-07 | Nagakazu Furuya | Process for producing gas diffusion electrode material |
| JP2005205398A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Canon Inc | 抵抗膜の成膜方法及び該成膜方法を用いて形成された画像表示装置とテレビジョン装置 |
| US7300683B2 (en) | 2003-12-26 | 2007-11-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of forming resistance film |
| US8039043B2 (en) | 2003-12-26 | 2011-10-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of forming resistance film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3041776B2 (ja) | 2000-05-15 |
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