JPS58100363A - 燃料電池、空気電池用電極 - Google Patents
燃料電池、空気電池用電極Info
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- JPS58100363A JPS58100363A JP56197147A JP19714781A JPS58100363A JP S58100363 A JPS58100363 A JP S58100363A JP 56197147 A JP56197147 A JP 56197147A JP 19714781 A JP19714781 A JP 19714781A JP S58100363 A JPS58100363 A JP S58100363A
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- JP
- Japan
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- electrode
- iron phthalocyanine
- air
- cyanocobalamin
- mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9008—Organic or organo-metallic compounds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、分極が小さく、大電流の取得を可能にする燃
料電池１７’ｔは空気電池用の電極、さらに詳細には、
燃料電池または空気電池の空気極ま九は酸素極において
、鉄電極が触媒として鉄フタロシアニンとジアノコバラ
ミンの両遷移金属錯体を含有する新規な上記電極に関す
る。
料電池１７’ｔは空気電池用の電極、さらに詳細には、
燃料電池または空気電池の空気極ま九は酸素極において
、鉄電極が触媒として鉄フタロシアニンとジアノコバラ
ミンの両遷移金属錯体を含有する新規な上記電極に関す
る。
従来、燃料電池、空気電池用の空気極または酸素極に用
いる触媒については、種々の提案がなされている。
いる触媒については、種々の提案がなされている。
すなわち、燃料電池用の空気極触媒又は酸素極触媒とし
ては、鋼、銀、金、白金、パラジウム等の金属類、タン
ゲス乎ンブロンズ、鉄又は銅フタロ舛了ン、活性炭及び
リチウムをドープした酸化ニッケル等が知られ、又、空
気電池用の空気極触としては、白金、パラジウム、ルチ
ニウム及び銀等の資金Ｉｆ４類、銀と水銀及びルテニウ
ムと金等の倉金類、マンガン及びオスミラ五等の遷移金
属の峻化物類及びＮ Ｉ Ｆ ｌｉｔ ０４− Ｃ（ｄ
Ｆｊｍ ０４−ＮｉＣｒｌＯ，及び’ＣｔｔＡｔ、 Ｏ
，等のスピネル酸化物類が知られている。
ては、鋼、銀、金、白金、パラジウム等の金属類、タン
ゲス乎ンブロンズ、鉄又は銅フタロ舛了ン、活性炭及び
リチウムをドープした酸化ニッケル等が知られ、又、空
気電池用の空気極触としては、白金、パラジウム、ルチ
ニウム及び銀等の資金Ｉｆ４類、銀と水銀及びルテニウ
ムと金等の倉金類、マンガン及びオスミラ五等の遷移金
属の峻化物類及びＮ Ｉ Ｆ ｌｉｔ ０４− Ｃ（ｄ
Ｆｊｍ ０４−ＮｉＣｒｌＯ，及び’ＣｔｔＡｔ、 Ｏ
，等のスピネル酸化物類が知られている。
しかしながら、従来技術におけるこれらの触媒のうち、
賞金属類は高価なため経済的でなく、それ以外のもしは
安価であるが、これを触媒として用い九空気極又は酸素
極線その分極が貴金属より大きく、又、大電流密度領域
におけるかな夛の電位・低下が避けられない等、その電
Ｊｌ特性が十分に良好でなく、ひいては、このような電
極を組み込んだ燃料電池及び空気電池において、大電流
が取得できないという欠点が６つ九。
賞金属類は高価なため経済的でなく、それ以外のもしは
安価であるが、これを触媒として用い九空気極又は酸素
極線その分極が貴金属より大きく、又、大電流密度領域
におけるかな夛の電位・低下が避けられない等、その電
Ｊｌ特性が十分に良好でなく、ひいては、このような電
極を組み込んだ燃料電池及び空気電池において、大電流
が取得できないという欠点が６つ九。
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、
その目的は、分極が小さく、大電流密度領琥においても
電位低下が殆んど起こらず大電流の取得が可能である亮
エネルギー密度の燃料電池、空気電池用電極を提供する
ことである。
その目的は、分極が小さく、大電流密度領琥においても
電位低下が殆んど起こらず大電流の取得が可能である亮
エネルギー密度の燃料電池、空気電池用電極を提供する
ことである。
本発明につき概説すれば、本発明の燃料電池及び空気電
池用電極は、正極が触媒として鉄フタロシアニン及びジ
アノコバラミン（ビタミン １１ｍ ）を含有すること
を特徴とするものである。
池用電極は、正極が触媒として鉄フタロシアニン及びジ
アノコバラミン（ビタミン １１ｍ ）を含有すること
を特徴とするものである。
これまで燃料電池及び空気電池用の空気極又は酸素極に
触媒として鉄フタロシアニン及びジアノコバラミンの両
物質を共に用い九例はない０本発明によれば、電極に鉄
フタロシアニン及びジアノコバラミン両物質を含有させ
る新規な構成により、後述するように各々単独に用いる
よりも分極を小さくシ、かつ、大電流の喉得を可能にす
るという優れた複合効果が得られる。
触媒として鉄フタロシアニン及びジアノコバラミンの両
物質を共に用い九例はない０本発明によれば、電極に鉄
フタロシアニン及びジアノコバラミン両物質を含有させ
る新規な構成により、後述するように各々単独に用いる
よりも分極を小さくシ、かつ、大電流の喉得を可能にす
るという優れた複合効果が得られる。
本発明を更に詳しく説明する。
燃料電池は、負極活物質として水素ガス等を使用し、電
解質としてＫＯＨ，ＮａＯＨ等のアルカリ電解質、Ｎａ
Ｃ４ＫＣｔ等の中性電解質、リン酸等の酸性電解質を使
用して構成され、又、空気電池は負極活物質として亜鉛
、アルミニウム、マグネシウム、白金又はこれらの合金
等使用し、電解質として７上記と同じものを使用して構
成される。
解質としてＫＯＨ，ＮａＯＨ等のアルカリ電解質、Ｎａ
Ｃ４ＫＣｔ等の中性電解質、リン酸等の酸性電解質を使
用して構成され、又、空気電池は負極活物質として亜鉛
、アルミニウム、マグネシウム、白金又はこれらの合金
等使用し、電解質として７上記と同じものを使用して構
成される。
本発明における電極は上述の燃料電池ないし空気電池の
正極として用いられるが、上記正極材料は、炭素粉末、
活性炭、グラファイトｉ九はアセチレンブラック等の炭
素物質とテフロン等の撥水剤等との混合粉本等であるこ
とができ、本発明によれば、これに鉄フタロシアニン及
びジアノコバラミンの混合物質を触媒として混合等の手
段によシ担持する。
正極として用いられるが、上記正極材料は、炭素粉末、
活性炭、グラファイトｉ九はアセチレンブラック等の炭
素物質とテフロン等の撥水剤等との混合粉本等であるこ
とができ、本発明によれば、これに鉄フタロシアニン及
びジアノコバラミンの混合物質を触媒として混合等の手
段によシ担持する。
正極電極は、上記炭素物質、撥水剤及び鉄フタロシアニ
ン及びジアノコバラミンから成る混合粉体をニッケル、
銀等の金属網と共に成形圧潰し、これを加熱焼成して作
成することができる。
ン及びジアノコバラミンから成る混合粉体をニッケル、
銀等の金属網と共に成形圧潰し、これを加熱焼成して作
成することができる。
本発明における上記鉄７タロシアニン及びシアノコバラ
ンン混合体が複合触媒として有効である理由は、正極の
電極反応のうち最も効率の良い４電子反応（へ＋２迅０
＋４ｄ→４０Ｈ−）を選択し得る鉄フタロシアニンと、
４電子反応の選択性が低い場合（例えばへ十迅ａｄｚｓ
−→ＨＯＩ−＋ＯＲ−及びＨＯＩ−−＋１／２へ十〇Ｈ
−のような２電子反応が起る）においても生成する中間
体（酸性電解質使用の場合：Ｈｌｏｌ 、アルカリ電解
質使用の場合： Ｈｏ；″）の分解適度を大きくするジ
アノコバラミンを共に担持するととＫよシ、どのような
反応プロセスをとろうとも電極反応を十分円滑に進める
に足る電子の供給が容易である九めと考えられる。
ンン混合体が複合触媒として有効である理由は、正極の
電極反応のうち最も効率の良い４電子反応（へ＋２迅０
＋４ｄ→４０Ｈ−）を選択し得る鉄フタロシアニンと、
４電子反応の選択性が低い場合（例えばへ十迅ａｄｚｓ
−→ＨＯＩ−＋ＯＲ−及びＨＯＩ−−＋１／２へ十〇Ｈ
−のような２電子反応が起る）においても生成する中間
体（酸性電解質使用の場合：Ｈｌｏｌ 、アルカリ電解
質使用の場合： Ｈｏ；″）の分解適度を大きくするジ
アノコバラミンを共に担持するととＫよシ、どのような
反応プロセスをとろうとも電極反応を十分円滑に進める
に足る電子の供給が容易である九めと考えられる。
特Ｋｌｌ定の結果では、中間体の分解速度は、白金黒よ
に高く、鉄フタロシアニン単独の場合の５倍に達してい
る。
に高く、鉄フタロシアニン単独の場合の５倍に達してい
る。
次に、本発明における正極の構造を図面により説明する
。すなわち、第１図は本発明における正極（空気極）の
構造の一具体例を示し丸断面概略図を示し、１は電極材
料層、２はニッケル製網を示す。
。すなわち、第１図は本発明における正極（空気極）の
構造の一具体例を示し丸断面概略図を示し、１は電極材
料層、２はニッケル製網を示す。
この空気極を電池に組み込むに当っては、電極材料層１
が電解質に、ニッケル製網がガスＫＩＩするように向き
を定める。この結果、電極材料層１中に電解質、ガス及
び電極粉体の三相界面が形成される。なお、ニッケル製
網２は、電極材料層１の支持体及び集電体として設けら
れる。なお、この際、電極の寿命を延ばす°ために、ガ
ス側に接する金属網の外側に１第２の電極材料層をサン
ドイッチ型に設けてもよく、仁の場合、第２の電極材料
層は、電解質側に設けた第１の電極材料−よ）撥水剤の
混合割合を多くして撥水性を高め、かつ、多孔性を大に
する。
が電解質に、ニッケル製網がガスＫＩＩするように向き
を定める。この結果、電極材料層１中に電解質、ガス及
び電極粉体の三相界面が形成される。なお、ニッケル製
網２は、電極材料層１の支持体及び集電体として設けら
れる。なお、この際、電極の寿命を延ばす°ために、ガ
ス側に接する金属網の外側に１第２の電極材料層をサン
ドイッチ型に設けてもよく、仁の場合、第２の電極材料
層は、電解質側に設けた第１の電極材料−よ）撥水剤の
混合割合を多くして撥水性を高め、かつ、多孔性を大に
する。
次に、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこ
れＫより何ら限定されるものではない。
れＫより何ら限定されるものではない。
なお、実施例における電極電位の電流依存性の測定は２
０〜２５℃の室温中で行なった。
０〜２５℃の室温中で行なった。
実施例１
炭素粉末（２００メツシュ通過）４ｆ１アセチレンブラ
ック４ｆ、鉄フタロシアニンとジアノコバラミンの触媒
混合物０．２２とテフロンエマルジョン（テフロン６０
）含有）３．３Ｆをよく混合し、ロールでシート状にす
る。シートを３０分間程度空気中で乾燥させた後、片側
にニッケル製網（５０メツシユ）を置き、２５０℃の温
度、１００に４／ｇＪの圧で３０分間ホットプレスする
。空気中で冷却し、直径３０ ｍｍの円形に切り出して
空気極（正極）を作製した。
ック４ｆ、鉄フタロシアニンとジアノコバラミンの触媒
混合物０．２２とテフロンエマルジョン（テフロン６０
）含有）３．３Ｆをよく混合し、ロールでシート状にす
る。シートを３０分間程度空気中で乾燥させた後、片側
にニッケル製網（５０メツシユ）を置き、２５０℃の温
度、１００に４／ｇＪの圧で３０分間ホットプレスする
。空気中で冷却し、直径３０ ｍｍの円形に切り出して
空気極（正極）を作製した。
電解質としてＩＮ ＫＯＨを使用し、亜鉛を負極として
空気電池を構成し、空気中で空気極の電極電位（Ｅ１対
飽和カロメル電極）の電流密度依存性を調べた。結果を
第２図に示す。すなわち、第２図は、本実施例における
空気極の電流密度と電極電圧との関係を示したグラフで
あシ、Ａは本実施例のうち、混合触媒重量の割合が鉄フ
タロシアニンｌ：１ジアノコバラミンの場合、Ｂは本実
施例のうち混合触媒の重量割合が、秩フタロシアニン４
：１シアノコバラミシの場合、Ｃは本実施例のうち割合
が鉄フタロシアニン１：４ジアノコバラミンの場合り、
Ｅは併せて行なった従来既知の触媒を用いた空気極の場
合であり、Ｄは鉄フターシアニン、Ｅは銀触媒を用いた
場合で条る。
空気電池を構成し、空気中で空気極の電極電位（Ｅ１対
飽和カロメル電極）の電流密度依存性を調べた。結果を
第２図に示す。すなわち、第２図は、本実施例における
空気極の電流密度と電極電圧との関係を示したグラフで
あシ、Ａは本実施例のうち、混合触媒重量の割合が鉄フ
タロシアニンｌ：１ジアノコバラミンの場合、Ｂは本実
施例のうち混合触媒の重量割合が、秩フタロシアニン４
：１シアノコバラミシの場合、Ｃは本実施例のうち割合
が鉄フタロシアニン１：４ジアノコバラミンの場合り、
Ｅは併せて行なった従来既知の触媒を用いた空気極の場
合であり、Ｄは鉄フターシアニン、Ｅは銀触媒を用いた
場合で条る。
第２因によると、鉄フタロンアニンとジアノコバラミン
が１：１の重量比で混合担持された場合、平衡電位が−
Ｇ、０３３ｖ（対８ＣＥ＜＜飽和カロメル電極））、１
００ ｍＡ／ｃｄＯとき−Ｇ、 ６８ Ｖ（対５ＣＥ）
、一方、鉄７タロシアニンとジアノコバラミンが４：１
の重量比で混合担持され九場合には、−平衡電位が＋０
．０３０ｖ（対５ＣＥ）、１００ ｍＡＪ／ａｉ のと
き−０，６０ｖ（対８（１）となる。
が１：１の重量比で混合担持された場合、平衡電位が−
Ｇ、０３３ｖ（対８ＣＥ＜＜飽和カロメル電極））、１
００ ｍＡ／ｃｄＯとき−Ｇ、 ６８ Ｖ（対５ＣＥ）
、一方、鉄７タロシアニンとジアノコバラミンが４：１
の重量比で混合担持され九場合には、−平衡電位が＋０
．０３０ｖ（対５ＣＥ）、１００ ｍＡＪ／ａｉ のと
き−０，６０ｖ（対８（１）となる。
第２図から明らかなように１鉄フタロシアニン′や銀を
用いた従来の場合に比し、鉄フタロシアニンとジアノコ
バラミンを混合して用いた本発明の場合にＬ１平衡電位
が高く、分極が小さく、かつ大電流密度領域でも電位の
大幅な低下が見られず安定している。
用いた従来の場合に比し、鉄フタロシアニンとジアノコ
バラミンを混合して用いた本発明の場合にＬ１平衡電位
が高く、分極が小さく、かつ大電流密度領域でも電位の
大幅な低下が見られず安定している。
以上説明したように、鉄フタロシアニンとジアノコバラ
ミンの両物質を触媒として複合担持し九本発明にシける
正極（空気極または酸嵩極）は、分極が小さく、かつ、
大電流密度領域においても電位低下が殆んど起こらず、
この点、従来のものに比し優れ九効果を発揮するもので
ある。したがって、この電極を正極として組み込んだ燃
料電池及び空気電池は、大電流の取得ができ、又、より
一層の高エネルギー密度化が可能であり、従来品に比し
極めて高い実用価値を期待することができる。
ミンの両物質を触媒として複合担持し九本発明にシける
正極（空気極または酸嵩極）は、分極が小さく、かつ、
大電流密度領域においても電位低下が殆んど起こらず、
この点、従来のものに比し優れ九効果を発揮するもので
ある。したがって、この電極を正極として組み込んだ燃
料電池及び空気電池は、大電流の取得ができ、又、より
一層の高エネルギー密度化が可能であり、従来品に比し
極めて高い実用価値を期待することができる。
第１図は本発明における正極（空気極）の構造の一具体
例を示した断面概略図、第２図はそれぞれ本発明の実施
例の空気極の電流密度と電極電位の関係を示し九グラフ
である。 １・・・電極材料層 ２・・・ニッケル製網２９５
例を示した断面概略図、第２図はそれぞれ本発明の実施
例の空気極の電流密度と電極電位の関係を示し九グラフ
である。 １・・・電極材料層 ２・・・ニッケル製網２９５
Claims (1)
- 鉄フタロシアニンとジアノコバラミンの両遷移金属錯体
を触媒として含有することを特徴とする燃料電池、空気
電池用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56197147A JPS58100363A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | 燃料電池、空気電池用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56197147A JPS58100363A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | 燃料電池、空気電池用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58100363A true JPS58100363A (ja) | 1983-06-15 |
| JPS6319981B2 JPS6319981B2 (ja) | 1988-04-26 |
Family
ID=16369536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56197147A Granted JPS58100363A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | 燃料電池、空気電池用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58100363A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147915A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Ricoh Co Ltd | 現像装置、作像カートリッジ及び画像形成装置 |
| JP2013016474A (ja) * | 2011-06-06 | 2013-01-24 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 空気二次電池用正極触媒及び空気二次電池 |
-
1981
- 1981-12-08 JP JP56197147A patent/JPS58100363A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147915A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Ricoh Co Ltd | 現像装置、作像カートリッジ及び画像形成装置 |
| JP2013016474A (ja) * | 2011-06-06 | 2013-01-24 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 空気二次電池用正極触媒及び空気二次電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6319981B2 (ja) | 1988-04-26 |
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