JPS5822863B2 - ネンリヨウデンチヨウタコウセイデンキヨク - Google Patents
ネンリヨウデンチヨウタコウセイデンキヨクInfo
- Publication number
- JPS5822863B2 JPS5822863B2 JP50092324A JP9232475A JPS5822863B2 JP S5822863 B2 JPS5822863 B2 JP S5822863B2 JP 50092324 A JP50092324 A JP 50092324A JP 9232475 A JP9232475 A JP 9232475A JP S5822863 B2 JPS5822863 B2 JP S5822863B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polytetrafluoroethylene
- layer containing
- layer
- graphite
- water repellency
- 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.)
- Expired
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は燃料電池用多孔性電極に関する。
燃料電池の電解質には、水酸化す） ＩＪウムや水酸化
カリウムのようなアルカリ性水容液を用いる・もの、リ
ン酸や硫酸のような酸性容液を用いるもの、アルカリの
溶融塩を用いるのも、あるいはジルコニアのような固体
を用いるものなど種々のものがある。
カリウムのようなアルカリ性水容液を用いる・もの、リ
ン酸や硫酸のような酸性容液を用いるもの、アルカリの
溶融塩を用いるのも、あるいはジルコニアのような固体
を用いるものなど種々のものがある。
この発明は、これらの燃料電池のうちで、主としてアル
カリや酸の水溶液を電解液とし・て用いる燃料電池用多
孔性電極に関する。
カリや酸の水溶液を電解液とし・て用いる燃料電池用多
孔性電極に関する。
水容液を電解液として用いる燃料電池の起電反応は気体
−液体一同体の相接する三相界面で起こることが知られ
ている。
−液体一同体の相接する三相界面で起こることが知られ
ている。
したがって、燃料電池の電極ではこの三相界面を維持す
ることが重要である。
ることが重要である。
従来、この三相界面の維持のために、孔径の異る従来板
を２重に重ねる２重骨組構造や、ポリ四フッ化エチレン
、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの高分子樹脂粒子
を撥水剤として添加するなどの方法がとられている。
を２重に重ねる２重骨組構造や、ポリ四フッ化エチレン
、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの高分子樹脂粒子
を撥水剤として添加するなどの方法がとられている。
しかし、これらの方法を用いても、長時間燃料電池を運
転していると、電極中へ電解液のしみ込み、生成水の凝
縮などが起り、電極内部がねれて、活水面が水で被覆さ
れてしまうために、三相界面が減少し性能が劣化してく
るという欠点がある。
転していると、電極中へ電解液のしみ込み、生成水の凝
縮などが起り、電極内部がねれて、活水面が水で被覆さ
れてしまうために、三相界面が減少し性能が劣化してく
るという欠点がある。
この発明は、上記した従来技術の欠点をなくし、三相界
面の長期間に亘る維持の可能な燃料電池用多孔性電極を
提供することを目的とし、フン化黒鉛を含む層と、ポリ
四フッ化エチレンを含む層との２層が隣接してなり、ポ
リ四フッ化エチレンを含む層を電解液側に位置させたこ
とを第１の特徴とし、フン化黒鉛を含む層と、ポリ四フ
ッ化エチレンを含む層と、ポリ四フッ化エチレンよリモ
撥水性の小さい合成樹脂を含む層との３層が隣接してな
り、前記ポリ四フッ化エチレンよりも撥水性の小さい合
成樹脂を含む層を電解液側に位置させたことを第２の特
徴とするものである。
面の長期間に亘る維持の可能な燃料電池用多孔性電極を
提供することを目的とし、フン化黒鉛を含む層と、ポリ
四フッ化エチレンを含む層との２層が隣接してなり、ポ
リ四フッ化エチレンを含む層を電解液側に位置させたこ
とを第１の特徴とし、フン化黒鉛を含む層と、ポリ四フ
ッ化エチレンを含む層と、ポリ四フッ化エチレンよリモ
撥水性の小さい合成樹脂を含む層との３層が隣接してな
り、前記ポリ四フッ化エチレンよりも撥水性の小さい合
成樹脂を含む層を電解液側に位置させたことを第２の特
徴とするものである。
フン化黒鉛は水との接触角がポリ四フッ化エチフン、ポ
リエチレン、ポリプロピレンなどよりも非常に大きく、
すぐれた撥水性を有する。
リエチレン、ポリプロピレンなどよりも非常に大きく、
すぐれた撥水性を有する。
しかし、フン化黒鉛は、ポリ四フッ化エチレン、ポリエ
チレン、ポリプロピレンなどに比較すると結着力が弱い
。
チレン、ポリプロピレンなどに比較すると結着力が弱い
。
また、三相界面を形成するためには、ある程度水にぬれ
る部分が存在しなければならない。
る部分が存在しなければならない。
したがって、フッ化黒鉛を含む層単独でなく、ポリ四フ
ッ化エチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの他
の物質を含む層を設ける必要がある。
ッ化エチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの他
の物質を含む層を設ける必要がある。
ただし、この中ではポリ四フッ化エチＶンが、化学的に
も熱的ても最も安定であるし、７ノ化黒鉛に次いで撥水
性が犬で、フン化黒鉛を補う働きをするので適している
。
も熱的ても最も安定であるし、７ノ化黒鉛に次いで撥水
性が犬で、フン化黒鉛を補う働きをするので適している
。
ポリ四フッ化エチレンは、熱的、化学的に安定な物質で
あり、電極の加熱焼成時においても分解せず、かつ電池
を長期間運転しても劣化せず、フン化黒鉛も四フッ化エ
チレンと同等の熱的、化学的安定性を有しているので、
これらの２種を用いた電極では、他のものを用いた場合
には得られない効果を得ることができる。
あり、電極の加熱焼成時においても分解せず、かつ電池
を長期間運転しても劣化せず、フン化黒鉛も四フッ化エ
チレンと同等の熱的、化学的安定性を有しているので、
これらの２種を用いた電極では、他のものを用いた場合
には得られない効果を得ることができる。
また、フッ化黒鉛、ポリ四フッ化エチレン、ポリ四フッ
化エチレン以外の合成樹脂の撥水性は、フン化黒鉛〉ポ
リ四フッ化エチレン）その他の合成樹脂の順になってい
るので、フン化黒鉛とポリ四フッ化エチレン以外の合成
樹脂とを接触させる。
化エチレン以外の合成樹脂の撥水性は、フン化黒鉛〉ポ
リ四フッ化エチレン）その他の合成樹脂の順になってい
るので、フン化黒鉛とポリ四フッ化エチレン以外の合成
樹脂とを接触させる。
と、両者の撥水性が極端に異なるため合成樹脂層がかえ
って電解液でぬれやすくなり、電極の性能、とくに連続
運転性能が低下するが、フン化黒鉛を含む層とポリ四７
ン化エチレンを含む層を相隣接させることによってこの
欠点を除去することがで、きる。
って電解液でぬれやすくなり、電極の性能、とくに連続
運転性能が低下するが、フン化黒鉛を含む層とポリ四７
ン化エチレンを含む層を相隣接させることによってこの
欠点を除去することがで、きる。
また、フッ化黒鉛とポリ四７ノ化エチレンヲ接触させた
場合に、両者のもつフン素原子の相互作用により、両者
の結合性が良くなる。
場合に、両者のもつフン素原子の相互作用により、両者
の結合性が良くなる。
これに対して、ポリ四フッ化エチレン以外の合成樹脂を
用い。
用い。
た場合には、両者の結着力は小さく、そのためこれらの
物質を含む各々の層間に亀裂が発生し易い。
物質を含む各々の層間に亀裂が発生し易い。
以下、この発明を実施例により説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示すものであって、水に
対して最も大きな撥水性を有するノン化。
対して最も大きな撥水性を有するノン化。
黒鉛を含む層１と、フン化黒鉛に比較すると小さな撥水
性であるポリ四フン化エチレンを含む層２をニッケル金
網３を中にして重ね会せ、ポリ四フッ化エチレンを含む
層２を電解液側にするものである。
性であるポリ四フン化エチレンを含む層２をニッケル金
網３を中にして重ね会せ、ポリ四フッ化エチレンを含む
層２を電解液側にするものである。
即ち、ポリ四フッ化エチレンを含む層２は、燃料電池を
長時間作動していると徐々に電解液がしみ込んでくるた
め、反応面がガス側に移動してくるフン化黒鉛を含む層
までわれが進行すると、その大きな撥水性のためにぬれ
が進行しなくなる。
長時間作動していると徐々に電解液がしみ込んでくるた
め、反応面がガス側に移動してくるフン化黒鉛を含む層
までわれが進行すると、その大きな撥水性のためにぬれ
が進行しなくなる。
したがって、２層の接する界面で反応が進行することに
なる。
なる。
フッ化黒鉛は、公知の方法、すなわち天燃黒鉛微粉末に
フッ素ガスを反応温度４００〜４５０℃で反応させる方
法で得られる。
フッ素ガスを反応温度４００〜４５０℃で反応させる方
法で得られる。
フン化黒鉛を含む層１は、フン化黒鉛１０〜２０．９に
微量の白金を触媒として添加した活性炭と黒鉛の混合粉
末８（Ｊ９および結着性を強化するために、ポリ四フッ
化エチレン微粉末２〜５ｇを加えて混和物を作り、これ
をニッケル金網３に５０ｍＩ／ｃ１１１２の量となるよ
うに塗布した。
微量の白金を触媒として添加した活性炭と黒鉛の混合粉
末８（Ｊ９および結着性を強化するために、ポリ四フッ
化エチレン微粉末２〜５ｇを加えて混和物を作り、これ
をニッケル金網３に５０ｍＩ／ｃ１１１２の量となるよ
うに塗布した。
また、上記した活性炭と黒鉛の混合粉末８０．９にポリ
四フッ化エチレン１０〜２０ｇを混合したものをニッケ
ル金網３に５０ｍｇ／Ｃｍ２の量となるように塗布し、
ポリ四フッ化エチレンを含む層２とした。
四フッ化エチレン１０〜２０ｇを混合したものをニッケ
ル金網３に５０ｍｇ／Ｃｍ２の量となるように塗布し、
ポリ四フッ化エチレンを含む層２とした。
この両者を重ね合せ、０．５〜ｌｔ／ｃＴｉ２の圧力で
加圧一体とした後、不活性ガス中２００〜３ＱＯ０ＣＫ
加熱して焼成し、多孔性電極を得た。
加圧一体とした後、不活性ガス中２００〜３ＱＯ０ＣＫ
加熱して焼成し、多孔性電極を得た。
この電極を３０％水酸化カリウム水溶液を電解液とする
水素−酸素燃料電池に用いて、１００ｍＡ／Ｃｒ／１２
の電流密度で放電した。
水素−酸素燃料電池に用いて、１００ｍＡ／Ｃｒ／１２
の電流密度で放電した。
その結果を第２図に記号Ａで示す。
また、比較のために従来から公知であるニッケル金網に
ポリ四フン化エチレンと触媒付炭素粉末の混和物を塗布
した型の電極を作り、上記実施例と同様にして得た電池
の性能を第２図に記号Ｂで示す。
ポリ四フン化エチレンと触媒付炭素粉末の混和物を塗布
した型の電極を作り、上記実施例と同様にして得た電池
の性能を第２図に記号Ｂで示す。
第２図から明らかなようにこの実施例の電極を用いると
、５０００時間放電した後も電圧の変化はほとんど認め
られず、１００ ｍＡ／ｎ”の電流密度放電で従来の燃
料電池の寿命が約３０００時間程度であったものに対し
、これを大巾に向上することができる。
、５０００時間放電した後も電圧の変化はほとんど認め
られず、１００ ｍＡ／ｎ”の電流密度放電で従来の燃
料電池の寿命が約３０００時間程度であったものに対し
、これを大巾に向上することができる。
第３図はこの発明のさらに他の実施例を示すものであっ
て、大きな撥水性を有するフン化黒鉛を含む層１と、フ
ン化黒鉛について撥水性の大きいポリ四フン化エチレン
を含む層２の他に、さらに撥水性の小さな物質を含む層
４の３相からなり、撥水性の小さな層４を電解液側にす
るものである。
て、大きな撥水性を有するフン化黒鉛を含む層１と、フ
ン化黒鉛について撥水性の大きいポリ四フン化エチレン
を含む層２の他に、さらに撥水性の小さな物質を含む層
４の３相からなり、撥水性の小さな層４を電解液側にす
るものである。
即ち、電池を作動していると、徐々に電解液がしみ込ん
でくるために、反応面がガス側に徐々に移動してくる結
果、ついには反応面がなくなり、電池としての性能を示
さなくなるのを防止するために、ガスに近い層はど撥水
性を太きくし、電極のねれを防止して長寿命の電極を得
るものである。
でくるために、反応面がガス側に徐々に移動してくる結
果、ついには反応面がなくなり、電池としての性能を示
さなくなるのを防止するために、ガスに近い層はど撥水
性を太きくし、電極のねれを防止して長寿命の電極を得
るものである。
フッ化黒鉛を含む層１は、フン化黒鉛ｌＯ〜２０ｇに微
量の白金を触媒として添加した活性炭と黒鉛の混合粉末
８０ｇおよび結着性を強化するために、ポリ四フン化エ
チレン粉末を２〜３ｇ加えて混合物を作り、これを−ソ
ケル金網３に３０゜ｍｇ／ＣｒｒＩ２の量となるように
塗布した。
量の白金を触媒として添加した活性炭と黒鉛の混合粉末
８０ｇおよび結着性を強化するために、ポリ四フン化エ
チレン粉末を２〜３ｇ加えて混合物を作り、これを−ソ
ケル金網３に３０゜ｍｇ／ＣｒｒＩ２の量となるように
塗布した。
ポリ四フッ化エチレンを含む層２は、北記活性炭と黒鉛
の混合粉末８０ｇにポリ四フッ化エチレン１０〜２０ｇ
を混合したものを、ニッケル金網３に３０ｍｇ／ｃｒＩ
Ｔ２ の量となるように塗布した。
の混合粉末８０ｇにポリ四フッ化エチレン１０〜２０ｇ
を混合したものを、ニッケル金網３に３０ｍｇ／ｃｒＩ
Ｔ２ の量となるように塗布した。
また、電。解液に最も近い層４は、ポリエチレンがポリ
四フッ化エチレンよりも撥水性が小さいので、ポリエチ
レン粉末１０〜２０ｇを撥水剤として触媒付炭素粉末８
０ｇに添加したものを、ニッケル金網３に３０ ｍ ｇ
／ｃｒｒｔ２の量となるように塗布した。
四フッ化エチレンよりも撥水性が小さいので、ポリエチ
レン粉末１０〜２０ｇを撥水剤として触媒付炭素粉末８
０ｇに添加したものを、ニッケル金網３に３０ ｍ ｇ
／ｃｒｒｔ２の量となるように塗布した。
上シ記２層を０．５〜１ｔ／ＣｒｒＬ２の圧力で加圧し
た後不活性ガス中で２００〜３００℃で焼成した。
た後不活性ガス中で２００〜３００℃で焼成した。
また、ポリエチレンを含む層４は不活性ガス中５０〜７
０℃で熱処理した。
０℃で熱処理した。
次いでこれら王者を０．５〜１ ｔ ／ｄ の圧力で加
圧一体として、多孔性電極を得た。
圧一体として、多孔性電極を得た。
この電極を３０％水酸化カリウム水容液を電解液とする
水素−酸素燃料電池に用いて、１００ｍ Ａ ／ｃＩｒ
ｔ”の電流密度で放電した。
水素−酸素燃料電池に用いて、１００ｍ Ａ ／ｃＩｒ
ｔ”の電流密度で放電した。
その時の電圧の経時変化を第５図に記号Ａで示す。
同図の記号Ｂで示したものは前述の実施例における従来
の電極を使用したときの特性である。
の電極を使用したときの特性である。
この実施例によると、前述の実施例の場合よりもさらに
放電特性を向上することが可能となる。
放電特性を向上することが可能となる。
この発明は以上の説明で明らかなように、電極の撥水性
を改善し、ぬれによる劣化を防止することにより、三相
界面の長期間に亘る維持を可能とし、燃料電池の寿命を
大巾に向上することができ、その工業的価値は犬である
。
を改善し、ぬれによる劣化を防止することにより、三相
界面の長期間に亘る維持を可能とし、燃料電池の寿命を
大巾に向上することができ、その工業的価値は犬である
。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は同
じく電池電圧の経時変化特性図、第３図はこの発明のさ
らに他の実施例を示す断面図、第４図は同じく電池電圧
の経時変化特性図である。 符号の説明 １・・・・・・フン化黒鉛を含む層、２・
・・・・・ポリ四フッ化エチレンを含む層、３・・・・
・・ニッケル金網、４・・・・・・撥水性の小さい層。
じく電池電圧の経時変化特性図、第３図はこの発明のさ
らに他の実施例を示す断面図、第４図は同じく電池電圧
の経時変化特性図である。 符号の説明 １・・・・・・フン化黒鉛を含む層、２・
・・・・・ポリ四フッ化エチレンを含む層、３・・・・
・・ニッケル金網、４・・・・・・撥水性の小さい層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １７ツ化黒鉛を含む層と、ポリ四フッ化エチレンを含む
層との２層が隣接してなり、前記ポリ四フッ化エチレン
を含む層を電解液側に位置させたことを特徴とする燃料
電池用多孔性電極。 ２７ツ化黒鉛を含む層と、ポリ四フッ化エチレンを含む
層と、ポリ四フッ化エチレンよりも撥水性の小さい合成
樹脂を含む層との３層が隣接してなり、前記ポリ四フッ
化エチレンよりも撥水性の小さい合成樹脂を含む層を電
解液側に位置させたことを特徴とする燃料電池用多孔性
電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50092324A JPS5822863B2 (ja) | 1975-07-29 | 1975-07-29 | ネンリヨウデンチヨウタコウセイデンキヨク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50092324A JPS5822863B2 (ja) | 1975-07-29 | 1975-07-29 | ネンリヨウデンチヨウタコウセイデンキヨク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5216642A JPS5216642A (en) | 1977-02-08 |
| JPS5822863B2 true JPS5822863B2 (ja) | 1983-05-11 |
Family
ID=14051197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50092324A Expired JPS5822863B2 (ja) | 1975-07-29 | 1975-07-29 | ネンリヨウデンチヨウタコウセイデンキヨク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5822863B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59146168A (ja) * | 1983-02-08 | 1984-08-21 | Mitsubishi Electric Corp | ガス分離板の被膜方法 |
| JP4978578B2 (ja) * | 2008-07-29 | 2012-07-18 | 大日本印刷株式会社 | 撥水性付与用ペースト組成物及びガス拡散層の製造方法 |
| JP6727266B2 (ja) * | 2018-09-18 | 2020-07-22 | 株式会社キャタラー | 燃料電池用アノード触媒層及びそれを用いた燃料電池 |
| JP6727265B2 (ja) * | 2018-09-18 | 2020-07-22 | 株式会社キャタラー | 燃料電池用アノード触媒層及びそれを用いた燃料電池 |
| JP6727264B2 (ja) * | 2018-09-18 | 2020-07-22 | 株式会社キャタラー | 燃料電池用アノード触媒層及びそれを用いた燃料電池 |
| JP6727263B2 (ja) * | 2018-09-18 | 2020-07-22 | 株式会社キャタラー | 燃料電池用アノード触媒層及びそれを用いた燃料電池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4967135A (ja) * | 1972-11-01 | 1974-06-28 |
-
1975
- 1975-07-29 JP JP50092324A patent/JPS5822863B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4967135A (ja) * | 1972-11-01 | 1974-06-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5216642A (en) | 1977-02-08 |
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