JPS5914271A - ガス拡散電極 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス拡散電極に関するものであり、特に改良型
ガス拡散電極の製造方法に関するものである。

電気化学゛直性において空気正極などのガス拡散電極が
使用され、この電極は代表的には活性炭を使用している
。米国特許第３．３０７．９７７号は、活性炭がアルミ
ニウムーコバルトスピネルを含有スる空気正極を製造す
る方法を記述している。好ましいスピネルはＣｏ０Ａ１
２０３　形であって、これは、Ｃ００Ａ１２０３　を形
成する化学世論酌量の硝酸コバルトと硝酸アルミニウム
との溶液から調製される。

このスピネル形成溶液を、活性化前のカーゼンブラック
粒子に対して加える。米国特許第３ｔ４０５ｙ０１０号
における改良は、スピネルを製造するための反応体に塩
化ルテニウムを追加したことにある。

本発明は先行技術の改良であり、前記特許に関するもの
である。

実際上、前記三種の反応体の溶液を選定されたカーダン
ブラックに施用し、次に水蒸気算量気中において約８０
０°Ｃの高温を保持して反応体を分解することによって
カーボンブラック粒子の表面にスピネルを形成し、次に
水蒸気をもってカーボンを酸化し多孔組織を作ることに
よってカーボンブラックを活性化する。

本発明は炭素の活性化に必要とされる時間を実質的に旬
縮し収率を増大するにある。

本発明はその最も広い実施態様において、活性炭を形成
するための諸段階を含み、熱分解されたときに粒子上に
導電性のカーボンチャーの実質連続被覆を形成する液を
もってカーボンブラック粒子を実質均一に被覆し、液で
被覆されたこれらの粒子を熱分解してチャーで被検され
た粒子を形成し、次に活性化処理して活性炭を形成する
様にした改良を特色としている。

好ましくは、前記の液は糖類、フェノール樹脂、エポキ
シ樹脂およびその組合せから成るグループから選定され
た物質の溶液または融成物である。

より好ましくは、糖の溶液が使用される。

以下において本発明を実施例について説明するが、本発
明はこれらの例に限定されるものでなく、またこれらの
実施例における部数と係は特記なき限り、重量部および
重量部である。

実施例１ 本発明の方法を先行技術の方法と比較しまた本発明の方
法の優秀さを関連の非Ｎヒ率的方法と区別するために５
ランを実施した。

ランＡにおいては、米国特許第３　、３０７　、９７７
号により、塩化ルテニウムを含有するアルミニウムーコ
バルトスピネル清液をもって処理し、活性化した。

ランＢにおいては、９．８０キログラムのカーダンブラ
ックを窒素雰囲気中において１０００℃まで熱処理し、
次にブレードミキサの中に装入した。ミキサの頂点に備
えられたノズルを通して、６．８（ｌキログラムのグル
コース耐液をカーボンブラック上に、毎分０．４５キロ
グラムの速度で噴霧した。グルコース溶液はグルコース
と脱イオン水とから成り立方センナ当り１．２６グラム
の密度を有していた。

その結果、１：２の比の糖類／カーダンブラック混合物
が得られた。

カーボンブラックとグルコース溶液とを常温で更に２０
分間、混合し、この混合物は湿った砂に相当するコンシ
スチンシーを持った。この混合物をトレー上に拡げ、空
気中゛で１晩、１１０℃の温度で乾燥した。乾燥された
物質を窒素雰囲気中で１０００℃まで熱処理し、グルコ
ースな熱分解し、約加重１％のシュガーチャーを生じた
。この様に処理されたカーボンブラックをランＡで使用
されたスピネル溶液で浸漬し、ランＡと同様に活性化し
た。

ランＣの場合、熱処理されたカーダン試料についてラン
Ｂの各段階を繰返した。ただし、グルコース溶液をカー
ダンブラック上にＩＩＪｔ霧する前にこのカーボンブラ
ックを湿らせるため、３．７９Ｉ！の脱イオン水をカー
ダンブラック上に噴霧した。その結果、乾燥用トレー上
に拡げられたときに、湿った砂のコンシスチンシーより
はペースト状の混合物が得られた。ランＢの乾燥段階と
スピネル処理／活性化−階を実施した。

ランＤの場合、ランＡに使用されたカーボンブラック４
．５４キログラムを１０００’Ｃで加熱処理した。

この力焼されたカーダンブラックを不Ｍｍミキサの中に
装入し、グルコース溶液を加えながら５分間混合した。

このグルコース溶液は、２．２７キログラムのグルコー
スと４．０８　キログラムの脱イオン水とを含かでいた
。糖類とカーボンブラックとの比率は１：２であった。

次に、７．２６キログラムの脱イオン水を毎分０．４５
４キログラムの速度で加え、混合物は平滑ペースト状コ
ンシステンシーヲモった。このペースト状物質を乾燥し
、１０ｏｏ　”ｃで力焼し、次にランＢＴｈ同様のスピ
ネルを塗布し、活性化した。

前記のランＢ、ＣＳＤの活性炭の分析は、ランＢとＣが
カーダンブラック上に部分的な糖類被覆を有するに過ぎ
ず、これに対してランＤの処理は各粒子をシュガーチャ
ーをもって実質均一に被覆したことを示している。

基本的に、溶液中の糖類の量が各粒子な被覆するのに十
分程度に選ばれていても、単なるシュガーチャーが存在
することは、粒子が本発明によって実質均一に被覆され
ていないことを証明するものである。また、チャーで被
覆された粒子は、チャーで被覆されていない粒子または
部分的に被覆された粒子よりも疎水性であるから、この
疎水度に比例する浸透係数値が低くなるであろう。

表１は、各ランについて必要とされた活性化処理時間な
らびに各活性炭の浸透係数を比較したものである。Ｊ、
　Ｐｈｙｓ、　Ｃｈｅｍ、　５９　、　ｐ、９７３　（
１９５５）、Ｍ、Ｌ、スチューデルペーカおよびＣ０Ｗ
、スノー著、１カーゼンブラツクの湿潤性に対する最終
組成の影響′に記載されたテストに従って得られた実測
データから浸透係数１２／ｌの値を決定するためにウォ
ッシュパーン方程式を使用した。

、２　＝　ｒ”ｃｏＳｏ−１，ｔ ２η ここに、 ｌ工時間ｔにおける流速 η；粘度 ｒ−毛細管半径、及び θ＝接触角度 表面積実測値は活性化処理度の評価基準であった。

表１ Ａ　　６　１７　１，２　５１０ Ｂ　　１２．２１　３，４　５３５ Ｃ６３９１，２４４０ Ｄ　４　犯　０．４　５１０ ランＤは活性化のために実質的に短い時間を必要とし、
またランＡによって報告された先行技術及びランＢとＣ
によって報告された非効果的な液槽操作と比較して、最
高の収率を与えている。更に、ランＤから得られた活性
炭は非常に低い浸透係数を有する。これは重要なファク
タである。何故かならば多（の電気化学電池にとって、
特に活性層の中に液−ガス界面を保持し安定しなければ
ならない薄い多孔性ガス拡散電極を使用する空気′電池
の場合に、改良型の疎水性活性炭が望まれるからである
。

従ってこれらのランは、カーゼンブラックの各粒子を被
覆すれば大きな改良が得られること、また大きな改良を
得るには被覆を完成するのに注意しなければならないこ
とを示している。

実施例２ 活性炭の導電率を決定するために追加ランを実施し、測
定した。空気正極の活性炭については高水準の導電率が
望ましい。何故かならばこれは内部抵抗による電力損失
を最小限にするからである。

更にこれはガス拡散電極の場合に特に重要である。

何故かならばこれらの電極は多孔性であって通常ポリテ
トラフルオルエチレンなどの絶縁性結合剤を用いて結合
保持ざ絨るりで、導電相に使用される容積が比較的小だ
からである。

ランＥとＦは、実施例１において使用されたものと異な
る前駆物質カーゼンブラックを使用して実施され、また
ランＧとＨは実施例１において使用されたものと同種の
カーゼンブラックを用いて実施された。ランＥとＧはラ
ンＡと同一のプロセスを用いて実施され、またランＦと
ＨはランＤと同一のプロセスを用いて実施された。

表２はこれらのランＥ、Ｆ、Ｇ及びＨの活性化時間と実
測導電率とを示す。

表２ Ｅ　　　７　　０．６５ Ｆ　　　４　　１．１５ Ｇ　　　６　　０．６０ ＋（２１，５０ 本発明によって作られた活性炭、ランＦとＨは先行技術
によって作られたランよりも実質的な改良を示した。

本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その
主旨の範囲内に任意に変更実施できる。

出願人代理人　　　猪　股　　　　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、活性炭を形成する諸段階を含むガス拡散電極の製造
   方法において、熱分解されたときにカーボン粒子上に導
   電性カーＩンチャーの実質連続被検を形成する液体をも
   ってカー２ンブラツク粒子を実質均一に被覆する段階と
   、そののち、前記の液体で被覆された粒子を熱分解して
   チャーで被模された粒子を形成する段階と、次に活性化
   して活性炭を形成する段階とを含む方法。 ２、前記の液体は、糖類、フェノール樹脂、エポキシ樹
   脂及びその組合せから成るグループから選ばれた物質の
   溶液または融成物である特許請求の範囲第１項による方
   法。 ３、前記の液体は糖の醗液を含む特許請求の範囲第１項
   による方法。 ４、前記の液体はグルコース溶液を含む特許請求の範囲
   第１項による方法。