JPS59177865A - ガス拡散電極 - Google Patents
ガス拡散電極Info
- Publication number
- JPS59177865A JPS59177865A JP58054625A JP5462583A JPS59177865A JP S59177865 A JPS59177865 A JP S59177865A JP 58054625 A JP58054625 A JP 58054625A JP 5462583 A JP5462583 A JP 5462583A JP S59177865 A JPS59177865 A JP S59177865A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- gas diffusion
- porous
- diffusion electrode
- plate
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
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、水酸化アルカリの水層液を電解液とする燃料
電池、電気化学説酸素装置あるいは塩化アルカリＷ１解
槽等の電気化手袋■「に用いられるガス拡散電極に係り
、その目的とするところは、電解液の拡散を容易にする
ことにより、ガス拡散電極の特性を向上せしめんとする
にある。
電池、電気化学説酸素装置あるいは塩化アルカリＷ１解
槽等の電気化手袋■「に用いられるガス拡散電極に係り
、その目的とするところは、電解液の拡散を容易にする
ことにより、ガス拡散電極の特性を向上せしめんとする
にある。
燃料電池の正極および負掘あるいは電気化学説酸素装置
の陰極には、ガス拡散電極が用いられている、ま１こ近
年、塩化アルカリの電解槽の陰極に、電気中の酸素の電
解還元反応を利用するガス拡散電極を適用することが検
討されている。
の陰極には、ガス拡散電極が用いられている、ま１こ近
年、塩化アルカリの電解槽の陰極に、電気中の酸素の電
解還元反応を利用するガス拡散電極を適用することが検
討されている。
ガス拡散電極の構造とじては、さまざまな提案がなされ
ているが、１ことえば、ニッケル粉床を焼結して得られ
る多孔性二・１ケル板の片面に、触媒粉末とフッ素樹脂
結着剤との混合物からなる触媒１−およびフ・ソ素樹脂
を主体とする多孔性防水層を順次積層し１こものがある
。このような構造のガス拡散電樺においては、多孔性ニ
ッケル板が電解液側に配され、多孔性防水層が反応ガス
に接触するようになっている。多孔性ニアケル板は！Ｊ
７Ｓ電体として機能すると同時に、電極の機械的強度を
保つ働きをもち、′ｉｔ解液は多孔性ニッケルの細孔を
満たすとともに蛾媒層の細孔の一部にまで浸入し、電極
反応は多孔性ニアケルと触媒層との界面および触媒ノー
の細孔の中で起る。
ているが、１ことえば、ニッケル粉床を焼結して得られ
る多孔性二・１ケル板の片面に、触媒粉末とフッ素樹脂
結着剤との混合物からなる触媒１−およびフ・ソ素樹脂
を主体とする多孔性防水層を順次積層し１こものがある
。このような構造のガス拡散電樺においては、多孔性ニ
ッケル板が電解液側に配され、多孔性防水層が反応ガス
に接触するようになっている。多孔性ニアケル板は！Ｊ
７Ｓ電体として機能すると同時に、電極の機械的強度を
保つ働きをもち、′ｉｔ解液は多孔性ニッケルの細孔を
満たすとともに蛾媒層の細孔の一部にまで浸入し、電極
反応は多孔性ニアケルと触媒層との界面および触媒ノー
の細孔の中で起る。
電解液が水酸化アルカリの水浴液の場合、ガス拡散電極
がいわゆる水素極として作動するときには、電極反応は
、 １１２ ｆ ；ｄｌＪＪｌ −＋ ｚｎ２υ十ｚ ｅ
＋１１となり、電極反応帯で水が生Ｉ）見す
る。まＴこガス拡ｊ枚′心極が酸素極として作動すると
きには、°電極反応は、 ０２ ＋ ２．８．２（Ｊ ＋ ４ｅ −＋ ４０ｆ
（−（２）となり、電（ヴ反応帯で水酸イオンが生成す
る。
がいわゆる水素極として作動するときには、電極反応は
、 １１２ ｆ ；ｄｌＪＪｌ −＋ ｚｎ２υ十ｚ ｅ
＋１１となり、電極反応帯で水が生Ｉ）見す
る。まＴこガス拡ｊ枚′心極が酸素極として作動すると
きには、°電極反応は、 ０２ ＋ ２．８．２（Ｊ ＋ ４ｅ −＋ ４０ｆ
（−（２）となり、電（ヴ反応帯で水酸イオンが生成す
る。
ところが、−電極反応帯の前面（電解欣側）に位置する
多孔性二・ソケル板の細孔直径は０．５ ｐ〜２０μぐ
らいと小さいｔコめ、上述の如き電極反応生成物（水あ
るいは水酸イオン）の電解液沖合への拡散が阻害され、
そのＴこめに濃度分極が大きくなるという難点がみられ
１こ。
多孔性二・ソケル板の細孔直径は０．５ ｐ〜２０μぐ
らいと小さいｔコめ、上述の如き電極反応生成物（水あ
るいは水酸イオン）の電解液沖合への拡散が阻害され、
そのＴこめに濃度分極が大きくなるという難点がみられ
１こ。
この傾向は、塩化アルカリ電解のように電解質となる水
酸化アルカリ自体が電解の目的対象物である場合ｌζは
、より顕著になる。つまり塩化アルカリ電解の場合には
、陰極反応は上述の（２）式のようになるが、カフライ
ト（陰極電解液ンの濃度は一般に極めて高く、それだけ
でも濃度分極が大きいのに、水酸イオンの拡散が多孔性
ニッケル板で阻害されると、カス拡散電極の濃度分極は
一層大きくなる。
酸化アルカリ自体が電解の目的対象物である場合ｌζは
、より顕著になる。つまり塩化アルカリ電解の場合には
、陰極反応は上述の（２）式のようになるが、カフライ
ト（陰極電解液ンの濃度は一般に極めて高く、それだけ
でも濃度分極が大きいのに、水酸イオンの拡散が多孔性
ニッケル板で阻害されると、カス拡散電極の濃度分極は
一層大きくなる。
″電解液としての水酸化アルカリの濃１（が冒く、しか
もガス拡＠電極の触媒にカーボンを１月いろ場合には、
上述のような／Ａ朋分極の他にカーボンの酸素酸化反応
による腐食という１７０題がＩ〕３でくる、つまり、カ
ーボンは、酸素とポリ化アルカリとの共存下におか第１
ると、水酸化アルカリ濃度が高ければ高いほど酸素酸化
反応による腐食がより進みガス拡散電極の性能劣化がよ
り早く進む。
もガス拡＠電極の触媒にカーボンを１月いろ場合には、
上述のような／Ａ朋分極の他にカーボンの酸素酸化反応
による腐食という１７０題がＩ〕３でくる、つまり、カ
ーボンは、酸素とポリ化アルカリとの共存下におか第１
ると、水酸化アルカリ濃度が高ければ高いほど酸素酸化
反応による腐食がより進みガス拡散電極の性能劣化がよ
り早く進む。
本発明は、このような電極反応生成物の拡散の遅れ；こ
よるガス拡散電極の濃興分愼をより小さくすると共にガ
ス拡Ｍ’［を極材料としてのカーホンの腐食を抑止せん
とするものである。
よるガス拡散電極の濃興分愼をより小さくすると共にガ
ス拡Ｍ’［を極材料としてのカーホンの腐食を抑止せん
とするものである。
すなわち本発明は、上述の多孔性ニッケル板と触媒層と
多孔性防水層からなる構造のガス拡散電顕において、多
孔性二ｌケル板の代りに多孔性ニッケル板にその細孔直
径よりはるかに大きい）Ｂ径の穴を穿つ１こ穿孔つき多
孔性二・ノケル板を用いろことにより、電極反応帯にお
ける反応生成物と沖合の電解液との相互拡散がより早く
起るようにしたところに特徴を葡する、 穿孔の直径としては、０．５〜５．０醋の範囲が適当で
あり、穿孔の数はｌ ｄｒｎ あｔこり５０個〜３００
個が適当である。
多孔性防水層からなる構造のガス拡散電顕において、多
孔性二ｌケル板の代りに多孔性ニッケル板にその細孔直
径よりはるかに大きい）Ｂ径の穴を穿つ１こ穿孔つき多
孔性二・ノケル板を用いろことにより、電極反応帯にお
ける反応生成物と沖合の電解液との相互拡散がより早く
起るようにしたところに特徴を葡する、 穿孔の直径としては、０．５〜５．０醋の範囲が適当で
あり、穿孔の数はｌ ｄｒｎ あｔこり５０個〜３００
個が適当である。
このような穿孔つき多孔ニッケル板は、−児、ニッケル
網するいはエキスバンプｌドニソケルと同じ＃Ｊきしか
しないようにみえるが、その触媒層との密着強度あるい
は集電抵抗が異なる。すなわち穿孔つき多孔性ニッケル
板に触媒層および防水層を積重）王看する際、多孔性二
・ソケル板の焼結時に形成さ才ｔろ２０μ以下の細孔部
がＥＥ縮されつつ触媒（閃が積層されるので＋１Ｔｉｉ
＠の密着強度が大きくなるのに対し、二・ｌり゛ル網あ
ろいはエキスバンチＩドニソケルの場合には、触媒層が
網目にひっかかるだけであるＴこめ、密着強度はむしろ
小さい。また多孔性ニーＩケル板の場合の方が、嘔媒層
との接点がより大きいので集電抵抗もより小さい。
網するいはエキスバンプｌドニソケルと同じ＃Ｊきしか
しないようにみえるが、その触媒層との密着強度あるい
は集電抵抗が異なる。すなわち穿孔つき多孔性ニッケル
板に触媒層および防水層を積重）王看する際、多孔性二
・ソケル板の焼結時に形成さ才ｔろ２０μ以下の細孔部
がＥＥ縮されつつ触媒（閃が積層されるので＋１Ｔｉｉ
＠の密着強度が大きくなるのに対し、二・ｌり゛ル網あ
ろいはエキスバンチＩドニソケルの場合には、触媒層が
網目にひっかかるだけであるＴこめ、密着強度はむしろ
小さい。また多孔性ニーＩケル板の場合の方が、嘔媒層
との接点がより大きいので集電抵抗もより小さい。
以下、本発明の実施例について詳述する。
第１図は本発明の一実施例にかかるガス拡散電極の断面
構造を示す。
構造を示す。
ガス拡散電極は、０７門の直径の穿孔（ｌａ）、（１’
Ｑが設けられｊコ穿孔つき多孔性二ｌケル板（２）と白
金を担持せるカーボンとポリ４フ・／化エチレンとの混
合物からなる１独媒智（３）と多孔性ポリ４フ・化エチ
レン模からなる防水ＰＪ （４，１とから構成さ才する
。
Ｑが設けられｊコ穿孔つき多孔性二ｌケル板（２）と白
金を担持せるカーボンとポリ４フ・／化エチレンとの混
合物からなる１独媒智（３）と多孔性ポリ４フ・化エチ
レン模からなる防水ＰＪ （４，１とから構成さ才する
。
穿孔つき多孔性ニッケル板（２）の穿孔（ｌａ）、（ｌ
ｂ）・・・・・以外の細孔の最大孔径は２０１１．気孔
率は８０％である。なお、多孔性二ｌケル板はカルボニ
ルニＩケル粉末を焼結しｔこものである。
ｂ）・・・・・以外の細孔の最大孔径は２０１１．気孔
率は８０％である。なお、多孔性二ｌケル板はカルボニ
ルニＩケル粉末を焼結しｔこものである。
ま１コ芯金として２０メＩシユのニッケル網が埋設され
ている。
ている。
つぎＩこ、′本発明の効果について述へる。
上述の実施例で得られ１こガス拡１１父’ｉｎ： ｔθ
３を（Ａｌとし、上述の実施例で穿孔つき多孔性ニッケ
ル板の代りに穿孔のない従来の多孔性ニッケル板を用い
に従来型ガス拡＠電極をΦ）とし、上述の実施例におい
て、穿孔つき多孔性二・ノケル板の代りに８０メＩシユ
の二′ｌケル網を用い１こ従来型ガス拡１膣電（”枳を
（Ｃ１とし、これらのガス拡散電顕を空気憧として相対
板としてニッケル板を用い、電解液として３０％の水酸
イ巳ナトリウム水浴欣を用いていわゆるハ−フセルを徂
−すて、電解液温度を８０’Ｃとし、空気極の分（研（
寺！生を木めｔこところ、４１２図に示す結−にが得ら
ｆｌ、 ｆニー。ＩＣｉｓ；菟電極の′ＦＥ位は表１９
化水銀”ＩＣ極を照合”直両として測７１ Ｌ １こ。
３を（Ａｌとし、上述の実施例で穿孔つき多孔性ニッケ
ル板の代りに穿孔のない従来の多孔性ニッケル板を用い
に従来型ガス拡＠電極をΦ）とし、上述の実施例におい
て、穿孔つき多孔性二・ノケル板の代りに８０メＩシユ
の二′ｌケル網を用い１こ従来型ガス拡１膣電（”枳を
（Ｃ１とし、これらのガス拡散電顕を空気憧として相対
板としてニッケル板を用い、電解液として３０％の水酸
イ巳ナトリウム水浴欣を用いていわゆるハ−フセルを徂
−すて、電解液温度を８０’Ｃとし、空気極の分（研（
寺！生を木めｔこところ、４１２図に示す結−にが得ら
ｆｌ、 ｆニー。ＩＣｉｓ；菟電極の′ＦＥ位は表１９
化水銀”ＩＣ極を照合”直両として測７１ Ｌ １こ。
すなわち不麗明による空気（至（Δ）がもつともずぐｎ
た特性をホずことかわかる。こｎは空ス僑（Ａｌと〃電
極（］勾とを比・鮫しｆコ場合には前者の方が、反応生
成物であろ７Ｊ（酸イオンの４）ム散がより早くなって
いるために、そ第１ｔごけ濃度分極が小さくなつ１こか
らに４１１２ならｌｆい。まｊこ空気極（Ａｌと空気極
（Ｃ）とを比較しｆコ場合には、前者の方が後者より集
「ｊ抵抗が小さい１こめである、 以上、１俤述せる如く、本発明はすぐｆＬｊこ性能を示
すガス拡散電化を提供するものであり、その工業的価値
ｌ砥めて太である、 ４、図＋Ｔｒｉのｊｌｉ Ｄｊａな説明第１図は、本発
明の一実施例にか−ろガス拡散電極の断面構造を示す。
た特性をホずことかわかる。こｎは空ス僑（Ａｌと〃電
極（］勾とを比・鮫しｆコ場合には前者の方が、反応生
成物であろ７Ｊ（酸イオンの４）ム散がより早くなって
いるために、そ第１ｔごけ濃度分極が小さくなつ１こか
らに４１１２ならｌｆい。まｊこ空気極（Ａｌと空気極
（Ｃ）とを比較しｆコ場合には、前者の方が後者より集
「ｊ抵抗が小さい１こめである、 以上、１俤述せる如く、本発明はすぐｆＬｊこ性能を示
すガス拡散電化を提供するものであり、その工業的価値
ｌ砥めて太である、 ４、図＋Ｔｒｉのｊｌｉ Ｄｊａな説明第１図は、本発
明の一実施例にか−ろガス拡散電極の断面構造を示す。
第２図は、本発明の一実施例にか５るガス拡散電信（Ａ
ｌと従来型ガス拡散電極（Ｂ）および（Ｃ１との空気極
としての分嘆待１生の比較を鷺）−０ｌａ、 ｌｂ、
ｌｃ・・・・芽孔、 ２・・・・・ 穿孔つき多孔性二
ｌケル板、 ３・・・・噛媒Ｉ悶、 ４・ 防水綱。
ｌと従来型ガス拡散電極（Ｂ）および（Ｃ１との空気極
としての分嘆待１生の比較を鷺）−０ｌａ、 ｌｂ、
ｌｃ・・・・芽孔、 ２・・・・・ 穿孔つき多孔性二
ｌケル板、 ３・・・・噛媒Ｉ悶、 ４・ 防水綱。
Claims (1)
- ニッケル粉床を焼結して得られる多孔性ニッケル板に直
径が０５１Ｍ〜５．０Ｍの穿孔を設けた穿孔つき多孔性
二・ソヶル板の片面に、触媒粉末とフリ累樹脂結着剤と
の混合物からなる触媒層およびフッ素樹脂を主体とする
多孔性防水層を積層してなることを特徴とするガス拡散
電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054625A JPS59177865A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | ガス拡散電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054625A JPS59177865A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | ガス拡散電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59177865A true JPS59177865A (ja) | 1984-10-08 |
Family
ID=12975922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58054625A Pending JPS59177865A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | ガス拡散電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59177865A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0583601U (ja) * | 1992-04-10 | 1993-11-12 | 株式会社日立ホームテック | 電気こたつの脚部取付装置 |
| WO2006092615A1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-08 | Cambridge Enterprise Limited | Electrochemical method and apparatus for removing oxygen from a compound or metal |
| JP2014507769A (ja) * | 2011-02-04 | 2014-03-27 | エイエフシー エナジー ピーエルシー | 燃料電池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5719971A (en) * | 1980-07-09 | 1982-02-02 | Hitachi Ltd | Fuel cell |
-
1983
- 1983-03-29 JP JP58054625A patent/JPS59177865A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5719971A (en) * | 1980-07-09 | 1982-02-02 | Hitachi Ltd | Fuel cell |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0583601U (ja) * | 1992-04-10 | 1993-11-12 | 株式会社日立ホームテック | 電気こたつの脚部取付装置 |
| WO2006092615A1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-08 | Cambridge Enterprise Limited | Electrochemical method and apparatus for removing oxygen from a compound or metal |
| JP2014507769A (ja) * | 2011-02-04 | 2014-03-27 | エイエフシー エナジー ピーエルシー | 燃料電池 |
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