JPS60181292A - 電気化学セルの製造法 - Google Patents
電気化学セルの製造法Info
- Publication number
- JPS60181292A JPS60181292A JP59034743A JP3474384A JPS60181292A JP S60181292 A JPS60181292 A JP S60181292A JP 59034743 A JP59034743 A JP 59034743A JP 3474384 A JP3474384 A JP 3474384A JP S60181292 A JPS60181292 A JP S60181292A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- water
- exchange membrane
- cation exchange
- catalyst
- 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
Links
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)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (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】
本発明は電気化学セルの製造法、さらに詳しくは、触媒
電極をカチオン交換膜に一体に接合してなるカチオン交
換膜を電解質とする電気化学セルの製造法に関するもの
であり、その目的とするところは、集電性を犠牲にする
ことなく畦媒電罹の孔中での水の滞溜を防止することに
よって、電気イヒ、学セルの′ａヴイヒ学ｔｔ７１７；
をより凍（准！せＡ、とするにある。
電極をカチオン交換膜に一体に接合してなるカチオン交
換膜を電解質とする電気化学セルの製造法に関するもの
であり、その目的とするところは、集電性を犠牲にする
ことなく畦媒電罹の孔中での水の滞溜を防止することに
よって、電気イヒ、学セルの′ａヴイヒ学ｔｔ７１７；
をより凍（准！せＡ、とするにある。
触媒！ｆｆｌをカチオン交換膜に一体に接合し１こカチ
オン交換膜を電解′何とする電気化学セルには、大別す
ると電解装置と燃料電池とがある。電解装着には、水電
解装置、水電解反応を利用する湿度センサー、同じく水
電解反応を利用する除湿装置。
オン交換膜を電解′何とする電気化学セルには、大別す
ると電解装置と燃料電池とがある。電解装着には、水電
解装置、水電解反応を利用する湿度センサー、同じく水
電解反応を利用する除湿装置。
塩酸電解装置、′ｇ！気から酸素を分離する装置、ある
いは水素を含む混合ガスから水素を分離する装置などが
ある。燃料電池には、水素−酸素燃料電池、メタノール
ー酸素燃料電池、ヒドラジン−酸素燃料電池、あるいは
水素−塩素燃料電池などがある。
いは水素を含む混合ガスから水素を分離する装置などが
ある。燃料電池には、水素−酸素燃料電池、メタノール
ー酸素燃料電池、ヒドラジン−酸素燃料電池、あるいは
水素−塩素燃料電池などがある。
これらの電気化学セルではカチオン交換膜に水が供給さ
れ、イオン伝導をつかさどるイオン種は水素イオンであ
る。ま１こ触媒ｍ極上では気体を発生する反応か気体を
消費する反応のいずれかが起っている。このように気体
が関与する反応の場合、多孔性である触媒電極の孔中に
水が滞溜すると一般に反応が１１ｆｌ害される。特に上
述のすべての電気化学セルに共通していることは、カソ
ード側で水の生成反応が起るということであり、こり生
成水を速やかに除去する・−とが叶委である。
れ、イオン伝導をつかさどるイオン種は水素イオンであ
る。ま１こ触媒ｍ極上では気体を発生する反応か気体を
消費する反応のいずれかが起っている。このように気体
が関与する反応の場合、多孔性である触媒電極の孔中に
水が滞溜すると一般に反応が１１ｆｌ害される。特に上
述のすべての電気化学セルに共通していることは、カソ
ード側で水の生成反応が起るということであり、こり生
成水を速やかに除去する・−とが叶委である。
触媒電極の孔中に滞溜する７Ｋを除去する方法のひとつ
は気体を触媒電極に供給［２て電気化学反応を起させる
タイプの電気化学セルの場合には、供給気体をなるべく
乾燥し、しかも供給量を大きくするという方法である。
は気体を触媒電極に供給［２て電気化学反応を起させる
タイプの電気化学セルの場合には、供給気体をなるべく
乾燥し、しかも供給量を大きくするという方法である。
しかし、この方法は、供給気体を乾燥するわけにはいか
ない場合、あるいは気体を外部から供給しないタイプの
電気化学セルの場合には適用不可能である。
ない場合、あるいは気体を外部から供給しないタイプの
電気化学セルの場合には適用不可能である。
もうひとつの方法としては、触媒電極の背面。
換言すると醜媒′ｉｌ極のカチオン交換膜と反対側の面
に、多孔性ポリ４フン化エチレン膜を接合する方法が盲
動である。ところが多孔性ポリ４フツ化エチレン模を触
媒電極の全面に接合すると、集電体と触媒を極との接融
方法がむずかしくなるし、カチオン交換膜への水の供給
が阻害さｎ、るという問題が出てくる。
に、多孔性ポリ４フン化エチレン膜を接合する方法が盲
動である。ところが多孔性ポリ４フツ化エチレン模を触
媒電極の全面に接合すると、集電体と触媒を極との接融
方法がむずかしくなるし、カチオン交換膜への水の供給
が阻害さｎ、るという問題が出てくる。
本発明は、晰媒心極が部分的に鑵出するように、）・ソ
素樹脂の水もしくは有機的媒懸濁液を触媒電極表面に塗
着し、フッ素樹脂の多孔ｊ内を形成することによって、
上述の如き問題を解決せんとするものである。すなわち
かかる方法を採用すると、ｆｕｌｌ媒電極の露出部に集
電体としての金属網、エキスパンデッドメタルあるいは
金属もしくはカーボンの多孔体を接触することによって
容易に集電できるし、この触媒電極の４出部からカチオ
ン交換膜への水の供給がおこζｒわれるし、しかも触媒
電極の孔中に滞溜する水はフッ素樹脂の多孔層部から蒸
発していく。
素樹脂の水もしくは有機的媒懸濁液を触媒電極表面に塗
着し、フッ素樹脂の多孔ｊ内を形成することによって、
上述の如き問題を解決せんとするものである。すなわち
かかる方法を採用すると、ｆｕｌｌ媒電極の露出部に集
電体としての金属網、エキスパンデッドメタルあるいは
金属もしくはカーボンの多孔体を接触することによって
容易に集電できるし、この触媒電極の４出部からカチオ
ン交換膜への水の供給がおこζｒわれるし、しかも触媒
電極の孔中に滞溜する水はフッ素樹脂の多孔層部から蒸
発していく。
触媒電極の喀出部の形状は、いかなる形状でもかまわな
い。
い。
触媒ｗＬ極とカチオン交換膜との接合方法としては、従
来公知の方法、例えば、触媒金属を無電解メ−ｔ キ法
でカチオン交換膜に付着させる方法、あるいは触媒金属
と結着剤としてのフッ素樹脂との混合物をカチオン交換
膜にホットプレスする方法などがＪ画用できる。
来公知の方法、例えば、触媒金属を無電解メ−ｔ キ法
でカチオン交換膜に付着させる方法、あるいは触媒金属
と結着剤としてのフッ素樹脂との混合物をカチオン交換
膜にホットプレスする方法などがＪ画用できる。
触媒ＶＬ極表向に、フリ素樹脂の多孔１−を形成する方
法としては、触媒電極表向に型紙をおき、そ ３ − の上からポリ４フツ化エチレンの水懸濁液、４フ・フ化
エチレンー６フツ化プロピレンコポリマーの水懸濁液も
しくは何機溶媒懸濁液、あるいはこれらの懸濁液の混合
懸濁液、さらにはこれらの懸濁液に４フッ化エチレン−
エチレンコポリマーの粉末を分散させ１こものを塗着し
、乾燥することによって、水もしくは有機溶媒をｇｉ散
させる方法が■効である。あるいは塗着工程に、加印工
程あるいは加熱工程を加えてもよい。まＴこ、触媒表向
にフ−’を素樹脂の多孔−を形成し１こものをあらかじ
め用意し、これをカチオン交換膜に一体に接合してもよ
い。
法としては、触媒電極表向に型紙をおき、そ ３ − の上からポリ４フツ化エチレンの水懸濁液、４フ・フ化
エチレンー６フツ化プロピレンコポリマーの水懸濁液も
しくは何機溶媒懸濁液、あるいはこれらの懸濁液の混合
懸濁液、さらにはこれらの懸濁液に４フッ化エチレン−
エチレンコポリマーの粉末を分散させ１こものを塗着し
、乾燥することによって、水もしくは有機溶媒をｇｉ散
させる方法が■効である。あるいは塗着工程に、加印工
程あるいは加熱工程を加えてもよい。まＴこ、触媒表向
にフ−’を素樹脂の多孔−を形成し１こものをあらかじ
め用意し、これをカチオン交換膜に一体に接合してもよ
い。
以下本発明の一実施例について詳述する。
実施例： まず、パーフロロカーボンにスルフォン酸基
を導入しＴこｊ自掃が８０ｆｌのカチオン交換膜を用意
する。次に、白金ブラック粉床とポリ４フ・フ化エチレ
ンの水懸濁液との混合物にアセトンを加えて泥状にしＴ
こものをロールプレスにかけシート状とし、このシート
から直径が７０ｍ＋の触媒電極を切り出す。次にカチオ
ン交換膜の上に触媒電極を ４− 同心円になるように賊Ｉ！し、１１０“Ｃの温度、５０
０ｋｑ／ｄの圧力でホットプレスし、両番を接合する。
を導入しＴこｊ自掃が８０ｆｌのカチオン交換膜を用意
する。次に、白金ブラック粉床とポリ４フ・フ化エチレ
ンの水懸濁液との混合物にアセトンを加えて泥状にしＴ
こものをロールプレスにかけシート状とし、このシート
から直径が７０ｍ＋の触媒電極を切り出す。次にカチオ
ン交換膜の上に触媒電極を ４− 同心円になるように賊Ｉ！し、１１０“Ｃの温度、５０
０ｋｑ／ｄの圧力でホットプレスし、両番を接合する。
欠にこの接合体の萌媒イ極の側に型紙をおき、ポリ４フ
ツ化エチレンの水懸濁液を吹きつけ、１日径が６０鰭
の吹きつけ而を形成する。次に８０゛Ｃで１時間真空乾
燥し、さらにＬＯＯｋＱ／ｃｄでプレスする。
ツ化エチレンの水懸濁液を吹きつけ、１日径が６０鰭
の吹きつけ而を形成する。次に８０゛Ｃで１時間真空乾
燥し、さらにＬＯＯｋＱ／ｃｄでプレスする。
かくして、カチオン交換膜−触媒１ｔｆＭ−ポリ４フワ
化エチレン多孔１−接合体が得られる。この接合体は第
１図に示されろ。（ｌｌがカチオン交換膜であり、（２
）が触媒！極であり、（８）がポリ４フッ化エチレン多
孔−である。
化エチレン多孔１−接合体が得られる。この接合体は第
１図に示されろ。（ｌｌがカチオン交換膜であり、（２
）が触媒！極であり、（８）がポリ４フッ化エチレン多
孔−である。
次にこの接合体を用いて、空気から酸素を分離する装置
を製作しＴコ。その断面構造を第２図に示す。（１１は
カチオン交換膜、（２）は上述の方法によるカソードと
しての触媒ｔＦＭ、＋８１はポリ４フツ化エチレン多孔
層である。カチオン交換膜中とカソードとしての触媒！
ｆｆｌ ＋２１とポリ４フツ化エチレン多孔層（３）
とは一体に接合さｎ、ていて、カソードとしての触媒’
！ ４１ （２１は周辺部においてポリ４）・ツ化工チ
レン多孔層（３）に被覆さね、ずに露出している。白金
メ・ツキ付チタン網からなるカソード巣￥を体（４）は
カソードとしての触媒′醒ｆ＠ （２１の周辺部におい
て電気的に接続している。１（５１はカソード端子板で
ある。
を製作しＴコ。その断面構造を第２図に示す。（１１は
カチオン交換膜、（２）は上述の方法によるカソードと
しての触媒ｔＦＭ、＋８１はポリ４フツ化エチレン多孔
層である。カチオン交換膜中とカソードとしての触媒！
ｆｆｌ ＋２１とポリ４フツ化エチレン多孔層（３）
とは一体に接合さｎ、ていて、カソードとしての触媒’
！ ４１ （２１は周辺部においてポリ４）・ツ化工チ
レン多孔層（３）に被覆さね、ずに露出している。白金
メ・ツキ付チタン網からなるカソード巣￥を体（４）は
カソードとしての触媒′醒ｆ＠ （２１の周辺部におい
て電気的に接続している。１（５１はカソード端子板で
ある。
一方力チオン交換膜（１）の他面には、酸化イリジウム
とポリ４フツ化エチレンとの混合物からなるアノードと
しての触媒’Ａｔ Ｆｌｊｈ ＋６１が接合さｎている
。
とポリ４フツ化エチレンとの混合物からなるアノードと
しての触媒’Ａｔ Ｆｌｊｈ ＋６１が接合さｎている
。
（７）はアノード集電体、（８）はアノード端子板であ
る。
る。
（９）はポリプロピレン裂のセルホルダーであり、空気
導入口（１０）から空気が供給され、突気排気口（１１
）から余剰の空気および脱酸素されＴコ窒気が排出され
る。水は水供給口（１２）から供給さｌｌ、（１３）は
酸素導出口である。
導入口（１０）から空気が供給され、突気排気口（１１
）から余剰の空気および脱酸素されＴコ窒気が排出され
る。水は水供給口（１２）から供給さｌｌ、（１３）は
酸素導出口である。
カソード端子板（５）とアノード端子板（８）との開に
直流の電圧が印加さ１．ろと、カソードとしての峡媒電
極（２）で、′！Ｆ！気中の酸素だけが選択的に還元さ
れると同時に水が生成し、アノードとしての触媒電極（
６）で酸素が発生する。カソードとしての触媒電極（２
）で生成Ｌ ｒコ水は主として、ポリ４フ・フ化エチレ
ン多孔ＩＦＩ ＋８１を通して蒸発し、脱酸素され１こ
空気とともに空気排出口（１１）から外部に排出される
。
直流の電圧が印加さ１．ろと、カソードとしての峡媒電
極（２）で、′！Ｆ！気中の酸素だけが選択的に還元さ
れると同時に水が生成し、アノードとしての触媒電極（
６）で酸素が発生する。カソードとしての触媒電極（２
）で生成Ｌ ｒコ水は主として、ポリ４フ・フ化エチレ
ン多孔ＩＦＩ ＋８１を通して蒸発し、脱酸素され１こ
空気とともに空気排出口（１１）から外部に排出される
。
比較例二 上述の実施例で得らｎｆコ空気から酸素を分
離する装置をＡとし、実施例において、ポリ４フフ化工
チレン多孔層（３）がない従鰍の装置をＢとし、それぞ
几の装置に１．２Ｖの定電圧を印加し１こ際の酸素の発
生量の経時変化を調べ１ごところ第３図に示す＋ＩＮＩ
＋１となつＴこ、 ゛すなわち＠３図から、本発明の装
置Ａの場合には酸素の発生域は時間の経過とともに変化
しなかつ１このに対し、従来の装置Ｂの場合には、時間
とともに酸素発生量が低下しｆコ。これは明らかに、本
発明装置ｊ１ｒＡの場合にはカソードとしての触媒電極
の孔中に水が滞溜せずに蒸発するｒコめに、酸素の拡散
が阻害されずに、一定の電流が絶えず 流れているのに
対し、従来型装置Ｂの場合には、時間の経過とともに水
の滞溜が起り電ｍｌが徐々に小さくｒＣつｆこからにａ
／Ｃらない。これは明らかにポリ４フ・フ化エチレン
多孔ｒｙ４の汀無の差に起因する。
離する装置をＡとし、実施例において、ポリ４フフ化工
チレン多孔層（３）がない従鰍の装置をＢとし、それぞ
几の装置に１．２Ｖの定電圧を印加し１こ際の酸素の発
生量の経時変化を調べ１ごところ第３図に示す＋ＩＮＩ
＋１となつＴこ、 ゛すなわち＠３図から、本発明の装
置Ａの場合には酸素の発生域は時間の経過とともに変化
しなかつ１このに対し、従来の装置Ｂの場合には、時間
とともに酸素発生量が低下しｆコ。これは明らかに、本
発明装置ｊ１ｒＡの場合にはカソードとしての触媒電極
の孔中に水が滞溜せずに蒸発するｒコめに、酸素の拡散
が阻害されずに、一定の電流が絶えず 流れているのに
対し、従来型装置Ｂの場合には、時間の経過とともに水
の滞溜が起り電ｍｌが徐々に小さくｒＣつｆこからにａ
／Ｃらない。これは明らかにポリ４フ・フ化エチレン
多孔ｒｙ４の汀無の差に起因する。
以上詳述せる如く、本発明はすぐれ１こカチオン交換膜
を′ボ解質とする覗気化学セルを提供するも−′ｌ − ので、その工業的価値極めて大である。
を′ボ解質とする覗気化学セルを提供するも−′ｌ − ので、その工業的価値極めて大である。
４、図面（Ｄ ＋ｒｆｉ Ｉｍ ｔｘ ｍ 明相１図は
、本発明の一実施例にかかるカチオソ交換膜−触媒電極
−ポリ４フッ化エチレン多孔署接合体の形状を示し、第
２図はｉｔ図に示す接合体を用い１こ空気から酸素を分
離する装置の断面構造を示す。
、本発明の一実施例にかかるカチオソ交換膜−触媒電極
−ポリ４フッ化エチレン多孔署接合体の形状を示し、第
２図はｉｔ図に示す接合体を用い１こ空気から酸素を分
離する装置の断面構造を示す。
第８図は本発明の一実施例にがかる′ＩＩ！気から酸素
を分ｎ装置Ａおよび従来型装置Ｂの酸素発生量の経時変
化を示す。
を分ｎ装置Ａおよび従来型装置Ｂの酸素発生量の経時変
化を示す。
■・・・・・・カチオン交換膜、 ２・・・・・・カソ
ードとしての触媒電極、 ８・・・・・・ポリ４フグ化
工チレン多孔層、 ４・・・・・・カソード集電体、
５・・・・・・カソード端子板、 ６・・・・・・アノ
ードとしての触媒！極。
ードとしての触媒電極、 ８・・・・・・ポリ４フグ化
工チレン多孔層、 ４・・・・・・カソード集電体、
５・・・・・・カソード端子板、 ６・・・・・・アノ
ードとしての触媒！極。
７・・・・・・アノード集電体、８・・・・・・アノー
ド端子板。
ド端子板。
９・・・・・・セルホルダー、１０・・・・・・空気導
入口。
入口。
１１・・・・・・！’Ｊ排出口、 １２１！・・・・水
供給口′。
供給口′。
Ｉ３・・・・・・酸素導出口。
１．、、−７゜、−−下響１
８一
般通 時 阿 （粋旧）
Claims (1)
- 触媒電極をカチオン交換膜に一体に接合してなに、触媒
電極が部分的に露出するように、フッ素樹脂の水もしく
は有機ｍＴｓ懸濁液を塗着しｆコのち、水もしくは何機
溶媒を拡散せしめ、フッ素樹脂の多孔層を形成せしめる
ことを特徴とする電気化学セルの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59034743A JPS60181292A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 電気化学セルの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59034743A JPS60181292A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 電気化学セルの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60181292A true JPS60181292A (ja) | 1985-09-14 |
| JPS6320314B2 JPS6320314B2 (ja) | 1988-04-27 |
Family
ID=12422799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59034743A Granted JPS60181292A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 電気化学セルの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60181292A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6117579A (en) * | 1997-03-25 | 2000-09-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
-
1984
- 1984-02-24 JP JP59034743A patent/JPS60181292A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6117579A (en) * | 1997-03-25 | 2000-09-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| EP0867963A3 (en) * | 1997-03-25 | 2002-09-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6320314B2 (ja) | 1988-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2282434C (en) | Gas diffusion electrode with reduced diffusing capacity for water and polymer electrolyte membrane fuel cells | |
| US3899354A (en) | Gas electrodes and a process for producing them | |
| CA2238189A1 (en) | New polymer material for electrolytic membranes in fuel cells | |
| JP2003033668A (ja) | 導電性触媒粒子の製造方法及びガス拡散性触媒電極の製造方法、並びに導電性触媒粒子の製造方法に用いる装置及び振動装置 | |
| US8815335B2 (en) | Method of coating a substrate with nanoparticles including a metal oxide | |
| US4546010A (en) | Process for producing an electrically conductive layer on the surface of a solid-body electrolyte, and electrically conductive layer | |
| JP4190026B2 (ja) | ガス拡散電極 | |
| JP4826057B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JPH08255619A (ja) | 燃料電池 | |
| NL8600884A (nl) | Werkwijze voor het vervaardigen van een anode bevattende nico2o4 katalysator voor de elektrolyse van kaliumhydroxyde-oplossingen. | |
| US8871294B2 (en) | Method of coating a substrate with nanoparticles including a metal oxide | |
| WO2014096793A1 (en) | Fuel cells and method of operation | |
| JPH027399B2 (ja) | ||
| JP2003115299A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JPH09120827A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JPS60181292A (ja) | 電気化学セルの製造法 | |
| JPH08111226A (ja) | 固体高分子電解質型電気化学セル及びその製造方法 | |
| JPS61239566A (ja) | 改良されたガス拡散電極 | |
| JPH0529005A (ja) | 電極−電解質接合体その製造方法、及びそれを用いた燃料電池 | |
| Shibli et al. | Platinum-iridium bimetal catalyst-based porous carbon electrodes for H2 Cl2 fuel cells | |
| JPH10189004A (ja) | 燃料電池用電極及びその製造方法 | |
| JP3078570B2 (ja) | 電気化学用電極 | |
| JPS6167787A (ja) | イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 | |
| JPH05315000A (ja) | 高分子固体電解質型燃料電池 | |
| JPS60114325A (ja) | 除湿方法 |