JPS60262356A - 燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 - Google Patents
燃料電池用ガス拡散電極の製造方法Info
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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
まず第３図にりん酸形燃料電池のリブ付きガス拡散電極
形単電池の構造を示す。よく知られているように、単電
池１はリブ付電極とししてなる燃料電極２と、空気型８
ｉ３と、りん酸電解液を保持したマトリックスＮ４との
積層体としてなり、かかる単電池ｌの複数枚を相互間に
導電性のあるガス不透過性の材料で作られたセパレート
板５を介挿して積層することによりセルスタックを構成
している。ここでリブ付き電極として成る燃料電極２、
空気電極３は、ガス透過性を有づ：る多孔質の電極基材
６と 該電極基材６の片側面に成層されてマＩ・リソク
ス層４に接して電気化学的な電極反 応を営む電極触媒
層７とからなり、かつ電極触媒１１７の反対側には多数
条のリブ８が形成され、前記リブとリブとの間に画成さ
れた溝を燃料ガスあるいは空気の反応ガスの通路とし、
該反応ガス通路を通じて外部より各電極へ反応ガスが、
供給される。一方、電極触媒層７は、カーボン粉末を触
媒担体としてこの触媒担体に白金等の貴金属触媒を１［
１持させ、これにふっ素樹脂を添加したものを成層して
形成されている。この場合に電極触媒層７は、第４図に
示すように電極基材６に近い側から順に、電極基材側へ
の電解液の漏洩を防止するよう高い１０水性を持たせた
撥水層７ａと、層内で反応ガスと電解液とが接触してい
わゆる三相界面をつくって電極反応を営む反応相７ｂと
、電解液の保持性を持たせた親水層７ｃとから構成され
ており、かつｔｏ水層７ａにはふっ素樹脂が多量に添加
され、親水Ｊｉ７ｃには少量のふっ素樹脂が添加されて
いる。 上記電極触媒層の一般的な作製方法は、各触媒層７ａ、
７ｂ、７ｃごとに各層に必要な量のふっ素樹脂を添加し
て作った均一な混合分散液をスクリーン印刷法、あるい
はスプレー法等にて電極暴利６の板面」−に均一に塗布
し、乾燥後にふっ素樹脂の溶融温度にて焼成して形成さ
れる。この場合に高い電極性能を得るには触媒粒子が均
一に分散されていることが必要である。かかる点従来で
は、カーボン粉末に貴金属触媒を担持させた粒子状の触
媒とこれに添加するふっ素樹脂とを機械攪拌、超音波攪
拌法により溶媒中で分散させる方法が行われている。こ
こで前記機械攪拌、超音波撹拌法による純水中でのカー
ボン粒子の粒度分布の測定値例を第５図に示す。図中イ
は機械攪拌法、口は超音波攪拌法による粒子の粒度分布
を表している。この図から明らかなように、機械撹拌法
では粒度分布が０．３〜２０μｍ程度、超音波拡散法で
も０．１〜１０μｍ程度の広い範囲で粒径が分布してお
り、このようにカーボン粒子の凝集体を機械攪拌あるい
は超音波攪拌法によって均一な粒径に分散させるには限
界がある。さらに第５図の粒度分布のように様々な粒径
を含むカーボン粒子に対して撥水性を持たせるに必要な
多量のふっ素樹脂を添加した場合には、ふっ素樹脂粒子
（粒径０．３μｍ程度）との均一な分散が不完全となり
、部分的にカーボン粒子もしくはぶつ素樹脂のみの凝集
を招き、焼成後の触媒層にはふっ素樹脂の偏在、ピンホ
ールが生し、このことが原因となって燃料電池の運転時
には、電極触媒層内に安定した三相界面が維持できず、
電池性能の低下、長期運転での特性低下を１をす、：、
５とになる。
形単電池の構造を示す。よく知られているように、単電
池１はリブ付電極とししてなる燃料電極２と、空気型８
ｉ３と、りん酸電解液を保持したマトリックスＮ４との
積層体としてなり、かかる単電池ｌの複数枚を相互間に
導電性のあるガス不透過性の材料で作られたセパレート
板５を介挿して積層することによりセルスタックを構成
している。ここでリブ付き電極として成る燃料電極２、
空気電極３は、ガス透過性を有づ：る多孔質の電極基材
６と 該電極基材６の片側面に成層されてマＩ・リソク
ス層４に接して電気化学的な電極反 応を営む電極触媒
層７とからなり、かつ電極触媒１１７の反対側には多数
条のリブ８が形成され、前記リブとリブとの間に画成さ
れた溝を燃料ガスあるいは空気の反応ガスの通路とし、
該反応ガス通路を通じて外部より各電極へ反応ガスが、
供給される。一方、電極触媒層７は、カーボン粉末を触
媒担体としてこの触媒担体に白金等の貴金属触媒を１［
１持させ、これにふっ素樹脂を添加したものを成層して
形成されている。この場合に電極触媒層７は、第４図に
示すように電極基材６に近い側から順に、電極基材側へ
の電解液の漏洩を防止するよう高い１０水性を持たせた
撥水層７ａと、層内で反応ガスと電解液とが接触してい
わゆる三相界面をつくって電極反応を営む反応相７ｂと
、電解液の保持性を持たせた親水層７ｃとから構成され
ており、かつｔｏ水層７ａにはふっ素樹脂が多量に添加
され、親水Ｊｉ７ｃには少量のふっ素樹脂が添加されて
いる。 上記電極触媒層の一般的な作製方法は、各触媒層７ａ、
７ｂ、７ｃごとに各層に必要な量のふっ素樹脂を添加し
て作った均一な混合分散液をスクリーン印刷法、あるい
はスプレー法等にて電極暴利６の板面」−に均一に塗布
し、乾燥後にふっ素樹脂の溶融温度にて焼成して形成さ
れる。この場合に高い電極性能を得るには触媒粒子が均
一に分散されていることが必要である。かかる点従来で
は、カーボン粉末に貴金属触媒を担持させた粒子状の触
媒とこれに添加するふっ素樹脂とを機械攪拌、超音波攪
拌法により溶媒中で分散させる方法が行われている。こ
こで前記機械攪拌、超音波撹拌法による純水中でのカー
ボン粒子の粒度分布の測定値例を第５図に示す。図中イ
は機械攪拌法、口は超音波攪拌法による粒子の粒度分布
を表している。この図から明らかなように、機械撹拌法
では粒度分布が０．３〜２０μｍ程度、超音波拡散法で
も０．１〜１０μｍ程度の広い範囲で粒径が分布してお
り、このようにカーボン粒子の凝集体を機械攪拌あるい
は超音波攪拌法によって均一な粒径に分散させるには限
界がある。さらに第５図の粒度分布のように様々な粒径
を含むカーボン粒子に対して撥水性を持たせるに必要な
多量のふっ素樹脂を添加した場合には、ふっ素樹脂粒子
（粒径０．３μｍ程度）との均一な分散が不完全となり
、部分的にカーボン粒子もしくはぶつ素樹脂のみの凝集
を招き、焼成後の触媒層にはふっ素樹脂の偏在、ピンホ
ールが生し、このことが原因となって燃料電池の運転時
には、電極触媒層内に安定した三相界面が維持できず、
電池性能の低下、長期運転での特性低下を１をす、：、
５とになる。
、二の発明は上記の点にかんがみなされたものであり、
その１的は従来の欠点を除去し触媒粒子とふっ素樹脂と
の均一分散性を高めて電池性能の向上、および長期運転
による性能低下を防止が図れン）ようにした燃料電池の
ガス゛拡散電極、特にその電極触媒層の製造方法を提供
することにある。
その１的は従来の欠点を除去し触媒粒子とふっ素樹脂と
の均一分散性を高めて電池性能の向上、および長期運転
による性能低下を防止が図れン）ようにした燃料電池の
ガス゛拡散電極、特にその電極触媒層の製造方法を提供
することにある。
上記目的を達成するために、この発明はあらかじめ粉末
状の触媒担体を粒径側に分級選別した上で、粒径の大き
い触媒担体の触媒から粒径の小さい触媒担体の触媒の順
に吏ねて電極基材の上に成層して電極力負煤層を形成す
ることにより、各粒径側の触媒粒子とふっ素樹脂との均
一な分散性を高め、これによってふっ素樹脂の偏在、ピ
ンホールの発生のない電極性能の高いＮ極触媒層を構成
できるようにしたものである。
状の触媒担体を粒径側に分級選別した上で、粒径の大き
い触媒担体の触媒から粒径の小さい触媒担体の触媒の順
に吏ねて電極基材の上に成層して電極力負煤層を形成す
ることにより、各粒径側の触媒粒子とふっ素樹脂との均
一な分散性を高め、これによってふっ素樹脂の偏在、ピ
ンホールの発生のない電極性能の高いＮ極触媒層を構成
できるようにしたものである。
以下この発明の実施例を述べる。まず貴金属触媒を担持
させる以前の段階で、触媒担体としてのカーボン粉末を
機械攪拌あるいは超音波攪拌法により溶媒中に分散させ
る。この段階では第５図と同様に溶媒中にカーボン粉末
力；広い粒度分布で分散している。つぎにこのカーボン
分散溶液を自然沈降法、遠心分離法により、カーボン粉
末を粒径側に分級選別する。第２図は自然沈降法による
分級選別装置を示すものであり、沈澱管９の側面には高
さレベルを変えて最下位より順に複数段の粒径側の取り
出し弁１０１−１０１Ｖ□が設置されている。 ここで沈澱管９内で先記のカーボン分散溶液を沈降させ
、所定の時間経過後に弁を開放すれば、粒子の沈降速度
はその粒径によって異なるので、弁別にそれぞれ粒径の
そろったカーボン粉末を分級選別して得ることができる
。この場合のカーボン粒子のｉζｌ径別の沈降速度を示
すと決起の第１表のごとくである。なお第１表では溶媒
を純水として、その沈降速度を沈降距離１０ｃｍを沈降
するに要する時間で表している。また遠心分離法での回
゛転数は２００ｒｐｍである。 なお遠心分離法では、粒径と沈降速度との関係は、回転
数一定の場合に回転時間を変えることにより所望の粒径
のカーボン粉末を分級できるほか、回転時間を一定にし
た場合には、回転数を変化さゼる、〕とにより同様に所
望の分級を行うことかで１１ １４・１“１然沈降分５
ｅｃｔ第１１゛６明６”“ように沈降時間に長時間を要
するため、５〜１０μｒｎ以上の比較的大粒径の分級に
適している。これに対して遠心分離法は回転数を高める
ことにより分離時間を短縮できるので、０．１ μｍ程
度の微少粒径の分級も可能である。したがって自然沈降
法と遠心分離法を適宜組み合わセで使用することにより
、広範囲の粒度分布を有するカーボン粉末も能率よく粒
径側に分級選別することが可能である。 このようにして得られた粒径側のカーボン粉末を乾燥し
、次にこの粒径側の触媒担体にそれぞれ所定量の微粒子
状の貴金属触媒を担持させて電気化学的触媒を得る。次
いで前記で得た粒径側の触媒を個々に再び溶媒中に機械
攪拌あるいは超音波攪拌法により分散させ、さらに必要
な量のふっ素樹脂を添加した上で、電極基材の上に触媒
担体の粒径の大きい触媒から粒径の小さい触媒の順にス
クリーン印刷法、あるいはスプレー法等により塗布し、
乾燥、焼成工程を経て電極触媒層を形成する。このよう
にして成層された電極触媒層の構造を第１図に示す。図
示の電極触媒層７は符号７Ａ。 ７Ｂ、７（：で示を三周の履域からなる積層構造であり
、このうち履域７＾は触媒担体の粒径が５〜１０μｍ、
層３ＱＩＢは粒径が０．５〜０．９μｍ、履域７Ｃは粒
径が０．１−０．３ ｔｔｍであり、かつ層３或７八、
７Ｂ、７Ｃはそれぞれ溌水欝１反応層、親水層を形成す
るよ・）にぶつ泰樹脂の添加量が調整されζいる。なお
図示例は電極力負煤層が三層構造のものを示したが、触
媒担体の粒径側に四層以上に分けて成層することもでき
る。また図示例における電極触媒層７の各履域７Ａ、７
Ｂ、７Ｃのうち、位置的に三相界面を作って電極反応を
営む反応層の履域７Ｂを除き、電極反応に与かることの
少ないＩθ水府層履域＾、親水層層成７Ｃについては貴
金属触媒を担持させずにカーボン粉末で成層するように
してもよい。 次に１＝記の製造方法により作製されたガス拡散電極を
用いて組み立てた単電池について発明者の行った電池性
能テストの結果を、従来のガス拡散電極の外電池の特性
と対比して第６図、第７図に示す。第６図は単電池の電
流−電圧特性を示すもので、図中ハが本発明の実施例、
二が従来例の特性ごあり、Ｉ：′、ｌから明らかなよう
に従来の電極を採用した電ｔ＋ｈ、と比べて、高電流密
度の領域でも発電電圧が高く、ガス拡散電極として高い
触媒活性とガス拡散性を維持していることが判る。また
第７図は長時間運転における電圧の゛経時変化の特性を
示すもので、図中ホが本発明の実施例、へが従来例の特
性を示す。この図から明らかなように、従来では運転時
間が５０００時間を超えた時点で電圧性能が大幅に劣化
するのに対して、本発明の実施例では１ｏｏｏｏ時間を
超えても殆ど特性の劣化が認められなかった。 このような特性の改善は、 ＋１１粒径粒径側級した触媒担体ごとに貴金属触媒を担
持させるようにしたことにより、層別に貴金属触媒の適
正担持慴を設定して均一に担持させることができる。 （２）各粒径側に均一化した粒度め触媒を用いることに
より、ふっ素樹脂との均一な混合分散が可能となり、こ
れによってピンホールの発生や層内のふっ素樹脂の偏在
を防止できる。 （３）電極基材側には粒径の大きい触媒を成層したこと
により、空孔率の大きい撥水層を通して電極基材から７
４．４％触媒層内部に向けて高いガス拡散性が得られる
。 （４）電極触媒層内部の電解液の移動については、各層
成の粒径の違いによる毛細管吸引圧の差を利用し、粒径
の小さい触媒を用いた親水層で電解液の保持性を高め、
粒径の大きい撥水層への電解液の移動を防止できる。 笠が大きく寄１５．シて得られる。
させる以前の段階で、触媒担体としてのカーボン粉末を
機械攪拌あるいは超音波攪拌法により溶媒中に分散させ
る。この段階では第５図と同様に溶媒中にカーボン粉末
力；広い粒度分布で分散している。つぎにこのカーボン
分散溶液を自然沈降法、遠心分離法により、カーボン粉
末を粒径側に分級選別する。第２図は自然沈降法による
分級選別装置を示すものであり、沈澱管９の側面には高
さレベルを変えて最下位より順に複数段の粒径側の取り
出し弁１０１−１０１Ｖ□が設置されている。 ここで沈澱管９内で先記のカーボン分散溶液を沈降させ
、所定の時間経過後に弁を開放すれば、粒子の沈降速度
はその粒径によって異なるので、弁別にそれぞれ粒径の
そろったカーボン粉末を分級選別して得ることができる
。この場合のカーボン粒子のｉζｌ径別の沈降速度を示
すと決起の第１表のごとくである。なお第１表では溶媒
を純水として、その沈降速度を沈降距離１０ｃｍを沈降
するに要する時間で表している。また遠心分離法での回
゛転数は２００ｒｐｍである。 なお遠心分離法では、粒径と沈降速度との関係は、回転
数一定の場合に回転時間を変えることにより所望の粒径
のカーボン粉末を分級できるほか、回転時間を一定にし
た場合には、回転数を変化さゼる、〕とにより同様に所
望の分級を行うことかで１１ １４・１“１然沈降分５
ｅｃｔ第１１゛６明６”“ように沈降時間に長時間を要
するため、５〜１０μｒｎ以上の比較的大粒径の分級に
適している。これに対して遠心分離法は回転数を高める
ことにより分離時間を短縮できるので、０．１ μｍ程
度の微少粒径の分級も可能である。したがって自然沈降
法と遠心分離法を適宜組み合わセで使用することにより
、広範囲の粒度分布を有するカーボン粉末も能率よく粒
径側に分級選別することが可能である。 このようにして得られた粒径側のカーボン粉末を乾燥し
、次にこの粒径側の触媒担体にそれぞれ所定量の微粒子
状の貴金属触媒を担持させて電気化学的触媒を得る。次
いで前記で得た粒径側の触媒を個々に再び溶媒中に機械
攪拌あるいは超音波攪拌法により分散させ、さらに必要
な量のふっ素樹脂を添加した上で、電極基材の上に触媒
担体の粒径の大きい触媒から粒径の小さい触媒の順にス
クリーン印刷法、あるいはスプレー法等により塗布し、
乾燥、焼成工程を経て電極触媒層を形成する。このよう
にして成層された電極触媒層の構造を第１図に示す。図
示の電極触媒層７は符号７Ａ。 ７Ｂ、７（：で示を三周の履域からなる積層構造であり
、このうち履域７＾は触媒担体の粒径が５〜１０μｍ、
層３ＱＩＢは粒径が０．５〜０．９μｍ、履域７Ｃは粒
径が０．１−０．３ ｔｔｍであり、かつ層３或７八、
７Ｂ、７Ｃはそれぞれ溌水欝１反応層、親水層を形成す
るよ・）にぶつ泰樹脂の添加量が調整されζいる。なお
図示例は電極力負煤層が三層構造のものを示したが、触
媒担体の粒径側に四層以上に分けて成層することもでき
る。また図示例における電極触媒層７の各履域７Ａ、７
Ｂ、７Ｃのうち、位置的に三相界面を作って電極反応を
営む反応層の履域７Ｂを除き、電極反応に与かることの
少ないＩθ水府層履域＾、親水層層成７Ｃについては貴
金属触媒を担持させずにカーボン粉末で成層するように
してもよい。 次に１＝記の製造方法により作製されたガス拡散電極を
用いて組み立てた単電池について発明者の行った電池性
能テストの結果を、従来のガス拡散電極の外電池の特性
と対比して第６図、第７図に示す。第６図は単電池の電
流−電圧特性を示すもので、図中ハが本発明の実施例、
二が従来例の特性ごあり、Ｉ：′、ｌから明らかなよう
に従来の電極を採用した電ｔ＋ｈ、と比べて、高電流密
度の領域でも発電電圧が高く、ガス拡散電極として高い
触媒活性とガス拡散性を維持していることが判る。また
第７図は長時間運転における電圧の゛経時変化の特性を
示すもので、図中ホが本発明の実施例、へが従来例の特
性を示す。この図から明らかなように、従来では運転時
間が５０００時間を超えた時点で電圧性能が大幅に劣化
するのに対して、本発明の実施例では１ｏｏｏｏ時間を
超えても殆ど特性の劣化が認められなかった。 このような特性の改善は、 ＋１１粒径粒径側級した触媒担体ごとに貴金属触媒を担
持させるようにしたことにより、層別に貴金属触媒の適
正担持慴を設定して均一に担持させることができる。 （２）各粒径側に均一化した粒度め触媒を用いることに
より、ふっ素樹脂との均一な混合分散が可能となり、こ
れによってピンホールの発生や層内のふっ素樹脂の偏在
を防止できる。 （３）電極基材側には粒径の大きい触媒を成層したこと
により、空孔率の大きい撥水層を通して電極基材から７
４．４％触媒層内部に向けて高いガス拡散性が得られる
。 （４）電極触媒層内部の電解液の移動については、各層
成の粒径の違いによる毛細管吸引圧の差を利用し、粒径
の小さい触媒を用いた親水層で電解液の保持性を高め、
粒径の大きい撥水層への電解液の移動を防止できる。 笠が大きく寄１５．シて得られる。
以上述べたようにこの発明によれば、あらかじめ粉末状
の触媒担体を粒径側に分級選別した上で、粒径の大きい
Ｍ１媒担体の触媒から粒径の小さい触媒担体の触媒の顧
に重ねて電極基材の上に成層して電極触媒層を形成した
ことことにより、各粒径側の触媒とふっ素樹脂との均一
な混合分散を容易にし、かつ粒径の大きい触媒から順に
電極基材の１ｊ□ 上に成層したことにより、電極触媒
層内部へのガス拡散性、触媒反応の活性化を高めて電池
性能の向上、長寿命化を図ることができる。
の触媒担体を粒径側に分級選別した上で、粒径の大きい
Ｍ１媒担体の触媒から粒径の小さい触媒担体の触媒の顧
に重ねて電極基材の上に成層して電極触媒層を形成した
ことことにより、各粒径側の触媒とふっ素樹脂との均一
な混合分散を容易にし、かつ粒径の大きい触媒から順に
電極基材の１ｊ□ 上に成層したことにより、電極触媒
層内部へのガス拡散性、触媒反応の活性化を高めて電池
性能の向上、長寿命化を図ることができる。
第１図はこの発明の製造方法により作製されたガス拡散
電極の部分拡大断面図、第２図は触媒担体の分級選別を
行う自然沈降式分級選別装置の構成図、第３図はガス拡
散電極形燃料電池の単電池の構成図、第４図は従来にお
けるガス拡散電極の部分拡大断面図、第５図は機械攪拌
、超音波攪拌法により分散を行った純水中でのカーボン
粒子の粒度分布図、第６図および第７図はそれぞれ第１
図、第３図のガス拡散電極で構成した単電池について行
った電池性能比較テストの電流−電圧特性図、および長
時間運転による電圧経時変化特性図である。 １：ＪｌＩ電池、２：燃料電極、 ３：空気電極、４：
電解液を保持したマトリックス層、６；電極基材、７：
Ｎ極触媒層、７ａ、 ７ｂ、 ７ｃ ：触媒層の粒径別
層域。 才１図 才２図 芽３図 才４図 通悸（μ７？＋） 才５図 １６図 ７’／凶
電極の部分拡大断面図、第２図は触媒担体の分級選別を
行う自然沈降式分級選別装置の構成図、第３図はガス拡
散電極形燃料電池の単電池の構成図、第４図は従来にお
けるガス拡散電極の部分拡大断面図、第５図は機械攪拌
、超音波攪拌法により分散を行った純水中でのカーボン
粒子の粒度分布図、第６図および第７図はそれぞれ第１
図、第３図のガス拡散電極で構成した単電池について行
った電池性能比較テストの電流−電圧特性図、および長
時間運転による電圧経時変化特性図である。 １：ＪｌＩ電池、２：燃料電極、 ３：空気電極、４：
電解液を保持したマトリックス層、６；電極基材、７：
Ｎ極触媒層、７ａ、 ７ｂ、 ７ｃ ：触媒層の粒径別
層域。 才１図 才２図 芽３図 才４図 通悸（μ７？＋） 才５図 １６図 ７’／凶
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ガス透過性の電極基材の片側面に電解液層に接して
電極反応を営む電極触媒層が成層された燃料。 電池用ガス拡散電極の製造方法であって、あらかじめ粉
末状の触媒担体を粒径側に分級選別した上で、粒径の大
きい触媒担体の触媒から粒径の小さい触媒担体の触媒の
°順に重ねて電極基材の上に成層して電極触媒層を形成
したことを特徴とする燃料電池用ガス拡散電極の製造方
法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の製造方法において、
触媒担体は溶媒中に分散した上で自然沈降法、遠心分離
法により粒径側に分級選別されることを特徴とする燃料
電池用ガス拡散電極の製造方法。 ３）特許請求の範囲第１項に記載の製造方法において、
電極触媒層を構成する各粒径別層域のうち、電極反応に
あやかることの少ない電極基材に接する撥水層およびマ
トリックス層に接する親水層は貴金属触媒を担持してな
い触媒担体層で形成されていることを特徴とする燃料電
池用ガス拡散電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59117815A JPS60262356A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59117815A JPS60262356A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262356A true JPS60262356A (ja) | 1985-12-25 |
Family
ID=14720940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59117815A Pending JPS60262356A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60262356A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0218861A (ja) * | 1988-07-04 | 1990-01-23 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池用電極触媒層 |
| US6465041B1 (en) * | 2001-12-19 | 2002-10-15 | 3M Innovative Properties Company | Method of making gas diffusion layers for electrochemical cells |
| JP2009081064A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Toshiba Corp | 触媒層、触媒層の製造方法、燃料電池、および燃料電池の製造方法 |
| CN115275235A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-11-01 | 国家电投集团氢能科技发展有限公司 | 质子交换膜燃料电池阴极催化层浆料及制备方法和膜电极 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5940468A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-06 | ウエスチングハウス エレクトリツク コ−ポレ−シヨン | 粒度及び成分重量比を段階的に区分した多層積層型電極 |
-
1984
- 1984-06-08 JP JP59117815A patent/JPS60262356A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5940468A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-06 | ウエスチングハウス エレクトリツク コ−ポレ−シヨン | 粒度及び成分重量比を段階的に区分した多層積層型電極 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0218861A (ja) * | 1988-07-04 | 1990-01-23 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池用電極触媒層 |
| US6465041B1 (en) * | 2001-12-19 | 2002-10-15 | 3M Innovative Properties Company | Method of making gas diffusion layers for electrochemical cells |
| JP2009081064A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Toshiba Corp | 触媒層、触媒層の製造方法、燃料電池、および燃料電池の製造方法 |
| CN115275235A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-11-01 | 国家电投集团氢能科技发展有限公司 | 质子交换膜燃料电池阴极催化层浆料及制备方法和膜电极 |
| CN115275235B (zh) * | 2022-09-30 | 2023-01-24 | 国家电投集团氢能科技发展有限公司 | 质子交换膜燃料电池阴极催化层浆料及制备方法和膜电极 |
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