JPS6026684A - イオン交換樹脂膜を電解質とする電気化学装置 - Google Patents
イオン交換樹脂膜を電解質とする電気化学装置Info
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- JPS6026684A JPS6026684A JP58135002A JP13500283A JPS6026684A JP S6026684 A JPS6026684 A JP S6026684A JP 58135002 A JP58135002 A JP 58135002A JP 13500283 A JP13500283 A JP 13500283A JP S6026684 A JPS6026684 A JP S6026684A
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- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (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、イオン交換樹脂膜を電解質とする各種電気化
学装置に関するものであり、その目的とするところは、
電極反応帯の三次元化を図ることにより、電気化学装置
の分極特性を向上せしめると同時に、水蒸気圧の管理を
容易にすることにより、電気化学装置の作動をより簡便
にぜんとするにある。
学装置に関するものであり、その目的とするところは、
電極反応帯の三次元化を図ることにより、電気化学装置
の分極特性を向上せしめると同時に、水蒸気圧の管理を
容易にすることにより、電気化学装置の作動をより簡便
にぜんとするにある。
イオン交換樹脂膜を電解質とする電気化学装置には、水
電解槽、塩化アルカリ電解槽、塩酸電解槽、塩酸から塩
素のみを電解分離する装置、空気から酸素を分離する装
置、二重水素あるいは三重水素を分離する装置、水素を
含む混合ガスから水素を分離する装置、−酸化炭素セン
サ、湿度センサあるいは燃料電池などがある。
電解槽、塩化アルカリ電解槽、塩酸電解槽、塩酸から塩
素のみを電解分離する装置、空気から酸素を分離する装
置、二重水素あるいは三重水素を分離する装置、水素を
含む混合ガスから水素を分離する装置、−酸化炭素セン
サ、湿度センサあるいは燃料電池などがある。
これらの各種電気化学装置において、イオン交換樹脂膜
と電極とを一体に接合した接合体を用いる場合と、そう
でない場合とがあるが、本発明は前者の場合に関するも
のである。
と電極とを一体に接合した接合体を用いる場合と、そう
でない場合とがあるが、本発明は前者の場合に関するも
のである。
従来、イオン交換樹脂膜と電極とを一体にする方法とし
ては大別して、特公昭５Ｇ−３６８７３号に記載されて
いる化学メッキ法と特公昭５８−１５５４４号に記載さ
れているように、電極材料粉末と結着剤との混合物をイ
オン交換樹脂膜に加熱圧着する方法とがある。ところが
、いずれの方法に８３いても、電極の反応帯はイオン交
換樹脂膜と電極との接触界面であり、電極反応は二次元
的にしか起らない。
ては大別して、特公昭５Ｇ−３６８７３号に記載されて
いる化学メッキ法と特公昭５８−１５５４４号に記載さ
れているように、電極材料粉末と結着剤との混合物をイ
オン交換樹脂膜に加熱圧着する方法とがある。ところが
、いずれの方法に８３いても、電極の反応帯はイオン交
換樹脂膜と電極との接触界面であり、電極反応は二次元
的にしか起らない。
したがって、もし、イオン交換樹脂膜と電極との接点を
三次元化すれば、電極の実質的作用面積が増大し、電極
反応はより早く進むはずである。
三次元化すれば、電極の実質的作用面積が増大し、電極
反応はより早く進むはずである。
このような観点に立脚して、特公昭４５−１４２２０号
には、イオン交換樹脂膜と電極とをイオン交換性接着剤
と電極触媒との混合物で接着した燃料電池が提案されて
いる。
には、イオン交換樹脂膜と電極とをイオン交換性接着剤
と電極触媒との混合物で接着した燃料電池が提案されて
いる。
ところが、該引例では、イオン交換樹脂膜として、スチ
レン−ジビニルベンゼン共重合体をベースにし、スルフ
ＡンＭＷを導入したものを使用していること、イオン交
換性接着剤のイオン交１（Ａ ４ｉ脂粉末と混合すべぎ
結着剤、および電極触媒と成金すべき結着剤として、ポ
リスチレンが使用されているため、少くとも２つの問題
があった。
レン−ジビニルベンゼン共重合体をベースにし、スルフ
ＡンＭＷを導入したものを使用していること、イオン交
換性接着剤のイオン交１（Ａ ４ｉ脂粉末と混合すべぎ
結着剤、および電極触媒と成金すべき結着剤として、ポ
リスチレンが使用されているため、少くとも２つの問題
があった。
そのひとつは、上述の如き材料の組合せの場合には、燃
料電池の分極特性が劣り、作動電流密度も数Ｉｌｌ Ａ
／ ａ＋ｔにすぎないことであり、他の問題は、機械
的強度が小さく耐久性がないことである。
料電池の分極特性が劣り、作動電流密度も数Ｉｌｌ Ａ
／ ａ＋ｔにすぎないことであり、他の問題は、機械
的強度が小さく耐久性がないことである。
本発明は、電極反応帯に三次元化ということでは、上述
の特公昭４５−１４２２０ｊｔ３の考え方および罐水的
な構成と軌を−にしているが、用いる材料の組合せを改
善することによって上述のごとき問題点を解決し、電気
化学装置の性能を飛躍的に向上せしめるものである。
の特公昭４５−１４２２０ｊｔ３の考え方および罐水的
な構成と軌を−にしているが、用いる材料の組合せを改
善することによって上述のごとき問題点を解決し、電気
化学装置の性能を飛躍的に向上せしめるものである。
すなわち、本発明は、イオン交換樹脂膜として、パーフ
ロロカーボンの如き含フツ素高分子をベースにし、これ
にスルフォン酸基あるいはカルボン酸基のようなカチオ
ン交換基の １種または２種を導入したものを用い、電
極として、電極触媒粉末と含フツ素高分子結着剤との混
合物を用い、−イオン交換樹脂膜と電極との間に介在せ
しめる層として、スルフォン酸化スチレン−ジビニルベ
ンゼン共重合体の短繊維と電極触媒粉末と含フツ素高分
子結着剤との混合物を用いる点に特徴がある。
ロロカーボンの如き含フツ素高分子をベースにし、これ
にスルフォン酸基あるいはカルボン酸基のようなカチオ
ン交換基の １種または２種を導入したものを用い、電
極として、電極触媒粉末と含フツ素高分子結着剤との混
合物を用い、−イオン交換樹脂膜と電極との間に介在せ
しめる層として、スルフォン酸化スチレン−ジビニルベ
ンゼン共重合体の短繊維と電極触媒粉末と含フツ素高分
子結着剤との混合物を用いる点に特徴がある。
かかる材料の組合ゼを採用すると、ま７）゛含フッ素高
分子をベースにし、カチオン交換基を導入したイオン交
換樹脂膜によって、←電極の分１〜特性が飛躍的に向上
する。
分子をベースにし、カチオン交換基を導入したイオン交
換樹脂膜によって、←電極の分１〜特性が飛躍的に向上
する。
次に、電極ＦＡ！媒粉米粉末オン交換樹脂′Ｅ１繊維と
含フツ素高分子結着剤との混合層においては、含フツ素
高分子結着剤の存在のために、水に濡れる部分と、水に
濡れない部分とが、理想的に分布することも電極の分極
特性の向上に大いに寄与する。
含フツ素高分子結着剤との混合層においては、含フツ素
高分子結着剤の存在のために、水に濡れる部分と、水に
濡れない部分とが、理想的に分布することも電極の分極
特性の向上に大いに寄与する。
一方、上述のイオン交換樹脂膜とイオン交換樹脂−触媒
混合層と電極との三重層接合体において、各層にずべて
含フツ素高分子が存在していることは、これら各層の親
和性がよく、結着性が改善され、その帰結として耐久性
の増大につながる。またイオン交換樹脂と触媒との混合
層において用いるイオン交換樹脂が短繊維状であること
も、その繊維の絡みのために強固な層が形成される。
混合層と電極との三重層接合体において、各層にずべて
含フツ素高分子が存在していることは、これら各層の親
和性がよく、結着性が改善され、その帰結として耐久性
の増大につながる。またイオン交換樹脂と触媒との混合
層において用いるイオン交換樹脂が短繊維状であること
も、その繊維の絡みのために強固な層が形成される。
かかる意味から、この三重層接合体の材料の新しい組合
せにこそ本発明の特徴があることを銘記すべきである。
せにこそ本発明の特徴があることを銘記すべきである。
また特公昭４５−１４２２０号は燃料電池に限定してい
るが、本発明は前述のように燃料電池以外の各種電気化
学装置にも適用できることを見い出した点にも重要な意
義がある。
るが、本発明は前述のように燃料電池以外の各種電気化
学装置にも適用できることを見い出した点にも重要な意
義がある。
含フツ素高分子結着剤としては、ポリ ４フッ化エチレ
ン、４フッ化エチレン−６フツ化ブ［１ピレン共重合体
、４フッ化エチレン−エチレン共重合体あるいはポリ
３フツ化塩化エチレンなどが適しているし、これらの混
合物を用いることも有効であるが、ポリ ４フツ化エチ
レンが＠適である。
ン、４フッ化エチレン−６フツ化ブ［１ピレン共重合体
、４フッ化エチレン−エチレン共重合体あるいはポリ
３フツ化塩化エチレンなどが適しているし、これらの混
合物を用いることも有効であるが、ポリ ４フツ化エチ
レンが＠適である。
ポリ ４フツ化エチレンが最適である理由は、その転移
点が３２７℃と比較的高いために、後）ホするように上
記三重層接合体を製作するときのホラ１〜プレス湿度が
５０〜３００℃の範囲にあることと関連がある。つまり
、この範囲だと、ポリ ４フッ化−［チレンが溶融流動
性をほとんど示さず、殊にイオン交換樹脂短繊維と触媒
粉末との混合層の中では、ポリ ４フツ化エチレナが膜
状になってこれらの材料を被覆することなしに、点状に
接触するため、水に濡れやすい部分と濡れにくい部分と
が適切に分布することになる。
点が３２７℃と比較的高いために、後）ホするように上
記三重層接合体を製作するときのホラ１〜プレス湿度が
５０〜３００℃の範囲にあることと関連がある。つまり
、この範囲だと、ポリ ４フッ化−［チレンが溶融流動
性をほとんど示さず、殊にイオン交換樹脂短繊維と触媒
粉末との混合層の中では、ポリ ４フツ化エチレナが膜
状になってこれらの材料を被覆することなしに、点状に
接触するため、水に濡れやすい部分と濡れにくい部分と
が適切に分布することになる。
この点に関していえば、前述の特公昭１１！ｉ −１４
２２０号にみられるように、イオン交換樹脂粉末と触媒
粉末との混合層の結着剤としてポリスチレンを用いると
、イオン交換樹脂粉末と触媒粉末の表面がポリスチレン
によって膜状に被覆されるので、水の分布が好ましい状
態にならないし、イオン交換樹脂粉末と触媒粉末との接
点が少くなってしまう。
２２０号にみられるように、イオン交換樹脂粉末と触媒
粉末との混合層の結着剤としてポリスチレンを用いると
、イオン交換樹脂粉末と触媒粉末の表面がポリスチレン
によって膜状に被覆されるので、水の分布が好ましい状
態にならないし、イオン交換樹脂粉末と触媒粉末との接
点が少くなってしまう。
電極触媒材料は電気化学装置によって異なるが、イオン
交換樹脂短繊維と電極触媒粉末との混合層あるいは電極
には、触媒粉末の他に導電性材料を混合してもよい。
交換樹脂短繊維と電極触媒粉末との混合層あるいは電極
には、触媒粉末の他に導電性材料を混合してもよい。
イオン交換樹脂膜と電極どの間に、電極触媒とイオン交
換樹脂との混合層を介在せしめるのは、一般にカソード
側、アノード側双方でおこなうのがよいが、電気化学装
置の種類によってはどちらか一方でもよい。
換樹脂との混合層を介在せしめるのは、一般にカソード
側、アノード側双方でおこなうのがよいが、電気化学装
置の種類によってはどちらか一方でもよい。
前述の電気化学装置の電極を分類するとカスが発生づ゛
るタイプの電極と、外部からガスが供給されるタイプの
電極とがあるが、一般に後者の電極に本発明を適用する
と相対的に効果が大きい。
るタイプの電極と、外部からガスが供給されるタイプの
電極とがあるが、一般に後者の電極に本発明を適用する
と相対的に効果が大きい。
外部からガスを供給するタイプの電極は、塩酸から塩素
のみを分離する装置のカソード（空気極）、空気から酸
素を分離する装置のカソード（空気極）、水素を含む混
合ガスから水素を分１１１する装置のアノードく水素を
含む混合ガス極）おＪ：び燃料電池のノコソード（空気
極、酸素極）おＪ：びアノード（水素極、メタノール極
、ヒドラジン極）などである。
のみを分離する装置のカソード（空気極）、空気から酸
素を分離する装置のカソード（空気極）、水素を含む混
合ガスから水素を分１１１する装置のアノードく水素を
含む混合ガス極）おＪ：び燃料電池のノコソード（空気
極、酸素極）おＪ：びアノード（水素極、メタノール極
、ヒドラジン極）などである。
各種電気化学装置において、電極触媒とイオン交換樹脂
との混合層を介在せしめない場合には、従来公知の化学
メッキ法かホラ１−プレス法で′、イオン交換樹脂膜に
直接電極を接合すればよい。
との混合層を介在せしめない場合には、従来公知の化学
メッキ法かホラ１−プレス法で′、イオン交換樹脂膜に
直接電極を接合すればよい。
イオン交換樹脂膜と電極どの間に、電極触媒とイオン交
換樹脂短繊維と含フツ素高分子結着剤どの混合物層を介
在せしめることによって得られるもうひとつの利点は、
水の管理が容易になること、換言すれば電気化学装置の
作動方法が簡便になることである。
換樹脂短繊維と含フツ素高分子結着剤どの混合物層を介
在せしめることによって得られるもうひとつの利点は、
水の管理が容易になること、換言すれば電気化学装置の
作動方法が簡便になることである。
例えば、カソードとして空気極を配し、アノードとして
酸素発生電極を配してなる空気から酸素を分離する８１
１においては、アノード側に水を供給し、カソードに空
気を供給しつつカソードとアノードとの間に直流電圧を
印加すると、Ｊｊアノード２ （空気中の） ＋ ４１
−１” ＋４ｅ−→２Ｈ２０アノードで ２Ｈ２０−’０２ （純Ｗ Ｎ ） ＋４８ ）＋４ｅ
−なる反応が起り、カソード側の空気の中の酸素だ（プ
がカソード側からアノード側に移行づ′ると同時にカソ
ードで水が生成する。また、この反応の際に、イオン交
Ｊ！Ｉ！Ｉ樹脂膜中では、プロトン（Ｈ＋〉が数モルの
水分子を伴ってアノード側からカソード側へ移動する。
酸素発生電極を配してなる空気から酸素を分離する８１
１においては、アノード側に水を供給し、カソードに空
気を供給しつつカソードとアノードとの間に直流電圧を
印加すると、Ｊｊアノード２ （空気中の） ＋ ４１
−１” ＋４ｅ−→２Ｈ２０アノードで ２Ｈ２０−’０２ （純Ｗ Ｎ ） ＋４８ ）＋４ｅ
−なる反応が起り、カソード側の空気の中の酸素だ（プ
がカソード側からアノード側に移行づ′ると同時にカソ
ードで水が生成する。また、この反応の際に、イオン交
Ｊ！Ｉ！Ｉ樹脂膜中では、プロトン（Ｈ＋〉が数モルの
水分子を伴ってアノード側からカソード側へ移動する。
したがって、カソード側に多量の水が集まることになる
。もし、この装置において、イオン交換樹脂膜に直接カ
ソードが接合されている場合には、カソードの空孔部が
水に満され、酸素の拡散が阻害され、上述のカソード反
応が進みにく（なる。したがって、空気の流れの中に、
このカッニド側に集まる水を取り込んで除去する必要が
出てくるわけだが、あまり乾燥した空気を大岳に供給す
ると、逆にカソードとイオン交換樹脂膜との界面で水が
失われ、実質的な電極反応面積が低減するために、やは
り酸素の還元反応が阻害される。
。もし、この装置において、イオン交換樹脂膜に直接カ
ソードが接合されている場合には、カソードの空孔部が
水に満され、酸素の拡散が阻害され、上述のカソード反
応が進みにく（なる。したがって、空気の流れの中に、
このカッニド側に集まる水を取り込んで除去する必要が
出てくるわけだが、あまり乾燥した空気を大岳に供給す
ると、逆にカソードとイオン交換樹脂膜との界面で水が
失われ、実質的な電極反応面積が低減するために、やは
り酸素の還元反応が阻害される。
つまり、空気の温度、湿度、供給Ｍおよび通電電流の関
係を精密に制御しなければならないという煩雑さを伴う
。
係を精密に制御しなければならないという煩雑さを伴う
。
しかるに、本発明のように、イオン交換樹脂膜と電極と
の間に電極触媒とイオン交換樹脂用２％ Ｇ（［と含フ
ツ素高分子との混合層が介在していると、電極反応帯は
、イオン交換樹脂膜とこの介在混合物層どの界面から、
介在混合物層と電極との界面に至るまで広く分布するの
で、水蒸気の管理が少々煩雑でも充分酸素の還元反応が
起ることがねかつＩこ。
の間に電極触媒とイオン交換樹脂用２％ Ｇ（［と含フ
ツ素高分子との混合層が介在していると、電極反応帯は
、イオン交換樹脂膜とこの介在混合物層どの界面から、
介在混合物層と電極との界面に至るまで広く分布するの
で、水蒸気の管理が少々煩雑でも充分酸素の還元反応が
起ることがねかつＩこ。
これに対して、前述の特公昭４５−１４２２０号に梶案
されているような材料構成では、電極触媒−イオン交換
樹脂混合層では、水に濡れや！１づぎるために、上述の
ような水蒸気の管理がＵ尾よくいかないという難点がみ
られた。
されているような材料構成では、電極触媒−イオン交換
樹脂混合層では、水に濡れや！１づぎるために、上述の
ような水蒸気の管理がＵ尾よくいかないという難点がみ
られた。
イオン交換樹脂膜と電極触媒−イオン交換樹脂短繊維−
含フッ素高分子結着剤混合図と電極触媒−含フツ素高分
子結着剤混合層とからなる三中層を形成するＩＣめには
、それぞれの暦を予め混線ロールし薄膜状にしたものを
積層し、ホットプレスする方法が有効であるが、必ずし
もこの方法に限定されるものではない。電極触媒−イオ
ン交換樹脂類４１Ｍ１−含フッ素高分子結着剤混合層を
形成する際には、含フツ素高分子結着剤として、水懸濁
液状のものを使用し、いわゆる抄造法で薄膜シートを形
成することも有効な方法である。
含フッ素高分子結着剤混合図と電極触媒−含フツ素高分
子結着剤混合層とからなる三中層を形成するＩＣめには
、それぞれの暦を予め混線ロールし薄膜状にしたものを
積層し、ホットプレスする方法が有効であるが、必ずし
もこの方法に限定されるものではない。電極触媒−イオ
ン交換樹脂類４１Ｍ１−含フッ素高分子結着剤混合層を
形成する際には、含フツ素高分子結着剤として、水懸濁
液状のものを使用し、いわゆる抄造法で薄膜シートを形
成することも有効な方法である。
なお、電極は電極触媒と含フツ素高分子結着剤との混合
物単層でもよいし、この層の裏打ち層として、触媒作用
をもたない電導性材料、例えばカーボン粉末を含フツ素
高分子結着剤との混合層、あるいは多孔性のポリ ４フ
ツ化エチレン膜を設けることも有効な場合がある。
物単層でもよいし、この層の裏打ち層として、触媒作用
をもたない電導性材料、例えばカーボン粉末を含フツ素
高分子結着剤との混合層、あるいは多孔性のポリ ４フ
ツ化エチレン膜を設けることも有効な場合がある。
以下、本発明の一実施例について詳述する。
実施例
第１図は本発明の一実施例にかかる空気から酸素を分Ｎ
ｉする装置の断面構造略図を示づ“。
ｉする装置の断面構造略図を示づ“。
第１図において、（１）はパーフロロカーボンにスルフ
ォン酸基を導入してなるイオン交換樹脂膜、（２）は短
繊維径が数ミクロン、長さが１〜２ｍｍのスチレン−ジ
ビニルベンゼン共重合体にスルフォン酸基を導入してな
るイオン交換樹脂短繊維と電極触媒としての白金ブラッ
ク粉末と結着剤としてのポリ ４フツ化エチレンとのイ
オン交Ｊ％ ４Ｓ’１脂−電極触媒混合層、（３）は白
金ブラック粉末と結着剤としてのポリ ４フツ化エチレ
ンとの混合物からなる空気極である。
ォン酸基を導入してなるイオン交換樹脂膜、（２）は短
繊維径が数ミクロン、長さが１〜２ｍｍのスチレン−ジ
ビニルベンゼン共重合体にスルフォン酸基を導入してな
るイオン交換樹脂短繊維と電極触媒としての白金ブラッ
ク粉末と結着剤としてのポリ ４フツ化エチレンとのイ
オン交Ｊ％ ４Ｓ’１脂−電極触媒混合層、（３）は白
金ブラック粉末と結着剤としてのポリ ４フツ化エチレ
ンとの混合物からなる空気極である。
一方、イオン交換樹脂膜（１）の他面には、］コジウム
からなる酸素発生電極（４）が接合されている。
からなる酸素発生電極（４）が接合されている。
空気極（３）がカソードとして働き、酸素発生電極がア
ノードとして働く。
ノードとして働く。
イオン交換樹脂膜（１）には、まず化学メッキ法で酸素
発生電極（４）を接合し、次いで一旦乾燥してから、イ
オン交換樹脂−電極触媒混合層（２）および空気極（３
）をホットプレス法で接合する。（５）および（５′）
は、エキスバンドチタンに白金メッキを施してなる東電
体であり、（６）はチタン板からなるカソード端板、（
７〉はチタン板からなるアノード端板である。（８）お
よび（８′）はセルフレームであり、（９）は空気導入
口、（１０）は空気排出口、（１１）は水の供給口、（
１２）は酸素導出口である。
発生電極（４）を接合し、次いで一旦乾燥してから、イ
オン交換樹脂−電極触媒混合層（２）および空気極（３
）をホットプレス法で接合する。（５）および（５′）
は、エキスバンドチタンに白金メッキを施してなる東電
体であり、（６）はチタン板からなるカソード端板、（
７〉はチタン板からなるアノード端板である。（８）お
よび（８′）はセルフレームであり、（９）は空気導入
口、（１０）は空気排出口、（１１）は水の供給口、（
１２）は酸素導出口である。
かかる構造の空気から酸素を分離する装置において、カ
ソード端板（６）とアノード端板（７）との間に直流電
流を通電すると、空気極（３）では、空気中の７！！素
の還元反応が起り、空気排出口（１０）からは酸素濃度
が空気のそれより低くなったガスが排出されると同時に
、酸素発生電極（４）で酸素の発生反応が起り、酸素導
出口（１２）から純酸素が出てくる。
ソード端板（６）とアノード端板（７）との間に直流電
流を通電すると、空気極（３）では、空気中の７！！素
の還元反応が起り、空気排出口（１０）からは酸素濃度
が空気のそれより低くなったガスが排出されると同時に
、酸素発生電極（４）で酸素の発生反応が起り、酸素導
出口（１２）から純酸素が出てくる。
したがって、かかる空気から酸素を分離する装置は、空
気排出口（１０）から出てくるガスを目的対象物とした
場合には、脱酸素装置どして機能し、酸素導出Ｄ（１２
）から出て（る純酸素を目的対象物とした場合には、酸
素発生装置あるいは酸素濃縮装置として薇ｔ１ヒする。
気排出口（１０）から出てくるガスを目的対象物とした
場合には、脱酸素装置どして機能し、酸素導出Ｄ（１２
）から出て（る純酸素を目的対象物とした場合には、酸
素発生装置あるいは酸素濃縮装置として薇ｔ１ヒする。
次に、この空気から酸素を分離する装置を酸素発生装置
として作動させた場合の性能を、従来例との比較のもと
にテストしてみた。
として作動させた場合の性能を、従来例との比較のもと
にテストしてみた。
まず上述の本発明装置を（△）とし上記実施例において
、イオン交換樹脂−電極触媒混合層（２）を介在せしめ
なくて、イオン交換樹脂膜（１）に直接空気極（３）を
接合した場合の従来の装置を（Ｂ）とし、上述の実施例
において、イオン交換樹脂膜（１）として、スチレン−
ジビニルベンげン共重合体に、スルフォン酸基を導入し
てなるイオン交１１ｉ！！樹脂膜を用い、イオン交換樹
脂粉末−電極触媒混合層の結着剤としてポリスチレンの
ｉ〜リクロールエチレン溶液を用いた場合の装置を＜Ｃ
＞とじ、実施例において、イオン交換樹脂短繊維−電極
触媒混合層の結着剤としてポリスチレンのトリクロール
エチレン溶液を用いた場合の装置を（Ｄ）とし、これら
の装置の電流密度−電圧特性をめたところ、第２図に示
す結果が１９られた。
、イオン交換樹脂−電極触媒混合層（２）を介在せしめ
なくて、イオン交換樹脂膜（１）に直接空気極（３）を
接合した場合の従来の装置を（Ｂ）とし、上述の実施例
において、イオン交換樹脂膜（１）として、スチレン−
ジビニルベンげン共重合体に、スルフォン酸基を導入し
てなるイオン交１１ｉ！！樹脂膜を用い、イオン交換樹
脂粉末−電極触媒混合層の結着剤としてポリスチレンの
ｉ〜リクロールエチレン溶液を用いた場合の装置を＜Ｃ
＞とじ、実施例において、イオン交換樹脂短繊維−電極
触媒混合層の結着剤としてポリスチレンのトリクロール
エチレン溶液を用いた場合の装置を（Ｄ）とし、これら
の装置の電流密度−電圧特性をめたところ、第２図に示
す結果が１９られた。
すなわち本発明にかかる装置（Δ）が圧倒的にすぐれた
特性を示すことが瞭然としている。
特性を示すことが瞭然としている。
これは、装置（Ａ＞と装置（Ｂ）とを比較した場合には
、後者の空気極の反応帯が二次元的であるのに対し、前
者のそれは三次元的になっているため、実質的作用面積
がより大きくなっているからに他ならない。また、装置
（Ａ＞と装置（Ｃ）とを比較した場合には、前者に用い
られているイオン交換樹脂膜がより寸ぐれているからで
ある。
、後者の空気極の反応帯が二次元的であるのに対し、前
者のそれは三次元的になっているため、実質的作用面積
がより大きくなっているからに他ならない。また、装置
（Ａ＞と装置（Ｃ）とを比較した場合には、前者に用い
られているイオン交換樹脂膜がより寸ぐれているからで
ある。
さらに装置く△）と装置（Ｄ）とを比較した場合には、
前者のイオン交換樹脂−電極触媒混合層の結着剤がポリ
４フツ化エチレンであるのに対し、後者のそれがポリ
スチレンの１〜リクロルエチレン溶液であることに由来
している。つまり、前者の方は電極触媒とイオン交換樹
脂とがより好Ｊ、しく接触しているからである。
前者のイオン交換樹脂−電極触媒混合層の結着剤がポリ
４フツ化エチレンであるのに対し、後者のそれがポリ
スチレンの１〜リクロルエチレン溶液であることに由来
している。つまり、前者の方は電極触媒とイオン交換樹
脂とがより好Ｊ、しく接触しているからである。
次に装置（△）と装置（Ｄ）とを、１００ｍＡ／ ｃ＋
＋１の電流密度での連続作動をおこなった際の電圧の経
時変化の比較をおこなったところ、第３図のような結果
が１９られた。すなわち、本発明の装置（Ａ）の方がよ
り良い寄金を示すことがわかる。
＋１の電流密度での連続作動をおこなった際の電圧の経
時変化の比較をおこなったところ、第３図のような結果
が１９られた。すなわち、本発明の装置（Ａ）の方がよ
り良い寄金を示すことがわかる。
これは明らかに、イオン交換樹脂−電極触媒混合層の結
着剤どして、ポリスチレンよりポリ ４フツ化エチレン
の方がすぐれていることに起因する。
着剤どして、ポリスチレンよりポリ ４フツ化エチレン
の方がすぐれていることに起因する。
一方、装置（Ａ＞および装置（Ｂ）を用い、それぞれの
装置に、露点が５℃の空気と３０℃の空気を供給した場
合の比較をおこなったところ、１００ ｍＡ／ ｃｎＪ
の電流密度において、装置（Ａ）の場合には、空気の露
点に関係なく、１．０５＼ｌを示したのに対し、装置（
Ｂ）の場合には、空気の露点が５’Ｃ（７） 、！：
キニ、１，４Ｖ、 ３０℃（７Ｌ！：キ１．２Ｖを示し
、電圧が不安定であった。この事実は、本発明にかかる
装置（Ａ＞の場合とはイオン交換ｆｉｌ脂−電極触媒混
合物層の存在のために、空気の露点に関係なく、電極反
応帯が適当に移動して、一定の電圧を示しているのに対
し、従来のように、上述の混合物がない場合には、電極
とイオン交換樹脂膜どの界面付近が乾きすぎたり、濡れ
すぎたりすることを物語っている。かかる意味からの本
発明の効果は装置の作動を簡便にづる上で絶大である。
装置に、露点が５℃の空気と３０℃の空気を供給した場
合の比較をおこなったところ、１００ ｍＡ／ ｃｎＪ
の電流密度において、装置（Ａ）の場合には、空気の露
点に関係なく、１．０５＼ｌを示したのに対し、装置（
Ｂ）の場合には、空気の露点が５’Ｃ（７） 、！：
キニ、１，４Ｖ、 ３０℃（７Ｌ！：キ１．２Ｖを示し
、電圧が不安定であった。この事実は、本発明にかかる
装置（Ａ＞の場合とはイオン交換ｆｉｌ脂−電極触媒混
合物層の存在のために、空気の露点に関係なく、電極反
応帯が適当に移動して、一定の電圧を示しているのに対
し、従来のように、上述の混合物がない場合には、電極
とイオン交換樹脂膜どの界面付近が乾きすぎたり、濡れ
すぎたりすることを物語っている。かかる意味からの本
発明の効果は装置の作動を簡便にづる上で絶大である。
以上詳述する如く、本発明は極め−Ｃ′？Ｊぐれたイオ
ン交換樹脂を電解質とする電気化学装置をＩＩ！供する
もので、その工業的価値極めて大である。
ン交換樹脂を電解質とする電気化学装置をＩＩ！供する
もので、その工業的価値極めて大である。
第１図は本発明の一実施例にかかる空気から酸素を分離
する装置の断面構造略図、第２図は本発明の一実施例に
かかる空気から酸素を分離する装置（Ａ）と従来装置（
Ｂ、Ｃ，Ｄ）との電流密度−電圧特性の比較を示す図、
第３図は本発明の一実施例にかかる空気から酸素を分離
する装置＜Ａ）と従来装置（Ｄ＞の寿命試験結果の比較
を示した図である。 １・・・・・・イオン交換樹脂膜、２・・・・・・イオ
ン交換樹脂−電極触媒混合層、３・・・・・・空気極、
４・・・・・・酸素光住電極、５・・・・・・集電体、
６・・・・・・カソード端板、７・・・・・・アノード
端板、８． ８’ ・・・・・・セルフレーム、９・・
・・・・空気導入口、１０・・・・・・空気排出口、１
１・・・・・・水の供給口、１２・・・・・・酸素導出
口頁１ω 電流主成（ｎＡ ／ｃ、、ｔｚ） 寮３１力 介勤時向（時１句）
する装置の断面構造略図、第２図は本発明の一実施例に
かかる空気から酸素を分離する装置（Ａ）と従来装置（
Ｂ、Ｃ，Ｄ）との電流密度−電圧特性の比較を示す図、
第３図は本発明の一実施例にかかる空気から酸素を分離
する装置＜Ａ）と従来装置（Ｄ＞の寿命試験結果の比較
を示した図である。 １・・・・・・イオン交換樹脂膜、２・・・・・・イオ
ン交換樹脂−電極触媒混合層、３・・・・・・空気極、
４・・・・・・酸素光住電極、５・・・・・・集電体、
６・・・・・・カソード端板、７・・・・・・アノード
端板、８． ８’ ・・・・・・セルフレーム、９・・
・・・・空気導入口、１０・・・・・・空気排出口、１
１・・・・・・水の供給口、１２・・・・・・酸素導出
口頁１ω 電流主成（ｎＡ ／ｃ、、ｔｚ） 寮３１力 介勤時向（時１句）
Claims (1)
- １、含フツ素高分子をベースにし、カチオン交換基を導
入してなるイオン交換樹脂膜の片面もしくは両面に電極
触媒粉末とスチレン−ジビニルベンゼン共重合体のスル
フォン酸化物の短繊維と含フツ素高分子結着剤との混合
層を配し、さらに該混合層と隣り合う層として、電極触
媒粉末と含フツ素高分子結着剤との混合物からなる電極
を配し、これらを一体化してなる接合体をそなえること
を特徴とするイオン交換樹脂膜を電解質とする電気化学
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58135002A JPS6026684A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | イオン交換樹脂膜を電解質とする電気化学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58135002A JPS6026684A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | イオン交換樹脂膜を電解質とする電気化学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6026684A true JPS6026684A (ja) | 1985-02-09 |
| JPS622635B2 JPS622635B2 (ja) | 1987-01-21 |
Family
ID=15141634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58135002A Granted JPS6026684A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | イオン交換樹脂膜を電解質とする電気化学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6026684A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002034970A3 (de) * | 2000-10-27 | 2003-08-14 | Angewandte Technik Mbh Greifsw | Portabler elektrochemischer sauerstoffgenerator |
-
1983
- 1983-07-22 JP JP58135002A patent/JPS6026684A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002034970A3 (de) * | 2000-10-27 | 2003-08-14 | Angewandte Technik Mbh Greifsw | Portabler elektrochemischer sauerstoffgenerator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS622635B2 (ja) | 1987-01-21 |
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