JPS6070668A - 燃料電池用リブ付ガス拡去電極 - Google Patents
燃料電池用リブ付ガス拡去電極Info
- Publication number
- JPS6070668A JPS6070668A JP58177599A JP17759983A JPS6070668A JP S6070668 A JPS6070668 A JP S6070668A JP 58177599 A JP58177599 A JP 58177599A JP 17759983 A JP17759983 A JP 17759983A JP S6070668 A JPS6070668 A JP S6070668A
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- JP
- Japan
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- electrode
- base material
- rib
- gas
- fuel cell
- 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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-
- 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
-
- 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
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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)
- 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】
〔発明の屈する技術分野〕
本発明は、燃料電池に使用されるリブ伺ガス拡散電極に
関する。
関する。
この種のリプ付ガス拡散電極としては、従来よシ第１図
に示すような構造の電極が知られている。
に示すような構造の電極が知られている。
ここで１は電気化学反応を促進させるために使用される
触媒を含む触媒層を表わし、２は触Ｉｌ！！：僧１を機
械的に支持するリプ付電極基材（以−Ｆ基月という）を
表わす。一般に、触媒層１は微細なカーボン粉体の表面
に、電気化学反応に関与する触媒粒子（例えばリン酸形
燃料電池においては白金）をカーホン粉末上に重分散さ
ぜた触媒粉体と、ξれら触媒粉体同志の結合剤、あるい
は電解液の過剰浸透防止剤として加えられる弗素樹脂（
例えばポリテトラ７０ロエチレン）とから構成されてい
る。”また基材２は、触媒層１に反応ガスを供給あるい
は触媒層１で電気化学反応により生成した生成物を燃料
′［Ｋ池の系外へ退散させるとともに、燃料電池の電極
における電気化学反応により発生した眠気を燃料電池の
系外へ取シ出すために、一般に多数の細孔を有する炭素
材料で構成されている。
触媒を含む触媒層を表わし、２は触Ｉｌ！！：僧１を機
械的に支持するリプ付電極基材（以−Ｆ基月という）を
表わす。一般に、触媒層１は微細なカーボン粉体の表面
に、電気化学反応に関与する触媒粒子（例えばリン酸形
燃料電池においては白金）をカーホン粉末上に重分散さ
ぜた触媒粉体と、ξれら触媒粉体同志の結合剤、あるい
は電解液の過剰浸透防止剤として加えられる弗素樹脂（
例えばポリテトラ７０ロエチレン）とから構成されてい
る。”また基材２は、触媒層１に反応ガスを供給あるい
は触媒層１で電気化学反応により生成した生成物を燃料
′［Ｋ池の系外へ退散させるとともに、燃料電池の電極
における電気化学反応により発生した眠気を燃料電池の
系外へ取シ出すために、一般に多数の細孔を有する炭素
材料で構成されている。
ところがこの様な構造を有する電極において、電極の機
械的強度を確保するため、あるいは電極の加工を容易に
するために基材２の厚さを厚くすると、反応ガス及び生
成物の拡散距離が長くなり、反応ガスの供給不足、ある
いは電極内での生成物の濃度増加が起こシ燃料電池の眠
気化学！１寄性が著しく低下する。
械的強度を確保するため、あるいは電極の加工を容易に
するために基材２の厚さを厚くすると、反応ガス及び生
成物の拡散距離が長くなり、反応ガスの供給不足、ある
いは電極内での生成物の濃度増加が起こシ燃料電池の眠
気化学！１寄性が著しく低下する。
そこで、燃料電池の電気化学特性を維持するために多量
の反応ガスを供給すると、供給のために過剰の動力を必
要とするのみならず、特に電解液をマトリクス内に保持
して運転するマトリクスタイブのリン酸形燃料電池の場
合にはリン酸の飛散を伴い保守上好ましくない。
の反応ガスを供給すると、供給のために過剰の動力を必
要とするのみならず、特に電解液をマトリクス内に保持
して運転するマトリクスタイブのリン酸形燃料電池の場
合にはリン酸の飛散を伴い保守上好ましくない。
ま／こ、電気化学反応の結果発生ずる生成熱の効率的除
去、基材内での電子伝Ａ７．性の向上、氾４８の機械的
強度の向上のために基材２の密度を増加した場合にも、
上記と同様な現象がおこり電極の電気化学特性が低下す
る欠点があった。
去、基材内での電子伝Ａ７．性の向上、氾４８の機械的
強度の向上のために基材２の密度を増加した場合にも、
上記と同様な現象がおこり電極の電気化学特性が低下す
る欠点があった。
この発明は従来の欠点を除去し、電極内での反応ガスの
拡散供給、生成物の拡散除去を充分にｆｆｃ保して、反
応ガスの利用効率を４．ｔ（なうことなく電極のイ幾械
強度を向上さぜうる燃旧屯池用リプ付ガス拡散電極を提
供することを目的とする。
拡散供給、生成物の拡散除去を充分にｆｆｃ保して、反
応ガスの利用効率を４．ｔ（なうことなく電極のイ幾械
強度を向上さぜうる燃旧屯池用リプ付ガス拡散電極を提
供することを目的とする。
この発明は、従来基材の上に配置されていた／１Ｉｌｉ
。
。
媒層を基材の内部に配置することに↓って、基、＋Ｊ自
身の厚さを減少することなく基材端部（リプＩＩす）か
ら反応部位までの拡散距１゛計を短かくし、反応ガスの
反応部位までの拡散あるいは反応生成物の反応部位から
基材ｙ高部までの拡散をＩＪ易にし、ｔ−１４／ｆｊ。
身の厚さを減少することなく基材端部（リプＩＩす）か
ら反応部位までの拡散距１゛計を短かくし、反応ガスの
反応部位までの拡散あるいは反応生成物の反応部位から
基材ｙ高部までの拡散をＩＪ易にし、ｔ−１４／ｆｊ。
の電気化学特性、及び反応ガス利用率を向上するように
したものである。
したものである。
第２図は本発明により製造された電極の一例の、断面図
を示す。図においてリプ伺電極３はリプ付多孔性炭素基
材４のリプを有しない側の空札内に触媒として例えば白
金を担持した炭素粉末および四弗化エチレンからなる触
媒層５が形成されている。本発明の第１の実施例によれ
ば多孔性炭素基材４は有孔度約８０％ないし８５％程度
で、孔径約２０μＨ１ないし８０μｍ程度で、厚さ約１
門程度とし、あらかじめ四弗化エチレン分散液に浸漬さ
れて、四弗化エチレンをイ」着させて、撥水処理が施さ
れている。この多孔性炭素基材４を、図示されていない
多孔性塩ビ板まだは四弗化エチレン時過紙を瀘過板とす
る吸引接遇台上に、基材４のリブを下にして設値、する
。こののち、白金、パラジウム、銀などの貴金属触媒を
担持するカーボンブラック、活性炭などの炭素粉末１１
に対して界面活性剤を含んだ脱イオン水４Ｑｃｃを加え
分散した後に四弗化エチレン１ｆを添加し均一に分散す
るまで攪拌した分散懸濁液を吸引しながら、多孔性炭素
基材４上に流し込んで、この基材４の分散懸濁液流入側
空孔内の所定の厚さまで充填させる。この充填ののち、
多孔性炭素基材４を憑過板より取り外して、約１００度
Ｃで、−晩程度乾燥する。
を示す。図においてリプ伺電極３はリプ付多孔性炭素基
材４のリプを有しない側の空札内に触媒として例えば白
金を担持した炭素粉末および四弗化エチレンからなる触
媒層５が形成されている。本発明の第１の実施例によれ
ば多孔性炭素基材４は有孔度約８０％ないし８５％程度
で、孔径約２０μＨ１ないし８０μｍ程度で、厚さ約１
門程度とし、あらかじめ四弗化エチレン分散液に浸漬さ
れて、四弗化エチレンをイ」着させて、撥水処理が施さ
れている。この多孔性炭素基材４を、図示されていない
多孔性塩ビ板まだは四弗化エチレン時過紙を瀘過板とす
る吸引接遇台上に、基材４のリブを下にして設値、する
。こののち、白金、パラジウム、銀などの貴金属触媒を
担持するカーボンブラック、活性炭などの炭素粉末１１
に対して界面活性剤を含んだ脱イオン水４Ｑｃｃを加え
分散した後に四弗化エチレン１ｆを添加し均一に分散す
るまで攪拌した分散懸濁液を吸引しながら、多孔性炭素
基材４上に流し込んで、この基材４の分散懸濁液流入側
空孔内の所定の厚さまで充填させる。この充填ののち、
多孔性炭素基材４を憑過板より取り外して、約１００度
Ｃで、−晩程度乾燥する。
この乾燥ののち、３５０度Ｃ程度の温度により約３分間
ないし４分間焼成して、電極３が完成する。
ないし４分間焼成して、電極３が完成する。
まだ、本発明の第２の実施例によれば、多孔性炭素基材
４のリブを有しない面から、触媒を担持した炭素粉末と
、量を変えて撥水性を変化させる四弗化エチレンとの分
散懸濁液を、１１１１次炭素基材４の分散懸濁液流入側
空孔内に、上述と同様な吸引法によシ、強制的に充填す
る。この充填ののち、多孔性炭素基材４を上述と同様に
乾燥し、焼成して、電極３が完成する。
４のリブを有しない面から、触媒を担持した炭素粉末と
、量を変えて撥水性を変化させる四弗化エチレンとの分
散懸濁液を、１１１１次炭素基材４の分散懸濁液流入側
空孔内に、上述と同様な吸引法によシ、強制的に充填す
る。この充填ののち、多孔性炭素基材４を上述と同様に
乾燥し、焼成して、電極３が完成する。
更に、本発明の第３の実施例によれし１、多孔性炭素基
材４のリブを有しない面から、触媒を担持しない炭素粉
末と四弗化エチレンとの分散懸濁液を、炭素基材４のリ
プを；角しないτ１１ｊから炭素基材４の空孔の所定の
厚さまで、上述と同様な吸引法により、強制的に充填す
る。この充填ののち、さらに塩化白金酸水溶液を強制的
に充填する。この充填ののち、多孔性炭素基材４を、室
温で真空乾燥し、１００度Ｃの水素雰囲気中で一時程度
還元を行なった後、上述と同様に焼成して、電極３が完
成する。
材４のリブを有しない面から、触媒を担持しない炭素粉
末と四弗化エチレンとの分散懸濁液を、炭素基材４のリ
プを；角しないτ１１ｊから炭素基材４の空孔の所定の
厚さまで、上述と同様な吸引法により、強制的に充填す
る。この充填ののち、さらに塩化白金酸水溶液を強制的
に充填する。この充填ののち、多孔性炭素基材４を、室
温で真空乾燥し、１００度Ｃの水素雰囲気中で一時程度
還元を行なった後、上述と同様に焼成して、電極３が完
成する。
上記の実施例において、分散懸濁液の充填厚さは・基材
のリブ側からの吸引圧力および吸引時間を変えることに
よって適宜に調整することができる。
のリブ側からの吸引圧力および吸引時間を変えることに
よって適宜に調整することができる。
２１１３図に上記実施例により作成した電極の空気利用
特性を示す。同図においてＡは上記実施例１による特性
曲線、Ｂは上記実施例３による特性面Ｍ、Ｃは従来のリ
ブ付電極による特性曲線をそれぞれ示す。この特性結果
から、本発明を適用したリプ付電極の方が従来のリブ伺
′電極よりも空気の利用特性が篩く、反応ガスの拡散特
性が良いことが理解される。
特性を示す。同図においてＡは上記実施例１による特性
曲線、Ｂは上記実施例３による特性面Ｍ、Ｃは従来のリ
ブ付電極による特性曲線をそれぞれ示す。この特性結果
から、本発明を適用したリプ付電極の方が従来のリブ伺
′電極よりも空気の利用特性が篩く、反応ガスの拡散特
性が良いことが理解される。
以上説明したように本発明によれば、従来基材の」二に
配置されていた触媒層を基材の内部に配置するようにし
たため、電極内での反応ガスの拡散供給、生成物の拡散
除去を充分に確保して、反応ガスの利用効率を損なうこ
となくリブ付電極の機械強度を向上させることができる
。
配置されていた触媒層を基材の内部に配置するようにし
たため、電極内での反応ガスの拡散供給、生成物の拡散
除去を充分に確保して、反応ガスの利用効率を損なうこ
となくリブ付電極の機械強度を向上させることができる
。
またこれに伴なって、電極の電気抵抗が主として多孔性
炭素基材の電気抵抗で規制され、電極基材とガス拡散撥
水層との間およびガス拡散撥水層と触媒層との間の接触
抵抗が減少し、またＭ媒層とガス拡散撥水層との間のは
く離を生ずることなく、電イ勇の厚さ寸法は電極基材の
厚さとして揃えられ、寸法精度が向上し、高性能化が達
成されるという付随効果も有する。
炭素基材の電気抵抗で規制され、電極基材とガス拡散撥
水層との間およびガス拡散撥水層と触媒層との間の接触
抵抗が減少し、またＭ媒層とガス拡散撥水層との間のは
く離を生ずることなく、電イ勇の厚さ寸法は電極基材の
厚さとして揃えられ、寸法精度が向上し、高性能化が達
成されるという付随効果も有する。
第１図は従来のリブ付電極の断面図、第２図は本発明の
実施例によるリブ付電極の断面図、第３は；は本発明を
適用したリプ（＝ｊ正電極空気利用特性を示す線図であ
る。 ３・−・リブ付電極、４・・・多孔性炭素基材、５・・
・触媒層。 第１ 閃 ″４′２０
実施例によるリブ付電極の断面図、第３は；は本発明を
適用したリプ（＝ｊ正電極空気利用特性を示す線図であ
る。 ３・−・リブ付電極、４・・・多孔性炭素基材、５・・
・触媒層。 第１ 閃 ″４′２０
Claims (1)
- 多孔性炭素拐料から成るリブ伺電極基材の内部に触媒層
を配置することを特徴とする燃料電池用リプ付ガス拡散
電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58177599A JPS6070668A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 燃料電池用リブ付ガス拡去電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58177599A JPS6070668A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 燃料電池用リブ付ガス拡去電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6070668A true JPS6070668A (ja) | 1985-04-22 |
Family
ID=16033809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58177599A Pending JPS6070668A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 燃料電池用リブ付ガス拡去電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6070668A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7378450B2 (en) | 2001-12-27 | 2008-05-27 | University Of Connecticut | Aerogel and metallic compositions |
-
1983
- 1983-09-26 JP JP58177599A patent/JPS6070668A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7378450B2 (en) | 2001-12-27 | 2008-05-27 | University Of Connecticut | Aerogel and metallic compositions |
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