JPS61266591A - ガス拡散電極 - Google Patents
ガス拡散電極Info
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- JPS61266591A JPS61266591A JP60107004A JP10700485A JPS61266591A JP S61266591 A JPS61266591 A JP S61266591A JP 60107004 A JP60107004 A JP 60107004A JP 10700485 A JP10700485 A JP 10700485A JP S61266591 A JPS61266591 A JP S61266591A
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- electrode
- carbonaceous powder
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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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はガス拡散電極に関するものである。
［従来の技＃ｉ］
従来より、ガス拡散電極は、水素−酸素燃料電池の燃料
極及び酸化極、空気−亜鉛電池の空気極及び酸化剤極、
ガルバニック方式ガスセンサの構成電極、アルカリ電解
槽のガス透過性陰極などとしての用途に使用され、また
これらの構成形態あるいは製造方法なども種々提案され
ている６例えば、特開昭５２−８８８７８号、同５２−
１２２２７８号、同５４−３５８９５号、同５７−１４
５２７１号及び同５７−３０２７０号などが挙げられる
。
極及び酸化極、空気−亜鉛電池の空気極及び酸化剤極、
ガルバニック方式ガスセンサの構成電極、アルカリ電解
槽のガス透過性陰極などとしての用途に使用され、また
これらの構成形態あるいは製造方法なども種々提案され
ている６例えば、特開昭５２−８８８７８号、同５２−
１２２２７８号、同５４−３５８９５号、同５７−１４
５２７１号及び同５７−３０２７０号などが挙げられる
。
これらガス拡散電極は、触媒、炭素質粉末等の導電性物
質及び含フッ素重合体からなる多孔性電極層を有し、ま
た該電極層のガス側面には、ガス拡散電極を通じての電
解液のもれや。
質及び含フッ素重合体からなる多孔性電極層を有し、ま
た該電極層のガス側面には、ガス拡散電極を通じての電
解液のもれや。
電極層への酸素供給能力の低下につながるガス拡散電極
のガス供給側の面のぬれを防止するための手段として、
多孔性の撥水層が設けられている。例えば特開幅ｓ７−
１０４８７７には、四フッ化エチレン重合体（ＰＴＦＥ
）の多孔性シートからなる撥水層を形成し、これを別個
に形成した多孔性電極層に加熱圧着して積層したガス拡
散電極が記載されている。
のガス供給側の面のぬれを防止するための手段として、
多孔性の撥水層が設けられている。例えば特開幅ｓ７−
１０４８７７には、四フッ化エチレン重合体（ＰＴＦＥ
）の多孔性シートからなる撥水層を形成し、これを別個
に形成した多孔性電極層に加熱圧着して積層したガス拡
散電極が記載されている。
しかしながらかへるタイプのガス拡散電極では、電極層
と撥水層との接着性が小さく、熱圧着の条件を厳しくす
れば電極及び撥水層の多孔性が失われ、一方１条件を緩
やかにすれば、接着性が小さくなり、両者が剥離しやす
くなる。
と撥水層との接着性が小さく、熱圧着の条件を厳しくす
れば電極及び撥水層の多孔性が失われ、一方１条件を緩
やかにすれば、接着性が小さくなり、両者が剥離しやす
くなる。
かくしてこのタイプの場合には、性能の安定性及び耐久
性に欠点があった。
性に欠点があった。
また、従来電極層と撥水層とを結合する際、ＰＴＦＥや
ＦＥＰなどの接着剤を使用することが、例えば特開昭５
７−７８７８２号、特公昭５７−４５３１５号に記載さ
れているが、この場合にも、接着剤が接着界面に平面的
に存在しているだけなので接着強度が低いという欠点が
あるので好ましくない。
ＦＥＰなどの接着剤を使用することが、例えば特開昭５
７−７８７８２号、特公昭５７−４５３１５号に記載さ
れているが、この場合にも、接着剤が接着界面に平面的
に存在しているだけなので接着強度が低いという欠点が
あるので好ましくない。
かくして、撥水層として、撥水性能、耐液漏性が大きく
、電極層とのｊ（薊”姓、電極の機械的強度、更には耐
久性の点で未だ充分に満足のいくものは提供されていな
い。
、電極層とのｊ（薊”姓、電極の機械的強度、更には耐
久性の点で未だ充分に満足のいくものは提供されていな
い。
［発明の解決しようとする問題点］
本発明の目的は、上記従来の撥水層を有するガス拡散電
極の有する問題点を解消する新規なガス拡散電極を提供
することを目的とするものである。
極の有する問題点を解消する新規なガス拡散電極を提供
することを目的とするものである。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、
触媒及び炭素質粉末を含む含フッ素重合体からなる多孔
性電極層の片側表面に、炭素質処理を施し、該処理され
た片側面が電極層のガス側に面し、１つ電極層と一体化
した撥水層を形成するようにしたことを特徴とするガス
拡散電極を提供するものである。
触媒及び炭素質粉末を含む含フッ素重合体からなる多孔
性電極層の片側表面に、炭素質処理を施し、該処理され
た片側面が電極層のガス側に面し、１つ電極層と一体化
した撥水層を形成するようにしたことを特徴とするガス
拡散電極を提供するものである。
本発明において多孔性電極層は、触媒及び炭素質粉末を
好ましくは均一に分散混合して含む含フッ素重合体から
なる多孔性基材である。
好ましくは均一に分散混合して含む含フッ素重合体から
なる多孔性基材である。
ご覧、で、触媒としては、ガス拡散電極の用途により異
なるが、例えば、塩化アルカ」ニー’ｒｉ）解で。
なるが、例えば、塩化アルカ」ニー’ｒｉ）解で。
Ｈ２ｏ＋３４ ０７ ＋ ２ｅ ＋ ２０Ｈ−
の反応を進める陰極の場合、白金、パラジウム、銀等の
貴金属、白金と他の白金族金属との合金、ラネー銀等の
合金、スピネル酸化物、ペロブスカイト型化合物、金属
フタロシアニン等の一種又は二種以上が使用される。
の反応を進める陰極の場合、白金、パラジウム、銀等の
貴金属、白金と他の白金族金属との合金、ラネー銀等の
合金、スピネル酸化物、ペロブスカイト型化合物、金属
フタロシアニン等の一種又は二種以上が使用される。
炭素質粉末としては、カーボンブラック、グラファイト
などのカーボン又は活性炭からなるが、場合により白金
、金、タンタル、チタン又はニッケル等の金属又は金属
酸化物からなる他の導電性物質を本発明の目的を著しく
阻害しない限り組合わせて使用してもよい、これら炭素
質粉末は好ましくは比表面積が大きい、好ましくは粒径
１０μｍ以下の粉末で使用される。
などのカーボン又は活性炭からなるが、場合により白金
、金、タンタル、チタン又はニッケル等の金属又は金属
酸化物からなる他の導電性物質を本発明の目的を著しく
阻害しない限り組合わせて使用してもよい、これら炭素
質粉末は好ましくは比表面積が大きい、好ましくは粒径
１０μｍ以下の粉末で使用される。
含フッ素重合体は、疎水性且つ耐食性のものがよく、好
ましくは、ＰＴＦＥ、四フッ化エチレンー六フッ化プロ
ピレン共重合体（ＦＥＰ） 、パーフルオロアルコキシ
重合体、なかでも強度の高い多孔体が得られるためＰＴ
ＦＥが特に好ましい。
ましくは、ＰＴＦＥ、四フッ化エチレンー六フッ化プロ
ピレン共重合体（ＦＥＰ） 、パーフルオロアルコキシ
重合体、なかでも強度の高い多孔体が得られるためＰＴ
ＦＥが特に好ましい。
１層の形成にあたっては、従来既知の方法が採用され、
例えば、触媒、導電性物質及び含フッ素重合体を好まし
くはそれぞれ１〜２０重縫％、９０〜４０重量％及び２
〜４０重量％をアルコール、水などの適宜の媒体を用い
て混合しペーストを作成する。その後に該ペーストを圧
縮、成型して多孔性の電極層が形成される。電極層は、
ガス透過性であるが、液不透過性にするため、好ましく
は、最大孔径０．１〜３μ腸、多孔率４０〜８５％、厚
み２０〜５００μ層からなる。
例えば、触媒、導電性物質及び含フッ素重合体を好まし
くはそれぞれ１〜２０重縫％、９０〜４０重量％及び２
〜４０重量％をアルコール、水などの適宜の媒体を用い
て混合しペーストを作成する。その後に該ペーストを圧
縮、成型して多孔性の電極層が形成される。電極層は、
ガス透過性であるが、液不透過性にするため、好ましく
は、最大孔径０．１〜３μ腸、多孔率４０〜８５％、厚
み２０〜５００μ層からなる。
触媒は、予め導電性物質に担持して使用されるのが好ま
しく、この場合、担持は１ｍ体粉末に対して、好ましく
は１〜５０重量％にせしめるのが好ましい、また電極層
は、必要に応じて、上記電極形成時に、ニッケル、銀、
白金等の耐食性金網を挿入して、これにより電極層を補
強してもよい、更には特開昭５９−２８５８１号公報に
示されるような、電気絶縁性連続多孔質基材にカーボン
粉末を好ましくは７〜９０重量％特には１５〜８０重量
％分散混入せしめた多孔質シートに触媒担持せしｄ夫も
のが使用しうる。上記微細多孔質シートとしては、含フ
ー２素重合体好ましくはＰＴＦＨの圧縮、押出し、圧延
シートであり、好ましくは成形後好ましくは１．５〜５
倍に一軸又は多軸方向に延伸したものが好ましい、１１
シートについては、特開昭５７−３０２７０号公報に開
示されるところにある。
しく、この場合、担持は１ｍ体粉末に対して、好ましく
は１〜５０重量％にせしめるのが好ましい、また電極層
は、必要に応じて、上記電極形成時に、ニッケル、銀、
白金等の耐食性金網を挿入して、これにより電極層を補
強してもよい、更には特開昭５９−２８５８１号公報に
示されるような、電気絶縁性連続多孔質基材にカーボン
粉末を好ましくは７〜９０重量％特には１５〜８０重量
％分散混入せしめた多孔質シートに触媒担持せしｄ夫も
のが使用しうる。上記微細多孔質シートとしては、含フ
ー２素重合体好ましくはＰＴＦＨの圧縮、押出し、圧延
シートであり、好ましくは成形後好ましくは１．５〜５
倍に一軸又は多軸方向に延伸したものが好ましい、１１
シートについては、特開昭５７−３０２７０号公報に開
示されるところにある。
上記電極層の片側表面に対し、本発明では、炭素質粉末
の除去処理が行なわれる。以下に記載するように、炭素
質粉末が除去された層は、撥水層を構成するので、炭素
質粉末が除去される電極層部分の厚みは特に限定する必
要はないが、十分な撥水性を付与できるだけの厚みがあ
れば良く、通常３０μ厘以下で良い、これ以上厚くても
、撥水層としての性能に変化はない。
の除去処理が行なわれる。以下に記載するように、炭素
質粉末が除去された層は、撥水層を構成するので、炭素
質粉末が除去される電極層部分の厚みは特に限定する必
要はないが、十分な撥水性を付与できるだけの厚みがあ
れば良く、通常３０μ厘以下で良い、これ以上厚くても
、撥水層としての性能に変化はない。
本発明で使用される炭素質粉末の除去処理は、この目的
を達成できるいずれの方法も使用できる０本発明者の研
究によると、なかでも超音波処理、プラズマ処理、酸化
処理又はアルカリ処理が効率よ〈実施できることが見い
出された。これらの方法を用もて、炭素質粉末を除去す
る方法も、それぞれ既知の手段１条件が使用されるがな
かでも好ましくは次のようにして実施される。
を達成できるいずれの方法も使用できる０本発明者の研
究によると、なかでも超音波処理、プラズマ処理、酸化
処理又はアルカリ処理が効率よ〈実施できることが見い
出された。これらの方法を用もて、炭素質粉末を除去す
る方法も、それぞれ既知の手段１条件が使用されるがな
かでも好ましくは次のようにして実施される。
炭素質粉末の除去処理として、超音波を使用する場合、
超音波の周波数として好ましくは１８〜１００ＫＨｚ特
には２０〜５０に１（ｚが採用され、処理される電極層
は好ましくは０〜２％の界面活性剤を含む水などの適宜
の媒体中に処理面のみ接触させ、処理面に対して好まし
くは直角に超音波が１〜３０分照射される。
超音波の周波数として好ましくは１８〜１００ＫＨｚ特
には２０〜５０に１（ｚが採用され、処理される電極層
は好ましくは０〜２％の界面活性剤を含む水などの適宜
の媒体中に処理面のみ接触させ、処理面に対して好まし
くは直角に超音波が１〜３０分照射される。
また、除去手段としてプラズマ処理が使用される場合は
、非処理面をガラス等の適宜の平板に密着させて保護し
、好ましくは室温で、０．３〜１０ｔａｒｒの酸素雰囲
気下で１〜６０分プラズマ処理する。
、非処理面をガラス等の適宜の平板に密着させて保護し
、好ましくは室温で、０．３〜１０ｔａｒｒの酸素雰囲
気下で１〜６０分プラズマ処理する。
また、除去手段として、酸化処理が使用される場合は、
酸化剤として、濃硝酸１重クロム酸塩、過マンガン酸塩
等の強酸化性の水溶液を使用し、電極層の処理面のみ水
溶液と接触させ、８０〜１５０℃の温度でｌＯ〜２４０
修処違する。
酸化剤として、濃硝酸１重クロム酸塩、過マンガン酸塩
等の強酸化性の水溶液を使用し、電極層の処理面のみ水
溶液と接触させ、８０〜１５０℃の温度でｌＯ〜２４０
修処違する。
更に、除去手段として、アルカリ処理が使用される場合
には３５〜７０％の高濃度のアルカリ水溶液を使用し、
電極層の処理面のみアルカリと接触させ、１１０〜２０
０℃で１〜２４時間処理する。このとき、アルカリ中に
酸化剤を添加したり、酸化性ガスを吹き込んだりしても
良い。
には３５〜７０％の高濃度のアルカリ水溶液を使用し、
電極層の処理面のみアルカリと接触させ、１１０〜２０
０℃で１〜２４時間処理する。このとき、アルカリ中に
酸化剤を添加したり、酸化性ガスを吹き込んだりしても
良い。
上記、除去手段を用いるに際し、水溶液と電極層の処理
面のみを接触させる手段としては。
面のみを接触させる手段としては。
電極層を水面上に浮かせたり、非処理面をＰＴＦＥ等適
宜の平板等で保護して、または２枚の電極層を張り合せ
て浸漬する等適宜の方法を用いることができる。
宜の平板等で保護して、または２枚の電極層を張り合せ
て浸漬する等適宜の方法を用いることができる。
かくして、電極層の片側表面の炭素質粉末は除去せしめ
られるが、かかる除去は十分に行なわれることが必要で
ある。即ち、炭素質粉末が除去された電極層の片側層は
、電極層と一体化した撥水層が形成されることになる。
られるが、かかる除去は十分に行なわれることが必要で
ある。即ち、炭素質粉末が除去された電極層の片側層は
、電極層と一体化した撥水層が形成されることになる。
かかる場合、処理された電極層部分の炭素質粉末の除去
が不十分な場合、残存する炭素質粉末の為に撞木性能が
十分でなく、電極のガス側の表−＃ｌのぬれを引き起す
だけでなく、かかる炭素質粉末を伝って電解液がガス側
へ漏れることになり、ガス拡散電極としての性能が低下
することになるので好ましくない。
が不十分な場合、残存する炭素質粉末の為に撞木性能が
十分でなく、電極のガス側の表−＃ｌのぬれを引き起す
だけでなく、かかる炭素質粉末を伝って電解液がガス側
へ漏れることになり、ガス拡散電極としての性能が低下
することになるので好ましくない。
この点、上記した炭素質粉末の除去処理は、いずれの場
合も、電極層の表面から施され１表面部分が最も大きく
炭素質粉末が除去でき、順次内層に行くに従って炭素質
粉末の除去が小さくなるので、炭素質粉末の除去の制御
が簡単で、最も要求される電極層の表層部分に炭素質粉
末が十分に除去された層の形成が容易にできる。
合も、電極層の表面から施され１表面部分が最も大きく
炭素質粉末が除去でき、順次内層に行くに従って炭素質
粉末の除去が小さくなるので、炭素質粉末の除去の制御
が簡単で、最も要求される電極層の表層部分に炭素質粉
末が十分に除去された層の形成が容易にできる。
かくして本発明によれば、炭素質粉末が除去された電極
層の片側部分をガス側部分に向かわしめることにより、
電極層と一体化した良好な性能をもつ撥水層を有するガ
ス拡散電極が得られることになる。
層の片側部分をガス側部分に向かわしめることにより、
電極層と一体化した良好な性能をもつ撥水層を有するガ
ス拡散電極が得られることになる。
かくして得られるガス拡散電極には、集電体がとりつけ
られる。集電体としては、ニツケルユｍｌなどの金属の
メツシュ又はエキスバンドメタル、パンチトメタルが使
用できる。開口率は、好ましくは２０〜８５％特には、
４０〜９０％、厚みは、好ましくは、０．０５〜５．０
ｍｍ 、特には０，１〜１゜０曽層が使用される。
られる。集電体としては、ニツケルユｍｌなどの金属の
メツシュ又はエキスバンドメタル、パンチトメタルが使
用できる。開口率は、好ましくは２０〜８５％特には、
４０〜９０％、厚みは、好ましくは、０．０５〜５．０
ｍｍ 、特には０，１〜１゜０曽層が使用される。
集電体は、拡散電極の電極層側に結合することができる
が、撥水層側に結合し撥水層を介して電極層に結合する
ことができる。これら集電体の結合は、好ましくは１２
０〜３１０℃、５〜５０ｋｇ／ｃｒｎ’にて熱圧着する
ことにより行なわれる。
が、撥水層側に結合し撥水層を介して電極層に結合する
ことができる。これら集電体の結合は、好ましくは１２
０〜３１０℃、５〜５０ｋｇ／ｃｒｎ’にて熱圧着する
ことにより行なわれる。
過酷な条件での熱圧着は、撥水層及び電極層中の空孔を
潰すことになるので好ましくなく、一方、過度に穏やか
な条件での熱圧着は、結合が十分行なわれないので好ま
しくない。
潰すことになるので好ましくなく、一方、過度に穏やか
な条件での熱圧着は、結合が十分行なわれないので好ま
しくない。
本発明のガス拡散電極は 各種用途の電極として使用で
きるが、なかでも塩化アルカリ電解の酸素還元陰極とし
て使用するのが好適であり、かくしてた場合、電解電圧
の大幅な低下が達成される。
きるが、なかでも塩化アルカリ電解の酸素還元陰極とし
て使用するのが好適であり、かくしてた場合、電解電圧
の大幅な低下が達成される。
本発明のガス拡散電極を陰極として用いて。
塩化アルカｊＪ”ｆｆｌ溶液を電解して水酸化アルカリ
を製造する場合１例えば添付第１図に示した如く、電解
槽１１を通常の方法で陽イオン交換膜１３により、陽極
１２を備えた陽極室１４と陰極室１５に仕切り、該陰極
室１５には酸素還元陰極１Ｂを設けて酸素含有ガス（空
気）供給室１７を形成する。
を製造する場合１例えば添付第１図に示した如く、電解
槽１１を通常の方法で陽イオン交換膜１３により、陽極
１２を備えた陽極室１４と陰極室１５に仕切り、該陰極
室１５には酸素還元陰極１Ｂを設けて酸素含有ガス（空
気）供給室１７を形成する。
１９は被電解液である食塩水などの塩化アルカリ水溶液
の導入口、２０は該水溶液及び生成塩素の出口である。
の導入口、２０は該水溶液及び生成塩素の出口である。
また２１は陰極室への水の供給口であり、２２は生成し
た苛性アルカリ及び水素の出口である。２３及び２４は
ｍ素含有ガスの夫々入口及び出口である。また、第１図
においては、陽極１２はイオン交換膜１３の表面に接触
して設けられている。
た苛性アルカリ及び水素の出口である。２３及び２４は
ｍ素含有ガスの夫々入口及び出口である。また、第１図
においては、陽極１２はイオン交換膜１３の表面に接触
して設けられている。
本発明に用いられる陽極としては、例えばチタンやタン
タルの母材表面にルテニウムやロジウム等の金属の酸化
物を被覆せしめたり、或は白金等の所謂寸法安定性のあ
る金属陽極や黒鉛、グラファイト等を適宜使用し得るが
、これらのうち、前記金属陽極を採用する場合には、く
できるので特に好ましい。
タルの母材表面にルテニウムやロジウム等の金属の酸化
物を被覆せしめたり、或は白金等の所謂寸法安定性のあ
る金属陽極や黒鉛、グラファイト等を適宜使用し得るが
、これらのうち、前記金属陽極を採用する場合には、く
できるので特に好ましい。
［作用Ｊ
本発明のガス拡散電極では、撥水層は、電極層の片側表
面に炭素質除去処理を施すことにより形成される、電極
層と一体となった層からなる。撥水層の厚み（撥水性の
程度に関連）は、電極層の表面から施す炭素質除去法に
よって容易に制御できるので、良好な性能をもつ撥水層
が得られる。また、一体に形成されたものなどで、炭素
質粉末を除去した撥水層と電極層が剥離することがない
。
面に炭素質除去処理を施すことにより形成される、電極
層と一体となった層からなる。撥水層の厚み（撥水性の
程度に関連）は、電極層の表面から施す炭素質除去法に
よって容易に制御できるので、良好な性能をもつ撥水層
が得られる。また、一体に形成されたものなどで、炭素
質粉末を除去した撥水層と電極層が剥離することがない
。
［発明の効果］
本発明のガス拡散電極は、電極層と撥水層とが一体化し
たものであるので、ｍ械的強度及び耐久性が大きく、更
には、従来の排水層の熱圧着タイプの電極と異なり、予
め定められた安定した電極性能を有する。
たものであるので、ｍ械的強度及び耐久性が大きく、更
には、従来の排水層の熱圧着タイプの電極と異なり、予
め定められた安定した電極性能を有する。
［実施例］
ＰＴＦＥ粉末４０重量％とカーボンブラック（米国＋＋
ポット社商品名Ｖ ｕ ｌ ｃ ａ ｎ 蒋坤’２
Ｒ、Ｂ 、 Ｅ 、 Ｔ法Ｎ２吸着比表面ｉ ２５４ば
／ｇ） ＥＩＯ重量％の混和物を凝集法により作り、こ
の混和物に液状潤滑剤（ソルベントナフサ）を配合して
ペースト状混和物を調製し、その混和物を圧縮して、フ
ィッシュテイルからラム押し出して１．２罵履厚のシー
ト状成形物を作った０次にシート状成形物を更に押し出
し方向と直角の方向にロール圧延し。
ポット社商品名Ｖ ｕ ｌ ｃ ａ ｎ 蒋坤’２
Ｒ、Ｂ 、 Ｅ 、 Ｔ法Ｎ２吸着比表面ｉ ２５４ば
／ｇ） ＥＩＯ重量％の混和物を凝集法により作り、こ
の混和物に液状潤滑剤（ソルベントナフサ）を配合して
ペースト状混和物を調製し、その混和物を圧縮して、フ
ィッシュテイルからラム押し出して１．２罵履厚のシー
ト状成形物を作った０次にシート状成形物を更に押し出
し方向と直角の方向にロール圧延し。
厚さ０．３５層Ｉの薄肉シートとした。このシートを３
１０℃に加熱した状態で１．９倍に延伸処理してカーボ
ングラツク入り多孔質ＰＴＦＥ膜を得た。
１０℃に加熱した状態で１．９倍に延伸処理してカーボ
ングラツク入り多孔質ＰＴＦＥ膜を得た。
（導電性多孔質膜Ａ）この膜を８ｃｍ角の大きさに切り
出し少量の分散剤（ロームアンドハース社製トライトン
Ｘ−１００）を含む水を張った超音波洗浄機に浮かべ波
長２０ＫＨｚの超音波を１０分間、膜面に直角に照射し
、片面の表層平均１０μｍ部分のカーボンブラックを除
去した。
出し少量の分散剤（ロームアンドハース社製トライトン
Ｘ−１００）を含む水を張った超音波洗浄機に浮かべ波
長２０ＫＨｚの超音波を１０分間、膜面に直角に照射し
、片面の表層平均１０μｍ部分のカーボンブラックを除
去した。
１０％の塩化白金酸水溶液ｔＯｃｃとインプロパツール
４０ｃｃの混合溶液を上記膜のカーボン粉末を除去して
いない側から、含浸させ、周囲を固定した後、乾帰し、
さらに２５０℃で水素気流−←塩化白金酸を白金に還元
した。かくしてカーボンブラック粉末が除去された撥水
層を片面に有し、白金を０．５−ｇ／ｃｔｎ’の割合で
付着したカーボンブラック入り多孔質ＰＴＦＥ［からな
る多孔性電極層からなるガス拡散電極を得た。さらにこ
の電極の撥水層とは反対側にカーボンブラックとＦＥＰ
の混合物（混合比２：５）で塗布した、銀メッキニッケ
ル製エスクパンデッドメタル（短径１ｍｍ、長径２ｍｍ
、厚さ０．１ｍ膳）を３００℃で加熱圧着した。
４０ｃｃの混合溶液を上記膜のカーボン粉末を除去して
いない側から、含浸させ、周囲を固定した後、乾帰し、
さらに２５０℃で水素気流−←塩化白金酸を白金に還元
した。かくしてカーボンブラック粉末が除去された撥水
層を片面に有し、白金を０．５−ｇ／ｃｔｎ’の割合で
付着したカーボンブラック入り多孔質ＰＴＦＥ［からな
る多孔性電極層からなるガス拡散電極を得た。さらにこ
の電極の撥水層とは反対側にカーボンブラックとＦＥＰ
の混合物（混合比２：５）で塗布した、銀メッキニッケ
ル製エスクパンデッドメタル（短径１ｍｍ、長径２ｍｍ
、厚さ０．１ｍ膳）を３００℃で加熱圧着した。
か−るガス拡散電極を陰極としてイオン交換膜と陽極を
接触させ、膜と陰極の間を５腸鳳に保った第１図に示す
電解槽を組立た。陽極としてはチタン酸のエクスパンド
メタル表面に酸化ルチニウムと酸化イリジウムの固溶体
を被覆した金属陽極を用い、イオン交換膜としては陽極
側の面に酸化ジルコニウムの多孔質層を １ｍｇ／ｃｒ
ｎ’の割合で付着した０２ Ｆ４とＣＦ ＝ ＣＦＯＣ
ＣＦ２ ） ３ ＣＯＯＣＨ３のコポリマーからなる膜
状物（膜厚２８θμ層、官得られた含フッ素陽イオン交
換膜を用い、ガス供給室には炭酸ガスを除去した空気を
０．５！；Ｌ／分の割合で供給しつつ、４Ａの電流（電
波密度２０Ａ／ｄｍ’ ）で食塩水の電解を行なった。
接触させ、膜と陰極の間を５腸鳳に保った第１図に示す
電解槽を組立た。陽極としてはチタン酸のエクスパンド
メタル表面に酸化ルチニウムと酸化イリジウムの固溶体
を被覆した金属陽極を用い、イオン交換膜としては陽極
側の面に酸化ジルコニウムの多孔質層を １ｍｇ／ｃｒ
ｎ’の割合で付着した０２ Ｆ４とＣＦ ＝ ＣＦＯＣ
ＣＦ２ ） ３ ＣＯＯＣＨ３のコポリマーからなる膜
状物（膜厚２８θμ層、官得られた含フッ素陽イオン交
換膜を用い、ガス供給室には炭酸ガスを除去した空気を
０．５！；Ｌ／分の割合で供給しつつ、４Ａの電流（電
波密度２０Ａ／ｄｍ’ ）で食塩水の電解を行なった。
陽極室の食塩濃度が３．５規定、陰極室の苛性ソーダ濃
度が３５重着％を維持する様に、それぞれ陽極室に供給
する食塩水と陰極室に供給する水の供給量を調節しつつ
電解した結果、初期摺電圧は２．１０Ｖであり、３００
０時間電解を継続後の摺電圧の上昇は０．０５Ｖであっ
た。
度が３５重着％を維持する様に、それぞれ陽極室に供給
する食塩水と陰極室に供給する水の供給量を調節しつつ
電解した結果、初期摺電圧は２．１０Ｖであり、３００
０時間電解を継続後の摺電圧の上昇は０．０５Ｖであっ
た。
また、この間電解槽の空気室側への苛性ソーダの漏れは
生成した苛性ソーダの１％以下で、苛性ソーダ生成の電
流効率は９４％であった。
生成した苛性ソーダの１％以下で、苛性ソーダ生成の電
流効率は９４％であった。
［比較例１］
ＰＴＦＥ粉末に液状潤滑剤（ソルベントナフサ）を配合
してペースト状混和物を調製し、その混和物を圧縮して
、フィッシュテイルからラム押し出して０．５■厚のシ
ート状成形物を作った。
してペースト状混和物を調製し、その混和物を圧縮して
、フィッシュテイルからラム押し出して０．５■厚のシ
ート状成形物を作った。
次にシート状成形物を更に押し出し方向と直角−一−：
の方向にローノＪＥｊ延し、厚さ０．０５＋＊ｍの薄肉
シートとした。このシートを３００℃の雰囲気中で延伸
して多孔化し、延伸状態を保持したまま３２０°Ｃに加
熱して熱処理した後、冷却して、厚さ０．０１ｍｍの多
孔質ＰＴＦＥ膜からなる撥水層を得た。
シートとした。このシートを３００℃の雰囲気中で延伸
して多孔化し、延伸状態を保持したまま３２０°Ｃに加
熱して熱処理した後、冷却して、厚さ０．０１ｍｍの多
孔質ＰＴＦＥ膜からなる撥水層を得た。
一方、実施例１で使用した導電性多孔質ＭＡに超音波処
理せずに実施例１と同様にして０．５■ｇ／ｃｍ２の白
金を付着させた膜からなる多孔性電極層を得た。上記撥
水層と電極層とを重ね合せ、室温で５０ｋｇ／ｃｍ２で
プレスし、さらに金型で固定して窒素雰囲気中３００℃
で熱処理して、両者を積層したこの積層物の電極層側に
実施例１ち同様にしてニッケル製のエクスパンデッドメ
ツシュを接着して電極とした。この電極を用いて、実施
例１と同じ条件で電解したところ初期摺電圧は２．１０
Ｖとかわらなかったが、２５０時間電解を継続した後の
摺電圧の上昇は０．２０Ｖであった。この間電解槽の空
気室側の液の苛性ソーダ濃度は１０重量％まで上昇し、
また、カーボンブラック入り多孔質ＰＴＦＥ膜と多孔質
ＰＴＦＥ膜の間に剥離が認められた。
理せずに実施例１と同様にして０．５■ｇ／ｃｍ２の白
金を付着させた膜からなる多孔性電極層を得た。上記撥
水層と電極層とを重ね合せ、室温で５０ｋｇ／ｃｍ２で
プレスし、さらに金型で固定して窒素雰囲気中３００℃
で熱処理して、両者を積層したこの積層物の電極層側に
実施例１ち同様にしてニッケル製のエクスパンデッドメ
ツシュを接着して電極とした。この電極を用いて、実施
例１と同じ条件で電解したところ初期摺電圧は２．１０
Ｖとかわらなかったが、２５０時間電解を継続した後の
摺電圧の上昇は０．２０Ｖであった。この間電解槽の空
気室側の液の苛性ソーダ濃度は１０重量％まで上昇し、
また、カーボンブラック入り多孔質ＰＴＦＥ膜と多孔質
ＰＴＦＥ膜の間に剥離が認められた。
［比較例２］
電極層と撥水層との積層を３５０℃、７５ｋｇ／ｃｍ２
の条件で行なった他は、比較例１と同様にして電極を製
造し、同じ条件で電解したところ、初・期摺電圧は３０
Ｖであった。
の条件で行なった他は、比較例１と同様にして電極を製
造し、同じ条件で電解したところ、初・期摺電圧は３０
Ｖであった。
Ｅ実施例２］
実施例１において超音波処理のかわりに、プラズマ処理
して電極を作成した。プラズマ処理はガラス基板上にガ
ラス製の枠を用いて、導電性多孔質膜Ａを固定し、低温
灰化装設（棟木製ＬＴＡ−２ｄ ）を用い酸素分圧２
ｔｏｒｒ、出力５０Ｗで３０分処理した。処理後露出面
の表層平均８μ鳳のカーボンブラック粉末が除去されて
いた。
して電極を作成した。プラズマ処理はガラス基板上にガ
ラス製の枠を用いて、導電性多孔質膜Ａを固定し、低温
灰化装設（棟木製ＬＴＡ−２ｄ ）を用い酸素分圧２
ｔｏｒｒ、出力５０Ｗで３０分処理した。処理後露出面
の表層平均８μ鳳のカーボンブラック粉末が除去されて
いた。
この電極を用い、実施例１と同様にして、電解を行なっ
たところ、初期摺電圧は２．０９Ｖであり３０００時間
後の摺電圧の上昇は、ｏ、ｏｅｖであった。この間の電
解槽の空気室側への苛性ソーダへの漏れは、生成した苛
性ソーダの１％以下で、電流効率は９４％であった。
たところ、初期摺電圧は２．０９Ｖであり３０００時間
後の摺電圧の上昇は、ｏ、ｏｅｖであった。この間の電
解槽の空気室側への苛性ソーダへの漏れは、生成した苛
性ソーダの１％以下で、電流効率は９４％であった。
［実施例３］
実施例１において超音波処理のかわりに、酸化処理して
電極を作成した。酸化処理は濃硝酸を用い、２枚の導電
性多孔質１１ｉＡを重ね、ＰＴＦＥ製の枠で固定して濃
硝酸中に浸漬し、１００℃で６０分処理し、１００℃で
６０分処理した。処理後、濃硝酸に接していた表面層の
平均３μのカーボンブラック粉末が除去されていた。
電極を作成した。酸化処理は濃硝酸を用い、２枚の導電
性多孔質１１ｉＡを重ね、ＰＴＦＥ製の枠で固定して濃
硝酸中に浸漬し、１００℃で６０分処理し、１００℃で
６０分処理した。処理後、濃硝酸に接していた表面層の
平均３μのカーボンブラック粉末が除去されていた。
この電極を用い、実施例１と同様にして、電解を行なっ
たところ、初期摺電圧は２．１１Ｖであり３０００時間
後の摺電圧の上昇は、 ０．１０Ｖであった。この間の
電解槽の空気室側への苛性ソーダへの漏れは、生成した
苛性ソーダの１％以下で、電流効率は３４％であった。
たところ、初期摺電圧は２．１１Ｖであり３０００時間
後の摺電圧の上昇は、 ０．１０Ｖであった。この間の
電解槽の空気室側への苛性ソーダへの漏れは、生成した
苛性ソーダの１％以下で、電流効率は３４％であった。
［実施例４］
実施例１において超音波処理のかわりに、アルカリ処理
して電極を作成した。アルカリ処理は５０ｖｔ％苛性ソ
ーダ水溶液を用い、導電性多孔質＠Ａを浮べ、酸素ガス
を流しながら、１３０℃１０時間処理した。処理後、液
に接していた面の表面層へ光ｐ５ＪＬのカーボンブラッ
ク粉末が除去されていた。
して電極を作成した。アルカリ処理は５０ｖｔ％苛性ソ
ーダ水溶液を用い、導電性多孔質＠Ａを浮べ、酸素ガス
を流しながら、１３０℃１０時間処理した。処理後、液
に接していた面の表面層へ光ｐ５ＪＬのカーボンブラッ
ク粉末が除去されていた。
この電極を用い、実施例１と同様にして、電解を行なっ
たところ、初期摺電圧は２．１０Ｖであり３０００時間
後の摺電圧の上昇は、０．０９Ｖであった。この間の電
解槽の空気室側への苛性ソーダへの漏れは、生成した苛
性ソーダの１％以下で、電流効率は９４％であった。
たところ、初期摺電圧は２．１０Ｖであり３０００時間
後の摺電圧の上昇は、０．０９Ｖであった。この間の電
解槽の空気室側への苛性ソーダへの漏れは、生成した苛
性ソーダの１％以下で、電流効率は９４％であった。
第１図は１本発明の電極を、塩化アルカリ電解槽の酸素
還元陰極として使用した一例を示す説明図である。 １２−−−一陽極、 １３−−−一陽イオン交換膜
、１４−−−一陽極室、 １５−−−一陰極室。 １Ｂ−−−−ガス拡散電極、 １７−−−−ガス供給
室染 ！ ｆｑ Ｉ′ｊ 図
還元陰極として使用した一例を示す説明図である。 １２−−−一陽極、 １３−−−一陽イオン交換膜
、１４−−−一陽極室、 １５−−−一陰極室。 １Ｂ−−−−ガス拡散電極、 １７−−−−ガス供給
室染 ！ ｆｑ Ｉ′ｊ 図
Claims (4)
- （１）触媒及び炭素質粉末を含む含フッ素重合体からな
る多孔性電極層の片側表面に、炭素質粉末の除去処理を
程こし、該処理された片側面が電極層のガス側に面し且
つ電極層と一体化した撥水層を形成するようにしたこと
を特徴とするガス拡散電極。 - （２）炭素質粉末の除去処理が、超音波処理、プラズマ
処理、酸化処理又はアルカリ処理である特許請求の範囲
（１）の電極。 - （３）炭素質粉末が除去される厚みが、多孔性電極層の
表面下３０μｍ以下である特許請求の範囲（１）又は（
２）の電極。 - （４）多孔性電極層が、ポリ四フッ化エチレンの連続微
細多孔質基材からなる特許請求の範囲（１）、（２）又
は（３）の電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60107004A JPS61266591A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | ガス拡散電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60107004A JPS61266591A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | ガス拡散電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61266591A true JPS61266591A (ja) | 1986-11-26 |
Family
ID=14448047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60107004A Pending JPS61266591A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | ガス拡散電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61266591A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05287571A (ja) * | 1992-04-10 | 1993-11-02 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 気体捕集電極及びその製造方法 |
| JPH05311475A (ja) * | 1992-05-07 | 1993-11-22 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | ガス拡散電極及びその製造方法 |
| JPH0693486A (ja) * | 1992-02-28 | 1994-04-05 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | ガス拡散電極 |
| CN112164806A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-01 | 复旦大学 | 一种ptfe中空纤维微孔气体扩散电极的制备方法 |
-
1985
- 1985-05-21 JP JP60107004A patent/JPS61266591A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0693486A (ja) * | 1992-02-28 | 1994-04-05 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | ガス拡散電極 |
| JPH05287571A (ja) * | 1992-04-10 | 1993-11-02 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 気体捕集電極及びその製造方法 |
| JPH05311475A (ja) * | 1992-05-07 | 1993-11-22 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | ガス拡散電極及びその製造方法 |
| CN112164806A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-01 | 复旦大学 | 一种ptfe中空纤维微孔气体扩散电极的制备方法 |
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