JPS6152383A - 陽イオン交換膜を電解質とする電気化学装置 - Google Patents
陽イオン交換膜を電解質とする電気化学装置Info
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- JPS6152383A JPS6152383A JP59174679A JP17467984A JPS6152383A JP S6152383 A JPS6152383 A JP S6152383A JP 59174679 A JP59174679 A JP 59174679A JP 17467984 A JP17467984 A JP 17467984A JP S6152383 A JPS6152383 A JP S6152383A
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- JP
- Japan
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- cation exchange
- exchange membrane
- cathode
- electrolyte
- anode
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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
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0232—Metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
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- 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
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、陽イオン交換膜を電解質とする電気化学装置
に関するものである。さらに詳しく−は、陽イオン交換
膜に電極を一体に接合した構造の陽イオン交換膜を電解
質とする電気化学装置に関するしのである。
に関するものである。さらに詳しく−は、陽イオン交換
膜に電極を一体に接合した構造の陽イオン交換膜を電解
質とする電気化学装置に関するしのである。
陽イオン交換膜を電解質とする電気化学装置には、燃Ｆ
４電池、水電解槽、電気化学的脱酸素装置。
４電池、水電解槽、電気化学的脱酸素装置。
電気化学的酸素発生装置、電気化学的水素分Ｍ装置９食
塩電解槽、塩酸電解槽、水電解式湿度センサー等がある
が、本発明はこれらすべての電気化学装置に適用される
。
塩電解槽、塩酸電解槽、水電解式湿度センサー等がある
が、本発明はこれらすべての電気化学装置に適用される
。
従来の技術
陽イオン交換膜を電解質とづる電気化学装置においては
、電極が陽イオン交換膜に一体に接合されているのが普
通である。陽イオン交換膜への電極の接合方法としては
、電極触媒粉末とフッ素樹脂結着剤との混合物を圧着す
る方法（例えば米国特許３１３４６９７号、特公昭３８
−８８５６号）と無電解メッキ法（例えば特開昭５５−
３８９３４号）とがある。陽イオン交換膜としては、パ
ーフルオロカーボンにイオン交換基としてスルフォンｍ
基あるいはカルボン酸基を導入したものが一般的に用い
られている。いずれにしても、陽イオン交換膜を電解質
とする電気化学装置の集電方法としては、陽イオン交換
膜に一体に接合された電極の、１−に工Ａスパントメタ
ルラスを押圧して、電気的接触を保つという方法が一般
に採用されている（例えば特開昭５３−５２２９７号）
。エキスバンドメタルラスの材料としてば、耐蝕性とい
う観点から、チタン、タンタル。
、電極が陽イオン交換膜に一体に接合されているのが普
通である。陽イオン交換膜への電極の接合方法としては
、電極触媒粉末とフッ素樹脂結着剤との混合物を圧着す
る方法（例えば米国特許３１３４６９７号、特公昭３８
−８８５６号）と無電解メッキ法（例えば特開昭５５−
３８９３４号）とがある。陽イオン交換膜としては、パ
ーフルオロカーボンにイオン交換基としてスルフォンｍ
基あるいはカルボン酸基を導入したものが一般的に用い
られている。いずれにしても、陽イオン交換膜を電解質
とする電気化学装置の集電方法としては、陽イオン交換
膜に一体に接合された電極の、１−に工Ａスパントメタ
ルラスを押圧して、電気的接触を保つという方法が一般
に採用されている（例えば特開昭５３−５２２９７号）
。エキスバンドメタルラスの材料としてば、耐蝕性とい
う観点から、チタン、タンタル。
ニオブ等のバルブメタルあるいはこれらのバルブメタル
に貴金属メッキを施したものが使用されている。エキス
バンドメタルラスは集電体としての１幾能の他に、反応
剤あるいは反応生成物を均等に供給したり、とり出した
りするための拡散体ともいうべき機能をもっている。
に貴金属メッキを施したものが使用されている。エキス
バンドメタルラスは集電体としての１幾能の他に、反応
剤あるいは反応生成物を均等に供給したり、とり出した
りするための拡散体ともいうべき機能をもっている。
発明が解決しようとする問題点
エキスバンドメタルラスの開口部は一般に直径が１ｍｍ
以上と大きい。したがって、陽イオン交換膜に接合され
た電極の上からエキスバンドメタルラスを押圧すると、
メタル部分が電極にくい込み、しばしば電極が損傷を受
けるとともに、ときには陽イオン交換膜に穴が開いてし
まうという問題が見られる。
以上と大きい。したがって、陽イオン交換膜に接合され
た電極の上からエキスバンドメタルラスを押圧すると、
メタル部分が電極にくい込み、しばしば電極が損傷を受
けるとともに、ときには陽イオン交換膜に穴が開いてし
まうという問題が見られる。
問題点を解決するための手段
本発明は、チタンの丸棒に刃物を振動させながら押しあ
て、切削して得られるチタンの短繊維を焼結して得られ
る多孔体を集電体とすることにより、上述の問題点を解
決しようとするものである。
て、切削して得られるチタンの短繊維を焼結して得られ
る多孔体を集電体とすることにより、上述の問題点を解
決しようとするものである。
作用
金属の丸棒に刃物を振動させながら押しあて、切削して
短繊維を製造する方法はびびり振動切削法と呼ばれてい
る。このびびり振動切削法で１ｑられたチタンの短繊維
を焼結しでなる多孔体は、一般に孔径が０．５ｎｕｌｌ
以下になり、気孔率が８０〜９０％でも繊維の絡みのた
めに機械的強度が大きい。
短繊維を製造する方法はびびり振動切削法と呼ばれてい
る。このびびり振動切削法で１ｑられたチタンの短繊維
を焼結しでなる多孔体は、一般に孔径が０．５ｎｕｌｌ
以下になり、気孔率が８０〜９０％でも繊維の絡みのた
めに機械的強度が大きい。
このような多孔体を陽イオン交換膜を電解質どする電気
化学装置の集電体として使用すると、その孔径が、エキ
スバンドメタルラスの開口部の直径より小さいので、メ
タルの部分が電極あるいは陽イオン交換膜にくい込みす
ぎるという事態が回避される。またこの多孔体は気孔率
が非常に大きいので、拡散体としての機能も充分前ねそ
なえている。
化学装置の集電体として使用すると、その孔径が、エキ
スバンドメタルラスの開口部の直径より小さいので、メ
タルの部分が電極あるいは陽イオン交換膜にくい込みす
ぎるという事態が回避される。またこの多孔体は気孔率
が非常に大きいので、拡散体としての機能も充分前ねそ
なえている。
チタンの多孔体を製造する方法としては、粉末冶金法も
あるが、粉末冶金法で得られるチタンの多孔体はびびり
振動切削法で得られた多孔体に比較すると、孔径が小さ
くなりすぎ拡散体としての性能に難点があるし、機械的
強度が小さい。このような意味から、陽イオン交換膜を
電解質とする電気化学装置の集電体としては、びびり振
動切削法によって得られたチタンの短繊維を焼結して得
られる多孔体が特にすぐれている。
あるが、粉末冶金法で得られるチタンの多孔体はびびり
振動切削法で得られた多孔体に比較すると、孔径が小さ
くなりすぎ拡散体としての性能に難点があるし、機械的
強度が小さい。このような意味から、陽イオン交換膜を
電解質とする電気化学装置の集電体としては、びびり振
動切削法によって得られたチタンの短繊維を焼結して得
られる多孔体が特にすぐれている。
なお上述の多孔体に貴金属メッキを施したものを用いる
ことも有効である。
ことも有効である。
実施例
第１図に本発明の一実施例にかかる陽イオン交換膜を電
解質とする水電解槽の断面構造を示、す。
解質とする水電解槽の断面構造を示、す。
パーフルオロカーボンにスルフォン酸基を導入してなる
陽イオン交換膜（１）の片面に、無電解メッキ法により
、白金からなる陰極（２）が、他面にロジウムからなる
陽極（３）がそれぞれ一体に接合されている。陰極（２
）、の背面には、びびり振動切削法によって得られたチ
タンの短繊維を焼結してなる多孔性チタン製の陰極第１
集電休（４）、エキスバンドチタン製の陰極第２集電体
（５）およびチタン製の陰極端子板（６）が配設されて
いる。陽極（３〉の背面には、びびり振動切削法によっ
て得られたチタンの短繊維を焼結してなる多孔性チタン
を白金メッキしてなる陽極第１東電体（１）、エキスバ
ンドチタン製の陽極第２集電休（８）およびチタン製の
陽極端子板（９）が配設されている。
陽イオン交換膜（１）の片面に、無電解メッキ法により
、白金からなる陰極（２）が、他面にロジウムからなる
陽極（３）がそれぞれ一体に接合されている。陰極（２
）、の背面には、びびり振動切削法によって得られたチ
タンの短繊維を焼結してなる多孔性チタン製の陰極第１
集電休（４）、エキスバンドチタン製の陰極第２集電体
（５）およびチタン製の陰極端子板（６）が配設されて
いる。陽極（３〉の背面には、びびり振動切削法によっ
て得られたチタンの短繊維を焼結してなる多孔性チタン
を白金メッキしてなる陽極第１東電体（１）、エキスバ
ンドチタン製の陽極第２集電休（８）およびチタン製の
陽極端子板（９）が配設されている。
これらの水電解槽構成要素は、水素導出口（１０）が設
けられたポリプロピレン類の陰極側押板（１１）と、水
供給口（１２）および酸素導出口（１３）が設けられた
ポリプロピレン類の陽極側押板（１４）との間に、パツ
キン（１５） （１５’ ） （１５″） （，
１５）ともども挟持され、絶縁被覆を施したボルト（１
６）（１６’ ）およびナツト（１７） （１７’
）によってネジ締めされている。水供給口（１２）から
純水を供給しつつ、陰極端子板（６）と陽極端子板（９
）との間に直流電流を通電すると、水の電解が起り、水
環出口（１０）から水素が導出され、酸素導出口（１３
）から酸素が導出される。
けられたポリプロピレン類の陰極側押板（１１）と、水
供給口（１２）および酸素導出口（１３）が設けられた
ポリプロピレン類の陽極側押板（１４）との間に、パツ
キン（１５） （１５’ ） （１５″） （，
１５）ともども挟持され、絶縁被覆を施したボルト（１
６）（１６’ ）およびナツト（１７） （１７’
）によってネジ締めされている。水供給口（１２）から
純水を供給しつつ、陰極端子板（６）と陽極端子板（９
）との間に直流電流を通電すると、水の電解が起り、水
環出口（１０）から水素が導出され、酸素導出口（１３
）から酸素が導出される。
なお、びびり振動切削法で得られるチタンの短繊維の太
さを５０ミクロン、長さを２．５ｍｇ＋とした。
さを５０ミクロン、長さを２．５ｍｇ＋とした。
またチタンの多孔体の厚みは１１ＩｌｌＩｌ、気孔率は
９０％であった。
９０％であった。
発明の効果
上述の実施例で得られた水電解槽をＡとし、上述の実施
例において、第１集電体としてチタンの多孔体の代りに
、開口部の最長部が２＋＋＋ｍ 、最短部が１ｍｍのエ
キスバンドチタンを用いた従来型水電解槽をＢとし、そ
れぞれ５０台を５００日間連続作動させた。なお水素の
圧力が４．２気圧になるようにした。その結果、への場
合には５０台の内１台も異常が認められなかったのに対
し、Ｂの場合には５０台のうら １台が３４０日間目、
もう １台が４２０日間目に水素の圧力が１気圧に低下
してしまった。そこで、この２台を解体調査したところ
、いずれもエキスバンドチタンが電極に深くくい込み、
陽イオン交換膜に穴が開いていた。すなわち、水素の圧
ノ〕が低下した原因は陽イオン交換膜に穴が開いたため
である。
例において、第１集電体としてチタンの多孔体の代りに
、開口部の最長部が２＋＋＋ｍ 、最短部が１ｍｍのエ
キスバンドチタンを用いた従来型水電解槽をＢとし、そ
れぞれ５０台を５００日間連続作動させた。なお水素の
圧力が４．２気圧になるようにした。その結果、への場
合には５０台の内１台も異常が認められなかったのに対
し、Ｂの場合には５０台のうら １台が３４０日間目、
もう １台が４２０日間目に水素の圧力が１気圧に低下
してしまった。そこで、この２台を解体調査したところ
、いずれもエキスバンドチタンが電極に深くくい込み、
陽イオン交換膜に穴が開いていた。すなわち、水素の圧
ノ〕が低下した原因は陽イオン交換膜に穴が開いたため
である。
第１図は本発明のへ一実施例にかかる陽イオン交換膜を
電解質とする水電解槽の断面構造を示す。
電解質とする水電解槽の断面構造を示す。
Claims (1)
- １、電解質としての陽イオン交換膜に電極を一体に接合
してなる電気化学装置において、チタンの丸棒に刃物を
振動させながら押しあて、切削して得られるチタン短繊
維を焼結してなる多孔性集電体を前記電極に押圧してな
ることを特徴とする陽イオン交換膜を電解質とする電気
化学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59174679A JPS6152383A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 陽イオン交換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 |
|---|---|---|---|
| JP59174679A JPS6152383A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 陽イオン交換膜を電解質とする電気化学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6152383A true JPS6152383A (ja) | 1986-03-15 |
Family
ID=15982795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59174679A Pending JPS6152383A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 陽イオン交換膜を電解質とする電気化学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6152383A (ja) |
Cited By (11)
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- 1984-08-21 JP JP59174679A patent/JPS6152383A/ja active Pending
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