JPS6167789A - イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 - Google Patents
イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法Info
- Publication number
- JPS6167789A JPS6167789A JP59190335A JP19033584A JPS6167789A JP S6167789 A JPS6167789 A JP S6167789A JP 59190335 A JP59190335 A JP 59190335A JP 19033584 A JP19033584 A JP 19033584A JP S6167789 A JPS6167789 A JP S6167789A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- ion exchange
- exchange resin
- catalyst powder
- electrode catalyst
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
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、イオン交換樹脂膜−電極接合体の製）告法に
関するしのである。さらに詳しくは、本発明は、燃料電
池、水雷前槽、自Ｉｎ電解槽、塩酸電解槽５．電気化学
的酸素分前装置、電気化学的水素分蝕装買、水雷解式湿
麿しンサー等の各種電気化学装置に用いられるイオン交
１１！Ｉ！樹脂膜−電極接合体の製造法に関するもので
ある。
関するしのである。さらに詳しくは、本発明は、燃料電
池、水雷前槽、自Ｉｎ電解槽、塩酸電解槽５．電気化学
的酸素分前装置、電気化学的水素分蝕装買、水雷解式湿
麿しンサー等の各種電気化学装置に用いられるイオン交
１１！Ｉ！樹脂膜−電極接合体の製造法に関するもので
ある。
従来の技術
イオン交換樹脂膜を固体電ＩＧ′？貿どし、こ４１に電
極を一体に接合した電気化学装置どしてすでに燃わ１宙
池（例えばアメリカ特許３１３４Ｇ！’！７弓〉、水雷
。
極を一体に接合した電気化学装置どしてすでに燃わ１宙
池（例えばアメリカ特許３１３４Ｇ！’！７弓〉、水雷
。
前槽（例えばＪ、 Ｓ、 Ｂｏｎｅ 、ρｒｏｃＣｅｄ
ｉｎｇｓ ｏｒ１４ｔｈ Δｎｎｕａｌ ｐｏｗｅ
ｒ ３ｏｕｒｃｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ 。
ｉｎｇｓ ｏｒ１４ｔｈ Δｎｎｕａｌ ｐｏｗｅ
ｒ ３ｏｕｒｃｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ 。
ｐ６２〜ＧＡ （ｊ９．６０）、 ） 、ハロゲン化物
の電解槽〈例えば特開昭５’ｌ−１０７４９３８） 、
電気化学的酸素分前装置（例えば特公昭４３＝２５００
１号、あるいは特公昭５６−３３９７９弓）、電気化学
的酸素分前装置（例えば５ｔａｎｌｅｙ ｌ−１，Ｌ
ａｎｑｅｒ ａｎｒｌ Ｒｏｂｅｒｔ Ｇ、 ｌｌａ
ｌｄｅｍａｌｌ 、 ３ＣｉＯｌＩＣＱ、 Ｖｏ
ｌ １４２． Ｎｏ 、 ３５８７ （１９Ｇ
３））および水電解式湿痕センサー（例えば竹中啓恭。
の電解槽〈例えば特開昭５’ｌ−１０７４９３８） 、
電気化学的酸素分前装置（例えば特公昭４３＝２５００
１号、あるいは特公昭５６−３３９７９弓）、電気化学
的酸素分前装置（例えば５ｔａｎｌｅｙ ｌ−１，Ｌ
ａｎｑｅｒ ａｎｒｌ Ｒｏｂｅｒｔ Ｇ、 ｌｌａ
ｌｄｅｍａｌｌ 、 ３ＣｉＯｌＩＣＱ、 Ｖｏ
ｌ １４２． Ｎｏ 、 ３５８７ （１９Ｇ
３））および水電解式湿痕センサー（例えば竹中啓恭。
島養栄−９川見洋二、センυ技術、 Ｖｏｌ、４ Ｎｏ
。
。
５ （１９８４） ）などが提案されている。
イＡン交換４ｔｌ脂膜としては、かってはスヂレンージ
ビニルベンじン樹脂を母核どし、これにイオン交換基を
導入したものが用いられていたが、近年になって、スル
フォン酸基、カルボン酸基あるい【ま両者をイオン交換
基として有するパーフルオロカーボン４ｉＭ脂が、より
すぐれているという理由から一般的に利用されるＪテう
になっている。イオン交換３；＜は、燃１′＋１電池あ
るいは水電解槽では、プロ１〜ン型のものが利用され、
食塩電解槽ではり−ｈリウムイΔン型のものが用いられ
る。
ビニルベンじン樹脂を母核どし、これにイオン交換基を
導入したものが用いられていたが、近年になって、スル
フォン酸基、カルボン酸基あるい【ま両者をイオン交換
基として有するパーフルオロカーボン４ｉＭ脂が、より
すぐれているという理由から一般的に利用されるＪテう
になっている。イオン交換３；＜は、燃１′＋１電池あ
るいは水電解槽では、プロ１〜ン型のものが利用され、
食塩電解槽ではり−ｈリウムイΔン型のものが用いられ
る。
イオン交１β樹脂膜に電極を一体に接合する方法どして
は、電極触媒粉末と結着剤としてのフッ素樹脂との混合
物をイオン交換樹脂膜に加熱圧着する方法（例えば、ア
メリカ特許３１３４６０７号、特公昭５８−１５５４４
号）と電極触媒全屈をイオン交換樹脂膜に無電解メツ」
−する方法（例えば１１間昭５５−３ Ｂ ”１３４号
）とがある。
は、電極触媒粉末と結着剤としてのフッ素樹脂との混合
物をイオン交換樹脂膜に加熱圧着する方法（例えば、ア
メリカ特許３１３４６０７号、特公昭５８−１５５４４
号）と電極触媒全屈をイオン交換樹脂膜に無電解メツ」
−する方法（例えば１１間昭５５−３ Ｂ ”１３４号
）とがある。
電極は、電気化学′ｌ！！１ｔｉｆｆの種類にＪ、って
異なるが、大別するとガス拡散電極とガス発生電極とに
分類することができる。ガス拡散電極の場合には、反応
ガスが電極に供給され、ガス発生電極の場合には、電解
反応によってガスが電極から発生する。
異なるが、大別するとガス拡散電極とガス発生電極とに
分類することができる。ガス拡散電極の場合には、反応
ガスが電極に供給され、ガス発生電極の場合には、電解
反応によってガスが電極から発生する。
ガス拡１１シ電極は燃わＩ電池、電気化学的酸素分削装
首の陰極、電気化学的水素弁（１ｉ［装置の陽極、 ｄ
−３よび酸素を陰極減極剤とする場合のハロゲン化物電
解４１１１の１１２１！ｉに用いられる。ガス発生電極
は、水電解槽、電気化学的酸素分離装置の陽極、電気化
学的水素弁ｔｒｉｌｌ装回のＩＩ２極、ハロゲン化物電
解槽の陽極などに用いられる。
首の陰極、電気化学的水素弁（１ｉ［装置の陽極、 ｄ
−３よび酸素を陰極減極剤とする場合のハロゲン化物電
解４１１１の１１２１！ｉに用いられる。ガス発生電極
は、水電解槽、電気化学的酸素分離装置の陽極、電気化
学的水素弁ｔｒｉｌｌ装回のＩＩ２極、ハロゲン化物電
解槽の陽極などに用いられる。
一般に、−，１−Ｊのイオン交換樹脂膜に電極を一体に
接合する方法の〜うち、加熱圧着法は、ガス拡散型（か
ｄ３ Ｊ：びガス発生電極の双方に適用できるが、無電
解メッキ法（ｊｌ、ガス発生電極にしか適用でき４丁い
。これは、ガス発生電極の場合には電極の反応サイ１へ
が水に濡れてもかまわないが、ガス拡散電極の場合には
、水に濡れる部分と水に濡れない部分とが共存していな
いと反応が首尾よく進まないからである。つまり、加熱
圧着法における結？１剤としてのフッ素樹脂の撥水性が
ガス拡散電極反応に有効に寄Ｆ５でる。
接合する方法の〜うち、加熱圧着法は、ガス拡散型（か
ｄ３ Ｊ：びガス発生電極の双方に適用できるが、無電
解メッキ法（ｊｌ、ガス発生電極にしか適用でき４丁い
。これは、ガス発生電極の場合には電極の反応サイ１へ
が水に濡れてもかまわないが、ガス拡散電極の場合には
、水に濡れる部分と水に濡れない部分とが共存していな
いと反応が首尾よく進まないからである。つまり、加熱
圧着法における結？１剤としてのフッ素樹脂の撥水性が
ガス拡散電極反応に有効に寄Ｆ５でる。
電気化学反応は、電極と電解ＹＴどの界面で起り、その
電気化学セルの電流−電圧特性は、電極と雷Ｗ？質どの
接触面積に大ぎく影響される。電解質が水溶液である場
合には一般に電極と電解質との接触面積が大きいのに対
し、電解質がイオン交換樹脂膜のＪ：うな固体電解質の
場合には、電極と電解質との接触面積が相対的に小さい
。この問題を改善する方法のひとつに、例えば特公昭４
５−１４２２０号に記載されているように、固体電解質
どしてのイオン交換樹脂膜と電極との間に、電極触媒粉
末とイオン交換樹脂粉末ど結着剤どの混合物層を介在さ
せ、電極と固体電解質との接触面積を増大させる方法が
ある。
電気化学セルの電流−電圧特性は、電極と雷Ｗ？質どの
接触面積に大ぎく影響される。電解質が水溶液である場
合には一般に電極と電解質との接触面積が大きいのに対
し、電解質がイオン交換樹脂膜のＪ：うな固体電解質の
場合には、電極と電解質との接触面積が相対的に小さい
。この問題を改善する方法のひとつに、例えば特公昭４
５−１４２２０号に記載されているように、固体電解質
どしてのイオン交換樹脂膜と電極との間に、電極触媒粉
末とイオン交換樹脂粉末ど結着剤どの混合物層を介在さ
せ、電極と固体電解質との接触面積を増大させる方法が
ある。
発明が解決しようどする問題点
上述の特公昭４５−１４２２０ｊ３に記載されているイ
オン交換樹脂膜と電極との接触面積を増大させる方法は
、基本的考え方としては極めて有効である。
オン交換樹脂膜と電極との接触面積を増大させる方法は
、基本的考え方としては極めて有効である。
しかし、ここで採用されている材料に問題があって、イ
オン交換樹脂膜と電極との接合体を用いた電気化学装置
の性能に限界があった。すなわち、上記文献ではイオン
交換樹脂粉末石としてスルフォン酸基を増大したスヂレ
ンージビニルベンゼン共重合体が用いられているため、
耐熱性および化学的安定性に問題がある。また電極Ｆ７
Ｉ！媒粉末とイオン交換樹脂粉末と結着剤との混合物層
におりるイオン交換樹脂粉末材１′３１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が用いら
れているが、このｌ、ｊ １’！Ｉもやはり耐熱性およ
び化学的安定性に難点がある。特に、この材料を陽極〈
アノード）に用いたどきには耐陽極酸化性に動点がある
。また、粉末の粒子径が２００メツシユであるため電極
触媒粉末と電解質との接点がそれほど多くならない。さ
らには結着剤としてのポリスチレンのトリクロールエチ
レン溶液も撥水性が不充分であるし、電極触媒表面およ
びイオン交１り樹脂粉末表面を膜状に被覆してしまうた
めに、実質的に電極触媒わ）末とイオン交換樹脂粉末と
の接触面積の増大がそれほど期待できない。
オン交換樹脂膜と電極との接合体を用いた電気化学装置
の性能に限界があった。すなわち、上記文献ではイオン
交換樹脂粉末石としてスルフォン酸基を増大したスヂレ
ンージビニルベンゼン共重合体が用いられているため、
耐熱性および化学的安定性に問題がある。また電極Ｆ７
Ｉ！媒粉末とイオン交換樹脂粉末と結着剤との混合物層
におりるイオン交換樹脂粉末材１′３１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が用いら
れているが、このｌ、ｊ １’！Ｉもやはり耐熱性およ
び化学的安定性に難点がある。特に、この材料を陽極〈
アノード）に用いたどきには耐陽極酸化性に動点がある
。また、粉末の粒子径が２００メツシユであるため電極
触媒粉末と電解質との接点がそれほど多くならない。さ
らには結着剤としてのポリスチレンのトリクロールエチ
レン溶液も撥水性が不充分であるし、電極触媒表面およ
びイオン交１り樹脂粉末表面を膜状に被覆してしまうた
めに、実質的に電極触媒わ）末とイオン交換樹脂粉末と
の接触面積の増大がそれほど期待できない。
問題点を解決するための手段
本発明は、あらかじめ電１！′ｌ触媒粉末にパーフルオ
ロカーボン樹脂を基体とするイオン交換樹脂の有機溶媒
溶液ｂ＋、＜は有機溶媒と水どの混合？１７婚！溶液を
含浸し、溶媒を揮散４１シめることによって電極触媒粉
末表面上に、イオン交換樹脂を黴１ｉｌｔｌ に分散担
持したものを用意し、このイオン交換樹脂を担持せる電
極触媒粉末とフッ素樹脂結着剤どの混合物をパーフルオ
ロカーボン樹脂を基体とするイオン交換樹脂膜の片面も
しくは両面に、加熱圧着して電極−電解質混合体層を形
成せしめ、イの十に電極触媒粉末とフッ素樹脂結着剤と
の混合物からなる電極を接合することににって、上］４
（の問題点を解決Ｖんとづるものである。
ロカーボン樹脂を基体とするイオン交換樹脂の有機溶媒
溶液ｂ＋、＜は有機溶媒と水どの混合？１７婚！溶液を
含浸し、溶媒を揮散４１シめることによって電極触媒粉
末表面上に、イオン交換樹脂を黴１ｉｌｔｌ に分散担
持したものを用意し、このイオン交換樹脂を担持せる電
極触媒粉末とフッ素樹脂結着剤どの混合物をパーフルオ
ロカーボン樹脂を基体とするイオン交換樹脂膜の片面も
しくは両面に、加熱圧着して電極−電解質混合体層を形
成せしめ、イの十に電極触媒粉末とフッ素樹脂結着剤と
の混合物からなる電極を接合することににって、上］４
（の問題点を解決Ｖんとづるものである。
作用
本発明の最大の特徴は、電極−電解質混合体層の巾に混
入すべきイオン交換樹脂の出発材料として、パーフルオ
ロカーボン樹脂を基体とＪるイオン交換樹脂の有機溶媒
溶液もしくは有機溶媒と水との混合溶媒溶液を用いる点
にある。
入すべきイオン交換樹脂の出発材料として、パーフルオ
ロカーボン樹脂を基体とＪるイオン交換樹脂の有機溶媒
溶液もしくは有機溶媒と水との混合溶媒溶液を用いる点
にある。
パーフルオロカーボン樹脂を基体とするイオン交換樹脂
の代表的なものはパーフルオロカーボンスル）Ａン酸什
１脂である。パーフルオロカーボンスルフＡン酸樹脂の
有機溶媒どの親和１（Ｉはスルフォン酸￥］ｔのモル数
によって変り、このイオン交換樹脂はその交換容量が大
ぎい領域で低級脂肪族アルコール、例えばｎ−ブクノー
ル、その他の極性の高い有機溶媒に溶解することが知ら
れている（特公昭４８−１３３３３号）。
の代表的なものはパーフルオロカーボンスル）Ａン酸什
１脂である。パーフルオロカーボンスルフＡン酸樹脂の
有機溶媒どの親和１（Ｉはスルフォン酸￥］ｔのモル数
によって変り、このイオン交換樹脂はその交換容量が大
ぎい領域で低級脂肪族アルコール、例えばｎ−ブクノー
ル、その他の極性の高い有機溶媒に溶解することが知ら
れている（特公昭４８−１３３３３号）。
このようなイオン交換樹脂溶液は、例えば米ｍのアルド
リッヂケミカル社（Δ１ｒｌｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）からナフィオン溶液（Ｎ△ＦＩ
ＯＮ３ｏ１ｕｔｉｏｎ ）という名称で販売されている
。ナフィオン溶液は米国のデュポン？ｔ （Ｄｕ ｐｏ
ｎｔ ）から発売されているナフィオン（ＮΔＦＩＯＮ
）いう商標のパーフルＡ［−］カーボンスルフォン酸樹
脂の５％低級脂肪族アルコール（１０％の水を含む）溶
液である。
リッヂケミカル社（Δ１ｒｌｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）からナフィオン溶液（Ｎ△ＦＩ
ＯＮ３ｏ１ｕｔｉｏｎ ）という名称で販売されている
。ナフィオン溶液は米国のデュポン？ｔ （Ｄｕ ｐｏ
ｎｔ ）から発売されているナフィオン（ＮΔＦＩＯＮ
）いう商標のパーフルＡ［−］カーボンスルフォン酸樹
脂の５％低級脂肪族アルコール（１０％の水を含む）溶
液である。
電極触媒粉末とｌフイオン溶液のようなイオン交換樹脂
溶液とを沢合し、７８ 媒を揮散させると、電極触媒表
面にイオン交換樹脂が非常に微細に分散された形で担持
される。したがってこのような方法を採用するど、電極
触媒とイオン交換樹脂どの接触面積が粉末状のイオン交
換樹脂と電極触媒粉末とを混合する場合に比較してはる
かに大きくなる。
溶液とを沢合し、７８ 媒を揮散させると、電極触媒表
面にイオン交換樹脂が非常に微細に分散された形で担持
される。したがってこのような方法を採用するど、電極
触媒とイオン交換樹脂どの接触面積が粉末状のイオン交
換樹脂と電極触媒粉末とを混合する場合に比較してはる
かに大きくなる。
また、パーフルオロカーボン樹脂を基体と覆るイオン交
換樹脂は、前述のようなスヂレンージビニルベンゼン共
重合体を基体とするイオン交換樹脂に比較すると、その
耐熱性、化学的安定性おＪ：び耐明極酸化性においては
るかにづ−ぐれている。
換樹脂は、前述のようなスヂレンージビニルベンゼン共
重合体を基体とするイオン交換樹脂に比較すると、その
耐熱性、化学的安定性おＪ：び耐明極酸化性においては
るかにづ−ぐれている。
イオン交換樹脂溶液のイオン交換樹脂のイオン交換基と
しては、スルフォン酸基、カルボン［％および両者を混
合したものが利用できる。また、イオン交換基の移動イ
オンとしてはプロトンへ？。
しては、スルフォン酸基、カルボン［％および両者を混
合したものが利用できる。また、イオン交換基の移動イ
オンとしてはプロトンへ？。
ナ１ヘリウムイオン型、カリウムイオン型等、対象とな
る電気化学装置によって適宜選択すればよい。
る電気化学装置によって適宜選択すればよい。
またプロトンから他のイオンへの置換は、イオン交換樹
脂膜に電極を接合したのちにおこなってもよい。
脂膜に電極を接合したのちにおこなってもよい。
電極触媒粉末としては、従来公知のものが１−べて利用
することかて゛きる。
することかて゛きる。
フッ素樹脂結着剤どしては、ポリ ４フツ化エチレン、
４フッ化エチレン−６７化プロピレン共重合体、 ４
フッ化］−チレンーエチレンｊｔ車合体、ポリ ３フツ
化塩化エヂレンの単独もしくは混合物が用いられる。ま
たこれらのフッ素樹脂はわ）未払。
４フッ化エチレン−６７化プロピレン共重合体、 ４
フッ化］−チレンーエチレンｊｔ車合体、ポリ ３フツ
化塩化エヂレンの単独もしくは混合物が用いられる。ま
たこれらのフッ素樹脂はわ）未払。
水懸濁液状あるいは有機溶ＩＲ懸濁液状のものが用いら
れる。また懸濁液状のフッ素樹脂の中に、粉末状のフッ
素樹脂を混合分散さけたものを用いることも効果的なこ
とである。
れる。また懸濁液状のフッ素樹脂の中に、粉末状のフッ
素樹脂を混合分散さけたものを用いることも効果的なこ
とである。
イオン交換樹脂膜月オ′＋１としては、スルフォン酸基
、カルボン酸基あるいはこれらの）ｄ合物をイオン交換
Ｊｉモどして有づるパーフルオロカーボン樹脂がＪこい
。また移動イオンとしては、プロトン型。
、カルボン酸基あるいはこれらの）ｄ合物をイオン交換
Ｊｉモどして有づるパーフルオロカーボン樹脂がＪこい
。また移動イオンとしては、プロトン型。
ナトリウムイオン型、カリウムイオン型等、対象となる
電気化学装置によって適宜選択づればよい。
電気化学装置によって適宜選択づればよい。
イオン交換樹脂膜への電極−電解質混合体の接合方法ど
しては種々の方法が適用可能である。第１の方法は、イ
オン交換樹脂を担持さく↓だ電極触媒粉末とフッ素樹脂
結着剤との混合物から薄膜シー１〇− −トを製作し、イオン交換樹脂膜に加熱圧名するという
方法であり、第２の方法は、イオン交換樹脂を担持させ
た電極触媒粉末と懸濁液状のフッ素樹脂との混合分散液
をイオン交換樹脂膜に吹きつ（）、分散媒を揮散させた
のち、加熱プレスＪるという方法であり、第３の方法は
、上）ボの混合分散液をイオン交換樹脂膜にスクリーン
印刷し、加熱プレスするという方法である。しかし本発
明はこれらの方法に限定するものではない。電極−電解
０混合体層への電極の接合方法としては従来公知の方ン
人を）商用すれぽにい。
しては種々の方法が適用可能である。第１の方法は、イ
オン交換樹脂を担持さく↓だ電極触媒粉末とフッ素樹脂
結着剤との混合物から薄膜シー１〇− −トを製作し、イオン交換樹脂膜に加熱圧名するという
方法であり、第２の方法は、イオン交換樹脂を担持させ
た電極触媒粉末と懸濁液状のフッ素樹脂との混合分散液
をイオン交換樹脂膜に吹きつ（）、分散媒を揮散させた
のち、加熱プレスＪるという方法であり、第３の方法は
、上）ボの混合分散液をイオン交換樹脂膜にスクリーン
印刷し、加熱プレスするという方法である。しかし本発
明はこれらの方法に限定するものではない。電極−電解
０混合体層への電極の接合方法としては従来公知の方ン
人を）商用すれぽにい。
いずれにしても、本発明で用いられるイオン交換樹脂お
よび結着剤は寸べて含フツ素ポリマーであるため、耐熱
性、化学的安定性、耐陽極酸化性にすぐれているばかり
でなく、電極に含まれる各材料同志および電極−電解質
）捏合体層とイオン交換樹脂膜および電極−電解質混合
１ホ層と電極との相互の接合強度が極めて大きい。
よび結着剤は寸べて含フツ素ポリマーであるため、耐熱
性、化学的安定性、耐陽極酸化性にすぐれているばかり
でなく、電極に含まれる各材料同志および電極−電解質
）捏合体層とイオン交換樹脂膜および電極−電解質混合
１ホ層と電極との相互の接合強度が極めて大きい。
本発明のイオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法は、陰
極側、陽極側の双方に適用してもよいし、片方だけに適
用してもよい。すなわち、陰極と陽極のどちらか一方の
側には従来のイオン交換樹脂を含まない電極を接合して
もよい。
極側、陽極側の双方に適用してもよいし、片方だけに適
用してもよい。すなわち、陰極と陽極のどちらか一方の
側には従来のイオン交換樹脂を含まない電極を接合して
もよい。
実施例
１、米国、デコボン社製のパ〜フルオロカーボンスルフ
Ａン酸樹脂膜であるナラＣオン１１７の片面に、無電解
メッキ法によりロジウム電極を接合した。ロジウムの担
持量を４ｍｏ／ａＡとした。
Ａン酸樹脂膜であるナラＣオン１１７の片面に、無電解
メッキ法によりロジウム電極を接合した。ロジウムの担
持量を４ｍｏ／ａＡとした。
一方、電極触媒粉末どしての白金ブラック粉末ｉｏｇに
、２０ｇの５％ナフ（Ａン溶液（米国、アルドリップ−
ケミカルネ１製、パーフルオロカーボンスルフＡン酸樹
脂の低級脂肪族アルコールと水との混合溶媒溶液）を加
え、充分撹拌混合してから白金ブラック粉末をとり出し
、付着している溶媒を真空乾燥によって揮散させた。か
くしてパーフ樹脂ロカーボンスルフォン酸樹脂を担持せ
る白金ブラック粉末が１ｑられる。
、２０ｇの５％ナフ（Ａン溶液（米国、アルドリップ−
ケミカルネ１製、パーフルオロカーボンスルフＡン酸樹
脂の低級脂肪族アルコールと水との混合溶媒溶液）を加
え、充分撹拌混合してから白金ブラック粉末をとり出し
、付着している溶媒を真空乾燥によって揮散させた。か
くしてパーフ樹脂ロカーボンスルフォン酸樹脂を担持せ
る白金ブラック粉末が１ｑられる。
次にこのイオン交換樹脂付白金ブラック粉末１０ｑに対
し、４ｍｌの６０％ポリ ４フツ化エヂレン水懸濁液を
加え、よく撹拌したのち１ｍｌのア廿トンを加えて凝集
させて１！′７られる泥状混合物を圧延し、厚さが０．
２ｍｍの電極−電解質混合体シートを製作した。
し、４ｍｌの６０％ポリ ４フツ化エヂレン水懸濁液を
加え、よく撹拌したのち１ｍｌのア廿トンを加えて凝集
させて１！′７られる泥状混合物を圧延し、厚さが０．
２ｍｍの電極−電解質混合体シートを製作した。
次に、この電極−電解質混合体シートを」二）本のロジ
ウム電極を接合したイオン交換樹脂膜のロジウム電極が
接合されていない面に、１００℃の温度。
ウム電極を接合したイオン交換樹脂膜のロジウム電極が
接合されていない面に、１００℃の温度。
２００ Ｋ （Ｊ ／ ｃ＋＋ｔの圧力でポットプレス
した。
した。
最後に、白金ブラック粉末１０ｇに４ｍｌの６０％ポリ
４フツ化エチレン水懸濁液を加え充分撹拌したのち圧
延して、厚さが０．２ｍｍの電極シー１〜を製作１）、
このシートを上述の電極−電解質混合体シートの上に載
置し、１０（１℃の温度、 ２００Ｋ（１／ｃｎｆの
圧力でホットプレスした。
４フツ化エチレン水懸濁液を加え充分撹拌したのち圧
延して、厚さが０．２ｍｍの電極シー１〜を製作１）、
このシートを上述の電極−電解質混合体シートの上に載
置し、１０（１℃の温度、 ２００Ｋ（１／ｃｎｆの
圧力でホットプレスした。
かくして１ワられたイオン交換樹脂膜−電極接合体は電
気化学的酸素弁１１Ｉｌ装買の構成要素になる。
気化学的酸素弁１１Ｉｌ装買の構成要素になる。
寸なわち、この接合体のロジウム電極を陽極とし、白金
ブラックを含む電極を陰極とし、陰極側に空気を供給し
、陽極側に水を供給して、両電極に直流電流を通電する
と、陽極側で純酸素が得られ、陰極側で空気から酸素が
除去されたガスがｉｑられ−１３＝ る。
ブラックを含む電極を陰極とし、陰極側に空気を供給し
、陽極側に水を供給して、両電極に直流電流を通電する
と、陽極側で純酸素が得られ、陰極側で空気から酸素が
除去されたガスがｉｑられ−１３＝ る。
２、実施例１に４３いて陽極側も陰極側と同様の電極に
した。
した。
発明の効果
実施例１でｉｑられたイオン交換樹脂膜−電極接合体を
△とし、・実施例１において電極−電解質混合体層にス
ルフォン酸化スチレンージビニルベンゼン樹脂のわ）末
（粒子径５４ミクロン）を用いた場合の接合体をＢとし
、実施例１において陰極側に電極−電解質混合体層を含
まずに、白金ブラックとポリ ４フツ化エヂレンだけで
電極を形成した場合の接合体をＣどし、それぞれ電気化
学的酸素分離装置としての電流密度−電圧特性を比較し
たところ第１図に示す結果が得られた。
△とし、・実施例１において電極−電解質混合体層にス
ルフォン酸化スチレンージビニルベンゼン樹脂のわ）末
（粒子径５４ミクロン）を用いた場合の接合体をＢとし
、実施例１において陰極側に電極−電解質混合体層を含
まずに、白金ブラックとポリ ４フツ化エヂレンだけで
電極を形成した場合の接合体をＣどし、それぞれ電気化
学的酸素分離装置としての電流密度−電圧特性を比較し
たところ第１図に示す結果が得られた。
すなわち、Ａ＞Ｂ＞Ｃの順ですぐれた特性を示すことが
瞭然としている。ＣよりもＢの方がすぐれた特性を示す
のは陰極側にイオン交換樹脂を混入すると、電極と電解
質との接点が増え、それだけ実質的な電極作用面積が増
えるからである。ＢよりもＡの方がすぐれた特性を示す
のは陰極側の電極−電解質）昆合体の中に混入されたイ
オン交換４Ｄｌ脂の違いに起因する。つまり、Ｂの場合
には比較的大きな粒子のイオン交換樹脂粉末が用いられ
ているために白金ブラックとイオン交換樹脂わ）末との
接点があまり多くないのに対し、Δの場合にはイオン交
換樹脂がはるかに微細な形で白金ブラックと分散接触し
ているためにそれだけ両者の接触面積がより大きいから
に他ならない。
瞭然としている。ＣよりもＢの方がすぐれた特性を示す
のは陰極側にイオン交換樹脂を混入すると、電極と電解
質との接点が増え、それだけ実質的な電極作用面積が増
えるからである。ＢよりもＡの方がすぐれた特性を示す
のは陰極側の電極−電解質）昆合体の中に混入されたイ
オン交換４Ｄｌ脂の違いに起因する。つまり、Ｂの場合
には比較的大きな粒子のイオン交換樹脂粉末が用いられ
ているために白金ブラックとイオン交換樹脂わ）末との
接点があまり多くないのに対し、Δの場合にはイオン交
換樹脂がはるかに微細な形で白金ブラックと分散接触し
ているためにそれだけ両者の接触面積がより大きいから
に他ならない。
次に実ｆ進例２で得られたイオン交換樹脂膜−電極接合
体をＤとし、実施例２において、前述のＢの場合と同様
にスルフォン酸化スヂ１ノンージビニルベンゼン樹脂の
粉末を用いた場合の接合体を「どし、それぞれを電気化
学的酸素分子Ｉｉ＋装冒装置立て、２００ｍＡ ／ ｃ
ｄの電流密度におけるズテ命試験をおこなったところ、
第２図に示すような作動時間と電圧との関係が１ｑられ
た。すなわち、本発明品りの場合には何ら異常が認めら
れないのに対し、従来品Ｅの場合には作動時間の経過と
ともに電圧が−に胃した。これは陽極側の電極−電解質
混合体の中に含まれるイオン交換樹脂の耐陽極酸化性の
差に起因する。
体をＤとし、実施例２において、前述のＢの場合と同様
にスルフォン酸化スヂ１ノンージビニルベンゼン樹脂の
粉末を用いた場合の接合体を「どし、それぞれを電気化
学的酸素分子Ｉｉ＋装冒装置立て、２００ｍＡ ／ ｃ
ｄの電流密度におけるズテ命試験をおこなったところ、
第２図に示すような作動時間と電圧との関係が１ｑられ
た。すなわち、本発明品りの場合には何ら異常が認めら
れないのに対し、従来品Ｅの場合には作動時間の経過と
ともに電圧が−に胃した。これは陽極側の電極−電解質
混合体の中に含まれるイオン交換樹脂の耐陽極酸化性の
差に起因する。
以上詳述ｊｊ−る如く、本発明はすぐれた電気化学特性
を示Ｊイオン交換樹脂躾−電極接合体を提供づ−るちの
で、その工業的価値極めて大である。
を示Ｊイオン交換樹脂躾−電極接合体を提供づ−るちの
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よって得られたイオン交換
樹脂膜−電極接合体を電気化学的酸素分前装置に適用し
た場合の電流密度−電圧特性を従来品のそれど比較した
ものである。第２図は本発明の一実施例にがかるイオン
交換樹脂膜−電極接合体を電気化学的酸素分離装置に適
用した場合の電圧の経時変化を従来品のそれと比較した
ものである。 △、Ｄ・・・本発明品、Ｂ、Ｃ，Ｆ・・・従来品魁
鷲 ｂ ｈＶ 匡 ８ 子糸プａ有１１正出（方式） 昭ｆｌｌ ６０ （Ｔ、 ２月 ８［１特Ｗ［庁艮官
殿 昭和５９年 １−ｎ ＲＴ 願 第１９０３３５号
２、発明の名称 イオン交１襲樹脂膜−電極接合体の製）前払代表者
那 須 鑑 ｋ、１［ ７、補正の内容 （１）明ｌ１ｌｌ出第２頁第１１へ・１３行「（例えば
Ｊ、Ｓ。 １３ｏｎｅ 、 ・・・・・・−ｐＧ２〜Ｇ４ （ＩＯ
ＧＯ） ） ｊどあるのを下記の通り補正で−る。 ［［例えばジ１−・丁ス・ボーン、第１４回電力源会議
議事録、第６２〜６４頁＜１９６０） （Ｊ、 Ｓ、
１Ｂｏｎｃ 、 ｐｒｏｃＯｃ＋Ｉｉｎｇｓ
ｏｆ １４ｔｈ △ ｎｎｕａｌ ｐｏｗｅ
ｒ ３ｏｕｒｃｅｓ Ｃｏｎｒｅｒｅｎｃｅ
）］ １（２）明細ｍ第２口笛１６へ、１８行［（例
えばＳ ｔａｎｌ（、Ｖ Ｌｌ、・・・・・・・・・
Ｎ ０．３５８７ （Ｈ２Ｏ２） ） Ｊとあるのを
下記の通り補正づ゛る。 ［［例えばステンレイ・エッチ・ランガー、ロバ−１・
・ジー・ハルトマン、和学 第１４２巻、第４号、 ３
５８７頁（１０Ｇ３） （ＳｊａｎｌｅＶ Ｈ，ｌ
ａｎ！］ｅｌ’ ａｌｌｄ Ｒｏｌ）ｅｒｔ’Ｑ、ｌ
ａｌ［ｌｏｍａｎ 、 ５ｃｉｅｎｃｅ） ］ Ｊ以上
樹脂膜−電極接合体を電気化学的酸素分前装置に適用し
た場合の電流密度−電圧特性を従来品のそれど比較した
ものである。第２図は本発明の一実施例にがかるイオン
交換樹脂膜−電極接合体を電気化学的酸素分離装置に適
用した場合の電圧の経時変化を従来品のそれと比較した
ものである。 △、Ｄ・・・本発明品、Ｂ、Ｃ，Ｆ・・・従来品魁
鷲 ｂ ｈＶ 匡 ８ 子糸プａ有１１正出（方式） 昭ｆｌｌ ６０ （Ｔ、 ２月 ８［１特Ｗ［庁艮官
殿 昭和５９年 １−ｎ ＲＴ 願 第１９０３３５号
２、発明の名称 イオン交１襲樹脂膜−電極接合体の製）前払代表者
那 須 鑑 ｋ、１［ ７、補正の内容 （１）明ｌ１ｌｌ出第２頁第１１へ・１３行「（例えば
Ｊ、Ｓ。 １３ｏｎｅ 、 ・・・・・・−ｐＧ２〜Ｇ４ （ＩＯ
ＧＯ） ） ｊどあるのを下記の通り補正で−る。 ［［例えばジ１−・丁ス・ボーン、第１４回電力源会議
議事録、第６２〜６４頁＜１９６０） （Ｊ、 Ｓ、
１Ｂｏｎｃ 、 ｐｒｏｃＯｃ＋Ｉｉｎｇｓ
ｏｆ １４ｔｈ △ ｎｎｕａｌ ｐｏｗｅ
ｒ ３ｏｕｒｃｅｓ Ｃｏｎｒｅｒｅｎｃｅ
）］ １（２）明細ｍ第２口笛１６へ、１８行［（例
えばＳ ｔａｎｌ（、Ｖ Ｌｌ、・・・・・・・・・
Ｎ ０．３５８７ （Ｈ２Ｏ２） ） Ｊとあるのを
下記の通り補正づ゛る。 ［［例えばステンレイ・エッチ・ランガー、ロバ−１・
・ジー・ハルトマン、和学 第１４２巻、第４号、 ３
５８７頁（１０Ｇ３） （ＳｊａｎｌｅＶ Ｈ，ｌ
ａｎ！］ｅｌ’ ａｌｌｄ Ｒｏｌ）ｅｒｔ’Ｑ、ｌ
ａｌ［ｌｏｍａｎ 、 ５ｃｉｅｎｃｅ） ］ Ｊ以上
Claims (1)
- １、電極触媒粉末にパーフルオロカーボン樹脂を基体と
するイオン交換樹脂の有機溶媒溶液もしくは有機溶媒と
水との混合溶媒溶液を含浸し、溶媒を揮散せしめること
によって得られるパーフルオロカーボン樹脂を基体とす
るイオン交換樹脂を担持せる電極触媒粉末とフッ素樹脂
結着剤との混合物をパーフルオロカーボン樹脂を基体と
するイオン交換樹脂膜の片面もしくは両面に加熱圧着し
て、電極−電解質混合体層を形成せしめ、該電極−電解
質混合体層に、電極触媒粉末とフッ素樹脂結着剤との混
合物からなる電極を接合してなることを特徴とするイオ
ン交換樹脂膜−電極接合体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59190335A JPS6167789A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59190335A JPS6167789A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6167789A true JPS6167789A (ja) | 1986-04-07 |
| JPH027399B2 JPH027399B2 (ja) | 1990-02-16 |
Family
ID=16256476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59190335A Granted JPS6167789A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6167789A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0292431A2 (en) * | 1987-05-18 | 1988-11-23 | Eltech Systems Corporation | Improved gas diffusion electrode |
| WO1998020573A1 (en) * | 1996-11-01 | 1998-05-14 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Highly conductive ion exchange polymer and process |
| WO1999045606A1 (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-10 | Ballard Power Systems Inc. | Impregnation of microporous electrocatalyst particles for improving performance in an electrochemical fuel cell |
| WO2000066652A1 (en) * | 1999-04-30 | 2000-11-09 | University Of Connecticut | Membranes, membrane electrode assemblies and fuel cells employing same, and process for preparing |
| JP2003500548A (ja) * | 1999-05-27 | 2003-01-07 | デ・ノラ・エレートローディ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ | 新規なロジウム電気触媒及び調製方法 |
| US6548202B2 (en) | 1998-03-06 | 2003-04-15 | Ballard Power System, Inc. | Carbon-supported catalysts for fuel cells |
| US6638659B1 (en) | 1999-04-30 | 2003-10-28 | University Of Connecticut | Membrane electrode assemblies using ionic composite membranes |
| JP2004507621A (ja) * | 2000-09-01 | 2004-03-11 | デ・ノラ・エレートローディ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ | 酸素を消費する陰極を用いて有機物質で汚染された工業銘柄の塩酸を電気分解する方法 |
| JP2005044815A (ja) * | 2004-10-05 | 2005-02-17 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54107493A (en) * | 1977-12-23 | 1979-08-23 | Gen Electric | Method and apparatus for manufacturing halogen |
| JPS56127782A (en) * | 1980-02-11 | 1981-10-06 | Ppg Industries Inc | Solid polymer electrolyte and method |
| JPS59190333A (ja) * | 1983-04-11 | 1984-10-29 | Kaname Miura | 金属イオン含有液の処理法 |
-
1984
- 1984-09-10 JP JP59190335A patent/JPS6167789A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54107493A (en) * | 1977-12-23 | 1979-08-23 | Gen Electric | Method and apparatus for manufacturing halogen |
| JPS56127782A (en) * | 1980-02-11 | 1981-10-06 | Ppg Industries Inc | Solid polymer electrolyte and method |
| JPS59190333A (ja) * | 1983-04-11 | 1984-10-29 | Kaname Miura | 金属イオン含有液の処理法 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0292431A2 (en) * | 1987-05-18 | 1988-11-23 | Eltech Systems Corporation | Improved gas diffusion electrode |
| WO1998020573A1 (en) * | 1996-11-01 | 1998-05-14 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Highly conductive ion exchange polymer and process |
| WO1999045606A1 (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-10 | Ballard Power Systems Inc. | Impregnation of microporous electrocatalyst particles for improving performance in an electrochemical fuel cell |
| US6074773A (en) * | 1998-03-06 | 2000-06-13 | Ballard Power Systems Inc. | Impregnation of microporous electrocatalyst particles for improving performance in an electrochemical fuel cell |
| US6548202B2 (en) | 1998-03-06 | 2003-04-15 | Ballard Power System, Inc. | Carbon-supported catalysts for fuel cells |
| US6610432B1 (en) | 1998-03-06 | 2003-08-26 | Ballard Power Systems Inc. | Impregnation of microporous electrocatalyst particles for improving performance in an electrochemical fuel cell |
| WO2000066652A1 (en) * | 1999-04-30 | 2000-11-09 | University Of Connecticut | Membranes, membrane electrode assemblies and fuel cells employing same, and process for preparing |
| US6638659B1 (en) | 1999-04-30 | 2003-10-28 | University Of Connecticut | Membrane electrode assemblies using ionic composite membranes |
| JP2003500548A (ja) * | 1999-05-27 | 2003-01-07 | デ・ノラ・エレートローディ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ | 新規なロジウム電気触媒及び調製方法 |
| JP2004507621A (ja) * | 2000-09-01 | 2004-03-11 | デ・ノラ・エレートローディ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ | 酸素を消費する陰極を用いて有機物質で汚染された工業銘柄の塩酸を電気分解する方法 |
| JP2005044815A (ja) * | 2004-10-05 | 2005-02-17 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH027399B2 (ja) | 1990-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7846614B2 (en) | Electrode for solid polymer electrolyte fuel cell | |
| US7279244B2 (en) | Fuel cell, polyelectrolyte and ion-exchange resin use for same | |
| US6391487B1 (en) | Gas diffusion electrode, method for manufacturing the same, and fuel cell with such electrode | |
| JPH1140172A (ja) | 燃料電池用膜・電極接合体の製造方法 | |
| JPS6167789A (ja) | イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 | |
| JP3714766B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池用電極及び膜・電極接合体 | |
| JPH10334923A (ja) | 固体高分子型燃料電池用膜・電極接合体 | |
| JP4400212B2 (ja) | 燃料電池用膜・電極接合体の製造方法 | |
| JPH11135136A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| US20050147868A1 (en) | Fuel cell | |
| JP2003115299A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JPH06203840A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JPS6167787A (ja) | イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 | |
| JPH09265996A (ja) | 燃料電池の電極構造及びその製造方法 | |
| JPS6167786A (ja) | イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 | |
| JP2001076734A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JPS6167788A (ja) | イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 | |
| JPH0529005A (ja) | 電極−電解質接合体その製造方法、及びそれを用いた燃料電池 | |
| JP2000235859A (ja) | ガス拡散電極及びそれを備えた燃料電池 | |
| JP2005116466A (ja) | 膜−電極接合体及びその製造方法 | |
| JPS6167790A (ja) | イオン交換樹脂膜一電極接合体の製造法 | |
| JPH06231782A (ja) | 改良された固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JPS6187887A (ja) | イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 | |
| KR20040042195A (ko) | 연료전지용 고분자 나노복합막, 그의 제조방법 및 이를이용한 연료전지 | |
| JP4413459B2 (ja) | 固体高分子電解質膜および燃料電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |