JPS6196667A - 可撓性を有する撥水性焼成カ−ボン基板とその製法並びに燃料電池用電極と燃料電池 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、０Ｔ撓性をもたせた撥水性焼成カーボン基板
とその製造法、該カーボン基板を用いた燃料電池用電極
並びに燃料電池に関する。

本発明のカーボン基板は、メタノール燃料電池の電極用
基板として使用するのに好適であり、特に単電池を複数
個積層し積層電池としたものに使用するのが好適である
。

〔発明の背景〕

メタノール燃料電池或はリン酸を［８質とし水素を燃料
とする燃料電池において、電極は通常、多孔質導電性基
板と触媒層とから構成される。多孔質導電性基板にはカ
ーボン基板が多く用いられており、なかでもメタノール
燃料電池ではカーボンペーパが用いられることが多い。

この種の燃料電池用電極の一例が特幹　　　　開昭５６
−９６４５８号公報に記載されている。

この公報には、開放細孔を有する導電性炭素布の表面に
、触媒炭素粒子と撥水性結着剤との均一混合物よりなる
触媒層を形成して燃料電池用電極とすることが記載され
ている。開放細孔を有する導電性炭素布は、予備焼成炭
素負域ｒｌａ類を高−で炭化して作られること、触媒炭
素粒子は炭素担体粒子上に析出した触媒金属粒子を含む
ことが記載されている。

本発明者らの研究によれば、次素質紙物類を炭化したも
のは非常に脆い。たとえばカーボン繊維と有機系バイン
ダーよりなるカーボンペーパは、わん曲されるとたやす
く折れて分断してしまう。

カーボンペーパが１ｍいたことは、前記公報の中でも記
載されている。たとえば第４頁圧下１１Ｉｌａ５〜１０
行参照。

このように脆いカーボン基板を用いて電極を作り、積層
構造の燃料電池を組み立てるときには非常に問題が多い
。たとえば単電池を積層し締付けを行う際にカーボン基
板が破断してしまう。カーボン基板が破断すると燃料洩
れ或は酸化剤洩れが生じる。更に燃料電池を移動電源と
して使用するときにも問題が多く、何度かくり返し便用
しているうちにカーボン線板が破損し、やはり燃料洩れ
或は酸化剤洩れを生じてしまう。

メタノール燃料電池は、燃料の安全性や電池電圧が低い
ことなどから小型移ａｍ源に適しており、たとえば家庭
電気製品の移動電源、レジャー用電気製品の電源として
有望である。したがって電力用燃料峨池等の静置型に比
し、電池形状そのものの多様化や製品としての振動等に
対する耐久性が要求される。脆いカーボン基板を、この
ような移動電源用メタノール燃料電池に使用するのは不
適当である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、カーボンペーパを用いた可撓性を有す
る焼成基板を提供するにある。

本発明の他の目的は、カーボンペーパを用いた可撓性を
有する焼成基板の製造法を提供するにちる。

本発明の更に他の目的は、カーボンペーパを用い可撓性
を付与した炭水性焼成基板をノ；２電性基板として有す
る燃料電池用電極およびかかる電極を用いた燃料電池を
提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の焼成基板は、カーボンペーパのｑＨｇにポリテ
トラフルオロエチレンが含浸されたものからなり且つカ
ーボンペーハヲ構成するカーボン繊維が細かく切断され
、該切断部の１箇所以上に前記ポリテトラフルオロエチ
レンが含浸されている。

本発明は、市販のカーボンペーパにポリテトラフルオロ
エチレンを被覆し焼成したのち圧延加工したものが可撓
性を有するという発見に基づいている。

市販のカーボンペーパは、カーボン繊維とバインダーよ
り成っており、２０００ｔ：’以上の高温で焼成されて
炭化している。カーボンペーパとしては、種々の厚さの
ものが市販されており、メタノール燃料電池用には０．
１〜１１ＩＯＩ＋の厚さのものが適する。

市販のカーボンペーパのバインダーにはフェノール樹脂
等の有機系バインダーが使用されており、このバインダ
ーも高温での焼成により炭化している。すなわち市販の
焼成カーポンベ°−バにおいては、バインダーは結着剤
としての機能を全く有していないか或は殆ど有していな
い。

このように炭化したカーホンベーパは、円弧状に少し折
り曲げただけで容易に破断してしまう仁とは既に述べた
とおりである。

カーボンペーパを燃料電池用電極の基板に用いる場合に
は、（水化処理して用いることが多い。

遣水化処理は、たとえばポリテトラジルオロエチレンけ
んだ＜１７！１．’ｆ：、カーボンペーパに含浸するこ
とにより行われる。

本発明者らは、このようにカーボンペーパをポリテトラ
フルオロエチレンで処理したものを焼成後、圧延するこ
とによって可撓性を付与させることに成功し、可撓性と
撥水性を具えた焼成カーボン基板を得ることに成功した
。更に圧延後、焼成するようにしても可撓性を付与でき
ることを知った。但し、この場合には、圧延後の焼成に
よる基板の変形がごく僅かではある。・ 市販のカーボンペーパをポリテトラフルオロエチレンで
鷺エホしたのち焼成、圧延したもの或は圧延後焼成した
ものについて、その宿造を調べたところ次の構成を有す
ることがわかった。すなわち、カーボンペーパにおける
カーボン繊維が細かく切断されており、カーボン繊維間
の空隙部の実質的全部およびカーボン繊維切断部の少な
くとも１つにポリテトラフルオロエチレンが含浸された
郁造を有する。

圧延前のカーボン基板には、カーボン繊維の切屑部は殆
ど見られず、カーボン繊維間の空隙部にのみポリテトラ
フルオロエチレンが含浸されている。本発明のカーボン
基板は、圧延によってカーボン繊維が切断され、そこへ
カーボン繊維間の空隙部に含浸されていたポリテトラフ
ルオロエチレンの一部が押し流されて侵入している。

本発明のカーボン基板においてカーボン繊維の切断部の
数は、１馴２当り２０個以上が望ましく、なるべく３０
０個を超えないことが望ましい。カーボン繊維の切断部
の数が少ないと再開性が付与されず、多すぎると強度的
に弱いものとなり、燃料電池電極用基板として適さない
。１咽２当υ２０個以上のカーボン繊維切断部の数は、
通常の市販の焼成カーボンペーパにおけるカーボン繊維
切断部の数を犬さく上回るものであシ、圧延又はプレス
加工等の加工を施すことによって得られる。

カーボン繊維の切断部の数の特に好適な範囲は、５０〜
１５０個である。

カーボン繊維の切断部に侵入したポリテトラフルオロエ
チレンは、切断されたカーボン繊維を接合するバインダ
ーの役目を果している。このようなポリテトラフルオロ
エチレンによるバインダー作用は、市販の焼成カーボン
ペーパをポリテトラフルオロエチレンで処理しただけの
ものにはない。

ポリテトラフルオロエチレンは、カーボン繊維切断部の
全数に侵入しているのが最も望ましく、少なくとも切断
部の数の１／３以上に侵入していることが望ましい。

カーボンヘーハヲポリテトラフルオロエチレンで処理し
たのち圧延することによって、カーボン繊維間の空隙部
に含浸されたポリテトラフルオロエチレンとカーボン繊
維との界面の一部に隙間ができる。この隙間はカーボン
基板に可撓性を与えるために、かえって好ましい。

本発明によるカーボン基板の最終厚さは、０．１〜１１
Ｉ１１であることが望ましい。カーボン基板の厚さが厚
くなると、ｉｒｇ板の内部のカーボン繊維が切断されに
くくなり、可撓性が悪くなる。カーボン基板の最小厚さ
は、カーボンペーパの製造上から決定されるものであり
、製造可能な最小辱さまで本発明が適用可能であり、回
線性を付与で牲る。

本発明のカーボン基板の製造法は、カーボンペーパにポ
リテトラフルオロエチレンけんだく液を含浸する工程、
その後、ポリテトラフルオロエチレンの溶融温度以上且
つ分解温度以下で焼成する工程、圧延又はプレス加工す
る工程とを有する。

焼成工程後に圧延又はプレス加工を行うことが望ましい
。逆にしてもよい。前記焼成温度は、３３０〜４００Ｃ
の範囲にすることが望ましい。この焼成工程はポリテト
ラフルオロエチレンにパイイダーとしての機能を与える
ために必要である。

カーボン繊維を切断する手段として圧延又はプレス加工
を適用することができる。この際の板厚減少率は６０〜
８０％にするのが望ましい。

本発明のカーボン基板上に触媒層を形成することにより
燃料電池用電極が得られる。触媒層の構成は、触媒活性
成分担持導電性粒子と結着剤よりなる。導電性粒子はカ
ーボン粒子からなることが望ましく、アセチレンブラッ
ク、７アーネスプラノクなどを用いることができる。触
媒活性成分は元素周期律表の■襄から選ばれた貴金属た
とえば白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イソ
ジウムなどから選ばれ、特に白金が好ましい。カーボン
基板上に触媒層を形成する方法については周知の方法の
いずれも可能であり、たとえば、特開昭５６−９６４５
８号公報に記載の手段を適用することができる。

触媒層における結着剤にはポリテトラフルオロケ　　　
　　エチＶンを用いることが望ましく、このポリテトラ
フルオロエチレンをバインダーとして作用させるために
広媒層形成後、ポリテトラフルオロエチレンの溶融温度
以上、分解温度以下で焼成することが必要である。この
焼成温度も３３０〜４００Ｃの範囲とすることが望まし
い。

ポリテトラフルオロエチレン処理したカーボンペーパを
用いて燃料電池を製造する場合には、カーボン基板製造
時の圧延又はプレス工程を触媒層形成後にずらすことが
できる。すなわち触媒！−を形成し焼成したあとに圧延
又はプレス加工してもよい。触媒層の最終厚さは０．０
５〜０，５Ｍの範囲が望ましい。

本発明の燃料電池は、対向する一対の成極と燃料室と酸
化剤室を有する。一対の電極のアノードを燃料極と称し
、カソードを酸化剤・臣と称することができる。メタノ
ール燃料電池では、燃料室にメタノールを含むアノライ
トが導入され、は化剤室に空気が導入される。一対の電
極間には電解質が導入されるが、この導入は電解質を含
んだイオン交換膜ヲ用いることによって行うことができ
る。

メタノール燃料電池は、単電池を腹数個積層して用いら
れる。この際に、ボルトなどにより積層し、た単電池の
締め付けがなされる。締付は圧力は４０セルの積層で約
３１’４　／　ｒｒａｎ　”にもなる。本発明のカーボ
ン基板を電甑用基板として用いた燃料電池は、この締付
は圧力によって破断することがない。

メタノール燃料電池においては、カソードの触媒層の細
孔径及び／又は細孔容積と、アノードの触媒層の細孔径
及び／又は細孔容積を違え、カソードのそれを犬にする
ことが望ましい。これにより硫池電圧を工す高めること
が可能である。触媒層の細孔径及び／又は細孔容積をア
ノードとカソードとの間で違えるために、圧延又はプレ
ス加工を触媒層形成後に行うようにし、且つそのときの
板圧工率を変えることが望ましい。具体的には、アノー
ドについては、板厚が加工前の厚さよりも２０〜４０％
薄くなるように加工すなわち加工前の板厚の６０〜８０
チの板厚になるように加工することが望ましい。カソー
ドについては、加工前の板厚の８０％エリも薄くしない
こと、望ましくは加工前の厚さの１５〜２０％未満の板
厚減少にとどめることが望ましい。

〔発明の実施例〕

第１図に、−例として本発明によるメタノール燃料電池
の単セル（単電池）の断面図を示す。実際の電池は、こ
れが多数積層された形となる。

メタノール燃料電池の単セル構成において、一対の対向
配置された電極すなわちアノード３及びカソード８とそ
れらの電極間に挾まれた畦解質保持イオン交換膜１１を
有する。アノード３は導電性多孔質基板４と該基板の少
なくとも電、解質側表面に形成された触媒活性成分担持
導電性多孔質粒子層５とよりなる。カソード８は、導電
性多孔質基板９と該基板の少なくとも電解質側表面に形
成された触媒活性成分担持導電性多孔質粒子層１０とよ
りなる。

アノード３の電解質側に対して反対側には燃料分離板１
を有し、この・燃料分離板（集電板）１のアノードに接
する面には、メタノールを含むアノライトを供給するた
めの複数１向の溝を有する。これらの溝と谷溝の開口部
を覆うアノードとによって燃料室２と称する空間が形成
される。

同様にカソード８の電解質側に対して反対側にはカス分
離板（集電板）６を有し、ガス分１雅板６のカソード側
には酸素を含むガスを供給するための複数個の溝を有す
る。これらの溝と谷溝の開口部を覆うアノードによって
酸化剤室７と称する空間が形成される。

第１図に示す構造は、メタノール燃料電池の単セルのき
わめて一般的な構造と同じである。このような単セルを
積層して電池を形成するとき、セル間の接触抵抗をでき
るだけ小さくするため締め付けを十分行う。その際、分
離板（集電板）１と６のリブ１２により電極３と８が押
しつけられる結果、比較的硬い電極は部分的に破損する
。その結果、燃料であるメタノールの酸化剤極への回り
込みや酸化剤室への電解液の漏れ込み等によシ、電池性
能は低下する。

！　　　　　　　　以上のことから、積層電池の締付け
による電極の損傷を防止する必要がある。そのためには
、電Ｉ全体を可撓性にする必要がある。

電極を可撓性にする一つの手段としては、電極基板であ
る導電性多孔１４板としてカーボンペーパの代りに、カ
ーボンフェルトを用いる方法がある。しかしながらこの
櫨のもので市販されているものは全て電気抵抗が高く（
１Ω・ＣｒｒＩｔ以上）工几損による出力低下が大きく
実用的な基板材とはいえない。

そこで従来用いてきた電極を圧延加工した場合について
検討した。

その結果、従来型電極をローラにかけることにより大き
な可撓性がもたらせることを見い出した。

又、プレス加工しても同様の結果が得られた。

アノードにおいては、液状の燃料を用いることから初期
電極厚みの８０チ以下に設定したローラ間を数回以上通
過させることによシ良好な燃料極とすることができた。

この圧延寸法は望ましくは、電極初期厚みの６０〜８０
チである。一方空気極においては、ガス拡散成極なので
、電極を圧延して薄くすると電解液によってガス拡散が
阻害され性能が低下するので、電極初期厚みの８０−以
上にするのが望ましい。

実施例１ 市販の０．４　ｔａｓ厚さのカーボンペーパを圧延シた
。

この市販のカーボンペーパは、カーボン繊維と有機バイ
ンダーによシ構成され、高温焼成によシ炭化している。

圧延前のカーボンペーパは、折シ曲げると曲げ角度６０
’で刷れて破断してしまった。

圧延したものは６０゛の角度に折り曲げても割れず、直
径５ｃｒｎの円筒を作ることができた。

前述の２つのカーボンペーパおよび市販のカーボンフェ
ルトについて、燃料電池用ｔｉへの適用可能性をみるた
め電気抵抗を測ボした。電気抵抗の測定は、集電板とな
る２つの金属板間にカーボンペーパ又はカーボンフェル
トを挾み、金蝿板を押しつけることによって測定した。

電気抵抗と押付は圧力との関係を第２図に示す。

カーボンペーパは、圧延によって電気抵抗が更に若干低
くなり、繍料成池成極用基板としてより適するようにな
る。

実施例２ 本実施例では、従来使用してきたアノード及び−カソー
ドを電極初期厚みの約７０％にローラ圧延したものにつ
いて、−極の可焼註、電気抵抗、厚みの変化、アノード
の単極電位及びカソードの単極４位の画定結果を述べる
。

アノード及びカソードは以下に記述する手ｊ峨で作成し
た。

アノード：　ファーネスブラックへ山笠及びルテニウム
を原子比で１：１になるように湿式還元した触媒粉末（
３ＯＮ量％ｐｔ担持）とポリフロンディスパージョンＤ
−１（ダイキン工業に、　ｋ製）を加えてポリテトラフ
ルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと略記する）量が３０重
量％となるにした混練物を、あらかじめＰＴＦＥ処理し
たカーボンペーパ基材（４ｍ　ｇ　Ｐ　Ｔ　Ｆ　Ｅ／ｃ
ｒｎ２）へ頭布し、空気中で３００Ｃで３０分焼成した
。

カソード：ファーネスブラックへ白金を湿式還元した触
媒粉末（３０重量％ｐｔ担持）とＰＴＦＥが３０重量％
となるようにした混練物を、めらかじめＰＴＦＥ処理し
たカーボンベーパ基材（８ｍｇＰＴＦＥ／ｃｒｎりへ塗
布し空気中で３００Ｃで３０分焼成した。

上述の４凪を用いて、電極初期厚みの約７０チになるよ
うにローラ圧延した。圧延前（ｆ：米温）の電極におい
ては、曲げ角度が６０°以上の角度になると電極は割れ
て２つになる。しかしながら圧延後においては、同じ寸
法の電極を用いた場合において直径３ｃｒｎ程度の円筒
を形成させても電極は何ら損傷を来たさない。

従来の′ｖＩＬ極および本発明の電極について、触媒層
を形成しない面のカーボン繊維の形状を走査型４子珈微
挑写具に撮った。第３図が従来の電極、本発明による電
極は、力、−ポン繊維が細かく切断されている。切断部
の箇所は第３図の従来例にくらべて圧倒的に多い。カー
ボン繊維の切断部のヶ　　　　　かなシの箇所およそ１
／３以上にはポリテトラフルオロエチレンが入り込み、
切断されたカーボン繊維を贋金するバインダーの役目を
している。カーボン繊維とポリテトラフルオロエチレン
の界面７）ｌ！１間の数も、本発明によるものの方が従
来例にくらべて多く見られる。

電極の断面におけるカーボン繊維の形状を示す走査型電
子顕微鏡写真を第５図、第６図に示す。

第５図は従来の電極、第６図は本発明の電極でめる。倍
率はいずれも２寥０倍である。

従来の電極では、触媒層厚みが約１２０μｍ１基板厚み
が３５０μｍであるのに対し、本発明の電極は触媒層と
基板の境界が明確ではないが、触媒層厚み約５°２μ＋
　ｍ　、基材厚み約３００μｍとなり、初期の電極厚み
に対し圧延後では約７５％となる。この内分けをみると
触媒層の厚み変化は４３−減、基材の変化は８６チ減と
なり圧延することにより、触媒層厚みが著しく変化した
。

次に電気抵抗の測定結果を第７図に示す。図にみられる
ごと〈従来の電極及び本発明の電極とも押しつけ圧力に
よって抵抗は異なるが、３．５Ｋｔ／ｃ１ｎ２で０．１
Ω・口２以下となり、本発明の電極の方が若干低い値を
示した。なお測定は４端子測定によった。

第８図には、圧延前の従来の電極と圧延後の電極につい
て、１０ケ所の厚みを測定した割合の幅を示した。圧延
前の電極については、±１０％のバラツキが認められる
が、圧延後にンいては、±１、５１と電極厚み精度は大
幅に向上する。

第９図には、圧延前の従来の電極と本発明によるアノー
ドについての電流密度−硫位特性の測定結果を示した。

メタノール極の性能は電位の低いものほど良い性能を示
す。図にみられるごとく本発明による電極は、６０　ｍ
　Ａ　／　ｔｙｎ”の電流密度において約２５ｍＶ良い
結果を示した。又低電流密度側において、その差が大き
く表われている。メタノール極における反応は下に示す
ごとく、炭酸力 ＣＨａ　ＯＨ＋Ｈｓ　Ｏ−＋Ｃ０２＋　６　Ｈ”、＋　
６　ｅ　−スを発生する反応である。副反応も多く反応
機構も明確にされていないが、本発明による電極構造変
化が何らかの形で寄与して、低電流密度側で特異な挙・
功を示したと思われる。

次にカソードの測定結果を第１０図に示す。

図に与られるように、圧延前の電極に比し本発明の電極
は、電気抵抗が小さくなったにもかかわらず、高電流密
度側において性能の低下が著しい。

これは、圧延することによシ触媒層訓孔谷潰が少なくな
９、細孔内に一定の電解液が浸透したとすると気−液一
固の三相界面を形成する気体の場すなわちガス拡散が阻
害されるため、性能が低下するためと考えられる。

実施例３ 実施例２でアノード及びカソードには圧延による触媒層
の圧密化には最適範囲がちると考えられたので、電極初
期厚みからの変化率と性能の関係について測定した。そ
の結果を第１１図に示す。

図中の電位は、電流密度６０ｍＡ／ｃｍ”のときの値で
ある。アノードについては、初期電極厚みの８０−〜６
０チにおいて＋１１ぼ一定の電位を示し、従来の電極に
比し約２５ｍＶ改善される。一方力ソードについては、
８０％程度まで変化は少ないが、この値を過ぎると性能
は大幅に低下する。以上の結果から電極初期厚みに対し
アノードにおいては６０〜８０％、カソードにおいては
８０％が限度であることがわかった。

第１２図には、圧延後８０％の厚みの空気極の電流密度
−電位特性の測定結果を示した。第１０図に示した圧延
前の従来型電極と全く同じ特性が得られた。

実施例４ 本実施例では、第９図で得られた本発明によるアノード
と第１２図で得られたカソードを用いて単電池での電流
密度−電圧特性を測定した。その結果を第１３図に示す
。図には従来用いて来′堀極での単気池特性も示した。

なお本実施例で用いた電池の１槙有効面積は２５ｃｒｎ
２でおシ、燃料として用イルアノライトは、１．０　ｍ
　ｏ　Ｌ　／　ｔ　ＣＨｓＯＨ−１、５ｍ　ｏ　Ｌ／　
ＬＨｓ８０ａであり、測定温度は６０Ｃである。

本発明によるカソードの４性は従来型の電極と伴 はぼ同じでおり、アノードについてのみ６０　ｍ　Ａ／
　ｃｍ”の電流密度において２５ｍＶ程度改善された。

しｊ為シながら電池とした場合、単電極電位差゛より１
５ｍＶ高い、すなわち従来型の、電池より４０　ｍＶ　
（６０ｍＡ／　ｒｙｎ”　　）高い電圧を示した。

このことは、電極を圧密化することにより可撓性が発現
し、電極厚みが一定となったため成極−イオン交換膜−
集電板との密着性が増したためと考えられる。

実施例５ 本実施例は、実施例１で得られた単電池の寿命試験に関
したものである。運転は、６０ｍＡ／１１７２１！の電
流密度一定放電における電圧変化を測定したものである
。温度は６０Ｃ１アノライトは１、０　ｍ　ｏ　Ｌ／　
Ｌ　ＣＨｓＯＨ−１，５ｍｏｔ／１Ｈｘｓｏ＜である。

従来匿電極の電池に比べ本発明による電池は約４０ｍＶ
高い電圧を示し、両者とも初期の電圧から５００時間後
において約１０ｍＶの電圧低下を示すがほぼ安定した結
果が得られた。

〔発明の効果〕

本発明法よれば、電極に十分な可撓性を付与できるので
、電極回りの密着性が改善でき電池性能の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例によるメタノール燃料電池
の構成を示す断面図、第２図は、各種カーボン基板につ
いて電気抵抗と押しつけ圧力の関係を示す特性図、第３
図は従来電極におけるカーボン基板のカーボン繊維形状
を示す走査型電子顕微鏡写真、第４図は同じく本発明に
よる電極のカーボン繊維形状を示す走査型電子顕微鏡写
真、第５図は従来電極の断面についてのカーボン繊維形
状を示す走査型電子顕微鏡写真、第６図は同じく本発明
電極の断面のカーボン繊維形状を示す走査型電子顕微鏡
写真、第７図は、電極の電気抵抗特性図、第８図は、電
極厚みについて測定点と測定点の幅の関係を示す特性図
、第９図は、アノードの電流密度−電位の特性図、第１
０図は、カソードの電流密度−電位の特性図、第１１図
は、アノード及びカソードの圧密化の割合と電位の関係
を示す特性図、第１２図は、カソードの電流密度−電位
の特性図Ｊ第１ａ図は、単電池の電流密度−電圧の特性
図、−第１４図は′電池電圧と運転時間の関係を示す特
性図である。 １・・・燃料分離板、２・・・燃料室、３・・・アノー
ド、４・・・導電性多孔質基板、５・・・触媒担持４電
性多孔質粒子層、６・・・ガス分離板、７・・・酸化剤
室、８・・・カソード、９・・・導電性多孔質基板、１
０・・・触媒担持導電性多孔質粒子層、１１・・・イオ
ン交換膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カーボン繊維と有機系バインダーよりなるカーボン
   ペーパ、該カーボンペーパの空隙に含浸されたポリテト
   ラフルオロエチレンよりなる撥水性焼成基板において、
   前記カーボン繊維が複数の切断部を有し且つ該切断部の
   少なくとも１つに前記ポリテトラフルオロエチレンが含
   浸されていることを特徴とする可撓性を有する撥水性焼
   成カーボン基板。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記カーボン繊維
   の切断部を１ｍｍ＾２当り２０個以上有することを特徴
   とする可撓性を有する撥水性焼成カーボン基板。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記カーボン繊維
   の切断部を１ｍｍ＾２当り３００個以下有することを特
   徴とする可撓性を有する撥水性焼成カーボン基板。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記カーボン繊維
   切断部の数の１／３以上に前記ポリテトラフルオロエチ
   レンが含浸されていることを特徴とする可撓性を有する
   撥水性焼成カーボン基板。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記カーボン繊維
   の切断部の実質的全数に前記ポリテトラフルオロエチレ
   ンが含浸されていることを特徴とする可撓性を有する撥
   水性焼成カーボン基板。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記基板の厚さが
   ０．１〜１ｍｍよりなることを特徴とする可撓性を有す
   る撥水性焼成カーボン基板。 ７、特許請求の範囲第１項において、前記カーボンペー
   パの空隙に含浸されたポリテトラフルオロエチレンとカ
   ーボン繊維との界面の一部に隙間を有することを特徴と
   する可撓性を有する撥水性焼成カーボン基板。 ８、カーボン繊維と有機系バインダーよりなるカーボン
   ペーパにポリテトラフルオロエチレンけんだく液を含浸
   する工程、その後焼成する工程および圧延又はプレス加
   工を施して前記カーボン繊維を切断し且つ前記ポリテト
   ラフルオロエチレンの一部を該切断部に含浸させる工程
   を有することを特徴とする可撓性を有する撥水性焼成カ
   ーボン基板の製造法。 ９、特許請求の範囲第８項において、前記焼成工程を終
   えたのち前記圧延又はプレス加工を施すことを特徴とす
   る可撓性を有する撥水性焼成カーボン基板の製造法。 １０、特許請求の範囲第８項において、前記焼成工程の
   加熱温度をポリテトラフルオロエチレンの溶融温度以上
   且つ分解温度以下の範囲とすることを特徴とする可撓性
   を有する撥水性焼成カーボン基板の製造法。 １１、特許請求の範囲第８項において、前記焼成工程の
   加熱温度を３３０〜４００℃の範囲とすることを特徴と
   する可撓性を有する撥水性焼成カーボン基板の製造法。 １２、特許請求の範囲第８項において、前記圧延又はプ
   レスにより、加工前の板厚の６０〜８０％の厚さに減少
   させることを特徴とする可撓性を有する撥水性焼成カー
   ボン基板の製造法。 １３、カーボン繊維と有機系バインダーよりなるカーボ
   ンペーパ、該カーボンペーパの空隙に含浸されたポリテ
   トラフルオロエチレンよりなる撥水性焼成基板上に、触
   媒活性成分担持導電性粒子と結着剤よりなる触媒層を有
   する燃料電池用電極において、前記焼成基板のカーボン
   繊維が１ｍｍ＾２当り２０個以上の切断部を有し、該切
   断部の少なくとも１つに前記ポリテトラフルオロエチレ
   ンが含浸され可撓性を有していることを特徴とする燃料
   電池用電極。 １４、特許請求の範囲第１３項において、前記焼成基板
   が１ｍｍ＾２当り３００個以下のカーボン繊維切断部を
   有することを特徴とする燃料電池用電極。 １５、特許請求の範囲第１３項において、前記カーボン
   繊維切断部の数の１／３以上に前記ポリテトラフルオロ
   エチレンが含浸されていることを特徴とする燃料電池用
   電極。 １６、特許請求の範囲第１３項において、前記焼成基板
   の厚さが０．１〜１ｍｍよりなることを特徴とする燃料
   電池用電極。 １７、特許請求の範囲第１３項において、前記触媒層の
   厚さが０．０５〜０．５ｍｍの範囲であることを特徴と
   する燃料電池用電極。 １８、特許請求の範囲第１３項において、前記触媒層が
   元素周期律表のVIII族から選ばれた貴金属担持カーボン
   粒子と結着剤よりなることを特徴とする燃料電池用電極
   。 １９、対向する一対の電極、前記一対の電極間に位置す
   る電解質、前記一対の電極のアノードに隣接する燃料室
   、前記一対の電極のカソードに隣接する酸化剤室を有し
   、前記一対の電極がカーボン繊維と結着剤よりなるカー
   ボンペーパ、該カーボンペーパの空隙に含浸されたポリ
   テトラフルオロエチレンよりなる撥水性焼成基板と、該
   基板の少なくとも電解質側に形成された触媒層とからな
   り、該触媒層が触媒活性成分担持導電性粒子と結着剤よ
   りなる燃料電池において、前記焼成基板の少なくとも一
   方のカーボン繊維が１ｍｍ＾２当り２０個以上の切断部
   を有し、該切断部の少なくとも１つに前記ポリテトラフ
   ルオロエチレンが含浸されていることを特徴とする燃料
   電池。 ２０、特許請求の範囲第１９項において、前記燃料室に
   メタノールを含有するアノライトが供給されることを特
   徴とするメタノール燃料電池。 ２１、特許請求の範囲第２０項において、前記アノード
   の触媒層にくらべて前記カソードの触媒層の細孔径及び
   ／又は細孔容積が大きいことを特徴とするメタノール燃
   料電池。 ２２、特許請求の範囲第２０項において、前記一対の電
   極間に電解質を含んだイオン交換膜を有することを特徴
   とするメタノール燃料電池。 ２３、特許請求の範囲第１９項において、前記カーボン
   繊維の切断部を１ｍｍ＾２当り３００個以下有すること
   を特徴とする燃料電池。 ２４、特許請求の範囲第１９項において、前記一対の電
   極と燃料室と酸化剤を有する単電池が複数個積層された
   積層構造の電池よりなることを特徴とする燃料電池。