JPS62165863A - ガス拡散電極とその製造方法 - Google Patents
ガス拡散電極とその製造方法Info
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- JPS62165863A JPS62165863A JP61006076A JP607686A JPS62165863A JP S62165863 A JPS62165863 A JP S62165863A JP 61006076 A JP61006076 A JP 61006076A JP 607686 A JP607686 A JP 607686A JP S62165863 A JPS62165863 A JP S62165863A
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Classifications
-
- 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
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-
- 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
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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、燃料電池、二次電池、電気化学的リアクター
、めっき用陽極等に用いるガス拡散電極とその製造方法
に関する。
、めっき用陽極等に用いるガス拡散電極とその製造方法
に関する。
（従来の技術）
従来、ガス拡散電極として、白金、親水性カーボンブラ
ック、ポリ四弗化エチレンより成る親水性部分と↑Ω水
性部分を有する反応層に、撥水性カーボンブラック、ポ
リ四弗化エチレンより成る撥水性のガス拡散層を接合し
てなるものがある。
ック、ポリ四弗化エチレンより成る親水性部分と↑Ω水
性部分を有する反応層に、撥水性カーボンブラック、ポ
リ四弗化エチレンより成る撥水性のガス拡散層を接合し
てなるものがある。
このガス拡散電極は、燃料電池等に使用した場合、電解
液は反応層を透過するが、ガス拡散層を透過せず、触媒
反応により生成したガスあるいは供給ガスのみガス拡散
層を拡散透過するものである。
液は反応層を透過するが、ガス拡散層を透過せず、触媒
反応により生成したガスあるいは供給ガスのみガス拡散
層を拡散透過するものである。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、上記ガス拡散電極の反応層は、親水性カーボ
ンブラックに白金触媒を付着させ、ボリ四弗化エチレン
と混合し結着したものであるから、白金触媒部分に必ず
電解液が浸透できる構造にはならず、しかも電解液の浸
透できる白金触媒部分とガス拡散通路とが均一微細に隣
接した構造にならない。その為、反応層中の白金触媒に
は電解液と接触せず反応に寄与しないものがあり、また
電解液とガス拡散通路との接触面積が十分でなく、触媒
性能が低いものである。つまり、従来のガス拡散電極は
単位面積当りの白金触媒の反応面積比及び電解液とガス
拡散通路との接触面積が小さく、従ってガス拡散電極の
単位面積当り流せる電流が少ないという問題点がある。
ンブラックに白金触媒を付着させ、ボリ四弗化エチレン
と混合し結着したものであるから、白金触媒部分に必ず
電解液が浸透できる構造にはならず、しかも電解液の浸
透できる白金触媒部分とガス拡散通路とが均一微細に隣
接した構造にならない。その為、反応層中の白金触媒に
は電解液と接触せず反応に寄与しないものがあり、また
電解液とガス拡散通路との接触面積が十分でなく、触媒
性能が低いものである。つまり、従来のガス拡散電極は
単位面積当りの白金触媒の反応面積比及び電解液とガス
拡散通路との接触面積が小さく、従ってガス拡散電極の
単位面積当り流せる電流が少ないという問題点がある。
そこで本発明は、反応層の白金触媒を全て電解液と接触
させ、且つ電解液とガス拡散通路との接触面積を大きく
して触媒性能を高めようとするものである。
させ、且つ電解液とガス拡散通路との接触面積を大きく
して触媒性能を高めようとするものである。
（問題点を解決するための手段）
上記問題点を解決するための本発明のガス拡散電極は、
白金族金属又はその酸化物若しくはその両方、親水性カ
ーボンブラック、ポリ四弗化エチレンより成る親水性部
分とｔΩ水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレンよ
り成るＩｎ水性部分とが交互に配されて成る反応層を有
するものである。
白金族金属又はその酸化物若しくはその両方、親水性カ
ーボンブラック、ポリ四弗化エチレンより成る親水性部
分とｔΩ水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレンよ
り成るＩｎ水性部分とが交互に配されて成る反応層を有
するものである。
また斯かる構造のガス拡散電極を作る本発明の製造方法
は、親水性カーボンブランクとポリ四弗化エチレンと溶
媒より成るシートと撥水性カーボンブラックとポリ四弗
化エチレンと溶媒より成るシートとを重ねて圧延した後
、多数積層或いは複数層にて重ね巻きし、圧着してブロ
ックを作り、次にその端部を順次垂直にスライスし、次
いで加熱して前記溶媒を除去し親水性部分と撥水性部分
とが交互に配された反応層素材シートを成形した後、こ
の反応層素材シートに白金族化合物溶液を含浸させ、次
いで加熱分解して白金族金属又はその酸化物若しくはそ
の両方を付着させ、反応層を形成することを特徴とする
ものである。
は、親水性カーボンブランクとポリ四弗化エチレンと溶
媒より成るシートと撥水性カーボンブラックとポリ四弗
化エチレンと溶媒より成るシートとを重ねて圧延した後
、多数積層或いは複数層にて重ね巻きし、圧着してブロ
ックを作り、次にその端部を順次垂直にスライスし、次
いで加熱して前記溶媒を除去し親水性部分と撥水性部分
とが交互に配された反応層素材シートを成形した後、こ
の反応層素材シートに白金族化合物溶液を含浸させ、次
いで加熱分解して白金族金属又はその酸化物若しくはそ
の両方を付着させ、反応層を形成することを特徴とする
ものである。
（作用）
上記の如く構成された本発明のガス拡散電極は、反応層
に親水性部分と撥水性部分とが交互に均一微細に配され
ているので、燃料電池等に使用した場合、電解液は親水
性部分全体に浸透し殆んどの白金触媒に電解液が接触し
、かつ電解液とガス拡散通路との接触面積も大きくなる
。従って本発明のガス拡散電極は単位面積当り流せる電
流の大きいものとなる。
に親水性部分と撥水性部分とが交互に均一微細に配され
ているので、燃料電池等に使用した場合、電解液は親水
性部分全体に浸透し殆んどの白金触媒に電解液が接触し
、かつ電解液とガス拡散通路との接触面積も大きくなる
。従って本発明のガス拡散電極は単位面積当り流せる電
流の大きいものとなる。
（実施例）
本発明のガス拡散電極とその製造方法の実施例を図面に
よって説明する。
よって説明する。
第１図に示す本発明のガス拡散電極１は、平均粒径５０
人の白金と平均粒径４５０人の親水性カーボンブラック
と平均粒径０．３μのポリ四弗化エチレンとが０．７：
１：３の割合から成る幅１μ、長さ１００１、高さ０．
１ｎ＋の親水性部分２と、平均粒径４２０人の↑Ω水性
カーボンブラックと平均粒径０．３μのポリ四弗化エチ
レンとが７：３の割合から成る幅１μ、長さ１００ｍｍ
、高さ０．１１の撥水性部分３とが夫々１０５本交互に
配列接合されて成る幅１００龍、長さ１００龍、厚さ０
．１＋ｕの反応層４に、平均粒径４２０人の撥水性カー
ボンブラックと粒径０．３μのポリ四弗化エチレンとが
６．５ ： ３．５の割合から成る幅１１０ｆｉ、長さ
１１０龍、厚さ０．５ｆｌの１Ω水性のガス拡散層５が
接合されて成るものである。
人の白金と平均粒径４５０人の親水性カーボンブラック
と平均粒径０．３μのポリ四弗化エチレンとが０．７：
１：３の割合から成る幅１μ、長さ１００１、高さ０．
１ｎ＋の親水性部分２と、平均粒径４２０人の↑Ω水性
カーボンブラックと平均粒径０．３μのポリ四弗化エチ
レンとが７：３の割合から成る幅１μ、長さ１００ｍｍ
、高さ０．１１の撥水性部分３とが夫々１０５本交互に
配列接合されて成る幅１００龍、長さ１００龍、厚さ０
．１＋ｕの反応層４に、平均粒径４２０人の撥水性カー
ボンブラックと粒径０．３μのポリ四弗化エチレンとが
６．５ ： ３．５の割合から成る幅１１０ｆｉ、長さ
１１０龍、厚さ０．５ｆｌの１Ω水性のガス拡散層５が
接合されて成るものである。
斯かる構造のガス拡散電極１の製造方法について説明す
ると、先ず第２図ａに示す如く平均粒径４５０人の親水
性カーボンブラックと平均粒径０．３μのポリ四弗化エ
チレン粉末とを７：３の割合で混合し、それにソルベン
トナフサを１：１．８の比率で混合し成形して成る幅１
００ｍ１、長さ３ｍ、厚さ２龍のシート６と、平均粒径
４２０人のｔΩΩ水性カーボンブラフツク平均粒径０．
３μのポリ四弗化エチレン粉末とを７：３の割りあいで
混合し、それにソルベントナフサをｔ：ｉ、ｓの比率で
混合し成形して成る幅１００鶴、長さ３ｍの、厚さ２鰭
のシート７とを夫々重ねて第２図すに示す如く厚さ２鶴
に圧延し、次にこれを２つに切断し第２図Ｃに示す如く
重ねて第２図ｄに示す如く厚さ２１ｍに圧延し、次いで
この工程を１０回繰返し第２図ｅのようにした後、この
シートを長さ１００龍に切断して５０枚重ねて第２図ｆ
に示す如く圧着してブロック８を作り、次にそのブロッ
ク８の端部を順次厚さ０．１鰭に垂直にスライスした後
、２８０℃まで加熱してソルベントナフサを除去し、第
２図ｇに示す如く親水性部分２と撥水性部分３とが交互
に平行に配された幅１００鶴、長さ１００＋ｍの反応層
素材シート９を形成し、次いでこの反応層素材シート９
に第２図りに示す如く平均粒径４２０人の撥水性カーボ
ンブラックと平均粒径０．３μのポリ四弗化エチレン粉
末とを成形して成る幅１１０１鳳、長さ１１０鶴、厚さ
０．５鶴の撥水性のガス拡散Ｎ５を３８０℃、６００
ｋｇ／ｃｎｌで３秒間加熱圧着し、次に第２図ｉに示す
如く前記反応層素材シート９の表面に塩化白金酸溶液を
塗布して親水性部分２に含浸させ、次いで２００℃にて
６０分間加熱して前記溶液を分解し、さらに水素中で２
００℃、１時間還元を行い白金を親水性部分２に付着さ
せ、反応層素材シート９を反応層４となした。
ると、先ず第２図ａに示す如く平均粒径４５０人の親水
性カーボンブラックと平均粒径０．３μのポリ四弗化エ
チレン粉末とを７：３の割合で混合し、それにソルベン
トナフサを１：１．８の比率で混合し成形して成る幅１
００ｍ１、長さ３ｍ、厚さ２龍のシート６と、平均粒径
４２０人のｔΩΩ水性カーボンブラフツク平均粒径０．
３μのポリ四弗化エチレン粉末とを７：３の割りあいで
混合し、それにソルベントナフサをｔ：ｉ、ｓの比率で
混合し成形して成る幅１００鶴、長さ３ｍの、厚さ２鰭
のシート７とを夫々重ねて第２図すに示す如く厚さ２鶴
に圧延し、次にこれを２つに切断し第２図Ｃに示す如く
重ねて第２図ｄに示す如く厚さ２１ｍに圧延し、次いで
この工程を１０回繰返し第２図ｅのようにした後、この
シートを長さ１００龍に切断して５０枚重ねて第２図ｆ
に示す如く圧着してブロック８を作り、次にそのブロッ
ク８の端部を順次厚さ０．１鰭に垂直にスライスした後
、２８０℃まで加熱してソルベントナフサを除去し、第
２図ｇに示す如く親水性部分２と撥水性部分３とが交互
に平行に配された幅１００鶴、長さ１００＋ｍの反応層
素材シート９を形成し、次いでこの反応層素材シート９
に第２図りに示す如く平均粒径４２０人の撥水性カーボ
ンブラックと平均粒径０．３μのポリ四弗化エチレン粉
末とを成形して成る幅１１０１鳳、長さ１１０鶴、厚さ
０．５鶴の撥水性のガス拡散Ｎ５を３８０℃、６００
ｋｇ／ｃｎｌで３秒間加熱圧着し、次に第２図ｉに示す
如く前記反応層素材シート９の表面に塩化白金酸溶液を
塗布して親水性部分２に含浸させ、次いで２００℃にて
６０分間加熱して前記溶液を分解し、さらに水素中で２
００℃、１時間還元を行い白金を親水性部分２に付着さ
せ、反応層素材シート９を反応層４となした。
こうして作った実施例のガス拡散電極１を、燃料電池等
に使用すると、反応層４の撥水性部分３に電解液は全く
浸透せず、白金触媒を有する親水性部分２のみに浸透し
、殆んどの白金触媒に電解液が接触する。従って、反応
層４中の白金触媒は殆んど触媒反応に寄与するものであ
る。
に使用すると、反応層４の撥水性部分３に電解液は全く
浸透せず、白金触媒を有する親水性部分２のみに浸透し
、殆んどの白金触媒に電解液が接触する。従って、反応
層４中の白金触媒は殆んど触媒反応に寄与するものであ
る。
上記実施例のガス拡散電極１は、反応層４が親水性部分
２と撥水性部分３とが交互に平行に配されているが、第
３図に示す如く親水性部分２と撥水性部分３とが隣り合
って渦巻状に巻かれて半径方向に交互に配されていても
良いものである。
２と撥水性部分３とが交互に平行に配されているが、第
３図に示す如く親水性部分２と撥水性部分３とが隣り合
って渦巻状に巻かれて半径方向に交互に配されていても
良いものである。
このような反応層４′を有するガス拡散電極１′を作る
には、上記実施の第２図ａに示す如くシートを薄く圧延
し第４図ａに示す如く渦巻状に多層に巻き込み、圧着し
て円柱状のブロック８′を作り、次にそのブロック８′
の端部を順次スライスした後、２８０℃まで加熱してソ
ルベントナフサを除去し、第４図すに示す如く親水性部
分２′と撥水性部分３′とが半径方向に交互に配された
反応層素材シート９′を成形し、次いでこの反応層素材
シート９′に第４図Ｃに示す如く撥水性カーボンブラッ
クとポリ四弗化エチレン粉末とを成形して成る円形の撥
水性のガス拡散層５′を加熱圧着し、次に第４図ｄに示
す如（前記反応層素材シート９′の表面に塩化白金酸溶
液を塗布して親水性部分２′に含浸させ、次いでその溶
液を前記実施例と同様に加熱して分解し、さらに還元し
、白金を親水性部分２′に付着させ、反応層素材シート
９′を反応層４′となすものである。
には、上記実施の第２図ａに示す如くシートを薄く圧延
し第４図ａに示す如く渦巻状に多層に巻き込み、圧着し
て円柱状のブロック８′を作り、次にそのブロック８′
の端部を順次スライスした後、２８０℃まで加熱してソ
ルベントナフサを除去し、第４図すに示す如く親水性部
分２′と撥水性部分３′とが半径方向に交互に配された
反応層素材シート９′を成形し、次いでこの反応層素材
シート９′に第４図Ｃに示す如く撥水性カーボンブラッ
クとポリ四弗化エチレン粉末とを成形して成る円形の撥
水性のガス拡散層５′を加熱圧着し、次に第４図ｄに示
す如（前記反応層素材シート９′の表面に塩化白金酸溶
液を塗布して親水性部分２′に含浸させ、次いでその溶
液を前記実施例と同様に加熱して分解し、さらに還元し
、白金を親水性部分２′に付着させ、反応層素材シート
９′を反応層４′となすものである。
こうして作ったガス拡散電極１′も燃料電池等に使用し
た際には、反応層４′の白金触媒を有する親水性部分２
′のみに電解液が浸透し、殆んどの白金触媒に接触する
。従って、反応Ｎ４′中の白金触媒は殆んど触媒反応に
寄与するものである。
た際には、反応層４′の白金触媒を有する親水性部分２
′のみに電解液が浸透し、殆んどの白金触媒に接触する
。従って、反応Ｎ４′中の白金触媒は殆んど触媒反応に
寄与するものである。
尚、実施例では反応層にｉΩΩ水性カーボンシラツクと
ポリ四弗化エチレンから成る撥水性のガス拡散層が接合
されているが、本発明はこれに限るものではなく反応層
のみでもよ（或いは反応層に電解液を保有できるガス拡
散層や撥水処理したカーボンペーパーが接合されていて
も良いものである。
ポリ四弗化エチレンから成る撥水性のガス拡散層が接合
されているが、本発明はこれに限るものではなく反応層
のみでもよ（或いは反応層に電解液を保有できるガス拡
散層や撥水処理したカーボンペーパーが接合されていて
も良いものである。
さらに必要に応じてガス拡散層に集電体を接合するよう
にしてもよいものである。
にしてもよいものである。
また実施例では溶媒にソルベントナフサを使用したが、
本発明はこれに限るものではなく、水やエタノール、イ
ソプロピルアルコール等のアルコール類やｎ−ブタン等
の炭化水素でも良いものである。
本発明はこれに限るものではなく、水やエタノール、イ
ソプロピルアルコール等のアルコール類やｎ−ブタン等
の炭化水素でも良いものである。
（発明の効果）
以上の説明で判るように本発明のガス拡散電極は、反応
層での電解液とガス拡散通路との接触面が極めて大きく
、また白金触媒の殆んどが電解液と接触し触媒反応に寄
与するので、反応層の触媒性能が極めて高い。つまりガ
ス拡散電極の単位面積当りの流せる電流が大きいという
優れた効果がある。また本発明のガス拡散電極の製造方
法によれば上記の優れたガス拡散電極を容易に作ること
ができる。
層での電解液とガス拡散通路との接触面が極めて大きく
、また白金触媒の殆んどが電解液と接触し触媒反応に寄
与するので、反応層の触媒性能が極めて高い。つまりガ
ス拡散電極の単位面積当りの流せる電流が大きいという
優れた効果がある。また本発明のガス拡散電極の製造方
法によれば上記の優れたガス拡散電極を容易に作ること
ができる。
第１図は本発明のガス拡散電極の一実施例を示す斜視図
、第２図ａ乃至ｉはそのガス拡散電極の製造方法の工程
を示す図、第３図は本発明のガス拡散電極の他の実施例
を示す斜視図、第４図ａ乃至ｄはそのガス拡散電極の製
造方法の工程を示す図である。 第１図 第２図（ｆ） ９・・・ぷり＆層青木ｆシ一ト 第３図 第４図（ｂ） 第４図（Ｃ） 第４図（ｄ）
、第２図ａ乃至ｉはそのガス拡散電極の製造方法の工程
を示す図、第３図は本発明のガス拡散電極の他の実施例
を示す斜視図、第４図ａ乃至ｄはそのガス拡散電極の製
造方法の工程を示す図である。 第１図 第２図（ｆ） ９・・・ぷり＆層青木ｆシ一ト 第３図 第４図（ｂ） 第４図（Ｃ） 第４図（ｄ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）白金族金属又はその酸化物若しくはその両方、親水
性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレンより成る親水
性部分と撥水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレン
より成る撥水性部分とが交互に配されて成る反応層を有
するガス拡散電極。 ２）親水性カーボンブラックとポリ四弗化エチレンと溶
媒より成るシートと撥水性カーボンブラックとポリ四弗
化エチレンと溶媒より成るシートとを重ねて圧延した後
、多数積層或いは巻層にし、圧着してブロックを作り、
次にその端部を順次直角にスライスし、次いで加熱して
前記溶媒を除去して親水性部分と撥水性部分とが交互に
配された反応層素材シートを成形した後、この反応層素
材シートに白金族化合物溶液を含浸させ、次いで加熱分
解して白金族金属又はその酸化物若しくはその両方を付
着させ反応層を形成することを特徴とするガス拡散電極
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61006076A JPS62165863A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | ガス拡散電極とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61006076A JPS62165863A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | ガス拡散電極とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62165863A true JPS62165863A (ja) | 1987-07-22 |
Family
ID=11628478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61006076A Pending JPS62165863A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | ガス拡散電極とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62165863A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0241432A2 (en) * | 1986-03-07 | 1987-10-14 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Gas permeable electrode |
| US7407722B2 (en) | 2001-03-08 | 2008-08-05 | Sony Corporation | Gas diffusing electrode body, method of manufacturing the same and electrochemical device |
-
1986
- 1986-01-14 JP JP61006076A patent/JPS62165863A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0241432A2 (en) * | 1986-03-07 | 1987-10-14 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Gas permeable electrode |
| US7407722B2 (en) | 2001-03-08 | 2008-08-05 | Sony Corporation | Gas diffusing electrode body, method of manufacturing the same and electrochemical device |
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