JPS62208553A - ガス拡散電極及びその製造方法 - Google Patents
ガス拡散電極及びその製造方法Info
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- JPS62208553A JPS62208553A JP61050018A JP5001886A JPS62208553A JP S62208553 A JPS62208553 A JP S62208553A JP 61050018 A JP61050018 A JP 61050018A JP 5001886 A JP5001886 A JP 5001886A JP S62208553 A JPS62208553 A JP S62208553A
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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
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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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及びその製造方
法に関する。
、めっき用陽極等に用いるガス拡散電極及びその製造方
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ｔΩ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
て成るものがある。
ック、ポリ四弗化エチレンより成る親水性部分とｔΩ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
て成るものがある。
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或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。
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或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
ンブランクに白金触媒を付着させ、ポリ四弗化エチレン
と混合し結着したものであるから、白金触媒部分が必ず
電解液の透過できる構造にはならず、しかも電解）・夜
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の流せる電流が少ないという問
題点がある。
ンブランクに白金触媒を付着させ、ポリ四弗化エチレン
と混合し結着したものであるから、白金触媒部分が必ず
電解液の透過できる構造にはならず、しかも電解）・夜
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の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
ーボンブランク、ポリ四弗化エチレンより成る親水性分
と、撥水性カーボンブランク、ポリ四弗化エチレンより
成る↑Ｃ水性部分とが、交互に層状になされた粉末が結
着されてシート状に成形された反応層より成るものであ
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
ーボンブランク、ポリ四弗化エチレンより成る親水性分
と、撥水性カーボンブランク、ポリ四弗化エチレンより
成る↑Ｃ水性部分とが、交互に層状になされた粉末が結
着されてシート状に成形された反応層より成るものであ
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、ポリ四弗化エチレン、溶
媒を混合圧延して成る親水性シートと、撥水性カーボン
ブラツク、ポリ四弗化エチレン、溶媒を混合圧延して成
る撥水性シートとを圧着、圧延を複数回繰返して多層シ
ートを作った後、加熱して多層シート中の溶媒を除去し
、次にこの多層シートを粉砕して粉末を作り、次いでこ
の粉末を平板状にプレスするかあるいは溶媒と混合し圧
延して素材シートを作り、後者の場合加熱して素材シー
ト中の溶媒を除去し、次いでこの素材シート中の粉末の
親水性部分に白金族化合物溶液を含浸させ、然る後素材
シートを加熱し白金族化合物溶液を分解して、白金族金
属又はその酸化物若しくはその両方を前記粉末の親水性
部分に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、ポリ四弗化エチレン、溶
媒を混合圧延して成る親水性シートと、撥水性カーボン
ブラツク、ポリ四弗化エチレン、溶媒を混合圧延して成
る撥水性シートとを圧着、圧延を複数回繰返して多層シ
ートを作った後、加熱して多層シート中の溶媒を除去し
、次にこの多層シートを粉砕して粉末を作り、次いでこ
の粉末を平板状にプレスするかあるいは溶媒と混合し圧
延して素材シートを作り、後者の場合加熱して素材シー
ト中の溶媒を除去し、次いでこの素材シート中の粉末の
親水性部分に白金族化合物溶液を含浸させ、然る後素材
シートを加熱し白金族化合物溶液を分解して、白金族金
属又はその酸化物若しくはその両方を前記粉末の親水性
部分に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
を構成している微細な粉末が、親水性部分と１８水性部
分とが交互に層状になされた組織となっているので、燃
料電池等に使用した場合、電解液は全ての微細な粉末中
の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、且つ電解液とガス拡散通路との接触面積が指
違いに大きくなる。従って、本発明のガス拡散電極は、
単位面積当りの流せる電流が著しく大きいものとなる。
を構成している微細な粉末が、親水性部分と１８水性部
分とが交互に層状になされた組織となっているので、燃
料電池等に使用した場合、電解液は全ての微細な粉末中
の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、且つ電解液とガス拡散通路との接触面積が指
違いに大きくなる。従って、本発明のガス拡散電極は、
単位面積当りの流せる電流が著しく大きいものとなる。
（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ｌ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：
７：３の割合から成る厚さ１．０μの親水性部分２と、
平均粒径４２０人の撥水性カーボンブラ・７りと平均粒
径０．３μのポリ四弗化エチレンとが７：３の割合から
成る厚さ１．０μの１０水性部分３とが、交互に１０層
に層状になされ平均粒径１０μの粉末４が結着されて幅
１００ｍｍ、長さ１００龍、厚さ０．１ｍｍのシートに
成形された反応層５より成るものである。
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：
７：３の割合から成る厚さ１．０μの親水性部分２と、
平均粒径４２０人の撥水性カーボンブラ・７りと平均粒
径０．３μのポリ四弗化エチレンとが７：３の割合から
成る厚さ１．０μの１０水性部分３とが、交互に１０層
に層状になされ平均粒径１０μの粉末４が結着されて幅
１００ｍｍ、長さ１００龍、厚さ０．１ｍｍのシートに
成形された反応層５より成るものである。
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
性カーボンブランクと平均粒径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ｔ：ｔ、Ｓの比率で混合し圧延成形して成る
幅１００＋ｌｓ、長さ３ｍ、厚さ２龍の親水性シート６
と、平均粒径４２０人の１合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
で混合し圧延成形して成る幅Ｌｏｏｍｍ、長さ３ｍ、厚
さ２ｍ１１の撥水性シート７とを重ねて第２図すに示す
如く厚さ２鰭に圧延し、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２龍に圧
延し、次いでこの重ね合わせ圧延工程を１０回繰返して
第２図ｅに示す如く多層シート８を作った後、２８０°
Ｃまで加熱して多層シートａ中のソルベントナフサを除
去し、次にこの多層シート８を粉砕して第２図ｆに示す
如く平均粒径１０μの粉末４を作り、次いでこの粉末４
をソルベントナフサと１：１．８の比率で混合した後圧
延成形して第２図ｇに示す如く幅１００■ｌ、長さＬｏ
ｏｍｍ、厚さ０．２ｍｌの素材シート９を作り、次に２
８０℃まで加熱して素材シート９中のソルベントナフサ
を除去し、次いで第２図りに示す如くこの素材シート９
の表面に塩化白金酸溶液を塗布して粉末４の親水性部分
２に含浸させ、然る後素材シート９を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２００
°Ｃにて６０分間還元を行い、白金を親水性部分２に付
着させ、反応層５を形成し、ガス拡散電極ｌを得た。
ると、先ず第２図ａに示す如く平均粒径４５０人の親水
性カーボンブランクと平均粒径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ｔ：ｔ、Ｓの比率で混合し圧延成形して成る
幅１００＋ｌｓ、長さ３ｍ、厚さ２龍の親水性シート６
と、平均粒径４２０人の１合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
で混合し圧延成形して成る幅Ｌｏｏｍｍ、長さ３ｍ、厚
さ２ｍ１１の撥水性シート７とを重ねて第２図すに示す
如く厚さ２鰭に圧延し、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２龍に圧
延し、次いでこの重ね合わせ圧延工程を１０回繰返して
第２図ｅに示す如く多層シート８を作った後、２８０°
Ｃまで加熱して多層シートａ中のソルベントナフサを除
去し、次にこの多層シート８を粉砕して第２図ｆに示す
如く平均粒径１０μの粉末４を作り、次いでこの粉末４
をソルベントナフサと１：１．８の比率で混合した後圧
延成形して第２図ｇに示す如く幅１００■ｌ、長さＬｏ
ｏｍｍ、厚さ０．２ｍｌの素材シート９を作り、次に２
８０℃まで加熱して素材シート９中のソルベントナフサ
を除去し、次いで第２図りに示す如くこの素材シート９
の表面に塩化白金酸溶液を塗布して粉末４の親水性部分
２に含浸させ、然る後素材シート９を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２００
°Ｃにて６０分間還元を行い、白金を親水性部分２に付
着させ、反応層５を形成し、ガス拡散電極ｌを得た。
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、第１図に示す反応層５を構成している粉
末４の（Ω水部分３には電解液は全く浸透せず、白金触
媒を有する親水性部分２にのみ浸透し、殆んどの白金触
媒に電解液が接触する。
に使用すると、第１図に示す反応層５を構成している粉
末４の（Ω水部分３には電解液は全く浸透せず、白金触
媒を有する親水性部分２にのみ浸透し、殆んどの白金触
媒に電解液が接触する。
従って、反応層５中の白金触媒には殆んど触媒反応に寄
与するものである。
与するものである。
尚、上記実施例のガス拡散電極１は、反応層５のみより
成るが、場合によっては反応層５に、（Ω水性のカーボ
ンブランクとポリ四弗化エチレンから成る↑θ水性のガ
ス拡散層を接合したり、或いは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を接合したりし
て、ガス拡散電極として使用しても良いものである。
成るが、場合によっては反応層５に、（Ω水性のカーボ
ンブランクとポリ四弗化エチレンから成る↑θ水性のガ
ス拡散層を接合したり、或いは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を接合したりし
て、ガス拡散電極として使用しても良いものである。
これらの１發水性のガス拡散層、電解液を保有できるガ
ス拡ｎｋＤ、１８水処理したカーボンペーパー等を接合
する時期としては、素材シート９の表面に塩化白金酸溶
液を塗布して粉末４の親水性部分４ａに含浸させるまで
に行なえば良い。
ス拡ｎｋＤ、１８水処理したカーボンペーパー等を接合
する時期としては、素材シート９の表面に塩化白金酸溶
液を塗布して粉末４の親水性部分４ａに含浸させるまで
に行なえば良い。
また実施例では、溶媒にツルヘントナフサを使用したが
、これに限るものではなく、水やエタノール、イソプロ
ピルアルコール類やｎ−ブタン等の炭化水素でも良いも
のである。
、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
層を構成している微細な粉末が白金触媒を有する親水性
部分と１發水性部分とが交互に層状になされた組織とな
っているので、電解液とガス拡散通路と接触面積が極め
て大きく、また白金触媒の殆んどが電解液と接触し、触
媒性能が極めて高く、ガス拡散電極として単位面積当り
の流される電流が大きいという優れた効果がある。
層を構成している微細な粉末が白金触媒を有する親水性
部分と１發水性部分とが交互に層状になされた組織とな
っているので、電解液とガス拡散通路と接触面積が極め
て大きく、また白金触媒の殆んどが電解液と接触し、触
媒性能が極めて高く、ガス拡散電極として単位面積当り
の流され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という
利点がある。
の優れたガス拡散電極を容易に作ることができるという
利点がある。
第１図は本発明のガス拡散電極の一実施例を示す一部拡
大断面図、第２図ａ乃至りはそのガス拡散電極の製造方
法の工程を示す図である。 出願人 田中貴金属工業株式会社 木尾 哲 古屋長− 第１図 第 ２１″′ｙ！（ｆ） 第２図（ｈ）
大断面図、第２図ａ乃至りはそのガス拡散電極の製造方
法の工程を示す図である。 出願人 田中貴金属工業株式会社 木尾 哲 古屋長− 第１図 第 ２１″′ｙ！（ｆ） 第２図（ｈ）
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、交互に層状になされた粉末
が結着されてシート状に形成された反応層より成るガス
拡散電極。 ２）親水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレン、溶
媒を混合圧延して成る親水性シートと、撥水性カーボン
ブラック、ポリ四弗化エチレン、溶媒を混合圧延して成
る撥水性シートとを圧着、圧延を複数回繰返して、多数
シートを作った後、加熱して多層シート中の溶媒を除去
し、次にこの多層シートを粉砕して粉末を作り、次いで
この粉末を用いて素材シートを作り、次いでこの素材シ
ート中の粉末の親水性部分に白金族化合物溶液を含浸さ
せ、然る後素材シートを加熱し、白金族化合物溶液を分
解して白金族金属又はその酸化物若しくはその両方を前
記粉末の親水性部分に付着させ、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 (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61050018A JPH0665036B2 (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | ガス拡散電極及びその製造方法 |
| EP87830085A EP0241432B1 (en) | 1986-03-07 | 1987-03-05 | Gas permeable electrode |
| DE87830085T DE3786943T2 (de) | 1986-03-07 | 1987-03-05 | Gasdurchlässige Elektrode. |
| US07/356,612 US4931168A (en) | 1986-03-07 | 1989-05-23 | Gas permeable electrode |
| US07/716,810 US5266177A (en) | 1986-03-07 | 1991-06-17 | Process for preparing reaction layer of gas permeable electrode |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP61050018A JPH0665036B2 (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | ガス拡散電極及びその製造方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS62208553A true JPS62208553A (ja) | 1987-09-12 |
| JPH0665036B2 JPH0665036B2 (ja) | 1994-08-22 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61050018A Expired - Lifetime JPH0665036B2 (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | ガス拡散電極及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0665036B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0339493A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水電解装置 |
| US6740434B2 (en) | 1993-10-12 | 2004-05-25 | California Institute Of Technology | Organic fuel cell methods and apparatus |
| US6746793B1 (en) | 1998-06-16 | 2004-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| JP2006520087A (ja) * | 2003-03-07 | 2006-08-31 | マイクロセル コーポレーション | 燃料電池構造体および組立体 |
| JP2007528105A (ja) * | 2004-06-23 | 2007-10-04 | ビーワイディー カンパニー リミテッド | プロトン交換膜燃料電池用のガス拡散電極及び膜電極アセンブリ |
-
1986
- 1986-03-07 JP JP61050018A patent/JPH0665036B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0339493A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水電解装置 |
| US6740434B2 (en) | 1993-10-12 | 2004-05-25 | California Institute Of Technology | Organic fuel cell methods and apparatus |
| US6821659B2 (en) | 1993-10-12 | 2004-11-23 | California Institute Of Technology | Organic fuel cell methods and apparatus |
| US6746793B1 (en) | 1998-06-16 | 2004-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| JP2006520087A (ja) * | 2003-03-07 | 2006-08-31 | マイクロセル コーポレーション | 燃料電池構造体および組立体 |
| JP2007528105A (ja) * | 2004-06-23 | 2007-10-04 | ビーワイディー カンパニー リミテッド | プロトン交換膜燃料電池用のガス拡散電極及び膜電極アセンブリ |
| JP4745330B2 (ja) * | 2004-06-23 | 2011-08-10 | ビーワイディー カンパニー リミテッド | プロトン交換膜燃料電池用のガス拡散電極及び膜電極アセンブリ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0665036B2 (ja) | 1994-08-22 |
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