JPS62226583A - Electrode-matrix combined body of fuel cell and its manufacture - Google Patents

Electrode-matrix combined body of fuel cell and its manufacture

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JPS62226583A
JPS62226583A JP61067194A JP6719486A JPS62226583A JP S62226583 A JPS62226583 A JP S62226583A JP 61067194 A JP61067194 A JP 61067194A JP 6719486 A JP6719486 A JP 6719486A JP S62226583 A JPS62226583 A JP S62226583A
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catalyst
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Abstract

PURPOSE:To increase a balance of wettability such as water repellent ability and hydrophlic nature to electrolyte within a catalyst layer by arranging two or more catalyst layers in which the amount of water repellent agent and pore forming agent are decreased in order, and a matrix layer comprising matrix material powder and a binder, or two or more matrix layers in which the amount of the binder is increased in order formed on the surface of the catalyst layer. CONSTITUTION:An electrode-matrix combined body consists of two or more catalyst layers, comprising catalyst powder, water repellent agent, and pore forming agent, in which the amount of the water repellent agent and the pore forming agents are decreased in order formed on the surface of an electrode substrate 10, and matrix layer comprising matrix material powder and a binder, or two or more matrix layers 12 in which the amount of the binder is increased in order formed on the surface of the catalyst layer 11. Since multilayers of the catalyst layer and the matrix layer are formed on the surface of the electrode substrate, a balance of wettability such as water repellent ability and hydrophilic nature to electrolyte such as phosphoric acid within the catalyst layer is increased, and the matrix layer having good permeability of electrolyte and good bonding ability to the catalyst layer can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電解質に例えばりん酸を使用するマトリッ
クス型燃料電池の電極・マトリックス結合体およびその
製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electrode/matrix assembly for a matrix fuel cell using, for example, phosphoric acid as an electrolyte, and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は1例えば特開昭!t−11.!コ5デ号公報に
示された従来の燃料電池の電極・マ) IJラックス合
体の製造方法の工程図であり、図において、(ハは電極
基材を準備する準備工程、(コ1はこの準備工程(ハで
得られた電極基材に撥水処理を施す撥水処理工程、(、
,7)はこの撥水処理工程(コ1で処理した電極基材に
第1層目の第1触媒層を塗布する塗布工程、(ダ)はこ
の塗布工程(3)で第1触媒層を塗布した電極を焼成す
る焼成工程、(3)は第1触媒層の上に第2層目の第一
触媒層を塗布する工程、(A)は第2触媒層中の造孔剤
例えば重炭酸アンモニウムを除去する造孔剤の除去工程
、(7)は第一触媒層を塗布した電極を焼成する焼成工
程、(g)は第一触媒層の上にマトリックス材料を塗布
するマトリックス層の塗布工程、(テ)はこの塗布工程
(ざ)で得られた電極・マ) IJソックス合体を焼成
する焼成工程である。
Figure 4 is 1, for example, Tokkai Sho! t-11. ! This is a process diagram of the conventional fuel cell electrode/IJ-lux combination production method shown in the CO5 publication. Preparation step (water repellent treatment step of applying water repellent treatment to the electrode base material obtained in step C),
, 7) is this water repellent treatment step (a coating step of applying the first catalyst layer as the first layer to the electrode base material treated in step 1), and (d) is the step of applying the first catalyst layer in this application step (3). A firing step of firing the applied electrode, (3) a step of applying a second first catalyst layer on the first catalyst layer, and (A) a step of applying a pore-forming agent such as bicarbonate in the second catalyst layer. A pore-forming agent removal step for removing ammonium, (7) a firing step for firing the electrode coated with the first catalyst layer, and (g) a matrix layer application step for applying a matrix material on the first catalyst layer. , (TE) is a firing process for firing the electrode/IJ sock combination obtained in this coating process.

上記の製造工程を経て得られる電極・マ) IJソック
ス合体としては1例えば第5図に示すものがあった。図
において(10)は電極基材、  (//)はこの電極
基材(10)の表面に塗布された触媒層。
An example of an electrode/IJ sock combination obtained through the above manufacturing process is shown in FIG. 5, for example. In the figure, (10) is an electrode base material, and (//) is a catalyst layer coated on the surface of this electrode base material (10).

(//a)はこの触媒層(//)の第1層目の第1触媒
層、  (/ /b) IIi同じく第一触媒層、(1
2)は触媒層(//)の表面に塗布されたマトリックス
層である。(/J)は触媒層(//)を構成する触媒粉
末。
(//a) is the first catalyst layer of this catalyst layer (//), (/ /b) IIi is also the first catalyst layer, (1
2) is a matrix layer coated on the surface of the catalyst layer (//). (/J) is catalyst powder that constitutes the catalyst layer (//).

(/り)は触媒層(//)を構成し、接着剤を兼ねた撥
水剤例えばポリテトラフルオロエチレ7.(/!r)ハ
マトリックス層(/、2)を構成するマトリックス粉末
材料、(/6)I/′i同じくマトリックス層(12)
を構成する結着剤である。
(/ri) constitutes the catalyst layer (//) and is a water repellent agent that also serves as an adhesive, such as polytetrafluoroethylene7. (/!r) Matrix powder material constituting matrix layer (/, 2), (/6) I/'i Also matrix layer (12)
It is a binder that makes up the .

従来の燃料電池の電極・マ) IJソックス合体および
その製造方法は上記のように構成され、まず。
The conventional fuel cell electrode/ma) IJ sock assembly and its manufacturing method are configured as described above.

電極基材の準備工程(1)で電極基材(10)として例
えば多孔性材料(一般にカーボンベーパー等カ使用され
る)を用意し、これにポリテトラフルオロエチレン等撥
水性を有する結着剤を塗布・乾燥させろ撥水処理工程(
2)を行う、次に、第1触媒層(//a)の塗布工程(
,7)において、撥水処理を施した電極基材(10)上
に触媒粉末(/3)と撥水剤(/りの混合物を塗布して
第1触媒層(//a)を形成し。
In the electrode base material preparation step (1), for example, a porous material (generally used such as carbon vapor) is prepared as the electrode base material (10), and a water-repellent binder such as polytetrafluoroethylene is applied to it. Coating and drying water repellent treatment process (
2), then the first catalyst layer (//a) coating step (
, 7), a mixture of the catalyst powder (/3) and the water repellent (/) is applied on the electrode base material (10) which has been subjected to water repellent treatment to form the first catalyst layer (//a). .

焼成工程(り1において第1触媒層(//a)が塗布さ
れた電極を温度300 ’Cで5分間焼成する。次に、
第一触媒層の塗布工程(slにおいて、第11!lI媒
層(//a)の上に例えば触媒粉末(/3)100重量
部:布して第一触媒層(//b)を形成し、第一触媒層
(/lb)の造孔剤の除去工程(6)に2いて、一度1
00℃で乾燥してこの造孔剤を除去し、第2触媒層(/
/b)を塗布した後の焼成工程+7) において温度3
10℃で電極を焼成し、第一触媒層(//b)の内部に
気孔を生成させる。次に、マトリックス層(12)の塗
布工程(Klにおいて%flXき触媒層(//b)の上
にマトリックス粉末材料(例えばシリコンカーバイド等
)(/よ)100fi(置部:結着剤(ポリテトラフル
オロエチレン等)(/6)tMikmの混合物をその一
部が第一触媒層(//b)の気孔中にも充填するように
塗布してマトリックス層(12)を形成し、得られた電
極・マトリックス結合体を焼成工程(91において温度
300 ℃で5分間焼成し、電極・マ) IJソックス
合体を完成させる。
In the firing step (Ri 1), the electrode coated with the first catalyst layer (//a) is fired at a temperature of 300'C for 5 minutes.Next,
In the first catalyst layer coating step (sl), for example, 100 parts by weight of catalyst powder (/3) is applied onto the 11th!lI medium layer (//a) to form the first catalyst layer (//b). Then, in the step (6) of removing the pore-forming agent from the first catalyst layer (/lb), once
The pore-forming agent was removed by drying at 00°C, and the second catalyst layer (/
/b) After coating +7) Temperature 3
The electrode is fired at 10° C. to generate pores inside the first catalyst layer (//b). Next, the process of coating the matrix layer (12) (% fl A matrix layer (12) was formed by applying a mixture of (tetrafluoroethylene, etc.) (/6)tMikm so that a part of it also filled into the pores of the first catalyst layer (//b). The electrode/matrix assembly is fired in step 91 at a temperature of 300° C. for 5 minutes to complete the IJ sock assembly.

周知のように、この糟の燃料電池は燃料極と空気極の間
に電解質を含浸保持したマトリックス層れており、その
電気化学反応により直接電気エネルギーを取り出すこと
のできる装置である。
As is well known, this porcelain fuel cell is a device that has a matrix layer impregnated with an electrolyte between a fuel electrode and an air electrode, and can directly extract electrical energy through an electrochemical reaction.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のような燃料電池の電極・マトリックス結布または
補給するとき、りん酸等の電解質がマトリックス層(1
2)の沿層方向に含浸しにくく、かつ第2触媒層(//
b)の方向すなわちマトリックス層(/、2)の貫層方
向へも′&、透してぐいという問題点があった。この原
因は、第2触媒層(//b)の塗蒲後の焼成工程(ワ)
において電極を温度350℃の高温で焼成するために、
第2触媒層(/ /b)中の高濃度の撥水剤(/グ)が
第2触媒層(//b)の表面近くに集まり、一種の撥水
層を形成するためであり、かつ、マ) IJラック層(
12)中の高濃度の結着剤(/6)が例えばポリテトラ
フルオロエチレンであり、撥水性が非常に強いためであ
る。
When forming or replenishing the electrode/matrix of a fuel cell as described above, an electrolyte such as phosphoric acid is added to the matrix layer (1
2) is difficult to impregnate in the longitudinal direction, and the second catalyst layer (//
There was also a problem that the film could not be penetrated in the direction b), that is, the direction through which the matrix layer (/, 2) was penetrated. The cause of this is the firing process (wa) after coating the second catalyst layer (//b).
In order to fire the electrode at a high temperature of 350°C,
This is because the highly concentrated water repellent agent (/g) in the second catalyst layer (//b) gathers near the surface of the second catalyst layer (//b) to form a kind of water-repellent layer, and , Ma) IJ rack layer (
This is because the high concentration binder (/6) in 12) is, for example, polytetrafluoroethylene, which has very strong water repellency.

また、上記のような燃料電池の電極・マトリックス結合
体は、マトリックス層(/2)の塗布工程(A’lまた
はマトリックス7m(/、2)を塗布した後の焼成工程
(り)において、しばしばマトリックス層(/2)が第
2触媒層(//b)から剥離したり、マトリックス層(
/ユ)にクラックが生じたりする不都合が生じ、燃料電
池としての性能(特に耐パルプ性)を低下させる問題点
があった。この原因も上記と同様に、第2触媒層(//
b)の塗布後の焼成工程(7)において電極をvfn度
3jθ℃の高温で焼成するために、第2触媒層(//b
)甲の高濃度の撥水剤(ハ・が第2)!l[11M層(
//l:+)の表面近くに集まり。
In addition, in the electrode/matrix assembly of the fuel cell as described above, in the coating process of the matrix layer (/2) (A'l or the baking process (re) after coating the matrix 7m (/, 2)), The matrix layer (/2) may peel off from the second catalyst layer (//b), or the matrix layer (/2) may peel off from the second catalyst layer (//b).
There was a problem that cracks were generated in the fuel cell (Y/Y), and the performance as a fuel cell (particularly pulp resistance) was deteriorated. The reason for this is similar to the above, and the second catalyst layer (//
In order to bake the electrode at a high temperature of vfn degree 3jθ°C in the baking step (7) after coating b), the second catalyst layer (//b
) Highly concentrated water repellent on the instep (Ha is the second)! l [11M layer (
//l:+) gather near the surface.

一種の離型14を形成するためである。また、上記のよ
うな構造を有し、上記の方法で製造された燃料電池の電
極・マトリックス結合体は、It補極中触媒の利用率が
低く、りん酸等の電解質が触媒層(//)中に一度浸透
すると電極基材(10)側へぬれやすいという問題点が
あった、この原因は、触媒層(//)中の気孔にマトリ
ックス層(/2)の一部が充填されているためであり、
また触媒層(//)およびマトリックス層(12)が多
層式ではないために、触媒層(//)内のりん酸等の1
を解質に対する撥水・親水性等のぬれ性のバランス維持
が困娠なためである。
This is to form a kind of mold release 14. In addition, the electrode/matrix assembly of a fuel cell having the above structure and manufactured by the above method has a low utilization rate of the catalyst in the It coelectrode, and the electrolyte such as phosphoric acid is in the catalyst layer (// ) once permeated into the electrode base material (10), this problem was caused by part of the matrix layer (/2) filling the pores in the catalyst layer (//). It is because there is
In addition, since the catalyst layer (//) and matrix layer (12) are not multilayered, phosphoric acid, etc. in the catalyst layer (//)
This is because it is difficult to maintain the balance of wettability such as water repellency and hydrophilicity for solutes.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、触媒粉末:撥水剤:造孔剤の配合比の異なる多層
式触媒層と、マトリックス粉末材料:結着剤の配合比の
異なる多層式マトリックスとの結合体を採用することに
より、りん酸等の電解質の含浸・浸透性が良く、触媒層
との接着性の良いマ) IJラック層を有し、触媒層内
のりん酸等の電解質に対する撥水・親水性等のぬれ性の
バランスを向上させた燃料電池の電極ψマトリックス結
合体を得ることを目的とする。
This invention was made in order to solve such problems, and includes a multilayer catalyst layer with different blending ratios of catalyst powder: water repellent: pore-forming agent, and a multilayer catalyst layer with different blending ratios of matrix powder material: binder. By adopting a combination with a multilayer matrix, it has good impregnation and permeability with electrolytes such as phosphoric acid, and has good adhesion with the catalyst layer.It has an IJ rack layer and has an IJ rack layer that prevents phosphoric acid, etc. in the catalyst layer. The purpose of the present invention is to obtain a fuel cell electrode ψ matrix assembly that has an improved balance of wettability such as water repellency and hydrophilicity with respect to the electrolyte.

また、この発明の別の発明は、上記目的に加えて、上記
した燃料電池の電極・マトリックス結合体を製造する方
法を得ることを目的とする。
Another object of the present invention, in addition to the above object, is to provide a method for manufacturing the electrode/matrix assembly of the above fuel cell.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る燃料電池の電極・マトリックス結合体は
、電極基材の表面に形成されて触媒粉末。
The electrode/matrix assembly of the fuel cell according to the present invention is formed on the surface of an electrode base material and includes catalyst powder.

撥水剤、および造孔剤からなり、これらの撥水剤および
造孔剤の量が共だ順次減少する一層以上の触媒層と、こ
れらの触媒層の表面に形成されてマトリックス粉末材料
および結着剤からなる7層のマトリックス層または結着
剤の量が順次増加する2層以上のマトリックス層とを有
するものである、また、この発明の別の発明に係る燃料
電池の電極・マトリックス結合体の製造方法は、電極基
材の表面に、撥水剤および造孔剤の量が共に順次減少す
る多層の朋媒層を形成し、形成した触媒層の表面に、7
層のマ) IJラック層または結着対の量が順次増加す
る一層以上のマ) IJラック層を形成し、得られた電
極・マ) IJラックス合体を焼成するものである。
one or more catalyst layers comprising a water repellent agent and a pore-forming agent, in which the amounts of both the water repellent agent and the pore-forming agent decrease sequentially; and a matrix powder material and crystals formed on the surface of these catalyst layers. An electrode-matrix assembly for a fuel cell according to another invention of the present invention, which has seven matrix layers made of an adhesive or two or more matrix layers in which the amount of a binder is sequentially increased. The manufacturing method involves forming a multilayered media layer in which the amounts of a water repellent agent and a pore-forming agent are sequentially decreased on the surface of an electrode base material, and adding 7.
The method is to form an IJ rack layer or one or more layers in which the amount of bonded pairs increases sequentially, and to sinter the resulting electrode and IJ rack combination.

〔作 用〕[For production]

この発明においては、電極基材の表面に上記のような多
層の触媒層とマトリックス層が形成されるので、触媒層
内におけるりん酸等の電解質に対する撥水・親水性等の
ぬれ性のバランスを向上させ、電解質の含浸・浸透性が
良く、触媒層との接着性の良いマトリックス層が形成さ
れる。
In this invention, the multilayer catalyst layer and matrix layer as described above are formed on the surface of the electrode base material, so the balance of wettability such as water repellency and hydrophilicity for electrolytes such as phosphoric acid in the catalyst layer is maintained. A matrix layer with good electrolyte impregnation and permeability and good adhesion with the catalyst layer is formed.

また、この発明の別の発明においては、上記のような燃
料電池の電極・マトリックス結合体が容易に得られる。
Further, in another aspect of the present invention, the electrode/matrix assembly for a fuel cell as described above can be easily obtained.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、この発明の一実施例を示す工程図であり1図
において(ハおよび(2)は従来法におけるものと全く
同一である、(/り)は電極基材(10)に第1触媒層
を塗布し乾燥する塗布・乾燥工程、(/8)は第1触媒
層の上に第2触媒層を塗布し乾燥する塗布・乾燥工程、
(/り)は第2触媒層の上に第3触媒層を塗布し乾燥す
る塗布・乾燥工程、(ユO)は第3触媒層の上に@/マ
トリックス層を塗布し乾燥する塗布・乾燥工程、(2/
)は第1マトリックス層の上に第2789722層を塗
布し乾燥する塗布・乾燥工程、(コ2)は上記のように
第1.第2、および第3可媒層ならびに第1および第2
789722層が塗布・乾燥されて造られた電極・マト
リックス結合体を予備焼成する予備焼成工程、(コ3)
は予備焼成された電極・マ) IJソックス合体を最終
焼成する最終焼成工程である。
FIG. 1 is a process diagram showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, (C and (2) are completely the same as those in the conventional method, A coating/drying step in which one catalyst layer is applied and dried; (/8) is a coating/drying step in which a second catalyst layer is applied and dried on the first catalyst layer;
(/ri) is a coating/drying process in which the third catalyst layer is applied on top of the second catalyst layer and dried. Process, (2/
) is the coating/drying process of coating and drying the 2789722 layer on the first matrix layer, and (2) is the coating/drying process of coating and drying the 2789722 layer on the first matrix layer. second and third medium layers and first and second
Pre-firing step of pre-firing the electrode/matrix combination made by coating and drying the 789,722 layer (Part 3)
is the final firing process in which the pre-fired electrode/IJ sock assembly is fired.

第2図は、第1図の製造工程により造られた燃料電池の
電極・マトリックス結合体の概略断面図であり1図にお
いて(10’)、(/J)〜(/6)は上記従来の電極
拳マトリックス結合体におけるものと全く同一である。
Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of the electrode/matrix assembly of the fuel cell manufactured by the manufacturing process shown in Fig. 1. In Fig. 1, (10'), (/J) to (/6) are It is exactly the same as in the electrode fist matrix combination.

(//)は触媒層であり第1触媒層(//に’)、第2
触媒層(//B)、および第3触媒層(//C)からな
り、(/λ)はマトリックス層であり第1マトリックス
層(/λA)および第2789722層(12B)から
なる。
(//) is the catalyst layer, the first catalyst layer (//ni'), the second catalyst layer
It consists of a catalyst layer (//B) and a third catalyst layer (//C), where (/λ) is a matrix layer and consists of a first matrix layer (/λA) and a 2789722 layer (12B).

上記のように構成された燃料電池の電極・マトリックス
結合体においては、まず電極基材の準備工程(ハで電極
基材(10)として例えば多孔性材料(耐りん酸性のカ
ーボンベーパ等を用いる)全用意し、これにポリテトラ
フルオロエチレン等撥水性を有する結着剤を塗布・乾燥
させる撥水処理工程(2)を行う。次に、第1触媒層(
//A)の塗布−乾燥工程(13)において、撥水処理
を施した電極基材(/θ)上に触媒粉末(/3’):撥
水剤(ポリテトラフルオロエチレン等)(ハ・:造孔剤
(炭酸水素アンモニウム等)を100重量部:/夕。〜
UOO重量部H2o−to重量部の混合比で混合したも
のを塗布し、温度go〜10o℃で乾燥し/触媒層(/
/A)の上に触媒粉末(/、7):撥水剤(ポリテトラ
フルオロエチレン等)(ハ・:造孔剤(炭酸水素アンモ
ニウム等)を100重量部:30−コoo重量部:10
−go重量部の混合比で混合したものを塗布し、温度g
o〜100℃で乾燥して第一触媒層(//B)を形成す
る。次に、第3触媒層(//C)の塗布拳乾燥工程(/
テ)において、第一触媒層(//B)の上に触媒粉末(
/J):撥水剤(ポリテトラフルオロエチレン等)(/
lI):造孔剤(炭酸水素アンモニウム等)を100重
量部:/〜po*盆部:/〜−〇重量部の混合比で混合
したものを塗布し、温度go〜10o℃で乾燥して第3
触媒層(//c)を形成する。次に、第1マトリックス
層の塗布・乾燥工程(2□)において%第3触媒層(/
/C)の上にマ) IJソックス末材料(平均粒子径0
.6〜7μmのシリコンカーバイド等)(/z):結着
剤(平均粒子径的7μmのポリテトラフルオロエチレン
等) (/b)’It: 10゜重量部:061〜2重
量部(好ましくはO,S〜7重量部)の混合比で混合し
たものを塗布し、温度10〜10θ℃で乾燥して第1マ
トリックス層(/コA)を形成する。次に、第一マトリ
ックス層の塗布−乾燥工程(コ/)において、第1マ)
 IJックス層(12A)の上にマトリックス粉末材料
(平均粒子径0.6〜/μmのシリコンカーバイト等〕
(/j):結着剤(平均粒子径的/μIFLのポリテト
ラフルオロエチレン等)(/l)を/ 00重fkm:
/〜j重量部(好ましくはコーグ重量部)の混合比で混
合したもの1塗布し、温度go〜/ 00 ’Cで乾燥
して第2789722層(/コB)を形成する。次に、
予備m成工程(−2)において、上記のようにして造ら
れた電極・マトリックス結合体の全体を温度150−コ
jθ℃(好ましくは200〜2 !; 0 ’C)で予
IJilIf;A成する。次に、最終焼成工程(2J)
において、予備焼成した電極・マトリックス結合体の全
体を温度310〜3yo℃(好ましくは3JO〜、14
0℃)で最終焼成して電極φマ) IJソックス合体を
完成させる。
In the electrode/matrix assembly of the fuel cell configured as described above, first, the electrode base material preparation step (c) uses a porous material (phosphoric acid resistant carbon vapor, etc.) as the electrode base material (10). A water repellent treatment step (2) is performed in which a water repellent binder such as polytetrafluoroethylene is applied and dried.Next, the first catalyst layer (
//A) In the coating-drying step (13), catalyst powder (/3'): water repellent (polytetrafluoroethylene, etc.) (HA) is applied onto the water-repellent electrode base material (/θ). :100 parts by weight of a pore-forming agent (ammonium hydrogen carbonate, etc.)
A mixture of parts by weight of UOO and parts by weight of H2o-to was applied and dried at a temperature of go to 10oC to form a catalyst layer (/
/A) Catalyst powder (/, 7): Water repellent (polytetrafluoroethylene, etc.) (C): 100 parts by weight of a pore-forming agent (ammonium hydrogen carbonate, etc.): 30 parts by weight: 10
Apply the mixture at a mixing ratio of -go parts by weight, and apply the mixture at a temperature of g
The first catalyst layer (//B) is formed by drying at 0 to 100°C. Next, the third catalyst layer (//C) is coated and dried (//
In Te), catalyst powder (
/J): Water repellent (polytetrafluoroethylene, etc.) (/
lI): Apply a mixture of pore-forming agent (ammonium hydrogen carbonate, etc.) at a mixing ratio of 100 parts by weight:/~po*basin:/~-0 parts by weight, and dry at a temperature of go~10oC. Third
Form a catalyst layer (//c). Next, in the first matrix layer coating/drying step (2□), the third catalyst layer (/
/C) on top of M) IJ sock powder material (average particle size 0
.. 6-7 μm silicon carbide, etc.) (/z): Binder (polytetrafluoroethylene, etc. with an average particle diameter of 7 μm) (/b)'It: 10° parts by weight: 061-2 parts by weight (preferably O , S to 7 parts by weight) is coated and dried at a temperature of 10 to 10[theta]C to form a first matrix layer (/CoA). Next, in the coating-drying process (co/) of the first matrix layer, the first matrix layer
A matrix powder material (silicon carbide, etc. with an average particle size of 0.6 to 1 μm) is placed on the IJx layer (12A).
(/j): Binder (average particle size/μIFL polytetrafluoroethylene, etc.) (/l)/00 weight fkm:
A mixture of /~j parts by weight (preferably Korg parts by weight) is coated and dried at a temperature of ~/00'C to form the 2789722nd layer (/co B). next,
In the preliminary formation step (-2), the entire electrode/matrix assembly produced as described above is preformed at a temperature of 150°C (preferably 200~2!; 0'C). do. Next, the final firing process (2J)
The entire pre-fired electrode/matrix combination is heated to a temperature of 310 to 3yoC (preferably 3JO to 14℃).
Final firing is performed at 0℃) to complete the electrode φ ma) IJ sock combination.

上記の製造方法で製造された燃料電池の電極・マトリッ
クス結合体は、第2789722層(/8)を形成させ
るまでは焼成を行わず、第2マトリックス層(/λB)
を形成した後に焼成を行っており。
The electrode/matrix assembly of the fuel cell manufactured by the above manufacturing method is not fired until the 2789722nd layer (/8) is formed, and the second matrix layer (/λB) is
After forming, firing is performed.

かつ、第3触媒層(//C)と第1マ) IJックス層
(/JA)の中のポリテトラフルオロエチレン等の撥水
剤(ハ・や結着剤(/6)の含有率が低いため、第3触
媒層(//C)と第1マトリックス層(/、2A)の結
合面に撥水層を形成しなくなり、マトリックス層(/2
)の沿J一方向および第3触媒層(//C)の方向すな
わちマトリックス層(/2)の貫層方向へのりん酸等電
解質の含浸−浸透性が同上した。
In addition, the content of water repellent such as polytetrafluoroethylene (c) and binder (/6) in the third catalyst layer (//C) and the first matrix layer (/JA) is Since the water repellency is low, a water repellent layer is not formed on the bonding surface between the third catalyst layer (//C) and the first matrix layer (/, 2A), and the matrix layer (/2
) and in the direction of the third catalyst layer (//C), that is, in the direction through the matrix layer (/2), the impregnation-permeability of electrolyte such as phosphoric acid was the same as above.

さらに、第3触媒;−(//C)の表面に従来のような
離型層を形成しなくなり、マトリックス層(l2)が第
3触媒層(//C)から剥離したり、マトリックス層(
12)にクラックが生じたりする不都合がなくなった。
Furthermore, the release layer as in the conventional type is no longer formed on the surface of the third catalyst;
12) The inconvenience of cracks occurring is eliminated.

また、上記のような製造方法で製造された電極・マトリ
ック結合体の触媒層(//)には、それぞれ第1触媒層
(//A)では70〜デ0%(好ましくは約10%)、
第2触媒層(//B)では、ltj−−g!r%(好ま
しくは約70%)、第3触媒層(//C)では約tIj
〜tro%(好ましくは約60%)の空隙ができ、かつ
、触媒層(//)の中のポリテトラフルオロエチレン等
の撥水剤の含有率は電極基材(10)側はど高く、マト
リックス層側(/2)はど低いので、触媒層(//)は
電極基材(10)側はど撥水性が強く、マトリックス層
(/2)側はど親水性が強くなり、従って、触媒層内の
りん酸等電解質に対する撥水・親水性等ぬれ性のバラン
ス維持・調整が容易となった。これらによって、従来の
電極・マ) IJソックス合体の不都合な点が改善され
、この発明による電極・マトリックス結合体を用いて製
造した燃料電池は、マトリックス層が強固で、かつ、り
ん酸等電解質の含浸・浸透性が良く触媒層(//)のぬ
れ性のバランスも良いので、出力電圧が高くかつ経時変
化も小さくなり、燃料電池の信頼性を高めることができ
た。
In addition, in the catalyst layer (//) of the electrode/matrix combination manufactured by the above manufacturing method, the first catalyst layer (//A) contains 70 to 0% (preferably about 10%). ,
In the second catalyst layer (//B), ltj--g! r% (preferably about 70%), about tIj in the third catalyst layer (//C)
~tro% (preferably about 60%) voids are formed, and the content of water repellent such as polytetrafluoroethylene in the catalyst layer (//) is highest on the electrode base material (10) side. Since the matrix layer side (/2) is low, the catalyst layer (//) has strong water repellency on the electrode base material (10) side, and strong hydrophilicity on the matrix layer (/2) side, and therefore, It is now easier to maintain and adjust the balance of wettability such as water repellency and hydrophilicity for electrolytes such as phosphoric acid in the catalyst layer. As a result, the disadvantages of the conventional electrode/matrix IJ sock combination have been improved, and the fuel cell manufactured using the electrode/matrix assembly according to the present invention has a strong matrix layer and an electrolyte such as phosphoric acid. Since the impregnation and permeability are good and the wettability of the catalyst layer (//) is well balanced, the output voltage is high and the change over time is small, making it possible to improve the reliability of the fuel cell.

第3図は、この発明の他の実施例を示す工程図であり、
図において(ハ、(コl+ (/q)〜(2o)は第1
図におけるものと全く同一である。(2ダ)は第1、第
2.および第3触媒層ならびに第1マトリックス層が塗
布・乾燥された電極・マトリックス結合体を予備焼成す
る予備焼成工程、txt)は予備焼成された電極・マ)
 IJソックス合体を本焼成塗布し乾燥する塗布・乾燥
工程、(27)は電極・マトリックス結合体を最終焼成
する最終焼成工程である。これらの製造工程を経て得ら
れる電極・マトリックス結合体の概略断面図は、上記実
施例と同じものであり、第一図に示される。
FIG. 3 is a process diagram showing another embodiment of this invention,
In the figure, (c, (ko l+ (/q) ~ (2o) is the first
It is exactly the same as in the figure. (2 da) is the first, second. and a pre-calcination step of pre-calcining the electrode/matrix combination on which the third catalyst layer and the first matrix layer have been applied and dried, txt) is the pre-calcined electrode/matrix)
A coating/drying step in which the IJ sock combination is applied by main firing and dried, and (27) is a final firing step in which the electrode/matrix combination is finally fired. A schematic cross-sectional view of the electrode/matrix combination obtained through these manufacturing steps is the same as that of the above embodiment, and is shown in FIG.

上記のように構成された燃料電池の電極・マトリックス
結合体においては、第1.第2、および第3触媒層なら
びに第1マ) IJックス層が塗布・乾燥された電極・
マトリックス結合体を、予備焼成工程(2II)にオイ
テ温度/!;0〜2g00G(好ましくはスOO〜25
0℃)で予備焼成する。次に。
In the fuel cell electrode/matrix assembly configured as described above, the first. The second and third catalyst layers and the first matrix)
The matrix bonded body is subjected to the pre-firing step (2II) at a temperature of /! ;0~2g00G (preferably SOO~25
Preliminary firing is performed at 0℃). next.

本焼成工程(2よ)において、電極Φマトリックス結合
体を温度310〜370 ’C(好ましくは330〜3
AO0G)で焼成する。次に、第2マトリックス層の塗
布・乾燥工程(コロ)において、第1マトリックス層(
12A)の上に第2マトリックス層(12B)を第1図
の塗布−乾燥工程(コ/)と全く同一の方法で塗布し乾
燥する。次に、最終焼成工程(27)において、第2マ
トリックス層(/コB)を塗布した電極・マトリックス
結合体を温度750〜320℃(好ましくは200−−
tO℃)で最終焼成して電極・マトリックス結合体を完
成させる。
In the main firing step (2), the electrode Φ matrix combination is heated at a temperature of 310-370'C (preferably 330-370'C).
Bake at AO0G). Next, in the second matrix layer coating/drying process (rolling), the first matrix layer (
A second matrix layer (12B) is coated on top of 12A) in exactly the same manner as the coating-drying step (co/) of FIG. 1 and dried. Next, in the final firing step (27), the electrode/matrix assembly coated with the second matrix layer (/coB) is heated to a temperature of 750 to 320°C (preferably 200°C to 200°C).
Final firing is performed at tO°C) to complete the electrode/matrix assembly.

以上の製造方法で製造された電極・マ) IJソックス
合体は、触媒層(//)と第1マ) IJツクス層(1
2k)のみを高温で焼成し、第2マトリックス層(12
B)は結着剤であるポリテトラフルオロエチレンの溶融
温度(327℃)未滴の低温で焼成されているので、マ
トリックス層(/IB)の撥水性が弱く、す゛ん酸等電
解質のマ) IJツクス層(12)沿層方向の含浸・浸
透性が著しく向上し、電解質の補給なども容易にできた
、勿論、この場合もマトリックス層(/2)は強固で、
かつ、りん酸等電解質のマトリックス層(12)貫層方
向への含浸・浸透性が良く、触媒層(//)のぬれ性の
バランスも良いので、出力電圧が高くかつ経時変化も小
さくなり、燃料電池の信頼性を高めることができた。
The electrode/ma) IJ socks manufactured by the above manufacturing method are combined with the catalyst layer (//) and the IJ socks layer (1).
2k) at high temperature, and the second matrix layer (12k) is fired at high temperature.
Since B) is fired at a low temperature (melting temperature of polytetrafluoroethylene (327°C), which is a binder), the water repellency of the matrix layer (/IB) is weak, and the matrix layer (/IB) has weak water repellency, and the matrix layer (IJ) of an electrolyte such as sulfuric acid is The impregnation and permeability of the Tuxus layer (12) along the layer direction have been significantly improved, and electrolyte replenishment has been made easier. Of course, the matrix layer (/2) is strong in this case as well.
In addition, the impregnation and permeability of the electrolyte such as phosphoric acid in the direction through the matrix layer (12) is good, and the wettability of the catalyst layer (//) is well balanced, so the output voltage is high and the change over time is small. We were able to improve the reliability of fuel cells.

なお、上記実施例では触媒層(//)の撥水剤(ハ・お
よびマトリックス層(12)の結着剤(/6)としてポ
リテトラフルオロエチレンを使用したが、これに限定さ
れるものではなく、ヘキサフルオロプロピレン−テトラ
フルオロエチレン共]i合体。
In addition, in the above example, polytetrafluoroethylene was used as the water repellent agent (c) of the catalyst layer (//) and the binder (/6) of the matrix layer (12), but it is not limited to this. Hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene co]i combination.

フッ化黒鉛、およびポリトリフルオaエチVンから選ば
れた少なくとも1種も使用できる。また。
At least one selected from fluorinated graphite and polytrifluoroethylene can also be used. Also.

触媒層(//)の造孔剤は、炭酸水素アンモニウムに限
定される為のではなく、アンモニウムカルボキシメチル
セルロースまたは炭酸アンモニウムなども使用できる、 マ 以上の実施例では、燃料電池の電極・蔦トリックス結合
体の場合について説明したが、マトリックスのない電極
のみの場合でもよく、このときには触媒層内のリン酸等
の電解質に対する撥水−親水性等のぬれ性のバランス維
持が良くなる等の効果を奏する。また、電解質はりん酸
のみに限定されるものではなく、勿論アルカリ液に対し
ても適用できる。さらに、電極舎マトリックス結合体に
おいて、触媒層の層数は3層に限定されるものではなく
、マトリックス層も一層に限定されるものではなく、さ
らに多層の触媒層およびマ) IJックス層も使用でき
る。
The pore-forming agent for the catalyst layer (//) is not limited to ammonium hydrogen carbonate, but may also be used such as ammonium carboxymethyl cellulose or ammonium carbonate. Although we have explained the case of a body, it is also possible to use only an electrode without a matrix, and in this case, it is effective to maintain a better balance of wettability such as water repellency and hydrophilicity with respect to electrolytes such as phosphoric acid in the catalyst layer. . Furthermore, the electrolyte is not limited to phosphoric acid, and of course can be applied to alkaline solutions as well. Furthermore, in the electrode housing matrix combination, the number of catalyst layers is not limited to three, and the matrix layer is not limited to one layer, and even multiple catalyst layers and IJx layers may be used. can.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は以上説明したとおり、多孔性の電極基材と、
該電極基材の表面に形成されて触媒粉末。
As explained above, this invention includes a porous electrode base material,
A catalyst powder is formed on the surface of the electrode base material.

撥水剤、および造孔剤からなり、該撥水剤および造孔剤
の量が共に順次減少する二層以上の触媒層と、該触媒層
の表面に形成されてマトリックス粉末材料および結着剤
からなる7層のマトリックス層または該結着剤の量が順
次増加する二層以上のマトリックス層とを有するので、
りん酸等の電解質の含浸・浸透性が良く、触媒層との接
着性の良いマトリックス層を有し、触媒層内の電解質に
対する撥水・親水性等のぬれ性のバランスを向上させた
燃料電池の電極・マ) IJラックス合体が得られる効
果がある。さらに、出力電圧が高くかつ経時変化が小さ
く、信穎性の高い燃料電池が得られる効果がある。
a catalyst layer consisting of a water repellent agent and a pore-forming agent, in which the amounts of both the water repellent agent and the pore-forming agent decrease sequentially; a matrix powder material and a binder formed on the surface of the catalyst layer; or two or more matrix layers in which the amount of the binder increases sequentially,
A fuel cell that has a matrix layer that has good impregnation and permeability with electrolytes such as phosphoric acid and has good adhesion with the catalyst layer, and has an improved balance of wettability such as water repellency and hydrophilicity for the electrolyte in the catalyst layer. This has the effect of achieving IJ-lux integration. Furthermore, there is an effect that a fuel cell with high output voltage, small change over time, and high reliability can be obtained.

また、この発明の別の発明は、多孔性の電極基材の表面
に触媒粉末と撥水剤と造孔剤との混合物を塗布・乾燥し
て第1触媒層を形成する工程と、触媒粉末と第1触媒層
より相対的に少量の撥水剤と第1触媒層より相対的に少
量の造孔剤との混合物を第1触媒層の表面に塗布拳乾燥
して第2触媒層を形成する工程と、触媒粉末と第2触媒
層より相対的に少量の撥水剤と第2触媒層より相対的に
少量の造孔剤との混合物を第2触媒層の表面に塗マ 布・乾燥して第3触媒層を形成する工程と、気トリック
ス粉末材料と結着剤との混合物を前記工程で形成された
第3触媒層の表面に塗布・乾燥して第1マトリックス層
を形成する工程と、マトリックス粉末材料と第1マトリ
ックス層より相対的ニ多量の結着剤との混合物を第1マ
トリックス層の表面に塗布・乾燥して第2マトリックス
層を形成する工程と、上記第1.第2.および第3触媒
層ならびに第1および第1マトリツクス層が形成された
電極・マトリックス結合体を予備焼成する工程と、予備
焼成された電極・マトリックス結合体を最終焼成する工
程と、を有するので、上記のような燃料電池の電極・マ
トリックス結合体が容易に得られる効果がある。
Another invention of the present invention includes a step of forming a first catalyst layer by applying and drying a mixture of a catalyst powder, a water repellent, and a pore-forming agent on the surface of a porous electrode base material; A mixture of a water repellent in a smaller amount than the first catalyst layer and a pore-forming agent in a smaller amount than the first catalyst layer is applied to the surface of the first catalyst layer and dried to form a second catalyst layer. A mixture of catalyst powder, a water repellent in a smaller amount than the second catalyst layer, and a pore-forming agent in a smaller amount than the second catalyst layer is coated on the surface of the second catalyst layer and dried. to form a third catalyst layer; and a step to form a first matrix layer by coating and drying a mixture of a gas trix powder material and a binder on the surface of the third catalyst layer formed in the above step. forming a second matrix layer by coating and drying a mixture of a matrix powder material and a binder in a relatively larger amount than the first matrix layer on the surface of the first matrix layer; Second. and a step of pre-calcining the electrode/matrix combination on which the third catalyst layer and the first and first matrix layers are formed, and a step of final firing of the pre-fired electrode/matrix combination. This has the advantage that a fuel cell electrode/matrix assembly such as the one shown in FIG.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例を示す工程図、第2図は第
1図の工程により造られた燃料電池の電極・マ) IJ
ラックス合体の概略断面図、第3図はこの発明の他の実
施例を示す工程図、第グ図は従来の燃料電池の電極・マ
トリックス結合体の製造方法の工程図、第S図は第4図
の工程により造られた燃料電池の電極・マ) IJラッ
クス合体の概略断面図である。 図において、(ハは準備工程、(,2)は撥水処理工程
。 (/θ)は電極基材、(//)は触媒層、(//A)は
第1触媒層、 (//B)は第2触媒層、(//C)は
第3触媒層、(12)はマトリックス層、(/コロ)は
第1マトリツクス層、(72B)は第1マトリツクス層
、(/3)は触媒粉末、(/り)は撥水剤、(/!〕は
マ) 17ツクス粉末材料、(/a)は結着剤。 (/り)、(7g)、(/q)、(20)I(2/)、
(コロ)は塗布・乾燥工程、(コ2)、(:lグ)は予
備暁成工程、 (2,t)、(a7)は最終焼成工程、
(2S)は本焼成工程である。 なお、各図中、同一符号は四−または相当部分を示す。
Fig. 1 is a process diagram showing one embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a diagram showing the electrodes of a fuel cell manufactured by the process shown in Fig. 1.
FIG. 3 is a process diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an IJ-lux combination of electrodes and IJs of a fuel cell manufactured by the process shown in the figure. In the figure, (C is the preparation process, (, 2) is the water repellent treatment process, (/θ) is the electrode base material, (//) is the catalyst layer, (//A) is the first catalyst layer, (// B) is the second catalyst layer, (//C) is the third catalyst layer, (12) is the matrix layer, (/coro) is the first matrix layer, (72B) is the first matrix layer, (/3) is the Catalyst powder, (/ri) is water repellent, (/!] is ma) 17x powder material, (/a) is binder. (/ri), (7g), (/q), (20) I (2/),
(koro) is the coating and drying process, (ko2) and (:lg) are the preliminary forming process, (2, t) and (a7) are the final firing process,
(2S) is the main firing step. In each figure, the same reference numerals indicate four or equivalent parts.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)多孔性の電極基材と、 該電極基材の表面に形成されて触媒粉末、撥水剤、およ
び造孔剤からなり、該撥水剤および造孔剤の量が共に順
次減少する2層以上の触媒層と、該触媒層の表面に形成
されてマトリックス粉末材料および結着剤からなる1層
のマトリックス層または該結着剤の量が順次増加する2
層以上のマトリックス層と、 を有することを特徴とする燃料電池の電極、マトリック
ス結合体。
(1) A porous electrode base material, which is formed on the surface of the electrode base material and includes a catalyst powder, a water repellent agent, and a pore-forming agent, and the amounts of both the water repellent agent and the pore-forming agent gradually decrease. Two or more catalyst layers and one matrix layer formed on the surface of the catalyst layer and consisting of a matrix powder material and a binder, or a matrix layer in which the amount of the binder increases sequentially 2
What is claimed is: 1. An electrode for a fuel cell, a matrix combination, characterized by having at least one matrix layer;
(2)触媒層は3層であり、かつマトリックス層は2層
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の燃
料電池の電極・マトリックス結合体。
(2) The electrode/matrix assembly for a fuel cell according to claim 1, wherein the catalyst layer is three layers and the matrix layer is two layers.
(3)触媒層は、電極基材の表面に形成され相対的に大
きな層内気孔径と相対的に大きな撥水性を有する第1触
媒層と、該第1触媒層の表面に重ねて形成され、第1触
媒層より相対的に小さな層内気孔径および相対的に小さ
な撥水性を有する第2触媒層と、該第2触媒層の表面に
重ねて形成され、第2触媒層より相対的に小さな層内気
孔径および相対的に小さな撥水性を有する第3触媒層と
の3層から形成され、かつ、該第3触媒層の表面に形成
されるマトリックス層は、上記触媒層の気孔に充填され
ないことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2
項記載の燃料電池の電極・マトリックス結合体。
(3) the catalyst layer is formed on the surface of the electrode base material and has a first catalyst layer having a relatively large intralayer pore diameter and relatively large water repellency; a second catalyst layer having a relatively smaller in-layer pore diameter and relatively smaller water repellency than the first catalyst layer; The matrix layer is formed of three layers including a third catalyst layer having an inner pore diameter and relatively small water repellency, and the matrix layer formed on the surface of the third catalyst layer does not fill the pores of the catalyst layer. Features Claim 1 or 2
An electrode/matrix combination for a fuel cell as described in .
(4)第1ないし第3触媒層の撥水剤と、第1および第
2マトリックス層の結着剤とは同一の材料が用いられる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の燃料電池
の電極・マトリックス結合体。
(4) The fuel according to claim 1, wherein the same material is used for the water repellent in the first to third catalyst layers and the binder in the first and second matrix layers. Battery electrode/matrix combination.
(5)第1ないし第3触媒層の撥水剤ならびに第1およ
び第2マトリックス層の結着剤は、ポリテトラフルオロ
エチレン、ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロ
エチレン共重合体、フッ化黒鉛、およびポリトリフルオ
ロエチレンからなる群から選ばれた少なくとも1種であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の燃料電
池の電極・マトリックス結合体。
(5) The water repellent in the first to third catalyst layers and the binder in the first and second matrix layers include polytetrafluoroethylene, hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, fluorinated graphite, and polytetrafluoroethylene. The electrode/matrix assembly for a fuel cell according to claim 1, wherein the electrode/matrix assembly for a fuel cell is at least one selected from the group consisting of trifluoroethylene.
(6)第1ないし第3触媒層の造孔剤は、アンモニウム
カルボキシメチルセルロース、炭酸アンモニウム、およ
び炭酸水素アンモニウムからなる群から選ばれた少なく
とも1種であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の燃料電池の電極・マトリックス結合体。
(6) The pore-forming agent in the first to third catalyst layers is at least one selected from the group consisting of ammonium carboxymethyl cellulose, ammonium carbonate, and ammonium hydrogen carbonate. An electrode/matrix combination for a fuel cell as described in .
(7)第1ないし第3触媒層の撥水剤は、ポリテトラフ
ルオロエチレンであり、これらの触媒層中の触媒粉末1
00重量部に対する撥水剤の重量部は、第1触媒層では
150〜400重量部、第2触媒層では30〜200重
量部、第3触媒層では1〜40重量部であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項または第4項記載の燃料電
池の電極・マトリックス結合体。
(7) The water repellent in the first to third catalyst layers is polytetrafluoroethylene, and the catalyst powder 1 in these catalyst layers
The parts by weight of the water repellent relative to 00 parts by weight are 150 to 400 parts by weight in the first catalyst layer, 30 to 200 parts by weight in the second catalyst layer, and 1 to 40 parts by weight in the third catalyst layer. An electrode/matrix assembly for a fuel cell according to claim 1 or 4.
(8)第1ないし第3触媒層の造孔剤は、炭酸水素アン
モニウムであり、これらの触媒層中の触媒粉末100重
量部に対する造孔剤の重量部は、第1触媒層では20〜
80重量部、第2触媒層では10〜50重量部、第3触
媒層では1〜20重量部であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の燃料電池の電極・マトリックス結
合体。
(8) The pore-forming agent in the first to third catalyst layers is ammonium hydrogen carbonate, and the weight part of the pore-forming agent based on 100 parts by weight of the catalyst powder in these catalyst layers is 20 to 20 parts by weight in the first catalyst layer.
80 parts by weight for the second catalyst layer, 10 to 50 parts by weight for the third catalyst layer, and 1 to 20 parts by weight for the third catalyst layer.
(9)第1ないし第3触媒層の空隙率は、第1触媒層で
は70〜90%、第2触媒層では55〜85%、第3触
媒層では45〜80%であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項ないし第3項のいずれか記載の燃料電池の
電極・マトリックス結合体。
(9) The porosity of the first to third catalyst layers is 70 to 90% in the first catalyst layer, 55 to 85% in the second catalyst layer, and 45 to 80% in the third catalyst layer. An electrode/matrix assembly for a fuel cell according to any one of claims 1 to 3.
(10)第1および第2マトリックス層の結着剤は、ポ
リテトラフルオロエチレンであり、これらのマトリック
ス層中の平均粒子径は約1μmであり、さらにマトリッ
クス粉末材料100重量部に対する結着剤の重量部は、
第1マトリックス層では0.1〜2重量部、第2マトリ
ックス層では1〜5重量部であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項または第4項記載の燃料電池の電極・
マトリックス結合体。
(10) The binder in the first and second matrix layers is polytetrafluoroethylene, the average particle size in these matrix layers is approximately 1 μm, and the binder is The weight part is
0.1 to 2 parts by weight in the first matrix layer and 1 to 5 parts by weight in the second matrix layer.
matrix conjugate.
(11)多孔性の電極基材の表面に触媒粉末と撥水剤と
造孔剤との混合物を塗布・乾燥して第1触媒層を形成す
る工程と、 触媒粉末と第1触媒層より相対的に少量の撥水剤と第1
触媒層より相対的に少量の造孔剤との混合物を第1触媒
層の表面に塗布・乾燥して第2触媒層を形成する工程と
、 触媒粉末と第2触媒層より相対的に少量の撥水剤と第2
触媒層より相対的に少量の造孔剤との混合物を第2触媒
層の表面に塗布・乾燥して第3触媒層を形成する工程と
、 マトリックス粉末材料と結着剤との混合物を前記工程で
形成された第3触媒層の表面に塗布・乾燥して第1マト
リックス層を形成する工程と、マトリックス粉末材料と
第1マトリックス層より相対的に多量の結着剤との混合
物を第1マトリックス層の表面に塗布・乾燥して第2マ
トリックス層を形成する工程と、 上記第1、第2、および第3触媒層ならびに第1および
第2マトリックス層が形成された電極・マトリックス結
合体を予備焼成する工程と、予備焼成された電極・マト
リックス結合体を最終焼成する工程と、 を有することを特徴とする燃料電池の電極・マトリック
ス結合体の製造方法。
(11) forming a first catalyst layer by coating and drying a mixture of catalyst powder, water repellent, and pore-forming agent on the surface of the porous electrode base material; First, add a small amount of water repellent and
A step of forming a second catalyst layer by coating and drying a mixture of a pore-forming agent in a smaller amount than the catalyst layer on the surface of the first catalyst layer; Water repellent and second
A step of applying a mixture with a pore-forming agent in a relatively small amount than that of the catalyst layer on the surface of the second catalyst layer and drying it to form a third catalyst layer; and a step of applying the mixture of the matrix powder material and the binder to the above step. forming a first matrix layer by applying and drying the mixture on the surface of the third catalyst layer formed in the first matrix layer; A step of forming a second matrix layer by coating and drying on the surface of the layer, and preparing the electrode/matrix assembly in which the first, second, and third catalyst layers and the first and second matrix layers are formed. 1. A method for producing an electrode/matrix assembly for a fuel cell, comprising the steps of: firing the prefired electrode/matrix assembly; and final firing of the prefired electrode/matrix assembly.
(12)予備焼成を温度150〜280℃で行ない、か
つ、最終焼成を温度310〜370℃で行なうことを特
徴とする特許請求の範囲第11項記載の燃料電池の電極
・マトリックス結合体の製造方法。
(12) Manufacture of an electrode/matrix assembly for a fuel cell according to claim 11, characterized in that preliminary firing is performed at a temperature of 150 to 280°C, and final firing is performed at a temperature of 310 to 370°C. Method.
(13)第1マトリックス層を形成する工程と第2マト
リックス層を形成する工程の間に、第1、第2、および
第3触媒層ならびに第1マトリックス層が形成された電
極・マトリックス結合体を予備焼成する工程と、予備焼
成された電極・マトリックス結合体を本焼成する工程と
を有し、かつ、本焼成した電極・マトリックス結合体を
最終焼成することを特徴とする特許請求の範囲第11項
記載の燃料電池の電極・マトリックス結合体の製造方法
(13) Between the step of forming the first matrix layer and the step of forming the second matrix layer, the electrode/matrix combination in which the first, second, and third catalyst layers and the first matrix layer are formed is formed. Claim 11, comprising a step of pre-firing and a step of main-firing the pre-fired electrode/matrix combination, and finally firing the main-fired electrode/matrix combination. A method for producing an electrode/matrix assembly for a fuel cell as described in 1.
(14)予備焼成を温度150〜280℃で行ない、本
焼成を温度310〜370℃で行ない、かつ、最終焼成
を温度150〜320℃で行なうことを特徴とする特許
請求の範囲第13項記載の燃料電池の電極・マトリック
ス結合体の製造方法。
(14) Preliminary firing is performed at a temperature of 150 to 280°C, main firing is performed at a temperature of 310 to 370°C, and final firing is performed at a temperature of 150 to 320°C. A method for producing an electrode/matrix combination for a fuel cell.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016076314A (en) * 2014-10-02 2016-05-12 フタムラ化学株式会社 Composite porous body for air battery electrode, and air battery electrode body using the same

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