JPS6224563A - 燃料電池の触媒層の製造方法 - Google Patents
燃料電池の触媒層の製造方法Info
- Publication number
- JPS6224563A JPS6224563A JP60161904A JP16190485A JPS6224563A JP S6224563 A JPS6224563 A JP S6224563A JP 60161904 A JP60161904 A JP 60161904A JP 16190485 A JP16190485 A JP 16190485A JP S6224563 A JPS6224563 A JP S6224563A
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- JP
- Japan
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- catalyst
- fuel cell
- catalyst layer
- electrode substrate
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- Prior art date
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- 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
-
- 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
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池に関するものである。
第２図には燃料電池の原理図が示されている１゜同図に
示されているようにｉｎ基板１および触媒７１２ Ａを
有する燃料極に供給された図中矢印表示の水素Ｈｚは、
水素イオン２Ｈ”と電子２ｅとに解離する。このうち水
素イオン２Ｈ＋は電解質マトリックス３の電解液を通り
、電極基板１および触媒層２人を有する酸化剤極へ達し
、電子２ｅは外部回路を通り、負荷Ｐを点燈するなど電
気的仕事をする。酸化剤極に供給された酸素１ ／ ２
０２は、水素イオン２Ｈゝおよび電子２ｅと反応して水
Ｈ２０を生成する。全体としては水素Ｈ２と酸素１ ／
２０．とが反応して水Ｈ２０を生成する反応となり、そ
の際に直流の電気エネルギーと熱エネルギーとを発生す
る。
示されているようにｉｎ基板１および触媒７１２ Ａを
有する燃料極に供給された図中矢印表示の水素Ｈｚは、
水素イオン２Ｈ”と電子２ｅとに解離する。このうち水
素イオン２Ｈ＋は電解質マトリックス３の電解液を通り
、電極基板１および触媒層２人を有する酸化剤極へ達し
、電子２ｅは外部回路を通り、負荷Ｐを点燈するなど電
気的仕事をする。酸化剤極に供給された酸素１ ／ ２
０２は、水素イオン２Ｈゝおよび電子２ｅと反応して水
Ｈ２０を生成する。全体としては水素Ｈ２と酸素１ ／
２０．とが反応して水Ｈ２０を生成する反応となり、そ
の際に直流の電気エネルギーと熱エネルギーとを発生す
る。
このような反応過程をさせるために、従来の燃料電池は
第３図に示されているように耐リン酸性。
第３図に示されているように耐リン酸性。
導電性を有し、ガスを分離する緻密な黒鉛成型品で形成
したセパレータ４と、耐リン酸性で導電性を有し、ガス
を触媒層２Ｂに到達させ易い多孔質の黒鉛材料を用いた
電極基板１とを用いて、セパレータ４あるいは電極基板
１のいずれかに凸部を設は組合せることにより、ガス流
路を形成する（同図に示す例では電極基板１側にガス流
路が形成されている）。そして電極基板１のガス流路対
向面と逆の面Ｋ、触媒作用をする白金を代表とする白金
属の元素を微細化し、担持材である炭素や黒鉛の微細粉
表面に担持させた白金の触媒を、結合材であるポリテト
ラフルオロエチレンを触ｉＫ対し４０から１００重量％
混合したもので付着させる。このように触媒層２Ｂを形
成し、電極基板１とセパレータ４とを介して電子を伝導
し、イオンを電解質マトリックス３の電解質を介して伝
導させ反応を良好に行なっている。なお同図において５
は酸化剤ガス、６は燃料ガスである。
したセパレータ４と、耐リン酸性で導電性を有し、ガス
を触媒層２Ｂに到達させ易い多孔質の黒鉛材料を用いた
電極基板１とを用いて、セパレータ４あるいは電極基板
１のいずれかに凸部を設は組合せることにより、ガス流
路を形成する（同図に示す例では電極基板１側にガス流
路が形成されている）。そして電極基板１のガス流路対
向面と逆の面Ｋ、触媒作用をする白金を代表とする白金
属の元素を微細化し、担持材である炭素や黒鉛の微細粉
表面に担持させた白金の触媒を、結合材であるポリテト
ラフルオロエチレンを触ｉＫ対し４０から１００重量％
混合したもので付着させる。このように触媒層２Ｂを形
成し、電極基板１とセパレータ４とを介して電子を伝導
し、イオンを電解質マトリックス３の電解質を介して伝
導させ反応を良好に行なっている。なお同図において５
は酸化剤ガス、６は燃料ガスである。
ところでこのように構成された触媒層２Ｂを有する燃料
電池では運転中にリン酸が消失し、リン酸が徐々に不足
してくるため触媒層２Ｂでの反応に関与する液体、固体
および気体の三相が接触する三相界面の数が不足するよ
うになる、また、リン酸マトリックス（電解質マトリッ
クス）３でリン酸減少に伴う抵抗が増加するように々る
こと等により、長時間運転時に電池性能が低下する傾向
にあった。これを防ぐため従来は特開昭５３−３２３５
３号公報等に記載されているように、電極基板リブ部に
リン酸を貯蔵することが行なわれている。しかしこれは
リン酸を多量に貯蔵するとガスの拡散を阻害し、電池性
能を低下させる欠点がある。
電池では運転中にリン酸が消失し、リン酸が徐々に不足
してくるため触媒層２Ｂでの反応に関与する液体、固体
および気体の三相が接触する三相界面の数が不足するよ
うになる、また、リン酸マトリックス（電解質マトリッ
クス）３でリン酸減少に伴う抵抗が増加するように々る
こと等により、長時間運転時に電池性能が低下する傾向
にあった。これを防ぐため従来は特開昭５３−３２３５
３号公報等に記載されているように、電極基板リブ部に
リン酸を貯蔵することが行なわれている。しかしこれは
リン酸を多量に貯蔵するとガスの拡散を阻害し、電池性
能を低下させる欠点がある。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、長時間運
転時の電池性能低下を防止し長寿命化を可能とした燃料
電池を提供することを目的とするものであるう 〔発明の概要〕 すなわち本発明は電解質マトリックスと、この電解質マ
トリックスを介して対向配置され、かつガス流路を有す
る燃料および酸化剤極の電極基板と、この電極基板の前
記電解質マトリックス側に設けられた触媒層とを備え、
前記触媒層は、触媒作用を持つ物質を担持材に担持させ
た触媒と、この触媒を前記電極基板に結合させる結合材
とを有している燃料電池において、前記触媒層を、前記
触媒および前記結合材に電解液を混合して形成したこと
を特徴とするものであり、これによって触媒層は触媒お
よび結合材に電解液を混合して形成されるようになる。
転時の電池性能低下を防止し長寿命化を可能とした燃料
電池を提供することを目的とするものであるう 〔発明の概要〕 すなわち本発明は電解質マトリックスと、この電解質マ
トリックスを介して対向配置され、かつガス流路を有す
る燃料および酸化剤極の電極基板と、この電極基板の前
記電解質マトリックス側に設けられた触媒層とを備え、
前記触媒層は、触媒作用を持つ物質を担持材に担持させ
た触媒と、この触媒を前記電極基板に結合させる結合材
とを有している燃料電池において、前記触媒層を、前記
触媒および前記結合材に電解液を混合して形成したこと
を特徴とするものであり、これによって触媒層は触媒お
よび結合材に電解液を混合して形成されるようになる。
以下１図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図には本発明の一実施例が示されている。なお従来と
同じ部品には同じ符号を付したので説明を省略する。本
実施例では触媒層２人を、触媒および結合材に電解液を
混合して形成した。
１図には本発明の一実施例が示されている。なお従来と
同じ部品には同じ符号を付したので説明を省略する。本
実施例では触媒層２人を、触媒および結合材に電解液を
混合して形成した。
このようにすることにより触媒層２Ａは触媒および結合
材に電解液を混合して形成されるようになって、長時間
運転時の電池性能低下を防止し長寿命化を可能とした燃
料電池を得ることができる。
材に電解液を混合して形成されるようになって、長時間
運転時の電池性能低下を防止し長寿命化を可能とした燃
料電池を得ることができる。
すなわち触媒層２Ａを電解液を含有させて形成したが、
その触媒層２人を触媒粉１００重量部に対し、ポリテト
ラフルオロエチレン１４０から１００重量部、水を１０
０から３５０重景重量リン酸を１００から６００重量部
添加し混練した混合物を電極基板ｌに一定量付着し、こ
れを窒素ガス雰囲気中３００から３８００で焼成して形
成した。このように本実施例によれば混合時のリン酸量
を調節し、焼成することによシ五酸化リンの形で触媒層
２Ａ内にリン酸を保持し、使用前にスチーム等で湿潤化
し、五酸化リンをオルトリン酸にすることにより適量の
リン酸を触媒層２人内に含浸させることができるように
なって、電解質マトリックス３中のリン酸が触媒層２人
へ浸透するのが防止されるようＫなシ、従来のように電
解質マトリックス３のリン酸減少に伴９抵抗の増加がな
く長時間運転時の電池性能低下が防止でき、電池を長寿
命とすることができる。
その触媒層２人を触媒粉１００重量部に対し、ポリテト
ラフルオロエチレン１４０から１００重量部、水を１０
０から３５０重景重量リン酸を１００から６００重量部
添加し混練した混合物を電極基板ｌに一定量付着し、こ
れを窒素ガス雰囲気中３００から３８００で焼成して形
成した。このように本実施例によれば混合時のリン酸量
を調節し、焼成することによシ五酸化リンの形で触媒層
２Ａ内にリン酸を保持し、使用前にスチーム等で湿潤化
し、五酸化リンをオルトリン酸にすることにより適量の
リン酸を触媒層２人内に含浸させることができるように
なって、電解質マトリックス３中のリン酸が触媒層２人
へ浸透するのが防止されるようＫなシ、従来のように電
解質マトリックス３のリン酸減少に伴９抵抗の増加がな
く長時間運転時の電池性能低下が防止でき、電池を長寿
命とすることができる。
なお、リン酸型燃料電池の酸化剤極は５から２０ｒｒｚ
／ｃｔｄの飽和リン酸吸収量にすることが望ましく、燃
料極は５から２５ｑ／−であることが望ましい。
／ｃｔｄの飽和リン酸吸収量にすることが望ましく、燃
料極は５から２５ｑ／−であることが望ましい。
上述のように本発明は燃料電池の長時間運転時の電池性
能低下を防止し長寿命化が可能となって、長時間運転時
の電池性能低下を防止し長寿命化を可能とした燃料電池
を得ることができる。
能低下を防止し長寿命化が可能となって、長時間運転時
の電池性能低下を防止し長寿命化を可能とした燃料電池
を得ることができる。
第１図は本発明の燃料電池の一実施例の単位電池の触媒
層周りの斜視図、第２図は燃料電池の発電原理を示す説
明図、第３図は従来の燃料電池の構成を示す斜視図であ
る。 ■・・・電極基板、２Ａ・・・触媒層、３・・・電解質
マ） ＩＪラックス４・・・セパレータ。
層周りの斜視図、第２図は燃料電池の発電原理を示す説
明図、第３図は従来の燃料電池の構成を示す斜視図であ
る。 ■・・・電極基板、２Ａ・・・触媒層、３・・・電解質
マ） ＩＪラックス４・・・セパレータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電解質マトリックスと、この電解質マトリックスを
介して対向配置され、かつガス流路を有する燃料および
酸化剤極の電極基板と、この電極基板の前記電解質マト
リックス側に設けられた触媒層とを備え、前記触媒層は
、触媒作用を持つ物質を担持材に担持させた触媒と、こ
の触媒を前記電極基板に結合させる結合材とを有してい
る燃料電池において、前記触媒層を、前記触媒および前
記結合材に電解液を混合して形成したことを特徴とする
燃料電池。 ２、前記触媒層が、前記触媒と、この触媒１００重量％
に対し４０から１００重量％含有させた前記結合材と、
前記触媒に対し１００から６００重量％混合させた前記
電解液とで構成され、かつ窒素雰囲気中の３００から３
８０℃で焼成されたものである特許請求の範囲第１項記
載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60161904A JPS6224563A (ja) | 1985-07-24 | 1985-07-24 | 燃料電池の触媒層の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60161904A JPS6224563A (ja) | 1985-07-24 | 1985-07-24 | 燃料電池の触媒層の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6224563A true JPS6224563A (ja) | 1987-02-02 |
| JPH0568830B2 JPH0568830B2 (ja) | 1993-09-29 |
Family
ID=15744225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60161904A Granted JPS6224563A (ja) | 1985-07-24 | 1985-07-24 | 燃料電池の触媒層の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6224563A (ja) |
-
1985
- 1985-07-24 JP JP60161904A patent/JPS6224563A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0568830B2 (ja) | 1993-09-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |