JPS6348752A - 燃料電池用電極の製造方法 - Google Patents
燃料電池用電極の製造方法Info
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- JPS6348752A JPS6348752A JP61190855A JP19085586A JPS6348752A JP S6348752 A JPS6348752 A JP S6348752A JP 61190855 A JP61190855 A JP 61190855A JP 19085586 A JP19085586 A JP 19085586A JP S6348752 A JPS6348752 A JP S6348752A
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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
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
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- H—ELECTRICITY
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- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
- H01M4/8828—Coating with slurry or ink
-
- 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】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は燃料電池の電極の製造方法、なかんづく電槙
基材上に電極触媒層を形成する方法に関する。
基材上に電極触媒層を形成する方法に関する。
燃料電池は燃料のもつ化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換する装置であり、その構成は。
ギーに変換する装置であり、その構成は。
電解液層（図示せず）をはさんで第壱図に示すように、
カーボン基材４の上に電極触媒層５を付着・させた電極
６を対向して配置し、外部のガス供給系より前記各電極
へ燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給し、各電極の触媒微
粒子７の上で酸化剤ガスと燃料ガスを個別に電気化学的
に反応させ、その結果として系外に電気エネルギーをと
り出すことができる。
カーボン基材４の上に電極触媒層５を付着・させた電極
６を対向して配置し、外部のガス供給系より前記各電極
へ燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給し、各電極の触媒微
粒子７の上で酸化剤ガスと燃料ガスを個別に電気化学的
に反応させ、その結果として系外に電気エネルギーをと
り出すことができる。
この電気化学的反応全効率良く行なわせる−こめには、
ガス供給系よりのガスが容易Ｖて電極触媒ＩＦＪ５に到
達できるようにカーボン基材４は充分多孔質であること
が必要であり、さらに電極触媒層５内の触媒微粒子７は
１分散性の高い状態でテフロン等のバインダで結着され
触媒微粒子（固相）と反応ガス（気相）と電解液（液相
）とが接する３相界面の大きい電極融媒層であることが
必要となる 従来カーボン基材４の上に電極触媒層５を形成するだめ
に触媒微粒子７とポリテトラフルオロエチレン（以下Ｆ
ＴＦＢと略称）のディスパージョンと界面活性剤の水溶
液とを混合して触媒微粒子７をよく分散させ、この分散
液に極性溶媒と電解質等を添加して触媒微粒子とＰＴＦ
Ｅの微粒子３を凝集させ、この凝集物を電極基材である
カーボン基材４で濾過する方法が知られている。しかし
ながらこの方法の場合は触媒微粒子７とＰＴＦＥ微粒子
３を極性溶媒や電解質等で凝集させているため、電極触
媒層５のなかでの分散性がわるくなったり、不純物混入
等がおこり。電極特性の低下を招いていた。
ガス供給系よりのガスが容易Ｖて電極触媒ＩＦＪ５に到
達できるようにカーボン基材４は充分多孔質であること
が必要であり、さらに電極触媒層５内の触媒微粒子７は
１分散性の高い状態でテフロン等のバインダで結着され
触媒微粒子（固相）と反応ガス（気相）と電解液（液相
）とが接する３相界面の大きい電極融媒層であることが
必要となる 従来カーボン基材４の上に電極触媒層５を形成するだめ
に触媒微粒子７とポリテトラフルオロエチレン（以下Ｆ
ＴＦＢと略称）のディスパージョンと界面活性剤の水溶
液とを混合して触媒微粒子７をよく分散させ、この分散
液に極性溶媒と電解質等を添加して触媒微粒子とＰＴＦ
Ｅの微粒子３を凝集させ、この凝集物を電極基材である
カーボン基材４で濾過する方法が知られている。しかし
ながらこの方法の場合は触媒微粒子７とＰＴＦＥ微粒子
３を極性溶媒や電解質等で凝集させているため、電極触
媒層５のなかでの分散性がわるくなったり、不純物混入
等がおこり。電極特性の低下を招いていた。
またカーボン基材４の上に１ｎ極触媒ｊ脅５を形成する
他の方法として、カーボン基材４の上にグラファイトと
ＰＴＦＥの混合物等で百のこまかいヂ過雇穫形成し、触
媒微粒子７とＰｒＦＢの微粒子３の混合物を濾過する方
法が知られている。しかしながらこの場合グラファイト
とＰＴＦＥからなる濾過層により電極触媒層５への反応
ガス拡散が阻害され、電極特性においてガス拡散分極の
大きな電極となる欠点がある。以上のように従来法では
。触媒微粒子７等をカーボン基材４で直接的に濾過でき
ない（カーボン基材４のボアは大きいので素通りする）
ため、凝集させたり、濾過層を設けたりして電極触媒層
５をカーボン基材４の上に形成しているが電極特性上良
好な製造方法とは云い難いものであった。
他の方法として、カーボン基材４の上にグラファイトと
ＰＴＦＥの混合物等で百のこまかいヂ過雇穫形成し、触
媒微粒子７とＰｒＦＢの微粒子３の混合物を濾過する方
法が知られている。しかしながらこの場合グラファイト
とＰＴＦＥからなる濾過層により電極触媒層５への反応
ガス拡散が阻害され、電極特性においてガス拡散分極の
大きな電極となる欠点がある。以上のように従来法では
。触媒微粒子７等をカーボン基材４で直接的に濾過でき
ない（カーボン基材４のボアは大きいので素通りする）
ため、凝集させたり、濾過層を設けたりして電極触媒層
５をカーボン基材４の上に形成しているが電極特性上良
好な製造方法とは云い難いものであった。
この発明は上記の点に、鑑みてなさハたものであ）、そ
の目的とするところは、電ｊ基材上に分極特性の優れた
電極触媒層を形成する燃料′ば性用電極の製造方法を提
供するにある。
の目的とするところは、電ｊ基材上に分極特性の優れた
電極触媒層を形成する燃料′ば性用電極の製造方法を提
供するにある。
この発明は融媒微粒子と弗素樹脂の微粒子とを水に分散
させ、該分散液に水溶性高分子を添加溶解して分散液を
高粘度化し、該高粘性分散液を電極基材に塗布し、熱処
理して電極基材上に電極触媒層を形成するのでその目的
を達する。
させ、該分散液に水溶性高分子を添加溶解して分散液を
高粘度化し、該高粘性分散液を電極基材に塗布し、熱処
理して電極基材上に電極触媒層を形成するのでその目的
を達する。
すなわち。触媒微粒子と弗素樹脂の微粒子とを分散させ
た液に水溶性高分子を加えて１分散液を高粘度化して触
媒微粒子と弗素樹脂の微粒子の分散液が電極基材中に６
透しないようにし、熱処理によって電極触媒層中の電気
絶縁性の水溶性高分子を炭化して炭素の粒子となし、こ
れによって電極触媒層を電気４電性にするとともに弗素
樹脂の微粒子を熱融着させて触媒微粒子を結着させよう
とするものである。
た液に水溶性高分子を加えて１分散液を高粘度化して触
媒微粒子と弗素樹脂の微粒子の分散液が電極基材中に６
透しないようにし、熱処理によって電極触媒層中の電気
絶縁性の水溶性高分子を炭化して炭素の粒子となし、こ
れによって電極触媒層を電気４電性にするとともに弗素
樹脂の微粒子を熱融着させて触媒微粒子を結着させよう
とするものである。
次にこの発明の実施例を図面にもとづいて説明する。第
１図は本発明の製造方法によって得られる燃料電池の電
極６を示しており、これは触媒担体２の上に白金微粒子
１の担持された触媒微粒子７と、ポリビニルアルコール
を炭化して得た炭素の粒子８とを弗素樹脂の微粒子３：
でよって結着した電極触媒層５がカーボン基材４に接着
された構造となっている。このような電極６は次のよう
な方法で製造することができる。
１図は本発明の製造方法によって得られる燃料電池の電
極６を示しており、これは触媒担体２の上に白金微粒子
１の担持された触媒微粒子７と、ポリビニルアルコール
を炭化して得た炭素の粒子８とを弗素樹脂の微粒子３：
でよって結着した電極触媒層５がカーボン基材４に接着
された構造となっている。このような電極６は次のよう
な方法で製造することができる。
まづ触媒微粒子７はアセチレンブラックなどの融媒担体
２を水によく分散させてから塩化白金酸を加え、系のｐ
Ｈをアルカリ性にしておいて蟻酸を徐々に加える。塩化
白金酸は蟻酸により還元されて白金微粒子１の状態で触
媒担体２の表面に付着する。反応完了後ケーキを濾別し
、水洗乾燥して触媒微粒子７を得る。
２を水によく分散させてから塩化白金酸を加え、系のｐ
Ｈをアルカリ性にしておいて蟻酸を徐々に加える。塩化
白金酸は蟻酸により還元されて白金微粒子１の状態で触
媒担体２の表面に付着する。反応完了後ケーキを濾別し
、水洗乾燥して触媒微粒子７を得る。
次に触媒微粒子７とポリテトラフルオロエチレン（ＦＴ
ＦＢ）の微粒子３と界面活性剤の水溶液とを重量比で１
対１対２５になるよう混合し、触媒微粒子７とＰＴＦＥ
の微粒子とを水によく分散させた。
ＦＢ）の微粒子３と界面活性剤の水溶液とを重量比で１
対１対２５になるよう混合し、触媒微粒子７とＰＴＦＥ
の微粒子とを水によく分散させた。
この分散液に水溶性高分子としてポリビニルアルコール
（ＰＶＡと略称９分子ｆｆｉ １４００）を触媒微粒子
に対して重量比１．６ないし２．０と修るように添加し
溶解させた。このＰＶＡを溶解させた分散液の粘度は約
１００ボイズの高粘性であり、これをカーボン基材４の
上に塗面したとき分散液がカーボン基材４に滲透するこ
とがなり。塗布した分散液の中の水分を凍結乾燥によっ
て除去した。このとき、触媒微粒子７とＰＴＦＥの微粒
子３は分散性の高い状態でＰＶＡにより結合された状態
となっている。
（ＰＶＡと略称９分子ｆｆｉ １４００）を触媒微粒子
に対して重量比１．６ないし２．０と修るように添加し
溶解させた。このＰＶＡを溶解させた分散液の粘度は約
１００ボイズの高粘性であり、これをカーボン基材４の
上に塗面したとき分散液がカーボン基材４に滲透するこ
とがなり。塗布した分散液の中の水分を凍結乾燥によっ
て除去した。このとき、触媒微粒子７とＰＴＦＥの微粒
子３は分散性の高い状態でＰＶＡにより結合された状態
となっている。
次にこの触媒微粒子７とＰｒＦＥの微粒子と、界面活性
剤とＰ〜′Ａの有機物の混合体を１０分間３３０二Ｃな
いし３５０℃の温度で焼成した。この熱処理で活弁活性
剤とＰＶＡは炭化し、炭素の粒子８となった。この炭化
で有機物は初期重量の約１／２２となった。炭素の粒子
８ｉ−ｉ当然のことながら１表面に白金の微粒子１を有
しない３．この熱処理により、触媒微粒子７の表面を破
覆していた絶縁材料としてのＰＶＡが消失するので電極
触媒層５は′に低導電性となる。
剤とＰ〜′Ａの有機物の混合体を１０分間３３０二Ｃな
いし３５０℃の温度で焼成した。この熱処理で活弁活性
剤とＰＶＡは炭化し、炭素の粒子８となった。この炭化
で有機物は初期重量の約１／２２となった。炭素の粒子
８ｉ−ｉ当然のことながら１表面に白金の微粒子１を有
しない３．この熱処理により、触媒微粒子７の表面を破
覆していた絶縁材料としてのＰＶＡが消失するので電極
触媒層５は′に低導電性となる。
またこの熱処理により、 ＰＩ’ＦＥの微粒子３は部分
的に溶融し、立体的なネットワークを構成し、触媒微粒
子７ばこれを介して相互に結着し、多孔質の電極融媒層
５がカーボン基材４に融着した状態で形成される。
的に溶融し、立体的なネットワークを構成し、触媒微粒
子７ばこれを介して相互に結着し、多孔質の電極融媒層
５がカーボン基材４に融着した状態で形成される。
このようにして調製された電極６は濾過層９を含まぬた
め、ガス拡散分極が小さい。また触媒微粒子７は十分分
散しているため液拡散、ガス拡散などの分極が少なくな
る。
め、ガス拡散分極が小さい。また触媒微粒子７は十分分
散しているため液拡散、ガス拡散などの分極が少なくな
る。
第１図に従来の電極の分極特性（曲線１）と、この発明
の実施例の電極の分極特性（曲線２）とを比較して示し
た。この発明の実施例の電極は分極が少なく、良好な特
性を示している。
の実施例の電極の分極特性（曲線２）とを比較して示し
た。この発明の実施例の電極は分極が少なく、良好な特
性を示している。
同様な効果は、水溶性高分子としてメチルセルロースを
使用した場合にも得られた。
使用した場合にも得られた。
この発明においては、触媒微粒子と、弗素樹脂の微粒子
を水に分散させ、該分散液に水溶性高分子を添加溶解し
て分散液を高粘度化し、該高粘性の分散液を電極基材に
塗布し乾燥したのち熱処理して電極基材上に電極触媒層
を形成したので、水溶性高分子のために高粘性化した分
散液は電極基材に８透することなくその表面に形成され
ることとなり、また熱処理によって弗素樹脂微粒子によ
る結着作用と同時に水溶性高分子の炭化がおこり電極触
媒層は導電性となり、その結果触媒微粒子の分散性が良
く、不純物も少なくて１分極特性の優れた燃料電池用電
極が得られた。
を水に分散させ、該分散液に水溶性高分子を添加溶解し
て分散液を高粘度化し、該高粘性の分散液を電極基材に
塗布し乾燥したのち熱処理して電極基材上に電極触媒層
を形成したので、水溶性高分子のために高粘性化した分
散液は電極基材に８透することなくその表面に形成され
ることとなり、また熱処理によって弗素樹脂微粒子によ
る結着作用と同時に水溶性高分子の炭化がおこり電極触
媒層は導電性となり、その結果触媒微粒子の分散性が良
く、不純物も少なくて１分極特性の優れた燃料電池用電
極が得られた。
第１図はこの発明の実施例の電極の構成を示す断面図、
第２図はこの発明の実施例の電極と従来の電極の分極特
性を比較する線図、第３図は従来の電極の１例を示す構
成断面図である。 ３：弗素樹脂の微粒子、４：カーボン基材、５：（を極
触媒層、６：電極、８：炭素の粒子っ′Ｔバ人弄）ｉ↓
６） 口 ｋ θｆ θ２ ρ３ θ４ ＠汎τ尺（Ａ／ｃ弾２〕 ♀Ｚ（７１
第２図はこの発明の実施例の電極と従来の電極の分極特
性を比較する線図、第３図は従来の電極の１例を示す構
成断面図である。 ３：弗素樹脂の微粒子、４：カーボン基材、５：（を極
触媒層、６：電極、８：炭素の粒子っ′Ｔバ人弄）ｉ↓
６） 口 ｋ θｆ θ２ ρ３ θ４ ＠汎τ尺（Ａ／ｃ弾２〕 ♀Ｚ（７１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）触媒微粒子と弗素樹脂の微粒子を水に分散させ、該
分散液に水溶性高分子を添加溶解して分散液を高粘度化
し、該高粘性分散液を電極基材に塗布し、熱処理して電
極基材上に電極触媒層を形成することを特徴とする燃料
電池用電極の製造方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、水
溶性高分子はポリビニルアルコールであることを特徴と
する燃料電池用電極の製造方法。 ３）特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、水
溶性高分子を触媒微粒子に対し重量比１．６ないし２．
０の範囲になるよう添加し溶解することを特徴とする燃
料電池用電極の製造方法。 ４）特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、熱
処理を温度３３０℃ないし３５０℃において行なうこと
を特徴とする燃料電池用電極の製造方法。 ５）特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、電
極基材として多孔質のカーボンを用いることを特徴とす
る燃料電池用電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61190855A JPS6348752A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 燃料電池用電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61190855A JPS6348752A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 燃料電池用電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348752A true JPS6348752A (ja) | 1988-03-01 |
Family
ID=16264893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61190855A Pending JPS6348752A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 燃料電池用電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6348752A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05105237A (ja) * | 1991-10-17 | 1993-04-27 | Nitto Seiko Co Ltd | ケース段積み段ばらし装置 |
| EP0785588A3 (en) * | 1996-01-19 | 2000-05-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing electrode or electrode-electrolyte membrane joint body for fuel cell and electrode for fuel cell |
| JP2004111251A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Fujitsu Ltd | 燃料電池用触媒、その製造方法および燃料電池 |
-
1986
- 1986-08-14 JP JP61190855A patent/JPS6348752A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05105237A (ja) * | 1991-10-17 | 1993-04-27 | Nitto Seiko Co Ltd | ケース段積み段ばらし装置 |
| EP0785588A3 (en) * | 1996-01-19 | 2000-05-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing electrode or electrode-electrolyte membrane joint body for fuel cell and electrode for fuel cell |
| JP2004111251A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Fujitsu Ltd | 燃料電池用触媒、その製造方法および燃料電池 |
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