JPS6348756A - 燃料電池用電極触媒層の製造方法 - Google Patents
燃料電池用電極触媒層の製造方法Info
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- JPS6348756A JPS6348756A JP61190867A JP19086786A JPS6348756A JP S6348756 A JPS6348756 A JP S6348756A JP 61190867 A JP61190867 A JP 61190867A JP 19086786 A JP19086786 A JP 19086786A JP S6348756 A JPS6348756 A JP S6348756A
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- electrode catalyst
- catalyst layer
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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
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
- H01M4/8864—Extrusion
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- H—ELECTRICITY
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
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- 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
- H01M4/8896—Pressing, rolling, calendering
-
- 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〕
この発明はリン酸型燃料電池の電極触媒層の製造方法、
に関する。
に関する。
燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを直接電気エネルギ
にて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１図に示すようなカーボン基材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。
にて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１図に示すようなカーボン基材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［１３１：気化学的に反応させ、その結果として系外
に電気エネルギをと夛出すことができる。。
別［１３１：気化学的に反応させ、その結果として系外
に電気エネルギをと夛出すことができる。。
触媒微粒子７としてはカーボンブラックなどの触媒担体
２の上ンζ白金などの貴金属微粒子１を担持したものが
用いられ、この触媒微粒子７がポリテトラフロロエチレ
ン（ＰＴＦＥ ）からなる弗素樹脂の微粒子３によって
結着されて電極触媒層５が形成される。
２の上ンζ白金などの貴金属微粒子１を担持したものが
用いられ、この触媒微粒子７がポリテトラフロロエチレ
ン（ＰＴＦＥ ）からなる弗素樹脂の微粒子３によって
結着されて電極触媒層５が形成される。
電極触媒層５の内部においては触媒微粒子７の表面にお
いて電解液と反応ガスが接触して３相界面を形成し、電
気化学反応がおこる３、１！池反応が進行するには、こ
の３相界面が電極触媒層５の内部で安定に存在すること
が必要であり、そのために撥水性の作用を営む弗素樹脂
の微粒子３は、を種触媒層５内において触媒微粒子７と
均一によく混合分散することが必要となる。さらにこの
電極触媒層５においては高価な貴金属微粒子１を触媒に
用いているため、これを薄膜にしてコスト低減を図る必
要がある。またこれにともない電極触媒層５の薄膜につ
いて取扱いを容易にするため１機械的強度も必要となる
。
いて電解液と反応ガスが接触して３相界面を形成し、電
気化学反応がおこる３、１！池反応が進行するには、こ
の３相界面が電極触媒層５の内部で安定に存在すること
が必要であり、そのために撥水性の作用を営む弗素樹脂
の微粒子３は、を種触媒層５内において触媒微粒子７と
均一によく混合分散することが必要となる。さらにこの
電極触媒層５においては高価な貴金属微粒子１を触媒に
用いているため、これを薄膜にしてコスト低減を図る必
要がある。またこれにともない電極触媒層５の薄膜につ
いて取扱いを容易にするため１機械的強度も必要となる
。
従来この電極触媒層５は触媒微粒子７にＰＴＦＥのファ
インパウダを混合し、ケロシンやソルベントナフサなど
の潤滑剤を適量添加混練してペースト状となし、これを
押出成型したあとカレンダロールを用いて電極触媒層５
の薄膜を得ていた。
インパウダを混合し、ケロシンやソルベントナフサなど
の潤滑剤を適量添加混練してペースト状となし、これを
押出成型したあとカレンダロールを用いて電極触媒層５
の薄膜を得ていた。
しかしこの方法では、触媒微粒子７とＦ’ｒＦＥのファ
インパウダとの混合分散が不充分であり、押出成型後に
触媒微粒子７とＰＩ’ＦＥのファインパウダが分離し、
均一な組成の電型触媒層５を得ることができなかった１
゜ 〔発明の目的〕 この発明は上述の点に鑑みてなされたものでちゃその目
的とするところは、触媒微粒子と弗素樹脂の微粒子とが
均一に混合分散しかつ根株的強度に優れた電極触媒層の
製造方法を提供するにある、。
インパウダとの混合分散が不充分であり、押出成型後に
触媒微粒子７とＰＩ’ＦＥのファインパウダが分離し、
均一な組成の電型触媒層５を得ることができなかった１
゜ 〔発明の目的〕 この発明は上述の点に鑑みてなされたものでちゃその目
的とするところは、触媒微粒子と弗素樹脂の微粒子とが
均一に混合分散しかつ根株的強度に優れた電極触媒層の
製造方法を提供するにある、。
この発明は触媒微粒子を水に分散させてこれに弗素樹脂
のディスパージョンを混合して、触媒微粒子と弗素樹脂
の微粒子とが均一によく混合分散するようにし１次にこ
の混合物に親水性有機溶媒のアセトンを加えて触媒７粒
子と弗素樹脂の微粒子とが相互に混合した状態で凝集す
るようにし。
のディスパージョンを混合して、触媒微粒子と弗素樹脂
の微粒子とが均一によく混合分散するようにし１次にこ
の混合物に親水性有機溶媒のアセトンを加えて触媒７粒
子と弗素樹脂の微粒子とが相互に混合した状態で凝集す
るようにし。
次にこの凝集体を分離、乾燥したのち有機液体を加えて
混練し、凝集した弗素樹脂の微粒子を線維状によく引伸
ばすようにしたものである。
混練し、凝集した弗素樹脂の微粒子を線維状によく引伸
ばすようにしたものである。
次にこの発明の実施例を図面にもとづき説明する。
第１図に示すようなカーボンブラック触媒担体２に白金
の微粒子１を担持させた触媒微粒子７を１０ Ｏｆ、
ＰＴＦＥデイスパージョｙ１００ｍｌ＋水５００ ｍ
ｌないし９００ｍｒを撹拌器で混合したのち超音波で均
一によく分散させた。
の微粒子１を担持させた触媒微粒子７を１０ Ｏｆ、
ＰＴＦＥデイスパージョｙ１００ｍｌ＋水５００ ｍ
ｌないし９００ｍｒを撹拌器で混合したのち超音波で均
一によく分散させた。
これに親水性溶媒としてアセトンをＬｏｏｍｅないし５
００ ｍ ｌを加え触媒微粒子７とＰｒＦＥの微粒子３
の混合分散した状態でそれらを全部完全に凝集させた。
００ ｍ ｌを加え触媒微粒子７とＰｒＦＥの微粒子３
の混合分散した状態でそれらを全部完全に凝集させた。
ＰｒＦＥを凝集させると１次の混練工程でＰＴＦＥが繊
維化しやすくなる。特にアセトンを凝集剤として用いる
ときは、他の親水性有機溶媒に比して、混練工程での繊
維化が著るしい。
維化しやすくなる。特にアセトンを凝集剤として用いる
ときは、他の親水性有機溶媒に比して、混練工程での繊
維化が著るしい。
上記の工程で得られた触媒微粒子７．！：ＦＴＦＥの微
粒子３の混合凝集体をろ過し、ケーキを洗浄後１００℃
で乾燥した。乾燥したケーキにエチレングリコール、グ
リセリンなどの高粘度の有機液体を３６０ｍ／加、ｔ、
ニーダでよく混練した。このとき先の凝集したＰＴＦＥ
は、ことのほかよく繊維状に細く引伸ばされかつ相互に
よく絡みあい、触媒微粒子７はこの絡み合った繊維状Ｐ
ＴＦＥの間隙に保持された形となる。
粒子３の混合凝集体をろ過し、ケーキを洗浄後１００℃
で乾燥した。乾燥したケーキにエチレングリコール、グ
リセリンなどの高粘度の有機液体を３６０ｍ／加、ｔ、
ニーダでよく混練した。このとき先の凝集したＰＴＦＥ
は、ことのほかよく繊維状に細く引伸ばされかつ相互に
よく絡みあい、触媒微粒子７はこの絡み合った繊維状Ｐ
ＴＦＥの間隙に保持された形となる。
混練によって得られたペーストを押出成型により５話厚
×巾２０伽工×長さ５０翼翼の成型体とした。成型と同
時に先の混練によって得られたＰＴＦＥ［ａは押出の方
向に配向され、方向性の揃った繊維状ＰｒＦＥとなる。
×巾２０伽工×長さ５０翼翼の成型体とした。成型と同
時に先の混練によって得られたＰＴＦＥ［ａは押出の方
向に配向され、方向性の揃った繊維状ＰｒＦＥとなる。
５ｍｇ厚に成型するの（り１次のカレンダロール工程の
前処理であシ、触媒微粒子７とＰＴＦＨの微粒子は均一
に混合した状態で押出される。
前処理であシ、触媒微粒子７とＰＴＦＨの微粒子は均一
に混合した状態で押出される。
次に上記の押出成型体をカレンダロールに通して展延し
、０２ｍス厚の薄膜状１！極触媒層５を得だ、。
、０２ｍス厚の薄膜状１！極触媒層５を得だ、。
この薄膜状電極触媒層５は、その内部において一定の方
向に配向された繊維状ＰＴＦＥを含み、それによって触
媒微粒子７を結合した状態となっているので薄膜とはい
いながら、その根株的強度に浸れ。
向に配向された繊維状ＰＴＦＥを含み、それによって触
媒微粒子７を結合した状態となっているので薄膜とはい
いながら、その根株的強度に浸れ。
その取扱いにおいて破損することなく、ハンドリングが
容易でちる。
容易でちる。
このような製造方法によって得られた電極触媒層５は触
媒微粒子７と一定方向に配向された繊維状のＰＴＦＥの
微粒子３が相互に均一によく混合しており、薄膜ながら
機械的強度に優れており、これをカーボン基材４にホッ
トプレスにより接合して特性と信頼性に優れ、かつ低コ
ストの電極６を得ることができる。
媒微粒子７と一定方向に配向された繊維状のＰＴＦＥの
微粒子３が相互に均一によく混合しており、薄膜ながら
機械的強度に優れており、これをカーボン基材４にホッ
トプレスにより接合して特性と信頼性に優れ、かつ低コ
ストの電極６を得ることができる。
この発明においては。
（イ）触媒微粒子を水に分散させこれに弗素樹脂のディ
スパージョンを混合する工程。
スパージョンを混合する工程。
仲）上記工程で得られた混合物に親水性有機溶媒を加え
て触媒微粒子と弗素樹脂の微粒子を凝集させる工程。
て触媒微粒子と弗素樹脂の微粒子を凝集させる工程。
（ハ）上記工程で得られた凝集体を液体と分離、乾燥し
たのち有機液体を加えて混練する工程。
たのち有機液体を加えて混練する工程。
に）混練によって得られたペーストを押出成厖して弗素
樹脂の繊維に方向性を与えるとともに所定厚さの成型体
を得る工程。
樹脂の繊維に方向性を与えるとともに所定厚さの成型体
を得る工程。
（ホ）上記の工程で得られた成型体をカレンダロールを
用いて所定の厚さに圧延する工程。
用いて所定の厚さに圧延する工程。
とにより電極触媒層を製造するので触媒微粒子を水に分
散させこれに弗素樹脂のディスパージョンを混合するこ
とにより、触媒微粒子と弗素樹脂の微粒子は湿式におい
て混合分散の作用を受けて相互によく均一に混合分散さ
れる。次にこの混合物に親水性有機溶媒のアセトンを加
えて触媒微粒子と弗素樹脂の微粒子とが相互によく混合
した状態で凝集される。次にこの凝集体を分離、乾燥し
たのち高粘度の有機液体を加えて混練すると、凝集した
弗素樹脂の微粒子がアセトンによる凝集を受けたため繊
維状によく引伸ばされ、かつ絡み合うことになる。その
結果この混練によって得られたペーストを押出し成型、
カレンダロール圧延することにより、よく繊維化された
ＦＩ’ＦＥの微粒子が一定配向性をとって、触媒微粒子
と均一に混合されて、電池性能と機械的強度に優れた薄
膜状の電極触媒層を得ることができる。
散させこれに弗素樹脂のディスパージョンを混合するこ
とにより、触媒微粒子と弗素樹脂の微粒子は湿式におい
て混合分散の作用を受けて相互によく均一に混合分散さ
れる。次にこの混合物に親水性有機溶媒のアセトンを加
えて触媒微粒子と弗素樹脂の微粒子とが相互によく混合
した状態で凝集される。次にこの凝集体を分離、乾燥し
たのち高粘度の有機液体を加えて混練すると、凝集した
弗素樹脂の微粒子がアセトンによる凝集を受けたため繊
維状によく引伸ばされ、かつ絡み合うことになる。その
結果この混練によって得られたペーストを押出し成型、
カレンダロール圧延することにより、よく繊維化された
ＦＩ’ＦＥの微粒子が一定配向性をとって、触媒微粒子
と均一に混合されて、電池性能と機械的強度に優れた薄
膜状の電極触媒層を得ることができる。
第１図はこの発明の実施例の電極触媒層および電極の構
成を示す断面図である。 １・・・貴金属微粒子、２・・・触媒担体、３・・・弗
素樹脂の微粒子、４・・・カーボン基材、５・・・電極
触媒層。 ６・・・電極、７・・・触媒微粒子。 コ・ 七ブ℃人ｉトノ１う； ｔヱＪ １−２ ノー運第
１ 図
成を示す断面図である。 １・・・貴金属微粒子、２・・・触媒担体、３・・・弗
素樹脂の微粒子、４・・・カーボン基材、５・・・電極
触媒層。 ６・・・電極、７・・・触媒微粒子。 コ・ 七ブ℃人ｉトノ１う； ｔヱＪ １−２ ノー運第
１ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １） （イ）触媒微粒子を水に分散させこれに弗素樹脂
のディスパージョンを混合する工程、 （ロ）上記工程で得られた混合物に親水性有機溶媒を加
えて触媒微粒子と弗素樹脂の微粒子 を凝集させる工程、 （ハ）上記工程で得られた凝集体を液体と分離、乾燥し
たのち有機液体を加えて混練する工 程、 （ニ）混練によって得られたペーストを押出成型して弗
素樹脂の繊維に方向性を与えるとと もに所定厚さの成型体を得る工程、 （ホ）上記の工程で得られた成型体をカレンダロールを
用いて所定の厚さに圧延して電極触 媒層の薄膜を形成する工程、 を備えることを特徴とする燃料電池用電極触媒層の製造
方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、親
水性有機溶媒としてアセトンを用いることを特徴とする
燃料電池用電極触媒層の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61190867A JPS6348756A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 燃料電池用電極触媒層の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61190867A JPS6348756A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 燃料電池用電極触媒層の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348756A true JPS6348756A (ja) | 1988-03-01 |
Family
ID=16265082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61190867A Pending JPS6348756A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 燃料電池用電極触媒層の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6348756A (ja) |
-
1986
- 1986-08-14 JP JP61190867A patent/JPS6348756A/ja active Pending
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