JPS6348758A - ガス拡散電極の製造方法 - Google Patents
ガス拡散電極の製造方法Info
- Publication number
- JPS6348758A JPS6348758A JP61190872A JP19087286A JPS6348758A JP S6348758 A JPS6348758 A JP S6348758A JP 61190872 A JP61190872 A JP 61190872A JP 19087286 A JP19087286 A JP 19087286A JP S6348758 A JPS6348758 A JP S6348758A
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- JP
- Japan
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- dispersion
- gas diffusion
- diffusion electrode
- catalyst powder
- carbon
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- Pending
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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
- H01M4/886—Powder spraying, e.g. wet or dry powder spraying, plasma spraying
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- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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、貴金属を担持した触媒粉末に弗素側布ディ
スパージョンを添加した均質混合分散液、を基材に塗布
して乾燥した後、焼成してなるガス拡散電極の製造方法
に関する。
スパージョンを添加した均質混合分散液、を基材に塗布
して乾燥した後、焼成してなるガス拡散電極の製造方法
に関する。
一般に燃料ｖ１池用ガス仏敢戒極は、電気伝導性に優れ
た多孔質なカーボン基材上に貴金属を担持した触媒粉末
とポリテトラフロロエチレン（以下［ＰＴＦＥＪ と称
する）を混合した触媒層より形成されている。このよう
な構造からなるガス拡散電極を第３図に示すと１は電極
基板、２は触媒層である。
た多孔質なカーボン基材上に貴金属を担持した触媒粉末
とポリテトラフロロエチレン（以下［ＰＴＦＥＪ と称
する）を混合した触媒層より形成されている。このよう
な構造からなるガス拡散電極を第３図に示すと１は電極
基板、２は触媒層である。
第３図における触媒層において、を気化学的触媒反応を
生ずる三相界面を効率良く安定維持させる為には、触媒
層内部を電解質に対して適度な撥水性と反応ガスを充分
に確保しなければならない。
生ずる三相界面を効率良く安定維持させる為には、触媒
層内部を電解質に対して適度な撥水性と反応ガスを充分
に確保しなければならない。
そこで従来の触媒層の作製方法は、白金等貴金属を担持
した触媒粉末に対して３０〜６０％のＰＴＦＥディスパ
ージョンを添加した均質混合分散液をブレード法やスプ
レー法等により基材上に塗布し乾燥後、ＰＴＦＥの溶融
温度にて焼成する方法を用いた。
した触媒粉末に対して３０〜６０％のＰＴＦＥディスパ
ージョンを添加した均質混合分散液をブレード法やスプ
レー法等により基材上に塗布し乾燥後、ＰＴＦＥの溶融
温度にて焼成する方法を用いた。
このような触媒Ｉ−の作製において、触媒粉末とＰＴＦ
ｇの均一分散を行う方法として、一般に超音波分散法が
用いられている。この方法は界面活性剤をイオン交俟水
で容量比１００〜３００倍に希釈した溶液に触媒粉末を
添加し超音波分散法負により粒子を均一分散した後、Ｐ
ＴＦＥデイスノ・′−ジョンを混合して、ＰＴＦＥ、！
：触媒の均一混合液を作製する方法である。
ｇの均一分散を行う方法として、一般に超音波分散法が
用いられている。この方法は界面活性剤をイオン交俟水
で容量比１００〜３００倍に希釈した溶液に触媒粉末を
添加し超音波分散法負により粒子を均一分散した後、Ｐ
ＴＦＥデイスノ・′−ジョンを混合して、ＰＴＦＥ、！
：触媒の均一混合液を作製する方法である。
この方法による触媒担体として用いるカーホン粉末の粒
度分布を第４図に示す。３は超音波分散処理直後の５分
後の粒度分布であり、０．１〜３．０ミクロン程度の分
散状態を示している。しかし１時間放置した粒度分布４
．２０時間放置した粒度分布５．の特性から理解される
ように、この方法ではしたいに凝集する傾向を示すこと
がわかる。これは凝集体で存在するカーボン粒子に超音
波のようなシェアを与えると、凝集体が簡単；こ分離す
るが、放置すると再び凝集を起こしてしまうことによる
ものである。
度分布を第４図に示す。３は超音波分散処理直後の５分
後の粒度分布であり、０．１〜３．０ミクロン程度の分
散状態を示している。しかし１時間放置した粒度分布４
．２０時間放置した粒度分布５．の特性から理解される
ように、この方法ではしたいに凝集する傾向を示すこと
がわかる。これは凝集体で存在するカーボン粒子に超音
波のようなシェアを与えると、凝集体が簡単；こ分離す
るが、放置すると再び凝集を起こしてしまうことによる
ものである。
この原因として、第５図に示すような格子状に配列する
カーホン粒子の表面上には、多くの他の元素が必ず混在
していることによるもので、炭素原子は不活性索でない
ことは周知の事実であり、表面酸化物として知られる化
学的官能基が存在している。これはカーボン粒子の表面
格子に格子欠陥といわれる異種原子もしくは化合物が存
在して、化学吸着的にカーボン粒子同志が結合した二次
粒子を形成してしまう。
カーホン粒子の表面上には、多くの他の元素が必ず混在
していることによるもので、炭素原子は不活性索でない
ことは周知の事実であり、表面酸化物として知られる化
学的官能基が存在している。これはカーボン粒子の表面
格子に格子欠陥といわれる異種原子もしくは化合物が存
在して、化学吸着的にカーボン粒子同志が結合した二次
粒子を形成してしまう。
このように、白金等貴金属を担持させる母体となるカー
ボン粒子の粒度を超音波により破壊させて低粒子化して
も、静止状態にすると再び凝集化することから、このカ
ーボンを電解質に対して適度な撥水性を持たせるに必要
なＰＴＦＥを添加した場合、ＰＴＦＥ粒子との混合後に
カーボン粒子の凝集からＰＴＦＥとの均一混合を保てず
、Ｐ’ｒＦ、Ｅの偏在により電池性能に起因する三相界
面を安定維持できず、長期運転での特性劣化を招いてい
た。
ボン粒子の粒度を超音波により破壊させて低粒子化して
も、静止状態にすると再び凝集化することから、このカ
ーボンを電解質に対して適度な撥水性を持たせるに必要
なＰＴＦＥを添加した場合、ＰＴＦＥ粒子との混合後に
カーボン粒子の凝集からＰＴＦＥとの均一混合を保てず
、Ｐ’ｒＦ、Ｅの偏在により電池性能に起因する三相界
面を安定維持できず、長期運転での特性劣化を招いてい
た。
この発明は触媒粉末の高分散化を安定に保たせて、ＰＴ
ＦＥとの均質混合を向上させることを目的とする。
ＦＥとの均質混合を向上させることを目的とする。
この目的は本発明によれば、イオン交換能力を有するフ
ミン酸、フミン酸誘導体、あるいはこれらの塩と触媒粉
末をイオン交換水中で分散させ、触媒粒子の粒塊の再凝
集を防止させた後、ＰＴＦＥを添加してＰＴＦＥとの均
質混合を向上させることにより達成される。
ミン酸、フミン酸誘導体、あるいはこれらの塩と触媒粉
末をイオン交換水中で分散させ、触媒粒子の粒塊の再凝
集を防止させた後、ＰＴＦＥを添加してＰＴＦＥとの均
質混合を向上させることにより達成される。
触媒粉末を、カーボン担体１ｇ当り１０〜５０ ｍｌの
イオン交換水およびイオン交換水に容量当り１／１００
のノニオン系界面活性を添加した溶液に混合シた後、１
５〜２０％フミン酸アンモニウム水溶族を３〜１０ｍｔ
を均加し、超音波分散を１０分間施工す。この方法に
より得られた分散液の粒度分布を第１図に示す。６は分
散処理５分後で０．１〜２．６ミクロン、７は１時間後
で０．１〜２．８ミクロン、８は２０時間後で０．１〜
３．０ミクロンであった。
イオン交換水およびイオン交換水に容量当り１／１００
のノニオン系界面活性を添加した溶液に混合シた後、１
５〜２０％フミン酸アンモニウム水溶族を３〜１０ｍｔ
を均加し、超音波分散を１０分間施工す。この方法に
より得られた分散液の粒度分布を第１図に示す。６は分
散処理５分後で０．１〜２．６ミクロン、７は１時間後
で０．１〜２．８ミクロン、８は２０時間後で０．１〜
３．０ミクロンであった。
この分散溶液にＰ Ｔ ｌ” Ｅディスパージョンｌｉ
媒に対して４０〜６０重量パーセント添加し混合した後
、ドクターブレード法やスプレー法にて電極基板上に塗
布し吸引、乾燥した後、ＰＴＦＥの溶融温度にて焼灰し
て電極を作製する。このような方法により得られた不発
明のカーボンの均一分散液が、静置後も凝集を起さず分
散状、ｌを保つのは、フミン酸のイオン交換反応により
、フミン酸がカーボン表面の化合物や異種原子に吸着し
てカーボン粒子同志の化学的吸着を防止することによる
ものである。
媒に対して４０〜６０重量パーセント添加し混合した後
、ドクターブレード法やスプレー法にて電極基板上に塗
布し吸引、乾燥した後、ＰＴＦＥの溶融温度にて焼灰し
て電極を作製する。このような方法により得られた不発
明のカーボンの均一分散液が、静置後も凝集を起さず分
散状、ｌを保つのは、フミン酸のイオン交換反応により
、フミン酸がカーボン表面の化合物や異種原子に吸着し
てカーボン粒子同志の化学的吸着を防止することによる
ものである。
また第２図は本発明により作製した電極を用いた単セル
での電池特性を示すもので、９は従来方法により作製し
た単セルでの連続運転による電池特性の経時変化であり
、１０は本発明により作製した単セルでの同様の経時変
化を示す。なお運転条件は温度２００°Ｃ１を光密度２
２０ｒｒ−ｕＶｃ’ｄ、動作圧力４に９／ｆ−ｊ！Ｇで
ある。この図より本発明による電池特性はＰＴＦＥとの
均一混合を容易にすることで、触媒粉末中のカーホンの
撥水性を長期安定に保てることがわかる。
での電池特性を示すもので、９は従来方法により作製し
た単セルでの連続運転による電池特性の経時変化であり
、１０は本発明により作製した単セルでの同様の経時変
化を示す。なお運転条件は温度２００°Ｃ１を光密度２
２０ｒｒ−ｕＶｃ’ｄ、動作圧力４に９／ｆ−ｊ！Ｇで
ある。この図より本発明による電池特性はＰＴＦＥとの
均一混合を容易にすることで、触媒粉末中のカーホンの
撥水性を長期安定に保てることがわかる。
以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、触媒
粉末の均一分散を静置時も一定に保つ為に、フミン酸、
フミン酸誘導体あるいはこれらの塩を添加するので、そ
の強力なイオン交換作用によりカーボン表面の化合物あ
るいは異種原子に吸着され、カーボン同志の化学吸着を
阻止してカーボンの凝集体生成を防止でき、触媒粒子の
均一分散を安定に保つことができる。
粉末の均一分散を静置時も一定に保つ為に、フミン酸、
フミン酸誘導体あるいはこれらの塩を添加するので、そ
の強力なイオン交換作用によりカーボン表面の化合物あ
るいは異種原子に吸着され、カーボン同志の化学吸着を
阻止してカーボンの凝集体生成を防止でき、触媒粒子の
均一分散を安定に保つことができる。
第１図は本発明による超音波分散後の静置時間とカーボ
ン粒度分布変化を示すグラフ、第２図は単セルでの連続
運転による本発明と従来方法での経時変化を示すグラフ
、第３図は単セルでの触媒層と電極基板の模式図。第４
図は従来方法での超音波分散後の静置時間と粒度分布変
化を示すグラフ、第５図はカーボン粒子の結晶構造の模
式図である。 ６：分散処理５分後の特性、７二分散処理１時間後の特
性、８：分散処理後２０時間の特性。 ＄ １ 如 紘子径（１１ 箒 ２ 図
ン粒度分布変化を示すグラフ、第２図は単セルでの連続
運転による本発明と従来方法での経時変化を示すグラフ
、第３図は単セルでの触媒層と電極基板の模式図。第４
図は従来方法での超音波分散後の静置時間と粒度分布変
化を示すグラフ、第５図はカーボン粒子の結晶構造の模
式図である。 ６：分散処理５分後の特性、７二分散処理１時間後の特
性、８：分散処理後２０時間の特性。 ＄ １ 如 紘子径（１１ 箒 ２ 図
Claims (1)
- 貴金属を担持した触媒粉末に弗素樹脂ディスパージョン
を添加した均質合分散液を基材に塗布して乾燥した後、
焼成してなるガス拡散電極の製造方法において、フミン
酸、フミン酸誘導体あるいはこれらの塩と触媒粉末をイ
オン交換水中で分散させた後、弗素樹脂ディスパージョ
ンを添加することを特徴とするガス拡散電極の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61190872A JPS6348758A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | ガス拡散電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61190872A JPS6348758A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | ガス拡散電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348758A true JPS6348758A (ja) | 1988-03-01 |
Family
ID=16265157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61190872A Pending JPS6348758A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | ガス拡散電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6348758A (ja) |
-
1986
- 1986-08-14 JP JP61190872A patent/JPS6348758A/ja active Pending
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