JPH0119624B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0119624B2 JPH0119624B2 JP56155052A JP15505281A JPH0119624B2 JP H0119624 B2 JPH0119624 B2 JP H0119624B2 JP 56155052 A JP56155052 A JP 56155052A JP 15505281 A JP15505281 A JP 15505281A JP H0119624 B2 JPH0119624 B2 JP H0119624B2
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- JP
- Japan
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- phthalocyanine
- carbon body
- aqueous solution
- carbon
- metal
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9008—Organic or organo-metallic compounds
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、空気電池や燃料電池などに使用する
空気極の製造方法に関し、更に詳しくは、炭素体
への触媒の付加方法に関するものである。
空気極の製造方法に関し、更に詳しくは、炭素体
への触媒の付加方法に関するものである。
従来、空気電池や燃料電池などの空気極は、活
性炭などに酸素還元能力を高めるために金属フタ
ロシアニンなどの触媒を用いていたが、金属フタ
ロシアニンは水に不溶のため、キノリンなどの有
機溶媒に飽和になるまで溶解し、この溶液に活性
炭を浸漬し引き上げ乾燥し、有機溶媒を飛散させ
た活性炭表面に金属フタロシアニンを触媒として
付着せしめていたが、金属フタロシアニンは、飽
和溶解量が少ないため、上述のような操作を何回
も繰り返す必要があつた。又、特殊な有機溶媒を
使用しているところから、乾燥させるために高価
な装置を使用する必要があり、さらに蒸発飛散さ
せた有機溶媒の蒸気は安全性に問題があつた。
性炭などに酸素還元能力を高めるために金属フタ
ロシアニンなどの触媒を用いていたが、金属フタ
ロシアニンは水に不溶のため、キノリンなどの有
機溶媒に飽和になるまで溶解し、この溶液に活性
炭を浸漬し引き上げ乾燥し、有機溶媒を飛散させ
た活性炭表面に金属フタロシアニンを触媒として
付着せしめていたが、金属フタロシアニンは、飽
和溶解量が少ないため、上述のような操作を何回
も繰り返す必要があつた。又、特殊な有機溶媒を
使用しているところから、乾燥させるために高価
な装置を使用する必要があり、さらに蒸発飛散さ
せた有機溶媒の蒸気は安全性に問題があつた。
そこで、金属フタロシアニンにスルフオン基な
どの水溶性基をつけて水に可溶にさせて、上述の
問題を解消せんとしたものもあるが、金属フタロ
シアニンの炭素体への付着量は未だ十分なもので
はなかつた。
どの水溶性基をつけて水に可溶にさせて、上述の
問題を解消せんとしたものもあるが、金属フタロ
シアニンの炭素体への付着量は未だ十分なもので
はなかつた。
本発明者らは、金属フタロシアニンを炭素体に
そのまま付着せしめるのではなく、アミノ酸塩と
フタロシアニンの前駆体が水に可溶であることを
利用し、これらを炭素体に含浸させることによつ
て金属フタロシアニンにせしめれば、金属フタロ
シアニンの炭素体への付着量も増し、しかも均一
に付着するとの発想に立ち、鋭意研究の結果、遂
に本発明を完成したものであつて、即ち、本発明
は、炭素体に遷移金属のアミノ酸塩を溶解した水
溶液と、フタロシアニン前駆体を溶解した水溶液
とを含浸せしめ、熱処理して、炭素体に遷移金属
のフタロシアニンを付着せしめたことを特徴とす
る空気極の製造方法を要旨とするものである。
そのまま付着せしめるのではなく、アミノ酸塩と
フタロシアニンの前駆体が水に可溶であることを
利用し、これらを炭素体に含浸させることによつ
て金属フタロシアニンにせしめれば、金属フタロ
シアニンの炭素体への付着量も増し、しかも均一
に付着するとの発想に立ち、鋭意研究の結果、遂
に本発明を完成したものであつて、即ち、本発明
は、炭素体に遷移金属のアミノ酸塩を溶解した水
溶液と、フタロシアニン前駆体を溶解した水溶液
とを含浸せしめ、熱処理して、炭素体に遷移金属
のフタロシアニンを付着せしめたことを特徴とす
る空気極の製造方法を要旨とするものである。
本発明の製造法によれば、炭素体に遷移金属の
アミノ酸塩の水溶液とフタロシアニン前駆体の水
溶液とを含浸せしめることにより、炭素体表面お
よびその細孔に容易に遷移金属のアミノ酸塩およ
びフタロシアニン前駆体が吸着もしくは浸透し、
熱処理、更に必要に応じて還元することにより、
化学量的に炭素体表面、細孔に遷移金属のフタロ
シアニンが均一にしかも多量に付着しているもの
と推考される。
アミノ酸塩の水溶液とフタロシアニン前駆体の水
溶液とを含浸せしめることにより、炭素体表面お
よびその細孔に容易に遷移金属のアミノ酸塩およ
びフタロシアニン前駆体が吸着もしくは浸透し、
熱処理、更に必要に応じて還元することにより、
化学量的に炭素体表面、細孔に遷移金属のフタロ
シアニンが均一にしかも多量に付着しているもの
と推考される。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に使用する炭素体としては、一般に使用
されているフアーネスブラツク、チヤンネルブラ
ツク、サーマルブラツクなどのカーボンブラツク
や、木材、木炭、ヤシ殻炭、パーム核炭、石炭、
石油残査、合成樹脂、有機廃棄物などを使用して
作られた活性炭や黒鉛などの１種もしくは２種以
上の混合物が挙げられ、必要に応じて押出成形、
射出成形、加圧成形などにより一定の形状とす
る。
されているフアーネスブラツク、チヤンネルブラ
ツク、サーマルブラツクなどのカーボンブラツク
や、木材、木炭、ヤシ殻炭、パーム核炭、石炭、
石油残査、合成樹脂、有機廃棄物などを使用して
作られた活性炭や黒鉛などの１種もしくは２種以
上の混合物が挙げられ、必要に応じて押出成形、
射出成形、加圧成形などにより一定の形状とす
る。
遷移金属のアミノ酸塩は、ニツケル、コバル
ト、クロム、鉄、銅などの遷移金属の水溶性金属
塩と下記構造式で表わされるβ―ヒドロキシエチ
ル基を有するアミノ酸などのアルカリ金属塩を加
えることにより容易に得られる。例えば、ビス
（β―ヒドロキシエチル）グリシンのナトリウム
塩の水溶液に塩化第二銅水溶液を加えて、溶液を
濃縮すると、ビス（β―ヒドロキシエチル）グリ
シン銅が紺色の結晶として得られる。
ト、クロム、鉄、銅などの遷移金属の水溶性金属
塩と下記構造式で表わされるβ―ヒドロキシエチ
ル基を有するアミノ酸などのアルカリ金属塩を加
えることにより容易に得られる。例えば、ビス
（β―ヒドロキシエチル）グリシンのナトリウム
塩の水溶液に塩化第二銅水溶液を加えて、溶液を
濃縮すると、ビス（β―ヒドロキシエチル）グリ
シン銅が紺色の結晶として得られる。
（グリシン誘導体）
（グリシン誘導体）
（ザルコシン誘導体）
（アラニン誘導体）
（アラニン誘導体）
（セリン誘導体）
（セリン誘導体）
（HOCH2CH2）NCH2CH2SO3H
（タウリン誘導体）
フタロシアニン前駆体としては、１，３―ジイ
ミノイソインドレニンまたはその誘導体や、１，
１―ジアルコキシ―３―イミノイソインドレニン
が使用でき、具体例を挙げると下記構造式で表わ
されるものが挙げられる。
ミノイソインドレニンまたはその誘導体や、１，
１―ジアルコキシ―３―イミノイソインドレニン
が使用でき、具体例を挙げると下記構造式で表わ
されるものが挙げられる。
（１，３―ジイミノイソインドレニン）
（１，３―ジイミノイソインドレニンの誘導体）
（１，３―ジイミノイソインドレニンの誘導体）
（１，３―ジイミノイソインドレニンの誘導体）
（１，１―ジメトキシ―３―イミノイソインドレ
ニン） （１，１―ジエトキシ―３―イミノイソインドレ
ニン） （１，１―ビス（β―オキシエトキシ）―３―イ
ミノイソインドレニン） このフタロシアニン前駆体の使用量は、炭素体
に対して１〜30重量％が好ましく特に５〜20重量
％が好ましい。
ニン） （１，１―ジエトキシ―３―イミノイソインドレ
ニン） （１，１―ビス（β―オキシエトキシ）―３―イ
ミノイソインドレニン） このフタロシアニン前駆体の使用量は、炭素体
に対して１〜30重量％が好ましく特に５〜20重量
％が好ましい。
又、遷移金属のアミノ酸塩の使用量は、フタロ
シアニン前駆体に対するモル比でフタロシアニン
前駆体：遷移金属のアミノ酸塩＝４：1.5〜２が
好ましい。
シアニン前駆体に対するモル比でフタロシアニン
前駆体：遷移金属のアミノ酸塩＝４：1.5〜２が
好ましい。
空気極の製造に際しては、上述のフタロシアニ
ン前駆体の５％水溶液（フタロシアニン前駆体の
種類によつては、アルコール、グリコールを適宜
使用）に、フタロシアニン前駆体とアミノ酸金属
塩を溶解させ、この溶液に炭素体を浸漬し、常乾
して150℃で加熱するか、溶液中ハイドロキノン、
ヒドラジンなどの還元剤を１％添加して80℃に加
温することにより、炭素体表面に金属フタロシア
ニンを均一に付着せしめることができる。尚、フ
タロシアニン前駆体の水溶液もしくはアミノ酸金
属塩を炭素体に浸漬し、常乾後、残りの水溶液に
更に浸漬してもよい。
ン前駆体の５％水溶液（フタロシアニン前駆体の
種類によつては、アルコール、グリコールを適宜
使用）に、フタロシアニン前駆体とアミノ酸金属
塩を溶解させ、この溶液に炭素体を浸漬し、常乾
して150℃で加熱するか、溶液中ハイドロキノン、
ヒドラジンなどの還元剤を１％添加して80℃に加
温することにより、炭素体表面に金属フタロシア
ニンを均一に付着せしめることができる。尚、フ
タロシアニン前駆体の水溶液もしくはアミノ酸金
属塩を炭素体に浸漬し、常乾後、残りの水溶液に
更に浸漬してもよい。
以下、実施例に従い本発明を更に詳細に説明す
るが、実施例中「部」とあるのは「重量部」を示
す。
るが、実施例中「部」とあるのは「重量部」を示
す。
実施例 １
粒径0.1〜1μのヤシ殻活性炭10部、粒径0.1〜
0.5μの黒鉛10部、熱可塑性樹脂（塩化ビニル樹
脂）５部を混合し、押出成型により直径10mmの丸
棒を作り、その後、200℃に加熱して熱可塑性樹
脂を分解して炭素体とした。
0.5μの黒鉛10部、熱可塑性樹脂（塩化ビニル樹
脂）５部を混合し、押出成型により直径10mmの丸
棒を作り、その後、200℃に加熱して熱可塑性樹
脂を分解して炭素体とした。
この炭素体を１，３―ジアミノイソインドレニ
ンの５％水溶液とＮ，Ｎ―ビス（β―ヒドロキシ
エチル）グリシンの鉄塩（１，３―ジアミノイソ
インドレニンの４モルに対して1.5モルとなる量）
の水溶液との混合溶液に浸漬してから室温下、空
気気流中乾燥させる。乾燥した炭素体を150℃、
10分加熱することにより、鉄フタロシアニンを炭
素体表面に均一に付着せしめた空気極を得た。
ンの５％水溶液とＮ，Ｎ―ビス（β―ヒドロキシ
エチル）グリシンの鉄塩（１，３―ジアミノイソ
インドレニンの４モルに対して1.5モルとなる量）
の水溶液との混合溶液に浸漬してから室温下、空
気気流中乾燥させる。乾燥した炭素体を150℃、
10分加熱することにより、鉄フタロシアニンを炭
素体表面に均一に付着せしめた空気極を得た。
実施例 ２
粒径0.1〜1μのヤシ殻活性炭10部、粒径0.1〜
0.5μの黒鉛10部、熱可塑性樹脂（塩化ビニル樹
脂）10部を加圧成形により断面が10mm×10mmの角
棒を作り、その後200℃に加熱して熱可塑性樹脂
を分解して炭素体とした。
0.5μの黒鉛10部、熱可塑性樹脂（塩化ビニル樹
脂）10部を加圧成形により断面が10mm×10mmの角
棒を作り、その後200℃に加熱して熱可塑性樹脂
を分解して炭素体とした。
この炭素体を１―ビス（β―ヒドロキシエチ
ル）―３―イミノイソインドレニンの５％水溶液
とＮ―β―ヒドロキシエチルザルコシンのコバル
ト塩（１―ビス（β―ヒドロキシエチル）―３―
アミノイソインドレニン４モルに対して1.5モル
となる量）との混合水溶液に浸漬してから、室温
下、空気気流中乾燥させる。乾燥した炭素体を
150℃、10分加熱することによりコバルトフタロ
シアニンを炭素体表面に均一に付着せしめた空気
極を得た。
ル）―３―イミノイソインドレニンの５％水溶液
とＮ―β―ヒドロキシエチルザルコシンのコバル
ト塩（１―ビス（β―ヒドロキシエチル）―３―
アミノイソインドレニン４モルに対して1.5モル
となる量）との混合水溶液に浸漬してから、室温
下、空気気流中乾燥させる。乾燥した炭素体を
150℃、10分加熱することによりコバルトフタロ
シアニンを炭素体表面に均一に付着せしめた空気
極を得た。
比較例 １
実施例１の炭素体をスルホン化した鉄フタロシ
アニン５％水溶液に浸漬した後、室温下、空気気
流中乾燥させる。乾燥した炭素体を150℃、10分
加熱することにより鉄フタロシアニンを炭素体表
面に付着せしめた空気極を得た。
アニン５％水溶液に浸漬した後、室温下、空気気
流中乾燥させる。乾燥した炭素体を150℃、10分
加熱することにより鉄フタロシアニンを炭素体表
面に付着せしめた空気極を得た。
上記実施例１、２、比較例１で得られた空気極
の分極曲線を第１図に示す。
の分極曲線を第１図に示す。
以上のように本発明の製造方法に得られた空気
極は、金属フタロシアニンが炭素体表面に均一、
多量に付着されているために空気極の分極特性が
優れているものである。
極は、金属フタロシアニンが炭素体表面に均一、
多量に付着されているために空気極の分極特性が
優れているものである。
第１図は、実施例１、２、比較例１で得られた
空気極の分極曲線であり、〜は順に実施例
１、実施例２、比較例１で得られた分極曲線を示
すものであり、縦軸は電流密度（mA／cm2）、横
軸は電位（Ｖ／SCE）を示すものである。
空気極の分極曲線であり、〜は順に実施例
１、実施例２、比較例１で得られた分極曲線を示
すものであり、縦軸は電流密度（mA／cm2）、横
軸は電位（Ｖ／SCE）を示すものである。
Claims (1)
- １ 炭素体に遷移金属のアミノ酸塩を溶解した溶
液と、フタロシアニン前駆体を溶解した水溶液と
を含浸せしめ、熱処理して、炭素体に遷移金属の
フタロシアニンを付着せしめたことを特徴とする
空気極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155052A JPS5857266A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 空気極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155052A JPS5857266A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 空気極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5857266A JPS5857266A (ja) | 1983-04-05 |
| JPH0119624B2 true JPH0119624B2 (ja) | 1989-04-12 |
Family
ID=15597613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56155052A Granted JPS5857266A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 空気極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5857266A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0677460B2 (ja) * | 1984-01-24 | 1994-09-28 | 日本電信電話株式会社 | 燃料電池・空気電池用正極の製造方法 |
| JP2622796B2 (ja) * | 1992-06-11 | 1997-06-18 | 株式会社日本製鋼所 | エレクトロスラグ再溶解用電極および該電極を用いた合金の製造方法 |
| JP2745369B2 (ja) * | 1993-01-21 | 1998-04-28 | 株式会社日本製鋼所 | 鉄基耐熱合金の製造方法 |
| JP6853630B2 (ja) * | 2016-08-18 | 2021-03-31 | 埼玉県 | 酸素還元触媒、その製造方法および燃料電池 |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP56155052A patent/JPS5857266A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5857266A (ja) | 1983-04-05 |
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