JPH0119628B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0119628B2 JPH0119628B2 JP57044476A JP4447682A JPH0119628B2 JP H0119628 B2 JPH0119628 B2 JP H0119628B2 JP 57044476 A JP57044476 A JP 57044476A JP 4447682 A JP4447682 A JP 4447682A JP H0119628 B2 JPH0119628 B2 JP H0119628B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- air
- iron phthalocyanine
- present
- cobalt vanadate
- Prior art date
- 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.)
- Expired
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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
- H01M4/90—Selection of catalytic material
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、分極が小さく、大電流の取得を可能
にする燃料電池または空気電池用の電極、さらに
詳細には、燃料電池または空気電池の空気極また
は酸素極において、該電極が触媒として鉄フタロ
シアニンとコバルトバナデートCO2V2O7の両物
質を含有する新規な上記電極に関する。
にする燃料電池または空気電池用の電極、さらに
詳細には、燃料電池または空気電池の空気極また
は酸素極において、該電極が触媒として鉄フタロ
シアニンとコバルトバナデートCO2V2O7の両物
質を含有する新規な上記電極に関する。
従来、燃料電池、空気電池用の空気極または酸
素極に用いる触媒については、種々の提案がなさ
れている。
素極に用いる触媒については、種々の提案がなさ
れている。
すなわち、燃料電池用の空気極触媒又は酸素極
触媒としては、銅、銀、金、白金、パラジウム等
の金属類、タングステンプロンズ、鉄又は銅フタ
ロシニアン、活性炭及びリチウムをドープした酸
化ニツケル等が知られ、又、空気電池用の空気極
触媒としては、白金、パラジウム、ルチニウム及
び銀等の貴金属類、銀と水銀及びルチニウムと金
等の合金類、マンガン及びオスミウム等の遷移金
属の酸化物類及びNiFe2O4、CoFe2O4、NiCr2O4
及びCoAl2O4等のスピネル酸化物類が知られてい
る。
触媒としては、銅、銀、金、白金、パラジウム等
の金属類、タングステンプロンズ、鉄又は銅フタ
ロシニアン、活性炭及びリチウムをドープした酸
化ニツケル等が知られ、又、空気電池用の空気極
触媒としては、白金、パラジウム、ルチニウム及
び銀等の貴金属類、銀と水銀及びルチニウムと金
等の合金類、マンガン及びオスミウム等の遷移金
属の酸化物類及びNiFe2O4、CoFe2O4、NiCr2O4
及びCoAl2O4等のスピネル酸化物類が知られてい
る。
しかしながら、従来技術におけるこれらの触媒
のうち、貴金属類は高価なため経済的でなく、そ
れ以外のものは安価であるが、これを触媒として
用いた空気極又は酸素極はその分極が貴金属より
大きく、又、大電流密度領域におけるかなりの電
位抵下が避けられない等、その電極特性が十分に
良好でなく、ひいては、このような電極を組み込
んだ燃料電池及び空気電池において、大電流が取
得できないという欠点があつた。
のうち、貴金属類は高価なため経済的でなく、そ
れ以外のものは安価であるが、これを触媒として
用いた空気極又は酸素極はその分極が貴金属より
大きく、又、大電流密度領域におけるかなりの電
位抵下が避けられない等、その電極特性が十分に
良好でなく、ひいては、このような電極を組み込
んだ燃料電池及び空気電池において、大電流が取
得できないという欠点があつた。
本発明はこのような現状に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、分極が小さく、大電流密度
領域においても電位低下が殆んど起こらず、大電
流の取得が可能である高エネルギー密度の燃料電
池、空気電池用電極を提供することである。
であり、その目的は、分極が小さく、大電流密度
領域においても電位低下が殆んど起こらず、大電
流の取得が可能である高エネルギー密度の燃料電
池、空気電池用電極を提供することである。
本発明につき概説すれば、本発明の燃料電池及
び空気電池用電極は、正極が触媒として鉄フタロ
シアニン及びコバルトバナデートを含有すること
を特徴とするものである。
び空気電池用電極は、正極が触媒として鉄フタロ
シアニン及びコバルトバナデートを含有すること
を特徴とするものである。
これまで燃料電池及び空気電池用の空気極又は
酸素極に触媒として鉄フタロシアニン及びコバル
トバナデートの両物質を共に用いた例はない。本
発明によれば、電極に鉄フタロシアニン及びコバ
ルトバナデート両物質を含有させる新規な構成に
より、後述するように各々単独に用いるよりも分
極を小さくし、かつ、大電流の取得を可能にする
という優れた複合効果が得られる。
酸素極に触媒として鉄フタロシアニン及びコバル
トバナデートの両物質を共に用いた例はない。本
発明によれば、電極に鉄フタロシアニン及びコバ
ルトバナデート両物質を含有させる新規な構成に
より、後述するように各々単独に用いるよりも分
極を小さくし、かつ、大電流の取得を可能にする
という優れた複合効果が得られる。
本発明を更に詳しく説明する。
燃料電池は、負極活物質として水素ガス等を使
用し、電解質としてKOH、NaOH等のアルカリ
電解質、NaCl、KCl等の中性電解質、リン酸等
の酸性電解質を使用して構成され、また、空気電
池は負極活物質として亜鉛、アルミニウム、マグ
ネシウム、白金またはこれらの合金等を使用し、
電解質として上記と同じものを使用して構成され
る。
用し、電解質としてKOH、NaOH等のアルカリ
電解質、NaCl、KCl等の中性電解質、リン酸等
の酸性電解質を使用して構成され、また、空気電
池は負極活物質として亜鉛、アルミニウム、マグ
ネシウム、白金またはこれらの合金等を使用し、
電解質として上記と同じものを使用して構成され
る。
本発明における電極は、上述の燃料電池ないし
空気電池の正極として用いられるが、上記正極材
料は、炭素粉末、活性炭、グラフアイト、または
アセチレンブラツク等の炭素物質とテフロン等の
溌水剤等との混合粉体から成り、本発明によれ
ば、これに鉄フタロシアニン及びコバルトバナデ
ートの混合物質を触媒として混合等の手段により
担持する。
空気電池の正極として用いられるが、上記正極材
料は、炭素粉末、活性炭、グラフアイト、または
アセチレンブラツク等の炭素物質とテフロン等の
溌水剤等との混合粉体から成り、本発明によれ
ば、これに鉄フタロシアニン及びコバルトバナデ
ートの混合物質を触媒として混合等の手段により
担持する。
正極電極は、上記炭素物質、溌水剤及び鉄フタ
ロシアニン及びコバルトバナデートから成る混合
粉体をニツケル、銀等の金属網と共に成形圧着
し、これを加熱焼成して作製することができる。
ロシアニン及びコバルトバナデートから成る混合
粉体をニツケル、銀等の金属網と共に成形圧着
し、これを加熱焼成して作製することができる。
本発明における上記鉄フタロシアニン及びコバ
ルトバナデート混合体が複合触媒として有効であ
る理由は、正極の電極反応のうち最も効率のよい
４電子反応（O2＋2H2O＋4l-→40H-）を選択し
得る鉄フタロシアニンと、４電子反応の選択性が
低い場合（O2＋H2O＋2l-→HO2 --＋OH-、
HO2 -→１／202＋OH-の２電子反応が優勢とな
る）においても生成する中間体（酸性電解質使用
の場合：H2O2、アルカリ電解質使用の場合：
HO2 -）の分解速度を大きくするコバルトバナデ
ートを共に担持することにより、どのような反応
プロセスをとろうとも電極反応を十分円滑に進め
るに足る電子の供給が容易であるためと考えられ
る。特に測定の結果では、中間体の分解速度は、
白金黒とほぼ同程度であり、鉄フタロシアニン単
独の場合の２倍に達している。
ルトバナデート混合体が複合触媒として有効であ
る理由は、正極の電極反応のうち最も効率のよい
４電子反応（O2＋2H2O＋4l-→40H-）を選択し
得る鉄フタロシアニンと、４電子反応の選択性が
低い場合（O2＋H2O＋2l-→HO2 --＋OH-、
HO2 -→１／202＋OH-の２電子反応が優勢とな
る）においても生成する中間体（酸性電解質使用
の場合：H2O2、アルカリ電解質使用の場合：
HO2 -）の分解速度を大きくするコバルトバナデ
ートを共に担持することにより、どのような反応
プロセスをとろうとも電極反応を十分円滑に進め
るに足る電子の供給が容易であるためと考えられ
る。特に測定の結果では、中間体の分解速度は、
白金黒とほぼ同程度であり、鉄フタロシアニン単
独の場合の２倍に達している。
鉄フタロシアニンとコバルトバナデートの混合
比は好ましくは鉄フタロシアニン１に対しコバル
トバナデート0.1〜９である。0.1未満であると鉄
フタロシアニン単独の効果と同様となり、一方９
を超えるとコバルトバナデート単独の効果同様と
なつて、いずれも混合する利点が失なわれるおそ
れがあるからである。
比は好ましくは鉄フタロシアニン１に対しコバル
トバナデート0.1〜９である。0.1未満であると鉄
フタロシアニン単独の効果と同様となり、一方９
を超えるとコバルトバナデート単独の効果同様と
なつて、いずれも混合する利点が失なわれるおそ
れがあるからである。
次に、本発明における正極の構造を図面により
説明する。すなわち、第１図は本発明における正
極（空気極）の構造の一具体例を示した断面概略
図を示し、１は電極材料層、２はニツケル製網を
示す。
説明する。すなわち、第１図は本発明における正
極（空気極）の構造の一具体例を示した断面概略
図を示し、１は電極材料層、２はニツケル製網を
示す。
この空気極を電池に組み込むに当つては、電極
材料層１が電解質に、ニツケル製網がガスに接す
るように向きを定める。この結果、電極材料層１
中に電解質、ガス及び電極粉体の三相界面が形成
される。なお、ニツケル製網２は、電極材料層１
の支持体及び集電体として設けられる。なお、こ
の際、電極の寿命を延ばすために、ガス側に接す
る金属網の外側に、第２の電極材料層をサンドイ
ツチ型に設けてもよく、この場合、第２の電極材
料層は、電解質側に設けた第１の電極材料層より
溌水剤の混合割合を多くして溌水性を高め、か
つ、多孔性を大にする。
材料層１が電解質に、ニツケル製網がガスに接す
るように向きを定める。この結果、電極材料層１
中に電解質、ガス及び電極粉体の三相界面が形成
される。なお、ニツケル製網２は、電極材料層１
の支持体及び集電体として設けられる。なお、こ
の際、電極の寿命を延ばすために、ガス側に接す
る金属網の外側に、第２の電極材料層をサンドイ
ツチ型に設けてもよく、この場合、第２の電極材
料層は、電解質側に設けた第１の電極材料層より
溌水剤の混合割合を多くして溌水性を高め、か
つ、多孔性を大にする。
次に、本発明を実施例によつて説明するが、本
発明はこれにより何ら限定されるものではない。
なお、実施例における電極電位の電流依存性の測
定は20〜25℃の室温中で行なつた。
発明はこれにより何ら限定されるものではない。
なお、実施例における電極電位の電流依存性の測
定は20〜25℃の室温中で行なつた。
実施例 １
炭素粉末（200メツシユ通過）4g、アセチレン
ブラツク4g、鉄フタロシアニンとコバルトバナ
デートの触媒混合物0.2gとテフロンエマルジヨン
（テフロン60％含有）3.3gをよく混合し、ロール
でシート状にする。シートを30分間程度空気中で
乾燥させた後、片側にニツケル製網（50メツシ
ユ）を置き、250℃の温度、100Kg／cm2の圧で30分
間ホツトプレスする。空気中で冷却し、直径30mm
の円形に切り出して空気極（正極）を作製した。
なおコバルトバナデートはCoOとV2O5の所定量
（２：１）を690℃、24時間の焼成を空気中で行な
つて得た。電解質としてIN KOHを使用し、亜
鉛を負極として空気電池を構成し、空気中で空気
極の電極電位（Ｅ、対飽和カロメル電極）の電流
密度依存性を調べた。結果を第２図に示す。すな
わち、第２図は、本実施例における空気極の電流
密度と電極電圧との関係を示したグラフであり、
Ａは本実施例のうち、混合触媒重量の割合が鉄フ
タロシアニン１：１コバルトバナデートの場合、
Ｂは本実施例のうち混合触媒の重量割合が鉄フタ
ロシアニン４：１コバルトバナデートの場合、Ｃ
は本実施例のうち割合が鉄フタロシアニン１：４
コバルトバナデートの場合、Ｄ、Ｅは併せて行な
つた従来既知の触媒を用いた空気極の場合であ
り、Ｄは鉄フタロシアニン、Ｅは銀触媒を用いた
場合である。
ブラツク4g、鉄フタロシアニンとコバルトバナ
デートの触媒混合物0.2gとテフロンエマルジヨン
（テフロン60％含有）3.3gをよく混合し、ロール
でシート状にする。シートを30分間程度空気中で
乾燥させた後、片側にニツケル製網（50メツシ
ユ）を置き、250℃の温度、100Kg／cm2の圧で30分
間ホツトプレスする。空気中で冷却し、直径30mm
の円形に切り出して空気極（正極）を作製した。
なおコバルトバナデートはCoOとV2O5の所定量
（２：１）を690℃、24時間の焼成を空気中で行な
つて得た。電解質としてIN KOHを使用し、亜
鉛を負極として空気電池を構成し、空気中で空気
極の電極電位（Ｅ、対飽和カロメル電極）の電流
密度依存性を調べた。結果を第２図に示す。すな
わち、第２図は、本実施例における空気極の電流
密度と電極電圧との関係を示したグラフであり、
Ａは本実施例のうち、混合触媒重量の割合が鉄フ
タロシアニン１：１コバルトバナデートの場合、
Ｂは本実施例のうち混合触媒の重量割合が鉄フタ
ロシアニン４：１コバルトバナデートの場合、Ｃ
は本実施例のうち割合が鉄フタロシアニン１：４
コバルトバナデートの場合、Ｄ、Ｅは併せて行な
つた従来既知の触媒を用いた空気極の場合であ
り、Ｄは鉄フタロシアニン、Ｅは銀触媒を用いた
場合である。
第２図によると、鉄フタロシアニンとコバルト
バナデートが１：１の重量比で混合担持された場
合、平衡電位が＋0.014V（対SCE≪飽和カロメル
電極≫）、100mA／cm2のとき−0.61（対SCE）、一
方、鉄フタロシアニンとコバルトバナデートが
４：１の重量比で混合担持された場合には平衝電
位が＋0.024V（対SCE）、100mA／cm2のとき−
0.061V（対SCE）となる。
バナデートが１：１の重量比で混合担持された場
合、平衡電位が＋0.014V（対SCE≪飽和カロメル
電極≫）、100mA／cm2のとき−0.61（対SCE）、一
方、鉄フタロシアニンとコバルトバナデートが
４：１の重量比で混合担持された場合には平衝電
位が＋0.024V（対SCE）、100mA／cm2のとき−
0.061V（対SCE）となる。
第２図から明らかなように、鉄フタロシアニン
や銀を用いた従来の場合に比し、鉄フタロシアニ
ンとコバルトバナデートを混合して用いた本発明
の場合には、平衡電位が高く、分極が小さく、か
つ大電流密度領域でも電位の大幅な低下が見られ
ず安定している。
や銀を用いた従来の場合に比し、鉄フタロシアニ
ンとコバルトバナデートを混合して用いた本発明
の場合には、平衡電位が高く、分極が小さく、か
つ大電流密度領域でも電位の大幅な低下が見られ
ず安定している。
以上説明したように、鉄フタロシアニンとコバ
ルトバナデートの両物質を触媒として混合担持し
た本発明における正極（空気極または酸素極）
は、分極が小さく、かつ、大電流密度領域におい
ても電位低下が殆んど起こらず、この点、従来の
ものに比し優れた効果を発揮するものである。従
つて、この電極を正極として組み込んだ燃料電池
及び空気電池は、大電流の取得ができ、また、よ
り一層の高エネルギー密度化が可能であり、従来
品に比し極めて高い実用価値を期待することがで
きる。
ルトバナデートの両物質を触媒として混合担持し
た本発明における正極（空気極または酸素極）
は、分極が小さく、かつ、大電流密度領域におい
ても電位低下が殆んど起こらず、この点、従来の
ものに比し優れた効果を発揮するものである。従
つて、この電極を正極として組み込んだ燃料電池
及び空気電池は、大電流の取得ができ、また、よ
り一層の高エネルギー密度化が可能であり、従来
品に比し極めて高い実用価値を期待することがで
きる。
第１図は本発明における正極（空気極）の構造
の一具体例を示した断面概略図、第２図はそれぞ
れ本発明の実施例の空気極の電流密度と電極電位
の関係を示したグラフである。 １……電極材料層、２……ニツケル製網。
の一具体例を示した断面概略図、第２図はそれぞ
れ本発明の実施例の空気極の電流密度と電極電位
の関係を示したグラフである。 １……電極材料層、２……ニツケル製網。
Claims (1)
- １ 遷移金属錯体である鉄フタロシアニン及び複
合金属酸化物であるコバルトバナデートを触媒と
して含有することを特徴とする燃料電池、空気電
池用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044476A JPS58163174A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 燃料電池・空気電池用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044476A JPS58163174A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 燃料電池・空気電池用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58163174A JPS58163174A (ja) | 1983-09-27 |
| JPH0119628B2 true JPH0119628B2 (ja) | 1989-04-12 |
Family
ID=12692575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57044476A Granted JPS58163174A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 燃料電池・空気電池用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58163174A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013016474A (ja) * | 2011-06-06 | 2013-01-24 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 空気二次電池用正極触媒及び空気二次電池 |
| JP6026793B2 (ja) * | 2011-11-17 | 2016-11-16 | 株式会社日本触媒 | 電極用触媒及びその製造方法 |
| JP6713258B2 (ja) * | 2015-08-06 | 2020-06-24 | 株式会社日本触媒 | 空気極用触媒 |
-
1982
- 1982-03-23 JP JP57044476A patent/JPS58163174A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58163174A (ja) | 1983-09-27 |
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