JPH0193060A - 酸素電極反応用電極 - Google Patents
酸素電極反応用電極Info
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
「技術分野」
本発明は、例えば酸素−水素電池などの燃料電池におけ
る陽極として好適な酸素電極反応用電極に関する。
る陽極として好適な酸素電極反応用電極に関する。
「従来技術およびその問題点」
酸素−水素電池は、電解質溶液中に黒鉛、白金、ニッケ
ルなどからなる中空の多孔質電極を挿入し、一方の極（
正極）に水素、他方の極（負極）に酸素を圧入し、この
両電極間を導電体を結んだとき、下記のような反応によ
って電流が流れることを応用したものである。
ルなどからなる中空の多孔質電極を挿入し、一方の極（
正極）に水素、他方の極（負極）に酸素を圧入し、この
両電極間を導電体を結んだとき、下記のような反応によ
って電流が流れることを応用したものである。
正極反応： Ｌ→２Ｈ” ＋２ｅ
負極反応： ０２＋ ４８” ＋ ４ｅ→ＨｚＯこの場
合、電池として見れば、電子が流出する側（上記におけ
る正極）は陰極となり、電子が流れ込む側（上記におけ
る負極）は陽極となる。
合、電池として見れば、電子が流出する側（上記におけ
る正極）は陰極となり、電子が流れ込む側（上記におけ
る負極）は陽極となる。
酸素−水素電池における起電力は、酸素平衡電位としで
求められる。この酸素平衡電位は、陽極における平衡状
態の電位から、陰極における標準水素電極電位を差し引
いた値であり、熱力学的な見地から理論的に求めた値は
、１．２３Ｖ ＶＳ ＮＨＥとされている。
求められる。この酸素平衡電位は、陽極における平衡状
態の電位から、陰極における標準水素電極電位を差し引
いた値であり、熱力学的な見地から理論的に求めた値は
、１．２３Ｖ ＶＳ ＮＨＥとされている。
しかし、理論値に近い酸素平衡電位を安定して得られる
陽極材料は、現在まで殆ど得られでいない０例えばｐｔ
／ｐｔｏ２電極では、平衡電位は得られず、静止電位は
最もｔＴ’１．Ｉ５Ｖ 、 １ｏｌＯ−’Ａ／ｃｍ２で
あり、Ｒｕ２Ｏ３ｏｒ ＰｂＯ２炭素電極で１よ、静止
電位≦０．９ Ｖ、 ｉｏ＝ ＩＱ−６Ａ／ｃｍ２で
あり、しかも安定しているのは数日間である。
陽極材料は、現在まで殆ど得られでいない０例えばｐｔ
／ｐｔｏ２電極では、平衡電位は得られず、静止電位は
最もｔＴ’１．Ｉ５Ｖ 、 １ｏｌＯ−’Ａ／ｃｍ２で
あり、Ｒｕ２Ｏ３ｏｒ ＰｂＯ２炭素電極で１よ、静止
電位≦０．９ Ｖ、 ｉｏ＝ ＩＱ−６Ａ／ｃｍ２で
あり、しかも安定しているのは数日間である。
このように理論値に近い酸素平衡電位を安定して得られ
ない理由（よ、陽極において酸素が電極に取入れられる
際に電極表面において酸素の解層吸若が阻害されること
、電極表面において複雑な反応が進行し、電位か変化す
ることによると考えられる。
ない理由（よ、陽極において酸素が電極に取入れられる
際に電極表面において酸素の解層吸若が阻害されること
、電極表面において複雑な反応が進行し、電位か変化す
ることによると考えられる。
「発明の目的」
本発明の目的は、理論的に近い酸素平衡電位を安定して
実現できるようにした酸素電極反応用電極を提供するこ
とにある。
実現できるようにした酸素電極反応用電極を提供するこ
とにある。
「発明の構成」
本発明者は、Ｉｒが０分子の吸着能に最も優れており、
ＩｒＯ□が構造変化、反応による組成変化等に極めで強
く、Ｉｒ’＋が強い電子受容性をもつという基礎知識に
基いて、白金または白金グラファイトかうなる電極基体
表面にＩｒＯ□からなる電極活性化物質層を設けたとこ
ろ、高活性で安定した酸素平衡電位を実現できることを
見出し、本発明を完成するに至った。
ＩｒＯ□が構造変化、反応による組成変化等に極めで強
く、Ｉｒ’＋が強い電子受容性をもつという基礎知識に
基いて、白金または白金グラファイトかうなる電極基体
表面にＩｒＯ□からなる電極活性化物質層を設けたとこ
ろ、高活性で安定した酸素平衡電位を実現できることを
見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明による酸素電極反応用電極は、白金ま
たは白金グラファイトかうなる電極基体表面に、ｂｏ□
からなる電極活性化物質層を設けたことを特徴とする。
たは白金グラファイトかうなる電極基体表面に、ｂｏ□
からなる電極活性化物質層を設けたことを特徴とする。
このように、本発明では、ＩｒＯ□からなる電極活性化
物質層を設けたことにより、電極表面において０２分子
が取入れられやすくなり、理論値通りの酸素平衡電位を
実現することができる。また、電極基体として酸素吸収
能の高い化学反応に安定な白金または白金グラファイト
を用いているので、上記電位を安定して得ることができ
る。
物質層を設けたことにより、電極表面において０２分子
が取入れられやすくなり、理論値通りの酸素平衡電位を
実現することができる。また、電極基体として酸素吸収
能の高い化学反応に安定な白金または白金グラファイト
を用いているので、上記電位を安定して得ることができ
る。
本発明においで、電極基体の材質としては、白金または
白金グラファイトが用いられる。また、電極基体の形状
は、棒状、網状、板状などいずれの形状も採用できる。
白金グラファイトが用いられる。また、電極基体の形状
は、棒状、網状、板状などいずれの形状も採用できる。
上記電極基体表面に、ＩｒＯ□からなる電極活性化物質
層を形成する方法としては、各種の方法が採用可能であ
るが、例えば電極基体表面に電着によりＩｒＯ２を得る
方法、ＩｒＯ２を分散させたスラリーを電極基体表面に
塗布し、加熱乾燥する方法などが好ましく採用される。
層を形成する方法としては、各種の方法が採用可能であ
るが、例えば電極基体表面に電着によりＩｒＯ２を得る
方法、ＩｒＯ２を分散させたスラリーを電極基体表面に
塗布し、加熱乾燥する方法などが好ましく採用される。
本発明の酸素電極反応用電極は、例えば酸素−水素電池
を始めとする燃料電池の陽極として好適であり、上記の
ように理論値に近い酸素平衡電位を安定して実現できる
ので、これらの電池の起電力を高め、また、電極が極め
て安定であることから、大きな電流を取出すことができ
る。
を始めとする燃料電池の陽極として好適であり、上記の
ように理論値に近い酸素平衡電位を安定して実現できる
ので、これらの電池の起電力を高め、また、電極が極め
て安定であることから、大きな電流を取出すことができ
る。
「発明の実施例」
実施例１
白金＃ｉ１をＮａ２ＩｒＣ１ａの２％（ｗｔ））ｉｃｌ
酸牲酸液溶液中漬し、その表面にＩｒ７ａ電若して電極
を形成した。 Ｉｒが電着した部分は、青黒く着色し、
ＩｒＯ２の存在が明らかであった。
酸牲酸液溶液中漬し、その表面にＩｒ７ａ電若して電極
を形成した。 Ｉｒが電着した部分は、青黒く着色し、
ＩｒＯ２の存在が明らかであった。
この電極を０．１Ｎ ８３ＢＯ３水溶液と、０．０１Ｎ
Ｈ２ＳＯ４水溶液の２種類の溶液に浸漬し、それぞれ
１気圧の酸素雰囲気中で静止電位を測定した。
Ｈ２ＳＯ４水溶液の２種類の溶液に浸漬し、それぞれ
１気圧の酸素雰囲気中で静止電位を測定した。
その結果、電極を溶液に浸漬し、酸素を導入しでから１
０〜数１０分後に一定電位となった。そして、０．１Ｎ
８３ＢＯ３水溶液中では、Ｅｔ ｖｓ ＲＨＥ ＝
１２２０ｍＶとなり、０．０ＩＮ Ｈ２ＳＯ，水溶液中
では、Ｅｔ ｖｓＲＨＥ ＝ ＩＩ７０ｍＶとなった。
０〜数１０分後に一定電位となった。そして、０．１Ｎ
８３ＢＯ３水溶液中では、Ｅｔ ｖｓ ＲＨＥ ＝
１２２０ｍＶとなり、０．０ＩＮ Ｈ２ＳＯ，水溶液中
では、Ｅｔ ｖｓＲＨＥ ＝ ＩＩ７０ｍＶとなった。
それぞれ数１０日間この電位は不変であった。
実施例２
白金箔をＩｒＱ２ｖ！分散させた水溶液中に浸漬しで、
その表面にＩｒＯ□を付着させ、これを加熱乾燥しで、
電極を形成した。
その表面にＩｒＯ□を付着させ、これを加熱乾燥しで、
電極を形成した。
この電極をＯ，ＩＮ ８３８０３水溶液に浸漬し、１気
圧の酸素雰囲気中で静止電位を測定した。
圧の酸素雰囲気中で静止電位を測定した。
その結果、実施例１の電極よりも素早＜ＥｔｖｓＲＨＥ
、 ＝ １２３０ｍＶが達成された。この電位は、１０
カ月間変わらず、陽分極を起させたり、気相を空気に換
えたりしで、電位を変化させた猪にも、上記の値に戻る
ことが確認された。
、 ＝ １２３０ｍＶが達成された。この電位は、１０
カ月間変わらず、陽分極を起させたり、気相を空気に換
えたりしで、電位を変化させた猪にも、上記の値に戻る
ことが確認された。
また、この電極１ＦｒＯ，ｌＮ ８３８０３水溶液に浸
漬し、定電流を用いた定常状態の分極曲線を求めた。そ
の結果は、第１図に示すとおりであり、傾斜は１５５
ｍＶ、 １ｏ＝３ｘ １０−”ａｍｐ／ｃｍ２であった
。なお、電極表面積は、白金箔の見かけの面積である。
漬し、定電流を用いた定常状態の分極曲線を求めた。そ
の結果は、第１図に示すとおりであり、傾斜は１５５
ｍＶ、 １ｏ＝３ｘ １０−”ａｍｐ／ｃｍ２であった
。なお、電極表面積は、白金箔の見かけの面積である。
上記の結果は、今まで得られている最も高活性の白金極
（こあけるｌ。−１０−９ａｍｐ／ｃｍ２に充分匹敵す
るものであり、Ｉｒ極やＰｔ−Ｉｒ合金極よりも約２桁
活性である。
（こあけるｌ。−１０−９ａｍｐ／ｃｍ２に充分匹敵す
るものであり、Ｉｒ極やＰｔ−Ｉｒ合金極よりも約２桁
活性である。
「発明の効果」
以上説明したように、本発明１こよれば、白金または白
金グラファイトからなる電極基体表面に、ｒｒ０２から
なる電極汚液化物質層８設けたことにより、理論値通り
の酸素平衡電位を安定して得ることができる。この電極
は、例えば酸素−水素電池を始めとする燃料電池の陽極
として好適であり、上記のように理論値通りの酸素平衡
電位を安定して実現できるので、これらの電池の起電力
を高め、大電流を得ることができる。
金グラファイトからなる電極基体表面に、ｒｒ０２から
なる電極汚液化物質層８設けたことにより、理論値通り
の酸素平衡電位を安定して得ることができる。この電極
は、例えば酸素−水素電池を始めとする燃料電池の陽極
として好適であり、上記のように理論値通りの酸素平衡
電位を安定して実現できるので、これらの電池の起電力
を高め、大電流を得ることができる。
第１図は本発明の実施例により得られた電極の０．１
Ｎ ８３ＢＯ３溶液中の陽分極曲線を示す図である。 （！ｏｇ ｉａ、ＣＬｍｐ７ｃｍ ） Ｏｔｏｏ ２００ ３００（’ｌａ、
ｍＶ） 第１図
Ｎ ８３ＢＯ３溶液中の陽分極曲線を示す図である。 （！ｏｇ ｉａ、ＣＬｍｐ７ｃｍ ） Ｏｔｏｏ ２００ ３００（’ｌａ、
ｍＶ） 第１図
Claims (3)
- （１）白金または白金グラファイトからなる電極基体表
面に、ＩｒＯ＿２からなる電極活性化物質層を設けたこ
とを特徴とする酸素電極反応用電極。 - （２）特許請求の範囲第１項において、前記ＩｒＯ＿２
からなる電極活性化物質層を電着により形成した酸素電
極反応用電極。 - （３）特許請求の範囲第１項において、前記ＩｒＯ＿２
からなる電極活性化物質層をＩｒＯ＿２含有スラリーの
塗布、加熱乾燥により形成した酸素電極反応用電極。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62249170A JP2520266B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 酸素電極反応用電極 |
| US07/204,434 US4917972A (en) | 1987-10-02 | 1988-06-09 | Electrode for use in oxygen electrode reaction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62249170A JP2520266B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 酸素電極反応用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0193060A true JPH0193060A (ja) | 1989-04-12 |
| JP2520266B2 JP2520266B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=17188948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62249170A Expired - Lifetime JP2520266B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 酸素電極反応用電極 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4917972A (ja) |
| JP (1) | JP2520266B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6936370B1 (en) * | 1999-08-23 | 2005-08-30 | Ballard Power Systems Inc. | Solid polymer fuel cell with improved voltage reversal tolerance |
| US20080280190A1 (en) * | 2005-10-20 | 2008-11-13 | Robert Brian Dopp | Electrochemical catalysts |
| US20070092784A1 (en) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Dopp Robert B | Gas diffusion cathode using nanometer sized particles of transition metals for catalysis |
| US20070227300A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-04 | Quantumsphere, Inc. | Compositions of nanometal particles containing a metal or alloy and platinum particles for use in fuel cells |
| US7955755B2 (en) | 2006-03-31 | 2011-06-07 | Quantumsphere, Inc. | Compositions of nanometal particles containing a metal or alloy and platinum particles |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3288653A (en) * | 1963-01-11 | 1966-11-29 | Exxon Research Engineering Co | Electrode |
| NL7502841A (nl) * | 1975-03-11 | 1976-09-14 | Stamicarbon | Werkwijze voor het vervaardigen van een metaal- elektrode. |
| US4210501A (en) * | 1977-12-09 | 1980-07-01 | General Electric Company | Generation of halogens by electrolysis of hydrogen halides in a cell having catalytic electrodes bonded to a solid polymer electrolyte |
| US4224121A (en) * | 1978-07-06 | 1980-09-23 | General Electric Company | Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane |
-
1987
- 1987-10-02 JP JP62249170A patent/JP2520266B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-06-09 US US07/204,434 patent/US4917972A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2520266B2 (ja) | 1996-07-31 |
| US4917972A (en) | 1990-04-17 |
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