JPH02215049A - 燃料電池用電極の製造方法 - Google Patents
燃料電池用電極の製造方法Info
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は燃料電池用電極の製造方法に関するものであ
る。
る。
第２図は例えば特開昭６０−６５４６５号公報に示す従
来の燃料電池の電極の一般的な模式断面図を示す。図に
おいて、（１）は電極基材であり、導電性多孔質のカー
ボン繊維から構成されたペーパ状のものである。（２）
は触媒層であり、触媒粉末と祝水性結着剤としてのポリ
テトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと称す）から構
成されたものである。
来の燃料電池の電極の一般的な模式断面図を示す。図に
おいて、（１）は電極基材であり、導電性多孔質のカー
ボン繊維から構成されたペーパ状のものである。（２）
は触媒層であり、触媒粉末と祝水性結着剤としてのポリ
テトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと称す）から構
成されたものである。
従来、燃料電池用電極の製造方法は、触媒粉末と撓水性
結着剤としてのＰＴＦＥ及び界面活性剤、溶媒等を混合
分散した触媒ペーストをスクリーン印刷法、スプレー法
、ドクターブレード法又はロールコータ法等の方法によ
り電極基材（１）に直接塗布又は吹付けを行った後、加
熱あるいは真空凍結乾燥により溶媒を除去して触媒層（
２）が形成されていた。
結着剤としてのＰＴＦＥ及び界面活性剤、溶媒等を混合
分散した触媒ペーストをスクリーン印刷法、スプレー法
、ドクターブレード法又はロールコータ法等の方法によ
り電極基材（１）に直接塗布又は吹付けを行った後、加
熱あるいは真空凍結乾燥により溶媒を除去して触媒層（
２）が形成されていた。
従来の燃料電池用電極の製造方法は以上のようにカーボ
ン繊維で構成された多孔質のペーパ状の電極基材（１）
に、直接、塗布又は吹付けるため全面又は部分的に、触
媒ペーストが電極基材（１）の多孔部に浸み込んだり、
あるいは電極基材（１）裏面に浸み出したりするため、
電極基材（１）と触媒層（２）の接合部境界の厚さを均
一に制御することが困難であった。そのため電極基材（
１）への浸み込みあるいは電極基材（１）裏面への浸み
出し等、触媒ペースによる電極基材（１）の多孔部への
目詰り、あるいは電極基材（１）裏面に電解質としての
リン酸の液路又は液膜が形成され、電極面内におけるガ
ス拡散孔の閉塞、減少、及び分布のバラツキ等の問題点
があった。さらには加熱乾燥の場合触媒層に粒子の凝集
等のためマッドクラックが発生することも問題の一つで
あった。
ン繊維で構成された多孔質のペーパ状の電極基材（１）
に、直接、塗布又は吹付けるため全面又は部分的に、触
媒ペーストが電極基材（１）の多孔部に浸み込んだり、
あるいは電極基材（１）裏面に浸み出したりするため、
電極基材（１）と触媒層（２）の接合部境界の厚さを均
一に制御することが困難であった。そのため電極基材（
１）への浸み込みあるいは電極基材（１）裏面への浸み
出し等、触媒ペースによる電極基材（１）の多孔部への
目詰り、あるいは電極基材（１）裏面に電解質としての
リン酸の液路又は液膜が形成され、電極面内におけるガ
ス拡散孔の閉塞、減少、及び分布のバラツキ等の問題点
があった。さらには加熱乾燥の場合触媒層に粒子の凝集
等のためマッドクラックが発生することも問題の一つで
あった。
この発明は上記のような課題を解決するためなされたも
ので、電極基材と触媒層の接合部境界の厚さを均一化し
高いガス拡散性能を得るとともに触媒層のマッドクラッ
クの発生をなくｔ、、＊ｓｉの特性及び品質の向上を目
的とする。
ので、電極基材と触媒層の接合部境界の厚さを均一化し
高いガス拡散性能を得るとともに触媒層のマッドクラッ
クの発生をなくｔ、、＊ｓｉの特性及び品質の向上を目
的とする。
この発明に係る燃料電池用電極の製造方法は、触媒粉末
と捏水性結着剤及び界面活性剤、溶媒とを混合分散して
得た触媒ペーストをポリマーフィルム上に塗布した後、
電極基材を前記塗布した触媒ペースト上に重ねて接合し
、触媒ペーストが電極基材の多孔部に深く、浸入しない
様、スペーサを介しパイプローラで電極基材全面を軽く
押圧するようにして接合する。次に真空凍結乾燥、プレ
ス加圧の工程を経て電極基村上に触媒層を転写形成し一
体化したものである。
と捏水性結着剤及び界面活性剤、溶媒とを混合分散して
得た触媒ペーストをポリマーフィルム上に塗布した後、
電極基材を前記塗布した触媒ペースト上に重ねて接合し
、触媒ペーストが電極基材の多孔部に深く、浸入しない
様、スペーサを介しパイプローラで電極基材全面を軽く
押圧するようにして接合する。次に真空凍結乾燥、プレ
ス加圧の工程を経て電極基村上に触媒層を転写形成し一
体化したものである。
この発明による電極は、電極基材に触媒ペーストを直接
塗布しないで間接的に接合して触媒層を形成するため、
電極基材と触媒層の接合部境界の厚さはバラツキのない
均一化した状態で密着したものである。
塗布しないで間接的に接合して触媒層を形成するため、
電極基材と触媒層の接合部境界の厚さはバラツキのない
均一化した状態で密着したものである。
以下、この発明の実施例について説明する。
〔実施例１〕
第１図（ａ）のこの発明の実施例による製造過程の模式
的断面図に示すように、触媒粉末と結着剤としてのＰＴ
ＦＥ及び界面活性剤、溶媒とを混合分散して得た触媒ペ
ースト（４）をロールコータ法により例えば３６０ Ｘ
６５０ Ｘ Ｏ，０５ＩＩＩのポリマーフィルム（３
）、例えばポリイミドフィルム（東し、デュポン製６商
品名カプトン）に塗布した後、ＰＴＦＥ水溶液で捏水処
理した例えば３６０Ｘ６５０Ｘ０．１ ｉｎのカーボン
繊維からなるペーパ状の電極基材（１）を静かに重ね、
触媒ペースト（４）と電極基材（１）が密着するようス
ペーサーを介して軽くパイプローラにより基材全面を押
圧するようにして接合する。次に接合した電極を予備凍
結槽で急速凍結した後、真空凍結乾燥器（図示せず）内
で氷状の溶媒を昇華消失させた後取出し、液圧ブレスに
て加圧後、ポリイミドフィルム（３）をはがし第１図（
ｂ）のこの発明によるＷｌ極の模式的断面図に示すよう
に、触媒層切りを電極基材（１）に転写形成して一体化
したものを焼成して電極を作製した。この製造方法によ
り得た電極は均一な触媒層ｅｐの膜厚を有し、従来方法
の電極に見られた電極基材（１）への部分的な浸み込み
あるいは浸み出し現象の見られない′ものであり、かつ
、触媒層にはマッドクラックのないものであった。
的断面図に示すように、触媒粉末と結着剤としてのＰＴ
ＦＥ及び界面活性剤、溶媒とを混合分散して得た触媒ペ
ースト（４）をロールコータ法により例えば３６０ Ｘ
６５０ Ｘ Ｏ，０５ＩＩＩのポリマーフィルム（３
）、例えばポリイミドフィルム（東し、デュポン製６商
品名カプトン）に塗布した後、ＰＴＦＥ水溶液で捏水処
理した例えば３６０Ｘ６５０Ｘ０．１ ｉｎのカーボン
繊維からなるペーパ状の電極基材（１）を静かに重ね、
触媒ペースト（４）と電極基材（１）が密着するようス
ペーサーを介して軽くパイプローラにより基材全面を押
圧するようにして接合する。次に接合した電極を予備凍
結槽で急速凍結した後、真空凍結乾燥器（図示せず）内
で氷状の溶媒を昇華消失させた後取出し、液圧ブレスに
て加圧後、ポリイミドフィルム（３）をはがし第１図（
ｂ）のこの発明によるＷｌ極の模式的断面図に示すよう
に、触媒層切りを電極基材（１）に転写形成して一体化
したものを焼成して電極を作製した。この製造方法によ
り得た電極は均一な触媒層ｅｐの膜厚を有し、従来方法
の電極に見られた電極基材（１）への部分的な浸み込み
あるいは浸み出し現象の見られない′ものであり、かつ
、触媒層にはマッドクラックのないものであった。
〔比較例１〕
実施例１と同様の触媒ペースト（４）を、ロールコータ
法により直接例えば３６０ｘ６５０Ｘ０．１ ｔｍの捏
水処理した電極基材（１）に塗布した後、実施例１と同
様の製造工程を経て作製した電極は、塗布時触媒ペース
ト（４）が基材に浸み出したため、電極基材（１）裏面
に触媒層ｅ］）が多量に付着していた。
法により直接例えば３６０ｘ６５０Ｘ０．１ ｔｍの捏
水処理した電極基材（１）に塗布した後、実施例１と同
様の製造工程を経て作製した電極は、塗布時触媒ペース
ト（４）が基材に浸み出したため、電極基材（１）裏面
に触媒層ｅ］）が多量に付着していた。
〔実施例２〕
実施例１と同様の触媒ペースト（４）をロールコータ法
により例えば３６０Ｘ６５０Ｘ０．０５ｍのポリエチレ
ンテレフタレートフィルム（３）（一般商品名マイラー
）に塗布し−た後、未撓水の例えば３６０ Ｘ ６５０
Ｘ Ｏ，２ｍの電極基材（１）を使用し、実施例１と
同様の製造工程を経て電極を作製した。この製造方法に
より得た電極は実施例１の溌水処理をした電極基材（１
）を使用して作製した電極と同様、電極基材（１）への
触媒ペースト（４）の浸み込みあるいは浸み出しは見ら
れず、触媒層Ｑ心のマッドクラックもないものであった
。
により例えば３６０Ｘ６５０Ｘ０．０５ｍのポリエチレ
ンテレフタレートフィルム（３）（一般商品名マイラー
）に塗布し−た後、未撓水の例えば３６０ Ｘ ６５０
Ｘ Ｏ，２ｍの電極基材（１）を使用し、実施例１と
同様の製造工程を経て電極を作製した。この製造方法に
より得た電極は実施例１の溌水処理をした電極基材（１
）を使用して作製した電極と同様、電極基材（１）への
触媒ペースト（４）の浸み込みあるいは浸み出しは見ら
れず、触媒層Ｑ心のマッドクラックもないものであった
。
〔比較例２〕
実施例１と同様の触媒ペースト（４）をロールコータ法
により直接未捏水の例えば３６０ Ｘ ６５０ Ｘ Ｏ
，２ＩＩ冨の電極基材（１）に塗布し、実施例１と同様
の製造工程を経て作製した電極は触媒ペースト（４）が
電極基材（１）裏面に浸み出すとともに１ｗ！ｔＩｉｉ
基材（１）裏面に空気菌りが生じ、電極の面内に直径１
０〜２０ｍ１大の斑点状凹凸のある現象が見られ電極と
して使用できないものであったＯ 〔実施例３〕 実施例１と同様の触媒ペースト（４）をスクリーン印刷
法により例えば２００ Ｘ ２００ Ｘ Ｏ，０２５冨
冨のポリイミドフィルム（３）に塗布した後、例えば１
５０Ｘ１５０Ｘ０．４ｍｍ 、 １５０Ｘ１５０Ｘ０．
１鰭のカーボン繊維からなるペーパ状の溌水処理した基
材あるいは未捏水の電極基材（１）をそれぞれ触媒ペー
スト（４）と密着するよう軽く、ハケで押圧するように
して接合し以後、実施例１と同様の工程で、電極を作製
した。これらの実施例による電極においても均一な触媒
層Ｑ］）の膜厚が得られ、電極基材（１）への浸み込み
あるいは浸み出しもなく、かつ、マッドクラックのない
もの力５得られた。
により直接未捏水の例えば３６０ Ｘ ６５０ Ｘ Ｏ
，２ＩＩ冨の電極基材（１）に塗布し、実施例１と同様
の製造工程を経て作製した電極は触媒ペースト（４）が
電極基材（１）裏面に浸み出すとともに１ｗ！ｔＩｉｉ
基材（１）裏面に空気菌りが生じ、電極の面内に直径１
０〜２０ｍ１大の斑点状凹凸のある現象が見られ電極と
して使用できないものであったＯ 〔実施例３〕 実施例１と同様の触媒ペースト（４）をスクリーン印刷
法により例えば２００ Ｘ ２００ Ｘ Ｏ，０２５冨
冨のポリイミドフィルム（３）に塗布した後、例えば１
５０Ｘ１５０Ｘ０．４ｍｍ 、 １５０Ｘ１５０Ｘ０．
１鰭のカーボン繊維からなるペーパ状の溌水処理した基
材あるいは未捏水の電極基材（１）をそれぞれ触媒ペー
スト（４）と密着するよう軽く、ハケで押圧するように
して接合し以後、実施例１と同様の工程で、電極を作製
した。これらの実施例による電極においても均一な触媒
層Ｑ］）の膜厚が得られ、電極基材（１）への浸み込み
あるいは浸み出しもなく、かつ、マッドクラックのない
もの力５得られた。
以とのようをここの発明に係る電極の製□造方法によれ
ば、電極基材（１）の厚さ、空隙率、及び捏水の有無に
関係なく、電極基材（１）と触媒層（ロ）の接合部境界
の厚さを均一に制御することが容易になった。
ば、電極基材（１）の厚さ、空隙率、及び捏水の有無に
関係なく、電極基材（１）と触媒層（ロ）の接合部境界
の厚さを均一に制御することが容易になった。
なお、この発明による電極の製造方法に使用するポリマ
ーフィルム（３）は、実施例ではポリイミド１ポリエチ
レンテレフタレートを使用したがポリエチレン、ポリプ
ロピレンでも可能である。またポリマーフィルム（３）
の厚さは０．０２５〜０．１ ｓｎの範囲が望ましい０
．０２５ ｗ、ｍ以下では、触媒ペースト（４）の塗布
時しわが発生し易く、Ｑ、ｌ １１１以上の厚さでは、
真空凍結乾燥１．−加圧工程後に、触媒層（ロ）からは
がす時の剥離が悪くなる傾向にある。
ーフィルム（３）は、実施例ではポリイミド１ポリエチ
レンテレフタレートを使用したがポリエチレン、ポリプ
ロピレンでも可能である。またポリマーフィルム（３）
の厚さは０．０２５〜０．１ ｓｎの範囲が望ましい０
．０２５ ｗ、ｍ以下では、触媒ペースト（４）の塗布
時しわが発生し易く、Ｑ、ｌ １１１以上の厚さでは、
真空凍結乾燥１．−加圧工程後に、触媒層（ロ）からは
がす時の剥離が悪くなる傾向にある。
以上のようにこの発明によれば、触媒ペーストを直接、
電極基材に塗布せず、ポリマーフィルムに塗布した後、
ポリマーフィルム上に電極基材を重ねて触媒ペーストと
密着するようしたので、電極基材と触媒層の接合部境界
の厚さを均一に制御できるようになった。そのため、電
極基材の多孔部の触媒層による目詰り、電極基材裏面の
触媒層付着が解消され、従来方法により製造された電極
に比べ、高いガス拡散孔を保有し、マッドクラックのな
い品質の安定した電極が得られる。
電極基材に塗布せず、ポリマーフィルムに塗布した後、
ポリマーフィルム上に電極基材を重ねて触媒ペーストと
密着するようしたので、電極基材と触媒層の接合部境界
の厚さを均一に制御できるようになった。そのため、電
極基材の多孔部の触媒層による目詰り、電極基材裏面の
触媒層付着が解消され、従来方法により製造された電極
に比べ、高いガス拡散孔を保有し、マッドクラックのな
い品質の安定した電極が得られる。
第１図（ａ）、（ｂ）はこの発明の一実施例による燃料
電池用電極を示す断面図、第２図は従来の燃料電池用電
極を示す断面図である。 図において、（１）は電極基材、（３）はポリマーフィ
ルム、（４）は触媒ペースト、（ロ）は触媒層である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
電池用電極を示す断面図、第２図は従来の燃料電池用電
極を示す断面図である。 図において、（１）は電極基材、（３）はポリマーフィ
ルム、（４）は触媒ペースト、（ロ）は触媒層である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 触媒粉末と撥水性結着剤及び界面活性剤、溶媒とを、混
合分散して得た触媒ペーストをポリマーフィルム上に塗
布した後、電極基材を重ねて接合し、真空凍結乾燥、プ
レス加工の工程を経て前記電極基材に触媒層を転写形成
し一体化したことを特徴とする燃料電池用電極の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1035403A JPH0766814B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 燃料電池用電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1035403A JPH0766814B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 燃料電池用電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02215049A true JPH02215049A (ja) | 1990-08-28 |
| JPH0766814B2 JPH0766814B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=12440940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1035403A Expired - Lifetime JPH0766814B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 燃料電池用電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766814B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0785588A3 (en) * | 1996-01-19 | 2000-05-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing electrode or electrode-electrolyte membrane joint body for fuel cell and electrode for fuel cell |
| JP2008527659A (ja) * | 2005-01-14 | 2008-07-24 | ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト | ガス拡散電極およびそれを生産するプロセスおよびその使用 |
| JP2011108544A (ja) * | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | ガス拡散電極の製造方法 |
| CN115692593A (zh) * | 2021-07-30 | 2023-02-03 | 华中科技大学 | 一种具有层状钢筋混凝土结构的硫正极及其制备和应用 |
-
1989
- 1989-02-15 JP JP1035403A patent/JPH0766814B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0785588A3 (en) * | 1996-01-19 | 2000-05-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing electrode or electrode-electrolyte membrane joint body for fuel cell and electrode for fuel cell |
| JP2008527659A (ja) * | 2005-01-14 | 2008-07-24 | ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト | ガス拡散電極およびそれを生産するプロセスおよびその使用 |
| JP2011108544A (ja) * | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | ガス拡散電極の製造方法 |
| CN115692593A (zh) * | 2021-07-30 | 2023-02-03 | 华中科技大学 | 一种具有层状钢筋混凝土结构的硫正极及其制备和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0766814B2 (ja) | 1995-07-19 |
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