JPH025365A - 燃料電池用電極触媒層 - Google Patents
燃料電池用電極触媒層Info
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- JPH025365A JPH025365A JP63155571A JP15557188A JPH025365A JP H025365 A JPH025365 A JP H025365A JP 63155571 A JP63155571 A JP 63155571A JP 15557188 A JP15557188 A JP 15557188A JP H025365 A JPH025365 A JP H025365A
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- JP
- Japan
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- fluororesin
- fine particles
- fine grain
- electrode
- electrode catalyst
- 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.)
- 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
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
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触媒層に係り、特に活性に優
れる電極触媒層に関する。
れる電極触媒層に関する。
燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを直接電気エネルギ
に変換する装置であり、その構成はリン酸よりなる電解
液層（図示せず）をはさんで第３図に示すようなｉｉ＆
６（カーボン電極基材４の上に電極触媒層５を融着させ
たもの）を対向して配置し、外部のガス供給系より前記
各電極へ燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給し、各電極の
触媒微粒子７の上で酸化剤ガスと燃料ガスを個別に電気
化学的に反応させ、その結果として系外に電気エネルギ
をとり出すことができる。
に変換する装置であり、その構成はリン酸よりなる電解
液層（図示せず）をはさんで第３図に示すようなｉｉ＆
６（カーボン電極基材４の上に電極触媒層５を融着させ
たもの）を対向して配置し、外部のガス供給系より前記
各電極へ燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給し、各電極の
触媒微粒子７の上で酸化剤ガスと燃料ガスを個別に電気
化学的に反応させ、その結果として系外に電気エネルギ
をとり出すことができる。
触媒微粒子７としてはカーボンブラックなどの触媒担体
２の上に白金などの貴金属微粒子１を担持したものが用
いられ、この触媒微粒子７がポリテトラフロロエチレン
（ＰＴＦＥ）からなるフッ素樹脂の微粒子３により結着
され電極触媒層５が形成される。
２の上に白金などの貴金属微粒子１を担持したものが用
いられ、この触媒微粒子７がポリテトラフロロエチレン
（ＰＴＦＥ）からなるフッ素樹脂の微粒子３により結着
され電極触媒層５が形成される。
このような電極触媒層においてはフッ素樹脂の微粒子は
触媒微粒子７の結着の他、を極触媒層に含浸される電解
質が適当値になるようはっ水性の作用をも行っている。
触媒微粒子７の結着の他、を極触媒層に含浸される電解
質が適当値になるようはっ水性の作用をも行っている。
カーボンブラックなどの触媒担体表面をおおう青金ｉ微
粒子における電解質の接触角が小さいため電極触媒層が
電解質でぬれやすく電極触媒層の細孔が電解質でふさが
り反応ガスの拡散が阻害されて１を橿性能が低下するか
らである。従来はこの解決法として、はっ水性の強いフ
ッ素樹脂の微粒子を多量に混入していた。
粒子における電解質の接触角が小さいため電極触媒層が
電解質でぬれやすく電極触媒層の細孔が電解質でふさが
り反応ガスの拡散が阻害されて１を橿性能が低下するか
らである。従来はこの解決法として、はっ水性の強いフ
ッ素樹脂の微粒子を多量に混入していた。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、フッ素樹脂は触媒微粒子の結着剤として
の機能も持たせているので、溶融の必要があり、溶融し
たフッ素樹脂が触媒微粒子表面をおおうため、多量に混
入すると電極性能が低下するという問題があった。
の機能も持たせているので、溶融の必要があり、溶融し
たフッ素樹脂が触媒微粒子表面をおおうため、多量に混
入すると電極性能が低下するという問題があった。
この発明は上述の点に１みてなされ、その目的は非溶融
性のはう木材を用いることにより、活性に・′憂れる燃
料電池用１掻触媒層を提供することにある。
性のはう木材を用いることにより、活性に・′憂れる燃
料電池用１掻触媒層を提供することにある。
上述の目的は、この発明によれば触媒担体上に責合（微
粒子を担持させた触媒微粒子７をフッ素樹脂の微粒子３
で結着、はっ水させた燃料電池用１掻触媒層５において
、触媒微粒子とアセチレンブラックの微粒子８とフッ素
樹脂の微粒子とからなる電場触媒層とすることにより達
成される。
粒子を担持させた触媒微粒子７をフッ素樹脂の微粒子３
で結着、はっ水させた燃料電池用１掻触媒層５において
、触媒微粒子とアセチレンブラックの微粒子８とフッ素
樹脂の微粒子とからなる電場触媒層とすることにより達
成される。
アセチレンブラックの微粒子８は純度が高く、表面に電
Ｍｆと親和性ある基（例えばカルボニル基、カルボキシ
ル基、アルデヒド基、水酸基等）を有しない。そのため
にはっ水性が他のカーボン担体より強い。
Ｍｆと親和性ある基（例えばカルボニル基、カルボキシ
ル基、アルデヒド基、水酸基等）を有しない。そのため
にはっ水性が他のカーボン担体より強い。
アセチレンプラッタのはっ水性を利用すると、はっ木材
としてのフッ素樹脂の微粒子の債を減らすことができる
。フッ素樹脂の微粒子は結着に必要な優で足りる。アセ
チレンブランクは溶融することがないので、触媒微粒子
表面をおおうことがない。
としてのフッ素樹脂の微粒子の債を減らすことができる
。フッ素樹脂の微粒子は結着に必要な優で足りる。アセ
チレンブランクは溶融することがないので、触媒微粒子
表面をおおうことがない。
次にこの発明の実施例を図面に基いて説明する。
（実施例１）
第１図はこの発明の実施例に係る電臘触媒濁を含む電極
の模式断面図である。触媒微粒子７とアセチレンブラン
クの微粒子８とがフッ素樹脂の微粒子３により結着され
る。はっ水作用はアセチレンブラックの微粒子８とフッ
素樹脂の微粒子３とによって行われる。このような電場
触媒層および電極は以下のようにして調製することがで
きる。
の模式断面図である。触媒微粒子７とアセチレンブラン
クの微粒子８とがフッ素樹脂の微粒子３により結着され
る。はっ水作用はアセチレンブラックの微粒子８とフッ
素樹脂の微粒子３とによって行われる。このような電場
触媒層および電極は以下のようにして調製することがで
きる。
容量で０．１％の非イオン界活性剤を含む水溶液の４０
０−を調製する。活性炭からなる触媒担体２に白金を１
０重量％の割合で担持させた触媒微粒子７を調製する。
０−を調製する。活性炭からなる触媒担体２に白金を１
０重量％の割合で担持させた触媒微粒子７を調製する。
この触媒微粒子７の６ｇとアセチレンブラック６ｇとを
前記界面活性剤の水溶液に加え、続いて重量で５％の界
面活性剤を含むＰＴＦＥのディスバージラン（ＰＴＦＥ
は６０重量％の割合で含む）１３−を加え超音波を用い
てよ（分散させる。
前記界面活性剤の水溶液に加え、続いて重量で５％の界
面活性剤を含むＰＴＦＥのディスバージラン（ＰＴＦＥ
は６０重量％の割合で含む）１３−を加え超音波を用い
てよ（分散させる。
上記の方法で得られた分散系を温度６０℃乃至ｌＯＯ℃
で攪拌しながら加熱濃縮する。水分は約３６０−を蒸発
させると、粘度の高い混合濃縮物が得ちれる。
で攪拌しながら加熱濃縮する。水分は約３６０−を蒸発
させると、粘度の高い混合濃縮物が得ちれる。
次に混合濃縮物を双腕型をニーダを用いてよ（混練する
。このときＰＴＦＥの微粒子は繊維化されよく絡み合う
、ニーダは回転速度５０ｒｐｍで４分乃至５分間運転さ
れる。この工程ではＰＴＦＥｍ粒子の繊維は一定の方向
にそろうことがなく勝手な向きで絡み合っている。
。このときＰＴＦＥの微粒子は繊維化されよく絡み合う
、ニーダは回転速度５０ｒｐｍで４分乃至５分間運転さ
れる。この工程ではＰＴＦＥｍ粒子の繊維は一定の方向
にそろうことがなく勝手な向きで絡み合っている。
混練によって得られたペーストを押出成型機を用いて厚
さ５日×長さ５０ｍの板状成型体を押し出す、この押出
し成型ではＰＴＦＨの微粒子は一定の方向に向きをそろ
えて配回される。この配向性により電場触媒層のシート
はその機城的強度を増す、この押出成型は次のカレンダ
ロール工程の予備工程としての意味もあわせ持つ。
さ５日×長さ５０ｍの板状成型体を押し出す、この押出
し成型ではＰＴＦＨの微粒子は一定の方向に向きをそろ
えて配回される。この配向性により電場触媒層のシート
はその機城的強度を増す、この押出成型は次のカレンダ
ロール工程の予備工程としての意味もあわせ持つ。
押出し成型で５ｍ厚に成型された板状成型体は、カレン
ダロールを用いて０．２龍厚のシート状電極触媒層に成
膜される。
ダロールを用いて０．２龍厚のシート状電極触媒層に成
膜される。
得られたシート状電極触媒層をカーボン電極基材４上に
載置して温度３５０〜３７０℃、圧力ＬＯｋｇ／−でホ
ットプレス結着して電場触媒層５を有する燃料電池電極
触６Ａを調製することができる。
載置して温度３５０〜３７０℃、圧力ＬＯｋｇ／−でホ
ットプレス結着して電場触媒層５を有する燃料電池電極
触６Ａを調製することができる。
（実施例２）
実施例１の活性炭をファーネスブラックにかえる以外は
実施例１と同様の方法で電極６Ｂを調製する。
実施例１と同様の方法で電極６Ｂを調製する。
（比較例）
実施例１においてアセチレンブラックを使用せず、また
ＰＴＦＨのディスバージランを１３−のかわりに２６−
を使用する以外は実施例１と同様にして電極６Ｃを調製
する。
ＰＴＦＨのディスバージランを１３−のかわりに２６−
を使用する以外は実施例１と同様にして電極６Ｃを調製
する。
これら電極６Ａ、６Ｂ、６Ｇを酸素種として用い、７規
定のアルカリ溶液を電解質として分極特性を求める。結
果が第２図に示される。電極６Ａ、６Ｂの電極電位はＨ
ｇ／Ｈｇ０ｔ極基準で電極６Ｃよりも貴な電位を示し、
分へか少ないことがわかる。これは電極６Ａ、６Ｂの活
性がｔＦＩｊ６ｃよりも高いことによる。また電流密度
１００ｍＡ ／−における連続放電時の１橿電位が第３
図に示されるゆ電極電位の経時変化においても電極６Ａ
、６Ｂが電極６Ｃに若干優れていることがわかる。寿命
も長いことがわかる。
定のアルカリ溶液を電解質として分極特性を求める。結
果が第２図に示される。電極６Ａ、６Ｂの電極電位はＨ
ｇ／Ｈｇ０ｔ極基準で電極６Ｃよりも貴な電位を示し、
分へか少ないことがわかる。これは電極６Ａ、６Ｂの活
性がｔＦＩｊ６ｃよりも高いことによる。また電流密度
１００ｍＡ ／−における連続放電時の１橿電位が第３
図に示されるゆ電極電位の経時変化においても電極６Ａ
、６Ｂが電極６Ｃに若干優れていることがわかる。寿命
も長いことがわかる。
この発明によれば触媒担体上に貴金属微粒子を担持させ
た触媒微粒子をフッ素樹脂の微粒子で結着、はっ水させ
た燃料電池用電極触媒層において、触媒微粒子とアセチ
レンブラックの微粒子とフッ素樹脂の微粒子とからなる
電極触媒層を用いるので、アセチレンブラックのはつ水
作用によりはつ木材としてのフッ素樹脂を減らすことが
でき、そのために触媒微粒子がフッ素樹脂によって被覆
される度合いが少なくなり、電極触媒層を従来より−ｉ
活性化させることができその結果分権特性に優れる燃料
電池用電極触媒層を提供することが可能となる。
た触媒微粒子をフッ素樹脂の微粒子で結着、はっ水させ
た燃料電池用電極触媒層において、触媒微粒子とアセチ
レンブラックの微粒子とフッ素樹脂の微粒子とからなる
電極触媒層を用いるので、アセチレンブラックのはつ水
作用によりはつ木材としてのフッ素樹脂を減らすことが
でき、そのために触媒微粒子がフッ素樹脂によって被覆
される度合いが少なくなり、電極触媒層を従来より−ｉ
活性化させることができその結果分権特性に優れる燃料
電池用電極触媒層を提供することが可能となる。
第１図はこの発明の実施例に係る電極触媒層を含む電極
の模式断面図、第２図はこの発明の実施例に係る電極触
媒層を含む電極と従来の電極の分橿特ｙ、 ３図はこの
発明の実施例に係るｔ極模式断面図である。 ３：フッ素樹脂の微粒子、５：電極触媒層、７：触媒微
粒子、８：アセチレンブラックの微粒子。 １膏主遥槽拉シ 電流 ＧｎＡ／ｃｒｎ”） ＳＺ因 １１図 第３図
の模式断面図、第２図はこの発明の実施例に係る電極触
媒層を含む電極と従来の電極の分橿特ｙ、 ３図はこの
発明の実施例に係るｔ極模式断面図である。 ３：フッ素樹脂の微粒子、５：電極触媒層、７：触媒微
粒子、８：アセチレンブラックの微粒子。 １膏主遥槽拉シ 電流 ＧｎＡ／ｃｒｎ”） ＳＺ因 １１図 第３図
Claims (1)
- １）触媒担体上に貴金属微粒子を担持させた触媒微粒子
をフッ素樹脂の微粒子で結着、はっ水させた燃料電池用
電極触媒層において、触媒微粒子とアセチレンブラック
の微粒子とフッ素樹脂の微粒子とからなることを特徴と
する燃料電池用電極触媒層。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155571A JPH025365A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 燃料電池用電極触媒層 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155571A JPH025365A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 燃料電池用電極触媒層 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH025365A true JPH025365A (ja) | 1990-01-10 |
Family
ID=15608954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63155571A Pending JPH025365A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 燃料電池用電極触媒層 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH025365A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0414761A (ja) * | 1990-05-07 | 1992-01-20 | Fuji Electric Co Ltd | リン酸型燃料電池用電極触媒層の製造方法 |
-
1988
- 1988-06-23 JP JP63155571A patent/JPH025365A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0414761A (ja) * | 1990-05-07 | 1992-01-20 | Fuji Electric Co Ltd | リン酸型燃料電池用電極触媒層の製造方法 |
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