JPH026190B2 - - Google Patents

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JPH026190B2
JPH026190B2 JP56200797A JP20079781A JPH026190B2 JP H026190 B2 JPH026190 B2 JP H026190B2 JP 56200797 A JP56200797 A JP 56200797A JP 20079781 A JP20079781 A JP 20079781A JP H026190 B2 JPH026190 B2 JP H026190B2
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Japan
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carbon
specific surface
surface area
fuel cell
cell electrode
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JP56200797A
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JPS57141871A (en
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Hooru Ootau Buranshaa Aran
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Erekutorohemitsushe Enerugii Konberushii Nv
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Erekutorohemitsushe Enerugii Konberushii Nv
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は比表面積が比較的小さい炭素と比表面
積が比較的大きい炭素とに貴金属を担持してなる
触媒層を設けた燃料電池電極、特にガス拡散電極
に関する。 このような電極は例えばイギリス特許第
1007490号公報によつて知られている。この公報
によれば、燃料電池電極は疎水性結合剤とグラフ
アイトのみに担持した貴金属か、またはグラフア
イトと活性炭とを組合せたものに担持した貴金属
とからなる触媒層を有する。グラフアイトと活性
炭とを組合せたものに担持した貴金属を有する触
媒層はグラフアイトと活性炭との緻密な混合物に
少量の貴金属、例えば２％の銀を配合すると得ら
れる。この方法では、上記２種類の全面に均一に
貴金属を分散させる。しかし、この処理では、
（比表面積が比較的小さい）グラフアイトよりも
（比表面積が比較的大きい）活性炭の方により多
くの貴金属が含まれることになる。また、ドイツ
特許出願第2208632号公開公報によつて、疎水性
結合剤のほかに触媒を設けたグラフアイト及び活
性炭を有する触媒層をもつ電極が知られている。 ところが、これら公知電極には大きな欠点があ
る。こような電極をもつ燃料電池は電池性能及
び／又は安定性がかなり劣悪である。 本発明の目的はすぐれた電池性能を発揮する能
力をもつ上に、すぐれた安定性を併せもつ燃料電
池電極、すなわち初期の高い電池性能の経時低下
が非常に小さい電極を提供するものである。本発
明による電極の特徴は比表面積が100m2／ｇ以下
好ましくは50m2／ｇ以下の炭素及び比表面積が
150m2／ｇ以上好ましくは200〜1200m2／ｇの炭素
に貴金属を担持して触媒層を構成すると共に、後
者の炭素に担持する貴金属の重量％を比表面積が
比較的小さい炭素に担持するそれと最大でも等し
くさせるか、好ましくはそれ以下かゼロにする点
にある。経済的にみれば比表面積が比較的大きい
炭素には貴金属を担持しないか、担持しても少量
に抑えるのが好ましい。というのは、この炭素に
貴金属を存在させても本発明による電極の性能は
ほとんど影響を受けず、従つて貴金属が節約でき
るからである。 本発明による電極用の炭素には、所望貴金属の
１種かそれ以上の塩を溶液からこの炭素に析出定
着させ、次に上記塩を水素で純粋な金属に還元す
ることによつて貴金属を設けるのが好適である。
この方法では、比表面積が比較的小さい炭素に電
極用のもう一方の炭素と少なくとも同重量％の貴
金属を定着させることができるように、この炭素
に貴金属を別に設ける必要がある。 本発明による電極に極めて好適な、比表面積が
100m2／ｇ未満の炭素はグラフアイト、グラフア
イト化炭素、低表面積カーボンブラツク、特にエ
ツチンググラフアイトである。この最後に挙げた
炭素は、貴金属を担持させる前に、過酸化物、フ
ツ素や塩素などの物質に接触させて調製するのが
好適である。 本発明による電極用の貴金属は例えばルテニウ
ム、パラジウム、銀または白金であればよい。本
発明による電極に特に好適な金属は白金である。
比表面積が比較的小さい炭素に担持する貴金属の
量は該炭素について１〜10重量％であるのが好ま
しく、そして比表面積が比較的大きい炭素に担持
する貴金属の量は該炭素について０〜10重量％で
あるのが好適である。 本発明による電極に特に好適な、比表面積が
150m2／ｇ以上の炭素は高表面積カーボンブラツ
ク及び活性炭、特に熱処理した炭素である。 本発明による電極の場合、比表面積が比較的小
さい炭素と比表面積が比較的大きい炭素の重量比
は10：１〜１：10の範囲にあるのが好適である。 好ましくは、比表面積が100m2／ｇ以下の炭素、
比表面積が150m2／ｇ以上の炭素に担持した貴金
属及び結合剤からなる触媒層を設けた平板電極で
本発明による燃料電池電極を構成する。結合剤は
例えばポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、
ポリトリフルオロクロロエチレン（PTFCE）、
ポリプロピレン、低密度ポリエチレンやポリイソ
ブテンなどのポリオレフインまたはエポキシ樹脂
であり、この中ではPTFEが好ましく、またその
好適な使用量は炭素100重量部につき３〜30重量
部である。 本発明による燃料電池電極は特に陰極として、
限定すれば空気陰極や酸素陰極として好適なもの
である。 本発明はまた貴金属好ましくはPtの１〜10重
量％を担持した比表面積が100m2／ｇ以下好まし
くは50m2／ｇ以下と比較的小さい炭素と、貴金属
好ましくはPtの０〜10重量％を担持した比表面
積が150m2／ｇ以上好ましくは200〜1200m2／ｇ特
に250〜500m2／ｇと比較的大きい炭素を10：１〜
１：10の重量比で、比表面積が比較的小さい炭素
に担持した貴金属の重量％が比表面積が比較的大
きい炭素に担持した貴金属の重量％に等しいか大
きくなるように、緻密に混合し、そしてさらに好
適には炭素100重量部につき３〜30重量部の量で
結合剤も混合し、得られた混合物を所望寸法の触
媒層に成形することを特徴とする燃料電池電極の
製造方法を提供するものである。 以下、実験例により本発明をさらに詳しく説明
する。いずれの実験においても、同じ水素陽極を
用いて、170゜（338〓）の電解液温度及び0.69Vの
定電圧で289cm2の活性表面積をもつ空気電池につ
いてH2／KOH（濃度６モル／）中で電極性能
を求めた。ただし、実験毎に空気電極を下記の通
り交換した。 各実験で使用した炭素は次の通りである。 １ ５重量％のPtを担持した、比表面積が12
m2／ｇのグラフアイト ２ 熱処理によつて比表面積を850m2／ｇから300
m2／ｇに縮少した、Pt無担持活性炭 ３ 比表面積が850m2／ｇのPt無担持活性炭 ４ ５重量％のPtを担持した、比表面積が850
m2／ｇの活性炭 ５ ５重量％のPtを担持した、比表面積が200
m2／ｇのカーボンブラツク ６ ５重量％のPtを担持した、比表面積が1100
m2／ｇのカーボンブラツク 実験の結果は次表に示す通りである。
【表】 実験No.１〜４は本発明の例、そして実験No.５〜
７は比較例である。 前記実験結果から判るように、実験No.６及び７
における電極の安定性は極めて劣悪である。実験
No.５の電極はさらに実験を続ければ、電流密度が
多少増加すると共に、電圧が極端に低下するもの
と考えられる。従つて、実験No.５による電極は高
い電流密度が必要な場合には使用できない。本発
明の例である実験No.１〜４の電極の場合、十分な
電極密度が得られるので、十分に満足のいくもの
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 比表面積が比較的小さい炭素及び比表面積が
    比較的大きい炭素に貴金属を担持してなる触媒層
    をもつ燃料電池電極において、 該触媒層が比表面積が100m2／ｇ以下の炭素及
    び比表面積が150m2／ｇ以上の炭素に担持した貴
    金属を含み、かつ後者の炭素に担持される貴金属
    の重量％が最大でも比表面積が比較的小さい炭素
    に担持されるそれに等しいことを特徴とする燃料
    電池電極。 ２ 比表面積が比較的小さい炭素の比表面積が50
    m2／ｇ以下である特許請求の範囲第１項記載の燃
    料電池電極。 ３ 比表面積が比較的大きい炭素の比表面積が
    200〜1200m2／ｇである特許請求の範囲第１項ま
    たは第２項記載の燃料電池電極。 ４ 比表面積が比較的大きい炭素が熱処理された
    ものである特許請求の範囲第１項から第３項まで
    のいずれか１項記載の燃料電池電極。 ５ 比表面積が比較的小さい炭素としてグラフア
    イトを使用する特許請求の範囲第１項から第４項
    までのいずれか１項記載の燃料電池電極。 ６ 上記グラフアイトをエツチングした特許請求
    の範囲第５項記載の燃料電池電極。 ７ 比表面積が比較的大きい炭素として活性炭を
    使用する特許請求の範囲第１項から第６項までの
    いずれか１項記載の燃料電池電極。 ８ 比表面積が比較的小さい炭素に１〜10重量％
    の貴金属を担持し、比表面積が比較的大きい炭素
    に０〜10重量％の貴金属を担持し、両炭素の重量
    比を10：１〜１：10にし、そして炭素のほかに触
    媒層に結合剤を含ませた特許請求の範囲第１項か
    ら第７項までのいずれか１項記載の燃料電池電
    極。 ９ 貴金属としてPtを使用する特許請求の範囲
    第１項から第８項までのいずれか１項記載の燃料
    電池電極。 １０ 触媒層が炭素100重量部につき３〜30重量
    部の結合剤を含む特許請求の範囲第８項または第
    ９項記載の燃料電池電極。 １１ 結合剤としてPTFEを使用する特許請求の
    範囲第８項から第１０項までのいずれか１項記載
    の燃料電池電極。 １２ １〜10重量％の貴金属を担持した比表面積
    が100m2／ｇ以下の比較的小さい炭素と、０〜10
    重量％の貴金属を担持した比表面積が150m2／ｇ
    以上の比較的大きい炭素を、比表面積が比較的小
    さい炭素に担持した貴金属の重量％が比表面積が
    比較的大きい炭素に担持した貴金属の重量％に等
    しいか大きくなるように、緻密に混合し、そして
    さらに結合剤も混合し、そして得られた混合物を
    所望寸法の触媒層に成形することを特徴とする燃
    料電池電極の製造方法。 １３ 比表面積が比較的小さい炭素の比表面積が
    50m2／ｇ以下である特許請求の範囲第１２項記載
    の方法。 １４ 比表面積が比較的大きい炭素の比表面積が
    200〜1200m2／ｇである特許請求の範囲第１２項
    または第１３項記載の方法。 １５ 触媒層を成形するさい、炭素100重量部に
    つき３〜30重量部の結合剤を使用する特許請求の
    範囲第１２項から第１４項までのいずれか１項記
    載の方法。 １６ 結合剤としてPTFEを使用する特許請求の
    範囲第１２項から第１５項までのいずれか１項記
    載の方法。
JP56200797A 1980-12-13 1981-12-12 Fuel battery electrode and method of producing fuel battery electrode Granted JPS57141871A (en)

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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0722020B2 (ja) * 1983-03-31 1995-03-08 株式会社東芝 ガス拡散電極の製造方法
DE3430485A1 (de) * 1984-08-18 1986-02-27 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Brennstoffzelle
US4615954A (en) * 1984-09-27 1986-10-07 Eltech Systems Corporation Fast response, high rate, gas diffusion electrode and method of making same
FR2574803B1 (fr) * 1984-12-18 1987-01-30 Occidental Chem Co Materiau thermoplastique conducteur de l'electricite et procede de fabrication d'un tel materiau
USH457H (en) 1985-08-22 1988-04-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Cathode for use in high energy primary thionyl chloride cell systems and high energy primary thionyl chloride cell systems including the cathode
NL8502435A (nl) * 1985-09-05 1987-04-01 Electrochem Energieconversie Werkwijze voor het vervaardigen van een katalytische laag voor een brandstofcelelectrode en een dergelijke katalytische laag.
DE3610388A1 (de) * 1986-03-27 1987-10-01 Bernhard Dr Wessling Stabile elektroden auf basis makromolekularer werkstoffe und verfahren zu ihrer verwendung
US5677074A (en) * 1996-06-25 1997-10-14 The Dais Corporation Gas diffusion electrode
WO2002009214A1 (en) * 2000-07-25 2002-01-31 Apollo Energy Systems, Incorporated Electrodes for alkaline fuel cells with circulating electrolyte
US6733915B2 (en) 2001-12-27 2004-05-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Gas diffusion backing for fuel cells
JP2006504508A (ja) * 2001-12-27 2006-02-09 エアロジェル・コンポジット・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー エアロジェル及び金属組成物
US20040141908A1 (en) * 2002-12-20 2004-07-22 Hara Hiroaki S. Aerogel and metallic composites
DE102005023048B4 (de) * 2005-05-13 2011-06-22 Forschungszentrum Jülich GmbH, 52428 Verfahren zur Herstellung eines Kathoden-Elektrolyt-Verbundes und eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle
JP2009193910A (ja) * 2008-02-18 2009-08-27 Toppan Printing Co Ltd 膜電極接合体及び固体高分子型燃料電池
WO2014205259A1 (en) 2013-06-20 2014-12-24 Gencell Ltd. Gas diffusion electrode and process for making same
EP2962996B8 (en) * 2014-07-02 2020-12-30 Voltea Limited Method to prepare a coated current collector electrode for a flow through capacitor using two solvents with different boiling points
EP4260389A4 (en) * 2020-12-09 2025-10-01 Hyzon Motors Usa Inc CATALYST, ELECTRODE AND PREPARATION METHOD THEREOF FOR PEM FUEL CELLS

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3212930A (en) * 1961-05-29 1965-10-19 Exxon Research Engineering Co Porous carbon electrode preparation
GB1007490A (en) * 1962-04-16 1965-10-13 Chloride Electrical Storage Co Improvements relating to electrodes for use in electrochemical processes
US3306779A (en) * 1965-07-01 1967-02-28 Standard Oil Co Fuel cell electrode and a process for making the same
GB1153337A (en) * 1966-09-06 1969-05-29 Akad Wissenschaften Ddr Carbon Electrodes.
US3442714A (en) * 1968-02-27 1969-05-06 Yuasa Battery Co Ltd Fuel cells
DE2208632C3 (de) * 1972-02-24 1981-07-30 Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt Verfahren zur Herstellung von kohlehaltigen Gaselektroden mit hydrophober Rückschicht
FR2236281A1 (ja) * 1973-06-19 1975-01-31 Bonnemay Maurice
NL7502841A (nl) * 1975-03-11 1976-09-14 Stamicarbon Werkwijze voor het vervaardigen van een metaal- elektrode.
DE2549621C3 (de) * 1975-11-05 1980-02-21 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Katalysator für Luftelektroden elektrochemischer Zellen und Verfahren zu seiner Herstellung
US4048383A (en) * 1976-02-09 1977-09-13 Battelle Memorial Institute Combination cell
FR2344969A1 (fr) * 1976-03-16 1977-10-14 Alsthom Cgee Electrode a gaz pour pile a combustible
US4028274A (en) * 1976-06-01 1977-06-07 United Technologies Corporation Support material for a noble metal catalyst and method for making the same
US4054687A (en) * 1976-06-01 1977-10-18 United Technologies Corporation Method for making a fuel cell electrode
US4129525A (en) * 1977-12-02 1978-12-12 Exxon Research & Engineering Co. Method of making lead-rich and bismuth-rich pyrochlore compounds using an alkaline medium
NL7714464A (nl) * 1977-12-28 1979-07-02 Electrochem Energieconversie Poreuze elektrode.
US4263376A (en) * 1980-02-04 1981-04-21 Institute Of Gas Technology Fuel cell electrode
US4354958A (en) * 1980-10-31 1982-10-19 Diamond Shamrock Corporation Fibrillated matrix active layer for an electrode

Also Published As

Publication number Publication date
ATE15299T1 (de) 1985-09-15
EP0054984A1 (en) 1982-06-30
US4447505A (en) 1984-05-08
ES507886A0 (es) 1982-11-16
EP0054984B1 (en) 1985-08-28
ES8301393A1 (es) 1982-11-16
NL8006774A (nl) 1982-07-01
CA1177884A (en) 1984-11-13
DE3172061D1 (en) 1985-10-03
JPS57141871A (en) 1982-09-02

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