JPH04233164A - 電極と固体電解質との接合方法 - Google Patents
電極と固体電解質との接合方法Info
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- JPH04233164A JPH04233164A JP2409337A JP40933790A JPH04233164A JP H04233164 A JPH04233164 A JP H04233164A JP 2409337 A JP2409337 A JP 2409337A JP 40933790 A JP40933790 A JP 40933790A JP H04233164 A JPH04233164 A JP H04233164A
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Classifications
-
- 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
- Fuel Cell (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に関し、特に
、固体高分子電解質粒子から製造された固体電解質体と
多孔質電極との接合方法に関する。
、固体高分子電解質粒子から製造された固体電解質体と
多孔質電極との接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体高分子電解質を用いた燃料電
池としては、固体高分子電解質（ 以下、ＳＰＥと言う
） 燃料電池が知られている。このＳＰＥ燃料電池は、
例えば、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ，デュポン社の登録
商標）と呼ばれる過フッ化スルフォン酸ポリマーを電解
質として電極を両側から結合した燃料電池であり、水で
飽和させて用いられている。電荷担体は水和プロトンＨ
＋ ・ｘＨ２ Ｏであり、陰極で発生した水和プロトン
が電解質中を通り、陽極中のナフィオン中のスルフォン
酸基ＳＯ３ − へ到達することにより、陰極と陽極と
の間に接続された外部回路に電流を発生している。
池としては、固体高分子電解質（ 以下、ＳＰＥと言う
） 燃料電池が知られている。このＳＰＥ燃料電池は、
例えば、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ，デュポン社の登録
商標）と呼ばれる過フッ化スルフォン酸ポリマーを電解
質として電極を両側から結合した燃料電池であり、水で
飽和させて用いられている。電荷担体は水和プロトンＨ
＋ ・ｘＨ２ Ｏであり、陰極で発生した水和プロトン
が電解質中を通り、陽極中のナフィオン中のスルフォン
酸基ＳＯ３ − へ到達することにより、陰極と陽極と
の間に接続された外部回路に電流を発生している。
【０００３】従来、ＳＰＥに電極を結合する方法として
は、■白金等の触媒粉末と結着剤であり撥水剤としての
ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと言う）
の混合粉末を固体電解質膜ＳＰＥ膜にホットプレスする
やり方、■ＳＰＥ粒子を混入し、ロール圧延真空乾燥し
て製造された電極を固体電解質膜ＳＰＥ膜にホットプレ
スするやり方があった。
は、■白金等の触媒粉末と結着剤であり撥水剤としての
ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと言う）
の混合粉末を固体電解質膜ＳＰＥ膜にホットプレスする
やり方、■ＳＰＥ粒子を混入し、ロール圧延真空乾燥し
て製造された電極を固体電解質膜ＳＰＥ膜にホットプレ
スするやり方があった。
【０００４】前記■の方法は、触媒粉末と結着剤であり
撥水剤としてのＰＴＦＥとの混合物をＳＰＥにホットプ
レスする方法である。前記■の方法は、白金を担持した
カーボン粉末を用い、ＰＴＦＥを水けん濁状で加えたも
のを混練し、ロール圧延してシート状にし、真空乾燥し
て電極を形成する。次に、この電極をナフィオン膜にホ
ットプレスする方法である。
撥水剤としてのＰＴＦＥとの混合物をＳＰＥにホットプ
レスする方法である。前記■の方法は、白金を担持した
カーボン粉末を用い、ＰＴＦＥを水けん濁状で加えたも
のを混練し、ロール圧延してシート状にし、真空乾燥し
て電極を形成する。次に、この電極をナフィオン膜にホ
ットプレスする方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の電極とＳＰＥ膜の接合体を使用した、従来の燃料電
池においては、前記の電極−電解質複合体はいずれもが
多孔質電極の反応部分と固体電解質膜との界面は平面的
な２次元的接触面に主として限られており、その接触面
積が少なかったので、多孔質電極と電解質とのイオン交
換の場が限られていた。したがって、そのような燃料電
池では出力電流密度が低かった。
成の電極とＳＰＥ膜の接合体を使用した、従来の燃料電
池においては、前記の電極−電解質複合体はいずれもが
多孔質電極の反応部分と固体電解質膜との界面は平面的
な２次元的接触面に主として限られており、その接触面
積が少なかったので、多孔質電極と電解質とのイオン交
換の場が限られていた。したがって、そのような燃料電
池では出力電流密度が低かった。
【０００６】そこで、本発明は、多孔質電極と電解質と
の接触を３次元的に拡大してイオン交換の場を増やすた
めの固体高分子電解質粒子から製造された固体電解質体
と多孔質電極との接合方法を提供することを目的とする
。
の接触を３次元的に拡大してイオン交換の場を増やすた
めの固体高分子電解質粒子から製造された固体電解質体
と多孔質電極との接合方法を提供することを目的とする
。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明は、固体高分子電解質粒子から製造された
固体電解質体と多孔質電極との接合方法において、多孔
質電極の接合面に固体高分子電解質粒子の分散液を被塗
物に超音波振動をかけた状態で塗装したものを、固体電
解質体とホットプレスで接合したものである。
めに、本発明は、固体高分子電解質粒子から製造された
固体電解質体と多孔質電極との接合方法において、多孔
質電極の接合面に固体高分子電解質粒子の分散液を被塗
物に超音波振動をかけた状態で塗装したものを、固体電
解質体とホットプレスで接合したものである。
【０００８】
【作用】被塗装体に超音波振動を与えたので、塗装時に
ＳＰＥ粒子は多孔質電極の孔の奥深くまで浸透しイオン
経路が確実に形成され、電解質と電極との界面で化学反
応により生成された水素イオンＨ＋ がこの増大された
イオン経路により効率よく取り出され、イオン交換膜で
あるＳＰＥ膜に引き渡される。
ＳＰＥ粒子は多孔質電極の孔の奥深くまで浸透しイオン
経路が確実に形成され、電解質と電極との界面で化学反
応により生成された水素イオンＨ＋ がこの増大された
イオン経路により効率よく取り出され、イオン交換膜で
あるＳＰＥ膜に引き渡される。
【０００９】図１に本発明の方法によって作製した燃料
電池のセルの概念図を示す。この図１を基にして、本発
明の接合方法がイオン経路の形成に優れ、効率良く水素
イオンＨ＋ がそのイオン経路により取り出され、イオ
ン交換体であるＳＰＥ膜に引き渡されるかを説明する。 メタノール極は撥水層と親水層との接合体からなり、そ
れらの各層はカーボン粒子を主体としてポリテトラフル
オロカーボンによってカーボン粒子が結着されている。 その撥水層の内部には網状の集電材が埋め込まれており
、またその親水層には白金ルテニウム合金触媒がカーボ
ン粒子に担持された状態で分散されており、親水層は多
孔質状となっている。一方、空気極は撥水層と親水層と
の接合体からなり、親水層のカーボン粒子には白金触媒
が担持されている。
電池のセルの概念図を示す。この図１を基にして、本発
明の接合方法がイオン経路の形成に優れ、効率良く水素
イオンＨ＋ がそのイオン経路により取り出され、イオ
ン交換体であるＳＰＥ膜に引き渡されるかを説明する。 メタノール極は撥水層と親水層との接合体からなり、そ
れらの各層はカーボン粒子を主体としてポリテトラフル
オロカーボンによってカーボン粒子が結着されている。 その撥水層の内部には網状の集電材が埋め込まれており
、またその親水層には白金ルテニウム合金触媒がカーボ
ン粒子に担持された状態で分散されており、親水層は多
孔質状となっている。一方、空気極は撥水層と親水層と
の接合体からなり、親水層のカーボン粒子には白金触媒
が担持されている。
【００１０】これらの各電極は、各撥水層の表面をマス
キングされた状態でＳＰＥ粒子を親水層表面に超音波振
動を利用して塗装したものである。したがって、ＳＰＥ
粒子は多孔性の親水層の孔の内部まで良く浸透してイオ
ンを伝達する経路を増大させている。
キングされた状態でＳＰＥ粒子を親水層表面に超音波振
動を利用して塗装したものである。したがって、ＳＰＥ
粒子は多孔性の親水層の孔の内部まで良く浸透してイオ
ンを伝達する経路を増大させている。
【００１１】
【実施例】コロイド法により製造したカーボン担持高分
散白金触媒からなる空気極と、コロイド法により製造し
たカーボン担持高分散白金ルテニウム触媒からなるメタ
ノール極を用意した。各電極の撥水層側の表面をカバー
フィルムでマスキングして、ＳＰＥ粒子をエタノールと
水とを混ぜた溶液に分散した液、即ち、ナフィオン５％
分散液（アルドリッチ社製）に浸漬した。次に、この電
極をナフィオン溶液から取り出して、乾燥し、このナフ
ィオンを吸着した面を内側にした電極２枚の間に、ＳＰ
Ｅ膜であるナフィオン１１７（デュポン社の登録商標）
をサンドイッチ状に挟み３５Ｋｇ／ｃｍ２ 、１３５℃
のホットプレスによって接合した。
散白金触媒からなる空気極と、コロイド法により製造し
たカーボン担持高分散白金ルテニウム触媒からなるメタ
ノール極を用意した。各電極の撥水層側の表面をカバー
フィルムでマスキングして、ＳＰＥ粒子をエタノールと
水とを混ぜた溶液に分散した液、即ち、ナフィオン５％
分散液（アルドリッチ社製）に浸漬した。次に、この電
極をナフィオン溶液から取り出して、乾燥し、このナフ
ィオンを吸着した面を内側にした電極２枚の間に、ＳＰ
Ｅ膜であるナフィオン１１７（デュポン社の登録商標）
をサンドイッチ状に挟み３５Ｋｇ／ｃｍ２ 、１３５℃
のホットプレスによって接合した。
【００１２】なお、上記実施例ではＳＰＥ粒子の分散液
の塗布を浸漬によって行ったが、浸漬以外の滴下による
塗布も可能であり、その場合はマスキングされた電極の
塗布面を上にして皿状容器に入れ、該容器を超音波振動
させた状態で、その電極上にＳＰＥ粒子の分散液を滴下
して塗布することもできる。また、塗布する分散液とし
て、ＳＰＥ粒子の分散液の分散液だけでなく、ポリテト
ラフルオロエチレン粒子の分散液を単独または併用して
用いてもよい。さらに、被塗布物を電極に限らず、ＳＰ
Ｅ膜単独または電極とＳＰＥ膜との両方に塗装してもよ
い。
の塗布を浸漬によって行ったが、浸漬以外の滴下による
塗布も可能であり、その場合はマスキングされた電極の
塗布面を上にして皿状容器に入れ、該容器を超音波振動
させた状態で、その電極上にＳＰＥ粒子の分散液を滴下
して塗布することもできる。また、塗布する分散液とし
て、ＳＰＥ粒子の分散液の分散液だけでなく、ポリテト
ラフルオロエチレン粒子の分散液を単独または併用して
用いてもよい。さらに、被塗布物を電極に限らず、ＳＰ
Ｅ膜単独または電極とＳＰＥ膜との両方に塗装してもよ
い。
【００１３】
【発明の効果】イオン交換膜に接する電極面の多孔質内
部において、イオンの伝達経路が増大するので、出力電
流密度が増大する。
部において、イオンの伝達経路が増大するので、出力電
流密度が増大する。
【図１】本発明の燃料電池のセルの概念図を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】 固体高分子電解質粒子から製造された
固体電解質体と多孔質電極との接合方法において、多孔
質電極の接合面に固体高分子電解質粒子の分散液を被塗
物に超音波振動をかけた状態で塗装したものを、固体電
解質体とホットプレスで接合することを特徴とする固体
電解質ポリマー粒子から製造された固体電解質体と多孔
質電極との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2409337A JPH04233164A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 電極と固体電解質との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2409337A JPH04233164A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 電極と固体電解質との接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04233164A true JPH04233164A (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=18518677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2409337A Withdrawn JPH04233164A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 電極と固体電解質との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04233164A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0676838A (ja) * | 1992-06-25 | 1994-03-18 | Aqueous Res:Kk | イオン交換膜型燃料電池およびその製造方法 |
| JPH07134996A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池 |
| WO1998036465A1 (de) * | 1997-02-13 | 1998-08-20 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Herstellung einer membran mit aufgebrachter elektrode mittels ultraschall |
| JPH11250918A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-09-17 | Degussa Ag | 白金／ルテニウム合金触媒、その製造方法、およびガス拡散電極、膜電極ユニットならびにｐｅｍ燃料電池用のプロトン伝導性ポリマー膜 |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP2409337A patent/JPH04233164A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0676838A (ja) * | 1992-06-25 | 1994-03-18 | Aqueous Res:Kk | イオン交換膜型燃料電池およびその製造方法 |
| JPH07134996A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池 |
| WO1998036465A1 (de) * | 1997-02-13 | 1998-08-20 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Herstellung einer membran mit aufgebrachter elektrode mittels ultraschall |
| JPH11250918A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-09-17 | Degussa Ag | 白金／ルテニウム合金触媒、その製造方法、およびガス拡散電極、膜電極ユニットならびにｐｅｍ燃料電池用のプロトン伝導性ポリマー膜 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980312 |