JPH0577151B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0577151B2 JPH0577151B2 JP61067194A JP6719486A JPH0577151B2 JP H0577151 B2 JPH0577151 B2 JP H0577151B2 JP 61067194 A JP61067194 A JP 61067194A JP 6719486 A JP6719486 A JP 6719486A JP H0577151 B2 JPH0577151 B2 JP H0577151B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- matrix
- catalyst layer
- layer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
- H01M8/0293—Matrices for immobilising electrolyte solutions
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、電解質に例えばりん酸を使用する
マトリツクス型燃料電池の電極・マトリツクス結
合体およびその製造方法に関するものである。
マトリツクス型燃料電池の電極・マトリツクス結
合体およびその製造方法に関するものである。
第４図は、例えば特開昭58−165259号公報に示
された従来の燃料電池の電極・マトリツクス結合
体の製造方法の工程図であり、図において、１は
電極基材を準備する準備工程、２はこの準備工程
１で得られた電極基材に撥水処理を施す撥水処理
工程、３はこの撥水処理工程２で処理した電極基
材に第１層目の第１触媒層を塗布する塗布工程、
４はこの塗布工程３で第１触媒層を塗布した電極
を焼成する焼成工程、５は第１触媒層の上に第２
層目の第２触媒層を塗布する工程、６は第２触媒
層中の造孔剤例えば重炭酸アンモニウムを除去す
る造孔剤の除去工程、７は第２触媒層を塗布した
電極を焼成する焼成工程、８は第２触媒層の上に
マトリツクス材料を塗布するマトリツクス層の塗
布工程、９はこの塗布工程８で得られた電極・マ
トリツクス結合体を焼成する焼成工程である。
された従来の燃料電池の電極・マトリツクス結合
体の製造方法の工程図であり、図において、１は
電極基材を準備する準備工程、２はこの準備工程
１で得られた電極基材に撥水処理を施す撥水処理
工程、３はこの撥水処理工程２で処理した電極基
材に第１層目の第１触媒層を塗布する塗布工程、
４はこの塗布工程３で第１触媒層を塗布した電極
を焼成する焼成工程、５は第１触媒層の上に第２
層目の第２触媒層を塗布する工程、６は第２触媒
層中の造孔剤例えば重炭酸アンモニウムを除去す
る造孔剤の除去工程、７は第２触媒層を塗布した
電極を焼成する焼成工程、８は第２触媒層の上に
マトリツクス材料を塗布するマトリツクス層の塗
布工程、９はこの塗布工程８で得られた電極・マ
トリツクス結合体を焼成する焼成工程である。
上記の製造工程を経て得られる電極・マトリツ
クス結合体としては、例えば第５図に示すものが
あつた。図において１０は電極基材、１１はこの
電極基材１０の表面に塗布された触媒層、１１ａ
はこの触媒層１１の第１層目の第１触媒層、１１
ｂは同じく第２触媒層、１２は触媒層１１の表面
に塗布されたマトリツクス層である。１３は触媒
層１１を構成する触媒粉末、１４は触媒層１１を
構成し、接着剤を兼ねた撥水剤例えばポリテトラ
フルオロエチレン、１５はマトリツクス層１２を
構成するマトリツクス粉末材料、１６は同じくマ
トリツクス層１２を構成する結着剤である。
クス結合体としては、例えば第５図に示すものが
あつた。図において１０は電極基材、１１はこの
電極基材１０の表面に塗布された触媒層、１１ａ
はこの触媒層１１の第１層目の第１触媒層、１１
ｂは同じく第２触媒層、１２は触媒層１１の表面
に塗布されたマトリツクス層である。１３は触媒
層１１を構成する触媒粉末、１４は触媒層１１を
構成し、接着剤を兼ねた撥水剤例えばポリテトラ
フルオロエチレン、１５はマトリツクス層１２を
構成するマトリツクス粉末材料、１６は同じくマ
トリツクス層１２を構成する結着剤である。
従来の燃料電池の電極・マトリツクス結合体お
よびその製造方法は上記のように構成され、ま
ず、電極基材の準備工程１で電極基材１０として
例えば多孔性材料（一般にカーボンペーパー等が
使用される）を用意し、これにポリテトラフルオ
ロエチレン等撥水性を有する結着剤を塗布・乾燥
させる撥水処理工程２を行う。次に、第１触媒層
１１ａの塗布工程３において、撥水処理を施した
電極基材１０上に触媒粉末１３と撥水剤１４の混
合物を塗布して第１触媒層１１ａを形成し、焼成
工程４において第１触媒層１１ａが塗布された電
極を温度300℃で５分間焼成する。次に、第２触
媒層の塗布工程５において、第１触媒層１１ａの
上に例えば触媒粉末１３100重量部：撥水剤（例
えばポリテトラフルオロエチレン）１４約30〜50
重量部：造孔剤の混合物を塗布して第２触媒層１
１ｂを形成し、第２触媒層１１ｂの造孔剤の除去
工程６において、温度100℃で乾燥してこの造孔
剤を除去し、第２触媒層１１ｂを塗布した後の焼
成工程７において温度350℃で電極を焼成し、第
２触媒層１１ｂの内部に気孔を生成させる。次
に、マトリツクス層１２の塗布工程８において、
第２触媒層１１ｂの上にマトリツクス粉末材料
（例えばシリコンカーバイド等）１５100重量部：
結着剤（ポリテトラフルオロエチレン等）１６８
重量部の混合物をその一部が第２触媒層１１ｂの
気孔中にも充填するように塗布してマトリツクス
層１２を形成し、得られた電極・マトリツクス結
合体を焼成工程９において温度300℃で５分間焼
成し、電極・マトリツクス結合体を完成させる。
よびその製造方法は上記のように構成され、ま
ず、電極基材の準備工程１で電極基材１０として
例えば多孔性材料（一般にカーボンペーパー等が
使用される）を用意し、これにポリテトラフルオ
ロエチレン等撥水性を有する結着剤を塗布・乾燥
させる撥水処理工程２を行う。次に、第１触媒層
１１ａの塗布工程３において、撥水処理を施した
電極基材１０上に触媒粉末１３と撥水剤１４の混
合物を塗布して第１触媒層１１ａを形成し、焼成
工程４において第１触媒層１１ａが塗布された電
極を温度300℃で５分間焼成する。次に、第２触
媒層の塗布工程５において、第１触媒層１１ａの
上に例えば触媒粉末１３100重量部：撥水剤（例
えばポリテトラフルオロエチレン）１４約30〜50
重量部：造孔剤の混合物を塗布して第２触媒層１
１ｂを形成し、第２触媒層１１ｂの造孔剤の除去
工程６において、温度100℃で乾燥してこの造孔
剤を除去し、第２触媒層１１ｂを塗布した後の焼
成工程７において温度350℃で電極を焼成し、第
２触媒層１１ｂの内部に気孔を生成させる。次
に、マトリツクス層１２の塗布工程８において、
第２触媒層１１ｂの上にマトリツクス粉末材料
（例えばシリコンカーバイド等）１５100重量部：
結着剤（ポリテトラフルオロエチレン等）１６８
重量部の混合物をその一部が第２触媒層１１ｂの
気孔中にも充填するように塗布してマトリツクス
層１２を形成し、得られた電極・マトリツクス結
合体を焼成工程９において温度300℃で５分間焼
成し、電極・マトリツクス結合体を完成させる。
周知のように、この種の燃料電池は燃料極と空
気極の間に電解質を含浸保持したマトリツクス層
を挟んで単電池を構成し、水素を含む燃料ガスが
燃料極、空気が空気極に供給されるように構成さ
れており、その電気化学反応により直接電気エネ
ルギーを取り出すことのできる装置である。
気極の間に電解質を含浸保持したマトリツクス層
を挟んで単電池を構成し、水素を含む燃料ガスが
燃料極、空気が空気極に供給されるように構成さ
れており、その電気化学反応により直接電気エネ
ルギーを取り出すことのできる装置である。
上記のような燃料電池の電極・マトリツクス結
合体は、電池組立中、または電池組立後におい
て、マトリツクス層１２に例えばりん酸等の電解
質を塗布または補給するとき、りん酸等の電解質
がマトリツクス層１２の沿層方向に含浸しにく
く、かつ第２触媒層１１ｂの方向すなわちマトリ
ツクス層１２の貫層方向へも浸透しにくいという
問題点があつた。この原因は、第２触媒層１１ｂ
の塗布後の焼成工程７において電極を温度350℃
の高温で焼成するために、第２触媒層１１ｂ中の
高濃度の撥水剤１４が第２触媒層１１ｂの表面近
くに集まり、一種の撥水層を形成するためであ
り、かつ、マトリツクス層１２中の高濃度の結着
剤１６が例えばポリテトラフルオロエチレンであ
り、撥水性が非常に強いためである。
合体は、電池組立中、または電池組立後におい
て、マトリツクス層１２に例えばりん酸等の電解
質を塗布または補給するとき、りん酸等の電解質
がマトリツクス層１２の沿層方向に含浸しにく
く、かつ第２触媒層１１ｂの方向すなわちマトリ
ツクス層１２の貫層方向へも浸透しにくいという
問題点があつた。この原因は、第２触媒層１１ｂ
の塗布後の焼成工程７において電極を温度350℃
の高温で焼成するために、第２触媒層１１ｂ中の
高濃度の撥水剤１４が第２触媒層１１ｂの表面近
くに集まり、一種の撥水層を形成するためであ
り、かつ、マトリツクス層１２中の高濃度の結着
剤１６が例えばポリテトラフルオロエチレンであ
り、撥水性が非常に強いためである。
また、上記のような燃料電池の電極・マトリツ
クス結合体は、マトリツクス層１２の塗布工程８
またはマトリツクス層１２を塗布した後の焼成工
程９において、しばしばマトリツクス層１２が第
２触媒層１１ｂから剥離したり、マトリツクス層
１２にクラツクが生じたりする不都合が生じ、燃
料電池としての性能（特に耐バブル性）を低下さ
せる問題点があつた。この原因も上記と同様に、
第２触媒層１１ｂの塗布後の焼成工程７において
電極を温度350℃の高温で焼成するために、第２
触媒層１１ｂ中の高濃度の撥水剤１４が第２触媒
層１１ｂの表面近くに集まり、一種の離型層を形
成するためである。また、上記のような構造を有
し、上記の方法で製造された燃料電池の電極・マ
トリツクス結合体は、電極中の触媒の利用率が低
く、りん酸等の電解質が触媒層１１中に一度浸透
すると電極基材１０側へぬれやすいという問題点
があつた。この原因は、触媒層１１中の気孔にマ
トリツクス層１２の一部が充填されているためで
あり、また触媒層１１およびマトリツクス層１２
が多層式ではないために、触媒層１１内のりん酸
等の電解質に対する撥水・親水性等のぬれ性のバ
ランス維持が困難なためである。
クス結合体は、マトリツクス層１２の塗布工程８
またはマトリツクス層１２を塗布した後の焼成工
程９において、しばしばマトリツクス層１２が第
２触媒層１１ｂから剥離したり、マトリツクス層
１２にクラツクが生じたりする不都合が生じ、燃
料電池としての性能（特に耐バブル性）を低下さ
せる問題点があつた。この原因も上記と同様に、
第２触媒層１１ｂの塗布後の焼成工程７において
電極を温度350℃の高温で焼成するために、第２
触媒層１１ｂ中の高濃度の撥水剤１４が第２触媒
層１１ｂの表面近くに集まり、一種の離型層を形
成するためである。また、上記のような構造を有
し、上記の方法で製造された燃料電池の電極・マ
トリツクス結合体は、電極中の触媒の利用率が低
く、りん酸等の電解質が触媒層１１中に一度浸透
すると電極基材１０側へぬれやすいという問題点
があつた。この原因は、触媒層１１中の気孔にマ
トリツクス層１２の一部が充填されているためで
あり、また触媒層１１およびマトリツクス層１２
が多層式ではないために、触媒層１１内のりん酸
等の電解質に対する撥水・親水性等のぬれ性のバ
ランス維持が困難なためである。
この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、触媒粉末：撥水剤：造孔剤の配合
比の異なる多層式触媒層と、マトリツクス粉末材
料：結着剤の配合比の異なる多層式マトリツクス
との結合体を採用することにより、りん酸等の電
解質の含浸・浸透性が良く、触媒層との接着性の
良いマトリツクス層を有し、触媒層内のりん酸等
の電解質に対する撥水・親水性等のぬれ性のバラ
ンスを向上させた燃料電池の電極・マトリツクス
結合体を得ることを目的とする。
されたもので、触媒粉末：撥水剤：造孔剤の配合
比の異なる多層式触媒層と、マトリツクス粉末材
料：結着剤の配合比の異なる多層式マトリツクス
との結合体を採用することにより、りん酸等の電
解質の含浸・浸透性が良く、触媒層との接着性の
良いマトリツクス層を有し、触媒層内のりん酸等
の電解質に対する撥水・親水性等のぬれ性のバラ
ンスを向上させた燃料電池の電極・マトリツクス
結合体を得ることを目的とする。
また、この発明の別の発明は、上記目的に加え
て、上記した燃料電池の電極・マトリツクス結合
体を製造する方法を得ることを目的とする。
て、上記した燃料電池の電極・マトリツクス結合
体を製造する方法を得ることを目的とする。
この発明に係る燃料電池の電極・マトリツクス
結合体は、多孔性の電極基材と、この電極基材の
表面に形成されそれぞれ触媒粉末および撥水剤か
らなる２層以上の触媒層と、この触媒層の表面に
形成されそれぞれマトリツクス粉末材料および結
着剤からなる２層以上のマトリツクス層とを有す
る燃料電池の電極・マトリツクス結合体であつ
て、上記各触媒層に含まれる撥水剤の量は、上記
電極基材側から上記マトリツクス層側に向かい順
次減少すると共に、上記各触媒層に造孔剤により
形成される空隙の空隙率は、上記電極基材側から
上記マトリツクス層側に向かい順次減少し、か
つ、上記各マトリツクス層に含まれる結着剤の量
は、上記触媒層側から上記マトリツクス層の表面
側に向かい順次増加するものである。
結合体は、多孔性の電極基材と、この電極基材の
表面に形成されそれぞれ触媒粉末および撥水剤か
らなる２層以上の触媒層と、この触媒層の表面に
形成されそれぞれマトリツクス粉末材料および結
着剤からなる２層以上のマトリツクス層とを有す
る燃料電池の電極・マトリツクス結合体であつ
て、上記各触媒層に含まれる撥水剤の量は、上記
電極基材側から上記マトリツクス層側に向かい順
次減少すると共に、上記各触媒層に造孔剤により
形成される空隙の空隙率は、上記電極基材側から
上記マトリツクス層側に向かい順次減少し、か
つ、上記各マトリツクス層に含まれる結着剤の量
は、上記触媒層側から上記マトリツクス層の表面
側に向かい順次増加するものである。
また、この発明の別の発明に係る燃料電池の電
極・マトリツクス結合体の製造方法は、電極基材
の表面に、撥水剤および造孔剤の量が共に順次減
少する多層の触媒層を形成し、形成した触媒層の
表面に、１層のマトリツクス層または結着剤の量
が順次増加する２層以上のマトリツクス層を形成
し、得られた電極・マトリツクス結合体を焼成す
るものである。
極・マトリツクス結合体の製造方法は、電極基材
の表面に、撥水剤および造孔剤の量が共に順次減
少する多層の触媒層を形成し、形成した触媒層の
表面に、１層のマトリツクス層または結着剤の量
が順次増加する２層以上のマトリツクス層を形成
し、得られた電極・マトリツクス結合体を焼成す
るものである。
この発明においては、電極基材の表面に上記の
ような多層の触媒層とマトリツクス層が形成され
るので、触媒層内におけるりん酸等の電解質に対
する撥水・親水性等のぬれ性のバランスを向上さ
せ、電解質の含浸・浸透性が良く、触媒層との接
着性の良いマトリツクス層が形成される。
ような多層の触媒層とマトリツクス層が形成され
るので、触媒層内におけるりん酸等の電解質に対
する撥水・親水性等のぬれ性のバランスを向上さ
せ、電解質の含浸・浸透性が良く、触媒層との接
着性の良いマトリツクス層が形成される。
また、この発明の別の発明においては、上記の
ような燃料電池の電極・マトリツクス結合体が容
易に得られる。
ような燃料電池の電極・マトリツクス結合体が容
易に得られる。
第１図は、この発明の一実施例を示す工程図で
あり、図において１及び２は従来法におけるもの
と全く同一である。１７は電極基材１０に第１触
媒層を塗布し乾燥する塗布・乾燥工程、１８は第
１触媒層の上に第２触媒層を塗布し乾燥する塗
布・乾燥工程、１９は第２触媒層の上に第３触媒
層を塗布し乾燥する塗布・乾燥工程、２０は第３
触媒層の上に第１マトリツクス層を塗布し乾燥す
る塗布・乾燥工程、２１は第１マトリツクス層の
上に第２マトリツクス層を塗布し乾燥する塗布・
乾燥工程、２２は上記のように第１、第２、およ
び第３触媒層ならびに第１および第２マトリツク
ス層が塗布・乾燥されて造られる電極・マトリツ
クス結合体を予備焼成する予備焼成工程、２３は
予備焼成された電極・マトリツクス結合体を最終
焼成する最終焼成工程である。
あり、図において１及び２は従来法におけるもの
と全く同一である。１７は電極基材１０に第１触
媒層を塗布し乾燥する塗布・乾燥工程、１８は第
１触媒層の上に第２触媒層を塗布し乾燥する塗
布・乾燥工程、１９は第２触媒層の上に第３触媒
層を塗布し乾燥する塗布・乾燥工程、２０は第３
触媒層の上に第１マトリツクス層を塗布し乾燥す
る塗布・乾燥工程、２１は第１マトリツクス層の
上に第２マトリツクス層を塗布し乾燥する塗布・
乾燥工程、２２は上記のように第１、第２、およ
び第３触媒層ならびに第１および第２マトリツク
ス層が塗布・乾燥されて造られる電極・マトリツ
クス結合体を予備焼成する予備焼成工程、２３は
予備焼成された電極・マトリツクス結合体を最終
焼成する最終焼成工程である。
第２図は、第１図の製造工程により造られた燃
料電池の電極・マトリツクス結合体の概略断面図
であり、図において１０，１３〜１６は上記従来
の電極・マトリツクス結合体におけるものと全く
同一である。１１は触媒層であり第１触媒層１１
Ａ、第２触媒層１１Ｂ、および第３触媒層１１Ｃ
からなり、１２はマトリツクス層であり第１マト
リツクス層１２Ａおよび第２マトリツクス層１２
Ｂからなる。
料電池の電極・マトリツクス結合体の概略断面図
であり、図において１０，１３〜１６は上記従来
の電極・マトリツクス結合体におけるものと全く
同一である。１１は触媒層であり第１触媒層１１
Ａ、第２触媒層１１Ｂ、および第３触媒層１１Ｃ
からなり、１２はマトリツクス層であり第１マト
リツクス層１２Ａおよび第２マトリツクス層１２
Ｂからなる。
上記のように構成された燃料電池の電極・マト
リツクス結合体においては、まず電極基材の準備
工程１で電極基材１０として例えば多孔性材料
（耐りん酸性のカーボンペーパ等を用いる）を用
意し、これにポリテトラフルオロエチレン等撥水
性を有する結着剤を塗布・乾燥させる撥水処理工
程２を行う。次に、第１触媒層１１Ａの塗布・乾
燥工程１７において、撥水処理を施した電極基材
１０上に触媒粉末１３：撥水剤（ポリテトラフル
オロエチレン等）１４：造孔剤（炭酸水素アンモ
ニウム等）を100重量部：150〜400重量部：20〜
80重量部の混合比で混合したものを塗布し、温度
80〜100℃で乾燥して第１触媒層１１Ａを形成す
る。次に、第２触媒層１１Ｂの塗布・乾燥工程１
８において、第１触媒層１１Ａの上に触媒粉末１
３：撥水剤（ポリテトラフルオロエチレン等）１
４：造孔剤（炭酸水素アンモニウム等）を100重
量部：30〜200重量部：10〜50重量部の混合比で
混合したものを塗布し、温度80〜100℃で乾燥し
て第２触媒層１１Ｂを形成する。次に、第３触媒
層１１Ｃの塗布・乾燥工程１９において、第２触
媒層１１Ｂの上に触媒粉末１３：撥水剤（ポリテ
トラフルオロエチレン等）１４：造孔剤（炭酸水
素アンモニウム等）を100重量部：１〜40重量
部：１〜20重量部の混合比で混合したものを塗布
し、温度80〜100℃で乾燥して第３触媒層１１Ｃ
を形成する。次に、第１マトリツクス層の塗布・
乾燥工程２０において、第３触媒層１１Ｃの上に
マトリツクス粉末材料（平均粒子径0.6〜1μｍの
シリコンカーバイド等）１５：結着剤（平均粒子
径約1μｍのポリテトラフルオロエチレン等）１
６を100重量部：0.1〜２重量部（好ましくは0.5
〜１重量部）の混合比で混合したものを塗布し、
温度80〜100℃で乾燥して第１マトリツクス層１
２Ａを形成する。次に、第２マトリツクス層の塗
布・乾燥工程２１において、第１マトリツクス層
１２Ａの上にマトリツクス粉末材料（平均粒子径
0.6〜1μｍのシリコンカーバイト等）１５：結着
剤（平均粒子径約1μｍのポリテトラフルオロエ
チレン等）１６を100重量部：１〜５重量部（好
ましくは２〜４重量部）の混合比で混合したもの
を塗布し、温度80〜100℃で乾燥して第２マトリ
ツクス層１２Ｂを形成する。次に、予備焼成工程
２２において、上記のようにして造られた電極・
マトリツクス結合体の全体を温度150〜280℃（好
ましくは200〜250℃）で予備焼成する。次に、最
終焼成工程２３において、予備焼成した電極・マ
トリツクス結合体の全体を温度310〜370℃（好ま
しくは330〜360℃）で最終焼成して電極・マトリ
ツクス結合体を完成させる。
リツクス結合体においては、まず電極基材の準備
工程１で電極基材１０として例えば多孔性材料
（耐りん酸性のカーボンペーパ等を用いる）を用
意し、これにポリテトラフルオロエチレン等撥水
性を有する結着剤を塗布・乾燥させる撥水処理工
程２を行う。次に、第１触媒層１１Ａの塗布・乾
燥工程１７において、撥水処理を施した電極基材
１０上に触媒粉末１３：撥水剤（ポリテトラフル
オロエチレン等）１４：造孔剤（炭酸水素アンモ
ニウム等）を100重量部：150〜400重量部：20〜
80重量部の混合比で混合したものを塗布し、温度
80〜100℃で乾燥して第１触媒層１１Ａを形成す
る。次に、第２触媒層１１Ｂの塗布・乾燥工程１
８において、第１触媒層１１Ａの上に触媒粉末１
３：撥水剤（ポリテトラフルオロエチレン等）１
４：造孔剤（炭酸水素アンモニウム等）を100重
量部：30〜200重量部：10〜50重量部の混合比で
混合したものを塗布し、温度80〜100℃で乾燥し
て第２触媒層１１Ｂを形成する。次に、第３触媒
層１１Ｃの塗布・乾燥工程１９において、第２触
媒層１１Ｂの上に触媒粉末１３：撥水剤（ポリテ
トラフルオロエチレン等）１４：造孔剤（炭酸水
素アンモニウム等）を100重量部：１〜40重量
部：１〜20重量部の混合比で混合したものを塗布
し、温度80〜100℃で乾燥して第３触媒層１１Ｃ
を形成する。次に、第１マトリツクス層の塗布・
乾燥工程２０において、第３触媒層１１Ｃの上に
マトリツクス粉末材料（平均粒子径0.6〜1μｍの
シリコンカーバイド等）１５：結着剤（平均粒子
径約1μｍのポリテトラフルオロエチレン等）１
６を100重量部：0.1〜２重量部（好ましくは0.5
〜１重量部）の混合比で混合したものを塗布し、
温度80〜100℃で乾燥して第１マトリツクス層１
２Ａを形成する。次に、第２マトリツクス層の塗
布・乾燥工程２１において、第１マトリツクス層
１２Ａの上にマトリツクス粉末材料（平均粒子径
0.6〜1μｍのシリコンカーバイト等）１５：結着
剤（平均粒子径約1μｍのポリテトラフルオロエ
チレン等）１６を100重量部：１〜５重量部（好
ましくは２〜４重量部）の混合比で混合したもの
を塗布し、温度80〜100℃で乾燥して第２マトリ
ツクス層１２Ｂを形成する。次に、予備焼成工程
２２において、上記のようにして造られた電極・
マトリツクス結合体の全体を温度150〜280℃（好
ましくは200〜250℃）で予備焼成する。次に、最
終焼成工程２３において、予備焼成した電極・マ
トリツクス結合体の全体を温度310〜370℃（好ま
しくは330〜360℃）で最終焼成して電極・マトリ
ツクス結合体を完成させる。
上記の製造方法で製造された燃料電池の電極・
マトリツクス結合体は、第２マトリツクス層１２
Ｂを形成させるまでは焼成を行わず、第２マトリ
ツクス層１２Ｂを形成した後に焼成を行つてお
り、かつ、第３触媒層１１Ｃと第１マトリツクス
層１２Ａの中のポリテトラフルオロエチレン等の
撥水剤１４や結着剤１６の含有率が低いため、第
３触媒層１１Ｃと第１マトリツクス層１２Ａの結
合面に撥水層を形成しなくなり、マトリツクス層
１２の沿層方向および第３触媒層１１Ｃの方向す
なわちマトリツクス層１２の貫層方向へのりん酸
等電解質の含浸・浸透性が向上した。さらに、第
３触媒層１１Ｃの表面に従来のような離型層を形
成しなくなり、マトリツクス層１２が第３触媒層
１１Ｃから剥離したり、マトリツクス層１２にク
ラツクが生じたりする不都合がなくなつた。ま
た、上記のような製造方法で製造された電極・マ
トリツクス結合体の触媒層１１には、それぞれ第
１触媒層１１Ａでは70〜90％（好ましくは約80
％）、第２触媒層１１Ｂでは55〜85％（好ましく
は約70％）、第３触媒層１１Ｃでは約45〜80％
（好ましくは約60％）の空隙ができ、かつ、触媒
層１１の中のポリテトラフルオロエチレン等の撥
水剤の含有率は電極基材１０側ほど高く、マトリ
ツクス層側１２ほど低いので、触媒層１１は電極
基材１０側ほど撥水性が強く、マトリツクス層１
２側ほど親水性が強くなり、従つて、触媒層内の
りん酸等電解質に対する撥水・親水性等がぬれ性
のバランス維持・調整が容易となつた。これらに
よつて、従来の電極・マトリツクス結合体の不都
合な点が改善され、この発明による電極・マトリ
ツクス結合体を用いて製造した燃料電池は、マト
リツクス層が強固で、かつ、りん酸等電解質の含
浸・浸透性が良く触媒層１１のぬれ性のバランス
も良いので、出力電圧が高くかつ経時変化も小さ
くなり、燃料電池の信頼性を高めることができ
た。
マトリツクス結合体は、第２マトリツクス層１２
Ｂを形成させるまでは焼成を行わず、第２マトリ
ツクス層１２Ｂを形成した後に焼成を行つてお
り、かつ、第３触媒層１１Ｃと第１マトリツクス
層１２Ａの中のポリテトラフルオロエチレン等の
撥水剤１４や結着剤１６の含有率が低いため、第
３触媒層１１Ｃと第１マトリツクス層１２Ａの結
合面に撥水層を形成しなくなり、マトリツクス層
１２の沿層方向および第３触媒層１１Ｃの方向す
なわちマトリツクス層１２の貫層方向へのりん酸
等電解質の含浸・浸透性が向上した。さらに、第
３触媒層１１Ｃの表面に従来のような離型層を形
成しなくなり、マトリツクス層１２が第３触媒層
１１Ｃから剥離したり、マトリツクス層１２にク
ラツクが生じたりする不都合がなくなつた。ま
た、上記のような製造方法で製造された電極・マ
トリツクス結合体の触媒層１１には、それぞれ第
１触媒層１１Ａでは70〜90％（好ましくは約80
％）、第２触媒層１１Ｂでは55〜85％（好ましく
は約70％）、第３触媒層１１Ｃでは約45〜80％
（好ましくは約60％）の空隙ができ、かつ、触媒
層１１の中のポリテトラフルオロエチレン等の撥
水剤の含有率は電極基材１０側ほど高く、マトリ
ツクス層側１２ほど低いので、触媒層１１は電極
基材１０側ほど撥水性が強く、マトリツクス層１
２側ほど親水性が強くなり、従つて、触媒層内の
りん酸等電解質に対する撥水・親水性等がぬれ性
のバランス維持・調整が容易となつた。これらに
よつて、従来の電極・マトリツクス結合体の不都
合な点が改善され、この発明による電極・マトリ
ツクス結合体を用いて製造した燃料電池は、マト
リツクス層が強固で、かつ、りん酸等電解質の含
浸・浸透性が良く触媒層１１のぬれ性のバランス
も良いので、出力電圧が高くかつ経時変化も小さ
くなり、燃料電池の信頼性を高めることができ
た。
第３図は、この発明の他の実施例を示す工程図
であり、図において１，２，１７〜２０は第１図
におけるものと全く同一である。２４は第１、第
２、および第３触媒層ならびに第１マトリツクス
層が塗布・乾燥された電極・マトリツクス結合体
を予備焼成する予備焼成工程、２５は予備焼成さ
れた電極・マトリツクス結合体を本焼成する本焼
成工程、２６は第１マトリツクス層の上に第２マ
トリツクス層を塗布し乾燥する塗布・乾燥工程、
２７は電極・マトリツクス結合体を最終焼成する
最終焼成工程である。これらの製造工程を経て得
られる電極・マトリツクス結合体の概略断面図
は、上記実施例と同じものであり、第２図に示さ
れる。
であり、図において１，２，１７〜２０は第１図
におけるものと全く同一である。２４は第１、第
２、および第３触媒層ならびに第１マトリツクス
層が塗布・乾燥された電極・マトリツクス結合体
を予備焼成する予備焼成工程、２５は予備焼成さ
れた電極・マトリツクス結合体を本焼成する本焼
成工程、２６は第１マトリツクス層の上に第２マ
トリツクス層を塗布し乾燥する塗布・乾燥工程、
２７は電極・マトリツクス結合体を最終焼成する
最終焼成工程である。これらの製造工程を経て得
られる電極・マトリツクス結合体の概略断面図
は、上記実施例と同じものであり、第２図に示さ
れる。
上記のように構成された燃料電池の電極・マト
リツクス結合体においては、第１、第２、および
第３触媒層ならびに第１マトリツクス層が塗布・
乾燥された電極・マトリツクス結合体を、予備焼
成工程２４において温度150〜280℃（好ましくは
200〜250℃）で予備焼成する。次に、本焼成工程
２５において、電極・マトリツクス結合体を温度
310〜370℃（好ましくは330〜360℃）で焼成す
る。次に、第２マトリツクス層の塗布・乾燥工程
２６において、第１マトリツクス層１２Ａの上に
第２マトリツクス層１２Ｂを第１図の塗布・乾燥
工程２１と全く同一の方法で塗布し乾燥する。次
に、最終焼成工程２７において、第２マトリツク
ス層１２Ｂを塗布した電極・マトリツクス結合体
を温度150〜320℃（好ましくは200〜280℃）で最
終焼成して電極・マトリツクス結合体を完成させ
る。
リツクス結合体においては、第１、第２、および
第３触媒層ならびに第１マトリツクス層が塗布・
乾燥された電極・マトリツクス結合体を、予備焼
成工程２４において温度150〜280℃（好ましくは
200〜250℃）で予備焼成する。次に、本焼成工程
２５において、電極・マトリツクス結合体を温度
310〜370℃（好ましくは330〜360℃）で焼成す
る。次に、第２マトリツクス層の塗布・乾燥工程
２６において、第１マトリツクス層１２Ａの上に
第２マトリツクス層１２Ｂを第１図の塗布・乾燥
工程２１と全く同一の方法で塗布し乾燥する。次
に、最終焼成工程２７において、第２マトリツク
ス層１２Ｂを塗布した電極・マトリツクス結合体
を温度150〜320℃（好ましくは200〜280℃）で最
終焼成して電極・マトリツクス結合体を完成させ
る。
以上の製造方法で製造された電極・マトリツク
ス結合体は、触媒層１１と第１マトリツクス層１
２Ａのみを高温で焼成し、第２マトリツクス層１
２Ｂは結着剤であるポリテトラフルオロエチレン
の溶融温度（327℃）未満の低温で焼成されてい
るので、マトリツクス層１２Ｂの撥水性が弱く、
りん酸等電解質のマトリツクス層１２沿層方向の
含浸・浸透性が著しく向上し、電解質の補給など
も容易にできた。勿論、この場合もマトリツクス
層１２は強固で、かつ、りん酸等電解質のマトリ
ツクス層１２貫層方向への含浸・浸透性が良く、
触媒層１１のぬれ性のバランスも良いので、出力
電圧が高くかつ経時変化も小さくなり、燃料電池
の信頼性を高めることができた。
ス結合体は、触媒層１１と第１マトリツクス層１
２Ａのみを高温で焼成し、第２マトリツクス層１
２Ｂは結着剤であるポリテトラフルオロエチレン
の溶融温度（327℃）未満の低温で焼成されてい
るので、マトリツクス層１２Ｂの撥水性が弱く、
りん酸等電解質のマトリツクス層１２沿層方向の
含浸・浸透性が著しく向上し、電解質の補給など
も容易にできた。勿論、この場合もマトリツクス
層１２は強固で、かつ、りん酸等電解質のマトリ
ツクス層１２貫層方向への含浸・浸透性が良く、
触媒層１１のぬれ性のバランスも良いので、出力
電圧が高くかつ経時変化も小さくなり、燃料電池
の信頼性を高めることができた。
なお、上記実施例では触媒層１１の撥水剤１４
およびマトリツクス層１２の結着剤１６としてポ
リテトラフルオロエチレンを使用したが、これに
限定されるものではなく、ヘキサフルオロプロピ
レンーテトラフルオロエチレン共重合体、フツ化
黒鉛、およびポリトリフルオロエチレンから選ば
れた少なくとも１種も使用できる。また、触媒層
１１の造孔剤は、炭酸水素アンモニウムに限定さ
れるものではなく、アンモニウムカルボキシメチ
ルセルロースまたは炭酸アンモニウムなども使用
できる。
およびマトリツクス層１２の結着剤１６としてポ
リテトラフルオロエチレンを使用したが、これに
限定されるものではなく、ヘキサフルオロプロピ
レンーテトラフルオロエチレン共重合体、フツ化
黒鉛、およびポリトリフルオロエチレンから選ば
れた少なくとも１種も使用できる。また、触媒層
１１の造孔剤は、炭酸水素アンモニウムに限定さ
れるものではなく、アンモニウムカルボキシメチ
ルセルロースまたは炭酸アンモニウムなども使用
できる。
以上の実施例において、電解質はりん酸のみに
限定されるものではなく、勿論アルカリ液に対し
ても適用できる。さらに、電極・マトリツクス結
合体において、触媒層の層数は３層に限定される
ものではなく、マトリツクス層も２層に限定され
るものではなく、さらに多層の触媒層およびマト
リツクス層も使用できる。
限定されるものではなく、勿論アルカリ液に対し
ても適用できる。さらに、電極・マトリツクス結
合体において、触媒層の層数は３層に限定される
ものではなく、マトリツクス層も２層に限定され
るものではなく、さらに多層の触媒層およびマト
リツクス層も使用できる。
この発明は以上説明したとおり、多孔性の電極
基材と、この電極基材の表面に形成されそれぞれ
触媒粉末および撥水剤からなる２層以上の触媒層
と、この触媒層の表面に形成されそれぞれマトリ
ツクス粉末材料および結着剤からなる２層以上の
マトリツクス層とを有する燃料電池の電極・マト
リツクス結合体であつて、上記各触媒層に含まれ
る撥水剤の量は、上記電極基材側から上記マトリ
ツクス層側に向かい順次減少すると共に、上記各
触媒層に造孔剤により形成される空隙の空隙率
は、上記電極基材側から上記マトリツクス層側に
向かい順次減少し、かつ、上記各マトリツクス層
に含まれる結着剤の量は、上記触媒層側から上記
マトリツクス層の表面側に向かい順次増加するの
で、りん酸等の電解質の含浸・浸透性が良く、触
媒層との接着性の良いマトリツクス層を有し、触
媒層内の電解質に対する撥水・親水性等のぬれ性
のバランスを向上させた燃料電池の電極・マトリ
ツクス結合体が得られる効果がある。さらに、出
力電圧が高くかつ経時変化が小さく、信頼性の高
い燃料電池が得られる効果がある。
基材と、この電極基材の表面に形成されそれぞれ
触媒粉末および撥水剤からなる２層以上の触媒層
と、この触媒層の表面に形成されそれぞれマトリ
ツクス粉末材料および結着剤からなる２層以上の
マトリツクス層とを有する燃料電池の電極・マト
リツクス結合体であつて、上記各触媒層に含まれ
る撥水剤の量は、上記電極基材側から上記マトリ
ツクス層側に向かい順次減少すると共に、上記各
触媒層に造孔剤により形成される空隙の空隙率
は、上記電極基材側から上記マトリツクス層側に
向かい順次減少し、かつ、上記各マトリツクス層
に含まれる結着剤の量は、上記触媒層側から上記
マトリツクス層の表面側に向かい順次増加するの
で、りん酸等の電解質の含浸・浸透性が良く、触
媒層との接着性の良いマトリツクス層を有し、触
媒層内の電解質に対する撥水・親水性等のぬれ性
のバランスを向上させた燃料電池の電極・マトリ
ツクス結合体が得られる効果がある。さらに、出
力電圧が高くかつ経時変化が小さく、信頼性の高
い燃料電池が得られる効果がある。
また、この発明の別の発明は、多孔性の電極基
材の表面に触媒粉末と撥水剤と造孔剤との混合部
を塗布・乾燥して第１触媒層を形成する工程と、
触媒粉末と第１触媒層より相対的に少量の撥水剤
と第１触媒層より相対的に少量の造孔剤との混合
物を第１触媒層の表面に塗布・乾燥して第２触媒
層を形成する工程と、触媒粉末と第２触媒層より
相対的に少量の撥水剤と第２触媒層より相対的に
少量の造孔剤との混合物を第２触媒層の表面に塗
布・乾燥して第３触媒層を形成する工程と、マト
リツクス粉末材料と結着剤との混合物を前記工程
で形成された第３触媒層の表面に塗装・乾燥して
第１マトリツクス層を形成する工程と、マトリツ
クス粉末材料と第１マトリツクス層より相対的に
多量の結着剤との混合物を第１マトリツクス層の
表面に塗布・乾燥して第２マトリツクス層を形成
する工程と、上記第１、第２、および第３触媒層
ならびに第１および第２マトリツクス層が形成さ
れた電極・マトリツクス結合体を予備焼成する工
程と、予備焼成された電極・マトリツクス結合体
を最終焼成する工程と、を有するので、上記のよ
うな燃料電池の電極・マトリツクス結合体が容易
に得られる効果がある。
材の表面に触媒粉末と撥水剤と造孔剤との混合部
を塗布・乾燥して第１触媒層を形成する工程と、
触媒粉末と第１触媒層より相対的に少量の撥水剤
と第１触媒層より相対的に少量の造孔剤との混合
物を第１触媒層の表面に塗布・乾燥して第２触媒
層を形成する工程と、触媒粉末と第２触媒層より
相対的に少量の撥水剤と第２触媒層より相対的に
少量の造孔剤との混合物を第２触媒層の表面に塗
布・乾燥して第３触媒層を形成する工程と、マト
リツクス粉末材料と結着剤との混合物を前記工程
で形成された第３触媒層の表面に塗装・乾燥して
第１マトリツクス層を形成する工程と、マトリツ
クス粉末材料と第１マトリツクス層より相対的に
多量の結着剤との混合物を第１マトリツクス層の
表面に塗布・乾燥して第２マトリツクス層を形成
する工程と、上記第１、第２、および第３触媒層
ならびに第１および第２マトリツクス層が形成さ
れた電極・マトリツクス結合体を予備焼成する工
程と、予備焼成された電極・マトリツクス結合体
を最終焼成する工程と、を有するので、上記のよ
うな燃料電池の電極・マトリツクス結合体が容易
に得られる効果がある。
この発明のさらに別の発明は、多孔性の電極基
材の表面に触媒粉末と撥水剤と造孔剤との混合物
を塗布・乾燥して第１触媒層を形成する工程と、
触媒粉末と第１触媒層より相対的に少量の撥水剤
と第１触媒層より相対的に少量の造孔剤との混合
物を第１触媒層の表面に塗布・乾燥して第２触媒
層を形成する工程と、触媒粉末と第２触媒層より
相対的に少量の撥水剤と第２触媒層より相対的に
少量の造孔剤との混合物を第２触媒層の表面に塗
布・乾燥して第３触媒層を形成する工程と、マト
リツクス粉末材料と結着剤との混合物を上記工程
で形成された第３触媒層の表面に塗布・乾燥して
第１マトリツクス層を形成する工程と、上記第
１、第２、および第３触媒層ならびに第１マトリ
ツクス層が形成された電極・マトリツクス結合体
を予備焼成する工程と、予備焼成された電極・マ
トリツクス結合体を本焼成する工程と、マトリツ
クス粉末材料と第１マトリツクス層より相対的に
多量の結着剤との混合物を第１マトリツクス層の
表面に塗布・乾燥して第２マトリツクス層を形成
する工程と、上記第１、第２、および第３触媒層
ならびに第１および第２マトリツクス層が形成さ
れた電極・マトリツクス結合体を上記本焼成より
低い温度で最終焼成する工程とを有するので、第
２マトリツクス層の撥水性が弱く、りん酸等電解
質のマトリツクス層沿層方向の含浸・浸透性が著
しく向上し、電解質の補給なども容易にでき、信
頼性の高い燃料電池が得られる効果がある。
材の表面に触媒粉末と撥水剤と造孔剤との混合物
を塗布・乾燥して第１触媒層を形成する工程と、
触媒粉末と第１触媒層より相対的に少量の撥水剤
と第１触媒層より相対的に少量の造孔剤との混合
物を第１触媒層の表面に塗布・乾燥して第２触媒
層を形成する工程と、触媒粉末と第２触媒層より
相対的に少量の撥水剤と第２触媒層より相対的に
少量の造孔剤との混合物を第２触媒層の表面に塗
布・乾燥して第３触媒層を形成する工程と、マト
リツクス粉末材料と結着剤との混合物を上記工程
で形成された第３触媒層の表面に塗布・乾燥して
第１マトリツクス層を形成する工程と、上記第
１、第２、および第３触媒層ならびに第１マトリ
ツクス層が形成された電極・マトリツクス結合体
を予備焼成する工程と、予備焼成された電極・マ
トリツクス結合体を本焼成する工程と、マトリツ
クス粉末材料と第１マトリツクス層より相対的に
多量の結着剤との混合物を第１マトリツクス層の
表面に塗布・乾燥して第２マトリツクス層を形成
する工程と、上記第１、第２、および第３触媒層
ならびに第１および第２マトリツクス層が形成さ
れた電極・マトリツクス結合体を上記本焼成より
低い温度で最終焼成する工程とを有するので、第
２マトリツクス層の撥水性が弱く、りん酸等電解
質のマトリツクス層沿層方向の含浸・浸透性が著
しく向上し、電解質の補給なども容易にでき、信
頼性の高い燃料電池が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す工程図、第
２図は第１図の工程により造られた燃料電池の電
極・マトリツクス結合体の概略断面図、第３図は
この発明の他の実施例を示す工程図、第４図は従
来の燃料電池の電極・マトリツクス結合体の製造
方法の工程図、第５図は第４図の工程により造ら
れた燃料電池の電極・マトリツクス結合体の概略
断面図である。 図において、１は準備工程、２は撥水処理工
程、１０は電極基材、１１は触媒層、１１Ａは第
１触媒層、１１Ｂは第２触媒層、１１Ｃは第３触
媒層、１２はマトリツクス層、１２Ａは第１マト
リツクス層、１２Ｂは第２マトリツクス層、１３
は触媒粉末、１４は撥水剤、１５はマトリツクス
粉末材料、１６は結着剤、１７，１８，１９，２
０，２１，２６は塗布・乾燥工程、２２，２４は
予備焼成工程、２３，２７は最終焼成工程、２５
は本焼成工程である。なお、各図中、同一符号は
同一または相当部分を示す。
２図は第１図の工程により造られた燃料電池の電
極・マトリツクス結合体の概略断面図、第３図は
この発明の他の実施例を示す工程図、第４図は従
来の燃料電池の電極・マトリツクス結合体の製造
方法の工程図、第５図は第４図の工程により造ら
れた燃料電池の電極・マトリツクス結合体の概略
断面図である。 図において、１は準備工程、２は撥水処理工
程、１０は電極基材、１１は触媒層、１１Ａは第
１触媒層、１１Ｂは第２触媒層、１１Ｃは第３触
媒層、１２はマトリツクス層、１２Ａは第１マト
リツクス層、１２Ｂは第２マトリツクス層、１３
は触媒粉末、１４は撥水剤、１５はマトリツクス
粉末材料、１６は結着剤、１７，１８，１９，２
０，２１，２６は塗布・乾燥工程、２２，２４は
予備焼成工程、２３，２７は最終焼成工程、２５
は本焼成工程である。なお、各図中、同一符号は
同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 多孔性の電極基材と、 この電極基材の表面に形成されそれぞれ触媒粉
末および撥水剤からなる２層以上の触媒層と、 この触媒層の表面に形成されそれぞれマトリツ
クス粉末材料および結着剤からなる２層以上のマ
トリツクス層と を有する燃料電池の電極・マトリツクス結合体で
あつて、 上記各触媒層に含まれる撥水剤の量は、上記電
極基材側から上記マトリツクス層側に向かい順次
減少すると共に、上記各触媒層に造孔剤により形
成される空隙の空隙率は、上記電極基材側から上
記マトリツクス層側に向かい順次減少し、 かつ、上記各マトリツクス層に含まれる結着剤
の量は、上記触媒層側から上記マトリツクス層の
表面側に向かい順次増加することを特徴とする燃
料電池の電極・マトリツクス結合体。 ２ マトリツクス層に隣接する触媒層は、この触
媒層の空隙に上記マトリツクス層が充填されない
空隙率を有することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の燃料電池の電極・マトリツクス結合
体。 ３ 触媒層の撥水剤とマトリツクス層の結着剤と
は、同一の材料が用いられることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の燃料電池の電極・マト
リツクス結合体。 ４ 触媒層の撥水剤およびマトリツクス層の結着
剤は、ポリテトラフルオロエチレン、ヘキサフル
オロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合
体、フツ化黒鉛、およびポリトリフルオロエチレ
ンからなる群から選ばれた少なくとも１種である
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の燃
料電池の電極・マトリツクス結合体。 ５ 触媒層に空隙を形成する造孔剤は、アンモニ
ウムカルボキシメチルセルロース、炭酸アンモニ
ウム、および炭酸水素アンモニウムからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の燃料電池の電極・
マトリツクス結合体。 ６ 触媒層は第１触媒層、第２触媒層および第３
触媒層の３層であり、かつマトリツクス層は第１
マトリツクス層および第２マトリツクス層の２層
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の燃料電池の電極・マトリツクス結合体。 ７ 第１ないし第３触媒層の撥水剤は、ポリテト
ラフルオロエチレンであり、これらの触媒層中の
触媒粉末100重量部に対する撥水剤の混合比は、
第１触媒層では150〜400重量部、第２触媒層では
30〜200重量部、第３触媒層では１〜40重量部で
あることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
の燃料電池の電極・マトリツクス結合体。 ８ 第１ないし第３触媒層に空隙を形成する造孔
剤は、炭酸水素アンモニウムであり、これらの触
媒層中の触媒粉末100重量部に対する造孔剤の混
合比は、第１触媒層では20〜80重量部、第２触媒
層では10〜50重量部、第３触媒層では１〜20重量
部であることを特徴とする特許請求の範囲第６項
記載の燃料電池の電極・マトリツクス結合体。 ９ 第１ないし第３触媒層の空隙率は、第１触媒
層では70〜90％、第２触媒層では55〜85％、第３
触媒層では45〜80％であることを特徴とする特許
請求の範囲第６項記載の燃料電池の電極・マトリ
ツクス結合体。 １０ 第１および第２マトリツクス層の結着剤
は、ポリテトラフルオロエチレンであり、これら
のマトリツクス層中の平均粒子径は約1μｍであ
り、さらにマトリツクス粉末材料100重量部に対
する結着剤の混合比は、第１マトリツクス層では
0.1〜２重量部、第２マトリツクス層では１〜５
重量部であることを特徴とする特許請求の範囲第
６項記載の燃料電池の電極・マトリツクス結合
体。 １１ 多孔性の電極基材の表面に触媒粉末と撥水
剤と造孔剤との混合物を塗布・乾燥して第１触媒
層を形成する工程と、 触媒粉末と第１触媒層より相対的に少量の撥水
剤と第１触媒層より相対的に少量の造孔剤との混
合物を第１触媒層の表面に塗布・乾燥して第２触
媒層を形成する工程と、 触媒粉末と第２触媒層より相対的に少量の撥水
剤と第２触媒層より相対的に少量の造孔剤との混
合物を第２触媒層の表面に塗布・乾燥して第３触
媒層を形成する工程と、 マトリツクス粉末材料と結着剤との混合物を上
記工程で形成された第３触媒層の表面に塗布・乾
燥して第１マトリツクス層を形成する工程と、 マトリツクス粉末材料と第１マトリツクス層よ
り相対的に多量の結着剤との混合物を第１マトリ
ツクス層の表面に塗布・乾燥して第２マトリツク
ス層を形成する工程と、 上記第１、第２、および第３触媒層ならびに第
１および第２マトリツクス層が形成された電極・
マトリツクス結合体を予備焼成する工程と、 予備焼成された電極・マトリツクス結合体を最
終焼成する工程と を有することを特徴とする燃料電池の電極・マト
リツクス結合体の製造方法。 １２ 予備焼成を温度150〜280℃で行い、かつ、
最終焼成を温度310〜370℃で行うことを特徴とす
る特許請求の範囲第１１項記載の燃料電池の電
極・マトリツクス結合体の製造方法。 １３ 多孔性の電極基材の表面に触媒粉末と撥水
剤と造孔剤との混合物を塗布・乾燥して第１触媒
層を形成する工程と、 触媒粉末と第１触媒層より相対的に少量の撥水
剤と第１触媒層より相対的に少量の造孔剤との混
合物を第１触媒層の表面に塗布・乾燥して第２触
媒層を形成する工程と、 触媒粉末と第２触媒層より相対的に少量の撥水
剤と第２触媒層より相対的に少量の造孔剤との混
合物を第２触媒層の表面に塗布・乾燥して第３触
媒層を形成する工程と、 マトリツクス粉末材料と結着剤との混合物を上
記工程で形成された第３触媒層の表面に塗布・乾
燥して第１マトリツクス層を形成する工程と、 上記第１、第２、および第３触媒層ならびに第
１マトリツクス層が形成された電極・マトリツク
ス結合体を予備焼成する工程と、 予備焼成された電極・マトリツクス結合体を本
焼成する工程と、 マトリツクス粉末材料と第１マトリツクス層よ
り相対的に多量の結着剤との混合物を第１マトリ
ツクス層の表面に塗布・乾燥して第２マトリツク
ス層を形成する工程と、 上記第１、第２、および第３触媒層ならびに第
１および第２マトリツクス層が形成された電極・
マトリツクス結合体を上記本焼成より低い温度で
最終焼成する工程と を有することを特徴とする燃料電池の電極・マト
リツクス結合体の製造方法。 １４ 予備焼成を温度150〜280℃で行い、本焼成
を温度310〜370℃で行い、かつ、最終焼成を温度
150〜320℃で行うことを特徴とする特許請求の範
囲第１３項記載の燃料電池の電極・マトリツクス
結合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61067194A JPS62226583A (ja) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | 燃料電池の電極・マトリツクス結合体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61067194A JPS62226583A (ja) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | 燃料電池の電極・マトリツクス結合体とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62226583A JPS62226583A (ja) | 1987-10-05 |
| JPH0577151B2 true JPH0577151B2 (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=13337850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61067194A Granted JPS62226583A (ja) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | 燃料電池の電極・マトリツクス結合体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62226583A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07176310A (ja) * | 1993-12-20 | 1995-07-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 電極及びその電極とイオン交換膜との接合体 |
| US6967039B2 (en) * | 2003-07-28 | 2005-11-22 | General Motors Corporation | Untreated diffusion media with mesoporous layer and devices incorporating the same |
| US7332240B2 (en) * | 2003-07-28 | 2008-02-19 | General Motors Corporation | Spatially varying diffusion media and devices incorporating the same |
| JP6543451B2 (ja) * | 2014-10-02 | 2019-07-10 | フタムラ化学株式会社 | 空気電池電極用複合多孔質体及びこれを用いた空気電池電極体 |
| JP7452480B2 (ja) * | 2021-03-25 | 2024-03-19 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒層及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-03-27 JP JP61067194A patent/JPS62226583A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62226583A (ja) | 1987-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3899354A (en) | Gas electrodes and a process for producing them | |
| JP4938179B2 (ja) | ポリマー電解質−燃料電池用のガス分配構造体、この種の電池用の膜−電極ユニット、ポリマー電解質−燃料電池、及びガス分配構造体の製造方法 | |
| KR100201572B1 (ko) | 코팅 및 롤링의 혼합법에 의한 연료전지의 전극 제조방법 | |
| JPH01189866A (ja) | 溶融塩型燃料電池用アノードとその製造方法 | |
| JP2001160406A (ja) | 固体高分子型燃料電池の電極およびその製造方法 | |
| US5219682A (en) | Method of making a solid electrolyte separator | |
| JP2003109608A (ja) | 電極材料およびその燃料電池への適用 | |
| JPH0577151B2 (ja) | ||
| JPH08213027A (ja) | 電気化学装置用電極とその製造方法 | |
| CN114335696A (zh) | 膜电极一体化结构及制备方法与应用 | |
| KR100614100B1 (ko) | 나피온 이오노머 용액의 완전 건조전 전극상막 방법을이용하는 연료 전지용 막전극접합체의 제조 방법 및 그에의해 제조되는 연료 전지용 막전극접합체 | |
| JPH0652863A (ja) | 固体電解質型燃料電池の電極体およびその製造方法 | |
| GB2209621A (en) | Fuel cell electrolyte matrix | |
| JPH05234599A (ja) | 燃料電池用ガス拡散電極及びその製造方法 | |
| JPS58165259A (ja) | マトリツクス型燃料電池の電極−マトリツクス結合体およびその製作方法 | |
| JPH0644985A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池用電極 | |
| JPH0371056A (ja) | 電気化学的素子の製造方法 | |
| JP2657015B2 (ja) | リン酸型燃料電池の含浸用電解質 | |
| JPS63181260A (ja) | 燃料電池用電極 | |
| JP3266525B2 (ja) | 電極膜付基体の製造方法 | |
| JPS598030B2 (ja) | ガス拡散電極の製造法 | |
| JPS60133660A (ja) | 燃料電池の電極基材の製造方法 | |
| JPS58166638A (ja) | 燃料電池 | |
| JPS58155667A (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池 | |
| JPH03236159A (ja) | 燃料電池用電極触媒層の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |