JPH07282814A - ガス拡散電極の製造方法 - Google Patents
ガス拡散電極の製造方法Info
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- JPH07282814A JPH07282814A JP6087519A JP8751994A JPH07282814A JP H07282814 A JPH07282814 A JP H07282814A JP 6087519 A JP6087519 A JP 6087519A JP 8751994 A JP8751994 A JP 8751994A JP H07282814 A JPH07282814 A JP H07282814A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 性能の向上したガス拡散電極が得られ、さら
に大型のガス拡散電極が得られる製造方法を提供する。 【構成】 親水性カーボンブラック、撥水性カーボンブ
ラック及びフッ素樹脂より成る反応層用シート並びに撥
水性カーボンブラック及びフッ素樹脂より成るガス拡散
層用シートをそれぞれ圧延した後、25kg/cm2乃至 100kg
/cm2の圧にて30秒乃至40分間加熱加圧して接合する。
に大型のガス拡散電極が得られる製造方法を提供する。 【構成】 親水性カーボンブラック、撥水性カーボンブ
ラック及びフッ素樹脂より成る反応層用シート並びに撥
水性カーボンブラック及びフッ素樹脂より成るガス拡散
層用シートをそれぞれ圧延した後、25kg/cm2乃至 100kg
/cm2の圧にて30秒乃至40分間加熱加圧して接合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池、二次電池、電
気化学的リアクター、めっき用陽極、食塩電解用陽極等
に用いるガス拡散電極の製造方法に関する。
気化学的リアクター、めっき用陽極、食塩電解用陽極等
に用いるガス拡散電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガス拡散電極の製造方法として、
親水性カーボンブラック（表面に−ＣＯＯＨ等の水と親
和性のある活性基を持つもの）に白金触媒を担持したも
のと撥水性カーボンブラック（グラファイト化が進行し
ており、水と親和性のある活性基を持たないもの）とポ
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂
を混合してプレスを行い反応層を作成し、一方撥水性カ
ーボンブラックとフッ素樹脂を混合してプレスすること
によりガス拡散層を作成し、それぞれ得られた反応層と
ガス拡散層を接合することによりガス拡散層が得られて
いた。ところが、この方法で作成したものはフッ素樹脂
が溶融し結着作用はあるもののフッ素樹脂の繊維化がお
こらず、強度の低いものであった。
親水性カーボンブラック（表面に−ＣＯＯＨ等の水と親
和性のある活性基を持つもの）に白金触媒を担持したも
のと撥水性カーボンブラック（グラファイト化が進行し
ており、水と親和性のある活性基を持たないもの）とポ
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂
を混合してプレスを行い反応層を作成し、一方撥水性カ
ーボンブラックとフッ素樹脂を混合してプレスすること
によりガス拡散層を作成し、それぞれ得られた反応層と
ガス拡散層を接合することによりガス拡散層が得られて
いた。ところが、この方法で作成したものはフッ素樹脂
が溶融し結着作用はあるもののフッ素樹脂の繊維化がお
こらず、強度の低いものであった。
【０００３】そのため本発明者らは、親水性と撥水性の
カーボンブラックとフッ素樹脂より作製したケーキ、及
び撥水性のカーボンブラックとフッ素樹脂より作製した
ケーキのそれぞれに溶剤を浸透させ、ロール圧延するこ
とにより、フッ素樹脂を繊維化し、強度の高い反応層及
びガス拡散層を作成し、しかる後両シートを加熱加圧接
合することにより、ガス拡散電極を製造する方法を発明
した。（特開昭６２−１５６２８６）
カーボンブラックとフッ素樹脂より作製したケーキ、及
び撥水性のカーボンブラックとフッ素樹脂より作製した
ケーキのそれぞれに溶剤を浸透させ、ロール圧延するこ
とにより、フッ素樹脂を繊維化し、強度の高い反応層及
びガス拡散層を作成し、しかる後両シートを加熱加圧接
合することにより、ガス拡散電極を製造する方法を発明
した。（特開昭６２−１５６２８６）
【０００４】ところがこの製造方法で製造する場合、フ
ッ素樹脂の溶着を完全にするため従来は加圧時のプレス
を 600kg/cm2程度の圧力で３秒間ほど行なっていたが、
大きなガス拡散電極を作製しようとする場合プレスの能
力として膨大なものが必要となるという問題があった。
さらに従来得られているガス拡散電極はその特性がまだ
十分に満足ゆくものとはいえず、さらに性能の向上した
ものが望まれていた。
ッ素樹脂の溶着を完全にするため従来は加圧時のプレス
を 600kg/cm2程度の圧力で３秒間ほど行なっていたが、
大きなガス拡散電極を作製しようとする場合プレスの能
力として膨大なものが必要となるという問題があった。
さらに従来得られているガス拡散電極はその特性がまだ
十分に満足ゆくものとはいえず、さらに性能の向上した
ものが望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決し、さらに性能の良いガス拡散電極が得られ、また大
型のガス拡散電極が容易に得られる製造方法を提供する
ことを目的とする。
決し、さらに性能の良いガス拡散電極が得られ、また大
型のガス拡散電極が容易に得られる製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は親水性と撥水性
のカーボンブラックとフッ素樹脂と水との混合物より反
応層用ケーキを作製し、一方撥水性カーボンブラックと
フッ素樹脂と水との混合物よりガス拡散層用ケーキを作
製し、次に両ケーキに溶剤を浸透させ夫々圧延し、次い
で夫々加熱して水及び溶剤を除去してシートを作製した
後、両シートを加熱加圧接合するガス拡散電極の製造方
法において、加熱加圧時のプレス圧を25kg/cm2乃至 100
kg/cm2とし、プレス時間を30秒乃至40分間とするもので
ある。さらに他の本発明は、加熱加圧時のプレス圧を45
kg/cm2乃至55kg/cm2とし、またプレス時間を30秒乃至90
秒とするものである。
のカーボンブラックとフッ素樹脂と水との混合物より反
応層用ケーキを作製し、一方撥水性カーボンブラックと
フッ素樹脂と水との混合物よりガス拡散層用ケーキを作
製し、次に両ケーキに溶剤を浸透させ夫々圧延し、次い
で夫々加熱して水及び溶剤を除去してシートを作製した
後、両シートを加熱加圧接合するガス拡散電極の製造方
法において、加熱加圧時のプレス圧を25kg/cm2乃至 100
kg/cm2とし、プレス時間を30秒乃至40分間とするもので
ある。さらに他の本発明は、加熱加圧時のプレス圧を45
kg/cm2乃至55kg/cm2とし、またプレス時間を30秒乃至90
秒とするものである。
【０００７】
【作用】本発明は従来 600kg/cm2程度の圧力で行なわれ
ているものを、圧力を下げてもプレス時間を長くするこ
とにより溶融したフッ素樹脂の浸透を十分に行なわせる
ようにしたものである。プレス圧を25kg/cm2乃至 100kg
/cm2の範囲としたのは、25kg/cm2未満では溶融したフッ
素樹脂の浸透が十分に行なわれず、また 100kg/cm2を越
えると大型のガス拡散電極を作製した場合のプレス圧減
少効果があまり期待できなくなるためである。なお、フ
ッ素樹脂の浸透効果、プレス圧の減少効果をさらに期待
する場合は、45kg/cm2乃至55kg/cm2の範囲が好ましいも
のである。
ているものを、圧力を下げてもプレス時間を長くするこ
とにより溶融したフッ素樹脂の浸透を十分に行なわせる
ようにしたものである。プレス圧を25kg/cm2乃至 100kg
/cm2の範囲としたのは、25kg/cm2未満では溶融したフッ
素樹脂の浸透が十分に行なわれず、また 100kg/cm2を越
えると大型のガス拡散電極を作製した場合のプレス圧減
少効果があまり期待できなくなるためである。なお、フ
ッ素樹脂の浸透効果、プレス圧の減少効果をさらに期待
する場合は、45kg/cm2乃至55kg/cm2の範囲が好ましいも
のである。
【０００８】また、プレス時間を30秒乃至40分としたの
は、30秒未満ではフッ素樹脂の浸透が十分には行なわれ
ず、また40分を越えるとガス拡散電極を製造するための
時間が長くなりすぎるばかりでなく、比抵抗、引張強度
等の特性が低下してしまうためである。製造時間の短縮
化を考えた場合、30秒乃至90秒がより好ましい範囲であ
る。
は、30秒未満ではフッ素樹脂の浸透が十分には行なわれ
ず、また40分を越えるとガス拡散電極を製造するための
時間が長くなりすぎるばかりでなく、比抵抗、引張強度
等の特性が低下してしまうためである。製造時間の短縮
化を考えた場合、30秒乃至90秒がより好ましい範囲であ
る。
【０００９】
【実施例１】平均粒径 420Åの親水性カーボンブラック
と平均粒径 0.3μｍのＰＴＦＥ粉末を13：７の割合で水
に加え50℃にてコロイドミルで撹拌混合した後、混合液
を冷凍した後解凍し、親水性カーボンブラックとＰＴＦ
Ｅ粉末の混合液を作製した。一方平均粒径 420Åの撥水
性カーボンブラックと平均粒径 0.3μｍのＰＴＦＥ粉末
を６：４の割合で水に加え、50℃にてコロイドミルで混
合撹拌した後冷凍し、その後解凍し撥水性カーボンブラ
ックとＰＴＦＥ粉末の混合液を作成した。上記得られた
親水性カーボンブラックとＰＴＦＥ粉末の混合液及び撥
水性カーボンブラックとＰＴＦＥ粉末の混合液を７：６
の割合で混合した後、濾過器で濾過し濾過板上に反応層
用ケーキを作製した。他方上記と同じ撥水性カーボンブ
ラックとＰＴＦＥ粉末を７：３の割合で水に加え、50℃
にてコロイドミルで混合撹拌した後冷凍し、解凍して得
た液を濾過器で濾過することにより、濾過板上にガス拡
散層用ケーキを作製した。
と平均粒径 0.3μｍのＰＴＦＥ粉末を13：７の割合で水
に加え50℃にてコロイドミルで撹拌混合した後、混合液
を冷凍した後解凍し、親水性カーボンブラックとＰＴＦ
Ｅ粉末の混合液を作製した。一方平均粒径 420Åの撥水
性カーボンブラックと平均粒径 0.3μｍのＰＴＦＥ粉末
を６：４の割合で水に加え、50℃にてコロイドミルで混
合撹拌した後冷凍し、その後解凍し撥水性カーボンブラ
ックとＰＴＦＥ粉末の混合液を作成した。上記得られた
親水性カーボンブラックとＰＴＦＥ粉末の混合液及び撥
水性カーボンブラックとＰＴＦＥ粉末の混合液を７：６
の割合で混合した後、濾過器で濾過し濾過板上に反応層
用ケーキを作製した。他方上記と同じ撥水性カーボンブ
ラックとＰＴＦＥ粉末を７：３の割合で水に加え、50℃
にてコロイドミルで混合撹拌した後冷凍し、解凍して得
た液を濾過器で濾過することにより、濾過板上にガス拡
散層用ケーキを作製した。
【００１０】次にここで作製した２種類のケーキにナフ
サを浸透させ、夫々ロール圧延して厚さ 0.5mmとなし、
次いで夫々 280℃で加熱して乾燥し且つナフサを除去し
て反応層用シート及びガス拡散層用シートを作製した。
ここで得られた両シートを夫々 100mm角に切断した後、
380℃で50kg/cm2の圧で 0.2秒から60分の間で保持時間
を変化させて加熱加圧し、両シートを接合した。その
後、親水性カーボンブラックを含有するシートの表面に
塩化白金酸の溶液を白金が 0.6mg/cm2となるように塗布
含浸させた後、空気中 200℃で加熱分解し、Ｈ2 中 200
℃で還元して白金を親水性カーボンブラックに担持させ
ることにより、ガス拡散電極を作製した。
サを浸透させ、夫々ロール圧延して厚さ 0.5mmとなし、
次いで夫々 280℃で加熱して乾燥し且つナフサを除去し
て反応層用シート及びガス拡散層用シートを作製した。
ここで得られた両シートを夫々 100mm角に切断した後、
380℃で50kg/cm2の圧で 0.2秒から60分の間で保持時間
を変化させて加熱加圧し、両シートを接合した。その
後、親水性カーボンブラックを含有するシートの表面に
塩化白金酸の溶液を白金が 0.6mg/cm2となるように塗布
含浸させた後、空気中 200℃で加熱分解し、Ｈ2 中 200
℃で還元して白金を親水性カーボンブラックに担持させ
ることにより、ガス拡散電極を作製した。
【００１１】
【従来例】実施例１と同様の方法で反応層用シート及び
ガス拡散用シートを作製した後、夫々 100mm角に切断
し、 380℃で 600kg/cm2の圧力で３秒間加熱加圧し、両
シートを接合した。その後実施例１と同様の方法で白金
を担持させガス拡散電極を作製した。
ガス拡散用シートを作製した後、夫々 100mm角に切断
し、 380℃で 600kg/cm2の圧力で３秒間加熱加圧し、両
シートを接合した。その後実施例１と同様の方法で白金
を担持させガス拡散電極を作製した。
【００１２】
【実施例２】実施例１及び従来例にて作製したガス拡散
電極の引張強度及び比抵抗を下記条件にて測定した。 （引張強度測定条件） 試料幅 ５mm 引張速度 0.5mm/sec （比抵抗測定条件） 四端子法にて測定 試料片 幅１cm、長さ５cm、厚さ 0.5mmの短冊状のもの
を使用 その結果実施例１で得られたガス拡散電極の引張強度及
び比抵抗を夫々図１及び図２に示す。なお、従来例で得
られたものの引張強度は16.7kg/cm2であり、比抵抗は、
0.21Ωcmであった。このように実施例１で得られたガス
拡散電極は従来例で得られたものより引張強度は高くま
た比抵抗は低くなっており、性能的に優れていることが
わかる。
電極の引張強度及び比抵抗を下記条件にて測定した。 （引張強度測定条件） 試料幅 ５mm 引張速度 0.5mm/sec （比抵抗測定条件） 四端子法にて測定 試料片 幅１cm、長さ５cm、厚さ 0.5mmの短冊状のもの
を使用 その結果実施例１で得られたガス拡散電極の引張強度及
び比抵抗を夫々図１及び図２に示す。なお、従来例で得
られたものの引張強度は16.7kg/cm2であり、比抵抗は、
0.21Ωcmであった。このように実施例１で得られたガス
拡散電極は従来例で得られたものより引張強度は高くま
た比抵抗は低くなっており、性能的に優れていることが
わかる。
【００１３】
【実施例３】実施例１で得られたガス拡散電極のうち加
圧を50kg/cm2で１分間行なったもの及び従来例で得られ
たものを用いて燃料電池（25％硫酸水溶液を電解質と
し、酸化性ガス及び還元性ガスとしてそれぞれＯ2 及び
Ｈ2 を１atm で供給し、60℃で作動させたもの）を作製
し、そのときの電流密度と電池出口の関係を測定した。
その結果を図３に示す。このように本発明で得られたガ
ス拡散電極も従来例で得られたガス拡散電極もほぼ同等
の性能であった。
圧を50kg/cm2で１分間行なったもの及び従来例で得られ
たものを用いて燃料電池（25％硫酸水溶液を電解質と
し、酸化性ガス及び還元性ガスとしてそれぞれＯ2 及び
Ｈ2 を１atm で供給し、60℃で作動させたもの）を作製
し、そのときの電流密度と電池出口の関係を測定した。
その結果を図３に示す。このように本発明で得られたガ
ス拡散電極も従来例で得られたガス拡散電極もほぼ同等
の性能であった。
【００１４】
【実施例４】実施例３で用いたのと同じガス拡散電極を
用い、32％水酸化ナトリウム水溶液を60℃で電解したと
きの、電流密度と電位の関係を測定した。その結果を図
４に示すが、このようにソーダ電解においても本発明で
得られたガス拡散電極は従来例で得られたガス拡散電極
とほぼ同等の性能であった。
用い、32％水酸化ナトリウム水溶液を60℃で電解したと
きの、電流密度と電位の関係を測定した。その結果を図
４に示すが、このようにソーダ電解においても本発明で
得られたガス拡散電極は従来例で得られたガス拡散電極
とほぼ同等の性能であった。
【００１５】
【発明の効果】以上の通り、本発明のガス拡散電極の製
造方法によれば、従来品と同等あるいは引張強度等にお
いては性能の優れたガス拡散電極を、低圧のプレスで作
製することができ、大型のガス拡散電極の作製も容易と
なるという多大な効果を奏するものである。
造方法によれば、従来品と同等あるいは引張強度等にお
いては性能の優れたガス拡散電極を、低圧のプレスで作
製することができ、大型のガス拡散電極の作製も容易と
なるという多大な効果を奏するものである。
【図１】実施例１で得られたガス拡散電極の、製造時の
加圧時間と引張強度の関係を示した図である。
加圧時間と引張強度の関係を示した図である。
【図２】実施例１で得られたガス拡散電極の製造時の加
圧時間と比抵抗の関係を示した図である。
圧時間と比抵抗の関係を示した図である。
【図３】本発明で得られたガス拡散電極と従来例のガス
拡散電極で燃料電池を組み立てたときの電流密度と電池
出力の関係を示した図である。
拡散電極で燃料電池を組み立てたときの電流密度と電池
出力の関係を示した図である。
【図４】本発明で得られたガス拡散電極と、従来例のガ
ス拡散電極を用いてソーダ電解を行なったときの、電流
密度と電位の関係を示した図である。
ス拡散電極を用いてソーダ電解を行なったときの、電流
密度と電位の関係を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｍ 4/86 Ｂ
Claims (3)
- 【請求項１】 親水性と撥水性のカーボンブラックとフ
ッ素樹脂と水との混合物より反応層用ケーキを作製し、
一方撥水性カーボンブラックとフッ素樹脂と水との混合
物よりガス拡散層用ケーキを作製し、次に両ケーキに溶
剤を浸透させ夫々圧延し、次いで夫々加熱して水及び溶
剤を除去して反応層用及びガス拡散層用シートを作製し
た後、両シートを加熱加圧接合するガス拡散電極の製造
方法において、加熱加圧時のプレス圧を25kg/cm2乃至 1
00kg/cm2とし、プレス時間を30秒乃至40分間とすること
を特徴とする、ガス拡散電極の製造方法。 - 【請求項２】 上記加熱加圧時のプレス圧を45kg/cm2乃
至55kg/cm2とすることを特徴とする請求項１記載のガス
拡散電極の製造方法。 - 【請求項３】 上記加熱加圧時のプレス時間を30秒乃至
90秒とすることを特徴とする請求項１又は２記載のガス
拡散電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087519A JPH07282814A (ja) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | ガス拡散電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087519A JPH07282814A (ja) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | ガス拡散電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07282814A true JPH07282814A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13917250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6087519A Pending JPH07282814A (ja) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | ガス拡散電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07282814A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999066578A1 (en) * | 1998-06-16 | 1999-12-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| WO2000029643A1 (fr) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Toagosei Co., Ltd. | Materiau d'electrode de diffusion gazeuse, procede de production de ce materiau et procede de production d'une electrode de diffusion gazeuse |
| EP1383184A4 (en) * | 2001-04-27 | 2008-04-16 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | ELECTRODE FOR FUEL CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
-
1994
- 1994-04-01 JP JP6087519A patent/JPH07282814A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999066578A1 (en) * | 1998-06-16 | 1999-12-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| US6746793B1 (en) | 1998-06-16 | 2004-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| WO2000029643A1 (fr) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Toagosei Co., Ltd. | Materiau d'electrode de diffusion gazeuse, procede de production de ce materiau et procede de production d'une electrode de diffusion gazeuse |
| US6428722B1 (en) | 1998-11-12 | 2002-08-06 | Nagakazu Furuya | Gas diffusion electrode material, process for producing the same, and process for producing gas diffusion electrode |
| EP1383184A4 (en) * | 2001-04-27 | 2008-04-16 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | ELECTRODE FOR FUEL CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
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