JPH0845512A - リン酸型燃料電池用電極の製造方法 - Google Patents

リン酸型燃料電池用電極の製造方法

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JPH0845512A
JPH0845512A JP6195966A JP19596694A JPH0845512A JP H0845512 A JPH0845512 A JP H0845512A JP 6195966 A JP6195966 A JP 6195966A JP 19596694 A JP19596694 A JP 19596694A JP H0845512 A JPH0845512 A JP H0845512A
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JP
Japan
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catalyst
phosphoric acid
surfactant
fuel cell
electrode
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Application number
JP6195966A
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English (en)
Inventor
Etsuko Tadano
悦子 只野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Original Assignee
Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 触媒利用率を高め、かつガス拡散性を良好に
し得、更に寿命を長くし得るリン酸型燃料電池用電極の
製造方法を提供する。 【構成】 触媒担持カーボン粉末に所要濃度の界面活性
剤水溶液を加えてボールミルで粉砕して触媒分散液とす
る一方、上記界面活性剤水溶液より低濃度の界面活性剤
水溶液にPTFEディスパージョンを滴下しながら撹拌
し、このPTFE分散液に前記触媒分散液及び所要量の
水を加えて撹拌し、この混合液をろ物が均一な厚さとな
るように多孔性シートでろ過し、ろ物を多孔性電極板に
転写した後、プレス成形し、乾燥し、焼成した後洗浄
し、再度乾燥することにより、触媒担持カーボン粒子及
びPTFE粒子を均一に分散し、又、界面活性剤を除去
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リン酸型燃料電池用電
極の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】リン酸型燃料電池用電極は、カーボンペ
ーパー等の多孔性電極基板上に触媒担持カーボン及びP
TFE(ポリテトラフロオロエチレン)等の撥水性素材
を塗着して電極反応層として構成されている。従来、リ
ン酸型燃料電池用電極は、触媒担持カーボン粉末に界面
活性剤を加えて混合し、この混合液にPTFEディスパ
ージョンを滴下しながら三本ロールや超音波ホモジナイ
ザー等の混合分散装置を使用し混合分散してペースト状
混合物とし、このペースト状混合物を多孔性電極基板上
に塗布した後、乾燥し、洗浄し、再度乾燥した後プレス
成形し、焼成することによって製造されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リン酸型燃料電池用電極の製造方法では、触媒担持カー
ボン粉末及びPTFE粉末の分散が悪く、凝集塊が生成
するため、触媒利用率、ガス拡散性に改良の余地があ
る。又、分散を良くするために添加した界面活性剤が除
去されずに電極中に残留し、電極の濡れを進行させ、そ
の寿命を短くする不具合がある。そこで、本発明は触媒
及びPTFEを良く分散させることにより触媒、電解
質、ガスの三層界面を多く作り、結果として触媒利用率
を高め、かつガス拡散性を良好にし得、更に寿命を長く
し得るリン酸型燃料電池用電極の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のリン酸型燃料電池用電極の製造方法は、多
孔性電極基板上に触媒担持カーボン粉末をPTFE粉末
で塗着してなるリン酸型燃料電池用電極を製造するに際
し、触媒担持カーボン粉末に所要濃度の界面活性剤水溶
液を加えてボールミルで粉砕して触媒分散液とする一
方、上記界面活性剤水溶液より低濃度の界面活性剤水溶
液にPTFEディスパージョンを滴下しながら撹拌し、
このPTFE分散液に前記触媒分散液及び所要量の水を
加えて撹拌し、この混合液をろ物が均一な厚さとなるよ
うに多孔性シートでろ過し、ろ物を多孔性電極基板に転
写した後、プレス成形し、乾燥し、焼成した後洗浄し、
再度乾燥することを特徴とする。ボールミルとしては遊
星ボールミルを用いることが望ましい。前記カーボン粉
末に担持された触媒は、Pt又はPt合金であることが
好ましい。前記所要濃度の界面活性剤水溶液は、濃度0.
10〜20.0重量%の界面活性剤水溶液であることが好まし
い。0.10重量%未満では粉砕された触媒を分散させるに
は不十分であり、10.0重量%を超えると、ミル中のペー
ストの粘度が上がり、粉砕効率が悪くなる。前記低濃度
の界面活性剤水溶液は、濃度0.01〜0.10重量%の界面活
性剤水溶液であることが好ましい。この範囲の外では分
散液が不安定である。前記所要量の水は、全体の界面活
性剤濃度を0.05〜 5.0重量%にするものであることが好
ましい。0.05重量%未満では分散液が不安定であり、
5.0重量%を超えると、後で除去するのが難しい。又、
前記多孔性シートは、PTFEシートであることが好ま
しい。
【0005】
【作用】本発明のリン酸型燃料電池用電極の製造方法に
おいては、触媒担持カーボン粉末がボールミルで湿式粉
砕されて細かくなり、その細かい粒子表面に界面活性剤
が吸着される。又、PTFEディスパージョンも界面活
性剤水溶液に滴下して希釈することにより、凝集が妨げ
られ、安定した分散液となる。そして、触媒分散液とP
TFE分散液を混合することにより、触媒担持カーボン
粒子とPTFE粒子が均一に分散される。又、ろ過によ
って余分な界面活性剤が取り除かれ、又、残った界面活
性剤の多くは触媒担持カーボン粒子に吸着しているが、
焼成の際に触媒の作用で容易に分解されて除去され、か
つ焼成した後に洗浄することにより、分解物も除去され
る。プレス成形前に洗浄してしまうと、多孔性電極基板
との密着性が悪くなり、ひび、剥がれ等の原因となる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例について従来例と共に
説明する。先ず、触媒としてPt合金(Pt:Ni:C
o=2:1:1(モル))粉末を担持した触媒担持カー
ボン粉末(カーボン1g相当)に5重量%界面活性剤水
溶液5gを加え、遊星ボールミルを用いて30分間湿式粉
砕して触媒分散液を精製した。次いで、0.05重量%界面
活性剤水溶液 350gをビーカーに入れ、これにPTFE
ディスパージョンを滴下しながらスターラを用いて10分
間撹拌し、このPTFE分散液に前記触媒分散液と全体
の界面活性剤濃度を 0.05 重量%にするに足る水とを加
えて30分間撹拌した。次に、上記混合液をろ物が均一な
厚さ(例えば 150μm)となるように多孔性のPTFE
シートでろ過し、ろ物をカーボンペーパー等の多孔性電
極基板に転写した後、プレス成形した。然る後、60℃の
温度で1時間乾燥し、 350℃の温度で30分かけて焼成し
た後、洗浄し、再度60℃の温度で乾燥して電極を得た。
【0007】
【従来例】先ず、実施例と同様の触媒担持カーボン粉末
(カーボン2g相当)に20重量%界面活性剤水溶液17g
を加えて混合した後、これにPTFEディスパージョン
を滴下しながら三本ロールミルを用いて混合分散してペ
ースト状混合物とした。次いで、上記ペースト状混合物
をカーボンペーパー等の多孔性電極基板上に均一な厚さ
となるように塗布し、これを60℃の温度で一時間乾燥し
た後、洗浄し、再度60℃の温度で乾燥した後プレス成形
し、 350℃の温度で30分かけて焼成して電極を得た。
【0008】実施例、従来例で得た電極をリン酸型燃料
電池用電極として用いた場合の発電特性を表1に示す。
【0009】
【表1】
【0010】表1から明らかなように、実施例のリン酸
型燃料電池用電極は、従来例のそれよりも高い触媒利用
率及びガス拡散性を達成できた。又、電極寿命について
も、電位の低下が少ないことやO2 −gainの上昇速
度が小さいことから、より長寿命化していることが判
る。
【0011】なお、上記実施例においては、ボールミル
として遊星ボールミルを用いる場合について述べたが、
これに限らずアトライター、バイブレーション等のボー
ルミルを用いても良い。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のリン酸型
燃料電池用電極の製造方法によれば、触媒担持カーボン
粉末が細かくなり、その細かい粒子表面に表面活性剤が
吸着され、又、PTFE分散液も界面活性剤の存在で凝
集が妨げられ、個別に調製した触媒分散液とPTFE分
散液を混合することにより、触媒担持カーボン粒子とP
TFE粒子が均一に分散されるので、従来に比べて高い
触媒利用率とガス拡散性を得ることができる。又、ろ過
によって余分な界面活性剤が取り除かれ、又、残った界
面活性剤が焼成時に触媒の作用で分解、除去され、かつ
焼成後の洗浄により除去されるので、従来のように電極
の濡れが進行しにくくなってその長寿命化を図ることが
できる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔性電極基板上に触媒担持カーボン粉
    末をPTFE粉末で塗着してなるリン酸型燃料電池用電
    極を製造するに際し、触媒担持カーボン粉末に所要濃度
    の界面活性剤水溶液を加えてボールミルで粉砕して触媒
    分散液とする一方、上記界面活性剤水溶液より低濃度の
    界面活性剤水溶液にPTFEディスパージョンを滴下し
    ながら攪拌し、このPTFE分散液に前記触媒分散液及
    び所要量の水を加えて撹拌し、この混合液をろ物が均一
    な厚さとなるように多孔性シートでろ過し、ろ物を多孔
    性電極基板に転写した後、プレス成形し、乾燥し、焼成
    した後洗浄し、再度乾燥することを特徴とするリン酸型
    燃料電池用電極の製造方法。
  2. 【請求項2】 ボールミルとして遊星ボールミルを用い
    た事を特徴とする請求項1に記載のリン酸型燃料電池用
    電極の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記カーボン粉末に担持された触媒が、
    Pt又はPt合金であることを特徴とする請求項1又は
    2に記載のリン酸型燃料電池用電極の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記所要濃度の界面活性剤水溶液が濃度
    0.10〜20.0重量%の界面活性剤水溶液であることを特徴
    とする請求項1、2又は3記載のリン酸型燃料電池用電
    極の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記低濃度の界面活性剤水溶液が濃度0.
    01〜0.10重量%の界面活性剤水溶液であることを特徴と
    する請求項1、2、3又は4記載のリン酸型燃料電池用
    電極の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記所要量の水が、全体の界面活性剤濃
    度を0.05〜 5.0重量%にするものであることを特徴とす
    る請求項1、2、3、4又は5記載のリン酸型燃料電池
    用電極の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003100305A (ja) * 2001-09-19 2003-04-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池用電極の製造方法
WO2007106963A1 (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Coppe/Ufrj - Coordenação Dos Programas De Pós Graduação De Engenharia Da Universidade Federal Do Rio De Janeiro Process for obtaining aqueous suspensions for electrodes of solid oxide fuel cells and other electrocatalytic devices
JP2011076806A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Sekisui Chem Co Ltd 電極用ペースト、電極、膜−電極接合体及び燃料電池
JP2011072872A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Equos Research Co Ltd 触媒担持カーボンの処理方法及び燃料電池用電極
JP2011078890A (ja) * 2009-10-06 2011-04-21 Equos Research Co Ltd 触媒の製造方法

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