JPH10302805A - 固体高分子電解質膜と電極との接合体およびその製造法とそれを用いた燃料電池 - Google Patents
固体高分子電解質膜と電極との接合体およびその製造法とそれを用いた燃料電池Info
- Publication number
- JPH10302805A JPH10302805A JP9104470A JP10447097A JPH10302805A JP H10302805 A JPH10302805 A JP H10302805A JP 9104470 A JP9104470 A JP 9104470A JP 10447097 A JP10447097 A JP 10447097A JP H10302805 A JPH10302805 A JP H10302805A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymer electrolyte
- solid polymer
- electrode
- catalyst
- fuel cell
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
- H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- 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
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49108—Electric battery cell making
- Y10T29/49115—Electric battery cell making including coating or impregnating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は固体高分子電解質と電極の接合体お
よび固体高分子型燃料電池に関するものであって、固体
高分子電解質と触媒を均一に付着させることによって電
極の反応面積を増大させ濃度過電圧を低下して高性能な
電池とすることを目的とする。 【解決手段】 有機溶媒に貴金属触媒を担持した炭素微
粉末を分散させて分散液を得る工程と、前記分散液と固
体高分子電解質のアルコール溶液とを混合して固体電解
質の粒径１〜４００ｎｍのコロイドを生成させるととも
に前記コロイドを前記炭素粉末に吸着させた混合液を得
る工程と、この混合液をガス拡散層の片面に塗布して電
極を作成する工程と、この電極を固体高分子電解質膜の
少なくとも片面に加圧一体化する工程を用いたものであ
る。
よび固体高分子型燃料電池に関するものであって、固体
高分子電解質と触媒を均一に付着させることによって電
極の反応面積を増大させ濃度過電圧を低下して高性能な
電池とすることを目的とする。 【解決手段】 有機溶媒に貴金属触媒を担持した炭素微
粉末を分散させて分散液を得る工程と、前記分散液と固
体高分子電解質のアルコール溶液とを混合して固体電解
質の粒径１〜４００ｎｍのコロイドを生成させるととも
に前記コロイドを前記炭素粉末に吸着させた混合液を得
る工程と、この混合液をガス拡散層の片面に塗布して電
極を作成する工程と、この電極を固体高分子電解質膜の
少なくとも片面に加圧一体化する工程を用いたものであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体高分子電解質膜と
電極との接合体の製造法とそれにより作製した接合体に
関するものであり、その接合体を用いて構成した燃料と
して純水素、あるいはメタノールまたは化石燃料からの
改質水素やメタノールなどの還元剤を用い、空気や酸素
を酸化剤とする燃料電池、特に固体高分子を電解質に用
いた燃料電池に関するものである。
電極との接合体の製造法とそれにより作製した接合体に
関するものであり、その接合体を用いて構成した燃料と
して純水素、あるいはメタノールまたは化石燃料からの
改質水素やメタノールなどの還元剤を用い、空気や酸素
を酸化剤とする燃料電池、特に固体高分子を電解質に用
いた燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子電解質膜と電極との接合体を
用いて構成する固体高分子型燃料電池の放電性能を左右
する最も重要な因子の１つは、固体高分子電解質膜と電
極との界面での、反応ガスの供給路となる細孔と含水に
よりプロトン導電性を持った固体高分子電解質と電子導
電体の電極材料とが形成する三相界面における反応面積
の広さである。
用いて構成する固体高分子型燃料電池の放電性能を左右
する最も重要な因子の１つは、固体高分子電解質膜と電
極との界面での、反応ガスの供給路となる細孔と含水に
よりプロトン導電性を持った固体高分子電解質と電子導
電体の電極材料とが形成する三相界面における反応面積
の広さである。
【０００３】これまでこの三相界面を増大させるため
に、電極材料と固体高分子電解質とを混合分散させた層
を、膜と多孔質電極の界面に付与する試みがなされてき
た。例えば、特公昭６２−６１１１８号公報、特公昭６
２−６１１１９号公報では、固体高分子電解質の溶液と
触媒化合物の混合物を固体高分子膜上に塗着し、電極材
料とホットプレスした後触媒化合物を還元する方法、も
しくは還元後塗着し、ホットプレスを行う方法を用いて
いた。
に、電極材料と固体高分子電解質とを混合分散させた層
を、膜と多孔質電極の界面に付与する試みがなされてき
た。例えば、特公昭６２−６１１１８号公報、特公昭６
２−６１１１９号公報では、固体高分子電解質の溶液と
触媒化合物の混合物を固体高分子膜上に塗着し、電極材
料とホットプレスした後触媒化合物を還元する方法、も
しくは還元後塗着し、ホットプレスを行う方法を用いて
いた。
【０００４】特開平３−１８４２６６号公報では、高分
子樹脂表面に固体高分子電解質を被覆した粉末を、ま
た、特開平３−２９５１７２号公報では固体高分子電解
質の粉末を電極中に混合する方法をそれぞれ用いてい
る。特開平５−３６４１８号公報では、固体高分子電解
質と触媒と炭素粉末とフッ素樹脂を混合し、成膜して電
極とする方法を開示している。
子樹脂表面に固体高分子電解質を被覆した粉末を、ま
た、特開平３−２９５１７２号公報では固体高分子電解
質の粉末を電極中に混合する方法をそれぞれ用いてい
る。特開平５−３６４１８号公報では、固体高分子電解
質と触媒と炭素粉末とフッ素樹脂を混合し、成膜して電
極とする方法を開示している。
【０００５】以上の特許はすべて固体高分子電解質の溶
液にはアルコール類の溶媒を用いている。さらに米国特
許５，２１１，９８４号明細書では、グリセリンもしく
はテトラブチルアンモニウム塩を溶媒として固体高分子
電解質と触媒と炭素粉末のインク状分散液を作成し、ポ
リテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）製
フィルム上に成型した後固体高分子電解質膜表面に転写
する方法、もしくは固体高分子電解質膜の交換基をＮａ
型に置換した後に、その膜の表面に上記インク状分散液
を塗布して１２５℃以上で加熱乾燥し、交換基を再度Ｈ
型に置換する方法が報告されている。
液にはアルコール類の溶媒を用いている。さらに米国特
許５，２１１，９８４号明細書では、グリセリンもしく
はテトラブチルアンモニウム塩を溶媒として固体高分子
電解質と触媒と炭素粉末のインク状分散液を作成し、ポ
リテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）製
フィルム上に成型した後固体高分子電解質膜表面に転写
する方法、もしくは固体高分子電解質膜の交換基をＮａ
型に置換した後に、その膜の表面に上記インク状分散液
を塗布して１２５℃以上で加熱乾燥し、交換基を再度Ｈ
型に置換する方法が報告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固体高
分子電解質溶液に、触媒を担持した炭素粉末と、フッ素
樹脂等の撥水材、あるいは撥水処理された炭素粉末を同
時に添加すると、撥水材や撥水処理された炭素粉末に固
体高分子電解質が多く吸着し、その分だけ固体高分子電
解質と触媒との接触度合いが不十分で不均一な状態とな
り、電極とイオン交換膜との界面に十分な反応面積が確
保できないという欠点を有していた。
分子電解質溶液に、触媒を担持した炭素粉末と、フッ素
樹脂等の撥水材、あるいは撥水処理された炭素粉末を同
時に添加すると、撥水材や撥水処理された炭素粉末に固
体高分子電解質が多く吸着し、その分だけ固体高分子電
解質と触媒との接触度合いが不十分で不均一な状態とな
り、電極とイオン交換膜との界面に十分な反応面積が確
保できないという欠点を有していた。
【０００７】また、上記いずれの方法も固体高分子電解
質を触媒表面に適切な厚みで被覆することが難しく、事
実上、高分子電解質の被覆厚を制御できなかった。従っ
て、触媒が高分子電解質に十分に被覆されず反応面積が
小さい、もしくは被覆厚が大きすぎて水素または酸素の
拡散経路が長くなって濃度過電圧が増大するなどの問題
があった。
質を触媒表面に適切な厚みで被覆することが難しく、事
実上、高分子電解質の被覆厚を制御できなかった。従っ
て、触媒が高分子電解質に十分に被覆されず反応面積が
小さい、もしくは被覆厚が大きすぎて水素または酸素の
拡散経路が長くなって濃度過電圧が増大するなどの問題
があった。
【０００８】また、アルコール類の溶媒を用いた分散液
を多孔質基板上に塗布した場合、または上記のインク状
分散液を多孔質基板上に塗布した場合は、基板内部に分
散液が侵入もしくは透過してしまうため、基板表面部分
に直接に成型することができず、転写などの複雑な加工
技術を必要とした。
を多孔質基板上に塗布した場合、または上記のインク状
分散液を多孔質基板上に塗布した場合は、基板内部に分
散液が侵入もしくは透過してしまうため、基板表面部分
に直接に成型することができず、転写などの複雑な加工
技術を必要とした。
【０００９】さらに上記に記載の膜表面にインク状分散
液を直接塗布する方法では、膜の交換基を何度も置換す
る複雑な製造技術を必要とした。
液を直接塗布する方法では、膜の交換基を何度も置換す
る複雑な製造技術を必要とした。
【００１０】本発明者は、上記従来の課題を解決するた
めに特開平７−１８３０３５号公報および特開平８−２
６４１９０号公報にその方法を開示した。本発明は、こ
の発明を改良し、固体高分子電解質のコロイド粒子径を
厳密に規定し、被覆厚みを制御することによって、さら
に高い性能を発揮する固体高分子電解質膜と電極との接
合体およびそれを用いて構成した固体高分子型燃料電池
を提供することを目的とするものである。
めに特開平７−１８３０３５号公報および特開平８−２
６４１９０号公報にその方法を開示した。本発明は、こ
の発明を改良し、固体高分子電解質のコロイド粒子径を
厳密に規定し、被覆厚みを制御することによって、さら
に高い性能を発揮する固体高分子電解質膜と電極との接
合体およびそれを用いて構成した固体高分子型燃料電池
を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は有機溶媒に貴金属触媒を担持した炭素粉
末を分散させて分散液を得る工程と、この分散液と固体
高分子電解質のアルコール溶液とを混合し、粒子径１〜
４００ｎｍの固体高分子電解質のコロイドを生成させる
とともに前記コロイドを炭素粉末に吸着させた混合液を
得る工程と、この混合液をガス拡散層の片面に塗布して
電極を作製する工程と、作製した電極を固体高分子電解
質膜の少なくとも片面に加圧一体化する工程とからなる
ものである。
めに、本発明は有機溶媒に貴金属触媒を担持した炭素粉
末を分散させて分散液を得る工程と、この分散液と固体
高分子電解質のアルコール溶液とを混合し、粒子径１〜
４００ｎｍの固体高分子電解質のコロイドを生成させる
とともに前記コロイドを炭素粉末に吸着させた混合液を
得る工程と、この混合液をガス拡散層の片面に塗布して
電極を作製する工程と、作製した電極を固体高分子電解
質膜の少なくとも片面に加圧一体化する工程とからなる
ものである。
【００１２】これにより、触媒表面に固体高分子電解質
が確実に吸着して広い反応表面積が確保され、高分子電
解質層の厚みを水素および酸素が容易に拡散できる１０
〜４００ｎｍの厚みに制御可能となり濃度分極の小さい
高性能な固体高分子型燃料電池が得られる。
が確実に吸着して広い反応表面積が確保され、高分子電
解質層の厚みを水素および酸素が容易に拡散できる１０
〜４００ｎｍの厚みに制御可能となり濃度分極の小さい
高性能な固体高分子型燃料電池が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、図２に示すように有機
溶媒に、貴金属触媒を担持した炭素粉末を分散させて分
散液を得る第１の工程と、この分散液と固体高分子電解
質のアルコール溶液とを混合し、固体電解質のコロイド
を生成させるとともに前記コロイドを炭素粉末に吸着さ
せた混合液を得る第２の工程と、この混合液をガス拡散
層の片面に塗布して電極を作製する第３の工程と、作製
した電極を固体高分子電解質膜の少なくとも片面に加圧
一体化する第４の工程とからなるものである。
溶媒に、貴金属触媒を担持した炭素粉末を分散させて分
散液を得る第１の工程と、この分散液と固体高分子電解
質のアルコール溶液とを混合し、固体電解質のコロイド
を生成させるとともに前記コロイドを炭素粉末に吸着さ
せた混合液を得る第２の工程と、この混合液をガス拡散
層の片面に塗布して電極を作製する第３の工程と、作製
した電極を固体高分子電解質膜の少なくとも片面に加圧
一体化する第４の工程とからなるものである。
【００１４】本発明の請求項１に記載の発明は、高分子
電解質のコロイド粒子径を１〜４００ｎｍとしたもので
あり、コロイド生成工程において高分子電解質の分子量
や分子構造、溶媒などの種類および組成を変えることに
よってコロイドの粒子径を調製できる。
電解質のコロイド粒子径を１〜４００ｎｍとしたもので
あり、コロイド生成工程において高分子電解質の分子量
や分子構造、溶媒などの種類および組成を変えることに
よってコロイドの粒子径を調製できる。
【００１５】また、請求項２に記載の発明は、上記請求
項１に記載の製造法によって作成された固体高分子電解
質膜と電極との接合体である。
項１に記載の製造法によって作成された固体高分子電解
質膜と電極との接合体である。
【００１６】上記のような製造方法では、あらかじめ貴
金属触媒を担持した炭素粉末を有機溶媒に分散させ、そ
の後、この炭素粉末に粒子径を厳密に調製した固体高分
子電解質のコロイドを均一に吸着させるので、図２に示
す電極の断面の概略図に示したように、電極１の触媒層
２の内部で、触媒の微粒子３と炭素微粉末４と固体高分
子電解質５とを、相互に均一に密着した状態にすること
が可能となる。
金属触媒を担持した炭素粉末を有機溶媒に分散させ、そ
の後、この炭素粉末に粒子径を厳密に調製した固体高分
子電解質のコロイドを均一に吸着させるので、図２に示
す電極の断面の概略図に示したように、電極１の触媒層
２の内部で、触媒の微粒子３と炭素微粉末４と固体高分
子電解質５とを、相互に均一に密着した状態にすること
が可能となる。
【００１７】この時、高分子電解質のコロイド粒子径を
４００ｎｍ以下と小さくすると高分子電解質層が水素お
よび酸素ガスの拡散が良好な４００ｎｍ以下の厚みで形
成可能となる。また、コロイドが生成する限界粒子径は
１ｎｍ以上である。このため、高分子電解質のコロイド
粒子径を１〜４００ｎｍとすることにより、触媒表面に
固体高分子電解質が広く薄く均一に吸着し、高分子電解
質層が水素および酸素ガスの拡散が良好な厚みで形成可
能となる。また、触媒の単体として用いられる炭素粉末
にはカーボンブラックのように１０ｎｍ以下の小さな細
孔に大きな容積を持つものもあり、電極中に三次元的な
電解質ネットワークを形成するにはコロイド粒子径を１
０ｎｍ以上とすることが好ましい。よって、より好まし
くは、１０〜３００ｎｍである。
４００ｎｍ以下と小さくすると高分子電解質層が水素お
よび酸素ガスの拡散が良好な４００ｎｍ以下の厚みで形
成可能となる。また、コロイドが生成する限界粒子径は
１ｎｍ以上である。このため、高分子電解質のコロイド
粒子径を１〜４００ｎｍとすることにより、触媒表面に
固体高分子電解質が広く薄く均一に吸着し、高分子電解
質層が水素および酸素ガスの拡散が良好な厚みで形成可
能となる。また、触媒の単体として用いられる炭素粉末
にはカーボンブラックのように１０ｎｍ以下の小さな細
孔に大きな容積を持つものもあり、電極中に三次元的な
電解質ネットワークを形成するにはコロイド粒子径を１
０ｎｍ以上とすることが好ましい。よって、より好まし
くは、１０〜３００ｎｍである。
【００１８】このような触媒層２の構成によって、水素
などの燃料ガスもしくは酸素などの酸化剤ガスの供給路
となる炭素粉末４相互の空孔が形成するガスチャネル７
と、含水した固体高分子電解質５が形成するプロトンチ
ャネル８と、炭素微粉末が相互に接続して形成する電子
チャネル６の３つのチャネルが、同じ触媒層内部の極め
て近傍に効率よく形成できる。図中９はガス拡散層、１
０は固体高分子電解質膜である。
などの燃料ガスもしくは酸素などの酸化剤ガスの供給路
となる炭素粉末４相互の空孔が形成するガスチャネル７
と、含水した固体高分子電解質５が形成するプロトンチ
ャネル８と、炭素微粉末が相互に接続して形成する電子
チャネル６の３つのチャネルが、同じ触媒層内部の極め
て近傍に効率よく形成できる。図中９はガス拡散層、１
０は固体高分子電解質膜である。
【００１９】従って、水素極では、
【００２０】
【化１】
【００２１】に示す反応により、また酸素極では、
【００２２】
【化２】
【００２３】に示す反応により、水素及び酸素ガスの供
給と、プロトン及び電子の伝達が同時にかつスムーズに
広範囲で行われるようになるため、反応速度及び反応面
積が増大する。
給と、プロトン及び電子の伝達が同時にかつスムーズに
広範囲で行われるようになるため、反応速度及び反応面
積が増大する。
【００２４】請求項３に記載の発明は、高分子電解質の
被覆厚みを１０〜４００ｎｍとしたものであり、この方
法により最適な電極の条件を実現できる。
被覆厚みを１０〜４００ｎｍとしたものであり、この方
法により最適な電極の条件を実現できる。
【００２５】固体高分子電解質の被覆層の厚みは、大き
すぎると水素および酸素の触媒表面までの拡散経路が長
くなり電極反応の濃度分極が増大し、小さすぎるとプロ
トンの伝達経路が不十分となり電極の内部抵抗が増大す
る。Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔ
ｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ４１７（１９９６）１
０５−１１１の記載によれば触媒表面の高分子電解質層
の厚みが４００ｎｍのときに最も高い特性が得られると
している。本発明では、固体高分子電解質のコロイドの
粒子径の調製により被覆厚みを制御できる。
すぎると水素および酸素の触媒表面までの拡散経路が長
くなり電極反応の濃度分極が増大し、小さすぎるとプロ
トンの伝達経路が不十分となり電極の内部抵抗が増大す
る。Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔ
ｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ４１７（１９９６）１
０５−１１１の記載によれば触媒表面の高分子電解質層
の厚みが４００ｎｍのときに最も高い特性が得られると
している。本発明では、固体高分子電解質のコロイドの
粒子径の調製により被覆厚みを制御できる。
【００２６】請求項４に記載の発明は、請求項２記載の
接合体を用いて構成した固体高分子型燃料電池であり、
より高い放電性能を発揮する
接合体を用いて構成した固体高分子型燃料電池であり、
より高い放電性能を発揮する
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照にしなが
ら説明する。
ら説明する。
【００２８】（実施例１）まず、発明の実施の形態にお
ける第１の工程では、有機溶媒としてｎ−酢酸ブチル
（ＣＨ3ＣＯＯＣＨ2（ＣＨ2）2ＣＨ3）を用い、この有
機溶媒に白金触媒を１０〜２５重量％担持させた炭素微
粉末５０ｇを分散した。
ける第１の工程では、有機溶媒としてｎ−酢酸ブチル
（ＣＨ3ＣＯＯＣＨ2（ＣＨ2）2ＣＨ3）を用い、この有
機溶媒に白金触媒を１０〜２５重量％担持させた炭素微
粉末５０ｇを分散した。
【００２９】第２の工程において、上記の分散液に固体
高分子電解質として旭硝子社製の商品名“フレミオン”
の９％エタノール溶液を用い、ｎ−酢酸ブチル６０ｇに
対してフレミオン高分子１ｇを混合することによって、
白色のコロイドが生じた。コロイド状の固体高分子電解
質はただちに触媒を担持した炭素微粉末表面に吸着し、
全ての高分子電解質溶液を添加し終えてしばらくの後、
撹拌を停止すると上澄み液は透明に変化した。この固体
高分子電解質の吸着した炭素粉末同士を超音波分散器を
用いて衝突させると、吸着高分子がほかの炭素粉末にも
吸着して橋かけ凝集を生じ、分散液がペースト状になっ
た。
高分子電解質として旭硝子社製の商品名“フレミオン”
の９％エタノール溶液を用い、ｎ−酢酸ブチル６０ｇに
対してフレミオン高分子１ｇを混合することによって、
白色のコロイドが生じた。コロイド状の固体高分子電解
質はただちに触媒を担持した炭素微粉末表面に吸着し、
全ての高分子電解質溶液を添加し終えてしばらくの後、
撹拌を停止すると上澄み液は透明に変化した。この固体
高分子電解質の吸着した炭素粉末同士を超音波分散器を
用いて衝突させると、吸着高分子がほかの炭素粉末にも
吸着して橋かけ凝集を生じ、分散液がペースト状になっ
た。
【００３０】第３の工程で、このペーストを重量比で予
め２０〜６０％のフッ素樹脂を添加した（株）東レ製の
カーボンペーパ基板上に塗着した。第２の工程での橋か
け凝集がカーボンペーパ内部への触媒微粒子の侵入を防
ぎ、溶媒のみが分離ろ過されて、基板表面に触媒層の成
型が可能となった。
め２０〜６０％のフッ素樹脂を添加した（株）東レ製の
カーボンペーパ基板上に塗着した。第２の工程での橋か
け凝集がカーボンペーパ内部への触媒微粒子の侵入を防
ぎ、溶媒のみが分離ろ過されて、基板表面に触媒層の成
型が可能となった。
【００３１】第４の工程で米国デュポン社製の商品名Ｎ
ａｆｉｏｎ１１２膜の両面に上記電極を１２０〜２００
℃の温度、５〜１００ｋｇ／ｃｍ2の圧力を加えてホッ
トプレスし、電池Ａを作製した。
ａｆｉｏｎ１１２膜の両面に上記電極を１２０〜２００
℃の温度、５〜１００ｋｇ／ｃｍ2の圧力を加えてホッ
トプレスし、電池Ａを作製した。
【００３２】（実施例２）上記の第２の工程において、
固体高分子電解質として米国アルドリッチ・ケミカル社
製の商品名“５％Ｎａｆｉｏｎ溶液”を用いた他は、
（実施例１）と同様の工程とし、電池Ｂを作製した。
固体高分子電解質として米国アルドリッチ・ケミカル社
製の商品名“５％Ｎａｆｉｏｎ溶液”を用いた他は、
（実施例１）と同様の工程とし、電池Ｂを作製した。
【００３３】（比較例）上記の第２の工程において、固
体高分子電解質として米国アルドリッチ・ケミカル社製
の商品名“５％Ｎａｆｉｏｎ溶液”を用い、５０℃に加
熱しながら混合した他は、（実施例１）と同様の工程と
し、電池Ｘを作製した。
体高分子電解質として米国アルドリッチ・ケミカル社製
の商品名“５％Ｎａｆｉｏｎ溶液”を用い、５０℃に加
熱しながら混合した他は、（実施例１）と同様の工程と
し、電池Ｘを作製した。
【００３４】図３に構成した固体高分子型燃料電池の単
電池の模式断面図を示す。図３において、１０は固体高
分子電解質膜を示す。上記の実施例及び比較例では固体
高分子電解質膜１０には米国デュポン社製の“Ｎａｆｉ
ｏｎ１１２膜”を用いた。図中１１および１２はそれぞ
れ負極及び正極を示す。固体高分子電解質の添加量は、
両極とも見かけ電極面積当たり１．０ｍｇ／ｃｍ2とし
たが、０．１〜３．０ｍｇ／ｃｍ2の範囲では同等の特
性が得られた。また、白金の添加量は、同じく電極面積
当たりの重量で０．５ｍｇ／ｃｍ2とした。この単電池
の負極側に、９０℃の温度で加湿した水素ガスを、また
正極側には８０℃の温度で加湿した酸素ガスをそれぞれ
セルの入口から出口に向けて供給して放電試験を行っ
た。
電池の模式断面図を示す。図３において、１０は固体高
分子電解質膜を示す。上記の実施例及び比較例では固体
高分子電解質膜１０には米国デュポン社製の“Ｎａｆｉ
ｏｎ１１２膜”を用いた。図中１１および１２はそれぞ
れ負極及び正極を示す。固体高分子電解質の添加量は、
両極とも見かけ電極面積当たり１．０ｍｇ／ｃｍ2とし
たが、０．１〜３．０ｍｇ／ｃｍ2の範囲では同等の特
性が得られた。また、白金の添加量は、同じく電極面積
当たりの重量で０．５ｍｇ／ｃｍ2とした。この単電池
の負極側に、９０℃の温度で加湿した水素ガスを、また
正極側には８０℃の温度で加湿した酸素ガスをそれぞれ
セルの入口から出口に向けて供給して放電試験を行っ
た。
【００３５】図４に、本発明の実施例１と２および比較
例の電池の電圧−電流特性をそれぞれ示した。本発明の
電池ＡとＢおよび比較例Ｘの５００ｍＶにおける電流密
度はそれぞれ１２００、１１５０、３６０ｍＡ／ｃｍ2
を示した。本発明の電池は比較例と比べて３倍以上の特
性を示した。また、図５に、図４のそれぞれの特性をタ
ーフェルプロットした特性を示した。本発明の電池Ａと
Ｂおよび比較例Ｘの８５０ｍＶにおける電流密度はそれ
ぞれ６０、２６、１０ｍＡ／ｃｍ2 であった。ターフェ
ルプロットの特性の直線部分は活性化分極、つまり電荷
移動に伴う分極が反応を律速している領域の特性を示し
ており、この領域の一定電圧での電流密度の大きさは電
極の反応面積の大きさに近似できる。従って、本発明の
実施例１の電池Ａは、比較例Ｘの６倍の反応面積を持
ち、電池Ｂは２．６倍の反応面積を持つことがわかっ
た。
例の電池の電圧−電流特性をそれぞれ示した。本発明の
電池ＡとＢおよび比較例Ｘの５００ｍＶにおける電流密
度はそれぞれ１２００、１１５０、３６０ｍＡ／ｃｍ2
を示した。本発明の電池は比較例と比べて３倍以上の特
性を示した。また、図５に、図４のそれぞれの特性をタ
ーフェルプロットした特性を示した。本発明の電池Ａと
Ｂおよび比較例Ｘの８５０ｍＶにおける電流密度はそれ
ぞれ６０、２６、１０ｍＡ／ｃｍ2 であった。ターフェ
ルプロットの特性の直線部分は活性化分極、つまり電荷
移動に伴う分極が反応を律速している領域の特性を示し
ており、この領域の一定電圧での電流密度の大きさは電
極の反応面積の大きさに近似できる。従って、本発明の
実施例１の電池Ａは、比較例Ｘの６倍の反応面積を持
ち、電池Ｂは２．６倍の反応面積を持つことがわかっ
た。
【００３６】図６〜７に、本発明の実施例１と２および
比較例に用いた固体高分子電解質をｎ−酢酸ブチル溶媒
と混合して生成したコロイドＡ’，Ｂ’およびＸ’の粒
子径分布を大塚電子製ダイナミック光散乱光度計ＤＬＳ
−７０００を用いてキュムラント法解析により測定した
結果をそれぞれ示した。また、表１に、それらのコロイ
ド粒子の平均粒径と一次粒子径、粒径分布範囲、多分散
指数をそれぞれ示した。多分散指数は、０．１以下では
単分散であることを示し、０．１以上では多分散である
ことを示している。
比較例に用いた固体高分子電解質をｎ−酢酸ブチル溶媒
と混合して生成したコロイドＡ’，Ｂ’およびＸ’の粒
子径分布を大塚電子製ダイナミック光散乱光度計ＤＬＳ
−７０００を用いてキュムラント法解析により測定した
結果をそれぞれ示した。また、表１に、それらのコロイ
ド粒子の平均粒径と一次粒子径、粒径分布範囲、多分散
指数をそれぞれ示した。多分散指数は、０．１以下では
単分散であることを示し、０．１以上では多分散である
ことを示している。
【００３７】
【表１】
【００３８】実施例１のコロイドＡ’は、分布範囲が１
３〜３４０ｎｍであり平均粒径が１０２ｎｍであるが、
多分散状態であり、そのほとんどが約１６ｎｍの粒子で
占められていることがわかった。また、実施例２のコロ
イドＢ’は、分布範囲が７３〜３５１ｎｍであり平均粒
径が１５４ｎｍであるが、やや多分散状態であり、一次
粒子の平均粒径は約１２２ｎｍであることがわかった。
一方、比較例のコロイドＸ’は、２８２〜１２００ｎｍ
の分布範囲を持つ単分散状態の粒子で、約４２４ｎｍの
一次粒子径を持つことがわかった。
３〜３４０ｎｍであり平均粒径が１０２ｎｍであるが、
多分散状態であり、そのほとんどが約１６ｎｍの粒子で
占められていることがわかった。また、実施例２のコロ
イドＢ’は、分布範囲が７３〜３５１ｎｍであり平均粒
径が１５４ｎｍであるが、やや多分散状態であり、一次
粒子の平均粒径は約１２２ｎｍであることがわかった。
一方、比較例のコロイドＸ’は、２８２〜１２００ｎｍ
の分布範囲を持つ単分散状態の粒子で、約４２４ｎｍの
一次粒子径を持つことがわかった。
【００３９】上記の固体高分子電解質のコロイド粒子の
粒度分布の結果より、本発明の方法を用いて固体高分子
材料の種類や混合条件などを変化させることにより様々
な粒子径を持つコロイドを調製できることがわかった。
図４および図５の結果より、コロイドの状態が電池特性
に大きく影響していることがわかる。コロイド粒子の粒
径が１０〜４００ｎｍの範囲に分布する実施例１と２の
電池ＡおよびＢが高い特性を示し、比較のために平均粒
径を４００ｎｍ以上に調製した電池Ｘが低い特性を示し
た。電池ＡおよびＢは、触媒表面に固体高分子電解質が
広く薄く均一に吸着し、高分子電解質層が水素および酸
素ガスの拡散が良好な４００ｎｍ以下の厚みで形成可能
となったと考えられる。一方、電池Ｘは反応面積が小さ
く、高電流密度域での特性も低かった。これは、コロイ
ドＸ’が大きいために触媒表面に均一に吸着することが
できず反応面積が減少し、吸着した部分の高分子電解質
層の厚みが大きいために水素および酸素の拡散経路が長
くなり濃度過電圧が増加して高電流密度域での特性が低
下したと考えられる。
粒度分布の結果より、本発明の方法を用いて固体高分子
材料の種類や混合条件などを変化させることにより様々
な粒子径を持つコロイドを調製できることがわかった。
図４および図５の結果より、コロイドの状態が電池特性
に大きく影響していることがわかる。コロイド粒子の粒
径が１０〜４００ｎｍの範囲に分布する実施例１と２の
電池ＡおよびＢが高い特性を示し、比較のために平均粒
径を４００ｎｍ以上に調製した電池Ｘが低い特性を示し
た。電池ＡおよびＢは、触媒表面に固体高分子電解質が
広く薄く均一に吸着し、高分子電解質層が水素および酸
素ガスの拡散が良好な４００ｎｍ以下の厚みで形成可能
となったと考えられる。一方、電池Ｘは反応面積が小さ
く、高電流密度域での特性も低かった。これは、コロイ
ドＸ’が大きいために触媒表面に均一に吸着することが
できず反応面積が減少し、吸着した部分の高分子電解質
層の厚みが大きいために水素および酸素の拡散経路が長
くなり濃度過電圧が増加して高電流密度域での特性が低
下したと考えられる。
【００４０】前述したようにＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ
４１７（１９９６）１０５−１１１には触媒表面の高
分子電解質層の厚みが４００ｎｍ以下で水素および酸素
の拡散が容易に起こると報告されており、本発明の実施
例において４００ｎｍ以下のコロイド粒子が高い特性を
示したことを支持する。つまり、本発明によって最適な
高分子電解質層が形成できたと考えられる。
ｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ
４１７（１９９６）１０５−１１１には触媒表面の高
分子電解質層の厚みが４００ｎｍ以下で水素および酸素
の拡散が容易に起こると報告されており、本発明の実施
例において４００ｎｍ以下のコロイド粒子が高い特性を
示したことを支持する。つまり、本発明によって最適な
高分子電解質層が形成できたと考えられる。
【００４１】また、コロイドが生成する限界粒子径は１
ｎｍ以上である。従って、効果的なコロイド粒子の粒径
は、１〜４００ｎｍである。
ｎｍ以上である。従って、効果的なコロイド粒子の粒径
は、１〜４００ｎｍである。
【００４２】図９に、触媒の単体として用いられる典型
的なカーボンブラックの最高分布を窒素ガス吸着法で求
めた結果を示した。カーボンブラックには、ライオン社
製ケッチェンブラック６００Ｄ（ＫＢ６００ＪＤ）とケ
ッチェンブラックＥＣ（ＫＢＥＣ）および電気化学工業
製アセチレンブラック（ＡＢ，ＡＢ１，ＡＢ２，ＡＢ
３，ＡＢ１８）を用いた。図９より、これらのカーボン
ブラックは１０ｎｍ以下の細孔に大きな容積を持つこと
がわかった。カーボンブラックの一次粒子径は１０ｎｍ
以上であるためこれらの細孔は、カーボンブラックの粒
子表面に形成された細孔であると考えられる。よって、
電極中に三次元的な電解質ネットワークを形成するため
には、このカーボンブラック上に形成させる固体高分子
電解質層の厚みを１０ｎｍ以上にすることが必要であ
る。
的なカーボンブラックの最高分布を窒素ガス吸着法で求
めた結果を示した。カーボンブラックには、ライオン社
製ケッチェンブラック６００Ｄ（ＫＢ６００ＪＤ）とケ
ッチェンブラックＥＣ（ＫＢＥＣ）および電気化学工業
製アセチレンブラック（ＡＢ，ＡＢ１，ＡＢ２，ＡＢ
３，ＡＢ１８）を用いた。図９より、これらのカーボン
ブラックは１０ｎｍ以下の細孔に大きな容積を持つこと
がわかった。カーボンブラックの一次粒子径は１０ｎｍ
以上であるためこれらの細孔は、カーボンブラックの粒
子表面に形成された細孔であると考えられる。よって、
電極中に三次元的な電解質ネットワークを形成するため
には、このカーボンブラック上に形成させる固体高分子
電解質層の厚みを１０ｎｍ以上にすることが必要であ
る。
【００４３】従って、触媒表面の固体高分子電解質の層
の厚みは１０〜４００ｎｍであることが望まれる。
の厚みは１０〜４００ｎｍであることが望まれる。
【００４４】なお、上記それぞれの有機溶媒の種類や添
加量は、コロイドの粒径が１〜４００ｎｍとなるように
選択されることが望ましく、本発明の実施例はその代表
値を記載したものであり、発明の効果を限定するもので
はない。
加量は、コロイドの粒径が１〜４００ｎｍとなるように
選択されることが望ましく、本発明の実施例はその代表
値を記載したものであり、発明の効果を限定するもので
はない。
【００４５】また、上記実施例では固体高分子電解質と
して、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエ
ーテルとの共重合体からなる高分子の代表例として、フ
レミオンとＮａｆｉｏｎの溶液を用いたが、プロトン交
換基をもつ高分子電解質であれば、上記実施例に限定さ
れるものではなく、分子構造の異なる高分子を用いても
同様の効果が得られた。例えば、パーフルオロビニルエ
ーテル類及び側鎖分子長の異なる高分子やスチレンとビ
ニルベンゼンとの共重合体からなる高分子や他の炭化水
素系の高分子電解質を用いてもよい。
して、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエ
ーテルとの共重合体からなる高分子の代表例として、フ
レミオンとＮａｆｉｏｎの溶液を用いたが、プロトン交
換基をもつ高分子電解質であれば、上記実施例に限定さ
れるものではなく、分子構造の異なる高分子を用いても
同様の効果が得られた。例えば、パーフルオロビニルエ
ーテル類及び側鎖分子長の異なる高分子やスチレンとビ
ニルベンゼンとの共重合体からなる高分子や他の炭化水
素系の高分子電解質を用いてもよい。
【００４６】さらに、本実施例では燃料電池の一例とし
て水素−酸素燃料電池を取り上げたが、メタノール、天
然ガス、ナフサなどを燃料とする改質水素を用いた燃料
電池、または酸化剤として空気を用いた燃料電池や直接
にメタノールを燃料に用いた液体燃料電池に適用するこ
とも可能である。
て水素−酸素燃料電池を取り上げたが、メタノール、天
然ガス、ナフサなどを燃料とする改質水素を用いた燃料
電池、または酸化剤として空気を用いた燃料電池や直接
にメタノールを燃料に用いた液体燃料電池に適用するこ
とも可能である。
【００４７】さらにまた、本実施例では固体高分子電解
質と電極との接合体を用いて燃料電池を構成したが、酸
素、オゾン、水素などのガス発生機やガス精製機及び酸
素センサ、アルコールセンサなどの各種ガスセンサーへ
の応用も効果がある。
質と電極との接合体を用いて燃料電池を構成したが、酸
素、オゾン、水素などのガス発生機やガス精製機及び酸
素センサ、アルコールセンサなどの各種ガスセンサーへ
の応用も効果がある。
【００４８】
【発明の効果】以上のように、本発明の製造法では電極
内部で固体高分子電解質と触媒の接触性ならびに分散状
態を向上させることができ、水素などの燃料ガスもしく
は酸素などの酸化剤ガスの供給路となる炭素微粉末の空
孔が形成するガスチャネルと、含水した固体高分子電解
質が形成するプロトンチャネルと、炭素微粉末相互が接
続して形成する電子チャネルの３つのチャネルが同じ触
媒層内部の極近傍に形成され、反応面積が増大する。
内部で固体高分子電解質と触媒の接触性ならびに分散状
態を向上させることができ、水素などの燃料ガスもしく
は酸素などの酸化剤ガスの供給路となる炭素微粉末の空
孔が形成するガスチャネルと、含水した固体高分子電解
質が形成するプロトンチャネルと、炭素微粉末相互が接
続して形成する電子チャネルの３つのチャネルが同じ触
媒層内部の極近傍に形成され、反応面積が増大する。
【００４９】したがって、水素及び酸素ガスの供給と、
プロトン及び電子の伝達がスムーズかつ広範囲に行わ
れ、より高い放電性能を発揮する固体高分子型燃料電池
を提供することができる。
プロトン及び電子の伝達がスムーズかつ広範囲に行わ
れ、より高い放電性能を発揮する固体高分子型燃料電池
を提供することができる。
【図１】本発明の接合体を作成する工程図
【図２】本発明の実施例における電極の断面を示す概略
図
図
【図３】本発明における固体高分子型燃料電池の単電池
の模式断面図
の模式断面図
【図４】燃料電池の電圧−電流特性を示す図
【図５】燃料電池の電圧−電流特性を示す図
【図６】本発明の実施例１の固体高分子電解質の粒径分
布を示す図
布を示す図
【図７】本発明の実施例２の固体高分子電解質の粒径分
布を示す図
布を示す図
【図８】本発明の比較例の固体高分子電解質の粒径分布
を示す図
を示す図
【図９】カーボンブラックの細孔分布を示す図
【符号の説明】 １ 電極 ２ 触媒層 ３ 触媒微粒子 ４ 炭素微粉末 ５ 固体高分子電解質 ６ 電子チャネル ７ ガスチャネル ８ プロトンチャネル ９ ガス拡散層 １０ 固体高分子電解質膜 １１ 負極 １２ 正極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江田 信夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 固体高分子電解質膜とこの膜の両面に配
した電極とからなる接合体の製造法であって、上記二つ
の電極のうち少なくとも一方の電極は、有機溶媒に貴金
属触媒を担持した炭素粉末を分散させて分散液を得る工
程と、この分散液と固体高分子電解質のアルコール溶液
とを混合し、粒子径１〜４００ｎｍの固体高分子電解質
のコロイドを生成させるとともに前記コロイドを炭素粉
末に吸着させた混合液を得る工程と、この混合液をガス
拡散層の片面に塗布して電極を作製する工程とにより作
成する固体高分子電解質膜と電極との接合体の製造法。 - 【請求項２】 固体高分子電解質膜とこの膜の両面に配
した電極とからなる接合体であって、上記二つの電極の
うち少なくとも一方の電極は、ガス拡散層とその片面に
塗布した、少なくとも貴金属触媒と炭素粉末からなる触
媒と固体高分子電解質のコロイド状分散液との混合物で
ある触媒層により構成される請求項１記載の製造法によ
って作成された固体高分子電解質膜と電極との接合体。 - 【請求項３】 前記触媒表面の固体高分子電解質の層の
厚みが１０〜４００ｎｍである請求項２記載の固体高分
子電解質膜と電極との接合体。 - 【請求項４】 請求項２記載の接合体を用いて構成した
固体高分子型燃料電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9104470A JPH10302805A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 固体高分子電解質膜と電極との接合体およびその製造法とそれを用いた燃料電池 |
| US09/056,686 US6060187A (en) | 1997-04-22 | 1998-04-08 | Solid polymer type fuel cell and method for manufacturing the same |
| CA002235431A CA2235431C (en) | 1997-04-22 | 1998-04-21 | Solid polymer type fuel cell and method for manufacturing the same |
| EP98107352A EP0874413A3 (en) | 1997-04-22 | 1998-04-22 | Solid polymer type fuel cell and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9104470A JPH10302805A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 固体高分子電解質膜と電極との接合体およびその製造法とそれを用いた燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10302805A true JPH10302805A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14381480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9104470A Pending JPH10302805A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 固体高分子電解質膜と電極との接合体およびその製造法とそれを用いた燃料電池 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6060187A (ja) |
| EP (1) | EP0874413A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10302805A (ja) |
| CA (1) | CA2235431C (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015122A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 高分子固体電解質型燃料電池用触媒及び高分子固体電解質型燃料電池 |
| JP2001216972A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Toray Ind Inc | 電極、膜−電極複合体およびその製造方法並びにこれらを用いた燃料電池 |
| JP2006031951A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Tomoegawa Paper Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 |
| KR100587129B1 (ko) | 2003-09-12 | 2006-06-08 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 촉매층 형성용 잉크, 이것을 사용한 전극, 막전극접합체및 고분자전해질형 연료전지 |
| JP2006310216A (ja) * | 2005-05-02 | 2006-11-09 | Toyota Motor Corp | 触媒電極層形成用塗工液の製造方法 |
| WO2008004644A1 (fr) | 2006-07-04 | 2008-01-10 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Émulsion d'électrolyte polymère et utilisation de celle-ci |
| JP2009245932A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-22 | Toppan Printing Co Ltd | 燃料電池用電極触媒インク、電極触媒層、膜電極接合体および固体高分子型燃料電池 |
| JP2009277404A (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Asahi Kasei E-Materials Corp | 固体高分子形燃料電池 |
| US7846614B2 (en) | 2000-10-31 | 2010-12-07 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Electrode for solid polymer electrolyte fuel cell |
| JP2011008940A (ja) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Toyota Motor Corp | 膜電極接合体および燃料電池 |
| JP5907065B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2016-04-20 | 凸版印刷株式会社 | 燃料電池電極触媒層用スラリー、電極触媒層の製造方法、膜電極接合体の製造方法、及び燃料電池の製造方法 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6403245B1 (en) | 1999-05-21 | 2002-06-11 | Microcoating Technologies, Inc. | Materials and processes for providing fuel cells and active membranes |
| JP4433518B2 (ja) * | 1999-07-30 | 2010-03-17 | アイシン精機株式会社 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
| WO2001099216A1 (en) * | 2000-06-22 | 2001-12-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell, method for manufacturing electrode thereof, and manufacturing apparatus |
| WO2002013297A1 (en) * | 2000-08-04 | 2002-02-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polyelectrolyte fuel cell and production method therefor |
| EP1244165A3 (en) * | 2001-03-19 | 2006-03-29 | Ube Industries, Ltd. | Electrode base material for fuel cell |
| US20030206710A1 (en) * | 2001-09-14 | 2003-11-06 | Ferman Ahmet Mufit | Audiovisual management system |
| JP2003317729A (ja) * | 2002-04-26 | 2003-11-07 | Ube Ind Ltd | 多孔質黒鉛フィルムを用いた燃料電池用電極、膜−電極接合体及び燃料電池 |
| KR100480782B1 (ko) * | 2002-10-26 | 2005-04-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지 단위체, 그 제조방법 및 상기 연료전지 단위체를채용한 연료전지 |
| US7569302B2 (en) * | 2002-11-05 | 2009-08-04 | Panasonic Corporation | Fuel cell for generating electric power |
| US20040107869A1 (en) | 2002-12-10 | 2004-06-10 | 3M Innovative Properties Company | Catalyst ink |
| KR20090033888A (ko) * | 2006-07-04 | 2009-04-06 | 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 | 고분자 전해질 에멀젼 및 그 용도 |
| JP4506740B2 (ja) | 2006-09-14 | 2010-07-21 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池用触媒構造体、膜電極接合体、燃料電池、燃料電池用触媒構造体の製造方法 |
| JP2008140719A (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-19 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用電極の製造方法 |
| KR101093703B1 (ko) * | 2009-06-25 | 2011-12-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지용 고분자 전해질막 및 그 제조방법 |
| JP2025069643A (ja) * | 2023-10-18 | 2025-05-01 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 電極構造体、ガス拡散層、および水電解装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1088149A (en) * | 1976-06-15 | 1980-10-21 | Gerda M. Kohlmayr | Method of fabricating a fuel cell electrode |
| US4959162A (en) * | 1989-02-03 | 1990-09-25 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Colloidal polypyrrole |
| JPH03184266A (ja) * | 1989-12-13 | 1991-08-12 | Toshiba Corp | 固体電解質型燃料電池 |
| JPH03295172A (ja) * | 1990-04-13 | 1991-12-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体高分子電解質膜と電極との接合体 |
| US5211984A (en) * | 1991-02-19 | 1993-05-18 | The Regents Of The University Of California | Membrane catalyst layer for fuel cells |
| JPH0536418A (ja) * | 1991-03-13 | 1993-02-12 | Fuji Electric Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池およびその製造方法 |
| JPH06261119A (ja) * | 1993-03-04 | 1994-09-16 | Toshiba Corp | 構内交換機 |
| JP3112214B2 (ja) * | 1993-03-08 | 2000-11-27 | 日本電信電話株式会社 | 雑音可聴イミュニティ評価試験器 |
| JP3422377B2 (ja) * | 1993-08-06 | 2003-06-30 | 松下電器産業株式会社 | 固体高分子型燃料電池の製造方法及びこれにより得られる固体高分子型燃料電池 |
| JP3712768B2 (ja) * | 1995-01-26 | 2005-11-02 | 松下電器産業株式会社 | 固体高分子型燃料電池の製造法 |
-
1997
- 1997-04-22 JP JP9104470A patent/JPH10302805A/ja active Pending
-
1998
- 1998-04-08 US US09/056,686 patent/US6060187A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-21 CA CA002235431A patent/CA2235431C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-22 EP EP98107352A patent/EP0874413A3/en not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015122A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 高分子固体電解質型燃料電池用触媒及び高分子固体電解質型燃料電池 |
| JP2001216972A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Toray Ind Inc | 電極、膜−電極複合体およびその製造方法並びにこれらを用いた燃料電池 |
| US7846614B2 (en) | 2000-10-31 | 2010-12-07 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Electrode for solid polymer electrolyte fuel cell |
| KR100587129B1 (ko) | 2003-09-12 | 2006-06-08 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 촉매층 형성용 잉크, 이것을 사용한 전극, 막전극접합체및 고분자전해질형 연료전지 |
| JP2006031951A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Tomoegawa Paper Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 |
| JP2006310216A (ja) * | 2005-05-02 | 2006-11-09 | Toyota Motor Corp | 触媒電極層形成用塗工液の製造方法 |
| WO2008004644A1 (fr) | 2006-07-04 | 2008-01-10 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Émulsion d'électrolyte polymère et utilisation de celle-ci |
| JP2009245932A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-22 | Toppan Printing Co Ltd | 燃料電池用電極触媒インク、電極触媒層、膜電極接合体および固体高分子型燃料電池 |
| JP2009277404A (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Asahi Kasei E-Materials Corp | 固体高分子形燃料電池 |
| JP2011008940A (ja) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Toyota Motor Corp | 膜電極接合体および燃料電池 |
| JP5907065B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2016-04-20 | 凸版印刷株式会社 | 燃料電池電極触媒層用スラリー、電極触媒層の製造方法、膜電極接合体の製造方法、及び燃料電池の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2235431A1 (en) | 1998-10-22 |
| CA2235431C (en) | 2003-04-15 |
| EP0874413A3 (en) | 2000-04-12 |
| US6060187A (en) | 2000-05-09 |
| EP0874413A2 (en) | 1998-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH10302805A (ja) | 固体高分子電解質膜と電極との接合体およびその製造法とそれを用いた燃料電池 | |
| CN100524914C (zh) | 高分子电解质型燃料电池及其制造方法 | |
| JP3422377B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池の製造方法及びこれにより得られる固体高分子型燃料電池 | |
| JP3712768B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池の製造法 | |
| EP1304753A1 (en) | Polyelectrolyte fuel cell | |
| EP1357617A1 (en) | Gas diffusion electrode and fuel cell using this | |
| EP1519433A1 (en) | Diffusion electrode for fuel cell | |
| JP3275652B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池用電極およびそれを用いた燃料電池 | |
| JP3459615B2 (ja) | 燃料電池用電極及び燃料電池 | |
| JPH0888007A (ja) | 固体高分子型燃料電池およびその電極 | |
| KR100578970B1 (ko) | 연료 전지용 전극 및 이를 포함하는 연료 전지 | |
| JP2002063912A (ja) | 高分子電解質型燃料電池の製造方法 | |
| JP2005235706A (ja) | 固体高分子型燃料電池用電極 | |
| JP2003077479A (ja) | 高分子電解質型燃料電池およびその製造方法 | |
| CN100506373C (zh) | 基于混合碳载体的改进的聚合物电解质膜燃料电池电催化剂 | |
| KR101229597B1 (ko) | 연료전지용 막전극 접합체 및 그 제조방법과 이를 포함하는연료전지 | |
| JP3495668B2 (ja) | 燃料電池の製造方法 | |
| JP2002050367A (ja) | 高分子電解質型燃料電池およびその製造法 | |
| JPH06295728A (ja) | 固体高分子型燃料電池用電極およびそれを用いた燃料電池 | |
| JP3055283B2 (ja) | イオン交換膜燃料電池用電極の製造方法及びイオン交換膜燃料電池 | |
| JP2004139789A (ja) | 燃料電池用触媒粉末とその製造方法、ならびに電解質膜／電極接合体とこれを備える高分子電解質型燃料電池 | |
| JPH1116586A (ja) | 高分子電解質膜−ガス拡散電極体の製造方法 | |
| CN111095637B (zh) | 制备催化剂层的方法、催化剂层和包括该催化剂层的膜电极组件及燃料电池 | |
| JPH08185866A (ja) | 固体高分子型燃料電池とその電極の製造方法 | |
| JP4969161B2 (ja) | 燃料直接形燃料電池用電極およびその製造方法、ならびにそれを用いた膜電極接合体、燃料直接形燃料電池、電子機器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040114 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040629 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040706 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041102 |