JPH113715A - 燃料電池用ガス拡散電極 - Google Patents
燃料電池用ガス拡散電極Info
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- JPH113715A JPH113715A JP9168131A JP16813197A JPH113715A JP H113715 A JPH113715 A JP H113715A JP 9168131 A JP9168131 A JP 9168131A JP 16813197 A JP16813197 A JP 16813197A JP H113715 A JPH113715 A JP H113715A
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- gas diffusion
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- polyphosphazene
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 撥水剤としてポリテトラフルオロエチレンを
使用する場合、界面活性剤を併用するのが普通であり、
電池特性への悪影響を避けるため、残っている界面活性
剤は完全に除去する必要があり、そのための工程が複雑
で時間もかかるという問題があった。そこで、ディスパ
ージョンポリテトラフルオロエチレンに代わる材料が求
められていた。 【解決手段】 撥水剤としてポリホスファゼンを含むこ
とを特徴とする燃料電池用ガス拡散電極。
使用する場合、界面活性剤を併用するのが普通であり、
電池特性への悪影響を避けるため、残っている界面活性
剤は完全に除去する必要があり、そのための工程が複雑
で時間もかかるという問題があった。そこで、ディスパ
ージョンポリテトラフルオロエチレンに代わる材料が求
められていた。 【解決手段】 撥水剤としてポリホスファゼンを含むこ
とを特徴とする燃料電池用ガス拡散電極。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用ガス拡
散電極に関するものである。
散電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、イオン導電体である電解質
の両側に２つの電極を備え、一方の電極に酸素や空気な
どの酸化ガス（酸化剤）を供給し、他方の電極に水素や
ハイドロカーボンなどの燃料（還元剤）を供給し、電気
化学反応を起こさせて電気を発生させる電池である。
の両側に２つの電極を備え、一方の電極に酸素や空気な
どの酸化ガス（酸化剤）を供給し、他方の電極に水素や
ハイドロカーボンなどの燃料（還元剤）を供給し、電気
化学反応を起こさせて電気を発生させる電池である。
【０００３】燃料電池は、使用する電解質によって、ア
ルカリ型・リン酸型・固体高分子型・溶融炭酸塩型・高
温固体電解質型などのいくつかの種類に分けられる。こ
れらの燃料電池の中で、常温で作動する主な燃料電池
は、アルカリ型と固体高分子型である。これらの常温作
動型燃料電池では、電極としては多孔性の金属あるいは
炭素からなる、ガス拡散電極が使用される。
ルカリ型・リン酸型・固体高分子型・溶融炭酸塩型・高
温固体電解質型などのいくつかの種類に分けられる。こ
れらの燃料電池の中で、常温で作動する主な燃料電池
は、アルカリ型と固体高分子型である。これらの常温作
動型燃料電池では、電極としては多孔性の金属あるいは
炭素からなる、ガス拡散電極が使用される。
【０００４】アルカリ型燃料電池においては、電解液と
してか性カリ水溶液を使用する。負極（水素電極）での
反応は、外部から供給された水素ガスが電極内の細孔に
ある触媒に吸着されて活性な水素原子となる。この水素
原子は、電解液中の水酸イオンと反応して水となり、２
個の電子が電極へ移動する。この電子は外部回路を通っ
て有効な仕事をして、正極に達する。正極（酸素電極）
での反応は、触媒の存在のもとで、酸素と水と２個の電
子から水酸イオンが生成する。この水酸イオンは電解液
中を移動して負極に達する。したがって、電池全体とし
ては、水素と酸素から水が生成する反応である。負極お
よび正極でこれらの反応が起こるためには、固相（電
極）と液相（電解液）と気相（ガス）の３相がお互いに
接触していることが必要であり、この部分を３相反応帯
という［吉沢四郎編「新しい電池」］。
してか性カリ水溶液を使用する。負極（水素電極）での
反応は、外部から供給された水素ガスが電極内の細孔に
ある触媒に吸着されて活性な水素原子となる。この水素
原子は、電解液中の水酸イオンと反応して水となり、２
個の電子が電極へ移動する。この電子は外部回路を通っ
て有効な仕事をして、正極に達する。正極（酸素電極）
での反応は、触媒の存在のもとで、酸素と水と２個の電
子から水酸イオンが生成する。この水酸イオンは電解液
中を移動して負極に達する。したがって、電池全体とし
ては、水素と酸素から水が生成する反応である。負極お
よび正極でこれらの反応が起こるためには、固相（電
極）と液相（電解液）と気相（ガス）の３相がお互いに
接触していることが必要であり、この部分を３相反応帯
という［吉沢四郎編「新しい電池」］。
【０００５】固体高分子型燃料電池においては、電解質
としてイオン交換膜を使用する。イオン交換膜として
は、スルフォン酸基をもつポリスチレンやパーフルオロ
カーボンを使用する。これらのイオン交換膜は水で膨潤
させて使用するので、イオン交換膜を液相と考えれば、
アルカリ型燃料電池と同様に３相反応帯が必要となる。
としてイオン交換膜を使用する。イオン交換膜として
は、スルフォン酸基をもつポリスチレンやパーフルオロ
カーボンを使用する。これらのイオン交換膜は水で膨潤
させて使用するので、イオン交換膜を液相と考えれば、
アルカリ型燃料電池と同様に３相反応帯が必要となる。
【０００６】ガス拡散電極は、通常、導電剤としての金
属や炭素（粉末状あるいは繊維状）と触媒と撥水剤を、
適当な溶媒に溶解・分散させた溶液を、多孔質基体表面
に塗布や噴霧で取り付ける、という方法で作製される。
属や炭素（粉末状あるいは繊維状）と触媒と撥水剤を、
適当な溶媒に溶解・分散させた溶液を、多孔質基体表面
に塗布や噴霧で取り付ける、という方法で作製される。
【０００７】ガス拡散電極を作製する際の撥水剤として
は、これまでパラフィンワックス、ポリエチレン、ポリ
スチレン等の使用が検討されてきたが、最近ではほとん
どの場合、ポリテトラフルオロエチレンが使用されてい
る［特開平８−２３６１２３］。
は、これまでパラフィンワックス、ポリエチレン、ポリ
スチレン等の使用が検討されてきたが、最近ではほとん
どの場合、ポリテトラフルオロエチレンが使用されてい
る［特開平８−２３６１２３］。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ポリテトラフルオロエ
チレンは、その繊維を分散させるために、界面活性剤な
どを使用して水溶液中に分散させた、いわゆるディスパ
ージョンの形で使用されるのが普通であった。したがっ
て、撥水剤としてポリテトラフルオロエチレンを使用し
て燃料電池用ガス拡散電極を作製する場合、電極中に界
面活性剤が残っていると、電池の特性に悪影響を与える
ため、界面活性剤を完全に除去する必要があり、そのた
めの工程が複雑で時間もかかるという問題があった。そ
こで、ディスパージョンポリテトラフルオロエチレンに
代わる材料が求められていた。
チレンは、その繊維を分散させるために、界面活性剤な
どを使用して水溶液中に分散させた、いわゆるディスパ
ージョンの形で使用されるのが普通であった。したがっ
て、撥水剤としてポリテトラフルオロエチレンを使用し
て燃料電池用ガス拡散電極を作製する場合、電極中に界
面活性剤が残っていると、電池の特性に悪影響を与える
ため、界面活性剤を完全に除去する必要があり、そのた
めの工程が複雑で時間もかかるという問題があった。そ
こで、ディスパージョンポリテトラフルオロエチレンに
代わる材料が求められていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料電池用ガ
ス拡散電極の撥水剤に、従来のポリテトラフルオロエチ
レンに代えて、ポリホスファゼンを使用することを特徴
とする。
ス拡散電極の撥水剤に、従来のポリテトラフルオロエチ
レンに代えて、ポリホスファゼンを使用することを特徴
とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明になる燃料電池用ガス拡散
電極は、常温作動のアルカリ型あるいは固体高分子電解
質型燃料電池等に適している。
電極は、常温作動のアルカリ型あるいは固体高分子電解
質型燃料電池等に適している。
【００１１】本発明になるガス拡散電極の基本構成は、
ポリホスファゼンで撥水処理をしたガス拡散性多孔性基
体の表面に触媒層を備えたもので、触媒層は貴金属触媒
粒子・カーボン粒子・撥水剤としてのポリホスファゼン
を含む。なお、固体高分子電解質型電池の場合には、固
体高分子電解質としてはパーフルオロカーボンスルフォ
ン酸系樹脂膜やスチレン−ジビニルベンゼン共重合体系
樹脂膜などの各種イオン交換樹脂膜を使用することがで
き、この場合には触媒層中に固体高分子電解質を混入す
ることが望ましい。
ポリホスファゼンで撥水処理をしたガス拡散性多孔性基
体の表面に触媒層を備えたもので、触媒層は貴金属触媒
粒子・カーボン粒子・撥水剤としてのポリホスファゼン
を含む。なお、固体高分子電解質型電池の場合には、固
体高分子電解質としてはパーフルオロカーボンスルフォ
ン酸系樹脂膜やスチレン−ジビニルベンゼン共重合体系
樹脂膜などの各種イオン交換樹脂膜を使用することがで
き、この場合には触媒層中に固体高分子電解質を混入す
ることが望ましい。
【００１２】貴金属触媒としては、白金、白金合金、パ
ラジウム、パラジウム合金、その他燃料電池の電極に適
した触媒を使用することができ、白金ブラックのような
これら貴金属の微粉末あるいは貴金属を担持したカーボ
ン粉末を使用することができる。
ラジウム、パラジウム合金、その他燃料電池の電極に適
した触媒を使用することができ、白金ブラックのような
これら貴金属の微粉末あるいは貴金属を担持したカーボ
ン粉末を使用することができる。
【００１３】ガス拡散性多孔性基体としては、カーボン
ペーパー、カーボンの成形体、カーボンの焼結体、焼結
金属、発泡金属などを撥水処理して使用することができ
る。
ペーパー、カーボンの成形体、カーボンの焼結体、焼結
金属、発泡金属などを撥水処理して使用することができ
る。
【００１４】本発明においては、撥水剤としてポリホス
ファゼンを使用する。ポリホスファゼンはＰ−Ｎ結合を
骨格とするポリマーで、ジクロロホスファゼン三量体
［（ＮＯＣｌ2 ）3 ］を加熱あるいは適当な触媒の存在
下で重合し、直鎖状のジクロロホスファゼンポリマー
［（ＮＯＣｌ2 ）n ］を得て、このポリマーと有機試薬
とを反応させて、Ｐに側鎖が結合した有機誘導体が得ら
れる。Ｐに結合している側鎖をいろいろ変化させること
によって、種々の機能を発現させることができる［梶原
鳴雪 高分子 ４２ ５６８（１９９３）］。また、ポ
リホスファゼンは、分子量によって液体から固体まで変
化する。さらに、ホスファゼン環を連鎖することによっ
て、連環状あるいは三次元ポリマーを得ることも可能で
ある［梶原鳴雪「概説無機高分子」］。
ファゼンを使用する。ポリホスファゼンはＰ−Ｎ結合を
骨格とするポリマーで、ジクロロホスファゼン三量体
［（ＮＯＣｌ2 ）3 ］を加熱あるいは適当な触媒の存在
下で重合し、直鎖状のジクロロホスファゼンポリマー
［（ＮＯＣｌ2 ）n ］を得て、このポリマーと有機試薬
とを反応させて、Ｐに側鎖が結合した有機誘導体が得ら
れる。Ｐに結合している側鎖をいろいろ変化させること
によって、種々の機能を発現させることができる［梶原
鳴雪 高分子 ４２ ５６８（１９９３）］。また、ポ
リホスファゼンは、分子量によって液体から固体まで変
化する。さらに、ホスファゼン環を連鎖することによっ
て、連環状あるいは三次元ポリマーを得ることも可能で
ある［梶原鳴雪「概説無機高分子」］。
【００１５】ポリホスファゼンの種類としては、Ｐに結
合している側鎖の種類によって、［−ＯＣＨ3 ］の場合
のポリアルコキシホスファゼン、［−ＯＰｈ］の場合の
ポリアリルホスファゼン、［−ＯＣＨ2 ＣＦ3 ］の場合
のポリフロロアルコキシホスファゼン、［−ＮＨＣ
Ｈ3 ］の場合のポリアミノホスファゼン、また、１，１
−ジアミノ−３，３，５，５−テトラキス（２，２，２
−トリフルオロエトキシ）シクロトリホスファゼン［Ｎ
3 Ｐ3 （ＮＨ2 ）2 （ＯＣＨ2 ＣＦ3 ）4 ］を加熱して
自縮合して得られる環状ポリマーなどがある。
合している側鎖の種類によって、［−ＯＣＨ3 ］の場合
のポリアルコキシホスファゼン、［−ＯＰｈ］の場合の
ポリアリルホスファゼン、［−ＯＣＨ2 ＣＦ3 ］の場合
のポリフロロアルコキシホスファゼン、［−ＮＨＣ
Ｈ3 ］の場合のポリアミノホスファゼン、また、１，１
−ジアミノ−３，３，５，５−テトラキス（２，２，２
−トリフルオロエトキシ）シクロトリホスファゼン［Ｎ
3 Ｐ3 （ＮＨ2 ）2 （ＯＣＨ2 ＣＦ3 ）4 ］を加熱して
自縮合して得られる環状ポリマーなどがある。
【００１６】ポリホスファゼンは一般的に、水に溶け
ず、３００℃以下の温度で安定な難燃性ポリマーであ
り、撥水性をもち、固体でも可撓性をもつ。
ず、３００℃以下の温度で安定な難燃性ポリマーであ
り、撥水性をもち、固体でも可撓性をもつ。
【００１７】本発明になる燃料電池用ガス拡散電極は次
の方法で作製される。ポリホスファゼンが低分子量の液
体の場合には、多孔性基体を、ポリホスファゼン単独あ
るいはテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）のような適当な溶
媒に溶解したポリホスファゼン溶液の中に直接浸漬し
て、多孔性基体の表面にポリホスファゼンを取り付けて
撥水処理をし、さらにポリホスファゼンと白金ブラック
などの触媒粒子あるいは触媒を担持したカーボン粉末に
適当な溶媒を加えて均一に混合した触媒分散溶液を作製
し、この触媒分散溶液を撥水処理した多孔性基体の表面
に塗布あるいは噴霧によって取り付け、乾燥して溶媒を
除去してガス拡散電極を得る。なお、固体高分子電解質
型燃料電池用のガス拡散電極の場合には、反応点を三次
元化するために触媒分散溶液に高分子電解質を加えるこ
とが望ましい。ポリホスファゼンが高分子量の微粉末あ
るいは繊維状の場合には、これをテトラヒドロフラン
（ＴＨＦ）などの適当な溶媒中に入れて撹拌して分散さ
せておき、この溶液に白金ブラックなどの触媒粒子ある
いは触媒を担持したカーボン粉末や高分子電解質を加え
て、均一に混合して触媒分散溶液を作製する。
の方法で作製される。ポリホスファゼンが低分子量の液
体の場合には、多孔性基体を、ポリホスファゼン単独あ
るいはテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）のような適当な溶
媒に溶解したポリホスファゼン溶液の中に直接浸漬し
て、多孔性基体の表面にポリホスファゼンを取り付けて
撥水処理をし、さらにポリホスファゼンと白金ブラック
などの触媒粒子あるいは触媒を担持したカーボン粉末に
適当な溶媒を加えて均一に混合した触媒分散溶液を作製
し、この触媒分散溶液を撥水処理した多孔性基体の表面
に塗布あるいは噴霧によって取り付け、乾燥して溶媒を
除去してガス拡散電極を得る。なお、固体高分子電解質
型燃料電池用のガス拡散電極の場合には、反応点を三次
元化するために触媒分散溶液に高分子電解質を加えるこ
とが望ましい。ポリホスファゼンが高分子量の微粉末あ
るいは繊維状の場合には、これをテトラヒドロフラン
（ＴＨＦ）などの適当な溶媒中に入れて撹拌して分散さ
せておき、この溶液に白金ブラックなどの触媒粒子ある
いは触媒を担持したカーボン粉末や高分子電解質を加え
て、均一に混合して触媒分散溶液を作製する。
【００１８】このような構成とすることにより、ガス拡
散層の内部に良好な三相反応帯が形成され、優れた特性
を示す燃料電池用ガス拡散電極を得ることができる。
散層の内部に良好な三相反応帯が形成され、優れた特性
を示す燃料電池用ガス拡散電極を得ることができる。
【００１９】
【実施例】本発明になる燃料電池用ガス拡散電極の製造
方法および構造を、好適な実施例を用いて詳述する。
方法および構造を、好適な実施例を用いて詳述する。
【００２０】［実施例１］撥水剤として、室温で液体状
のポリジメトキシホスファゼン［ＮＰ（ＯＣＨ3 ）2 ］
を使用した、固体高分子電解質型燃料電池を作製した。
まず、空隙率７５％、厚み０．４０ｍｍのカーボンペー
パーを１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさに切り、２−プロパ
ノールで洗浄、乾燥したものを、ポリジメトキシホスフ
ァゼンとＴＨＦの体積比１：９の混合溶液中に数秒間浸
漬し、取り出して自然乾燥し、撥水処理をしたカーボン
ペーパーを得た。カーボンペーパー１ｃｍ2 当たり０．
５ｍｇのポリジメトキシホスファゼンが取り付けられて
いる。
のポリジメトキシホスファゼン［ＮＰ（ＯＣＨ3 ）2 ］
を使用した、固体高分子電解質型燃料電池を作製した。
まず、空隙率７５％、厚み０．４０ｍｍのカーボンペー
パーを１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさに切り、２−プロパ
ノールで洗浄、乾燥したものを、ポリジメトキシホスフ
ァゼンとＴＨＦの体積比１：９の混合溶液中に数秒間浸
漬し、取り出して自然乾燥し、撥水処理をしたカーボン
ペーパーを得た。カーボンペーパー１ｃｍ2 当たり０．
５ｍｇのポリジメトキシホスファゼンが取り付けられて
いる。
【００２１】次に、触媒分散溶液を作製した。まず、ス
テンレス製ビーカーに白金を１０重量％含む白金担持カ
ーボン触媒５ｇを入れ、水８０ｍｌを加えて撹拌し、さ
らに２−プロパノール８０ｍｌを加え、超音波を照射し
ながら撹拌機で１時間撹拌した。さらに、ポリジメトキ
シホスファゼンを１０重量％を含むＴＨＦ溶液を５ｍｌ
加え、撹拌機で１時間撹拌する。さらに市販のナフィオ
ン溶液（ナフィオン５重量％含む、アルドリッチケミカ
ル製）１０ｍｌ加え、超音波を照射しながら撹拌機で１
時間撹拌し、さらに２−プロパノール５０ｍｌを加え
て、超音波を照射しながら撹拌機で１時間撹拌して、触
媒分散溶液を得た。
テンレス製ビーカーに白金を１０重量％含む白金担持カ
ーボン触媒５ｇを入れ、水８０ｍｌを加えて撹拌し、さ
らに２−プロパノール８０ｍｌを加え、超音波を照射し
ながら撹拌機で１時間撹拌した。さらに、ポリジメトキ
シホスファゼンを１０重量％を含むＴＨＦ溶液を５ｍｌ
加え、撹拌機で１時間撹拌する。さらに市販のナフィオ
ン溶液（ナフィオン５重量％含む、アルドリッチケミカ
ル製）１０ｍｌ加え、超音波を照射しながら撹拌機で１
時間撹拌し、さらに２−プロパノール５０ｍｌを加え
て、超音波を照射しながら撹拌機で１時間撹拌して、触
媒分散溶液を得た。
【００２２】撥水処理済みカーボンペーパーの片面に、
触媒分散溶液を塗布し、自然乾燥の後、再度塗布・自然
乾燥後、１１０℃で１時間乾燥して、片面に触媒層が取
り付けられた燃料電池用ガス拡散電極Ａ（本発明になる
電極）を得た。
触媒分散溶液を塗布し、自然乾燥の後、再度塗布・自然
乾燥後、１１０℃で１時間乾燥して、片面に触媒層が取
り付けられた燃料電池用ガス拡散電極Ａ（本発明になる
電極）を得た。
【００２３】比較のために、撥水剤にディスパージョン
ポリテトラフルオロエチレンを使用した、従来の燃料電
池用ガス拡散電極Ｂも同様な方法で作製した。なお、電
極Ａ、電極Ｂとも、触媒層の厚みは約０．０５ｍｍ、電
極表面の白金担持量は０．３ｍｇ／ｃｍ3 とした。
ポリテトラフルオロエチレンを使用した、従来の燃料電
池用ガス拡散電極Ｂも同様な方法で作製した。なお、電
極Ａ、電極Ｂとも、触媒層の厚みは約０．０５ｍｍ、電
極表面の白金担持量は０．３ｍｇ／ｃｍ3 とした。
【００２４】つぎに、本発明になる電極Ａと従来の電極
Ｂを使用し、それぞれ２枚の電極の間に固体高分子電解
質膜としてのナフィオン１１５膜を、電極の触媒を取り
付けた面がナフィオン膜側になるようにして挟み、１４
０℃、３分間ホットプレスして接合し、燃料電池用電極
／電解質接合体を作製した。そして、片方の電極に空気
を、他方の電極に水素を流して、燃料電池の特性を測定
した。図１はｉ−Ｖ曲線を示したもので、従来の方法で
作製した電極Ｂに比べ、本発明になる電極Ａの特性の方
がやや優れていた。
Ｂを使用し、それぞれ２枚の電極の間に固体高分子電解
質膜としてのナフィオン１１５膜を、電極の触媒を取り
付けた面がナフィオン膜側になるようにして挟み、１４
０℃、３分間ホットプレスして接合し、燃料電池用電極
／電解質接合体を作製した。そして、片方の電極に空気
を、他方の電極に水素を流して、燃料電池の特性を測定
した。図１はｉ−Ｖ曲線を示したもので、従来の方法で
作製した電極Ｂに比べ、本発明になる電極Ａの特性の方
がやや優れていた。
【００２５】［実施例２］撥水剤として、繊維状ポリフ
ロロアルコキシホスファゼン｛ＮＰ（ＯＣＨ2 ＣＨ3 ）
［ＯＣＨ2 （ＣＦ2 ）3 ＣＦ2 Ｈ］｝n を使用した、固
体高分子電解質型燃料電池を作製した。まず、実施例１
で使用したのと同じカーボンペーパーを、ポリフロロア
ルコキシホスファゼンをＴＨＦ中に分散した溶液中に数
秒間浸漬し、取り出して自然乾燥し、撥水処理をしたカ
ーボンペーパーを得た。カーボンペーパー１ｃｍ2 当た
り０．４ｍｇのポリフロロアルコキシホスファゼンが取
り付けられている。
ロロアルコキシホスファゼン｛ＮＰ（ＯＣＨ2 ＣＨ3 ）
［ＯＣＨ2 （ＣＦ2 ）3 ＣＦ2 Ｈ］｝n を使用した、固
体高分子電解質型燃料電池を作製した。まず、実施例１
で使用したのと同じカーボンペーパーを、ポリフロロア
ルコキシホスファゼンをＴＨＦ中に分散した溶液中に数
秒間浸漬し、取り出して自然乾燥し、撥水処理をしたカ
ーボンペーパーを得た。カーボンペーパー１ｃｍ2 当た
り０．４ｍｇのポリフロロアルコキシホスファゼンが取
り付けられている。
【００２６】次に、触媒分散溶液を作製した。まず、ス
テンレス製ビーカーに白金を１０重量％含む白金担持カ
ーボン触媒５ｇを入れ、水８０ｍｌを加えて撹拌し、さ
らに２−プロパノール８０ｍｌを加え、超音波を照射し
ながら撹拌機で１時間撹拌した。さらに、ポリフロロア
ルコキシホスファゼンを２重量％を含むＴＨＦ溶液を２
０ｍｌ加え、撹拌機で１時間撹拌する。さらに市販のナ
フィオン溶液（ナフィオン５重量％含む、アルドリッチ
ケミカル製）１０ｍｌ加え、超音波を照射しながら撹拌
機で１時間撹拌し、さらに２−プロパノール５０ｍｌを
加えて、超音波を照射しながら撹拌機で１時間撹拌し
て、触媒分散溶液を得た。
テンレス製ビーカーに白金を１０重量％含む白金担持カ
ーボン触媒５ｇを入れ、水８０ｍｌを加えて撹拌し、さ
らに２−プロパノール８０ｍｌを加え、超音波を照射し
ながら撹拌機で１時間撹拌した。さらに、ポリフロロア
ルコキシホスファゼンを２重量％を含むＴＨＦ溶液を２
０ｍｌ加え、撹拌機で１時間撹拌する。さらに市販のナ
フィオン溶液（ナフィオン５重量％含む、アルドリッチ
ケミカル製）１０ｍｌ加え、超音波を照射しながら撹拌
機で１時間撹拌し、さらに２−プロパノール５０ｍｌを
加えて、超音波を照射しながら撹拌機で１時間撹拌し
て、触媒分散溶液を得た。
【００２７】撥水処理済みカーボンペーパーの片面に、
触媒分散溶液を塗布し、自然乾燥の後、再度塗布・自然
乾燥後、１１０℃で１時間乾燥して、片面に触媒層が取
り付けられた燃料電池用ガス拡散電極Ｃ（本発明になる
電極）を得た。この電極とナフィオン１１５とを実施例
１と同様の条件でホットプレスで接合し、燃料電池用電
極／電解質接合体を作製した。電極Ｃのｉ−Ｖ曲線は、
実施例１で示した電極Ａの特性とほぼ同じであった。
触媒分散溶液を塗布し、自然乾燥の後、再度塗布・自然
乾燥後、１１０℃で１時間乾燥して、片面に触媒層が取
り付けられた燃料電池用ガス拡散電極Ｃ（本発明になる
電極）を得た。この電極とナフィオン１１５とを実施例
１と同様の条件でホットプレスで接合し、燃料電池用電
極／電解質接合体を作製した。電極Ｃのｉ−Ｖ曲線は、
実施例１で示した電極Ａの特性とほぼ同じであった。
【００２８】
【発明の効果】本発明になる、撥水剤にポリホスファゼ
ンを使用した燃料電池用ガス拡散電極は、ポリホスファ
ゼンの良好な撥水性のために、理想的な三相反応帯が形
成され、燃料電池の電極反応に適したものである。ま
た、ポリホスファゼンは、多孔性基体の撥水性付与や触
媒分散溶液に添加する場合、そのまま使用できるので、
ポリテトラフロオロエチレンの場合のように電極に取り
付けた後、界面活性剤を除去する必要がなく、電極作製
の工程が簡単になる。さらに、ポリホスファゼンは難燃
性であるため、ショートなどで電池の温度が上昇して
も、すぐに燃えることはなく、危険防止のためにも有効
である。
ンを使用した燃料電池用ガス拡散電極は、ポリホスファ
ゼンの良好な撥水性のために、理想的な三相反応帯が形
成され、燃料電池の電極反応に適したものである。ま
た、ポリホスファゼンは、多孔性基体の撥水性付与や触
媒分散溶液に添加する場合、そのまま使用できるので、
ポリテトラフロオロエチレンの場合のように電極に取り
付けた後、界面活性剤を除去する必要がなく、電極作製
の工程が簡単になる。さらに、ポリホスファゼンは難燃
性であるため、ショートなどで電池の温度が上昇して
も、すぐに燃えることはなく、危険防止のためにも有効
である。
【００２９】なお、ポリホスファゼンの種類は、実施例
で述べた化合物以外にも、側鎖を変えることによって種
々の化合物が存在し、重合度もさまざまであるが、本発
明になるガス拡散電極にはそれらすべてが使用可能であ
ることはいうまでもない。また、実施例では、固体高分
子電解質型燃料電池についてのみ述べたが、本発明にな
るガス拡散電極は、アルカリ型などすべての常温作動型
燃料電池に対しても有効である。
で述べた化合物以外にも、側鎖を変えることによって種
々の化合物が存在し、重合度もさまざまであるが、本発
明になるガス拡散電極にはそれらすべてが使用可能であ
ることはいうまでもない。また、実施例では、固体高分
子電解質型燃料電池についてのみ述べたが、本発明にな
るガス拡散電極は、アルカリ型などすべての常温作動型
燃料電池に対しても有効である。
【図１】本発明になるガス拡散電極Ａと従来のガス拡散
電極Ｂを使用した燃料電池の特性を比較した図。
電極Ｂを使用した燃料電池の特性を比較した図。
Claims (5)
- 【請求項１】 撥水剤としてポリホスファゼンを含むこ
とを特徴とする、燃料電池用ガス拡散電極。 - 【請求項２】 ポリホスファゼンがポリアルコキシホス
ファゼンであることを特徴とする、請求項１記載の燃料
電池用ガス拡散電極。 - 【請求項３】 ポリホスファゼンがポリアリルホスファ
ゼンであることを特徴とする、請求項１記載の燃料電池
用ガス拡散電極。 - 【請求項４】 ポリホスファゼンがポリフロロアルコキ
シホスファゼンであることを特徴とする、請求項１記載
の燃料電池用ガス拡散電極。 - 【請求項５】 ポリホスファゼンがポリアミノホスファ
ゼンであることを特徴とする、請求項１記載の燃料電池
用ガス拡散電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9168131A JPH113715A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 燃料電池用ガス拡散電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9168131A JPH113715A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 燃料電池用ガス拡散電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH113715A true JPH113715A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15862419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9168131A Pending JPH113715A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 燃料電池用ガス拡散電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH113715A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007335338A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用電極触媒の製造方法、燃料電池用電極触媒、及びこれを備えた固体高分子型燃料電池 |
| US7378450B2 (en) | 2001-12-27 | 2008-05-27 | University Of Connecticut | Aerogel and metallic compositions |
| JP2008535181A (ja) * | 2005-03-29 | 2008-08-28 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレーテッド | Ｐｅｍ燃料電池のカソード層中の酸素還元反応（ｏｒｒ）を促進するための新規電解質 |
| JP2009104905A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池の電極用ペースト、電極及び膜電極接合体並びに燃料電池システムの製造方法。 |
| JP2009231218A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Jsr Corp | 定置または携帯型燃料電池用膜電極接合体、定置または携帯型燃料電池、および、定置または携帯型燃料電池のガス拡散層用樹脂ペースト |
| JP2011100696A (ja) * | 2009-11-09 | 2011-05-19 | Equos Research Co Ltd | 触媒ペーストの製造装置及び製造方法 |
-
1997
- 1997-06-09 JP JP9168131A patent/JPH113715A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7378450B2 (en) | 2001-12-27 | 2008-05-27 | University Of Connecticut | Aerogel and metallic compositions |
| JP2008535181A (ja) * | 2005-03-29 | 2008-08-28 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレーテッド | Ｐｅｍ燃料電池のカソード層中の酸素還元反応（ｏｒｒ）を促進するための新規電解質 |
| JP2007335338A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用電極触媒の製造方法、燃料電池用電極触媒、及びこれを備えた固体高分子型燃料電池 |
| JP2009104905A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池の電極用ペースト、電極及び膜電極接合体並びに燃料電池システムの製造方法。 |
| JP2009231218A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Jsr Corp | 定置または携帯型燃料電池用膜電極接合体、定置または携帯型燃料電池、および、定置または携帯型燃料電池のガス拡散層用樹脂ペースト |
| JP2011100696A (ja) * | 2009-11-09 | 2011-05-19 | Equos Research Co Ltd | 触媒ペーストの製造装置及び製造方法 |
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