JPS59198667A - 空気電池用触媒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空気（酸素）燃料電池、ボタン型空気電池な
どに用いられるガス拡散型空気極用触媒に関する。

従来例の構成とその問題点 従来、空気電池などの空気極用触媒として種々のものが
検討されているが、大別して次の２種類がある。１つは
触媒物質として貴金属、金属あるいはその酸化物などを
用いるものであり、もう１つは活性炭、カーボンブラッ
ク、黒鉛などの炭素材を用いるものである。

一般的には触媒物質は、単にその材質のみならず、触媒
担体への担持方法も非常に重要である。

たとえば、貴金属粉末を活性炭に混合した場合と、活性
炭へ貴金属イオン溶液を含浸し、還元して活性炭へ析出
させた場合とでは、貴金属の粒子形状や活性炭への付着
状態が異なυ、触媒効果か大きく変わってくる。

それだけに、触媒物質を担持するカーボンの踵類によっ
て、触媒物質の効果が犬きく変わり、きわめて重要なポ
イントとなる。

一般に触媒種は、触媒物質と触媒担体と撥水剤とか均一
に分散された構成からなる。撥水剤としては、フッ素樹
脂、パラフィン、ポリスチロール樹脂などが用いられ、
水やアルカリ電解液などに対しての漏′ｉ″Ｌを防止す
るものである。このような構成により、触謀極中で固体
−液体一気体の三相界面を形成する。そしてすぐれた触
媒種はどこの三相界面か緻密かつ複雑に構成される。

この三相界面の形成の仕方についても触媒担体は大きな
比重を占める。

たとえは、触媒担体として黒鉛を用いた場合、導電ｊｉ
＋′、にはすぐれるが、粒子が人きく、表面積が小さい
。そのため緻密な三相界面を形成することがてきない。

また、アセチレンブラックのようなカーホンブラックで
は、表面積が約２００〜３００ｍ７／／ｆと黒鉛より犬
きく、純度もよいが、触媒としての表面積は不十分であ
り、表面積の大きな活性炭と混合して用いられる。さら
に活性炭のような木炭から賦活して作られたカーボンは
、緻密な三相界面を形成し易いが、導電性が小さく、そ
のために十分に触媒能を発揮するこ゛とができない。

これらのことから、触媒担体としてのカーボンばまだま
だ不十分であ、り改良する必要がある。

発明の目的 本発明は、触媒又は触媒担体として用いるカーボン全改
良して、触媒効果のすぐれた空気電池用触媒を提供しよ
うとするものである。

発明の構成 本発明者らは上記の目的を達成するため、カーボンブラ
ックを種々検討したところ、平均粒子径２０　ｍ　μ以
下、表面積がＢＥＴ法で平均１３ｏｏ、、ｍ２Ａ？以−
にであるカーボンブラックを触媒又は触媒担体として用
いると触媒効果にすぐれることを見出したものである。

がある。この「ブラックパール２０００」の電子顕微鏡
写真を第１図に示した。なお倍率は４００００倍である
。

これは、ファーネス法によって得られるもので、ファー
ネスブラック中、最高の表面積を有するものである。し
かもその性状は活性炭などと異なり、導電性にもきわめ
てすぐれるものであり、触媒担体としては、これまでに
ない優秀な触媒効果を示すものである。

さらに、触媒種の構成時においてポリ４７ソ化エチレン
の水性ディスパージョンを撥水剤とじて混練した場合、
ポリ４７ノ化エチレンにきわめて細い繊維状となり、「
ブラックパール２０００」の細かい粒子との絡み合いが
緻密となり、非常に細かい三相界面を形成することがで
きる。このポリ４フツ化エチレンの水１住ディスバージ
ョンのような微粒子状の撥水剤、さらには微粒子状の触
媒物質との組み合わせがもつともよい組み合わせであり
、微粒子の撥水剤や触媒物質の効果を最大限に発揮させ
ることができる。

もちろん、［ブラックパール２０００］と活性炭とを混
合して用いることも可能であり、その場合でもこれまで
にないすぐれた触媒能を得ることかできた。

以下実施例によって説明する。

実施例の説明 米国キャボソト社製カーボンブラック［ブラックパール
２０００］を４０重量部、二酸化マンガン３０重昂・部
、フッ素樹脂の水性ディス・く−ジョンを固形分で３０
重量部用意（〜て、これらを十分攪拌混合したのら、金
属スクリーンにシート状に塗着踵乾燥加圧して、厚さ０
．５ｆｆｉＷの触媒ンートを得る。さらに３００℃で１
時間熱処理をした後、直径１１．０７Ｙｍの大きさに打
ち抜き触媒種とする。

こうして得られた触媒種と、直径１１．０　ｍｍ、厚さ
Ｑ、２ｍｍの多孔性７）素樹脂膜とを貼り合わせて空気
極とした。

この空気極を正極とし、負極に亜鉛、電解液にか汀カリ
水溶液、セパレータに樹脂微孔膜を用いて第２図に示す
ようなＩｌｌ規格Ｒ４４サイズのボタン型空気電池を作
った。これをＡとする。

第２図中１は正極ケース、２は空気孔、３は封口板、４
は封口リングである。５は触媒種、６は撥水性のフッ素
樹脂膜であり、この５，６で空気極を形成している。７
は負極亜鉛、８はセ・くレータ、９は空気拡散紙兼空気
極支持体である。

Ａと同様に［ブランクパール２０００ｊ’ｉ２０重量部
、表面積約１０００〜１２００４の市販の活性炭を２０
重量部、フッ素樹脂の水性ディスパージョンを固形分で
３０重量部とする配合比でＡと同じように電池を試作し
た。これをＢとする。

」／辷比軸例として「ブラックパール２０００Ｊのかわ
（ンに市販のアセチレンブラック（表面積２００〜３ｏ
ｏｍ４）を用い、その他ばＡと寸っプこく同一条件て試
作し７た電池をＣとする。

これらり、Ｂ、ｃ＋７）＠池を用い、１ｏｍＡ　の電流
で放電して平均維持電、圧を比較した。その放電面別ｊ
を第３図に示した。

第３図から明らかなように、Ａ、Ｂの力かＣより−すぐ
凡ており、維持電圧か６０　ｍＶ　　も高い。

発明の効果 こわらのことから、ヰ均粒子径２０ｍ１１以下で、ＢＥ
Ｔ法で迎１定した表面積が平均１３ｏｏｍ’Ｊ以りであ
るカーボンブラック汀触謀５又は触媒４−［１体と（〜
ですぐれた効果を発揮する。

なお、この際に用いたマンガン酸化物（・ゴとんな種類
でもかまわないか、とくにα’ｎＯ２＋β”ｎＯ２＋ａ
Ｍ１．Ｏｘ　、　Ｍｎ５０Ｂなどがよい。

Ｊ・た、活性炭も水蒸気賦活、薬品賦活のどちらでも使
用可能である。）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明（ｌておけるカーボンブラックの倍率４
００００倍の電子顕微鏡写真、第２図は本発明（・でお
けるホタン型孕気電池の縦断面図、第３図１に放電特性
を示す図てを）る。、 １（は正極ケース、２は窄気孔、３は卦１「］板、４は
封Ｄ　ｌ）ンク、５は触媒極、６（・町撥水膜、７は負
極正鉛、８けセパレータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名菓（
図 軽優時間　（ｈ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均粒子径２０ｍμ以下で、ＢＥＴ法による表面
   積が平均１３００ｍンタ以上であるカーボンブラックを
   触媒または触媒担体として用いた空気電池用触媒。
2. （２）　　カーボンブランクと、マンガン酸化物と、７
   ノ素樹脂との均一混合体を触媒として用いた特許請求の
   範囲第１項に記載の空気電池用触媒。