JPS62226571A - 燃料電池用電極の製造法 - Google Patents
燃料電池用電極の製造法Info
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- JPS62226571A JPS62226571A JP61068366A JP6836686A JPS62226571A JP S62226571 A JPS62226571 A JP S62226571A JP 61068366 A JP61068366 A JP 61068366A JP 6836686 A JP6836686 A JP 6836686A JP S62226571 A JPS62226571 A JP S62226571A
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- Japan
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- polytetrafluoroethylene
- electrode
- catalyst
- platinum
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- 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
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
- H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
-
- 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
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、カーボン粉末に貴金属を担持させた触媒とポ
リテトラフルオロエチレン微粉末との混線物を塗布した
燃料電池用電極の製造法である。
リテトラフルオロエチレン微粉末との混線物を塗布した
燃料電池用電極の製造法である。
メタノール、水素、ヒドラジン等を燃料とする燃料電池
の電極は一般に、多孔性の炭素基板の表面に、電極反応
を促進する白金等の触媒を含む炭素粉末と撥水剤から成
る触媒層を有する電極が用いられている。
の電極は一般に、多孔性の炭素基板の表面に、電極反応
を促進する白金等の触媒を含む炭素粉末と撥水剤から成
る触媒層を有する電極が用いられている。
基本的な電池は、２枚の電極、すなわち燃料を酸化する
ための燃料極、及び酸素または空気等の酸急剤を還元す
るための酸素極の間に電解質をはさんで構成される。
ための燃料極、及び酸素または空気等の酸急剤を還元す
るための酸素極の間に電解質をはさんで構成される。
電解質には、硫酸、リン酸、及び水酸化カリウム水溶液
などの液体が用いられる。電極の触媒表面においては、
メタノール、ヒドラジン等の液体燃料、または水素の気
体燃料と酸素（空気）等の反応ガスと電解質が接触する
。
などの液体が用いられる。電極の触媒表面においては、
メタノール、ヒドラジン等の液体燃料、または水素の気
体燃料と酸素（空気）等の反応ガスと電解質が接触する
。
電極は炭素担体に白金を分散させた触媒とポリテトラフ
ルオロエチレンの撥水剤の混線物を炭素基板の表面に塗
布し、３５０〜３８０”Ｃに数時間加熱焼成して作製さ
れる。しがし、この焼成方法ではポリテトラフルオロエ
チレンの使用目的である、触媒細孔内の電解質吸収量の
制御、触媒の結着の２つについては達することができる
。一方ポリテトラフルオロエチレが軟化する為白金表面
が被覆され、電極の性能が低下することが判った。
ルオロエチレンの撥水剤の混線物を炭素基板の表面に塗
布し、３５０〜３８０”Ｃに数時間加熱焼成して作製さ
れる。しがし、この焼成方法ではポリテトラフルオロエ
チレンの使用目的である、触媒細孔内の電解質吸収量の
制御、触媒の結着の２つについては達することができる
。一方ポリテトラフルオロエチレが軟化する為白金表面
が被覆され、電極の性能が低下することが判った。
そこで本発明は触媒の白金面積の低下を防止するためポ
リテトラフルオロエチレンの軟化温度である３２５℃以
下で焼成することによって、活性な白金触媒の被覆を防
止し、電極の性能を向上させようとしたものである。さ
らにポリテトラフルオロエチレンの分散剤には分解温度
が３５０℃付近のものが入っていることもあり、分解温
度が２８０℃以下の分散剤を用いることによって、白金
触媒の被Ｙｇを防止することができる。
リテトラフルオロエチレンの軟化温度である３２５℃以
下で焼成することによって、活性な白金触媒の被覆を防
止し、電極の性能を向上させようとしたものである。さ
らにポリテトラフルオロエチレンの分散剤には分解温度
が３５０℃付近のものが入っていることもあり、分解温
度が２８０℃以下の分散剤を用いることによって、白金
触媒の被Ｙｇを防止することができる。
なお、この種の技術としては、例えば米国特許第３９７
２７３５号、同第４０１７６６３号等がある。
２７３５号、同第４０１７６６３号等がある。
本発明の目的は、カーボン粉末に貴金属を担持させた触
媒とポリテトラフルオロエチレン微粉末との混合物を混
練した後、基板に塗布し、ポリテトラフルオロエチレン
の融点温度で焼成することにより、白金表面の被覆を防
止して触媒の表面積の減少を少なくし、電池性能の向上
を可能にした気体及び液体燃料電池を提供することにあ
る。
媒とポリテトラフルオロエチレン微粉末との混合物を混
練した後、基板に塗布し、ポリテトラフルオロエチレン
の融点温度で焼成することにより、白金表面の被覆を防
止して触媒の表面積の減少を少なくし、電池性能の向上
を可能にした気体及び液体燃料電池を提供することにあ
る。
本発明の対象となる燃料電池の電極は、アセチレンブラ
シ等のカーボン粉末に白金触媒を担持させたものと、撥
水剤としてポリテトラフルオロエチレンの混線物と電極
基板に塗布し焼成したものである。
シ等のカーボン粉末に白金触媒を担持させたものと、撥
水剤としてポリテトラフルオロエチレンの混線物と電極
基板に塗布し焼成したものである。
ポリテトラフルオロエチレンの役目としては、電極細孔
内のリン酸吸収量の制御と、触媒の結着である。現在一
般に用いられているポリテトラフルオロエチレンの分散
液には約４ｗｔ％の分散剤が含まれており、これが電極
中に含まれると必要以上の電解質が電極に吸収されてガ
スが触媒に接触できなくなる、そのため分散剤を分解さ
せるために電極の焼成温度３２０〜３８０℃が一般的で
ある。しかし、この温度範囲ではポリテトラフルオロエ
チレン粒子が軟化するため白金表面は被覆され表面積は
８０ｒｄ／ｇから１５ ｒｎ’ ／ ｇまで低下するこ
とが判った。
内のリン酸吸収量の制御と、触媒の結着である。現在一
般に用いられているポリテトラフルオロエチレンの分散
液には約４ｗｔ％の分散剤が含まれており、これが電極
中に含まれると必要以上の電解質が電極に吸収されてガ
スが触媒に接触できなくなる、そのため分散剤を分解さ
せるために電極の焼成温度３２０〜３８０℃が一般的で
ある。しかし、この温度範囲ではポリテトラフルオロエ
チレン粒子が軟化するため白金表面は被覆され表面積は
８０ｒｄ／ｇから１５ ｒｎ’ ／ ｇまで低下するこ
とが判った。
そこでポリテトラフルオロエチレンによる白金の表面の
被覆を防止し、かつポリテトラフルオロエチレンによる
触媒の結着力を発揮させる方々について種々検討した結
果１分散剤を含まないポリテトラフルオロエチレンのみ
の微粉末を用いてポリテトラフルオロエチレンの軟化点
以下で処理する方法、分散剤の分解温度が２８０℃以下
で分解する分散剤を含むポリテトラフルオロエチレン分
散液を用いる方法が有効であることが判り、本発明に敗
った。
被覆を防止し、かつポリテトラフルオロエチレンによる
触媒の結着力を発揮させる方々について種々検討した結
果１分散剤を含まないポリテトラフルオロエチレンのみ
の微粉末を用いてポリテトラフルオロエチレンの軟化点
以下で処理する方法、分散剤の分解温度が２８０℃以下
で分解する分散剤を含むポリテトラフルオロエチレン分
散液を用いる方法が有効であることが判り、本発明に敗
った。
上記２つの方法を採用することによって焼成温度をポリ
テトラフルオロエチレンの軟化温度より下げることがで
きるので、白金表面積の低下を防ぎ、電池の特性を向上
させることができる。
テトラフルオロエチレンの軟化温度より下げることがで
きるので、白金表面積の低下を防ぎ、電池の特性を向上
させることができる。
実施例１゜
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。第１図に示すように１本実施例で用いた触媒中の
白金の面積は約８０ｒｒｒ／ｇであった。この触媒に水
及びアセントとポリテトラフルオロエチレンの微粉末（
ダイキン工業商品名：ルブロンレー）をまぜた混線物を
リブ付炭素基板の平滑面側に塗布し、風乾後、１４０℃
で乾燥し。
する。第１図に示すように１本実施例で用いた触媒中の
白金の面積は約８０ｒｒｒ／ｇであった。この触媒に水
及びアセントとポリテトラフルオロエチレンの微粉末（
ダイキン工業商品名：ルブロンレー）をまぜた混線物を
リブ付炭素基板の平滑面側に塗布し、風乾後、１４０℃
で乾燥し。
さらに３００℃で３０分間焼成して電極を作製した。加
えたポリテトラノルオロエチレンの量は。
えたポリテトラノルオロエチレンの量は。
３０ｗｔ％とした。この電極基板中の白金の表面積は第
１図の２に示すように４５ｒｒｒ／ｇであり、減少率は
４４％であった。
１図の２に示すように４５ｒｒｒ／ｇであり、減少率は
４４％であった。
この電極（燃料極）を面積１００ｄに切断して、単極測
定用ホルダにセットし、２００℃の温度に保ったリン酸
溶液中にて電極基板のリブ側には水素ガスを流通させ単
極を測定した。その結果電位（Ｖｕｓ、ＲＷＥ）０．７
０ Ｖにおける電流密度は第２図の１に示すように３
７０ ｍ Ａ ／ ｄの電流を取り出せることを確認し
た。
定用ホルダにセットし、２００℃の温度に保ったリン酸
溶液中にて電極基板のリブ側には水素ガスを流通させ単
極を測定した。その結果電位（Ｖｕｓ、ＲＷＥ）０．７
０ Ｖにおける電流密度は第２図の１に示すように３
７０ ｍ Ａ ／ ｄの電流を取り出せることを確認し
た。
比較例１゜
アセチレンブラックに白金を１０ｗｔ％担持し作製した
触媒に、水及び３４０℃で分解する分散剤４ｗｔ％を含
むポリテトラフルオロエチレンの分散液の混線物（ペー
スト状）を、リブ付電極基板の平滑面側に均一に塗布し
、風乾後、１４０℃で乾燥し、さらに分散剤を分解させ
る為３５０ ’Ｃで３０分間焼成して電極を作製した。
触媒に、水及び３４０℃で分解する分散剤４ｗｔ％を含
むポリテトラフルオロエチレンの分散液の混線物（ペー
スト状）を、リブ付電極基板の平滑面側に均一に塗布し
、風乾後、１４０℃で乾燥し、さらに分散剤を分解させ
る為３５０ ’Ｃで３０分間焼成して電極を作製した。
加えたポリテトラプルオロエチレンの量は３０Ｗし％に
した。
した。
この電極触媒層中の白金面積は第１図の３に示すように
ポリテトラフルオロエチレンで覆われる影響が太きく（
１５ｒｒｒ／ｇと少ない。また単極（燃料極）を測定し
た結果、電位Ｕ （ｖｓ 、 ＲＨＥ ）における電流
密度は第２図の２に示すように２２０ｍＡ／ｃａｒであ
った。
ポリテトラフルオロエチレンで覆われる影響が太きく（
１５ｒｒｒ／ｇと少ない。また単極（燃料極）を測定し
た結果、電位Ｕ （ｖｓ 、 ＲＨＥ ）における電流
密度は第２図の２に示すように２２０ｍＡ／ｃａｒであ
った。
実施例２゜
アセチレンブラックに白金を１０ｗｔ％担持し作製した
触媒に、温度２５０℃で分解する分散剤を含むポリテト
ラフルオロエチレン分散液の混練物（ペースト状）をリ
ブ付炭素基板の平滑面に塗布し、比較例１と同条件で乾
燥させ、３００℃で３０分間焼成して電極を作製した。
触媒に、温度２５０℃で分解する分散剤を含むポリテト
ラフルオロエチレン分散液の混練物（ペースト状）をリ
ブ付炭素基板の平滑面に塗布し、比較例１と同条件で乾
燥させ、３００℃で３０分間焼成して電極を作製した。
また加えたポリテトラフルオロエチレンの割合は比較例
１と同じ３０ｗｔ％である。
１と同じ３０ｗｔ％である。
この電極を用いて白金の表面積を測定したところ第１図
４に示すように６６ｒｒｆ／ｇであり、第２図３に示す
ように電位は０．７０ Ｖ （ｖｓ、 ＲＷＥ）当り
取り出せる電流密度は４１０ｍＡ／ｃｒ＆であった。
４に示すように６６ｒｒｆ／ｇであり、第２図３に示す
ように電位は０．７０ Ｖ （ｖｓ、 ＲＷＥ）当り
取り出せる電流密度は４１０ｍＡ／ｃｒ＆であった。
以上のように、電極作製に使用する撥水剤としてポリテ
トラフルオロエチレンを使用した場合の焼成は２８０〜
３２０’Ｃの範囲で行わせる為に。
トラフルオロエチレンを使用した場合の焼成は２８０〜
３２０’Ｃの範囲で行わせる為に。
分散剤を含まない撥水剤を用いるか、２８０℃以下で分
解する分散剤を用いるなど方法により上記温度範囲で焼
成が可能である。
解する分散剤を用いるなど方法により上記温度範囲で焼
成が可能である。
２８０〜３２０℃の範囲で焼成することにより。
触媒中の白金表面の被覆を防止すると共に、ポリテトラ
フルオロエチレンの結着力の維持をはかることができた
。その結果電極作製後の白金表面情の低下を防止するこ
と、及び単極単極における特性が向上し、同電位Ｖ （
ｖｓ 、 ＲＨＥ ）あたり取り出せる電流密度は増大
することが判った。
フルオロエチレンの結着力の維持をはかることができた
。その結果電極作製後の白金表面情の低下を防止するこ
と、及び単極単極における特性が向上し、同電位Ｖ （
ｖｓ 、 ＲＨＥ ）あたり取り出せる電流密度は増大
することが判った。
本発明によれば、ポリテトラフルオロエチレンと混練し
塗布した後の焼成温度を２８０〜３２０℃付近で行うこ
とにより、ポリテトラフルオロエチレンによる白金表面
の被覆と防止し、かつポリテトラフルオロエチレンの結
着力の維持をはかることができるので電池性能の向上に
効果がある９
塗布した後の焼成温度を２８０〜３２０℃付近で行うこ
とにより、ポリテトラフルオロエチレンによる白金表面
の被覆と防止し、かつポリテトラフルオロエチレンの結
着力の維持をはかることができるので電池性能の向上に
効果がある９
第１図は本発明の触媒及び電極における白金１ｇ当たり
の表面積を示すグラフ、第２図は本発明の実施例水素単
極における電流密度を示すグラフである。
の表面積を示すグラフ、第２図は本発明の実施例水素単
極における電流密度を示すグラフである。
Claims (1)
- １、多孔性の炭素基板の表面に、触媒粉末及び撥水剤か
ら構成される触媒層を設けた電極において、撥水剤とし
てポリテトラフルオロエチレンの微粉末を用い、この撥
水剤の軟化温度以下で処理することを特徴とする、燃料
電池用電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068366A JPS62226571A (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 燃料電池用電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068366A JPS62226571A (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 燃料電池用電極の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62226571A true JPS62226571A (ja) | 1987-10-05 |
Family
ID=13371705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61068366A Pending JPS62226571A (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 燃料電池用電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62226571A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0251865A (ja) * | 1988-08-16 | 1990-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液体燃料電池用燃料極触媒の製造方法 |
-
1986
- 1986-03-28 JP JP61068366A patent/JPS62226571A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0251865A (ja) * | 1988-08-16 | 1990-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液体燃料電池用燃料極触媒の製造方法 |
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