JPH0633490B2 - ガス拡散電極とその製造方法 - Google Patents
ガス拡散電極とその製造方法Info
- Publication number
- JPH0633490B2 JPH0633490B2 JP60294431A JP29443185A JPH0633490B2 JP H0633490 B2 JPH0633490 B2 JP H0633490B2 JP 60294431 A JP60294431 A JP 60294431A JP 29443185 A JP29443185 A JP 29443185A JP H0633490 B2 JPH0633490 B2 JP H0633490B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- gas diffusion
- carbon black
- repellent
- diffusion electrode
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料電池、二次電池、電気化学的リアクタ
ー、めっき用陽極に用いるガス拡散電極とその製造方法
に関する。
ー、めっき用陽極に用いるガス拡散電極とその製造方法
に関する。
（従来の技術） 従来、ガス拡散電極として、白金、カーボンブラック、
ポリ四弗化エチレンより成る親水性の反応層に、カーボ
ンブラック、ポリ四弗化エチレンより成る撥水性のガス
拡散層を接合して成るものがある。
ポリ四弗化エチレンより成る親水性の反応層に、カーボ
ンブラック、ポリ四弗化エチレンより成る撥水性のガス
拡散層を接合して成るものがある。
このガス拡散電極は、燃料電池等に使用した場合、電解
液は反応層を透過するが、ガス拡散層を透過せず、反応
により生成したガスあるいは供給ガスのみガス拡散層を
拡散透過するものである。
液は反応層を透過するが、ガス拡散層を透過せず、反応
により生成したガスあるいは供給ガスのみガス拡散層を
拡散透過するものである。
（発明が解決しようとする問題点） ところで上記ガス拡散電極は、非常に薄いので、強度が
不足し、反り易く且つ撓み易くて、取扱いにおいて変形
したり、亀裂が入ったりすることがある。特にガス拡散
層に亀裂が入ると、燃料電池等に使用した場合、電解液
が亀裂に沿ってガス拡散層を通過するので、撥水性が失
われ、ガス拡散電極としての機能がそう失するものであ
る。従って、ガス拡散電極の取扱いには細心の注意を必
要とし、甚だ操作性、作業性に劣るという問題があっ
た。
不足し、反り易く且つ撓み易くて、取扱いにおいて変形
したり、亀裂が入ったりすることがある。特にガス拡散
層に亀裂が入ると、燃料電池等に使用した場合、電解液
が亀裂に沿ってガス拡散層を通過するので、撥水性が失
われ、ガス拡散電極としての機能がそう失するものであ
る。従って、ガス拡散電極の取扱いには細心の注意を必
要とし、甚だ操作性、作業性に劣るという問題があっ
た。
そこで本発明は、強度を向上させ、反りにくく且つ撓み
にくくて、変形したり亀裂が入ったりすることの無いガ
ス拡散電極とその製造方法を提供しようとするものであ
る。
にくくて、変形したり亀裂が入ったりすることの無いガ
ス拡散電極とその製造方法を提供しようとするものであ
る。
（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するための本発明のガス拡散電極は、
カーボン繊維、Ｎｉファイバー、ステンレス鋼ファイバ
ー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ繊維等の耐熱性
繊維から成る不織シートに親水性カーボンブラック、撥
水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレンが含浸付着
されさらに白金族金属又はその酸化物若しくはその両方
（これらを以下単に白金族という）が含浸付着され成る
親水部及び撥水部を有する反応層に、撥水性カーボンブ
ラック、ポリ四弗化エチレンより成る撥水性のガス拡散
層が接合されて成るものである。
カーボン繊維、Ｎｉファイバー、ステンレス鋼ファイバ
ー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ繊維等の耐熱性
繊維から成る不織シートに親水性カーボンブラック、撥
水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレンが含浸付着
されさらに白金族金属又はその酸化物若しくはその両方
（これらを以下単に白金族という）が含浸付着され成る
親水部及び撥水部を有する反応層に、撥水性カーボンブ
ラック、ポリ四弗化エチレンより成る撥水性のガス拡散
層が接合されて成るものである。
また斯かる構造のガス拡散電極を作る本発明の製造方法
は、カーボン繊維、Ｎｉファイバー、ステンレス鋼ファ
イバー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ繊維等の耐
熱性繊維からなる不織シートに親水性カーボンブラッ
ク、撥水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレン、
水、界面活性剤を混合した塗液を塗布含浸し、次に加熱
して水及び界面活性剤を除去し、次いでこの反応層素材
シートに撥水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレン
より成るガス拡散層を加熱圧着し、然る後前記反応層素
材シートに白金族化合物溶液を含浸させ、加熱分解して
白金族を付着させ反応層を形成することを特徴とするも
のである。
は、カーボン繊維、Ｎｉファイバー、ステンレス鋼ファ
イバー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ繊維等の耐
熱性繊維からなる不織シートに親水性カーボンブラッ
ク、撥水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレン、
水、界面活性剤を混合した塗液を塗布含浸し、次に加熱
して水及び界面活性剤を除去し、次いでこの反応層素材
シートに撥水性カーボンブラック、ポリ四弗化エチレン
より成るガス拡散層を加熱圧着し、然る後前記反応層素
材シートに白金族化合物溶液を含浸させ、加熱分解して
白金族を付着させ反応層を形成することを特徴とするも
のである。
なお親水性カーボンブラックは表面に−ＣＯＯＨ等の水
と親和性のある活性基を持つもので、水に分散する性質
を有し、撥水性カーボンブラックはグラファイト化が進
行しており、水と親和性のある活性基を持たず、そのま
までは水に分散しないものを使用する。
と親和性のある活性基を持つもので、水に分散する性質
を有し、撥水性カーボンブラックはグラファイト化が進
行しており、水と親和性のある活性基を持たず、そのま
までは水に分散しないものを使用する。
（作用） 上記の如く構成された本発明のガス拡散電極は、反応層
にカーボン繊維、Ｎｉファイバー、ステンレス鋼ファイ
バー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ繊維等の耐熱
性繊維から成る不織シートの芯材を有するもので、強度
が高く反りにくく、且つ撓みにくくて取扱いにおいて変
形したり、亀裂が入ったりすることがない。特にガス拡
散層に亀裂が入ることがないので、燃料電池等に使用し
た場合、電解液がガス拡散層を通過することが無く、撥
水性を維持できる。
にカーボン繊維、Ｎｉファイバー、ステンレス鋼ファイ
バー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ繊維等の耐熱
性繊維から成る不織シートの芯材を有するもので、強度
が高く反りにくく、且つ撓みにくくて取扱いにおいて変
形したり、亀裂が入ったりすることがない。特にガス拡
散層に亀裂が入ることがないので、燃料電池等に使用し
た場合、電解液がガス拡散層を通過することが無く、撥
水性を維持できる。
（実施例） 本発明のガス拡散電極とその製造方法の一実施例を図面
によって説明する。第１図に示す本発明のガス拡散電極
１は、幅100mm、長さ100mm、厚さ0.1mmの親水性で気孔
率65％の反応層２に、幅120mm、長さ12mm、厚さ0.5mmの
撥水性で気孔率65％のガス拡散層３を接合したものであ
る。そして前記反応層２は、７μのカーボン繊維から成
る厚さ280μの不織シートに、平均粒径420Åの撥水性カ
ーボンブラックと平均粒径450Åの親水性カーボンブラ
ックと平均粒径0.3μのポリ四弗化エチレン粉末とが
５：５：３の割合で混合されて含浸付着され、さらに触
媒として白金が前記撥水性カーボンブラック、親水性カ
ーボンブラック、ポリ四弗化エチレン粉末と１：５：
５：３の割合となるように含浸付着されて成るものであ
る。また前記ガス拡散層３は、平均粒径420Åの撥水性
カーボンブラックと平均粒径0.3μのポリ四弗化エチレ
ン粉末とを７：３の割合で混合し成形して成るものであ
る。
によって説明する。第１図に示す本発明のガス拡散電極
１は、幅100mm、長さ100mm、厚さ0.1mmの親水性で気孔
率65％の反応層２に、幅120mm、長さ12mm、厚さ0.5mmの
撥水性で気孔率65％のガス拡散層３を接合したものであ
る。そして前記反応層２は、７μのカーボン繊維から成
る厚さ280μの不織シートに、平均粒径420Åの撥水性カ
ーボンブラックと平均粒径450Åの親水性カーボンブラ
ックと平均粒径0.3μのポリ四弗化エチレン粉末とが
５：５：３の割合で混合されて含浸付着され、さらに触
媒として白金が前記撥水性カーボンブラック、親水性カ
ーボンブラック、ポリ四弗化エチレン粉末と１：５：
５：３の割合となるように含浸付着されて成るものであ
る。また前記ガス拡散層３は、平均粒径420Åの撥水性
カーボンブラックと平均粒径0.3μのポリ四弗化エチレ
ン粉末とを７：３の割合で混合し成形して成るものであ
る。
次に斯かる構造のガス拡散電極の製造方法について説明
する。先ず第２図ａに示す如く７μのカーボン繊維から
成る幅150mm、長さ300mm、厚さ280μの不織シート４
に、平均粒径420Åの撥水性カーボンブラックと平均粒
径450Åの親水性カーボンブラックと平均粒径0.3μのポ
リ四弗化エチレン粉末と水と界面活性剤として非イオン
のトリトンを５：５：３：60：６の割合で混合した塗液
を塗布し、次に乾燥し280℃で３時間加熱して水及び界
面活性剤を除去し、第２図ｂに示す反応層素材シート５
を得た。次いでこの反応層素材シート５に第２図ｃに示
す如く平均粒径420Åの撥水性カーボンブラックと平均
粒径0.3μのポリ四弗化エチレン粉末を７：３の割合で
混合成形して成る幅120mm、長さ120mm、厚さ0.5mmの撥
水性のガス拡散層３を380℃、600kg／cm2で３秒間加熱
圧着し、然る後前記反応層素材シート５に塩化白金酸溶
液を塗布含浸させ、200℃に加熱して白金化合物を分解
し、Ｈ２中200℃で還元し白金を0.56mg／cm2に付着さ
せ、第２図ｄに示す如く気孔率65％の反応層を形成しガ
ス拡散電極１を作った。
する。先ず第２図ａに示す如く７μのカーボン繊維から
成る幅150mm、長さ300mm、厚さ280μの不織シート４
に、平均粒径420Åの撥水性カーボンブラックと平均粒
径450Åの親水性カーボンブラックと平均粒径0.3μのポ
リ四弗化エチレン粉末と水と界面活性剤として非イオン
のトリトンを５：５：３：60：６の割合で混合した塗液
を塗布し、次に乾燥し280℃で３時間加熱して水及び界
面活性剤を除去し、第２図ｂに示す反応層素材シート５
を得た。次いでこの反応層素材シート５に第２図ｃに示
す如く平均粒径420Åの撥水性カーボンブラックと平均
粒径0.3μのポリ四弗化エチレン粉末を７：３の割合で
混合成形して成る幅120mm、長さ120mm、厚さ0.5mmの撥
水性のガス拡散層３を380℃、600kg／cm2で３秒間加熱
圧着し、然る後前記反応層素材シート５に塩化白金酸溶
液を塗布含浸させ、200℃に加熱して白金化合物を分解
し、Ｈ２中200℃で還元し白金を0.56mg／cm2に付着さ
せ、第２図ｄに示す如く気孔率65％の反応層を形成しガ
ス拡散電極１を作った。
こうして作った実施例のガス拡散電極１は、反応層２中
にカーボンペーパーの不織シート４が芯材として入って
いるので、ガス拡散電極としての曲げ強度が高くて反り
にくく、且つ撓みにくいものである。従って、取扱いに
おいて変形したり、亀裂が入ったりすることがない。特
にガス拡散層３に亀裂が入らないので燃料電池等に使用
した場合、電解液はガス拡散層３を通過することが無
く、撥水性を維持できる。
にカーボンペーパーの不織シート４が芯材として入って
いるので、ガス拡散電極としての曲げ強度が高くて反り
にくく、且つ撓みにくいものである。従って、取扱いに
おいて変形したり、亀裂が入ったりすることがない。特
にガス拡散層３に亀裂が入らないので燃料電池等に使用
した場合、電解液はガス拡散層３を通過することが無
く、撥水性を維持できる。
また前記反応層２は、カーボンペーパーの不織シート４
が芯材として入っている為、気孔率65％と高いので、白
金の触媒反応が十分に行われ触媒性能が向上する。
が芯材として入っている為、気孔率65％と高いので、白
金の触媒反応が十分に行われ触媒性能が向上する。
尚、上記実施例では反応層２の芯材となる不織シート４
に、カーボン繊維を用いたが、Ｎｉファイバー、ステン
レス鋼ファイバー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ
繊維であっても良く、これらと混合したものでも良いも
のである。
に、カーボン繊維を用いたが、Ｎｉファイバー、ステン
レス鋼ファイバー、アラミド繊維、ボロン繊維、ＳｉＣ
繊維であっても良く、これらと混合したものでも良いも
のである。
然して本発明のガス拡散電極において、曲げ強度をさら
に向上しようとする場合は、反応層２とは反対側のガス
拡散層３の表面に、第３図に示す如く、カーボンペーバ
ーの不織シート４にカーボンブラックとポリ四弗化エチ
レン粉末を含浸付着させて成る白金族を有しない例えば
反応層素材シート５を加熱圧着すると良い。このように
すると、ガス拡散電極の両面側に芯材である不織シート
４が備わるので、著しく曲げ強度が高くなり、反り、撓
みが解消できる。
に向上しようとする場合は、反応層２とは反対側のガス
拡散層３の表面に、第３図に示す如く、カーボンペーバ
ーの不織シート４にカーボンブラックとポリ四弗化エチ
レン粉末を含浸付着させて成る白金族を有しない例えば
反応層素材シート５を加熱圧着すると良い。このように
すると、ガス拡散電極の両面側に芯材である不織シート
４が備わるので、著しく曲げ強度が高くなり、反り、撓
みが解消できる。
（発明の効果） 以上の説明で判るように本発明のガス拡散電極は、反応
層に不織シートの芯材が入っている為、強度が高くて反
りにくく、且つ撓みにくくて、取扱いにおいて変形した
り、亀裂が入ったりすることがない。従って、ガス拡散
電極の取扱いが容易となり、操作性、作業性等が向上す
る。しかも燃料電池等に使用した場合、ガス拡散層に亀
裂が無いので、電解液がガス拡散層を通過せず、ガス拡
散層は撥水性を維持できる。また反応層に前述の如く不
織シートの芯材が入っている為、気孔率が高くなり、白
金族の触媒反応が十分に行われ、反応層の触媒性能が向
上する。
層に不織シートの芯材が入っている為、強度が高くて反
りにくく、且つ撓みにくくて、取扱いにおいて変形した
り、亀裂が入ったりすることがない。従って、ガス拡散
電極の取扱いが容易となり、操作性、作業性等が向上す
る。しかも燃料電池等に使用した場合、ガス拡散層に亀
裂が無いので、電解液がガス拡散層を通過せず、ガス拡
散層は撥水性を維持できる。また反応層に前述の如く不
織シートの芯材が入っている為、気孔率が高くなり、白
金族の触媒反応が十分に行われ、反応層の触媒性能が向
上する。
また本発明のガス拡散電極の製造方法によれば、上記の
優れたガス拡散電極を容易に作ることができる。
優れたガス拡散電極を容易に作ることができる。
第１図は本発明のガス拡散電極の一実施例を示す断面
図、第２図ａ乃至ｄは第１図のガス拡散電極を作る本発
明の製造方法の工程を示す図、第３図は本発明のガス拡
散電極の他の実施例を示す断面図である。
図、第２図ａ乃至ｄは第１図のガス拡散電極を作る本発
明の製造方法の工程を示す図、第３図は本発明のガス拡
散電極の他の実施例を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｍ 4/96 Ｍ (56)参考文献 特開 昭60−140668（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−70194（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−177865（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−262989（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−54564（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】耐熱性繊維から成る不織シートに表面に水
と親和性のある活性基を持つ親水性カーボンブラック、
表面に水と親和性のある活性基を持たない撥水性カーボ
ンブラック、ポリ四弗化エチレンが含浸付着され、さら
に白金族金属又はその酸化物若しくはその両方が含浸付
着されて成る親水部と撥水部を有する反応層に表面に水
と親和性のある活性基を持たない撥水性カーボンブラッ
ク、ポリ四弗化エチレンより成る撥水性のガス拡散層が
接合されて成るガス拡散電極。 - 【請求項２】耐熱性繊維から成る不織シートに表面に水
と親和性のある活性基を持つ親水性カーボンブラック、
表面に水と親和性のある活性基を持たない撥水性カーボ
ンブラック、ポリ四弗化エチレン、水、界面活性剤を混
合した塗液を塗布又は含浸付着し、次に加熱して水及び
界面活性剤を除去し、次いでこの反応層素材シートに表
面に水と親和性のある活性基を持たない撥水性カーボン
ブラック、ポリ四弗化エチレンより成るガス拡散層を加
熱圧着し、然る後前記反応層素材シートに白金族化合物
溶液を含浸させ、加熱分解して白金族金属又はその酸化
物若しくはその両方を付着させ反応層を形成することを
特徴とするガス拡散電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60294431A JPH0633490B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ガス拡散電極とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60294431A JPH0633490B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ガス拡散電極とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62156285A JPS62156285A (ja) | 1987-07-11 |
| JPH0633490B2 true JPH0633490B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=17807675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60294431A Expired - Lifetime JPH0633490B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ガス拡散電極とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633490B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0791974B2 (en) * | 1996-02-28 | 2005-08-17 | Johnson Matthey Public Limited Company | Catalytically active gas diffusion electrodes comprising a nonwoven fibrous structure |
| JP4507235B2 (ja) * | 2003-10-30 | 2010-07-21 | 理研計器株式会社 | 電気化学式ガスセンサ |
| JP4628148B2 (ja) * | 2005-03-10 | 2011-02-09 | 理研計器株式会社 | 酸素検出用電気化学式ガスセンサー |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP60294431A patent/JPH0633490B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62156285A (ja) | 1987-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1501142B1 (en) | Fuel cell collector structure and solid oxide fuel cell stack using the same | |
| EP1107340A2 (en) | Corrosion resistant contact element for a PEM fuel cell | |
| EP0286945B1 (en) | Electrode substrate for fuel cell and process for producing the same | |
| JP5050294B2 (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池の拡散層とその製造方法 | |
| JPS62109989A (ja) | 電気触媒ガス拡散電極及びその作成方法 | |
| GB2185247A (en) | Electrode substrate for fuel cell | |
| US20080128074A1 (en) | Methods of making components for electrochemical cells | |
| US20050181269A1 (en) | Microfibrous fuel cell assemblies comprising fiber-supported electrocatalyst layers, and methods of making same | |
| JPS62232860A (ja) | ガス拡散電極とその製造方法 | |
| DE102006045086A1 (de) | Elektrochemische Zellenstrukturen und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| JP3503193B2 (ja) | 燃料電池の接合体およびその製造方法 | |
| CA2649903A1 (en) | Methods of making components for electrochemical cells | |
| JPH0633490B2 (ja) | ガス拡散電極とその製造方法 | |
| JPS6332863A (ja) | 炭素−黒鉛リザ−バ層及びその製造方法 | |
| US20050079403A1 (en) | Fuel cell gas diffusion layer | |
| JPH065619B2 (ja) | ガス拡散電極の製造方法 | |
| US6153324A (en) | Current-carrying component for a fused carbonate fuel cell with anticorrosive coating | |
| JPS62232861A (ja) | ガス拡散電極とその製造方法 | |
| JPH0665036B2 (ja) | ガス拡散電極及びその製造方法 | |
| JP4464049B2 (ja) | ガス拡散電極基材前駆体、ガス拡散電極基材、ガス拡散電極、及び燃料電池 | |
| JP3592839B2 (ja) | 電解質板、セラミック補強材及びセラミック焼結体の各製造方法 | |
| JPS6210866A (ja) | 燃料電池用電極基板 | |
| KR100394777B1 (ko) | 용융탄산염연료전지분리판의표면처리방법 | |
| CN1809944A (zh) | 固体氧化物燃料电池堆用柔顺、容许应变的互连器 | |
| JPS6240822B2 (ja) |