JPH067488B2 - ガス拡散電極 - Google Patents
ガス拡散電極Info
- Publication number
- JPH067488B2 JPH067488B2 JP60294429A JP29442985A JPH067488B2 JP H067488 B2 JPH067488 B2 JP H067488B2 JP 60294429 A JP60294429 A JP 60294429A JP 29442985 A JP29442985 A JP 29442985A JP H067488 B2 JPH067488 B2 JP H067488B2
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- Japan
- Prior art keywords
- gas diffusion
- diffusion layer
- layer
- current
- current collector
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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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
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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、
各種電解用陽極、めっき用陽極等に用いるガス拡散電極
の改良に関する。
各種電解用陽極、めっき用陽極等に用いるガス拡散電極
の改良に関する。
（従来の技術とその問題点） 従来、ガス拡散層として、Ｐｔ、カーボンブラック、ポ
リ四弗化エチレンより成る微細な親水部と疎水部を有す
る反応層に、カーボンブラック、ポリ四弗化エチレンよ
り成る疎水性のガス拡散層を接合し、そのガス拡散層の
前記反応層とは反対側の表面に、Ｃｕ線材の網より成る
集電材を接合して成るものがある。
リ四弗化エチレンより成る微細な親水部と疎水部を有す
る反応層に、カーボンブラック、ポリ四弗化エチレンよ
り成る疎水性のガス拡散層を接合し、そのガス拡散層の
前記反応層とは反対側の表面に、Ｃｕ線材の網より成る
集電材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、二次電池、電気化学的
リアクター等に使用した場合、電解液は反応層を透過す
るが、ガス拡散層を透過せず、ガスのみガス拡散層を拡
散透過する。この場合、電解液からの分解ガスや供給ガ
スとしてのＣｌ2やＳＯ2ガスが水蒸気と共にガス拡散層
の集電材側に存在してＨＣｌやＨ2ＳＯ3が生成される
と、これらの酸によりＣｕ線材の網より成る集電材がお
かされるので、経時的に集電電流が低下するものであ
る。
リアクター等に使用した場合、電解液は反応層を透過す
るが、ガス拡散層を透過せず、ガスのみガス拡散層を拡
散透過する。この場合、電解液からの分解ガスや供給ガ
スとしてのＣｌ2やＳＯ2ガスが水蒸気と共にガス拡散層
の集電材側に存在してＨＣｌやＨ2ＳＯ3が生成される
と、これらの酸によりＣｕ線材の網より成る集電材がお
かされるので、経時的に集電電流が低下するものであ
る。
この為、Ｃｕ線材に代えて酸におかされないＴｉ、Ｔ
ａ、ステンレス鋼、カーボンクロスより成る集電材をガ
ス拡散層の表面に接合した。
ａ、ステンレス鋼、カーボンクロスより成る集電材をガ
ス拡散層の表面に接合した。
然し乍ら、Ｔｉ、Ｔａ、ステンレス鋼等の網とすると表
面に高抵抗の酸化被膜が生成するため集電電流が著しく
小さく、また酸化被膜のできないカーボンクロスより成
る集電材も抵抗が大きい為、Ｃｕ線材の網より成る電極
に比べ集電電流の低いものである。
面に高抵抗の酸化被膜が生成するため集電電流が著しく
小さく、また酸化被膜のできないカーボンクロスより成
る集電材も抵抗が大きい為、Ｃｕ線材の網より成る電極
に比べ集電電流の低いものである。
そこで本発明は、酸におかされず、集電する際の抵抗が
小さくて集電電流の高い集電材を備えたガス拡散電極を
提供しようとするものである。
小さくて集電電流の高い集電材を備えたガス拡散電極を
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、
白金族金属又はその酸化物若しくはそれら両方とカーボ
ンブラックとポリ四弗化エチレンより成る微細な親水部
と疎水部を有する反応層に、カーボンブラックとポリ四
弗化エチレンより成る疎水性のガス拡散層が接合され、
前記反応層とは反対側のガス拡散層の表面に、Ｔｉ又は
Ｔａ若しくはＴｉ又はＴａ被覆のＣｕより成る線材にて
編組した網又は多数の線若しくは多数の透孔を有する板
の少なくとも前記ガス拡散電極と接する部分に白金族金
属又はその酸化物若しくはそれら両方をコーティングし
た集電材が接合又は埋込まれて成るものである。
白金族金属又はその酸化物若しくはそれら両方とカーボ
ンブラックとポリ四弗化エチレンより成る微細な親水部
と疎水部を有する反応層に、カーボンブラックとポリ四
弗化エチレンより成る疎水性のガス拡散層が接合され、
前記反応層とは反対側のガス拡散層の表面に、Ｔｉ又は
Ｔａ若しくはＴｉ又はＴａ被覆のＣｕより成る線材にて
編組した網又は多数の線若しくは多数の透孔を有する板
の少なくとも前記ガス拡散電極と接する部分に白金族金
属又はその酸化物若しくはそれら両方をコーティングし
た集電材が接合又は埋込まれて成るものである。
（作用） 上記の如く構成された本発明のガス拡散電極は、ガス拡
散層の表面に接合又は埋込まれた集電材が、Ｔｉ又はＴ
ａ若しくはＴｉ又はＴａ被覆のＣｕより成る線材にて編
組した網、又は多数の線若しくは多数の透孔を有する板
の少なくとも前記拡散層に接する部分に例えばＰｔ、Ｐ
ｕＯ2、ＩｒＯ2、ＰｄＯ、ＲｕＯ2＋ＩｒＯ2、Ｐｔ＋Ｉ
ｒＯ2のいずれかをコーティングしたものより成るの
で、燃料電池、二次電池、電気化学的リアクター等に使
用した場合、反応により生成したガスあるいは供給ガス
が水蒸気と共にガス拡散層の集電材側に存在し酸が生成
されても、集電材は耐酸性を有していて浸食されること
がなく、また電気抵抗が小さくて集電電流の高いもので
ある。
散層の表面に接合又は埋込まれた集電材が、Ｔｉ又はＴ
ａ若しくはＴｉ又はＴａ被覆のＣｕより成る線材にて編
組した網、又は多数の線若しくは多数の透孔を有する板
の少なくとも前記拡散層に接する部分に例えばＰｔ、Ｐ
ｕＯ2、ＩｒＯ2、ＰｄＯ、ＲｕＯ2＋ＩｒＯ2、Ｐｔ＋Ｉ
ｒＯ2のいずれかをコーティングしたものより成るの
で、燃料電池、二次電池、電気化学的リアクター等に使
用した場合、反応により生成したガスあるいは供給ガス
が水蒸気と共にガス拡散層の集電材側に存在し酸が生成
されても、集電材は耐酸性を有していて浸食されること
がなく、また電気抵抗が小さくて集電電流の高いもので
ある。
本発明のガス拡散電極の実施例を図面によって （実施例１） 説明する。
第１図に示すガス拡散電極１は平均粒径250ÅのＲｕＯ2
＋ＩｒＯ2触媒と平均粒径450Åの疎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とが３：３：
２の割合から成る厚さ0.1mm、幅120mm、長さ120mmの微
細な親水部と疎水部を有する反応層２に、平均粒径420
Åの疎水性カーボンブラックと平均粒径0.3μのポリ四
弗化エチレンとが７：３の割合から成る厚さ0.5mmのガ
ス拡散層３を接合し、前記反応層２とは反対側のガス拡
散層３の表面に、第２図に示す如く直径0.3mmのＴｉ線
４にＰｔ５を５μコーティングした線材６にて第１図に
示す如く目合0.5mmで編組した幅120mm、長さ120mmの鋼
の集電材７を接合して成るものである。
＋ＩｒＯ2触媒と平均粒径450Åの疎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とが３：３：
２の割合から成る厚さ0.1mm、幅120mm、長さ120mmの微
細な親水部と疎水部を有する反応層２に、平均粒径420
Åの疎水性カーボンブラックと平均粒径0.3μのポリ四
弗化エチレンとが７：３の割合から成る厚さ0.5mmのガ
ス拡散層３を接合し、前記反応層２とは反対側のガス拡
散層３の表面に、第２図に示す如く直径0.3mmのＴｉ線
４にＰｔ５を５μコーティングした線材６にて第１図に
示す如く目合0.5mmで編組した幅120mm、長さ120mmの鋼
の集電材７を接合して成るものである。
（実施例２） 第３図に示すガス拡散電極８はガス拡散層３の厚さが0.
8mm以外前記と同一寸法、同一材質の反応層２とガス拡
散層３とを接合し、反応層２とは反対側のガス拡散層３
の表面に、第４図に示す如く直径0.3mmのＣｕ線９に厚
さ0.1mmのＴｉ10を被覆したクラッド線11にＲｕＯ212を
２μコーティングした線13が80本より成る集電材14を第
３図に示す如く幅方向に1.5mm間隔に埋込んで成るもの
である。
8mm以外前記と同一寸法、同一材質の反応層２とガス拡
散層３とを接合し、反応層２とは反対側のガス拡散層３
の表面に、第４図に示す如く直径0.3mmのＣｕ線９に厚
さ0.1mmのＴｉ10を被覆したクラッド線11にＲｕＯ212を
２μコーティングした線13が80本より成る集電材14を第
３図に示す如く幅方向に1.5mm間隔に埋込んで成るもの
である。
これらのガス拡散電極１、８と集電材が直径８μのカー
ボン繊維にて編組した幅120mm、長さ120mmのクロスであ
る第１図と同一寸法の従来のガス拡散電極とを夫々電解
液ＺｎＣｌ2＋ＫＣｌ＋ＮａＣｌの二次電池に使用した
処、従来例のガス拡散電極のカーボンより成る集電材
は、充電時の反応により生成されたＣｌ2ガスが水蒸気
と共にガス拡散層３を拡散透過してＨＣｌが生成されて
もそのＨＣｌに浸食されないが、電気抵抗が大きい為、
集電電流が50ｍＡ／cm2と低かったのに対し、実施例の
ガス拡散電極１、８の集電材７、14は共に充電時の反応
により生成されたＣｌ2ガスが水蒸気と共にガス拡散層
３を拡散透過してＨＣｌが生成されてもそのＨＣｌに浸
食されず、しかも電気抵抗が小さい為、集電電流が500
ｍＡ／cm2と高く、時間経過後も殆ど大差がなく高いも
のであった。
ボン繊維にて編組した幅120mm、長さ120mmのクロスであ
る第１図と同一寸法の従来のガス拡散電極とを夫々電解
液ＺｎＣｌ2＋ＫＣｌ＋ＮａＣｌの二次電池に使用した
処、従来例のガス拡散電極のカーボンより成る集電材
は、充電時の反応により生成されたＣｌ2ガスが水蒸気
と共にガス拡散層３を拡散透過してＨＣｌが生成されて
もそのＨＣｌに浸食されないが、電気抵抗が大きい為、
集電電流が50ｍＡ／cm2と低かったのに対し、実施例の
ガス拡散電極１、８の集電材７、14は共に充電時の反応
により生成されたＣｌ2ガスが水蒸気と共にガス拡散層
３を拡散透過してＨＣｌが生成されてもそのＨＣｌに浸
食されず、しかも電気抵抗が小さい為、集電電流が500
ｍＡ／cm2と高く、時間経過後も殆ど大差がなく高いも
のであった。
また反応層にＲｕＯ2を担持した以外は実施例１及び従
来例と夫々同一寸法、同一材質のガス拡散電極を食塩電
解の塩素発生極に用いて、25％ＮａＣｌを90℃で電解し
たところ、本発明の電極では２Ａ／cm2の電流密度で35
ｍＶという低過電圧で電解が可能であり、経時変化もな
く安定していたのに対し、従来例のガス拡散電極は経時
変化はなく安定であったが、0.5Ａ／cm2の電極密度にお
いて200ｍＶと過電圧が高かった。
来例と夫々同一寸法、同一材質のガス拡散電極を食塩電
解の塩素発生極に用いて、25％ＮａＣｌを90℃で電解し
たところ、本発明の電極では２Ａ／cm2の電流密度で35
ｍＶという低過電圧で電解が可能であり、経時変化もな
く安定していたのに対し、従来例のガス拡散電極は経時
変化はなく安定であったが、0.5Ａ／cm2の電極密度にお
いて200ｍＶと過電圧が高かった。
尚、上記実施例１では集電材として網を１枚使用した例
について述べたが、これに限るものではなく、例えば網
を複数枚重ねて用いたり、板状のものを用いて電極自体
を補強するようにしてもよいものである。
について述べたが、これに限るものではなく、例えば網
を複数枚重ねて用いたり、板状のものを用いて電極自体
を補強するようにしてもよいものである。
（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、その
ガス拡散層の表面に接合又は埋込んだ集電材は耐酸性を
有するので、燃料電池、二次電池、電気化学的リアクタ
ー、各種電解用陽極、めっき用陽極等に使用した際、生
成された酸に浸食されることがないので経時的に集電電
流が低下するようなことはなく、また集電材の電気抵抗
が小さいので、大きな電流を集電することができ、その
実用上の効果極めて大なるものがある。
ガス拡散層の表面に接合又は埋込んだ集電材は耐酸性を
有するので、燃料電池、二次電池、電気化学的リアクタ
ー、各種電解用陽極、めっき用陽極等に使用した際、生
成された酸に浸食されることがないので経時的に集電電
流が低下するようなことはなく、また集電材の電気抵抗
が小さいので、大きな電流を集電することができ、その
実用上の効果極めて大なるものがある。
第１図は本発明によるガス拡散電極の一実施例を示す一
部破断斜視図、第２図はそのガス拡散電極に於ける集電
材を作る線材の拡大断面図、第３図は本発明によるガス
拡散電極の他の実施例を示す一部破断斜視図、第４図は
そのガス拡散電極に於ける集電材を作る線材の拡大断面
図である。
部破断斜視図、第２図はそのガス拡散電極に於ける集電
材を作る線材の拡大断面図、第３図は本発明によるガス
拡散電極の他の実施例を示す一部破断斜視図、第４図は
そのガス拡散電極に於ける集電材を作る線材の拡大断面
図である。
Claims (1)
- 【請求項１】白金族金属又はその酸化物若しくはそれら
両方、カーボンブラック、ポリ四弗化エチレンより成る
微細な親水部と疎水部を有する反応層に、カーボンブラ
ック、ポリ四弗化エチレンより成る疎水性のガス拡散層
が接合され、前記反応層とは反対側のガス拡散層の表面
に、Ｔｉ又はＴａ若しくはＴｉ又はＴａ被覆のＣｕより
成る線材にて編組した網又は多数の線若しくは多数透孔
を有する板の少なくとも前記ガス拡散層と接する部分に
白金族金属又はその酸化物若しくはそれら両方をコーテ
ィングした集電材が接合又は埋込まれて成るガス拡散電
極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60294429A JPH067488B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ガス拡散電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60294429A JPH067488B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ガス拡散電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62154571A JPS62154571A (ja) | 1987-07-09 |
| JPH067488B2 true JPH067488B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=17807647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60294429A Expired - Lifetime JPH067488B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | ガス拡散電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067488B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995027315A1 (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-12 | Motorola, Inc. | Improved metal hydride hydrogen storage electrodes |
| AUPN876896A0 (en) * | 1996-03-18 | 1996-04-18 | Ceramic Fuel Cells Limited | An electrical interconnect for a planar fuel cell |
| US6838205B2 (en) | 2001-10-10 | 2005-01-04 | Lynntech, Inc. | Bifunctional catalytic electrode |
| JP3747888B2 (ja) * | 2002-06-24 | 2006-02-22 | 日本電気株式会社 | 燃料電池、燃料電池用電極およびそれらの製造方法 |
| FR2857162B1 (fr) * | 2003-07-01 | 2014-04-11 | Commissariat Energie Atomique | Pile a combustible comportant des collecteurs de courant integres a l'empilement electrode-membrane-electrode. |
| US7608358B2 (en) | 2006-08-25 | 2009-10-27 | Bdf Ip Holdings Ltd. | Fuel cell anode structure for voltage reversal tolerance |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP60294429A patent/JPH067488B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62154571A (ja) | 1987-07-09 |
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