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ガス拡散電極の製造方法、及びガス拡散電極、並びにそれを備えた膜電極接合体

シーズコード S120008509
掲載日 2012年1月31日
研究者
  • 内田 裕之
  • 渡辺 政廣
技術名称 ガス拡散電極の製造方法、及びガス拡散電極、並びにそれを備えた膜電極接合体
技術概要 金属触媒が担持されたカーボンブラックの一次凝集体を含むガス拡散層及び/又は触媒層を備えたガス拡散電極であって、一次凝集体の内部の細孔(一次孔)の内壁にイオン導電性高分子材料(アイオノマー)を略均一に被覆する。触媒層の製造方法は、アイオノマーと、Pt/CB触媒粉末と溶媒とを適切な割合で混合してペーストを調製する(S1)。アイオノマーとしては、例えば、ナフィオンなどのポリ・パーフルオロスルホン酸を付与した炭化水素系高分子(ポリイミド、など)、酸化ケイ素やポリタングステン酸等の無機材料と有機高分子の無機-有機ハイブリッド電解質がよい。溶媒としては、メタノールなどの低級アルコールでよい。を高温高圧雰囲気で処理することにより、アイオノマーの分子サイズを小さくして、一次凝集体内部の一次孔にまでアイオノマーを均一に被覆し(S2)、高温のまま溶媒ガスを抜いて常圧に戻し、急冷して均一な被覆状態を保持する(S3)。真空乾燥してアイオノマーが被覆されたPt/CB粉末を得る(S4)。調製された粉末を溶媒に再分散してペーストを調製し(S5)、ペーストを塗布して触媒層を形成する(S6)。
画像

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研究分野
  • 電気・電子部品一搬
展開可能なシーズ PEFC(固体高分子形燃料電池)のカソード触媒層において、触媒利用率を高めるには水素イオンを触媒粒子に効率的に供給する必要があるが、水素イオンはアイオノマーを介して触媒粒子に到達するため、触媒粒子をアイオノマーで被覆する必要がある。一次孔内部にまでアイオノマーを侵入させることにより、アノード触媒層で生じた水素イオンを効率よく電解質膜まで導電させ、また、カソード触媒層に水素イオンを効率よく到達させ、カソード電極における反応物や生成物である酸素および水の物質拡散速度の低下を抑制し、金属触媒の利用率の向上を図る。
一次凝集体の一次孔内部にまでアイオノマーを侵入させることができ、その結果、アノード触媒層で生じた水素イオンを効率よく電解質膜まで導電させることができる。また、水素イオンをカソード触媒層に効率よく到達させることができ、カソード電極における反応物や生成物の物質拡散速度の低下を抑制できる。
用途利用分野 ガス拡散電極、膜電極接合体
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 国立大学法人山梨大学, . 内田 裕之, 渡辺 政廣, . ガス拡散電極の製造方法. . 2009-09-17
  • H01M   4/88     
  • B01J  35/10     
  • B01J  37/08     
  • B01J  37/04     
  • B01J  23/42     
  • H01M   8/10     

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