JP2005085574A - Electrocatalyst ink and method for storing and using the same - Google Patents
Electrocatalyst ink and method for storing and using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005085574A JP2005085574A JP2003315647A JP2003315647A JP2005085574A JP 2005085574 A JP2005085574 A JP 2005085574A JP 2003315647 A JP2003315647 A JP 2003315647A JP 2003315647 A JP2003315647 A JP 2003315647A JP 2005085574 A JP2005085574 A JP 2005085574A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode catalyst
- photocatalyst
- catalyst ink
- ink
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 39
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 title claims description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 205
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 149
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 47
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 44
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 42
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 11
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 32
- 239000008188 pellet Substances 0.000 abstract description 30
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 17
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 13
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 22
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 6
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 6
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 5
- -1 air is performed Chemical compound 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YYSFXUWWPNHNAZ-OSDRTFJJSA-N 851536-75-9 Chemical compound C1[C@@H](OC)[C@H](OCCOCC)CC[C@H]1C[C@@H](C)[C@H]1OC(=O)[C@@H]2CCCCN2C(=O)C(=O)[C@](O)(O2)[C@H](C)CCC2C[C@H](OC)/C(C)=C/C=C/C=C/[C@@H](C)C[C@@H](C)C(=O)[C@H](OC)[C@H](O)/C(C)=C/[C@@H](C)C(=O)C1 YYSFXUWWPNHNAZ-OSDRTFJJSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000001877 deodorizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Natural products C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 230000000843 anti-fungal effect Effects 0.000 description 1
- 229940121375 antifungal agent Drugs 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002781 deodorant agent Substances 0.000 description 1
- 238000004332 deodorization Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000855 fungicidal effect Effects 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【課題】 電極触媒インクの劣化を防止して、電極触媒インクの使用可能期間を長くする。
【解決手段】燃料電池の電極形成に用いる電極触媒インクであって、低級アルコールよりなる分散溶媒と、分散溶媒に分散された、触媒担体に触媒活性物質を担持してなる触媒粉末と、分散溶媒に分散された光触媒体（光触媒ペレット１）とを含む。内壁面に光触媒コート層１３が形成された透明ガラス容器１１内に電極触媒インク２を収容し、撹拌装置２で電極触媒インク２を撹拌しながら光を照射する。光触媒ペレット１及び光触媒コート層１３の光触媒の作用により、電極触媒インク２の劣化が抑制される。
【選択図】 図１PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deterioration of electrode catalyst ink and lengthen the usable period of electrode catalyst ink.
An electrode catalyst ink used for forming an electrode of a fuel cell, comprising: a dispersion solvent made of a lower alcohol; a catalyst powder dispersed in the dispersion solvent and carrying a catalytically active substance on a catalyst carrier; and a dispersion solvent And a photocatalyst body (photocatalyst pellet 1) dispersed in the catalyst. The electrode catalyst ink 2 is accommodated in the transparent glass container 11 in which the photocatalyst coat layer 13 is formed on the inner wall surface, and light is irradiated while the electrode catalyst ink 2 is stirred by the stirring device 2. By the action of the photocatalyst of the photocatalyst pellet 1 and the photocatalyst coat layer 13, the deterioration of the electrode catalyst ink 2 is suppressed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は電極触媒インク並びにその保管方法及び使用方法に関し、詳しくは燃料電池の電極形成用の電極触媒インク並びにその保管方法及び使用方法に関する。 The present invention relates to an electrode catalyst ink and a method for storing and using the same, and more particularly to an electrode catalyst ink for forming an electrode for a fuel cell and a method for storing and using the same.
燃料電池、例えば固体高分子型燃料電池は、通常、加湿した固体高分子よりなる電解質膜と、この電解質膜を挟んで設けられた一対の電極（燃料極及び空気極）とから構成されている。これら電極は、電極反応が行われる電極触媒層と、電極触媒層へのガス供給路及び集電体として機能するガス拡散層との２層構造となっている。すなわち、燃料極は、燃料ガスの電極反応が行われる電極触媒層と、燃料ガスを電極触媒層に供給するとともに集電体として機能するガス拡散層とから構成されている。一方、空気極は、空気などの酸素を含有するガスの電極反応が行われる電極触媒層と、空気などの酸素を含有するガスを電極触媒層に供給するとともに集電体として機能するガス拡散層とから構成されている。そして、燃料極の電極触媒層における電極反応により燃料ガスから形成された水素イオンが電解質膜内を通過して空気極へ移動し、空気極の電極触媒層における電極反応により該水素イオンと酸素とから水がされ、これにより電流が出力される。 2. Description of the Related Art A fuel cell, for example, a solid polymer fuel cell, is usually composed of an electrolyte membrane made of a humidified solid polymer and a pair of electrodes (a fuel electrode and an air electrode) provided with the electrolyte membrane interposed therebetween. . These electrodes have a two-layer structure of an electrode catalyst layer in which an electrode reaction is performed and a gas diffusion layer that functions as a gas supply path to the electrode catalyst layer and a current collector. That is, the fuel electrode includes an electrode catalyst layer in which an electrode reaction of fuel gas is performed, and a gas diffusion layer that supplies fuel gas to the electrode catalyst layer and functions as a current collector. On the other hand, the air electrode includes an electrode catalyst layer in which an electrode reaction of a gas containing oxygen such as air is performed, and a gas diffusion layer that supplies a gas containing oxygen such as air to the electrode catalyst layer and functions as a current collector It consists of and. Then, hydrogen ions formed from the fuel gas by the electrode reaction in the electrode catalyst layer of the fuel electrode pass through the electrolyte membrane and move to the air electrode, and the hydrogen ions and oxygen are moved by the electrode reaction in the electrode catalyst layer of the air electrode. From this, water is discharged, and current is output.
このような燃料電池の電極を構成する電極触媒層は、一般に、カーボン粉末（カーボンブラック等）等よりなる導電性触媒担体に貴金属（白金等）粒子等よりなる触媒活性物質を担持してなる触媒粉末と、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の含フッ素化合物等よりなる疎水性バインダ粒子とを構成成分とし、触媒粉末が疎水性バインダ粒子に高分散された構造を呈する。また、疎水性バインダ粒子ではなく、プロトン伝導性をもつ固体高分子よりなる固体電解質に触媒粉末を高分散させてなる電極触媒層や、疎水性バインダ粒子及び固体電解質に触媒粉末を高分散させてなる電極触媒層もある。 The electrode catalyst layer constituting the electrode of such a fuel cell is generally a catalyst comprising a conductive catalyst carrier made of carbon powder (carbon black, etc.) and the like and a catalytically active substance made of noble metal (platinum, etc.) particles. It has a structure in which the powder and hydrophobic binder particles made of a fluorine-containing compound such as PTFE (polytetrafluoroethylene) are used as constituent components and the catalyst powder is highly dispersed in the hydrophobic binder particles. In addition, an electrode catalyst layer in which the catalyst powder is highly dispersed in a solid electrolyte made of a solid polymer having proton conductivity instead of a hydrophobic binder particle, or a catalyst powder is highly dispersed in the hydrophobic binder particle and the solid electrolyte. There is also an electrode catalyst layer.
このような電極触媒層は、一般に、電極触媒インクを用いた印刷により形成される。すなわち、電極触媒インクを電解質膜に直接塗布するか、あるいは電極触媒インクから膜成形して得たシートを電解質膜にホットプレスすることにより、電解質膜に一体的に接合された電極触媒層が形成される。 Such an electrode catalyst layer is generally formed by printing using an electrode catalyst ink. That is, the electrode catalyst layer integrally bonded to the electrolyte membrane is formed by directly applying the electrode catalyst ink to the electrolyte membrane or hot-pressing the sheet obtained by forming the membrane from the electrode catalyst ink onto the electrolyte membrane. Is done.
この燃料電池の電極形成に用いられる電極触媒インクとして、カーボン粉末に白金を担持してなる触媒粉末をエタノール等の低級アルコールに分散させ、これに固体電解質を添加したものが知られている。また、カーボン粉末に白金を担持してなる触媒粉末をプロピレングリコール水溶液に分散するとともに、この分散溶液に固体電解質を添加し、これに粘度や含水率を調整する溶剤としてのエタノールを添加して調製した電極触媒インクも知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上記従来の電極触媒インクは、製造後の使用可能期間が１週間程度と短く、製造してから約１週間経過後のインクは廃棄している。高価な貴金属を材料に用いる電極触媒インクの廃棄を回避すべく、電極触媒インクの使用可能期間を出来るだけ長くすることが望まれる。 However, the above-mentioned conventional electrode catalyst ink has a short usable period of about one week after production, and the ink after about one week has been discarded after production. In order to avoid the disposal of the electrode catalyst ink using expensive noble metal as a material, it is desired to make the usable period of the electrode catalyst ink as long as possible.
このように電極触媒インクの使用可能期間が短いのは、分散溶媒等として含まれるエタノール等の低級アルコールが酸化により変質するためと考えられる。すなわち、エタノールに代表される低級アルコールには、下記（１）式に示されるように、Ｐｔ酸化物の還元作用がある。そして、下記（１）式に示される反応の際に、エタノール自身は酸化されてカルボキシル基が形成されることにより、下記（２）式に示されるように、エタノールから酢酸へ変化すると考えられる。 The reason why the usable period of the electrode catalyst ink is short in this way is considered to be because lower alcohol such as ethanol contained as a dispersion solvent or the like is altered by oxidation. That is, lower alcohols typified by ethanol have a Pt oxide reducing action, as shown in the following formula (1). In the reaction represented by the following formula (1), it is considered that ethanol itself is oxidized to form a carboxyl group, thereby changing from ethanol to acetic acid as represented by the following formula (2).
ＰｔＯ2 →Ｐｔ＋Ｏ2 …（１）
Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ→ＣＨ3 ＣＯＯＨ …（２）
PtO 2 → Pt + O 2 (1)
C 2 H 5 OH → CH 3 COOH (2)
このようにエタノールが酸化により変質すると、触媒インクの固液分離により、触媒分散性が低下するため、キャスト膜（触媒付きの膜のこと）などに分布が生じ、電極性能が大幅に低下してしまう。このため、電極触媒インクの使用可能期間は、電極性能の維持のため、１週間程度とされている。 When ethanol is altered by oxidation in this way, catalyst dispersibility is reduced due to solid-liquid separation of the catalyst ink, resulting in distribution in cast films (membranes with catalysts), and electrode performance is greatly reduced. End up. For this reason, the usable period of the electrode catalyst ink is set to about one week in order to maintain the electrode performance.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の電極形成に用いる電極触媒インクの劣化を抑制して、電極触媒インクの使用可能期間を長くすることを解決すべき技術課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is a technical problem to be solved by suppressing the deterioration of the electrode catalyst ink used for forming the electrode of the fuel cell and extending the usable period of the electrode catalyst ink. Is.
上記課題を解決する本発明の電極触媒インクは、燃料電池の電極形成に用いる電極触媒インクであって、低級アルコールよりなる分散溶媒と、前記分散溶媒に分散された、触媒担体に触媒活性物質を担持してなる触媒粉末と、前記分散溶媒に分散された光触媒体とを含むことを特徴とするものである。 The electrode catalyst ink of the present invention that solves the above-mentioned problems is an electrode catalyst ink used for forming an electrode of a fuel cell, and comprises a dispersion solvent composed of a lower alcohol, and a catalyst active material dispersed in the dispersion solvent, on a catalyst carrier. It comprises a catalyst powder formed thereon and a photocatalyst dispersed in the dispersion solvent.
この電極触媒インクは、光触媒体が含まれていることから、光触媒の作用により劣化が抑制され、使用可能期間が長くなる。これは、光触媒の光酸化力により分散溶媒としての低級アルコールの還元作用が抑制されることにより、低級アルコールの酸化による変質が抑制されるためと考えられる。 Since this electrode catalyst ink contains a photocatalyst, deterioration is suppressed by the action of the photocatalyst, and the usable period becomes longer. This is presumably because the reduction effect of the lower alcohol as a dispersion solvent is suppressed by the photo-oxidation power of the photocatalyst, thereby suppressing alteration due to the oxidation of the lower alcohol.
また、光触媒の作用により、強い分解能力を有する活性酸素が生成されるため、この活性酸素による浄化作用（消臭、抗菌、防カビ、防汚や防食）により、電極触媒インクの腐敗抑制、防カビや消臭の作用が発揮され、これによっても電極触媒インクの劣化が抑制される。 In addition, active oxygen having strong decomposing ability is generated by the action of the photocatalyst. Therefore, the purification action (deodorant, antibacterial, antifungal, antifouling and anticorrosion) by this active oxygen prevents the electrocatalyst ink from decaying and preventing The action of mold and deodorization is exhibited, and this also suppresses the deterioration of the electrode catalyst ink.
上記課題を解決する本発明の電極触媒インクの保管方法は、低級アルコールよりなる分散溶媒と、該分散溶媒に分散された、触媒担体に触媒活性物質を担持してなる触媒粉末と、該分散溶媒に分散された光触媒体とを含む、燃料電池の電極形成に用いる電極触媒インクの保管方法であって、前記電極触媒インクを透明容器内に収容し、該透明容器内に収容された該電極触媒インクを撹拌装置で撹拌しながら該電極触媒インクに光を照射することを特徴とするものである。 The method for storing the electrode catalyst ink of the present invention that solves the above problems includes a dispersion solvent comprising a lower alcohol, a catalyst powder dispersed in the dispersion solvent and carrying a catalytically active substance on a catalyst carrier, and the dispersion solvent. A method for storing an electrode catalyst ink used for forming an electrode of a fuel cell, comprising a photocatalyst body dispersed in the electrode catalyst, wherein the electrode catalyst ink is stored in a transparent container, and the electrode catalyst is stored in the transparent container The electrode catalyst ink is irradiated with light while stirring the ink with a stirring device.
この電極触媒インクの保管方法では、光触媒体を含む電極触媒インクを透明容器内に収容し、この電極触媒インクを撹拌装置で撹拌しながら該電極触媒インクに光を照射することから、電極触媒インク内における光触媒体の分散性が向上して、全ての光触媒体に対してより均等に光を照射することが可能となり、光触媒の作用をより有効に発揮させることができる。また、電極触媒インクが黒色である場合は、インクの内部に存在する光触媒体には光が照射されにくいが、撹拌により光触媒体を循環させているので、インクの内部に存在する光触媒体をインクの表面側に存在させることができる。このため、電極触媒インクが黒色であっても、全ての光触媒体に対してより均等に光を照射することが可能となる。 In this electrode catalyst ink storage method, an electrode catalyst ink containing a photocatalyst is contained in a transparent container, and the electrode catalyst ink is irradiated with light while stirring the electrode catalyst ink with a stirrer. The dispersibility of the photocatalyst body in the inside is improved, and it becomes possible to irradiate all the photocatalyst bodies more evenly, and the action of the photocatalyst can be exhibited more effectively. Also, when the electrode catalyst ink is black, the photocatalyst existing inside the ink is not easily irradiated with light, but the photocatalyst is circulated by stirring, so the photocatalyst present inside the ink is removed from the ink. It can exist on the surface side of. For this reason, even if the electrode catalyst ink is black, it becomes possible to irradiate light uniformly to all the photocatalyst bodies.
したがって、この電極触媒インクの保管方法によれば、光触媒の作用により、電極触媒インクの劣化を効果的に抑制することができ、電極触媒インクの使用可能期間を長くすることが可能となる。 Therefore, according to the storage method of the electrode catalyst ink, the deterioration of the electrode catalyst ink can be effectively suppressed by the action of the photocatalyst, and the usable period of the electrode catalyst ink can be extended.
本発明の電極触媒インクの保管方法は、好適な態様において、前記透明容器の内壁面には透明な光触媒コート層が形成されている。 In a preferred embodiment of the method for storing the electrode catalyst ink of the present invention, a transparent photocatalyst coating layer is formed on the inner wall surface of the transparent container.
この態様によれば、電極触媒インクを収容する透明容器の内壁面に透明な光触媒コート層が形成されていることから、この光触媒コート層に存する光触媒の作用によっても、電極触媒インクの劣化を抑制することができるので、より効果的に電極触媒インクの劣化を抑制することが可能となる。 According to this aspect, since the transparent photocatalyst coat layer is formed on the inner wall surface of the transparent container containing the electrode catalyst ink, the deterioration of the electrode catalyst ink is also suppressed by the action of the photocatalyst existing in the photocatalyst coat layer. Therefore, it is possible to more effectively suppress deterioration of the electrode catalyst ink.
上記課題を解決する本発明の電極触媒インクの使用方法は、低級アルコールよりなる分散溶媒と、該分散溶媒に分散された、触媒担体に触媒活性物質を担持してなる触媒粉末と、該分散溶媒に分散された光触媒体とを含む、燃料電池の電極形成に用いる電極触媒インクの使用方法であって、前記電極触媒インクを透明容器内に収容し、該透明容器内に収容された該電極触媒インクを撹拌装置で撹拌しながら該電極触媒インクに光を照射する保管工程と、前記透明容器に接続された配管を介して前記電極触媒インクを塗工部に供給し、該塗工部から被塗物に該電極触媒インクを塗工する塗工工程とからなり、前記塗工工程では、前記電極触媒インク中に含まれる前記光触媒体を除去してから該電極触媒インクを前記塗工部に供給することを特徴とするものである。 The method of using the electrode catalyst ink of the present invention that solves the above problems includes a dispersion solvent comprising a lower alcohol, a catalyst powder dispersed in the dispersion solvent and carrying a catalytically active substance on a catalyst carrier, and the dispersion solvent. A method for using an electrode catalyst ink used for forming an electrode of a fuel cell, comprising a photocatalyst body dispersed in the electrode catalyst, wherein the electrode catalyst ink is stored in a transparent container, and the electrode catalyst is stored in the transparent container A storage step of irradiating the electrode catalyst ink with light while stirring the ink with a stirrer, and supplying the electrode catalyst ink to the coating part through a pipe connected to the transparent container. A coating step of coating the electrode catalyst ink on the coating, and in the coating step, the photocatalyst contained in the electrode catalyst ink is removed and then the electrode catalyst ink is applied to the coating portion. Features supplying It is intended to.
この電極触媒インクの使用方法では、保管工程で、光触媒体を含む電極触媒インクを透明容器内に収容し、この電極触媒インクを撹拌装置で撹拌しながら該電極触媒インクに光を照射することから、電極触媒インク内における光触媒体の分散性が向上して、全ての光触媒体に対してより均等に光を照射することが可能となり、光触媒の作用をより有効に発揮させることができる。また、電極触媒インクが黒色である場合は、インクの内部に存在する光触媒体には光が照射されにくいが、撹拌により光触媒体を循環させているので、インクの内部に存在する光触媒体をインクの表面側に存在させることができる。このため、電極触媒インクが黒色であっても、全ての光触媒体に対してより均等に光を照射することが可能となる。したがって、この保管工程によれば、光触媒の作用により、電極触媒インクの劣化を効果的に抑制することができ、電極触媒インクの使用可能期間を長くすることが可能となる。 In this method of using the electrode catalyst ink, the electrode catalyst ink containing the photocatalyst is stored in a transparent container in the storage step, and the electrode catalyst ink is irradiated with light while stirring the electrode catalyst ink with a stirring device. The dispersibility of the photocatalyst in the electrode catalyst ink is improved, and it becomes possible to irradiate all the photocatalysts more evenly, so that the action of the photocatalyst can be exhibited more effectively. Also, when the electrode catalyst ink is black, the photocatalyst existing inside the ink is not easily irradiated with light, but the photocatalyst is circulated by stirring, so the photocatalyst present inside the ink is removed from the ink. It can exist on the surface side of. For this reason, even if the electrode catalyst ink is black, it becomes possible to irradiate light uniformly to all the photocatalyst bodies. Therefore, according to this storage step, the deterioration of the electrode catalyst ink can be effectively suppressed by the action of the photocatalyst, and the usable period of the electrode catalyst ink can be extended.
そして、塗工工程では、電極触媒インク中に含まれる光触媒体を除去してから該電極触媒インクを塗工部に供給するので、電極触媒層に不要の光触媒体が存在しない電極触媒層を製造することができる。 In the coating process, the photocatalyst contained in the electrode catalyst ink is removed, and then the electrode catalyst ink is supplied to the coating part. Thus, an electrode catalyst layer in which no unnecessary photocatalyst is present in the electrode catalyst layer is manufactured. can do.
前記配管は透明配管であることが望ましい。 The pipe is preferably a transparent pipe.
本発明の電極触媒インクの使用方法は、好適な態様において、前記透明容器及び前記透明配管の少なくとも一方の内壁面には透明な光触媒コート層が形成されている。 In a preferred embodiment of the method for using the electrode catalyst ink of the present invention, a transparent photocatalyst coat layer is formed on the inner wall surface of at least one of the transparent container and the transparent pipe.
この態様によれば、電極触媒インクを収容する透明容器の内壁面、及び透明容器から塗工部に電極触媒インクを供給するための配管の内壁面の少なくとも一方に透明な光触媒コート層が形成されていることから、これらの光触媒コート層に存する光触媒の作用によっても、電極触媒インクの劣化を抑制することができるので、より効果的に電極触媒インクの劣化を抑制することが可能となる。 According to this aspect, the transparent photocatalyst coating layer is formed on at least one of the inner wall surface of the transparent container containing the electrode catalyst ink and the inner wall surface of the pipe for supplying the electrode catalyst ink from the transparent container to the coating portion. Therefore, since the deterioration of the electrode catalyst ink can also be suppressed by the action of the photocatalyst existing in these photocatalyst coat layers, the deterioration of the electrode catalyst ink can be suppressed more effectively.
よって、本発明の電極触媒インク並びにその保管方法及び使用方法によれば、光触媒の作用により、分散溶媒としての低級アルコールの変質が抑制されるとともに、電極触媒インクの腐敗防止、防カビや消臭の作用が発揮されるので、電極触媒インクの劣化を効果的に抑制することができ、電極触媒インクの使用可能期間を長くすることが可能となる。 Therefore, according to the electrocatalyst ink of the present invention and its storage and use method, the photocatalyst suppresses the alteration of the lower alcohol as the dispersion solvent, and also prevents the electrocatalyst ink from being spoiled, preventing mold and deodorizing. Therefore, the deterioration of the electrode catalyst ink can be effectively suppressed, and the usable period of the electrode catalyst ink can be extended.
したがって、本発明の電極触媒インク並びにその保管方法及び使用方法によれば、高価な電極触媒インクの廃棄の回避により、コスト低減を図ることができる。 Therefore, according to the electrode catalyst ink of the present invention and its storage method and method of use, cost reduction can be achieved by avoiding disposal of expensive electrode catalyst ink.
本発明に係る電極触媒インクは、燃料電池の電極形成に用いるものである。燃料電池の種類としては特に限定されず、分散溶媒等として低級アルコールを含む電極触媒インクを用いて電極形成する種々の燃料電池、例えば固体高分子型燃料電池に適用可能である。 The electrode catalyst ink according to the present invention is used for forming an electrode of a fuel cell. The type of fuel cell is not particularly limited, and can be applied to various fuel cells in which electrodes are formed using an electrode catalyst ink containing a lower alcohol as a dispersion solvent or the like, for example, a polymer electrolyte fuel cell.
そして、本発明に係る電極触媒インクは、低級アルコールよりなる分散溶媒と、分散溶媒に分散された、触媒担体に触媒活性物質を担持してなる触媒粉末と、分散溶媒に分散された光触媒体とを含む。 The electrode catalyst ink according to the present invention includes a dispersion solvent made of a lower alcohol, a catalyst powder dispersed in the dispersion solvent and carrying a catalytically active substance on a catalyst carrier, and a photocatalyst body dispersed in the dispersion solvent. including.
前記低級アルコールとしては、特に限定されず、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノールや１−ペンタノール等を挙げることができる。 It does not specifically limit as said lower alcohol, Ethanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol etc. can be mentioned.
前記触媒担体としては、特に限定されず、カーボンブラック等のカーボン粒子に代表される導電性の触媒担体を用いることができる。 The catalyst carrier is not particularly limited, and a conductive catalyst carrier represented by carbon particles such as carbon black can be used.
前記触媒活性物質としては、特に限定されず、白金、鉄やコバルト等の貴金属粉末を用いることができる。 The catalytically active substance is not particularly limited, and a noble metal powder such as platinum, iron or cobalt can be used.
前記光触媒体としては、光触媒作用を発揮するものであれば特に限定されない。例えば、光触媒をペレット化（粒状化）した直径が５〜３０ｍｍ程度の光触媒ペレットを用いたり、あるいは直径が０．５〜２０μｍ程度の光触媒粉末をそのまま用いたりすることができる。光触媒体の光触媒の種類は、電極触媒インク中の触媒粉末等に悪影響を与えないものであれば特に限定されず、酸化チタンや（ＴｉＯ2 ）や白金を担持した酸化チタン（Ｐｔ／ＴｉＯ2 ）を用いることができる。ここに、酸化チタンに代表される多くの光触媒は、紫外線の照射により光励起状態となって光酸化力を発揮する。このような紫外線の照射により光酸化力を発揮する光触媒を用いることも勿論可能であるが、可視光の照射によっても光酸化力を発揮する可視光応答性を付与した光触媒（紫外線及び可視光線、つまり太陽光に含まれる多くの波長をエネルギーとして利用可能な光触媒）、例えば可視光応答型酸化チタン光触媒を用いることが望ましい。かかる可視光応答型酸化チタン光触媒として、例えば、野際産業（株）社製の「ブルーアクティブ−ＰＷ２５」（光触媒粉末）や「ブルーアクティブＥＸ−１」（「ブルーアクティブ−ＰＷ２５」を用いたコーティング剤）を挙げることができる。 The photocatalyst is not particularly limited as long as it exhibits a photocatalytic action. For example, a photocatalyst pellet having a diameter of about 5 to 30 mm obtained by pelletizing (granulating) the photocatalyst can be used, or a photocatalyst powder having a diameter of about 0.5 to 20 μm can be used as it is. The type of photocatalyst of the photocatalyst is not particularly limited as long as it does not adversely affect the catalyst powder or the like in the electrode catalyst ink. Titanium oxide, (TiO 2 ), or titanium oxide carrying platinum (Pt / TiO 2 ) Can be used. Here, many photocatalysts represented by titanium oxide enter a photoexcited state upon irradiation with ultraviolet rays and exhibit photooxidation power. Of course, it is possible to use a photocatalyst that exhibits photooxidation power by irradiation with ultraviolet rays, but a photocatalyst imparted with visible light responsiveness that exhibits photooxidation power even by irradiation with visible light (ultraviolet light and visible light, That is, it is desirable to use a photocatalyst that can use many wavelengths contained in sunlight as energy), for example, a visible light responsive titanium oxide photocatalyst. As such a visible light responsive titanium oxide photocatalyst, for example, a coating agent using “Blue Active-PW25” (photocatalyst powder) or “Blue Active EX-1” (“Blue Active-PW25”) manufactured by Nobuchi Sangyo Co., Ltd. ).
前記光触媒体として、光触媒ペレット、例えば酸化チタン光触媒ペレットを採用する場合、この酸化チタン光触媒ペレットは、（１）酸化チタン粉末を焼き固める、（２）酸化チタン粉末を粘土などの無機接着剤に混ぜて焼き固める、（３）セラミックス、金属やガラスのペレット、小石などに酸化チタン光触媒コーティング液をコートして加熱し、表面に酸化チタン膜を被覆する方法、（４）金属チタンのペレットの表面を酸化して酸化チタン光触媒にする方法など、種々の方法で製造することができる。 When a photocatalyst pellet, for example, a titanium oxide photocatalyst pellet, is used as the photocatalyst, the titanium oxide photocatalyst pellet is (1) baked and solidified with titanium oxide powder and (2) mixed with an inorganic adhesive such as clay. (3) A method of coating a titanium oxide photocatalyst coating solution on ceramics, metal or glass pellets, pebbles, etc., and heating to coat the surface with a titanium oxide film, (4) The surface of the titanium metal pellets It can be produced by various methods such as a method of oxidizing to a titanium oxide photocatalyst.
本発明に係る電極触媒インクは、前記分散溶媒、前記触媒粉末及び前記光触媒体を所定量の水（好ましくは純水）に配合するとともに、必要に応じて、固体高分子電解質及び疎水性バインダ粒子のうちの少なくとも一種や、プロピレングリコール、エチレングリコール及びグリセリン等の多価アルコールなどを添加することができる。 In the electrode catalyst ink according to the present invention, the dispersion solvent, the catalyst powder, and the photocatalyst are blended in a predetermined amount of water (preferably pure water), and, if necessary, solid polymer electrolyte and hydrophobic binder particles. At least one of them, polyhydric alcohols such as propylene glycol, ethylene glycol and glycerin can be added.
前記固体高分子電解質としては、特に限定されず、例えば、ナフィオン（登録商標）等のパーフルオロスルホン酸型ポリマを挙げることができる。 The solid polymer electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include perfluorosulfonic acid type polymers such as Nafion (registered trademark).
前記疎水性バインダ粒子としては、特に限定されず、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の含フッ素化合物を挙げることができる。 The hydrophobic binder particles are not particularly limited, and examples thereof include fluorine-containing compounds such as PTFE (polytetrafluoroethylene).
本発明に係る電極触媒インクの好適な組成、例えば固体高分子電解質を添加する場合の好適な組成として、下記に示すものを挙げることができる。なお、この組成は、６０％Ｐｔ担持カーボンに対する他の成分の重量比で示したものである。 Examples of the preferred composition of the electrode catalyst ink according to the present invention, for example, a preferred composition when a solid polymer electrolyte is added, include the following. This composition is indicated by the weight ratio of other components to 60% Pt-supported carbon.
含有成分 重量比
６０％Ｐｔ担持カーボン ：１
純水 ：２〜７
エタノール ：３〜７
１０％ナフィオン溶液 ：２〜８
プロピレングリコール ：０〜３
光触媒 ：０．００３〜０．０１
Ingredient Weight ratio 60% Pt-supported carbon: 1
Pure water: 2-7
Ethanol: 3-7
10% Nafion solution: 2-8
Propylene glycol: 0-3
Photocatalyst: 0.003 to 0.01
本発明の電極触媒インクの保管方法は、本発明に係る前記電極触媒インクの保管方法であって、前記電極触媒インクを透明容器内に収容し、該透明容器内に収容された該電極触媒インクを撹拌装置で撹拌しながら該電極触媒インクに光を照射する。 The electrode catalyst ink storage method of the present invention is the electrode catalyst ink storage method according to the present invention, wherein the electrode catalyst ink is stored in a transparent container, and the electrode catalyst ink stored in the transparent container. The electrode catalyst ink is irradiated with light while being stirred with a stirrer.
この透明容器としては、光を透過可能なものであれば特に限定されず、透明ガラス容器や透明樹脂容器を用いることができる。なお、透明樹脂容器としては、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＳ、ＣＲ−３９、ＳＡＮ、メチリメタクリレート・スチレン共重合体（ＭＡＳ）、ＰＶＣやポリ−４−メチルメンテン−１（ＴＰＸ）等の透明樹脂より容器を用いることができる。 The transparent container is not particularly limited as long as it can transmit light, and a transparent glass container or a transparent resin container can be used. In addition, as transparent resin containers, transparent resins such as PMMA, PC, PS, CR-39, SAN, methyl methacrylate / styrene copolymer (MAS), PVC, and poly-4-methylmentene-1 (TPX) are used. Containers can be used.
前記撹拌装置としては、電極触媒インクを撹拌できるものであれば溶くに限定されない。また、撹拌時の回転数も特に限定されず、５０〜３００ｒｐｍ程度とすることができる。 The stirring device is not limited to melting as long as the electrode catalyst ink can be stirred. Moreover, the rotation speed at the time of stirring is not specifically limited, either, About 50-300 rpm can be set.
電極触媒インクに照射する光としては、前記光触媒体の光触媒を光励起状態として光触媒作用を発揮させうるものであれば特に限定されず、光触媒の種類に応じて可視光や紫外線を照射することができる。 The light applied to the electrode catalyst ink is not particularly limited as long as the photocatalyst of the photocatalyst body can be brought into a photoexcited state to exert a photocatalytic action, and can be irradiated with visible light or ultraviolet light depending on the type of the photocatalyst. .
前記透明容器の内壁面には、透明な光触媒コート層が形成されていることが好ましい。この光触媒コート層における光触媒の種類は、前記光触媒体における光触媒と同様、電極触媒インク中の触媒粉末等に悪影響を与えないものであれば特に限定されず、酸化チタンや（ＴｉＯ2 ）や白金を担持した酸化チタン（Ｐｔ／ＴｉＯ2 ）を用いることができる。また、紫外線の照射により光酸化力を発揮する光触媒を用いることも勿論可能であるが、可視光の照射によっても光酸化力を発揮する可視光応答性を付与した光触媒、例えば前記可視光応答型酸化チタン光触媒を用いることが望ましい。 It is preferable that a transparent photocatalyst coat layer is formed on the inner wall surface of the transparent container. The type of the photocatalyst in the photocatalyst coating layer is not particularly limited as long as it does not adversely affect the catalyst powder in the electrode catalyst ink as in the photocatalyst in the photocatalyst body, and titanium oxide, (TiO 2 ), or platinum is used. Supported titanium oxide (Pt / TiO 2 ) can be used. Of course, it is possible to use a photocatalyst that exhibits photooxidation power when irradiated with ultraviolet rays, but a photocatalyst imparted with visible light responsiveness that exhibits photooxidation power even when irradiated with visible light, such as the visible light responsive type described above. It is desirable to use a titanium oxide photocatalyst.
この光触媒コート層は、透明な光触媒コーティング液を透明容器の内壁面に塗布し、乾燥，焼成することにより形成することができる。例えば、可視光応答型酸化チタンコーティング剤（野際産業（株）社製の「ブルーアクティブＥＸ−１」等）を透明容器の内壁面に塗布し、乾燥後、４００〜６００℃程度の温度で焼成することにより、光触媒コート層を形成することができる。この光触媒コート層の厚さは、特に限定されないが、２００〜５００μｍ程度とすることができる。 This photocatalyst coating layer can be formed by applying a transparent photocatalyst coating liquid to the inner wall surface of a transparent container, drying and firing. For example, a visible light responsive titanium oxide coating agent (such as “Blue Active EX-1” manufactured by Nobori Sangyo Co., Ltd.) is applied to the inner wall surface of the transparent container, dried, and then fired at a temperature of about 400 to 600 ° C. By doing so, a photocatalyst coat layer can be formed. The thickness of the photocatalyst coat layer is not particularly limited, but can be about 200 to 500 μm.
本発明の電極触媒インクの使用方法は、本発明に係る前記電極触媒インクの使用方法であって、前記電極触媒インクを透明容器内に収容し、該透明容器内に収容された該電極触媒インクを撹拌装置で撹拌しながら該電極触媒インクに光を照射する保管工程と、前記透明容器に接続された配管を介して前記電極触媒インクを塗工部に供給し、該塗工部から被塗物に該電極触媒インクを塗工する塗工工程とかる。 The method of using the electrode catalyst ink of the present invention is a method of using the electrode catalyst ink according to the present invention, wherein the electrode catalyst ink is stored in a transparent container, and the electrode catalyst ink stored in the transparent container. A storage step of irradiating the electrode catalyst ink with light while stirring with a stirrer, and supplying the electrode catalyst ink to a coating part through a pipe connected to the transparent container. This is a coating process in which the electrode catalyst ink is applied to a product.
この電極触媒インクの使用方法における保管工程は、本発明の電極触媒インクの保管方法と同様の態様とすることができる。なお、この保管工程では、電極触媒インクを塗工部に供給するための配管が底部付近等に接続されていること以外は、本発明の電極触媒インクの保管方法で用いる前記透明容器と同様の透明容器を用いることができる。 The storage step in the method for using the electrode catalyst ink can be the same as the method for storing the electrode catalyst ink of the present invention. In this storage step, the same as the transparent container used in the electrode catalyst ink storage method of the present invention, except that a pipe for supplying the electrode catalyst ink to the coating portion is connected near the bottom. A transparent container can be used.
前記塗工工程では、前記透明容器に接続された配管を介して前記電極触媒インクを塗工部に供給し、該塗工部から被塗物に電極触媒インクを塗工する。このとき用いる配管としては、ステンレス製としてもよいが、透明ガラス又は前記透明樹脂製等の透明配管とすることが望ましい。透明配管とした場合、配管を通過する電極触媒インク中の光触媒体にも光が照射されうるので、電極触媒インクが配管を通過する間にも、光触媒作用により電極触媒インクの劣化を防止することができる。また、透明配管とした場合は、前記透明容器と同様、この透明配管の内壁面にも透明な前記光触媒コート層が形成されていることが好ましい。 In the coating step, the electrode catalyst ink is supplied to a coating part through a pipe connected to the transparent container, and the electrode catalyst ink is applied to the object to be coated from the coating part. The pipe used at this time may be made of stainless steel, but is preferably made of transparent glass or transparent pipe made of the transparent resin. In the case of a transparent pipe, light can be irradiated to the photocatalyst body in the electrode catalyst ink that passes through the pipe, so that deterioration of the electrode catalyst ink is prevented by the photocatalytic action even while the electrode catalyst ink passes through the pipe. Can do. Moreover, when it is set as transparent piping, it is preferable that the said transparent photocatalyst coat layer is formed also in the inner wall surface of this transparent piping like the said transparent container.
そして、本発明の電極触媒インクの使用方法では、前記塗工工程で、前記電極触媒インク中に含まれる前記光触媒体を除去してから該電極触媒インクを前記塗工部に供給する。光触媒体を除去する方法は特に限定されず、例えば、前記配管の途中に光触媒体を除去可能なフィルタ部を内設することができる。 And in the usage method of the electrode catalyst ink of this invention, after removing the said photocatalyst body contained in the said electrode catalyst ink by the said coating process, this electrode catalyst ink is supplied to the said coating part. The method for removing the photocatalyst is not particularly limited. For example, a filter part capable of removing the photocatalyst can be provided in the middle of the pipe.
なお、透明配管を採用する場合は（この透明配管の内壁面に光触媒コート層を形成する場合も同様）、前記透明容器と前記塗工部とを連結する配管のうち、透明容器からフィルタ部に至るまでの範囲を透明配管とすればよい。フィルタ部で光触媒体を除去した以降は、配管を透明にしたり光触媒コート層を形成したりする必要がないからである。 In addition, when adopting a transparent pipe (the same applies when a photocatalyst coat layer is formed on the inner wall surface of the transparent pipe), among the pipes connecting the transparent container and the coating part, the transparent container is changed to the filter part. What is necessary is just to make the range until it is transparent piping. This is because it is not necessary to make the pipe transparent or form a photocatalyst coat layer after the photocatalyst is removed by the filter portion.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
本実施例は、固体高分子型燃料電池の電極形成に用いる電極触媒インクに本発明を適用したものである。 In this embodiment, the present invention is applied to an electrode catalyst ink used for forming an electrode of a polymer electrolyte fuel cell.
図１は、本実施例に係る電極触媒インクの製造方法及び保管方法（保管容器）を模式的に説明する断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a method for producing an electrode catalyst ink and a storage method (storage container) according to the present embodiment.
この保管容器１０は、透明ガラス製の蓋１１ａ付きの透明ガラス容器１１と、撹拌装置１２とから構成されている。そして、この透明ガラス容器１１の内壁面（底面及び側面）には、厚さ約３００μｍの透明な光触媒コート層１３が均一厚さで形成されている。この光触媒コート層１３は、アナターゼ型酸化チタンのみからなる透明な膜状光触媒よりなる。
The
上記光触媒コート層１３は、以下のようにして形成した。すなわち、市販の可視光応答型酸化チタンコーティング剤（野際産業（株）社製の「ブルーアクティブＥＸ−１」）をまず準備した。なお、この酸化チタンコーティング剤は、溶媒としてのイソプロピルアルコールに可視光応答型酸化チタン粉末（野際産業（株）社製の「ブルーアクティブ ＰＷ２５」を分散してなる分散溶液を、無機系バインダを用いてコーティング剤としたものである。
The
そして、上記酸化チタンコーティング剤を透明ガラス容器１１の内壁面に均一厚さで塗布し、乾燥後、約５５０℃の温度で焼成することにより、アナターゼ型酸化チタンのみからなる透明な光触媒コート層１３を透明ガラス容器１１の内壁面に形成した。
And the transparent
一方、光触媒ペレット１を準備した。この光触媒ペレット１は、基材としての透明なガラスペレット（直径約２０ｍｍ）と、このガラスペレットの表面上に被覆された厚さ約３００μｍの透明な光触媒コート層とから構成されている。なお、この光触媒コート層は、透明ガラス容器１１の内壁面に形成された前記光触媒コート層１３と同様、アナターゼ型酸化チタンのみからなる透明な膜状光触媒よりなる。
On the other hand, the
この光触媒ペレット１は、前記光触媒コート層１３と同様、以下のようにして製造した。すなわち、市販の可視光応答型酸化チタンコーティング剤（野際産業（株）社製の「ブルーアクティブＥＸ−１」）をガラスペレットの表面上に均一厚さで塗布し、乾燥後、約５５０℃の温度で焼成することにより、アナターゼ型酸化チタンのみからなる透明な光触媒コート層をガラスペレットの表面に形成した。
This
これら保管容器１０及び光触媒ペレット１を用いて、以下に示すように電極触媒インク２を製造するとともに、製造した電極触媒インク２を保管した。
Using the
まず、導電性触媒担体としてのカーボン粉末に触媒活性物質としての白金を担持してなる６０ｗｔ％Ｐｔ担持カーボンよりなる触媒粉末を準備した。また、固体高分子電解質としてのナフィオン（登録商標）の１０％電解質溶液を準備した。さらに、純水、エタノール及びプロピレングリコールを準備した。そして、これら触媒粉末としての６０％ＰＴ担持カーボン、純水、エタノール、１０％ナフィオン溶液及びプロピレングリコールを混合・撹拌し、その後ジェットミル分散機により分散させて、３リットルのインクを製造した。なお、このインクは黒色をしている。 First, a catalyst powder made of 60 wt% Pt-supported carbon obtained by supporting platinum as a catalytically active substance on carbon powder as a conductive catalyst carrier was prepared. Moreover, a 10% electrolyte solution of Nafion (registered trademark) as a solid polymer electrolyte was prepared. Furthermore, pure water, ethanol and propylene glycol were prepared. Then, 60% PT-supported carbon, pure water, ethanol, 10% Nafion solution and propylene glycol as the catalyst powder were mixed and stirred, and then dispersed by a jet mill disperser to produce 3 liters of ink. This ink is black.
こうして得られたインクを、約３０個の前記光触媒ペレット１とともに前記ガラス容器１１内に投入して、本実施例に係る電極触媒インク２を製造した。
The ink thus obtained was put into the
得られた電極触媒インク２の組成は、以下の通りである。なお、この組成は、６０％Ｐｔ担持カーボンに対する他の成分の重量比で示したものである。また、光触媒の重量比は、光触媒ペレット１中の光触媒コート層の重量比である。
The composition of the obtained
含有成分 重量比
６０％Ｐｔ担持カーボン ：１
純水 ：５
エタノール ：５
１０％ナフィオン溶液 ：４
プロピレングリコール ：２
光触媒 ：０．００７
Ingredient Weight ratio 60% Pt-supported carbon: 1
Pure water: 5
Ethanol: 5
10% Nafion solution: 4
Propylene glycol: 2
Photocatalyst: 0.007
そして、上記電極触媒インク２が収容された透明ガラス容器１１に蓋１１ａをした状態で、この保管容器１０を可視光が当たる場所に設置し、前記撹拌装置１２を１００ｒｐｍの回転数で撹拌しながら電極触媒インク２を保管した。すなわち、撹拌装置１２で電極触媒インク２を撹拌しながら、透明ガラス容器１１の内壁面に形成された光触媒コート層１３及び電極触媒インク２内を循環する光触媒ペレット１の光触媒コート層に可視光を照射した。この状態を維持しながら電極触媒インク２を保管したところ、この電極触媒インク２の使用可能期間が２週間に延長された。
Then, in a state where the
このように電極触媒インク２の劣化が抑制されたのは、この電極触媒インク２中には光触媒体としての光触媒ペレット１が含まれているとともに、透明ガラス容器１１の内壁面に光触媒コート層１３が形成されていることから、これらの光触媒に光が照射されることにより光触媒が光励起状態となって強い光酸化力及び分解能力が発揮され、これにより分散溶媒としてのエタノールの変質が抑制されるとともに、電極触媒インク２の腐敗抑制、防カビや消臭の作用が発揮されたためと考えられる。
Thus, the deterioration of the
また、この電極触媒インクの保管方法では、光触媒ペレット１を含む電極触媒インク２を撹拌装置１２で撹拌しながら光を照射することから、電極触媒インク２中で光触媒ペレット１を循環させることにより、光触媒ペレット１の分散性が向上するとともに、全ての光触媒ペレット１を電極触媒インク２の表面側に存在させることができる。このため、インクが黒色であっても、全ての光触媒ペレット１に対してより均等に光を照射することが可能となり、光触媒の作用をより有効に発揮させることができる。また、透明ガラス容器１１の内壁面に光触媒コート層１３が形成されていることから、この光触媒コート層１３に存する光触媒の作用によっても、電極触媒インク２の劣化を抑制することができるので、より効果的に電極触媒インク２の劣化を抑制することが可能となる。
Further, in this method of storing the electrode catalyst ink, the
なお、前記保管容器１０の透明ガラス容器１１をインク調合用の容器として併用することも勿論可能である。
Of course, the
（比較例）
透明ガラス容器１１の内壁面に光触媒コート層１３を形成しないこと、及び光触媒ペレット１を添加しないこと以外は、実施例１と同様に、電極触媒インクを製造して保管したところ、電極触媒インクの使用可能期間は１週間であった。
(Comparative example)
The electrode catalyst ink was manufactured and stored in the same manner as in Example 1 except that the
図２は、本実施例に係る電極触媒インクの使用方法及び塗工装置を模式的に説明する断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating the method for using the electrode catalyst ink and the coating apparatus according to the present embodiment.
この塗工装置２０は、透明ガラス製の蓋２１ａ付きの透明ガラス容器２１と、撹拌装置２２と、透明ガラス容器２１の底部付近の側面に一端が接続された配管２３と、配管２３の他端に接続された塗工部２４と、配管２３の途中に配設されたポンプ２５と、配管２３の途中でポンプ２５よりも塗工部２４側に内設されたフィルタ部２６とから構成されている。
The
上記配管２３は、透明ガラス容器２１からフィルタ部２６に至るまでの範囲が透明ガラス製の透明配管２３ａよりなる一方、フィルタ部２６から塗工部２６に至るまでの範囲がステンレス製配管２３ｂよりなる。
The piping 23 has a range from the
また、上記フィルタ部２６はインクに影響を与えない材質（ガラスやセラミックス等）よりなる。
The
そして、この透明ガラス容器２１の内壁面（底面及び側面）及び透明配管２３ａの内壁面には、厚さ約３００μｍの透明な光触媒コート層２７が均一厚さで形成されている。なお、この光触媒コート層２７は、前記実施例１の前記光触媒コート層１３と同様、アナターゼ型酸化チタンのみからなる透明な膜状光触媒よりなり、前記光触媒コート層１３と同様の方法により形成したものである。
A transparent
この塗工装置２０を用いて、以下に示すように被塗物としての基材や膜に電極触媒インクを塗工した。
Using this
まず、前記実施例１と同様にして、前記電極触媒インク２を製造するとともに、この電極触媒インク２を前記保管容器１０で保管した。そして、この電極触媒インク２を前記塗工装置２０の透明ガラス容器２１内に投入するとともに、この透明ガラス容器２１に蓋２１ａをした状態で、この塗工装置２０を可視光が当たる場所に設置し、前記撹拌装置２３を１００ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、前記ポンプ２５を作動させた。こうして、電極触媒インク２の劣化を防止しながら、この電極触媒インク２から前記光触媒ペレット１をフィルタ部２６で除去しつつ、塗工部２４から被塗物に電極触媒インク２を塗工した。
First, in the same manner as in Example 1, the
したがって、塗工部２４から被塗物に電極触媒インク２を塗工する塗工工程の最中においても、電極触媒インク２に含まれる光触媒ペレット１並びに透明ガラス容器１１及び透明配管２３ａの内壁面に形成された光触媒コート層２７の光触媒作用により、電極触媒インク２の劣化を抑制することができる。
Therefore, even during the coating process in which the
なお、前記塗工装置２０の透明ガラス容器２１をインク調合用の容器や電極触媒インク２の保管用の容器として併用することも勿論可能である。
Of course, the
また、前述の実施例では、前記光触媒ペレット１並びに前記光触媒コート層１３及び２７の光触媒として、可視光応答型酸化チタン光触媒を採用する例について示したが、紫外線の照射により光触媒作用を発揮する光触媒を採用することも勿論可能である。この場合は、その光触媒を光励起状態として光触媒作用を発揮させうる紫外線ランプ等により紫外線を照射する必要がある。
In the above-described embodiment, an example in which a visible light responsive titanium oxide photocatalyst is used as the photocatalyst of the
１…光触媒ペレット（光触媒体） ２…電極触媒インク
１１、２１…透明ガラス容器 １２、２２…撹拌装置
１３、２７…光触媒コート層 ２３…配管
２３ａ…透明配管 ２４…塗工部
２６…フィルタ部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
低級アルコールよりなる分散溶媒と、
前記分散溶媒に分散された、触媒担体に触媒活性物質を担持してなる触媒粉末と、
前記分散溶媒に分散された光触媒体とを含むことを特徴とする電極触媒インク。 An electrode catalyst ink used for forming an electrode of a fuel cell,
A dispersion solvent comprising a lower alcohol;
A catalyst powder dispersed in the dispersion solvent and carrying a catalytically active substance on a catalyst carrier;
An electrode catalyst ink comprising a photocatalyst dispersed in the dispersion solvent.
前記電極触媒インクを透明容器内に収容し、該透明容器内に収容された該電極触媒インクを撹拌装置で撹拌しながら該電極触媒インクに光を照射することを特徴とする電極触媒インクの保管方法。 For forming an electrode of a fuel cell, comprising: a dispersion solvent composed of a lower alcohol; a catalyst powder dispersed in the dispersion solvent and carrying a catalytically active substance on a catalyst carrier; and a photocatalyst dispersed in the dispersion solvent. A method of storing an electrocatalyst ink to be used,
The electrode catalyst ink is stored in a transparent container, and the electrode catalyst ink is irradiated with light while stirring the electrode catalyst ink stored in the transparent container with a stirring device. Method.
前記電極触媒インクを透明容器内に収容し、該透明容器内に収容された該電極触媒インクを撹拌装置で撹拌しながら該電極触媒インクに光を照射する保管工程と、
前記透明容器に接続された配管を介して前記電極触媒インクを塗工部に供給し、該塗工部から被塗物に該電極触媒インクを塗工する塗工工程とからなり、
前記塗工工程では、前記電極触媒インク中に含まれる前記光触媒体を除去してから該電極触媒インクを前記塗工部に供給することを特徴とする電極触媒インクの使用方法。 For forming an electrode of a fuel cell, comprising: a dispersion solvent comprising a lower alcohol; a catalyst powder dispersed in the dispersion solvent and carrying a catalytically active material on a catalyst carrier; and a photocatalyst dispersed in the dispersion solvent. A method of using an electrode catalyst ink to be used,
Storing the electrode catalyst ink in a transparent container, and irradiating the electrode catalyst ink with light while stirring the electrode catalyst ink stored in the transparent container with a stirring device;
The electrode catalyst ink is supplied to a coating part through a pipe connected to the transparent container, and comprises a coating process for coating the electrode catalyst ink from the coating part to an object to be coated,
In the coating step, the electrode catalyst ink is supplied to the coating part after removing the photocatalyst contained in the electrode catalyst ink.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003315647A JP2005085574A (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Electrocatalyst ink and method for storing and using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003315647A JP2005085574A (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Electrocatalyst ink and method for storing and using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005085574A true JP2005085574A (en) | 2005-03-31 |
Family
ID=34415841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003315647A Pending JP2005085574A (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Electrocatalyst ink and method for storing and using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005085574A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007095364A (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Dainippon Printing Co Ltd | Catalyst layer forming paste composition, transfer sheet for manufacturing catalyst layer-electrolyte membrane laminate, and catalyst layer-electrolyte membrane laminate |
| WO2009066747A1 (en) * | 2007-11-19 | 2009-05-28 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Catalyst ink, method for producing the same, method for storing the same, and fuel cell |
| JP2010281253A (en) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Wako Filter Technology Kk | Intake device of engine |
-
2003
- 2003-09-08 JP JP2003315647A patent/JP2005085574A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007095364A (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Dainippon Printing Co Ltd | Catalyst layer forming paste composition, transfer sheet for manufacturing catalyst layer-electrolyte membrane laminate, and catalyst layer-electrolyte membrane laminate |
| WO2009066747A1 (en) * | 2007-11-19 | 2009-05-28 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Catalyst ink, method for producing the same, method for storing the same, and fuel cell |
| JP2009146889A (en) * | 2007-11-19 | 2009-07-02 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Catalyst ink, production method and storage method thereof, and fuel cell |
| JP2010281253A (en) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Wako Filter Technology Kk | Intake device of engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fernández et al. | Pd− Ti and Pd− Co− Au electrocatalysts as a replacement for platinum for oxygen reduction in proton exchange membrane fuel cells | |
| Prabhuram et al. | Synthesis and characterization of surfactant-stabilized Pt/C nanocatalysts for fuel cell applications | |
| JP4971898B2 (en) | Supported catalyst for fuel cell and method for producing the same, electrode for fuel cell including the supported catalyst, membrane electrode assembly including the electrode, and fuel cell including the membrane electrode assembly | |
| Liu et al. | Physical and electrochemical characterizations of microwave-assisted polyol preparation of carbon-supported PtRu nanoparticles | |
| Takenaka et al. | Improvement in the durability of Pt electrocatalysts by coverage with silica layers | |
| Liu et al. | Pd x Co y nanoparticle/carbon nanofiber composites with enhanced electrocatalytic properties | |
| JP4978191B2 (en) | Direct alcohol fuel cell and method for manufacturing the same | |
| JP6632987B2 (en) | Electrode catalyst layer for fuel cell, membrane electrode assembly and polymer electrolyte fuel cell | |
| CN1411618A (en) | Fuel cell with proton conducting membrane | |
| JPH08259873A (en) | Improved ink for making electrode | |
| CN101473471A (en) | Method for manufacturing electrode catalyst for fuel cell, electrode catalyst for fuel cell, and solid polymer electrolyte fuel cell comprising the same | |
| JP2007144403A (en) | Composite particulate photocatalyst and method for producing the same, coating agent using the same, and photocatalytically active member | |
| CN110314702A (en) | A kind of preparation method of the tunica fibrosa of supported precious metal catalyst | |
| CN101183718A (en) | Cathode catalyst for fuel cell, method for preparing same, membrane electrode assembly and fuel cell comprising same | |
| JP5349598B2 (en) | Direct methanol fuel cell and anode used therefor | |
| Jaimes-Paez et al. | Microwave-assisted synthesis of carbon-supported Pt nanoparticles for their use as electrocatalysts in the oxygen reduction reaction and hydrogen evolution reaction | |
| JP2009026501A (en) | Electrolyte membrane-electrode assembly | |
| Uhlig et al. | Characterization of different plasma-treated cobalt oxide catalysts for oxygen reduction reaction in alkaline media | |
| Wei et al. | Studies on the structure and electrochemical performance of Pt/carbon aerogel catalyst for direct methanol fuel cells | |
| WO2005057698A1 (en) | Fuel cell | |
| Ioroi et al. | Formation of electro-conductive titanium oxide fine particles by pulsed UV laser irradiation | |
| JP2005085574A (en) | Electrocatalyst ink and method for storing and using the same | |
| Aldhafeeri et al. | Embedded Platinum–Cobalt Nanoalloys in Biomass-Derived Laser-Induced Graphene as Stable, Air-Breathing Cathodes for Zinc–Air Batteries | |
| US20060258527A1 (en) | Carbon monoxide tolerant electrochemical catalyst for proton exchange membrane fuel cell and method of preparing the same | |
| Chen et al. | A membrane electrode assembled photoelectrochemical cell with a solar-responsive cadmium sulfide-zinc sulfide-titanium dioxide/mesoporous silica photoanode |