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JPS61295387A - イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 - Google Patents

イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法

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Publication number
JPS61295387A
JPS61295387A JP60136491A JP13649185A JPS61295387A JP S61295387 A JPS61295387 A JP S61295387A JP 60136491 A JP60136491 A JP 60136491A JP 13649185 A JP13649185 A JP 13649185A JP S61295387 A JPS61295387 A JP S61295387A
Authority
JP
Japan
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exchange resin
ion exchange
membrane
electrode
soln
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.)
Granted
Application number
JP60136491A
Other languages
English (en)
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JPS6261118B2 (ja
Inventor
Yuko Fujita
藤田 雄耕
Tamotsu Muto
保 武藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
Priority to JP60136491A priority Critical patent/JPS61295387A/ja
Publication of JPS61295387A publication Critical patent/JPS61295387A/ja
Publication of JPS6261118B2 publication Critical patent/JPS6261118B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はイオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法に関す
るものである。ざらに詳しくは、本発明はイオン交換1
+脂膜を固体電解質とする各種電気化学装置に用いられ
るイオン交換樹脂膜−電極接合体の!1IT1法に関す
るものである。
従来の技術 イオン交換樹IFrWAを固体電解質とする電気化学装
置には、燃料電池、水電解槽、食塩電解槽、酸素分離装
置、塩酸電解槽あるいは水電解式湿度センサなどがある
。これらの電気化学装置においては、一般にイオン交換
樹脂膜に電極が一体に接合されたものが用いられる。イ
オン交換樹脂膜に電極を接合する方法としては、電極触
媒粉末とフッ素樹脂結着剤との混合物をホットプレスす
る方法(例えば特公昭58−15544号)と、無電解
メッキ法(例えば特開昭55−38934号)とが提案
されている。
発明が解決しようとする問題点 従来のイオン交換樹脂膜−電極接合体においては、ホッ
トプレス法にしろ無電解メッキ法にしろ、電極反応サイ
トが電解質であるイオン交換樹脂膜と電極との接合部で
ある二次元的な界面に局限されていたため、実質的な作
用面積が小さかった。
問題点を解決するための手段 本発明は、含フッ素高分子を骨格とするイオン交換樹脂
の有機溶媒溶液もしくは有機溶媒と水との混合溶媒溶液
に触媒金属を含む化合物を直接溶解せしめるか又は触媒
金属を含む化合物の水溶液を混合せしめたものを含フッ
素高分子を骨格とするイオン交換樹脂膜に塗着せしめた
のち、還元剤を用いて!l!l理することにより前記触
媒金属を含む化合物から電極となる触媒金属を析出せし
めることによって、上述の如き問題点を解決せlυとす
るものである。
作  用 含フッ素高分子を骨格とするイオン交換樹脂には、例え
ばパーフルオロカーボンスルフオン酸樹脂がある。パー
フルオロカーボンスルフオン酸樹脂は、高温高圧下では
低級脂肪族アルコールあるいはジメチルスルフオキシド
などの有機溶媒に溶解することが知られている。このよ
うなパーフルオロカーボンスルフオン酸樹脂の溶液は例
えばアメリカのアルドリッチケミカフ1社からナフィオ
ン溶液(低級脂肪族アルコールと水との混合溶媒溶液)
という商標で発売されている。
上記パーフルオロカーボンスルフオン酸樹脂の溶液に触
媒金属を含む化合物を直接溶解させるか又は触媒金属を
含む化合物の水溶液を混合すると、スルフォンI?Mの
水素イオンと触媒金属イオンあるいは触媒金属を含むカ
チオンとの置換が起こり、パーフルオロカーボンスルフ
オン酸樹脂に触媒金属が捕捉されたような形になる。こ
のような混合溶液を含フッ素高分子を骨格とするイオン
交換樹脂膜に塗着し、溶媒を揮散せしめると、イオン交
換樹脂膜と触媒金属イオンもしくは触媒金属を含むカチ
オンを捕捉したイオン交換樹脂層との接合体が形成され
る。なお、!!!着したのち、常温でプレスするか加熱
してプレスすると接合強度が大きくなる。次にヒドラジ
ン、水素化ホウ素ナトリウムあるいは水素等の還元剤で
処理すると、触媒金属が非常に微細に分散された形で析
出する。かくして、イオン交換樹脂膜と触媒金属−イオ
ン交換樹脂混合体との接合体が完成する。触媒全屈−イ
オン交換樹脂混合体は電極として作用する。
このようなイオン交換樹lllm−電極接合体において
は、電極の中のイオン交換樹脂も固体電解質としてIa
能するので、反応サイトは従来のようにイオン交換樹脂
膜と電極との二次元的な界面だけでなくて、?!掻の中
の触媒金属とイオン交換tlWtとの接点をも含めた三
次元的な拡がりをもつことになり、実質的な電極作用面
積が増大し、このような接合体を電気化学装置に適用し
たとき、分極特性が向上する。
触媒金属としては、白金族金属を用いるのが適当である
。また触媒金属を含む化合物としては、触媒金属の塩も
しくはアンミン錯体が適当である。
実施例 次に本発明によるイオン交J5!!樹脂膜−電極接合体
の製造法の一実施例を説明する。
直径が120mmのパーフルオロカーボンスルフオン酸
樹脂膜であるデュポン社(アメリカ)製のナフィオン1
17膜を用意した。次にナフィオン117の5%有機溶
媒−水混合溶液(アルドリッチケミカル社製、有機溶媒
は低級脂肪族アルコール)を用意した。このナフィオン
117溶液10cc中にりOロペンタアンモニウム白金
クロライド([Pt(NH3)s CI ICI 2 
)の水溶液(白金として2 mg/ ccを含む)を1
occ加えたものを上)ホのナフィオン117 mmの
両面に吹き付け、80℃、100自/−なる条件で加圧
した。次に水素気流中80℃で還元処理することにより
、白金を析出せしめると同時にナフィオン117溶液の
溶媒を揮散せしめた。
かくして、ナフィオン117膜の両面にナフィオンと白
金との混合層からなる電極を接合した。
発明の効果 上述の実施例で得られたイオン交換樹脂膜−電極接合体
(A)と従来の方法である無電解メッキ法により白金を
イオン交換樹脂膜に接合して得られたイオン交換樹脂膜
−電極接合体(B)をそれぞれ水電解槽に用いたときの
電流−電圧特性を比較したところ、図に示すような結果
が得られた。
この図から明らかなように、本発明方法の方がよりすぐ
れた特性を示すことがわかる。これは電極層を電極触媒
とイオン交換樹脂との混合層から形成することによって
、実質的な作用面積が増大したからに他ならない。
以上のように本発明方法によれば、従来の無電解メッキ
法、ホットプレス法に比べて、実質的な作用面積の多い
イオン交換樹脂膜−電極接合体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明方法および従来の無電解メッキ法によって得
られたイオン交換樹脂膜−電極接合体を水電解槽に用い
た場合の電流−電圧特性を示す図である。 電胤口(A /d?)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 含フッ素高分子を骨格とするイオン交換樹脂の有機溶媒
    溶液もしくは有機溶媒と水との混合溶媒溶液に金属を含
    む化合物を溶解せしめるか又は金属を含む化合物の水溶
    液を混合せしめたものを含フッ素高分子を骨格とするイ
    オン交換樹脂膜の片面もしくは両面に塗着せしめたのち
    、還元剤により処理することにより前記金属を含む化合
    物から電極となる金属を析出せしめることを特徴とする
    イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法。
JP60136491A 1985-06-21 1985-06-21 イオン交換樹脂膜−電極接合体の製造法 Granted JPS61295387A (ja)

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