JP2001185162A - Fuel cell and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池に関し、特
に固体高分子型燃料電池に関する。The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a polymer electrolyte fuel cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料電池は通常、アノード側に水素を含
むアノードガス、カソード側に酸素を含むカソードガス
（酸化剤ガス）をそれぞれ供給し、水素と酸素を電気化
学的に反応させて発電を行う。カソードガスには一般的
に空気が用いられる。アノードガスには純水素ガスのほ
か、天然ガスやナフサ等の軽質炭化水素などの燃料ガス
を改質して水素リッチな改質ガスとしたものが用いられ
る。2. Description of the Related Art Generally, a fuel cell supplies an anode gas containing hydrogen to an anode side and a cathode gas (oxidizing gas) containing oxygen to a cathode side, and electrochemically reacts hydrogen and oxygen to generate power. Do. Air is generally used as the cathode gas. As the anode gas, a hydrogen-rich reformed gas obtained by reforming a fuel gas such as a natural gas or a light hydrocarbon such as naphtha in addition to pure hydrogen gas is used.
【０００３】燃料電池には様々な種類があるが、近年で
は固体高分子膜を電解質とする固体高分子型燃料電池
（ＰＥＦＣ；Polymer Electrolyte Fuel Cell）の研究
が積極的になされている。固体高分子型燃料電池は、陽
フッ素系イオン交換樹脂等からなる固体高分子膜（電解
質）の一方の面にカソードと他方の面にアノードとを配
し、これを２枚のガス拡散層間に配した基本構造を持
つ。実用的な固体高分子型燃料電池は、このような基本
構造を単位セルとして多数積層し、高出力を得ている。[0003] There are various types of fuel cells, and in recent years, studies on polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) using a solid polymer membrane as an electrolyte have been actively conducted. In a polymer electrolyte fuel cell, a cathode and an anode are arranged on one surface and an anode, respectively, of a solid polymer membrane (electrolyte) made of a fluorinated ion exchange resin or the like, and this is placed between two gas diffusion layers. It has a basic structure. In a practical polymer electrolyte fuel cell, a large number of such basic structures are stacked as unit cells to obtain high output.
【０００４】ここで図６（ａ）は、前記単位セルの一般
的なカソードの部分構成を示す厚み方向断面図である。
１２１は電解質、１２２はカソード、１２４はカソード
側ガス拡散層をそれぞれ示す。ここではカソード側のみ
を示しているが、アノード側もほぼ同様の構成である。
このカソード１２２は図６（ｂ）の粒子断面図のよう
に、白金（Ｐｔ）などの触媒粒子を担持した導電粒子
（例えばカーボン粒子）をイオン交換樹脂で被覆した粒
子からなり、この粒子を多数用いてシート状に成形した
ものである。触媒粒子は電極での電気化学的反応を促進
し、イオン交換樹脂はアノードで生成されたプロトンを
輸送しつつ、発電の際に生成した水の排出経路を形成す
る。導電粒子は、発電された電力を取り出すための導電
性を確保する働きを持つ。良好な発電効率を得るには、
触媒相・イオン交換樹脂相・ガス相（カソードガスまた
はアノードガス）が接触する界面、いわゆる三相界面を
豊富に確保することが望ましい。FIG. 6A is a sectional view in the thickness direction showing a partial structure of a general cathode of the unit cell.
Reference numeral 121 denotes an electrolyte, 122 denotes a cathode, and 124 denotes a cathode-side gas diffusion layer. Although only the cathode side is shown here, the anode side has substantially the same configuration.
As shown in the particle cross-sectional view of FIG. 6B, the cathode 122 is formed of particles obtained by coating conductive particles (for example, carbon particles) carrying catalyst particles such as platinum (Pt) with an ion exchange resin. It was formed into a sheet shape by using. The catalyst particles promote an electrochemical reaction at the electrodes, and the ion exchange resin transports the protons generated at the anode while forming a discharge path for the water generated during power generation. The conductive particles have a function of ensuring conductivity for extracting generated power. To get good power generation efficiency,
It is desirable to ensure an abundant interface between the catalyst phase, the ion exchange resin phase, and the gas phase (cathode gas or anode gas), that is, a so-called three-phase interface.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の電極では次の問題が生じやすい。すなわち図６
（ｂ）のように、導電粒子に被覆されるイオン交換樹脂
の被覆膜厚は一定ではなく、膜厚の薄い領域Ａと膜厚の
厚い領域Ａ’が存在する。このとき膜厚の薄い領域Ａに
近接する触媒粒子はガス相と接触しやすいが、膜厚の厚
い領域Ａ’に近接する触媒粒子はイオン交換樹脂に深く
埋没しており、ガス相と接触しにくいので事実上不活性
となる。このように触媒粒子がイオン交換樹脂に埋没し
てしまうと、触媒粒子とガス相とが接触しにくく、三相
界面の確保が困難になる。However, the following problem is likely to occur in the electrode having the above-mentioned structure. That is, FIG.
As shown in (b), the coating film thickness of the ion exchange resin coated on the conductive particles is not constant, and there are a thin film region A and a thick film region A ′. At this time, the catalyst particles close to the thin film region A easily come into contact with the gas phase, but the catalyst particles close to the thick film region A ′ are deeply buried in the ion exchange resin and contact with the gas phase. It is difficult to use, so it is virtually inert. When the catalyst particles are buried in the ion exchange resin as described above, it is difficult for the catalyst particles to contact the gas phase, and it is difficult to secure a three-phase interface.
【０００６】これに対し、触媒担持量を増やせば一応発
電反応はカバーできるが、一般に触媒は高価なためコス
ト負担が増大する。このように燃料電池の電極には、三
相界面を豊富に形成する上でいまだ技術改良の余地があ
ると考えられる。本発明は、上記課題に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、従来に比べて三相界面を豊
富に確保した電極により良好な発電効率を得ることが可
能な燃料電池と、その製造方法を提供することにある。On the other hand, if the amount of the supported catalyst is increased, the power generation reaction can be covered for the time being. However, the cost is increased because the catalyst is generally expensive. As described above, it is considered that there is still room for technical improvement in the formation of the three-phase interface in the fuel cell electrode. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell capable of obtaining good power generation efficiency with an electrode having a more abundant three-phase interface than in the past, and a method of manufacturing the fuel cell. It is to provide a method.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、アノード及びカソードを電解質膜の両側に
配したセルを有し、アノード側にアノードガス、カソー
ド側にカソードガスが夫々供給されて発電する燃料電池
として、アノード及びカソードの少なくとも一方が、イ
オン交換樹脂が被覆された導電材料からなる第一の粒子
と、前記第一の粒子よりイオン交換樹脂の被覆量が少な
く、且つ触媒が担持された導電材料からなる第二の粒子
とを含むものとした。In order to solve the above problems, the present invention has a cell in which an anode and a cathode are arranged on both sides of an electrolyte membrane, and an anode gas is supplied to the anode side and a cathode gas is supplied to the cathode side, respectively. As a fuel cell for generating and generating power, at least one of the anode and the cathode has first particles made of a conductive material coated with an ion exchange resin, and the amount of the ion exchange resin coated is smaller than that of the first particles, and the catalyst And a second particle made of a conductive material carrying.
【０００８】このように第一の粒子と第二の粒子との混
合体で電極を構成すると、一方の粒子が他方の粒子を取
り囲むので、第二の粒子に担持された触媒は第一の粒子
表面（イオン交換樹脂）に全面的に覆われることなく、
且つそのイオン交換樹脂に接触する状態となる。これに
より触媒相・イオン交換樹脂相・ガス相からなる三相界
面は、従来の電極に比べて豊富に確保され、燃料電池の
発電効率が向上される。[0008] When the electrode is composed of the mixture of the first particles and the second particles in this manner, one of the particles surrounds the other particle, so that the catalyst supported on the second particles is the first particle. Without being completely covered by the surface (ion exchange resin)
And it comes into contact with the ion exchange resin. As a result, the three-phase interface composed of the catalyst phase, the ion exchange resin phase, and the gas phase is secured more abundantly than the conventional electrode, and the power generation efficiency of the fuel cell is improved.
【０００９】このような本発明は、具体的には固体高分
子膜を電解質膜とする固体高分子型燃料電池に適用する
ことができる。また前記導電粒子にはカーボン粒子、前
記イオン交換樹脂にはフッ素系陽イオン交換樹脂が入手
しやすい。これらの材料を用いる場合、第一の粒子と第
二の粒子の混合体からなる電極において、第二の粒子に
対する第一の粒子の重量比は０.１〜０.６の範囲が望ま
しいことが実施例の実験結果より明らかにされた。The present invention can be specifically applied to a polymer electrolyte fuel cell using a solid polymer membrane as an electrolyte membrane. Further, carbon particles are easily available as the conductive particles, and fluorine-based cation exchange resins are easily available as the ion exchange resin. When these materials are used, it is preferable that the weight ratio of the first particles to the second particles is in the range of 0.1 to 0.6 in the electrode composed of the mixture of the first particles and the second particles. It was made clear from the experimental results of the examples.
【００１０】さらに本発明では、導電粒子とイオン交換
樹脂に上記材料を用いた場合、第一の粒子において、導
電粒子に対するイオン交換樹脂の重量比が０.２〜１.６
の範囲であるのが望ましいことが実施例の実験結果より
明らかにされた。また本発明は、アノードおよびカソー
ドを作製し、これらを電解質膜の両側に配してセルを作
製する工程を経る燃料電池の製造方法において、アノー
ドおよびカソードの少なくともいずれかの電極作製時に
おいて、イオン交換樹脂が被覆された導電材料からなる
第一の粒子と、触媒を担持する導電材料からなる第二の
粒子とを混合する工程を備えるものとした。このような
製造方法によって、前述した本発明の燃料電池を作製す
ることが可能となる。Further, in the present invention, when the above-mentioned material is used for the conductive particles and the ion exchange resin, the weight ratio of the ion exchange resin to the conductive particles in the first particles is 0.2 to 1.6.
It has been clarified from the experimental results of the examples that it is desirable to be within the range. Further, the present invention provides a method for manufacturing a fuel cell, which includes a step of forming an anode and a cathode and disposing them on both sides of an electrolyte membrane to form a cell. The method includes a step of mixing first particles made of a conductive material coated with an exchange resin and second particles made of a conductive material carrying a catalyst. According to such a manufacturing method, the above-described fuel cell of the present invention can be manufactured.
【００１１】ここで電極作製工程の具体的な内容として
は、イオン交換樹脂を導電材料に被覆した後、乾燥工程
を経ることによって第一の粒子を製造する方法が挙げら
れる。また第一の粒子と第二の粒子とを混合した後に、
これを圧延してシート状にする圧延工程を経るようにし
てもよい。Here, as a specific content of the electrode preparation step, there is a method of producing first particles by coating a conductive material with an ion exchange resin and then passing through a drying step. After mixing the first particles and the second particles,
This may be subjected to a rolling step of rolling to form a sheet.
【００１２】さらに本発明は、イオン交換樹脂が被覆さ
れた導電材料からなる第一の粒子と、触媒を担持する導
電材料からなる第二の粒子とを混合する工程を備える燃
料電池用電極の製造方法とした。これにより前記燃料電
池に用いられる電極を作製することができる。Further, the present invention provides a method of manufacturing an electrode for a fuel cell, comprising the step of mixing first particles made of a conductive material coated with an ion exchange resin and second particles made of a conductive material carrying a catalyst. Method. Thus, an electrode used for the fuel cell can be manufactured.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】１.実施の形態 以下、本発明の一適用例である固体高分子型燃料電池の
セルユニットについて説明する。なお、本発明の主な特
徴はセル構成にあるので、まず固体高分子型燃料電池の
基本構成を説明し、次にセル構成について詳細に説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION 1. Embodiment Hereinafter, a cell unit of a polymer electrolyte fuel cell which is an application example of the present invention will be described. Since the main feature of the present invention lies in the cell configuration, the basic configuration of the polymer electrolyte fuel cell will be described first, and then the cell configuration will be described in detail.
【００１４】１-１.セルユニットの構成 図１は、かかる本実施の形態の固体高分子型燃料電池を
構成するセルユニット１０の組立図である。本図に示す
ように、セルユニット１０は全体として、カソード側チ
ャネルプレート６０とアノード側チャネルプレート５０
との間にセル２０を配した構成を持つ。1-1. Configuration of Cell Unit FIG. 1 is an assembly diagram of a cell unit 10 constituting the polymer electrolyte fuel cell according to the present embodiment. As shown in the figure, the cell unit 10 has a cathode-side channel plate 60 and an anode-side channel plate 50 as a whole.
And the cell 20 is arranged between them.
【００１５】セル２０は固体高分子膜２１、電極２２、
２３（カソード２２、アノード２３）、ガス拡散層２
４、２５等で構成される。なお図１において、アノード
２３は固体高分子膜２１の下面側にあるので破線で表示
している。このセル２０のカソード２２側が、ガスケッ
ト４０を介してカソード側チャネルプレート６０に重ね
られている。また、アノード２３側はガスケット３０を
介してアノード側チャネルプレート５０に重ねられてい
る。これらアノード２２とカソード２３は各電極触媒が
担持されたシート状成型体であって、触媒層とも呼ばれ
る。The cell 20 includes a solid polymer film 21, an electrode 22,
23 (cathode 22, anode 23), gas diffusion layer 2
4, 25, etc. In FIG. 1, the anode 23 is indicated by a broken line because it is located on the lower surface side of the solid polymer film 21. The cathode 22 side of the cell 20 is overlaid on the cathode side channel plate 60 via the gasket 40. Further, the anode 23 side is overlapped on the anode side channel plate 50 via the gasket 30. Each of the anode 22 and the cathode 23 is a sheet-like molded body carrying each electrode catalyst, and is also called a catalyst layer.
【００１６】このとき、カソード２２とカソード側チャ
ネルプレート６０の間、並びにアノード２３とアノード
側チャネルプレート５０との間には、撥水剤として例え
ばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含浸した
カーボンペーパーからなるガス拡散層２４、２５がそれ
ぞれ介挿されている。これらガス拡散層２４、２５は、
電極２２、２３とチャネルプレート５０、６０との電流
の流れを確保するものであって、集電体とも称される。At this time, a carbon paper impregnated with, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) as a water repellent is provided between the cathode 22 and the cathode-side channel plate 60 and between the anode 23 and the anode-side channel plate 50. Gas diffusion layers 24 and 25 are interposed. These gas diffusion layers 24 and 25
This is to ensure a current flow between the electrodes 22 and 23 and the channel plates 50 and 60, and is also called a current collector.
【００１７】アノード側チャネルプレート５０はフェノ
ール樹脂にカーボン粉末を混合したものを射出成形して
なる部材であって、ガス拡散層２５と対向する面（図１
で下面）において、ｙ方向を長手方向としてｘ方向に一
定間隔毎にリブ５６が並設され、これにより同方向にア
ノードガスを流通させるチャネル５５が形成されてい
る。The anode-side channel plate 50 is a member formed by injection molding a mixture of phenolic resin and carbon powder, and has a surface facing the gas diffusion layer 25 (FIG. 1).
(Lower surface), ribs 56 are juxtaposed at regular intervals in the x direction with the y direction as the longitudinal direction, thereby forming a channel 55 for flowing the anode gas in the same direction.
【００１８】カソード側チャネルプレート６０はアノー
ド側チャネルプレート５０とほぼ同様の部材であり、当
図からは見えないが、ｙ方向を長手方向としてｘ方向に
一定間隔毎にリブが並設され、これにより同方向にカソ
ードガスを流通させるチャネルが形成されている。さら
に、固体高分子膜２１、ガスケット３０、４０、アノー
ド側チャネルプレート５０、カソード側チャネルプレー
ト６０には内部マニホールドを形成するために、各主面
の四隅に開孔部６１〜６４、４１〜４４、２１１〜２１
４、３１〜３４、５１〜５４（４４、２１４、３４、５
４は不図示）が設けてあり、このうち開孔部５１、５
３、３１、３３、２１１、２１３、４１、４３、６１、
６３によりアノード側チャネルプレート５０のチャネル
５５にアノードガスが供給される。また、開孔部５２、
５４、３２、３４、２１２、２１４、４２、４４、６
２、６４によりカソード側チャネルプレート６０のチャ
ネルにカソードガスが供給される。The cathode-side channel plate 60 is substantially the same as the anode-side channel plate 50. Although not visible in FIG. 1, ribs are arranged at regular intervals in the x direction with the y direction as the longitudinal direction. Thus, a channel for flowing the cathode gas in the same direction is formed. Further, in order to form internal manifolds in the solid polymer membrane 21, the gaskets 30, 40, the anode-side channel plate 50, and the cathode-side channel plate 60, openings 61 to 64, 41 to 44 are formed at four corners of each main surface. , 211-21
4, 31-34, 51-54 (44, 214, 34, 5
4 are not shown).
3, 31, 33, 211, 213, 41, 43, 61,
The anode gas is supplied to the channel 55 of the anode-side channel plate 50 by 63. In addition, the opening 52,
54, 32, 34, 212, 214, 42, 44, 6
The cathode gas is supplied to the channels of the cathode-side channel plate 60 by 2 and 64.
【００１９】なおセルユニット１０は、実際には高電圧
・高電力が取り出せるように仕切板を介して複数個積層
され、その両端が一対の端板で固定された構成（セルス
タック）に組み上げられている。ここにおいて、本実施
の形態の主な特徴は電極２２、２３の構成にある。次
に、この電極２２、２３を中心とするセル２０の構成に
ついて詳細に説明する。A plurality of cell units 10 are actually stacked via a partition plate so that a high voltage and a high power can be taken out, and both ends are assembled into a configuration (cell stack) in which both ends are fixed by a pair of end plates. ing. The main feature of the present embodiment lies in the configuration of the electrodes 22 and 23. Next, the configuration of the cell 20 centered on the electrodes 22 and 23 will be described in detail.
【００２０】１-２.セル構成 固体高分子膜２１は、パーフルオロカーボンスルホン酸
などのフッ素系陽イオン交換樹脂（例えばDuPont社製Na
fion１１２）からなる電解質膜であり、ｘ方向幅７ｃｍ
×ｙ方向長さ７ｃｍ×ｚ方向厚さ約５０μｍ）である。
電極２２、２３は、ともに固体高分子膜２１よりやや小
型の膜体電極（ｘ方向幅５ｃｍ×ｙ方向長さ５ｃｍ×ｚ
方向厚さ約４０μｍ）であり、固体高分子膜２１の両主
面の中央部に合わせてホットプレスにより密着加工され
ている。なおガス拡散層２４、２５は電極２２、２３と
サイズを合わせている（ｘ方向幅５ｃｍ×ｙ方向長さ５
ｃｍ×ｚ方向厚さ約２００μｍ）。1-2. Cell Configuration The solid polymer membrane 21 is made of a fluorinated cation exchange resin such as perfluorocarbon sulfonic acid (for example, NaPont manufactured by DuPont).
fion112), and the width in the x direction is 7 cm.
× 7 cm in length in y direction × about 50 μm in thickness in z direction).
The electrodes 22 and 23 are both membrane electrodes slightly smaller than the solid polymer film 21 (width 5 cm in the x direction × length 5 cm × z in the y direction).
The thickness is about 40 μm in the direction, and is tightly processed by hot pressing in accordance with the central portions of both main surfaces of the solid polymer film 21. The gas diffusion layers 24 and 25 have the same size as the electrodes 22 and 23 (the width in the x direction is 5 cm × the length in the y direction is 5).
cm × z direction thickness about 200 μm).
【００２１】ここで図２（ａ）は、カソード２２の厚み
方向（ｙｚ平面）に沿った断面図を示す。当図のよう
に、カソード２２は２種類の粒子が混合され、一方の粒
子が他方の粒子を立体的に取り囲むようにして構成され
ている。この２種類の粒子は、具体的には同図（ｂ）に
示す樹脂被覆カーボン２２１および触媒担持カーボン２
２２である。触媒担持カーボン２２２は多孔質性カーボ
ン粒子２２２１が触媒（ここでは白金）粒子２２２２を
担持した構成を持つ。また樹脂被覆カーボン２２１は同
図（ｃ）に示されるように、カーボン粒子２２２１が陽
イオン交換樹脂２２１１で被覆された構成を持つ。陽イ
オン交換樹脂２２１１は、前記固体高分子膜２１と同様
の材料からなる。これら互いに隣接する粒子２２１、２
２２同士はホットプレスにより圧着され、不図示の結着
剤（ポリテトラフルオロエチレン）で同図（ｂ）のよう
に互いに付着した状態で保たれている。FIG. 2A is a cross-sectional view of the cathode 22 along the thickness direction (yz plane). As shown in the figure, the cathode 22 is configured such that two types of particles are mixed and one particle three-dimensionally surrounds the other particle. Specifically, the two types of particles are a resin-coated carbon 221 and a catalyst-supporting carbon 2 shown in FIG.
22. The catalyst-carrying carbon 222 has a structure in which porous carbon particles 2221 carry catalyst (here, platinum) particles 2222. The resin-coated carbon 221 has a configuration in which carbon particles 2221 are coated with a cation exchange resin 2211 as shown in FIG. The cation exchange resin 2211 is made of the same material as the solid polymer membrane 21. These adjacent particles 221 and 2
22 are pressed together by a hot press, and are kept in a state of being attached to each other by a binder (not shown) (polytetrafluoroethylene) as shown in FIG.
【００２２】なお、ここではカソード２２について説明
したが、本実施の形態ではアノード２３も同様の構成と
なっている。 １-３.セルの作製方法 ここでは実施の形態のセル２０の作製方法を説明する。
電極２２、２３は同様の構成で作製するが、本発明はこ
のうち少なくとも一方の電極に適用すればよい。Although the cathode 22 has been described here, the anode 23 has the same configuration in the present embodiment. 1-3. Manufacturing Method of Cell Here, a manufacturing method of the cell 20 of the embodiment will be described.
Although the electrodes 22 and 23 are manufactured with the same configuration, the present invention may be applied to at least one of the electrodes.
【００２３】作製に先立ち、カーボン粉末（平均粒径１
６ｎｍ）、白金担持カーボン粉末（平均粒径３０ｎ
ｍ）、陽イオン交換樹脂として市販の５ｗｔ％Nafion溶
液（Aldrich Chemical社製）を準備しておく。まずカー
ボン粉末をNafion溶液に投入し、これをよく混合する。
そして大気中において約８０℃で乾燥させ、樹脂被覆カ
ーボンとする。このときのカーボンと樹脂の重量比につ
いては実施例のところで後述する。Prior to production, carbon powder (average particle size 1
6nm), platinum-supported carbon powder (average particle size 30n)
m) A commercially available 5 wt% Nafion solution (manufactured by Aldrich Chemical) is prepared as a cation exchange resin. First, carbon powder is put into a Nafion solution and mixed well.
Then, it is dried at about 80 ° C. in the atmosphere to obtain a resin-coated carbon. The weight ratio between the carbon and the resin at this time will be described later in Examples.
【００２４】このようにして作製した樹脂被覆カーボン
を、白金担持カーボン粉末とともに結着剤/分散剤溶液
（ＰＴＦＥ/水）に投入し、混合する（なお、カーボン
重量とＰＴＦＥの重量比は１００：２０とした）。樹脂
被覆カーボンと白金担持カーボンの比率は後述する。そ
して十分に混合したのち濾過処理を行い、得られたペー
ストをローラで圧延し、厚み４０μｍの電極を完成す
る。The resin-coated carbon thus prepared is put into a binder / dispersant solution (PTFE / water) together with a platinum-supporting carbon powder and mixed (the weight ratio of carbon to PTFE is 100: 20). The ratio of the resin-coated carbon to the platinum-supported carbon will be described later. After sufficient mixing, a filtration treatment is performed, and the obtained paste is rolled with a roller to complete an electrode having a thickness of 40 μm.
【００２５】次に電解質膜としてDuPont社製Nafion１１
２（７ｃｍ×７ｃｍ、厚み約５０μｍ）、ガス拡散層と
してカーボンペーパー（５ｃｍ×５ｃｍ、厚み約２００
μｍ）をそれぞれ用意する。これらを拡散層、電極、電
解質膜、電極、拡散層の順に積層し、ホットプレス（１
４０℃、３０ｋｇ/ｃｍ２）によって一体化する。以上
によりセル２０を完成する。Next, Nafion 11 manufactured by DuPont was used as an electrolyte membrane.
2 (7 cm × 7 cm, thickness about 50 μm), carbon paper (5 cm × 5 cm, thickness about 200 μm) as a gas diffusion layer
μm). These are laminated in the order of a diffusion layer, an electrode, an electrolyte membrane, an electrode, and a diffusion layer, and hot-pressed (1
(40 ° C., 30 kg / cm 2 ). Thus, the cell 20 is completed.
【００２６】１-４.燃料電池の動作と本発明の効果 このような燃料電池において、その稼働時にはアノード
側には改質ガス、カソード側には空気が供給される。そ
してガス拡散層２５を介し、アノード２３側に供給され
る改質ガス（水素ガス）中の水素はプロトン（Ｈ２→２
Ｈ＋＋２ｅ-）となり、固体高分子膜２１中をカソード
２２側へ移動する。一方、ガス拡散層２４を介してカソ
ード２２側に供給されるカソードガス中の酸素は酸素イ
オン（１/２Ｏ２＋２ｅ-→Ｏ２-)となり、固体高分子膜
２１中を移動してきたプロトンと化合して水を生じる
（２Ｈ＋＋Ｏ２-→Ｈ２Ｏ）。この化学反応機構（発電
反応）によって生成する水、ならびに改質ガスや空気と
ともに供給された加湿水によって、固体高分子膜２１は
湿潤状態になり、その内部抵抗が低下して導電性を呈す
る。1-4. Operation of Fuel Cell and Effects of the Present Invention In such a fuel cell, during operation, reformed gas is supplied to the anode side and air is supplied to the cathode side. Then, hydrogen in the reformed gas (hydrogen gas) supplied to the anode 23 side via the gas diffusion layer 25 is converted into protons (H 2 → 2
H + + 2e − ), and moves through the solid polymer film 21 to the cathode 22 side. On the other hand, the oxygen in the cathode gas supplied to the cathode 22 side via the gas diffusion layer 24 becomes oxygen ions (1 / 2O 2 + 2e − → O 2− ), and the protons that have moved through the solid polymer membrane 21 Combine to give water (2H + + O 2- → H 2 O). The water generated by this chemical reaction mechanism (power generation reaction), and the humidified water supplied together with the reformed gas and air bring the solid polymer film 21 into a wet state, and its internal resistance is reduced to exhibit conductivity.
【００２７】ここにおいて図６に示す従来例では、電極
１２２、１２３中の粒子（触媒担持カーボンをイオン交
換樹脂で被覆した粒子）はイオン交換樹脂の被覆厚みが
均一でないものが発生することによって、当該樹脂の膜
厚が厚い領域に埋没して不活性な触媒が発生し、発電の
効率化を妨げる原因となっていた。また、不活性触媒が
存在する一方で、触媒とイオン交換樹脂とガス層が接触
する三相界面が十分に確保されず、前記電極反応に悪影
響を生じる傾向があった。Here, in the conventional example shown in FIG. 6, the particles in the electrodes 122 and 123 (particles in which the catalyst-supporting carbon is coated with the ion exchange resin) have a non-uniform ion exchange resin coating thickness. The catalyst is buried in the thick region of the resin to generate an inactive catalyst, which hinders power generation efficiency. Further, while an inert catalyst is present, a three-phase interface where the catalyst, the ion exchange resin and the gas layer are in contact with each other is not sufficiently secured, and the electrode reaction tends to be adversely affected.
【００２８】これに対し本実施の形態では、触媒粒子２
２２２はイオン交換樹脂で全面的に覆われておらず、樹
脂被覆カーボン２２１の表面（陽イオン交換樹脂２２１
１）と接触する構成であるため、触媒粒子２２２２が陽
イオン交換樹脂２２１１に覆われたとしても２つの粒子
２２１、２２２同士が接触している部分だけの局所的な
（不均一な）被覆にとどまり、触媒粒子２２２２が陽イ
オン交換樹脂２２１１に埋没することがなくなって触媒
の不活性化が抑制される。また樹脂被覆カーボン２２１
と触媒担持カーボン２２２とが立体的に互いを取り囲む
ように配されているため、従来に比べて触媒粒子２２２
２とガス相との接触性も高まり、三相界面が良好に確保
され、同じ触媒量でも円滑な電極反応のもとに優れた発
電効率が発揮されることとなる。On the other hand, in the present embodiment, the catalyst particles 2
Reference numeral 222 denotes a surface of the resin-coated carbon 221 (the cation exchange resin 221) which is not entirely covered with the ion exchange resin.
1), even when the catalyst particles 2222 are covered with the cation exchange resin 2211, the catalyst particles 2222 are locally (non-uniform) coated only at a portion where the two particles 221 and 222 are in contact with each other. As a result, the catalyst particles 2222 are not buried in the cation exchange resin 2211, and the deactivation of the catalyst is suppressed. Also, resin-coated carbon 221
And the catalyst-carrying carbon 222 are three-dimensionally arranged so as to surround each other.
The contact between 2 and the gas phase is also enhanced, a three-phase interface is well secured, and even with the same amount of catalyst, excellent power generation efficiency is exhibited under a smooth electrode reaction.
【００２９】２.燃料電池の製造方法と性能評価 次に、上記実施の形態のセルを実施例として作製する方
法を説明する。その後作製した実施例について性能評価
実験を行い、実験結果を検討する。 ２-１.実施例の作製方法 実施例の作製方法は上記１-３で述べた方法とする。ま
た、比較例としては以下の作製方法とする。ここでは実
施例の電極の作製方法を示し、これ以外は実施例と同様
に行う。2. Manufacturing Method and Performance Evaluation of Fuel Cell Next, a method of manufacturing the cell of the above embodiment as an example will be described. Then, a performance evaluation experiment is performed on the manufactured example, and the experimental result is examined. 2-1. Manufacturing method of the embodiment The manufacturing method of the embodiment is the method described in the above 1-3. The following manufacturing method is used as a comparative example. Here, a method for manufacturing the electrode of the example is shown, and the other steps are performed in the same manner as the example.
【００３０】比較例の電極を作製する。白金担持カーボ
ンをNafion溶液に投入し、よく混合する。そして乾燥工
程を経て溶媒を除去し、樹脂被覆白金担持カーボン（白
金担持カーボン：Nafionの重量比＝７：３）とする。こ
れを結着剤/分散剤（ＰＴＦＥ/水）に投入し、混合後濾
過したのち圧延してシート状に成型し、比較例の電極と
する。An electrode of a comparative example is manufactured. Platinum-supported carbon is charged into the Nafion solution and mixed well. Then, the solvent is removed through a drying step to obtain a resin-coated platinum-supported carbon (weight ratio of platinum-supported carbon: Nafion = 7: 3). This is put into a binder / dispersant (PTFE / water), mixed, filtered, rolled and formed into a sheet to obtain an electrode of a comparative example.
【００３１】なお性能比較実験のため、実施例の燃料電
池セルに用いる樹脂被覆カーボンおよび触媒担持カーボ
ンの作製条件を次のようにする。まず樹脂被覆カーボン
においてカーボン：樹脂の重量比を１：０.８とし、触
媒担持カーボン：樹脂被覆カーボンの重量比を１：０.
１〜０.７の各値に設定し、表1に示す実施例１〜５とす
る。For the purpose of a performance comparison experiment, the conditions for producing the resin-coated carbon and the catalyst-supporting carbon used in the fuel cell of the embodiment are as follows. First, in the resin-coated carbon, the weight ratio of carbon: resin was 1: 0.8, and the weight ratio of catalyst-supporting carbon: resin-coated carbon was 1: 0.8.
Examples 1 to 5 shown in Table 1 are set to respective values of 1 to 0.7.
【００３２】[0032]
【表1】 【table 1】
【００３３】さらに、触媒担持カーボン：樹脂被覆カー
ボンの重量比を１：０.３に固定し、樹脂被覆カーボン
において、カーボン：樹脂の重量比を１：０.１〜２ま
で変化させたものを作製し、表２に示す実施例６〜１４
とする。Further, the catalyst-supporting carbon: resin-coated carbon was fixed at a weight ratio of 1: 0.3, and the resin-coated carbon obtained by changing the weight ratio of carbon: resin to 1: 0.1 to 2 was used. Examples 6 to 14 prepared and shown in Table 2
And
【００３４】[0034]
【表２】 [Table 2]
【００３５】また、触媒担持カーボン：樹脂被覆カーボ
ンの重量比を１：０.３、樹脂被膜カーボンにおけるカ
ーボン：樹脂の重量比を１：０.８に固定すると共に、
触媒担持カーボンの平均粒径を５５ｎｍとして樹脂被覆
カーボンの平均粒径を１０ｎｍ〜６７ｎｍの範囲で変化
させたものを作製し、表３に示す実施例１５〜２３とす
る。Further, the weight ratio of catalyst-supporting carbon: resin-coated carbon was fixed to 1: 0.3, and the weight ratio of carbon: resin in the resin-coated carbon was fixed to 1: 0.8.
With the average particle size of the catalyst-carrying carbon being 55 nm, the average particle size of the resin-coated carbon was changed in the range of 10 nm to 67 nm, and Examples 15 to 23 shown in Table 3 were produced.
【００３６】[0036]
【表３】 [Table 3]
【００３７】２-２.性能評価実験 続いて、上記作製した実施例１〜２３と比較例の燃料電
池セルを運転し、性能評価実験を行う。 ２-２-１.実施例１〜５および比較例の電圧─電流密度
特性について（実験１） 燃料電池セルを以下の条件で運転し、触媒担持カーボン
と樹脂被覆カーボンの混合比が電圧─電流密度特性に及
ぼす影響について調べる。 ＜運転条件＞ ・アノードガス；水素ガス（１気圧、加湿温度８０％） ・カソードガス；空気（１気圧、加湿温度７６％） ・アノードガス利用率；５０％ ・カソードガス利用率；４０％ ・燃料電池稼働温度；８０℃ 当該実験結果を図３にまとめた。2-2. Performance Evaluation Experiment Subsequently, the fuel cells of Examples 1 to 23 and the comparative example produced above were operated to perform a performance evaluation experiment. 2-2-1. Voltage / Current Density Characteristics of Examples 1 to 5 and Comparative Example (Experiment 1) The fuel cell was operated under the following conditions, and the mixing ratio between the catalyst-supporting carbon and the resin-coated carbon was the voltage / current. Investigate the effect on density characteristics. <Operating conditions> Anode gas; hydrogen gas (1 atm, humidification temperature 80%) Cathode gas: air (1 atm, humidification temperature 76%) Anode gas utilization rate: 50% Cathode gas utilization rate: 40% Fuel cell operating temperature: 80 ° C. The experimental results are summarized in FIG.
【００３８】２-２-２.実施例２および６〜１４の電圧
特性について（実験２） 本実験２は、燃料電池セルの電流密度を５００ｍＡ/ｃ
ｍ２に保ちつつ、これ以外を実験１の運転条件とほぼ同
様の条件で行って測定する。この実験結果を図４にまと
めた。 ２-２-３.実施例１５〜２３の電圧特性について（実験
３） 本実験３は、燃料電池セルの電流密度を５００ｍＡ/ｃ
ｍ２に保ちつつ、これ以外は実験１の運転条件とほぼ同
様の条件で行って測定する。2-2-2. Voltage Characteristics of Examples 2 and 6 to 14 (Experiment 2) In Experiment 2, the current density of the fuel cell was 500 mA / c.
while keeping the m 2, measured carried out in substantially the same condition as the operating conditions of Experiment 1 except this. The results of this experiment are summarized in FIG. 2-2-3. Voltage characteristics of Examples 15 to 23 (Experiment 3) In Experiment 3, the current density of the fuel cell was set to 500 mA / c.
Other than this, the measurement was performed under substantially the same operating conditions as in Experiment 1 while maintaining the same at m 2 .
【００３９】この実験結果を図５にまとめた。 ２-３.実験結果の評価 表１から明らかなように、実施例１〜５ではいずれも電
流密度の値に関わらず比較例より高い電圧値を呈するこ
とが示された。このことは、実施例の電極において三相
界面が豊富に確保され、これによって発電効率が改善さ
れたものと考えられる。FIG. 5 summarizes the results of this experiment. 2-3. Evaluation of Experimental Results As is clear from Table 1, it was shown that Examples 1 to 5 all exhibited higher voltage values than the Comparative Example regardless of the current density value. This is considered to be because the three-phase interface was abundantly secured in the electrode of the example, thereby improving the power generation efficiency.
【００４０】なお実施例５がやや比較例に近い性能に止
まっているが、これは樹脂被覆カーボンが触媒担持カー
ボンに対して７/１０程度（重量比）と比較的多いこと
に起因している。すなわち実施例５では、電極中に占め
る樹脂量が多くなるため、触媒に供給されるガス量が少
なくなって（ガス拡散性が低下して）、その分発電効率
が優れなくなるものと考えられる。また実施例としては
示していないが、実施例５と逆に樹脂被覆カーボンが触
媒担持カーボンに対して少なすぎる場合、イオン交換樹
脂の不足により三相界面が十分に確保されないため、こ
れも発電効率は向上されないと予想される。Although the performance of Example 5 was somewhat close to that of the comparative example, this is due to the fact that the resin-coated carbon was relatively large at about 7/10 (weight ratio) of the catalyst-supporting carbon. . That is, in Example 5, it is considered that the amount of resin occupied in the electrode increases, so that the amount of gas supplied to the catalyst decreases (the gas diffusibility decreases), and the power generation efficiency becomes inferior. Although not shown as an example, contrary to Example 5, when the amount of the resin-coated carbon is too small relative to the amount of the catalyst-carrying carbon, the three-phase interface is not sufficiently secured due to the shortage of the ion exchange resin. Is not expected to improve.
【００４１】このようなことから本発明では、樹脂被覆
カーボン/触媒担持カーボンの重量比は０.１〜０.６の
範囲（実施例１〜４の範囲）に設定するのが望ましい。
この範囲では、さらに実施例２のように前記重量比を
０.３に合わせると、最も優れた発電効率が発揮され
る。一方、図４は樹脂被覆カーボン/触媒担持カーボン
の重量比を０.３に固定し、樹脂被覆カーボンにおける
樹脂/カーボンの重量比を０.１〜２.０の範囲で変化さ
せた実施例２および６〜１４の電池性能を表している。
当図によれば、樹脂/カーボンの重量比としては、０.２
〜１.６（実施例２、７〜１３）が望ましく、０.３（実
施例２）で最も優れた性能が得られることが明らかにな
った。In view of the above, in the present invention, it is desirable to set the weight ratio of the resin-coated carbon to the catalyst-supporting carbon in the range of 0.1 to 0.6 (the range of Examples 1 to 4).
In this range, when the weight ratio is adjusted to 0.3 as in Example 2, the most excellent power generation efficiency is exhibited. On the other hand, FIG. 4 shows Example 2 in which the weight ratio of resin-coated carbon / catalyst-supporting carbon was fixed at 0.3 and the weight ratio of resin / carbon in the resin-coated carbon was changed in the range of 0.1 to 2.0. And the battery performance of 6 to 14.
According to this figure, the weight ratio of resin / carbon is 0.2
1.6 (Examples 2 and 7 to 13) were desirable, and it was clarified that the most excellent performance was obtained with 0.3 (Example 2).
【００４２】さらに樹脂/カーボンの重量比が０.１（実
施例６）では三相界面の形成が十分ではないため、２.
０（実施例１４）では多すぎてガスの流通量（ガス拡散
性）が低下するために、いずれも電圧値が優れないこと
が明らかになった。また図５に示した実施例１５〜２３
の結果からは、樹脂被覆カーボンの平均粒径を触媒担持
カーボンの粒径比の０.２〜１.０倍とすることで高い電
圧を得ることができ、特に０.４〜０.９倍とすることで
極めて優れた性能が得られることが明らかになった。こ
れは樹脂被覆カーボンと触媒担持カーボンの平均粒径を
上記範囲とすることにより、三相界面の量を増大できた
ことによるものと考えられる。Further, when the weight ratio of resin / carbon is 0.1 (Example 6), the formation of the three-phase interface is not sufficient, so that 2.
In the case of 0 (Example 14), the flow rate of gas (gas diffusibility) was too large, and the voltage value was not excellent. Examples 15 to 23 shown in FIG.
According to the results of the above, a high voltage can be obtained by setting the average particle size of the resin-coated carbon to 0.2 to 1.0 times the particle size ratio of the catalyst-supporting carbon, and particularly, 0.4 to 0.9 times. It was clarified that extremely excellent performance could be obtained. This is considered to be because the amount of the three-phase interface could be increased by setting the average particle size of the resin-coated carbon and the catalyst-supporting carbon in the above range.
【００４３】３.その他の事項 上記実施の形態および実施例では、イオン交換樹脂とし
てパーフルオロスルホン酸（Nafion）を用いる例を示し
たが、本発明は当然ながらこれに限定するものではな
く、プロトン伝導性を有するものであればこれ以外のイ
オン交換樹脂であってもよい。3. Other Matters In the above embodiments and examples, examples were shown in which perfluorosulfonic acid (Nafion) was used as the ion exchange resin. However, the present invention is not limited to this. Other ion exchange resins may be used as long as they have conductivity.
【００４４】また、本発明はカソード側或いはアノード
側のどちらかのみを加湿する燃料電池、もしくはカソー
ド側及びアノード側のどちらも加湿しない構成の燃料電
池に適用することもできる。さらに樹脂被覆カーボンと
しては、実施の形態では触媒を担持しないカーボンに陽
イオン交換樹脂を被覆したものを用いたが、本発明はこ
れに限定するものではなく、多少触媒を担持するもので
あってもよい。ただし樹脂被覆カーボンに触媒を担持さ
せても樹脂に埋没して不活性化しやすいため、樹脂被覆
カーボンに担持される触媒量が触媒担持カーボンに担持
される触媒量よりも少なくなるように設定すべきであ
る。Further, the present invention can be applied to a fuel cell in which only the cathode side or the anode side is humidified, or a fuel cell in which neither the cathode side nor the anode side is humidified. Further, as the resin-coated carbon, in the embodiment, a carbon that does not support a catalyst is coated with a cation exchange resin, but the present invention is not limited to this. Is also good. However, even if the catalyst is supported on the resin-coated carbon, the catalyst is easily buried in the resin and inactivated, so the amount of the catalyst supported on the resin-coated carbon should be set to be smaller than the amount of the catalyst supported on the catalyst-supported carbon. It is.
【００４５】さらに本発明は、燃料ガスとして水素や水
素リッチな改質ガスを利用する他に、メタノールを直接
電池内部に供給して発電する、いわゆる直接メタノール
型燃料電池（ＤＭＦＣ；Direct Methanol Fuel Cell）
に適用してもよい。Further, the present invention provides a so-called direct methanol fuel cell (DMFC) in which, besides utilizing hydrogen or a hydrogen-rich reformed gas as a fuel gas, methanol is directly supplied to the inside of the battery to generate power. )
May be applied.
【００４６】[0046]
【本発明の効果】以上のことから明らかなように、本発
明はアノード及びカソードを電解質膜の両側に配したセ
ルを有し、アノード側にアノードガス、カソード側にカ
ソードガスが夫々供給されて発電する燃料電池であっ
て、アノード及びカソードの少なくとも一方が、イオン
交換樹脂が被覆された導電材料からなる第一の粒子と、
前記第一の粒子よりイオン交換樹脂の被覆量が少なく、
且つ触媒が担持された導電材料からなる第二の粒子とを
含むので、第一の粒子と第二の粒子で構成された電極で
は第一の粒子の触媒が第二の粒子表面（イオン交換樹
脂）と接触し、かつガス相（カソードガスまたはアノー
ドガス）と接触する。これにより触媒・イオン交換樹脂
・ガス相からなる三相界面は、従来の電極に比べて豊富
に確保され、燃料電池の発電効率が向上される。As is apparent from the above, the present invention has a cell in which an anode and a cathode are arranged on both sides of an electrolyte membrane, and an anode gas is supplied to the anode side and a cathode gas is supplied to the cathode side, respectively. A fuel cell for generating power, at least one of an anode and a cathode, and first particles made of a conductive material coated with an ion exchange resin,
The coating amount of the ion exchange resin is smaller than the first particles,
In addition, since the catalyst includes the second particles made of a conductive material carrying a catalyst, the catalyst of the first particles is applied to the surface of the second particles (ion exchange resin) at the electrode composed of the first particles and the second particles. ) And with the gas phase (cathode gas or anode gas). Thereby, the three-phase interface composed of the catalyst, the ion-exchange resin, and the gas phase is secured more abundantly than the conventional electrode, and the power generation efficiency of the fuel cell is improved.
【００４７】このような燃料電池は、アノードおよびカ
ソードを作製し、これらを電解質膜の両側に配してセル
を作製する工程を経る燃料電池の製造方法において、ア
ノードおよびカソードの少なくともいずれかの電極材料
の作製時において、イオン交換樹脂が被覆された導電材
料からなる第一の粒子と、触媒を担持する導電材料から
なる第二の粒子とを混合する工程を経ることによって得
ることができる。In such a fuel cell, in a method of manufacturing a fuel cell, which comprises a step of forming an anode and a cathode and disposing them on both sides of an electrolyte membrane to form a cell, at least one of the anode and the cathode In the preparation of the material, it can be obtained through a step of mixing first particles made of a conductive material coated with an ion exchange resin and second particles made of a conductive material carrying a catalyst.
【図１】本発明の一適用例である固体高分子型燃料電池
のセル構成を示す組立図である。FIG. 1 is an assembly diagram showing a cell configuration of a polymer electrolyte fuel cell which is an application example of the present invention.
【図２】本発明のセル構成における電極の構成を示す部
分図である。（ａ）は電極の部分拡大図である。（ｂ）
は電極中の触媒担持カーボンと樹脂被覆カーボンの拡大
図である。（ｃ）は樹脂被覆カーボンの拡大断面図であ
る。FIG. 2 is a partial view showing a configuration of an electrode in the cell configuration of the present invention. (A) is a partial enlarged view of an electrode. (B)
FIG. 4 is an enlarged view of catalyst-carrying carbon and resin-coated carbon in an electrode. (C) is an enlarged sectional view of the resin-coated carbon.
【図３】実施例１〜５と比較例の燃料電池特性を示すグ
ラフである。FIG. 3 is a graph showing fuel cell characteristics of Examples 1 to 5 and Comparative Example.
【図４】実施例２および６〜１４の樹脂被覆カーボンに
用いるイオン交換樹脂（ナフィオン）の量と電圧値との
関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of ion exchange resin (Nafion) used for the resin-coated carbon of Examples 2 and 6 to 14 and the voltage value.
【図５】実施例１５〜２３のカーボン平均粒径比（樹脂
被覆カーボン/触媒担持カーボン比）と電圧値との関係
を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a carbon average particle diameter ratio (resin-coated carbon / catalyst-supporting carbon ratio) and a voltage value in Examples 15 to 23.
【図６】従来のセル構成における電極の構成を示す部分
図である。（ａ）は電極の部分拡大図である。（ｂ）は
電極中のカーボン粒子（樹脂被覆触媒担持カーボン）の
拡大断面図である。FIG. 6 is a partial view showing a configuration of an electrode in a conventional cell configuration. (A) is a partial enlarged view of an electrode. (B) is an enlarged sectional view of carbon particles (carbon resin-supported resin-coated catalyst) in the electrode.
１０ セルユニット ２０ セル ２１ 固体高分子膜 ２２ カソード（触媒層） ２３ アノード（触媒層） ２４、２５ ガス拡散層（集電体） ２２１ 樹脂被覆カーボン ２２２ 触媒担持カーボン ２２２１ カーボン粒子 ２２２２ 触媒（白金）粒子 Reference Signs List 10 cell unit 20 cell 21 solid polymer film 22 cathode (catalyst layer) 23 anode (catalyst layer) 24, 25 gas diffusion layer (current collector) 221 resin-coated carbon 222 catalyst-supporting carbon 2221 carbon particle 2222 catalyst (platinum) particle
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近野 義人 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 米津 育郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS01 BB12 CC06 DD06 DD08 EE03 EE05 EE19 HH01 HH05 5H026 AA06 BB08 CC03 CC08 CX05 EE02 EE05 EE19 HH01 HH05 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Yoshito Chino 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Ikuro Yonezu 2-chome Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Sanyo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 5H018 AA06 AS01 BB12 CC06 DD06 DD08 EE03 EE05 EE19 HH01 HH05 5H026 AA06 BB08 CC03 CC08 CX05 EE02 EE05 EE19 HH01 HH05
Claims (8)
に配したセルを有し、アノード側にアノードガス、カソ
ード側にカソードガスが夫々供給されて発電する燃料電
池であって、 アノード及びカソードの少なくとも一方が、イオン交換
樹脂が被覆された導電材料からなる第一の粒子と、前記
第一の粒子よりイオン交換樹脂の被覆量が少なく、且つ
触媒が担持された導電材料からなる第二の粒子とを含む
ことを特徴とする燃料電池。1. A fuel cell having a cell in which an anode and a cathode are disposed on both sides of an electrolyte membrane, wherein an anode gas is supplied to an anode side and a cathode gas is supplied to a cathode side to generate power. One of the first particles is made of a conductive material coated with an ion-exchange resin, and the second particles are made of a conductive material having a smaller amount of the ion-exchange resin than the first particles and a catalyst supported thereon. A fuel cell comprising:
量比が０.１〜０.６であることを特徴とする請求項１に
記載の燃料電池。2. The fuel cell according to claim 1, wherein the weight ratio of the first particles to the second particles is 0.1 to 0.6.
するイオン交換樹脂の重量比が０.２〜１.６であること
を特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。3. The fuel cell according to claim 1, wherein the weight ratio of the ion exchange resin to the conductive material in the first particles is 0.2 to 1.6.
前記第二の粒子を構成する導電材料の０.２〜１.０倍の
平均粒径を有することを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれかに記載の燃料電池。4. The conductive material constituting the first particles,
The fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell has an average particle diameter of 0.2 to 1.0 times that of the conductive material forming the second particles.
らなる第一の粒子と、触媒を担持する導電材料からなる
第二の粒子とを含むことを特徴とする燃料電池用電極。5. A fuel cell electrode comprising: first particles made of a conductive material coated with an ion exchange resin; and second particles made of a conductive material carrying a catalyst.
らを電解質膜の両側に配してセルを作製する工程を経る
燃料電池の製造方法であって、 アノードおよびカソードの少なくともいずれかの電極作
製時において、イオン交換樹脂が被覆された導電材料か
らなる第一の粒子と、触媒を担持する導電材料からなる
第二の粒子とを混合する工程を備えることを特徴とする
燃料電池の製造方法。6. A method for producing a fuel cell, comprising the steps of producing an anode and a cathode and disposing them on both sides of an electrolyte membrane to produce a cell, wherein at least one of the anode and the cathode is produced. And a step of mixing first particles made of a conductive material coated with an ion exchange resin and second particles made of a conductive material supporting a catalyst.
らなる第一の粒子と、触媒を担持する導電材料からなる
第二の粒子とを混合する工程を備えることを特徴とする
燃料電池用電極の製造方法。7. An electrode for a fuel cell, comprising a step of mixing first particles made of a conductive material coated with an ion exchange resin and second particles made of a conductive material carrying a catalyst. Manufacturing method.
一の粒子を作製する第一の粒子作製ステップと、触媒を
担持する導電材料からなる第二の粒子と前記第一の粒子
の混合体により電極を作製する電極作製ステップを経る
ことを特徴とする電極の製造方法。8. A first particle producing step of producing a first particle by coating an ion exchange resin on a conductive material, and mixing a second particle made of a conductive material carrying a catalyst with the first particle. A method for manufacturing an electrode, comprising an electrode manufacturing step of manufacturing an electrode by a body.
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