[其他]燃料電池電極及其生產(chǎn)工藝和使用該電極的燃料電池的生產(chǎn)工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85102981
• 申請日: 1985-04-19
• 公開（公告）號: CN85102981A
• 公開（公告）日: 1987-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梶山博司;峰村哲郎;安藤壽;今野清
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利代理部
• 代理人: 沙捷,董亦民

本發(fā)明涉及一種燃料電池電極及其生產(chǎn)工藝和使用該電極的燃料電池的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的燃料電池電極特別適于使用甲醇，聯(lián)氨等液體燃料的液體燃料電池和磷酸電解質(zhì)燃料電池。

無論使用甲醇或聯(lián)氨作燃料的液體燃料電池，或是用磷酸作電解質(zhì)的磷酸燃料電池，它們的電極通常是由在諸如碳紙那樣的多孔導(dǎo)電襯底上形成一電極催化劑層的方法制備的。因此，電極采用了多孔導(dǎo)電極板和電極催化劑層的雙層結(jié)構(gòu)。將一種或多種催化活性成分附載到諸如石墨微粒狀的導(dǎo)電微粒上即可獲得電極催化劑。用聚四氟乙烯之類的防水物質(zhì)作粘結(jié)劑，將多孔導(dǎo)電襯底塗敷上電極催化劑，使得到了具有上述結(jié)構(gòu)的電極。由于該電極催化劑層是用粘結(jié)劑經(jīng)過上述塗敷工藝在導(dǎo)電襯底上形成的，因此，有一個(gè)問題，即電極催化劑層很容易開裂并從襯底上剝落。

作為先有技術(shù)，日本專利申請KOKAl（公開）124864/82號文獻(xiàn)公布了一種具有這種結(jié)構(gòu)的燃料電池電極。該文還描述了其催化劑層，它的導(dǎo)電性是如此之差以致電壓降不能忽略。為了提高電極催化劑層的導(dǎo)電性，該文公布了襯底的構(gòu)成，它是由將例如硫酸、磷酸或諸如此類的酸添加到石墨晶體層中而得到的一種石墨添加復(fù)合物而制成的。

本發(fā)明之目的是要提供一種燃料電池電極，它與在多孔導(dǎo)電襯底上塗敷電極催化劑而制成的電極相比，其電池特性更好。

本發(fā)明的另一個(gè)目的，是要提供一生產(chǎn)燃料電池電極的工藝，它不需要塗敷粘結(jié)劑的工藝步驟，而能在襯底上附載催化活性成分。

本發(fā)明的進(jìn)一步目的，是要提供一種使用本發(fā)明燃料電池電極的燃料電池。

本發(fā)明提供了一種燃料電池電極，它至少包括一種催化活性成份。該成分是從元素周期表中的Ⅰ和Ⅷ族的貴金屬中選擇的;且該催化劑活性成分附載在石墨制成的多孔導(dǎo)電襯底的表面及其層狀晶體層中。

本發(fā)明還提供了燃料電池電極的生產(chǎn)工藝，該電極包括由施主型石墨添加復(fù)合物所制成的多孔導(dǎo)電襯底，并且該襯底與至少一種催化活性成分相接觸以便靠離子交換反應(yīng)或催化活性成分的還原反應(yīng)，能在襯底表面及石墨層狀晶體中附載催化活性成分，其中所述的催化活性成分是選用元素周期表中的Ⅰ和Ⅷ族貴金屬。

本發(fā)明進(jìn)而提供了一種燃料電池，它包含有一對相對放置的電極;一種配置在兩電極間的電解質(zhì);一個(gè)位于上述一對電極中的燃料電極附近的燃料室;一個(gè)位于上述一對電極中的氧化劑電極附近的氧化劑室;一個(gè)為燃料室提供燃料的裝置;一個(gè)為氧化劑室提供氧化劑的裝置;該電池的特征在于至少有一個(gè)電極含有至少一種催化活性成分，該成分是從元素周期表中的Ⅰ和Ⅷ族貴金屬中選取的，而且該催化活性成分附載在石墨制成的多孔導(dǎo)電襯底的表面及其層狀晶體層中。

圖1是一個(gè)透視圖，它表明了燃料電池的一個(gè)電池單元的基本結(jié)構(gòu)。

圖2的曲線表明，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的例1，把當(dāng)作一個(gè)電極使用的石墨添加復(fù)合物浸在氯鉑酸溶液中時(shí)，鉑的載量和浸入時(shí)間之間的關(guān)系。

圖3中的曲線表明，根據(jù)本發(fā)明的例1，電流密度和以氫為基準(zhǔn)的電壓之間的關(guān)系。

圖4中的曲線表明，根據(jù)本發(fā)明的例2，把當(dāng)作一個(gè)電極來使用的石墨添加復(fù)合物浸在氯鉑酸溶液中時(shí)，鉑的載量和浸入時(shí)間之間的關(guān)系。

圖5中的曲線表明，根據(jù)本發(fā)明的例2，電流密度和以氫為基準(zhǔn)的電壓之間的關(guān)系。

圖6中的曲線表明，根據(jù)本發(fā)明的例3，鈀的附載量和鈀氯化物濃度之間的關(guān)系。

圖7中的曲線表明，根據(jù)本發(fā)明的例3，鈀顆粒尺寸和鈀氯化物濃度之間的關(guān)系。

圖8中的曲線表明，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的例3所制作的燃料電極用于聯(lián)氨燃料電池時(shí)的電池特征。

圖9中的曲線表明，根據(jù)本發(fā)明的例5，載有催化活性成分的碳纖維的X射線衍射圖形。

圖10中的曲線表明，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的例5所制作的燃料電極用于甲醇燃料電池時(shí)的電池特性。

圖11中的曲線表明，由例8所得到的附貨載鉑的石墨顆粒的X射線衍射圖形。

本發(fā)明的燃料電池電極有這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中，至少有一種催化劑活性成分，該催化活性成分是從元素周期表中的 Ⅰ族，尤其是象Ⅰb族的Au、Ag等，及Ⅷ族，如Ru、Rh、Pd、O、Ir、Pt等元素中選取的的，而且，該催化活性成分附載在由層狀晶體層的石墨所制成的多孔導(dǎo)電襯底的表面及其層狀晶體層中。