(57)【要約】    【課題】保存安定性を維持しながら、発電特性に十分な細孔容積を保持する電極用ペースト組成物を提供すること。    【解決手段】本発明の電極用ペースト組成物は、水素還元触媒が担持されたカーボンブラック、電解質、沸点が１００℃〜２００℃の有機溶剤および沸点が１００℃未満の水溶性有機溶剤、必要に応じて分散剤、炭素繊維、水から選ばれる少なくとも１つの成分を含有することを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素還元触媒が担持されたカーボンブラック、電解質、沸点が１００℃〜２００℃の有機溶剤および沸点が１００℃未満の水溶性有機溶剤を含有することを特徴とする電極用ペースト組成物。
【請求項２】
上記沸点が１００〜２００℃の有機溶剤が、炭化水素およびハロゲン化炭化水素を除く、溶解性パラメータの範囲が７．５〜１３(cal/mol)1/2にある溶剤であることを特徴とする請求項１に記載の電極用ペースト組成物。
【請求項３】
さらに分散剤を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の電極用ペースト組成物。
【請求項４】
さらに炭素繊維を含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電極用ペースト組成物。
【請求項５】
さらに水を含有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電極用ペースト組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池などの電極層を形成するための電極用ペースト組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に用いられる電極層は、例えば水素還元触媒が担持されたカーボンを含む電極用ペースト組成物をカーボンペーパーに塗布、熱処理することにより製造されている。
【０００３】
しかしながら、従来の電極用ペースト組成物は、不均質なために保存安定性に問題があった。保存安定性を改良するために分散剤の添加を行うと、保存安定性は改良されるものの、該電極用ペースト組成物から調製した電極を用いた燃料電池では、触媒金属担持カーボンや電解質が密な状態の電極層を形成し、細孔容積が不充分であるため、燃料ガスや酸素ガスが反応触媒と接触できなくなり、また、生成する水がフラッディング等を引き起こして、発電性能が低下する現象がみられた。
【０００４】
本発明者は、このような従来技術における問題点に鑑み検討した結果、電極用ペースト組成物に沸点が特定の温度範囲にある有機溶剤を添加して、電極形成時の乾燥条件での電極用ペースト組成物に含まれる溶媒の蒸発速度を制御することにより、保存安定性を維持しながら、発電性能を発揮するのに十分な細孔容積を保持しうる電極用ペースト組成物が得られることを見出して本発明を完成するに至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、保存安定性に優れるとともに、発電特性に十分な細孔容積を保持しうる電極用ペースト組成物を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば下記電極用ペースト組成物が提供されて、本発明の前記目的が達成される。
（１）水素還元触媒が担持されたカーボンブラック、電解質、沸点が１００℃〜２００℃の有機溶剤および沸点が１００℃未満の水溶性有機溶剤を含有する電極用ペースト組成物。
（２）上記沸点が１００〜２００℃の有機溶剤が、炭化水素およびハロゲン化炭化水素を除く溶解性パラメータの範囲が７．５〜１３(cal/mol)1/2にある溶剤である（１）に記載の電極用ペースト組成物。
（３）さらに分散剤を含有する（１）または（２）に記載の電極用ペースト組成物。
（４）さらに炭素繊維を含有する（１）ないし（３）のいずれかに記載の電極用ペースト組成物。
（５）さらに水を含有する（１）ないし（４）のいずれかに記載の電極用ペースト組成物。
【発明の効果】
【０００７】
以上のことから明らかなように、本発明は、従来用いられる分散剤添加の保存安定性を改良した電極触媒ペーストに沸点１００℃〜２００℃の有機溶剤を添加することで、電極形成時の乾燥条件でのペースト溶媒の蒸発速度を制御することにより、保存安定性を維持しながら、細孔容積を向上させることができ、反応ガスと反応触媒との接触を良好にするとともに、生成する水によるフラッディング等を改善し、発電性能が向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明についてより詳細に説明する。
【０００９】
本発明に係る電極用ペースト組成物は、水素還元触媒が担持されたカーボンブラック、電解質、沸点が１００℃〜２００℃の有機溶剤および沸点が１００℃未満の水溶性有機溶剤を含有し、さらに必要に応じて分散剤、炭素繊維、水から選ばれる少なくとも１つの成分を含有している。
【００１０】
まず、本発明に係る電極用ペースト組成物に含まれる各成分について説明する。
【００１１】
（水素還元触媒）
本発明で用いられる水素還元触媒としては、白金、パラジウム、金、ルテニウム、イリジウムなどの貴金属触媒が好ましく用いられる。また、貴金属触媒は合金、混合物など、２種以上の元素が含まれるものであってもよい。
【００１２】
（カーボンブラック）
本発明で用いられる上記水素還元触媒を担持するカーボンブラックとしては、オイルファーネスブラック、チャネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックが、電子伝導性と比表面積の大きさから好ましいものである。
【００１３】
オイルファーネスブラックとしては、キャボット社製バルカンＸＣ−７２、バルカンＰ、ブラックパールズ８８０、ブラックパールズ１１００、ブラックパールズ１３００、ブラックパールズ２０００、リーガル４００、ライオン社製ケッチェンブラックＥＣ、三菱化学社製＃３１５０、＃３２５０などが挙げられ、アセチレンブラックとしては電気化学工業社製デンカブラックなどの商標で市販されているものが挙げられる。
【００１４】
また本発明で用いられるカーボンブラックとして、天然の黒鉛、ピッチ、コークス、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂、フラン樹脂などの有機化合物から得られる人工黒鉛や炭素などを用いることもできる。
【００１５】
これらのカーボンブラックの形態としては、粒子状のほか繊維状も用いることができる。
【００１６】
（電解質）
本発明で用いられる電解質としては、触媒層内のプロトン伝導性を向上させるためにプロトン交換基を有するポリマーが好ましい。このようなポリマーに含まれるプロトン交換基としては、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基などがあるが特に限定されるものではない。また、このようなプロトン交換基を有するポリマーも、特に限定されることなく選ばれるが、フルオロアルキルエーテル側鎖とフルオロアルキル主鎖とから構成されるプロトン交換基を有するポリマーや、スルホン化ポリアリーレンなどが好ましく用いられる。また、プロトン交換基を有する上述のフッ素原子を含むポリマーや、エチレンやスチレンなどから得られる他のポリマー、これらの共重合体やブレンドであっても構わない。
【００１７】
（沸点が１００℃〜２００℃の有機溶剤）
本発明において、電極用ペースト組成物を形成するための沸点１００℃〜２００℃の有機溶剤としては、ｎ−ブチルアルコール（ｂｐ．１１７℃、δ １１．３０）、２−メチ
ル−１−プロパノール（ｂｐ．１０８℃、δ １１．１１*）、１−ペンタノール（ｂｐ．１３８℃、δ １０．９６*）、２−ペンタノール（ｂｐ．１１９℃、δ １０．７７*）、３−ペンタノール（ｂｐ．１１５℃、δ １０．７７*）、２−メチル−１−ブタノール（
ｂｐ．１２９℃、δ １０．７７*）、３−メチル−１−ブタノール（ｂｐ．１３１℃、δ
１０．７７*）、２−メチル−２−ブタノール（ｂｐ．１０２℃、δ １０．５８*）、３−メチル−２−ブタノール（ｂｐ．１１２℃、δ １０．５８*）、２,２−ジメチル１−
プロパノール（ｂｐ．１１３℃、δ １０．５８*）、シクロヘキサノール（ｂｐ．１６１℃、δ １２．４４*）、１−ヘキサノール（ｂｐ．１５７℃、δ １０．６８*）、２−メチル−１−ペンタノール（ｂｐ．１４８℃、δ １０．５１*）、２−メチル−２−ペンタノール（ｂｐ．１２１℃、δ １０．３４*）、４−メチル−２−ペンタノール（ｂｐ．１３２℃、δ １０．３４*）、２−エチル−１−ブタノール（ｂｐ．１４７℃、δ １０．
５１*）、１−メチルシクロヘキサノール（ｂｐ．１５６、δ １１．７６*）、２−メチ
ルシクロヘキサノール（ｂｐ．１６８℃、δ １１．７４*）、３−メチルシクロヘキサノール（ｂｐ．１６８℃、δ １１．７４*）、４−メチルシクロヘキサノール（ｂｐ．１７１℃、δ １１．７４*）、１−オクタノール（ｂｐ．１９５℃、δ １０．２８*）、２−オクタノール（ｂｐ．１８０℃、δ １０．１４*）、２−エチル−１−ヘキサノール（ｂｐ．１８４℃、δ １０．１４*）、ジオキサン（ｂｐ．１０１℃、δ １０．０）、ブチ
ルエーテル（ｂｐ．１４０℃、δ ７．７８*）、フェニルエーテル（ｂｐ．１８７℃、δ
１２．１６）、イソペンチルエーテル（ｂｐ．１７３℃、δ ７．６３*）、ジエトキシ
エタン（ｂｐ．１０２℃、δ ７．６３*）、ビス（２−メトキシエチル）エーテル（ｂｐ．１６０℃、δ ８．１０*）、ビス（２−エトキシエチル）エーテル（ｂｐ．１８９℃、δ ８．１９*）、シネオール（ｂｐ．１７６℃、δ ８．９７*）、ベンジルエチルエーテル（ｂｐ．１８５℃、δ ９．２０*）、アニソール（ｂｐ．１５４℃、δ ９．３８*）、フェネトール（ｂｐ．１７０℃、δ ９．２７*）、アセタール（ｂｐ．１０４℃、δ ７
．６５*）、２−ペンタノン（ｂｐ．１０２℃、δ ８．３０*）、３−ペンタノン（ｂｐ
．１０２℃、δ ８．３０*）、シクロペンタノン（ｂｐ．１３１℃、δ １２．８１*）、シクロヘキサノン（ｂｐ．１５６℃、δ ９．８８）、２−ヘキサノン（ｂｐ．１２８℃
、δ ８．８４*）、４−メチル−２−ペンタノン（ｂｐ．１１７℃、δ ８．６８*）、２−ヘプタノン（ｂｐ．１５１℃、δ ８．８４*）、２,４−ジメチル−３−ペンタノン（
ｂｐ．１２５℃、δ ８．４９）、２−オクタノン（ｂｐ．１７３℃、δ ８．８１*）、
酢酸−ｎ−ブチル（ｂｐ．１２６℃、δ ８．４６）、酢酸イソブチル（ｂｐ．１２６℃
、δ ８．４２）、酢酸sec-ブチル（ｂｐ．１１２℃、δ ８．５１*）、酢酸ペンチル（
ｂｐ．１５０℃、δ ８．６９*）、酢酸イソペンチル（ｂｐ．１４２℃、δ ８．５２*）、３−メトキシブチルアセタート（ｂｐ．１７３℃、δ ８．５２*）、酪酸メチル（ｂｐ．１０２℃、δ ８．７２*）、酪酸エチル（ｂｐ．１２１℃、δ ８．７０*）、乳酸メチル（ｂｐ．１４５℃、δ １２．４２*）、乳酸エチル（ｂｐ．１５５℃、δ １０．５７
）、乳酸ブチル（ｂｐ．１８５℃、δ １１．２６*）、２−メトキシエタノール（ｂｐ．１２５℃、δ １１．９８*）、２−エトキシエタノール（ｂｐ．１３６℃、δ １１．４
７*）、２−（メトキシメトキシ）エタノール（ｂｐ．１６８℃、δ １１．６０*）、２
−イソプロポキシエタノール（ｂｐ．１４２℃、δ １０．９２*）、１−メトキシ−２−プロパノール（ｂｐ．１２０℃、δ １１．２７*）、１−エトキシ−２−プロパノール（ｂｐ．１３２℃、δ １０．９２*）、ジメチルスルホキシド（ｂｐ．１８９℃、δ １２
．９３）、Ｎ−メチルホルムアミド（ｂｐ．１８５℃、δ １２．９３）、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド（ｂｐ．１５３℃、δ １２．１４）、Ｎ,Ｎ−ジエチルホルムアミド（ｂｐ．１７８℃、δ １０．０７*）、Ｎ,Ｎ−ジメチルアセトアミド（ｂｐ．１６６℃、δ １１．１２）などを挙げることができ、これらは１種類以上を組み合わせて用いることもできる。
【００１８】
なお、上記例示中δは溶解性パラメータの値（(cal/mol)1/2）を示し、数値の後に「＊」を付した値は、Ｆｅｄｏｒの計算値（Ｒ．Ｆ  Ｆｅｄｏｒｓ，Ｐｏｌｙｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．，１４〔２〕１４７（１９７４）参照）である。
【００１９】
本発明では、上記沸点が１００〜２００℃の有機溶剤として、炭化水素およびハロゲン
化炭化水素を除く溶解性パラメータの値が７．５〜１３(cal/mol)1/2の範囲にある溶剤を用いることが好ましい。
【００２０】
さらに、沸点が１１０℃〜１５０℃の範囲であることが好ましく、さらに、溶解性パラメータの値が８．０〜１１．５(cal/mol)1/2の範囲にあることが好ましく、さらに、電解質に対して貧溶媒である溶剤であることが好ましい。有機溶剤としてこのような溶剤を用いると、電極用ペースト組成物から電極層を形成したときに電極層中の細孔容積が増加して、燃料ガスや酸素ガスの拡散性が向上し、また、生成する水によるフラッディング等を改善でき、発電性能が向上する。
【００２１】
（沸点が１００℃未満の水溶性有機溶剤）
本発明で用いられる沸点が１００℃未満の水溶性有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、２−プロパノール、２−メチル−２−プロパノール、２−ブタノール、イソブチルアルコールなどのアルコール類；フラン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランなどの環状エーテル類；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類を挙げることができ、これらは１種類以上を組み合わせて用いることもできる。
【００２２】
（分散剤）
本発明に係る電極用ペースト組成物では、必要に応じてさらに分散剤を添加することができる。
【００２３】
本発明で必要に応じて用いられる分散剤としては、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル硫酸エステルナトリウム塩、セチル硫酸エステルナトリウム塩、ステアリル硫酸エステルナトリウム塩、オレイル硫酸エステルナトリウム塩、ラウリルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、油溶性アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、高級アルコールリン酸モノエステルジナトリウム塩、高級アルコールリン酸ジエステルジナトリウム塩、ジアルキルジチオリン酸亜鉛等のアニオン界面活性剤；
高級アルキルアミン塩、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、２−ヘプタデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリン、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、高分子量ポリエステル酸アマイドアミン塩等のカチオン界面活性剤；
ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウム、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタイン等の両性界面活性剤；
高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、高級脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドのエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、グリセリンの脂肪酸エステル、ペンタエリスリットの脂肪酸エステル、ソルビットの脂肪酸エステル、ソルビタンの脂肪酸エステル、砂糖の脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド等の非イオン界面活性剤などを挙げることができる。これらは１種類以上を組み合わせて用いることもできる。これらのうち、好ましくは塩基性界面活性剤であり、さらに好ましくは塩基性高分子界面活性剤である。
【００２４】
電極用ペースト組成物に分散剤をさらに添加すると、保存安定性がさらに優れる。
【００２５】
（炭素繊維）
本発明に係る電極用ペースト組成物では、必要に応じてさらに炭素繊維を添加することができる。
【００２６】
本発明で必要に応じて用いられる炭素繊維しては、レーヨン系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、リグニンポバール系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維等を用いることができ、好ましくは、気相成長炭素繊維である。
【００２７】
電極用ペースト組成物に炭素繊維をさらに添加すると、電極用ペースト組成物から電極層を形成したときに電極層中の細孔容積が増加して、燃料ガスや酸素ガスの拡散性が向上し、また、生成する水によるフラッディング等を改善でき、発電性能が向上する。
【００２８】
（水）
本発明に係る電極用ペースト組成物では、必要に応じてさらに水を添加することができる。電極用ペースト組成物に水をさらに添加すると、電極用ペースト組成物調製時の発熱および発火の危険性を低減する効果がある。
【００２９】
（組成）
本発明に係る電極用ペースト組成物は、
水素還元触媒が担持されたカーボンブラックを１重量％〜２０重量％、好ましくは３重量％〜１０重量％含有し、
電解質を１重量％〜３０重量％、好ましくは１重量％〜１５重量％含有し、
沸点が１００℃〜２００℃の有機溶剤を１重量％〜９０重量％、好ましくは１重量％〜５０重量％含有し、
沸点が１００℃未満の水溶性有機溶剤を１重量％〜９５重量％、好ましくは３０重量％〜８０重量％含有し、
必要に応じて分散剤を０重量％〜１０重量％、好ましくは０重量％〜２重量％含有し、
必要に応じて炭素繊維を０重量％〜２０重量％、好ましくは１重量％〜１０重量％含有し、および
必要に応じて水を０重量％〜７０重量％、好ましくは５重量％〜３０重量％含有する。
【００３０】
水素還元触媒が担持されたカーボンブラックの含有量が、上記範囲より少ないと電極反応率が低下する。また、上記範囲より多いと、電極ペーストの粘度が増加し、塗工時に塗りむらが発生する。
【００３１】
電解質の含有量が、上記範囲より少ないと、プロトン伝導度が低下する。さらに、バインダーとしての役割を果たせなくなり、電極を形成できない。また、上記範囲より多いと、電極中の細孔容積が減少する。
【００３２】
沸点が１００℃〜２００℃の有機溶剤の含有量が、上記範囲内にあると電極中の細孔容積が増加する。
【００３３】
沸点が１００℃未満の水溶性有機溶剤の含有量が、上記範囲内にあると電極形成時の塗工性に優れる。
【００３４】
分散剤の含有量が、上記範囲内にあると保存安定性に優れた電極ペーストが得られる。
【００３５】
炭素繊維の含有量が、上記範囲より少ないと、電極中の細孔容積の増加効果が低い。また、上記範囲より多いと、電極反応率が低下する。
【００３６】
水の含有量が、上記範囲内にあると電極ペースト作製時の発熱および発火の危険性を低減できる。
【００３７】
（組成物の調製）
本発明に係る電極用ペースト組成物は、例えば上記各成分を所定の割合で混合し、従来公知の方法で混練することにより調製することができる。
【００３８】
各成分の混合順序は特に限定されないが、例えば全ての成分を混合して一定時間攪拌を行うか、分散剤以外の成分を混合して一定時間攪拌を行った後、必要に応じて分散剤を添加して一定時間攪拌を行うことが好ましい。
【００３９】
（塗布）
本発明に係る電極用ペースト組成物は、電極触媒層の電極基材またはプロトン伝導膜へ塗布される。
【００４０】
塗布方法としては、刷毛塗り、筆塗り、バーコーター塗布、ナイフコーター塗布、スクリーン印刷、スプレー塗布などがあり、他の基材（転写基材）上に塗布して電極触媒層をいったん形成した後、電極基材またはプロトン伝導膜に転写してもよい。この場合の転写基材としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のシート、または表面を離型剤処理したガラス板や金属板なども用いることができる。
【００４１】
電極基材としては、燃料電池に一般に用いられる電極基材が特に限定されることなく用いられる。例えば、導電性物質を主たる構成材とする多孔質導電シートなどが挙げられ、この導電性物質としては、ポリアクリロニトリルからの焼成体、ピッチからの焼成体、黒鉛および膨張黒鉛などの炭素材、ステンレススチール、モリブデン、チタンなどが例示される。導電性物質の形態は繊維状または粒子状など特に限定されないが、繊維状導電性無機物質（無機導電性繊維）特に炭素繊維が好ましい。無機導電性繊維を用いた多孔質導電シートとしては、織布または不織布いずれの構造も使用可能である。織布としては、平織、斜文織、朱子織、紋織、綴織など特に限定されること無く用いられる。また、不織布としては、抄紙法、ニードルパンチ法、スパンボンド法、ウォータージェットパンチ法、メルトブロー法などの方法で製造されたものが特に限定されること無く用いられる。また無機導電性繊維を用いた多孔質導電シートは編物であっても構わない。
【００４２】
これらの布帛として特に炭素繊維を用いる場合、耐炎化紡績糸を用いた平織物を炭化または黒鉛化した織布、耐炎化糸をニードルパンチ法やウォータージェットパンチ法などによる不織布加工をした後に炭化または黒鉛化した不織布、耐炎化糸または炭化糸または黒鉛化糸を用いた抄紙法によるマット不織布などが好ましい。例えば、東レ製カーボンペーパーＴＧＰシリーズ、ＳＯシリーズ、Ｅ−ＴＥＫ社製カーボンクロスなどが好ましく用いられる。
【００４３】
多孔質導電シートには、導電性向上のために補助剤としてカーボンブラックなどの導電性粒子や、炭素繊維などの導電性繊維を添加することも好ましい実施態様である。
【００４４】
〔実施例〕
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４５】
＜実施例１＞
［ペーストＡの調製］
５０ｍｌのガラス瓶に直径１０ｍｍのジルコニアボール（商品名：ＹＴＺボール、株式会社ニッカトー製）２５ｇを入れ、白金担持カーボン粒子（Ｐｔ：４６重量％担持）１．６８ｇ、蒸留水 ２．５５ｇ、Ｎａｆｉｏｎ（商品名、Ｄｕｐｏｎｔ社製）の２０．６重
量％水−アルコール溶液（水：アルコール（重量比）＝２０：６０）６．１４ｇ、ｎ−プロピルアルコール ９．１４ｇ、沸点が１００〜２００℃の有機溶剤としてｎ−ブチルア
ルコール ４．３ｇ、気相法炭素繊維（商品名：ＶＧＣＦ、昭和電工社製）０．４６ｇお
よび分散剤（商品名：ＤＡ２３４、楠本化成株式会社製）０．０３６ｇを加え、ウエーブローターで７０分間攪拌し、粘度７０ｃｐ（２５℃）のペーストＡを得た。なお、上記
Ｎａｆｉｏｎの水−アルコール溶液におけるアルコールは、エタノールおよびｎ−プロピルアルコールからなるものである。
【００４６】
［評価］
カーボンペーパー上に、ペーストＡを白金塗布量が０．５ｍｇ／ｃｍ2になるようにド
クターブレードを用いて塗布した。これを９５℃で１０分間加熱乾燥し、電極層を形成させ、下記に示す評価を行った。結果を表１、表２に示す。
【００４７】
（細孔分布・細孔容積測定）
水銀ポロシメータを用いて水銀圧入法により、得られた電極の細孔分布および細孔容積を測定した。
【００４８】
（燃料電池の作成及び性能の評価）
膜厚３５μｍのＮａｆｉｏｎ（商標）膜を１枚用意し、２枚の電極層で挟み、圧力４０ｋｇ／ｃｍ2下で、１６０℃×１５ｍｉｎの条件でポットプレスで成形して、電極接合体
を作製した。次に、作製した電極膜接合体を２枚のチタン製の集電体で挟み、さらにその外側にヒーターを配置し、有効面積２５ｃｍ2の燃料電池を組み立てた。
【００４９】
燃料電池の温度を５０℃に保ち、湿度９０％ＲＨ以上で水素および酸素を２気圧で供給し、電流密度０．５Ａ／ｃｍ2と１．０Ａ／ｃｍ2のときの端子間電圧を測定した。
【００５０】
また、燃料電池の温度を８０℃に保ち、湿度９０％ＲＨ以上で水素および酸素を２気圧で供給し、電流密度０．５Ａ／ｃｍ2と１．０Ａ／ｃｍ2のときの端子間電圧を測定した。
【００５１】
（電極ペースト組成物の保存安定性評価）
電極ペースト組成物を２０ｃｃのガラス瓶に充填し、室温で１週間、静置させる。そして、電極ペーストの上部および下部液をそれぞれ０．５ｃｃ採取し、９５℃×１０ｍｉｎの条件でホットプレートで乾燥させ、上部、下部液の固形分濃度の変化より、粒子沈降の有無を確認した。
【００５２】
評価：○…上部液、下部液の固形分濃度に差がない
×…下部液の固形分濃度が上部液の固形分濃度よりも高い
＜実施例２＞
［ペーストＢの調製］
５０ｍｌのガラス瓶に直径１０ｍｍのジルコニアボール（商品名：ＹＴＺボール、株式会社ニッカトー製）２５ｇを入れ、白金担持カーボン粒子（Ｐｔ：４６重量％担持）１．６８ｇ、蒸留水 ２．５５ｇ、Ｎａｆｉｏｎ（商品名、Ｄｕｐｏｎｔ社製）の２０．６重
量％水−アルコール溶液（水：アルコール（重量比）＝２０：６０）６．１４ｇ、ｎ−プロピルアルコール ９．１４ｇ、沸点が１００〜２００℃の有機溶剤として酢酸−ｎ−ブ
チル １３．３ｇ、気相法炭素繊維（商品名：ＶＧＣＦ、昭和電工社製）０．４６ｇを加
え、ウエーブローターで３０分間攪拌した後に、分散剤（商品名：ＤＡ２３４、楠本化成株式会社製）０．０３６ｇを加え、ウエーブローターで４０分間攪拌し、粘度１５ｃｐ（２５℃）のペーストＢを得た。なお、上記Ｎａｆｉｏｎの水−アルコール溶液におけるアルコールは、エタノールおよびｎ−プロピルアルコールからなるものである。
【００５３】
［評価］
ペーストＡに代えてペーストＢを用いた以外は、実施例１と同様にして電極及び燃料電
池を製造し、評価を行った。結果を表１、表２に示す。
【００５４】
＜実施例３＞
［ペーストＣの調製］
ｎ−ブチルアルコールに代えて１−エトキシ−２−プロピルアルコールを４．３ｇ用いた以外は実施例１の「ペーストＡの調製」と同様にして、粘度６０ｃｐ（２５℃）のペーストＣを得た。
【００５５】
［評価］
ペーストＡに代えてペーストＣを用いた以外は、実施例１と同様にして電極及び燃料電池を製造し、評価を行った。結果を表１、表２に示す。
【００５６】
＜比較例１＞
［ペーストＤの調製］
５０ｍｌのガラス瓶に直径１０ｍｍのジルコニアボール（商品名：ＹＴＺボール、株式会社ニッカトー製）２５ｇを入れ、白金担持カーボン粒子（Ｐｔ：４６重量％担持）１．６８ｇ、蒸留水 ２．５５ｇ、Ｎａｆｉｏｎ（商品名、Ｄｕｐｏｎｔ社製）の２０．６重
量％水−アルコール溶液（水：アルコール（重量比）＝２０：６０）６．１４ｇ、ｎ−プロピルアルコール １３．４ｇ、気相法炭素繊維（商品名：ＶＧＣＦ、昭和電工社製）０
．４６ｇおよび分散剤（商品名：ＤＡ２３４、楠本化成株式会社製）０．０３６ｇを加え、ウエーブローターで７０分間攪拌し、粘度６５ｃｐ（２５℃）のペーストＤを得た。なお、上記Ｎａｆｉｏｎの水−アルコール溶液におけるアルコールは、エタノールおよびｎ−プロピルアルコールからなるものである。
【００５７】
［評価］
ペーストＡに代えてペーストＤを用いた以外は、実施例１と同様にして電極及び燃料電池を製造し、評価を行った。結果を表１、表２に示す。
【００５８】
＜比較例２＞
［ペーストＥの調製］
ｎ−ブチルアルコールに代えて酢酸エチルを９．９ｇ用いた以外は実施例１の「ペーストＡの調製」と同様にして、粘度３０ｃｐ（２５℃）のペーストＥを得た。
【００５９】
［評価］
ペーストＡに代えてペーストＥを用いた以外は、実施例１と同様にして電極及び燃料電池を製造し、評価を行った。結果を表１、表２に示す。
【００６０】
＜比較例３＞
［ペーストＦの調製］
ｎ−ブチルアルコールに代えてシクロヘキサンを４．３ｇ用いた以外は実施例１の「ペーストＡの調製」と同様にして、粘度７５ｃｐ（２５℃）のペーストＦを得た。
【００６１】
［評価］
ペーストＡに代えてペーストＦを用いた以外は、実施例１と同様にして電極及び燃料電池を製造し、評価を行った。結果を表１、表２に示す。
【００６２】
＜比較例４＞
［ペーストＧの調製］
５０ｍｌのガラス瓶に直径１０ｍｍのジルコニアボール（商品名：ＹＴＺボール、株式会社ニッカトー製）２５ｇを入れ、白金担持カーボン粒子（Ｐｔ：４６重量％担持）１．
６８ｇ、蒸留水 ２．５５ｇ、Ｎａｆｉｏｎ（商品名、Ｄｕｐｏｎｔ社製）の２０．６重
量％水−アルコール溶液（水：アルコール（重量比）＝２０：６０）６．１４ｇ、ｎ−プロピルアルコール １３．４ｇ、気相法炭素繊維（商品名：ＶＧＣＦ、昭和電工社製）０
．４６ｇを加え、ウエーブローターで７０分間攪拌し、粘度５５０ｃｐ（２５℃）のペーストＧを得た。なお、上記Ｎａｆｉｏｎの水−アルコール溶液におけるアルコールは、エタノールおよびｎ−プロピルアルコールからなるものである。
【００６３】
［評価］
ペーストＡに代えてペーストＧを用いた以外は、実施例１と同様にして電極及び燃料電池を製造し、評価を行った。結果を表１、表２に示す。
【００６４】
【表１】
2004273434.tif 000002
【００６５】
【表２】
2004273434.tif 000003