(57)【要約】    【目的】電極材料に付着した不純物が簡便に、かつ低コストで除去され、この電極材料で構成した電極を組込んだ燃料電池が安定した電池特性を有する洗浄方法を得る。    【構成】容器２に電気抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍの純水３を溜め、テープヒーター４に通電して、製造する燃料電池の運転温度８０℃を越える８５℃に純水３を加温し、この高温の純水３の中にカーボンクロス材ロール１からカーボンクロス５を連続的に導いて熱水洗浄する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極材料を加熱した純水中に浸漬して表面に含まれる不純物を脱離させる工程を含むことを特徴とする固体高分子形燃料電池の電極材料の洗浄方法。
【請求項２】
前記の加熱された純水の温度が少なくとも電池の運転時のセルの温度以上であることを特徴とする請求項１に記載の固体高分子形燃料電池の電極材料の洗浄方法。
【請求項３】
前記の純水の電気抵抗値が １５ ＭΩ・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体高分子形燃料電池の電極材料の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固体高分子形燃料電池の触媒や電極に用いられる電極材料の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池においては、一般的に知られているように、触媒層や電極層に用いられるカーボン材料等よりなる電極材料中に不純物が含まれると電池特性が低下する。例えば、電極材料中に金属イオンが存在すると、電解質樹脂へ溶け出して電気抵抗の増加をもたらすこととなる。したがって、従来の固体高分子形燃料電池においては、電極材料に予め高純度の材料を使用することとしたり、あるいは時間をかけて複雑な工程で処理することによって高純度に精製する等の方法が採られてきた。しかしながら、これらの方法によって電極材料を製作するとコストが高くなり、かつ製作時間も長くなってしまうという問題点があった。
このため、各所において上記の難点を克服する方法の開発が進められてきた。特許文献１に開示されている方法は、電極材料を超純水中に浸漬するという簡便な操作によって不純物を除去する方法であり、簡単な装置によって、かつ、低コストで処理できるという利点がある。
【特許文献１】特開平１１−３２９４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の特許文献１に開示されている超純水中に浸漬する方法を用いれば、電極材料に付着した不純物を簡便に除去することができるので、この洗浄方法は簡便で低コストの洗浄方法として有効である。しかしながら、この洗浄方法を適用したものにおいても、なお以下のごとく問題点が残存する。すなわち、一般的に固体高分子形燃料電池は７０℃以上の温度に保持して使用されるので、超純水中への浸漬により不純物の除去処理を行った電極材料も発電運転時にはこの運転温度に昇温される。したがって、この温度上昇に伴って電極材料の表面に付着していた不純物の新たな脱離が生じ、この新たに脱離した不純物によって電池特性が低下するという問題点がある。
本発明は上記のごとき従来技術の問題点を顧慮してなされたもので、本発明の目的は、電極材料に付着した不純物が簡便にかつ低コストで除去され、処理された電極材料を組込んだ燃料電池を運転温度に保持して使用しても、電極材料から不純物の脱離を生じることがなく、安定した電池特性が得られる固体高分子形燃料電池の電極材料の洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するために、本発明においては、
固体高分子形燃料電池の電極材料の洗浄方法として、電極材料を加熱した純水中に浸漬して表面に含まれる不純物を脱離させる工程を含む洗浄方法を用いることとし、
上記の加熱された純水の温度を少なくとも電池の運転時のセルの温度以上とする。また、純水の電気抵抗値を １５ ＭΩ・ｃｍ以上とする。
【発明の効果】
【０００５】
上記のごとく、電極材料を加熱した純水中に浸漬して表面に含まれる不純物を脱離させることとすれば、複雑な装置や工程を要することなく簡便に、かつ廉価に不純物を除去することができる。また、加熱して温度を高くした純水を用いればより効果的に不純物が除去されることとなり、特に電池の運転時のセルの温度以上に加熱した純水中に浸漬して洗浄すれば、処理した電極材料を組込んだ燃料電池が運転温度に昇温されても、洗浄処理に際して既に経験した温度であるため、新たな不純物の脱離は微小に抑えられる。したがって、燃料電池は電池特性の大幅な低下を引起すことなく安定した特性で運転できることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の固体高分子形燃料電池の電極材料の洗浄方法の最良の実施形態は、電極材料を電池の運転時のセルの温度以上に加熱した純水中に浸漬して表面に含まれる不純物を脱離させて洗浄する方法にある。
【実施例】
【０００７】
電極材料の一つである触媒とカーボンクロスに対して本発明の洗浄方法を適用した実施例を以下に説明する。
（触媒の洗浄方法）まず、原水をメンブランフィルター、ＲＯ装置、イオン交換樹脂、活性炭フィルターに順次通して、電気抵抗値が １５ＭΩ・ｃｍの純水を得た。次いで、上記の純水800 mlを容量1ｌの容器に溜めて85 ℃に加熱したのち、触媒20 gを混ぜて60 rpmでの攪拌を３分間行った。次いで、この触媒混合水を径が20 nmのメンブランフィルターを用いて濾過し、さらに85 ℃に加熱した２ｌの純水を注いで濾過洗浄を行い、熱水洗浄した触媒を得た。
（カーボンクロスの洗浄）まず、原水をメンブランフィルター、ＲＯ装置、イオン交換樹脂、活性炭フィルターに順次通して、電気抵抗値が １５ＭΩ・ｃｍの純水を製造した。次いで、図１に示したごとく、触媒層製造ラインの前段に設けられた容器２の中に得られた純水３を30ｌ溜め、容器２の外周に巻回したテープヒーター４に通電して加熱し、85 ℃の温度に保持した。図１に見られるように、カーボンクロス材ロール１よりカーボンクロス５を連続的に供給し、容器２の純水３の中へ送って熱水洗浄処理を行った。熱水洗浄したカーボンクロス５は、触媒層製造ラインへ送り、触媒層塗布装置６により触媒を塗布して触媒層７を形成した。なお、この触媒には上記の洗浄方法を用いて熱水洗浄した触媒を用いた。
【０００８】
上記のごとく熱水処理した触媒とカーボンクロスとを用いて電極を作製し、この電極を組込んで固体高分子形燃料電池セルを構成し、運転温度80 ℃で発電試験を行って、その電池特性を調べた。図２は、本実施例の電極材料の洗浄方法を適用して構成したセルの電池特性を示す特性図である。図２において、縦軸は電池電圧、横軸は運転時間であり、実線で示した特性Ａは本実施例の電極材料の洗浄方法を適用して構成したセルの特性、点線で示した特性Ｂは比較のために示した従来の電極材料の洗浄方法、すなわち、加熱しない通常の純水に浸漬して洗浄する方法を用いて構成したセルの特性である。
図２より明かなように、特性Ｂにおいては、運転時間の経過とともに電池電圧が大幅に低下しているのに対して、本実施例の電極材料の洗浄方法を適用した場合の特性Ａにおいては、電池電圧の低下は微小に抑制されている。これらの特性より、電極材料の洗浄に用いる純水の温度をセルの運転温度以上に加熱して熱水洗浄すれば、付着していた不純物が効果的に除去されるので、セルの温度が運転温度に上昇しても新たに脱離する付着物の量は微量に抑えられ、電池電圧の低下が微小となることが判る。したがって、本実施例のごとき洗浄方法により電極材料を洗浄して電極を作製し、固体高分子形燃料電池を構成すれば、長期にわたり安定した電池特性を有する燃料電池を得ることができる。
【０００９】
なお、本実施例においては、触媒の洗浄とカーボンクロスの洗浄の際、ともに電気抵抗値が １５ＭΩ・ｃｍの純水を用いているが、電気抵抗値がより高い純水を用いれば不純物の脱離性能が向上するので、電気抵抗値が １５ＭΩ・ｃｍ以上の純水を用いて熱水洗浄すれば少なくとも上記のごとき電池特性が得られることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
以上述べたように、本発明の電極材料の洗浄方法を用いれば安定した電池特性を有する固体高分子形燃料電池を構成することができるので、本洗浄方法は、各種の固体高分子形燃料電池の製造に効果的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例におけるカーボンクロスの洗浄方法の説明図
【図２】本実施例の電極材料の洗浄方法を適用して構成したセルの電池特性を示す特性図
【符号の説明】
【００１２】
１    カーボンクロス材ロール
２    容器
３    純水
４    テープヒーター
５    カーボンクロス
６    触媒層塗布装置
７    触媒層
【図１】
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【図２】
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