(57)【要約】【課題】従来の燃料電池用電極に比べて相対的に少量のバインダを使用しても高レベルの撥水性具現が可能であり、結果的に担持触媒の活用率を最大化できる燃料電池用電極、その製造方法及びこれを具備した燃料電池を提供する。【解決手段】担持体、触媒及びバインダを含む触媒層を備える燃料電池用電極であり、担持体の比表面積が５００ｍ２／ｇ以上であり、バインダが担持体及び触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．５〜５０質量部のフッ化エチレンプロピレン共重合体を含むことを特徴とする燃料電池用電極、その製造方法及びこれを採用した燃料電池である。これにより、従来の燃料電池用電極に比べ、相対的に少量のバインダを使用しても高レベルの撥水性具現が可能であり、結果的に担持触媒の活用率を最大化できる燃料電池用電極を提供できる。【選択図】図１
2007214131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
担持体、触媒及びバインダを含む触媒層を備える燃料電池用電極であって、
前記担持体の比表面積が５００ｍ２／ｇ以上であり、
前記バインダが、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．５〜５０質量部のフッ化エチレンプロピレン共重合体を含むことを特徴とする、燃料電池用電極。
【請求項２】
前記バインダが、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、２０〜５０質量部のフッ化エチレンプロピレン共重合体を含むことを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項３】
前記燃料電池用電極がアノードとして使われる場合には、前記フッ化エチレンプロピレン共重合体が、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．５〜４０質量部の含有量で含まれることを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池用電極。
【請求項４】
前記燃料電池用電極がカソードとして使われる場合には、前記フッ化エチレンプロピレン共重合体が、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、１０〜５０質量部の含有量で含まれることを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池用電極。
【請求項５】
前記バインダが、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリフッ化ビニリデンをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項６】
前記燃料電池用電極は、界面活性剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項７】
前記界面活性剤は、疎水性部位及び親水性部位をともに保有することを特徴とする、請求項６に記載の燃料電池用電極。
【請求項８】
前記界面活性剤は、疎水性部位としてアルキル基、パーフルオロ基及び芳香族基からなる群から選択された少なくとも一つを、親水性部位としてアミン基、水酸基、リン酸基及び硫酸基からなる群から選択された少なくとも一つを含む界面活性剤であることを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池用電極。
【請求項９】
前記界面活性剤の含有量は、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．１〜１００質量部であることを特徴とする、請求項６に記載の燃料電池用電極。
【請求項１０】
比表面積が５００ｍ２／ｇ以上である担持体、触媒、分散媒及び前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．５〜５０質量部のフッ化エチレンプロピレン共重合体エマルジョンを混合してスラリを製造する段階と、
電極基材上で前記スラリを塗布及び乾燥させる段階と、
前記乾燥された結果物を熱処理する段階と、
を含むことを特徴とする、燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１１】
前記フッ化エチレンプロピレン共重合体は、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、２０〜５０質量部の含有量で含まれることを特徴とする、請求項１０に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１２】
前記燃料電池用電極がアノードとして使われる場合には、前記フッ化エチレンプロピレン共重合体が前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．５〜４０質量部の含有量で含まれることを特徴とする、請求項１１に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１３】
前記燃料電池用電極がカソードとして使われる場合には、前記フッ化エチレンプロピレン共重合体が前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、１０〜５０質量部の含有量で含まれることを特徴とする、請求項１１に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１４】
前記バインダが、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリフッ化ビニリデンをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１５】
前記スラリは、界面活性剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１６】
前記界面活性剤は、疎水性部位及び親水性部位をともに保有することを特徴とする、請求項１５に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１７】
前記界面活性剤は、疎水性部位としてアルキル基、パーフルオロ基及び芳香族基からなる群から選択された少なくとも一つを、親水性部位としてアミン基、水酸基、リン酸基及び硫酸基からなる群から選択された少なくとも一つを含む界面活性剤であることを特徴とする、請求項１６に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１８】
前記界面活性剤の含有量は、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．１〜１００質量部であることを特徴とする、請求項１５に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１９】
前記スラリは、イソプロピルアルコールをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項２０】
前記イソプロピルアルコールは、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、５〜２０質量部の含有量で含まれることを特徴とする、請求項１９に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項２１】
前記乾燥段階は、３００〜４００℃の温度で５分〜６時間行われることを特徴とする、請求項１０に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項２２】
前記熱処理は、窒素雰囲気下の３００〜４００℃の温度で、５分〜６時間行われることを特徴とする、請求項１０に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項２３】
請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の燃料電池用電極を備える、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用電極、その製造方法及びこれを採用した燃料電池に係り、さらに具体的には、従来の燃料電池用電極に比べ、相対的に少量のバインダを使用しても、高レベルの撥水性具現が可能であり、結果的に担持触媒の活用率を最大化できる燃料電池用電極、その製造方法及びこれを採用した燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（Ｆｕｅｌ  ｃｅｌｌ）は、メタノール、エタノール、天然ガスのような炭化水素系の物質内に含まれている水素と酸素との化学反応によるエネルギーを直接電気エネルギーに変換させる発電システムであり、使われる電解質の種類により、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ：Ｐｒｏｔｏｎ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、リン酸燃料電池（ＰＡＦＣ：Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、溶融炭酸塩燃料電池（ＭＣＦＣ：Ｍｏｌｔｅｎ  Ｃａｒｂｏｎａｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）などに区分され、使われる電解質により、燃料電池の作動温度及び構成部品の材質などが異なる。
【０００３】
かかる燃料電池システムにおいて、電気を実質的に発生させるスタックは、膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）とセパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒまたはｂｉｐｏｌａｒ  ｐｌａｔｅ）からなる単位セルが数から数十個積層された構造を有し、前記ＭＥＡは、高分子電解質膜を挟んでアノード電極とカソード電極とが密着した構造を有する。
【０００４】
前記アノード電極及びカソード電極は、さらに触媒層、拡散層及び基材を備えてなり、前記触媒層は、反応物の酸化還元反応の起こるところであり、触媒金属が担持された担持触媒をバインダを利用して結着させることにより製造される。
【０００５】
特に、高温用ＰＥＭＦＣの電解質膜として最も多用されているのは、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）系高分子であるが、これは、化学的安定性にすぐれ、イオン伝導度も高いが、過量のリン酸を含有するようになれば、リン酸によって溶解されるという問題点がある。従って、かかる溶解問題を解決するために、ポリテトラフルオロエチレンを処理して電解質膜として使用しているが、この場合には、特別に撥水処理された電極を使用しなければ、電解質膜内のリン酸が離脱し、クロスオーバー現象を引き起こすという問題点がある。
【０００６】
従って、電極の撥水処理に対する必要性が叫ばれており、電極製造時に使われるバインダとして、ポリテトラフルオロエチレンを使用することについての多数の従来技術が公知されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３を参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５４−０９５９８２号公報
【特許文献２】特開昭５７−２０８０７２号公報
【特許文献３】特開昭６３−０４８７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、撥水処理のために使われるポリテトラフルオロエチレンのバインダの比率が過度に高まれば、担持触媒の比表面積を減少させて電極の電池抵抗を増加させ、はなはだしい場合には、所望の撥水性を達成できない場合も発生し、むしろクロスオーバー現象を深刻化させるという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、従来の燃料電池用電極に比べて相対的に少量のバインダを使用しても高レベルの撥水性具現が可能であり、結果的に担持触媒の活用率を最大化できる燃料電池用電極、その製造方法及びこれを採用した燃料電池を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、担持体、触媒及びバインダを含む触媒層を備える燃料電池用電極であって、前記担持体の比表面積が５００ｍ２／ｇ以上であり、前記バインダが前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．５〜５０質量部のフッ化エチレンプロピレン共重合体を含む燃料電池用電極が提供される。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、比表面積が５００ｍ２／ｇ以上である担持体、触媒、分散媒及び前記担持体、及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．５〜５０質量部のフッ化エチレンプロピレン共重合体エマルジョンを混合してスラリを製造する段階と、電極基材上で前記スラリを塗布及び乾燥させる段階と、前記乾燥された結果物を熱処理する段階とを含む燃料電池用電極の製造方法が提供される。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、上述した燃料電池用電極を備える燃料電池が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来の燃料電池用電極に比べて相対的に少量のバインダを使用しても、高レベルの撥水性具現が可能であり、結果的に、担持触媒の活用率を最大化できる燃料電池用電極を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
本発明は、燃料電池用電極に優秀な撥水性を提供しつつも、担持触媒の比表面積を高レベルに維持し、その活用率を最大化したという点にその特徴がある。
【００１６】
一般的に、電極に撥水性を付与するための材料として、既存には電極製造時に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダを添加したが、担持体の比表面積がほぼ５００ｍ２／ｇ以上である場合には、担持触媒の質量対比で５０質量％以上のポリテトラフルオロエチレンバインダを添加しても、所望のレベルの撥水性を得られないという問題点があった。しかし、燃料電池用電極の製造において、テフロン（登録商標）系電解質膜のように、リン酸維持能におとる電解質膜を使用できるようにするために、電極の撥水性にすぐれなければならず、その良好な電極撥水性を確保する場合には、採用可能な電極の選択範囲が広くなりうるという効果もある。
【００１７】
本発明者らは、このような燃料電池電極用バインダとして、ポリテトラフルオロエチレンの代わりに、フッ化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）を使用する場合には、ＰＴＦＥバインダに比べ、はるかに少量でもクロスオーバー現象が防止されるレベルの撥水性を付与できるという事実を発見し、本発明を完成することとなった。
【００１８】
これは、ＦＥＰがＰＴＦＥに比べて優秀な分散性を有するためであり、かかる優秀な分散性を有する根拠は、ＰＴＦＥの場合、繊維化によってバインダ特性を発現するが、ＦＥＰの場合には、溶融によってバインダ特性を発現し、さらに効率的であり、かつ強い決着力を付与するという事実によるものと判断される。結局、本発明では、既存のＰＴＦＥの代わりにＦＥＰバインダを使用することにより、担持体の比表面積が５００ｍ２／ｇ以上である場合にも、少ないバインダ含有量で効果的に撥水性を具現できる燃料電池用電極を提供できることとなる。
【００１９】
本発明による燃料電池用電極において、前記フッ化エチレンプロピレン共重合体は、前記担持体及び前記触媒の質量合計（すなわち、担持触媒の質量）１００質量部を基準に、０．５〜５０質量部の含有量で含まれ、さらに望ましくは、２０〜５０質量部の含有量で含まれる。
【００２０】
特に、本発明による電極がアノードとして使われる場合には、前記フッ化エチレンプロピレン共重合体が前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．５〜４０質量部の含有量で含まれることが望ましく、カソードとして使われる場合には、前記フッ化エチレンプロピレン共重合体が前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、１００質量部に対して１０〜５０質量部の含有量で含まれることが望ましい。
【００２１】
フッ化エチレンプロピレン共重合体の含有量が前記範囲未満である場合には、十分な決着特性を発揮できず、撥水性具現が不十分になるという問題点があって望ましくなく、前記範囲を超える場合には、担持触媒の比表面積を減少させ、電極の電池抵抗を増加させるという問題点があって望ましくない。
【００２２】
本発明による燃料電池用電極は、必要な場合には、それ以外にも、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）のように、一般的に広く使われる物質をバインダ成分としてさらに含むこともできる。
【００２３】
また、本発明による燃料電池用電極は、界面活性剤をさらに含むことが望ましいが、前記界面活性剤は、電極製造用スラリが塊になることを防止して分散を容易にするという作用を行う。さらに望ましくは、前記界面活性剤は、疎水性部位及び親水性部位を同時に保有することにより、触媒活用率を最大化でき、これらに制限されるものではないが、疎水性部位としてアルキル基、パーフルオロ基及び芳香族基からなる群から選択された少なくとも一つを、親水性部位としてアミン基、水酸基、リン酸基及び硫酸基からなる群から選択された少なくとも一つを含む界面活性剤が使われうる。
【００２４】
前記界面活性剤の含有量は、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．１〜１００質量部であることが望ましいが、界面活性剤の含有量が０．１質量部未満である場合には、スラリが好ましく分散されずに固まり、コーティングが不可能であるという問題点があり、１００質量部を超える場合には、活性剤が触媒表面に吸着されて触媒の活性面積を減少させることにより、性能が低下するという問題点があって望ましくない。
【００２５】
以下、本発明の燃料電池用電極の製造方法について詳細に説明する。
【００２６】
本発明による燃料電池用電極の製造方法は、比表面積が５００ｍ２／ｇ以上である担持体、触媒、分散媒及び前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．５〜５０質量部のフッ化エチレンプロピレン共重合体エマルジョンを混合し、スラリを製造する段階と、電極基材上で前記スラリを塗布及び乾燥させる段階と、前記乾燥された結果物を熱処理する段階とを含み、図１には、本発明による燃料電池用電極の製造方法の一具現例についての概略的な工程図が図示されている。
【００２７】
図１を参照すれば、まず、担持触媒、分散媒及びフッ化エチレンプロピレン共重合体エマルジョンを混合してスラリを製造する。
【００２８】
前記担持触媒の非制限的な例として、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｖ、Ｆｅ、Ｓｎ、及びそれらの混合物、その合金、それら金属が比表面積が５００ｍ２／ｇ以上であるカーボンブラック、アセチレンブラックのようなカーボンブラック、活性炭及び黒鉛に分散された担持触媒を挙げることができ、具体的にはＰｔＲｕ／Ｃのような触媒を例に挙げることができる。
【００２９】
前記分散媒としては、水、１−プロパノール、エチレングリコール、２−プロパノールなどを利用し、その含有量は、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、５〜２５０質量部であることが望ましい。さらに具体的に説明すれば、分散媒として水を使用する場合、水の含有量は、１５０〜２５０質量部が適当であり、１−プロパノールの場合、５〜２０質量部が適当であり、エチレングリコールの場合、５〜２０質量部であり、２−プロパノールの場合、５〜２０質量部が適当である。
【００３０】
本発明では、バインダとしてフッ化エチレンプロピレン共重合体を使用し、その含有量は、前述のように、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．５〜５０質量部、特に２０〜５０質量部であることが望ましい。しかし、必要な場合には、それ以外にもポリテトラフルオロエチレンまたはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）のように、一般的に広く使われる物質をバインダ成分としてさらに含むこともできる。
【００３１】
また、前述のように、本発明による電極がアノードとして使われる場合には、前記フッ化エチレンプロピレン共重合体が前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．５〜４０質量部の含有量で含まれることが望ましく、カソードとして使われる場合には、前記フッ化エチレンプロピレン共重合体が前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、１０〜５０質量部の含有量で含まれることが望ましい。
【００３２】
一方、前記スラリは、前述のように、界面活性剤をさらに含むことが望ましいが、前記界面活性剤は、疎水性部位及び親水性部位を同時に保有することにより、触媒活用率を最大化でき、これらに制限されるものではないが、疎水性部位としてアルキル基、パーフルオロ基及び芳香族基からなる群から選択された少なくとも一つを、親水性部位としてアミン基、水酸基、リン酸基及び硫酸基からなる群から選択された少なくとも一つを含む界面活性剤が使われ、その含有量は、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、０．１〜１００質量部であることが望ましい。
【００３３】
また、前記スラリは、バインダ成分を均一に分散させる役割を行う成分として、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）をさらに含むことが望ましい。特に、分散媒として水を使用する場合には、界面活性剤とイソプロピルアルコール成分とのために、スラリ自体が撥水処理されている電極基材上に直接コーティングされやすくなる。前記イソプロピルアルコールは、前記担持体及び前記触媒の質量合計１００質量部を基準に、５〜２０質量部の含有量で含まれることが望ましい。イソプロピルアルコールの含有量が５質量部未満の場合には担持触媒の分散が十分でなく、イソプロピルアルコールの含有量が２０質量部を超える場合には担持触媒の活性に不利な影響を及ぼす可能性がある。
【００３４】
次に、前記の通りに製造されたスラリは、電極基材上に塗布される。スラリを塗布する方法は、特別に限定されるものではなく、電極基材上に均一な厚さを有する触媒の層を形成することができる方法ならば、いかなるものでも可能である。前記触媒層を形成する方法の一具現例を挙げれば、触媒スラリを製造し、前記フィルム上にテープキャスティング（ｔａｐｅ  ｃａｓｔｉｎｇ）、スプレー（ｓｐｒａｙ）、またはスクリーン印刷（ｓｃｒｅｅｎ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）などの方法でコーティングすることを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。一方、電極基材としては、カーボンペーパなどが使われうる。
【００３５】
電極基材上に塗布されたスラリは、乾燥段階を経ることとなり、望ましくは、前記乾燥段階は、３００〜４００℃の温度で、５分〜６時間行われることが望ましい。前記範囲を外れてあまりにも低い温度で乾燥させれば、分散媒が十分に除去されずに乾燥が不十分であり、前記範囲を外れてあまりにも高い温度で乾燥させれば、触媒が損傷される恐れがある。また、前記範囲を外れて乾燥時間があまりにも短ければ、分散媒が十分に除去されずに乾燥が不十分であり、前記範囲を外れて乾燥時間があまりにも長ければ、非経済的である。
【００３６】
最後に、前記乾燥された結果物を熱処理することにより、本発明による燃料電池用電極が完成する。
【００３７】
望ましくは、前記熱処理は、窒素雰囲気下の３００〜４００℃の温度で、５分〜６時間行われる。
【００３８】
かかる熱処理段階は、使われた分散媒を除去する以外にも、バインダを適切に分布させて適正レベルの撥水性を得て、バインダが均一に分布して炭素成分が消失されることを防止するところにある。前記範囲を外れてあまりにも低い温度で熱処理すれば、バインダが十分に分布されず、バインダが十分な役割を果たせずに撥水性が落ち、前記範囲を外れてあまりにも高い温度で熱処理すれば、過度な熱により電極が変形するという恐れがある。また、前記範囲を外れて熱処理時間があまりにも短ければ、同様にバインダが十分に分布されず、バインダが十分な役割を果たせずに撥水性が落ち、前記範囲を外れて熱処理時間があまりにも長ければ、非経済的であるだけではなく、バインダが過度に不均一に分布するようになり、電気伝導度に劣化が生じうる。
【００３９】
本発明は、さらに他の態様で、本発明による燃料電池用電極を含む燃料電池を提供し、前記の通りに製造された燃料電池用電極は、電解質膜及び拡散体と接合されてＭＥＡを形成し、製造されたＭＥＡは、セパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ、またはｂｉｐｏｌａｒ  ｐｌａｔｅ）と共に単位セルを構成し、かかる単位セルが数から数十個積層されて燃料電池を構成する。それ以外に、燃料電池システムを構成するための燃料処理装置（ＦＰ：Ｆｕｅｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、燃料タンク及び燃料ポンプなどを具備できる。
【実施例】
【００４０】
以下、具体的な実施例及び比較例でもって、本発明の構成及び効果をさらに詳細に説明するが、それら実施例は、単に本発明をさらに明確に理解させるためのものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではない。
【００４１】
＜実施例１（ＦＥＰ  １０質量部）＞
担持触媒として４５．８質量％のＰｔ／Ｖｕｌｃａｎ  ＸＣ−７２（ケッチェンブラック）１ｇを使用し、これを水２ｇ、イソプロピルアルコール０．２ｇ、界面活性剤０．２ｇ、及びバインダとしてＦＥＰエマルジョン０．２ｇと混合し、２時間混合してスラリを製造した。前記の通りに製造したスラリを、電極基材としてのカーボンペーパ上にコーティングし、常温で１時間乾燥した。最後に、窒素雰囲気の３６０℃温度で、５時間熱処理し、本発明による燃料電池用電極を製造した。
【００４２】
＜実施例２（ＦＥＰ  ２０質量部）＞
バインダとしてＦＥＰエマルジョン０．４ｇを使用したという点を除いては、実施例１と同じ方法によって本発明による燃料電池用電極を製造した。
【００４３】
＜実施例３（ＦＥＰ  ２５質量部）＞
バインダとしてＦＥＰエマルジョン０．５ｇを使用したという点を除いては、実施例１と同じ方法によって本発明による燃料電池用電極を製造した。
【００４４】
＜実施例４（ＦＥＰ  ３０質量部）＞
バインダとしてＦＥＰエマルジョン０．６ｇを使用したという点を除いては、実施例１と同じ方法によって本発明による燃料電池用電極を製造した。
【００４５】
＜実施例５（ＦＥＰ  ４０質量部）＞
バインダとしてＦＥＰエマルジョン０．８ｇを使用したという点を除いては、実施例１と同じ方法によって本発明による燃料電池用電極を製造した。
【００４６】
＜実施例６（ＦＥＰ  ２５質量部＋ＰＴＦＥ  １５質量部）＞
バインダとしてＦＥＰエマルジョン０．５ｇ及びＰＴＦＥ０．２５ｇの混合物を使用したという点を除いては、実施例１と同じ方法によって本発明による燃料電池用電極を製造した。
【００４７】
＜比較例１（ＰＴＦＥ  ４２質量部）＞
バインダとしてＰＴＦＥ  ０．７ｇを使用したという点を除いては、実施例１と同じ方法によって本発明による燃料電池用電極を製造した。
【００４８】
実施例１及び比較例１による燃料電池用電極及び撥水処理されたＰＴＦＥ電解質膜を備える単位電池を製造し、触媒ローディング量によるＭＥＡの電流−電圧を測定し、その結果を図２にグラフで表した。測定条件は、温度１５０℃、電極面積２．８×２．８ｃｍ及び水素０．１  Ｌ／ｍｉｎ、空気０．２  Ｌ／ｍｉｎであった。
【００４９】
図２の結果から分かるように、本発明による電極を備える燃料電池は、比較例による電極を備える燃料電池に比べ、同じ電流密度に対してさらに高い電圧を示す。
【００５０】
また、実施例２から６による燃料電池用電極及び撥水処理されたＰＴＦＥ電解質膜を備える単位電池を製造し、バインダ含有量による電池性能変化を観察し、その結果を図３にグラフで表した。測定条件は、前記と同一であった。
【００５１】
図３の結果から分かるように、ほぼＦＥＰの含有量が増加するほど、同じ電流密度に対してさらに高い電圧を示す。
【００５２】
また、実施例４による燃料電池用電極及び撥水処理されたＰＴＦＥ電解質膜を備える単位電池を製造し、長期寿命性能を観察し、その結果を図４にグラフで表した。測定条件は前記と同一であり、測定電流は、３００ｍＡ／ｃｍ２に維持した。
【００５３】
図４の結果から分かるように、本発明による燃料電池は、長時間経過後にも安定した電圧を維持している。
【００５４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の燃料電池用電極、その製造方法及びこれを具備した燃料電池は、例えば、電力供給関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による燃料電池用電極の製造方法のこと具現例についての概略的な工程図である。
【図２】実施例１及び比較例１による燃料電池用電極及び撥水処理されたＰＴＦＥ電解質膜を備える単位電池を製造し、触媒ローディング量によるＭＥＡの電流−電圧を測定した結果を示したグラフである。
【図３】実施例２から６による燃料電池用電極及び撥水処理されたＰＴＦＥ電解質膜を備える単位電池を製造し、バインダ含有量による電池性能変化を観察した結果を示したグラフである。
【図４】実施例４による燃料電池用電極及び撥水処理されたＰＴＦＥ電解質膜を備える単位電池を製造し、長期寿命性能を観察した結果を示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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