气体扩散电极、电化学装置以及燃料电池制造方法及图纸

气体扩散电极具有：憎水层(31)，其由织布或者无纺布形成，且具有憎水性；气体扩散层(33)，其层叠于憎水层(31)上；以及催化剂层(34)，其夹着气体扩散层(33)而设置在与憎水层(31)相反的一侧上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气体扩散电极、具有该气体扩散电极的电化学装置以及燃料电池。
技术介绍
作为电化学装置和燃料电池的电极使用的气体扩散电极的基材，可以利用碳纸和碳布等导电性多孔质基材。但是，这样的导电性多孔质基材本身一般不具有憎水性。于是，需要赋予导电性多孔质基材以憎水性。以前的赋予气体扩散电极以憎水性的方法通常为在气体扩散层上涂布或者浸渍PTFE(PolyTetraFluoroEthylene：聚四氟乙烯)分散液，然后通过烧结而形成PTFE的多孔体的方法(例如参照专利文献1)。另外，作为其它的方法，公开了一种将由PTFE等含氟树脂以及碳黑构成的憎水层形成于导电性多孔质基材上的方法(例如参照专利文献2)。特别地，对于像微生物燃料电池那样浸渍于水中而使用的气体扩散电极，公开了一种通过多次进行PTFE的浸渍、烧成工艺而赋予较强的憎水性能的方法(例如参照非专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-93167号公报专利文献2：日本特开2002-313359号公报非专利文献非专利文献1：S.Chengetal./ElectrochemistryCommunications8(2006)pp.489-494
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在导电性多孔质基材上形成含有憎水性树脂的憎水层的方法容易在憎水层中产生裂纹或针孔，特别是作为大面积的气体扩散电极，在浸渍于电解液中的情况下，容易产生漏水。另外，为了不产生这样的漏水，在均匀地形成憎水层时，需要高度的均匀性、和对干燥以及烧成过程的条件控制，从而在制造上是困难的。另外，由于憎水层的柔软性较小，所以在因水压而使电极产生弯曲时发生龟裂，从而成为漏水的原因，因此，使用环境上的制约较多。另外，PTFE等氟树脂为了提高均匀性，需要在高温下进行烧成，存在的课题是能源成本升高。本专利技术是鉴于上述事由而完成的，其目的在于提供气体扩散电极、电化学装置以及燃料电池，该气体扩散电极具有气体透过性，而且能够均匀且容易地发挥难以发生可能导致漏水的龟裂的高耐水性。用于解决课题的手段为了解决上述的课题，本专利技术的一方式涉及一种气体扩散电极，其具有：憎水层，其由织布或者无纺布形成，且具有憎水性；气体扩散层，其层叠于所述憎水层上；以及催化剂层，其夹着所述气体扩散层而设置在与所述憎水层相反的一侧上。另外，本专利技术不仅可以实现气体扩散电极，而且可以实现具有上述气体扩散电极的电化学装置以及燃料电池。专利技术的效果根据本专利技术，可以得到具有气体透过性、且能够均匀地发挥高耐水性的气体扩散电极等。附图说明图1是表示实施方式的燃料电池的构成的一个例子的图，图1(a)是燃料电池的顶视图，图1(b)是图1(a)的A-A’剖面的剖视图。图2是表示实施方式的实施例和比较例的阴极的伏安图的曲线图。图3是表示实施方式的变形例1的阴极的构成的一个例子的剖视图。图4是表示实施方式的变形例2的燃料电池的构成的一个例子的剖视图。具体实施方式下面参照附图，就本专利技术的实施方式的气体扩散电极等进行说明。此外，以下说明的实施方式均示出了本专利技术优选的一个具体例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置以及连接形态等为一个例子，并不是限定本专利技术的主旨。另外，在以下的实施方式的构成要素中，对于在表示本专利技术的最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，作为构成更优选的方式的任意的构成要素进行说明。(实施方式)[1.燃料电池的构成]一般地说，燃料电池是能够放电的一次电池，例如包括固体高分子型燃料电池(PEFC：PolymerElectrolyteFuelCell)和磷酸型燃料电池(PAFC：PhosphoricAcidFuelCell)之类的氢燃料电池、以及微生物燃料电池(MFC：MicrobialFuelCell)。以下使用图1，就本实施方式的燃料电池进行说明。图1是表示本实施方式的燃料电池1的构成的一个例子的图，图1(a)是燃料电池1的顶视图，图1(b)是图1(a)的A-A’剖面的剖视图。此外，在该图中，也图示出了与燃料电池1连接时要供给电流的负载2。如该图所示，实施方式的燃料电池1例如为MFC，其具有作为电解质材料的电解液11、通过氧生成反应而使电子向负载2流出的电极即阳极(anode)12、以及通过氧还原反应而使电子从负载2流入的电极即阴极(cathode)13。此外，本实施方式的燃料电池1具有2组由相互对置的阳极12和阴极13构成的组，但该组的个数并不局限于此，只要为1组以上即可。另外，阳极12也称为阴极、负极或者“－”极，阴极13也称为阳极、正极或者“+”极。下面就本实施方式中，阴极13被构成为用于快速地进行空气中的氧等反应气体的供给的气体扩散电极的情况进行说明。[2.气体扩散电极(阴极)的构成]接着，就气体扩散电极(阴极13)的构成进行详细的说明。阴极13被浸渍在例如含有有机物的水等电解液11中。该阴极13如图1所示，具有憎水层31、粘结层32、气体扩散层33以及催化剂层34。[2-1.憎水层]憎水层31由织布或者无纺布形成，且具有憎水性。在此，所谓织布或者无纺布，是指由纤维状物质形成的片材即纤维布。具体地说，所谓织布，是指将纤维状物质捻成纱线，并由该纱线织或者编而成为布的构成，所谓无纺布，是指在热、机械或者化学的作用下，由纤维状物质粘结或者互相缠绕而成为布的构成。作为该憎水层31的材质的优选的例子，可以列举出聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等氟系高分子材料以及聚丙烯、聚乙烯等。也就是说，憎水层31是通过由具有疎水性的材质构成纤维状物质、并由该纤维状物质形成织布或者无纺布、然后由该织布或者无纺布而形成的，从而赋予其憎水性。所谓憎水性，是指与水不相溶的性质。此外，该“水”不仅包括水或者水溶性的液体，而且也包括短链醇等极性有机液体等例如油。另外，在本实施方式中，憎水层31形成为袋状。具体地说，形成为在浸渍于电解液11中的位置不设置开口、而在没有被浸渍的位置设置有开口的袋状。由此，可以抑制电解液11向形成为袋状的憎水层31的内部空间即空气层14的漏水。对于将憎水层31形成为袋状的方法，并没有特别的限定，例如，既可以将织布或者无纺布本身形成为袋状，也可以通过粘结形成为平面状的织布或者无纺布的一部分来形成。但是，由织布或者无纺布缝合而形成的袋状的憎水层31有可能通过贯通憎水层31的接缝而使电解液11漏水。于是，作为憎水层31，为了抑制电解液11向空气层14的漏水，优选不缝合织布或者无纺布而形成为袋状。此外，即便是由织布或者无纺布缝合而形成的袋状的憎水层31，通过采用树脂等将接缝密封，也可以抑制漏水。在此，作为将形成为平面状的织布或者无纺布的一部分进行粘结的方法，可以列举出熔合和使用树脂等的粘结。在此情况下，从耐久性的角度考虑，优选通过熔合粘结在一起。另外，在憎水层31中，也可以对上述织布或者无纺布用憎水助剂进行涂布和浸渍等。由此，可以更加提高憎水层31的憎水性。因此，可以进一步抑制电解液11向空气层14的漏水。作为该憎水助剂的优选的例子，可以列举出氟系高分子材料、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等聚硅氧烷系高分子材料等。[2-2.粘结层]粘结层3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体扩散电极，其具有：憎水层，其由织布或者无纺布形成，且具有憎水性；气体扩散层，其层叠于所述憎水层上；以及催化剂层，其夹着所述气体扩散层而设置在与所述憎水层相反的一侧上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.24 JP 2014-1293781.一种气体扩散电极，其具有：憎水层，其由织布或者无纺布形成，且具有憎水性；气体扩散层，其层叠于所述憎水层上；以及催化剂层，其夹着所述气体扩散层而设置在与所述憎水层相反的一侧上。2.根据权利要求1所述的气体扩散电极，其中，所述憎水层为袋状结构。3.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：釜井亮，碓冰宏明，北出祐基，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP