电解用电极的制造方法_3

文档序号:9221228阅读:来源:国知局
材中的研磨 剂,同时对表面进行蚀刻。
[0045] [1-4耐腐蚀性提高处理工序]
[0046] 对于导电性电极基材而言,可以利用下述列举那样的方法实施耐腐蚀性提高处 理。该处理中有以下这样的处理。作为基材材料的钛、锆在常温下、在其表面形成稳定的氧 化被膜,富有耐腐蚀性,对于后述的电极催化层形成工序中被涂布的、包含电极催化成分溶 解了的无机或有机溶液的涂布液具有难以被腐蚀的性质。因此,使用包含这些材料的基材 时,进行耐腐蚀性提高处理的必要性低。另一方面,作为导电性电极基材,使用除钛、锆之外 的材质时,有时被涂布液自身腐蚀,因此,优选的是,在涂布前事先在高温下加热基材,强制 性地实施在其表面牢固且致密地形成具有耐腐蚀性的氧化被膜的处理。例如,在镍制的基 材的情况下,可以在大气中、于约500°C进行30分钟以内的加热处理。
[0047] (2.电极催化层形成工序)
[0048] 本发明中,如图1所示,对于根据需要实施了前述那样的前处理的具有多个孔的 导电性电极基材,通过赋予本发明特征的电极催化层形成工序,在导电性电极基材的表面 形成电极催化层。该电极催化层形成工序的特征在于,在以前进行的方法中新设置至少一 次预热的工序,其他工序可以与现有的电解用电极的制造方法中的电极催化层的形成方法 相同。具体而言,一直以来,在具有多个孔的导电性电极基材的表面形成电极催化层时, 在成为该基材的表面侧的一面涂布含有电极催化成分的起始原料的涂布液,之后进行干 燥?焙烧,重复多次该涂布?干燥?焙烧的一系列工序,由此在基材表面形成具有期望量的 电极催化成分的电极催化层,本发明的方法也基本上同样。本发明的制造方法的特征在于 如下构成:在重复多次涂布?干燥?焙烧这一系列工序的情况的任一阶段,预热至少1次, 在加热至室温以上的导电性电极基材涂布涂布液。
[0049] 参见图1,说明关于该点的概要,如之前所述,本发明中,通过基于下述见解适当确 定进行预热的时机和次数,从而能够在基材的表面侧和背面侧分别形成具有期望量的电极 催化成分的电极催化层。即,本发明人发现了在导电性电极基材的表面侧涂布涂布液时,若 进行预热对基材进行预加热,则所涂布的涂布液的干燥变快,该液体中的催化层形成物质 向基材表面侧的固定所需时间缩短。其结果,基于得到的以下见解:能够减少涂布液经由 孔等转移到基材的背面侧的量,能够有效地控制转移·固定在背面侧的催化层形成物质的 量,因此,与不进行预热地在导电性电极基材涂布涂布液、之后进行干燥?焙烧的情况相比 时,形成在表面侧的电极催化层的电极催化成分的量与经由基材的孔等形成于基材的背面 侧的电极催化层的电极催化成分的量相比明显变多。
[0050] 本发明的方法中,如图1所示,在涂布涂布液的工序之前至少进行1次预热工序即 可,其次数可以为多次或在所有的涂布工序之前进行。其时机没必要必须在第1次的工序 中进行预热,例如可以在第1次的工序中不进行预热,首先进行涂布?干燥?焙烧这一系列 的工序,之后进行预热。另外,还可以在进行多次涂布?干燥?焙烧这一系列的工序之后, 进行预热,之后进行涂布?干燥?焙烧这一系列的工序。进而,预热的次数也只要为1次以 上即可,也可以在每个涂布工序中在涂布之前必须进行。根据本发明人的研宄,通过调整预 热的次数和进行预热的时机,能够调整经由导电性电极基材的孔或上下左右的边缘而附着 于导电性电极基材的背面侧的、含有电极催化成分的起始原料的涂布液的附着量。作为结 果,关于形成于该导电性电极基材的背面侧的电极催化层的电极催化剂量相对于形成于导 电性电极基材的表面侧的电极催化层的电极催化剂量,预热的次数越多变得越少。即,能够 提高附着于导电性电极基材的表面侧的电极催化剂量相对于形成于导电性电极基材的背 面侧的电极催化层的电极催化剂量的比例,而且,能够适当控制增加的程度。
[0051] [2-1预热工序]
[0052] 预热工序中,对导电性电极基材进行预热,将其表面侧加热至室温(环境温度、常 温)以上,优选加热使得即将进行后述的涂布工序之前的导电性电极基材温度变为35°C~ 120°C。其中,优选的是,使得该加热温度低于将后述的电极催化成分的起始原料溶解在无 机或有机溶剂中所得的涂布液的溶剂的沸点。该预热工序中,在导电性电极基材的表面侧 涂布涂布液之前,将该导电性电极基材加热到室温以上,通过预加热至室温(环境温度、常 温)以上,从而能够加速在涂布工序后进行的干燥工序中的涂布液中的溶剂的蒸发,能够 有效地抑制附着在导电性电极基材的表面侧的涂布液中的催化层形成物质转移?固定在背 面侧,其结果,可获得能够将固定在导电性电极基材的背面侧的催化成分控制在必要最小 限度的效果。
[0053] 如后面叙述那样,例如,若将预热工序中的导电性电极基材的加热温度加热至即 将进行涂布工序之前的导电性电极基材温度变为35°C以上,则可以使附着于导电性电极基 材的背面侧的电极催化成分的附着量相对于导电性电极基材的表面侧的电极催化成分的 附着量之比为1. 5倍以上。进而,如后面所述,若将预热工序中的即将进行涂布工序之前的 导电性电极基材温度提高至l〇〇°C,则前述的表面侧与背面侧的电极催化成分的附着量之 比变为5倍以上。另一方面,即使将基材温度提高至KKTC以上,效果也没有那么大的差异, 超过120°C时,干燥过度进行,有可能影响涂布层的形成,因此不优选。
[0054] 本发明人认为该原理的详细内容如下。首先,可以认为表面侧的电极催化成分的 附着量相对于背面侧的附着量相对增加的理由是因为:通过使少量的涂布液与加热至室温 以上的导电性电极基材接触,从而涂布液中的溶剂的蒸发加速,因此,缩短了涂布液能够转 移(移动)至导电性电极基材的背面侧的时间,涂布液中的催化层形成物质迅速地固定在 作为涂布面的表面侧。而且,可以认为这是因为:进一步提高预热的温度时,导电性电极基 材的加热温度上升,由此涂布液中的溶剂在更短的时间内蒸发,催化层形成物质向表面侧 的固定化所需时间变得更短,该物质向表面侧的固定加速,表面侧与背面侧的附着量比变 大。但是,超过120°C时,导电性电极基材的温度变得过高,产生涂布液突沸等可能,因其他 理由而产生不好的影响的可能性大,因此使基材的温度过高不理想。
[0055] 因此,为了进一步提高与背面侧的电极催化成分的附着量相比相对增加表面侧的 电极催化成分的附着量的效果,可以在所有的每个涂布工序中重复进行预热作为其前工 序。具体而言,为了使在多孔网、冲裁多孔板、金属丝网或与它们类似的形状的、具有多个孔 的导电性基材的表面侧形成的电极催化层中的电极催化剂量尽可能多于附随该基材的背 面侧形成的电极催化层中的电极催化剂量,可以在涂布?干燥?焙烧的重复工序中包括上 述的预热工序,重复预热?涂布?干燥?焙烧,使得每次在基材的表面侧涂布涂布液时进行 预热。
[0056] 当然,本发明不限定于上述情况,如前所述,可以使预热仅为1次,在涂布?干 燥·焙烧的重复工序中不包括预热工序。另外,对于预热工序而言,可以在每个周期涂布时 设定为ON/OFF,从而调整包含在重复工序中的情况的次数,通过这样构成,可以将形成于具 有多个孔的导电性基材的表面侧和背面侧的电极催化层的电极催化剂量调整为期望的量。
[0057] 作为预热工序中的加热手段,出于放热效率高、升温响应快等理由,优选感应加热 装置,当然,也可以使用其他加热手段。作为其他加热手段,可以举出使用由红外线、辐射管 等产生的辐射热的加热方法、对导电性电极基材施加热风的加热等,根据状况可将这些方 法适当地应用于预热。
[0058] 本发明中理想的感应加热(Induction Heating :以下简称为IH)是利用电磁感应 的原理使电流流过加热线圈、使作为加热对象的金属等导电体发热的方法。其加热原理是 在交流电流流过加热线圈时,朝向其周围产生强度变化的磁力线。若在其附近放置通电的 金属等物质,受该变化的磁力线的影响,涡电流在金属中流动。由于金属自身的电阻从而产 生(电流)2X电阻份的焦耳热,金属自发热。将该现象称作感应加热IH。IH的最大的优 点在于能够从加热开始后数秒将导电性电极基材升温至规定的温度。因此,如果利用IH,就 能够相邻设置预热和涂布的各设备。
[0059] [2-2涂布工序]
[0060] 接着,针对将含有电极催化成分的起始原料的涂布液涂布在具有多个孔的导电性 基材的表面侧的涂布工序进行说明。本发明中,通过喷雾等将包含电极催化成分的起始原 料溶解于无机溶剂或有机溶剂等而成的无机溶液或有机溶液的涂布液涂布在预热后的经 预加热的导电性电极基材的表面侧,形成涂布层,由此得到之前所述的显著效果。该涂布工 序中的涂布方法也可以利用喷雾以外的方法、例如刷涂、静电涂装、其他方法进行。
[0061] 本发明中使用的涂布液包含溶解有电极催化成分的起始原料的溶液,例如如下所 述进行调制。
[0062] 作为不溶性金属阳极中的电极催化成分的起始原料,可以使用选自铂、铱、钌、钯、 锇中的至少一种金属的无机或有机化合物。作为含有这些起始原料的涂布液,可以使用将 上述列举的化合物(无机或有机化合物)溶解于无机溶剂或有机溶剂等而成的无机溶液或
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