特許ウォッチ

公開番号2025047250
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2023155639
出願日2023-09-21
発明の名称電極構造体
出願人株式会社SCREENホールディングス
代理人個人
主分類C25B 11/032 20210101AFI20250326BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】触媒層の形成範囲の精度が低い場合でも、電極として作用する有効領域のばらつきを抑えることができる技術を提供する。
【解決手段】第1ガス拡散層62の外周縁が、多孔質輸送層72の外周縁、第1触媒層61の外周縁、および第2触媒層71の外周縁よりも内側に位置する。このようにすれば、第1ガス拡散層62により、第1触媒層61および第2触媒層71の有効領域Aを画定できる。したがって、第1触媒層61および第2触媒層71の形成範囲の精度が低い場合でも、電極として作用する有効領域Aのばらつきを抑えることができる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
電解質膜と、
前記電解質膜の一方の面に形成された第１触媒層と、
前記第１触媒層の表面に積層された第１ガス拡散層と、
前記電解質膜の他方の面に形成された第２触媒層と、
前記第２触媒層の表面に積層された多孔質輸送層または第２ガス拡散層と、
を備え、
前記第１ガス拡散層の外周縁が、前記多孔質輸送層または第２ガス拡散層の外周縁、前記第１触媒層の外周縁、および前記第２触媒層の外周縁よりも内側に位置する、電極構造体。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電極構造体であって、
前記第１触媒層と前記第２触媒層とは、積層方向に視た状態において、互いに重複する重複領域を有し、かつ、前記第１触媒層の外周縁と前記第２触媒層の外周縁の位置がずれており、
前記第１ガス拡散層の外周縁が、前記重複領域の外周縁よりも内側に位置する、電極構造体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電極構造体であって、
積層方向に視た状態において、前記第１ガス拡散層は矩形状であり、前記第１ガス拡散層の外周縁の４辺が、いずれも、前記多孔質輸送層または第２ガス拡散層の外周縁、前記第１触媒層の外周縁、および前記第２触媒層の外周縁よりも内側に位置する、電極構造体。
【請求項４】
電解質膜と、
前記電解質膜の一方の面に形成された第１触媒層と、
前記第１触媒層の表面に積層された第１ガス拡散層と、
前記電解質膜の他方の面に形成された第２触媒層と、
前記第２触媒層の表面に積層された第２ガス拡散層と、
を備え、
前記第２ガス拡散層の外周縁が、前記第１ガス拡散層の外周縁、前記第１触媒層の外周縁、および前記第２触媒層の外周縁よりも内側に位置する、電極構造体。
【請求項５】
請求項４に記載の電極構造体であって、
前記第１触媒層と前記第２触媒層とは、積層方向に視た状態において、互いに重複する重複領域を有し、かつ、前記第１触媒層の外周縁と前記第２触媒層の外周縁の位置がずれており、
前記第２ガス拡散層の外周縁が、前記重複領域の外周縁よりも内側に位置する、電極構造体。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の電極構造体であって、
積層方向に視た状態において、前記第２ガス拡散層は矩形状であり、前記第２ガス拡散層の外周縁の４辺が、いずれも、前記第１ガス拡散層の外周縁、前記第１触媒層の外周縁、および前記第２触媒層の外周縁よりも内側に位置する、電極構造体。
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項４、または請求項５に記載の電極構造体であって、
前記第１触媒層および前記第２触媒層は、塗工膜である、電極構造体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極構造体に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、水（Ｈ
２
Ｏ）を電気分解することにより水素（Ｈ
２
）を製造する、固体高分子形水電解装置が知られている。固体高分子形水電解装置は、セルとセパレータとが交互に積層されたセルスタックを有する。各セルは、電解質膜と、電解質膜の両面に形成された触媒層とを有する。固体高分子形水電解装置の使用時には、アノード側の触媒層とカソード側の触媒層との間に、電圧を印加するとともに、アノード側の触媒層に水を供給する。これにより、アノード側の触媒層と、カソード側の触媒層とにおいて、次の電気化学反応が生じる。その結果、カソード側の触媒層から、水素が排出される。
（アノード側）２Ｈ
２
Ｏ → ４Ｈ
＋
＋Ｏ
２
＋４ｅ
－
（カソード側）２Ｈ
＋
＋２ｅ
－
→ Ｈ
２
【０００３】
従来の固体高分子形水電解装置については、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－０２３９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の固体高分子形水電解装置では、触媒層の全体を電極として使用している。しかしながら、触媒層の全体を電極として使用すると、電解質膜に対する触媒層の形成範囲の精度が低い場合に、電極として実質的に作用する有効領域にばらつきが生じることとなる。また、同様の問題は、固体高分子形水電解装置のセルだけではなく、固体高分子形燃料電池のセルにおいても生じ得る。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、触媒層の形成範囲の精度が低い場合でも、電極として作用する有効領域のばらつきを抑えることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本願の第１発明は、電極構造体であって、電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に形成された第１触媒層と、前記第１触媒層の表面に積層された第１ガス拡散層と、前記電解質膜の他方の面に形成された第２触媒層と、前記第２触媒層の表面に積層された多孔質輸送層または第２ガス拡散層と、を備え、前記第１ガス拡散層の外周縁が、前記多孔質輸送層または第２ガス拡散層の外周縁、前記第１触媒層の外周縁、および前記第２触媒層の外周縁よりも内側に位置する。
【０００８】
本願の第２発明は、第１発明の電極構造体であって、前記第１触媒層と前記第２触媒層とは、積層方向に視た状態において、互いに重複する重複領域を有し、かつ、前記第１触媒層の外周縁と前記第２触媒層の外周縁の位置がずれており、前記第１ガス拡散層の外周縁が、前記重複領域の外周縁よりも内側に位置する。
【０００９】
本願の第３発明は、第１発明または第２発明の電極構造体であって、積層方向に視た状態において、前記第１ガス拡散層は矩形状であり、前記第１ガス拡散層の外周縁の４辺が、いずれも、前記多孔質輸送層または第２ガス拡散層の外周縁、前記第１触媒層の外周縁、および前記第２触媒層の外周縁よりも内側に位置する。
【００１０】
本願の第４発明は、電極構造体であって、電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に形成された第１触媒層と、前記第１触媒層の表面に積層された第１ガス拡散層と、前記電解質膜の他方の面に形成された第２触媒層と、前記第２触媒層の表面に積層された第２ガス拡散層と、を備え、前記第２ガス拡散層の外周縁が、前記第１ガス拡散層の外周縁、前記第１触媒層の外周縁、および前記第２触媒層の外周縁よりも内側に位置する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許