JP2000100447A - 高分子固体電解質型燃料電池 - Google Patents
高分子固体電解質型燃料電池Info
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決課題】 優れた耐一酸化炭素触媒被毒性を有する
燃料極、及び、優れた排水性を有する空気極を備えた高
分子固体電解質型燃料電池を得ること。 【解決手段】 高分子固体電解質と炭素微粉末に貴金属
を担持させた触媒とを混合してなる一対の電極と、これ
ら一対の電極により挟持された高分子固体電解質膜とを
備えた高分子固体電解質型燃料電池において、燃料極を
構成する高分子固体電解質と炭素微粉末との重量比（高
分子固体電解質／炭素微粉末）を空気極を構成する高分
子固体電解質と炭素微粉末との重量比（高分子固体電解
質／炭素微粉末）よりも大きくすることで燃料極の耐一
酸化炭素触媒被毒性を向上させることが可能となる。ま
た、この構成において、燃料極を比表面積５６０ｍ2／
ｇ以上１２７０ｍ2／ｇ未満の炭素微粉末に貴金属を担
持させた触媒で構成し、空気極をＤＢＰ吸油量１５０ｃ
ｃ／１００ｇ以上４９５ｃｃ／１００ｇ未満の炭素微粉
末に貴金属を担持させた触媒で構成することで、触媒活
性に優れ、排水性に優れた電極を有する高分子固体電解
質型燃料電池を得ることが可能である。
燃料極、及び、優れた排水性を有する空気極を備えた高
分子固体電解質型燃料電池を得ること。 【解決手段】 高分子固体電解質と炭素微粉末に貴金属
を担持させた触媒とを混合してなる一対の電極と、これ
ら一対の電極により挟持された高分子固体電解質膜とを
備えた高分子固体電解質型燃料電池において、燃料極を
構成する高分子固体電解質と炭素微粉末との重量比（高
分子固体電解質／炭素微粉末）を空気極を構成する高分
子固体電解質と炭素微粉末との重量比（高分子固体電解
質／炭素微粉末）よりも大きくすることで燃料極の耐一
酸化炭素触媒被毒性を向上させることが可能となる。ま
た、この構成において、燃料極を比表面積５６０ｍ2／
ｇ以上１２７０ｍ2／ｇ未満の炭素微粉末に貴金属を担
持させた触媒で構成し、空気極をＤＢＰ吸油量１５０ｃ
ｃ／１００ｇ以上４９５ｃｃ／１００ｇ未満の炭素微粉
末に貴金属を担持させた触媒で構成することで、触媒活
性に優れ、排水性に優れた電極を有する高分子固体電解
質型燃料電池を得ることが可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子固体電解質
型燃料電池に関する。
型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】高分子固体電解質型燃料電池は、リン酸
型燃料電池と比較してコンパクトで高い電流密度が取り
出せることから、電気自動車や宇宙船用の電源として注
目されている。
型燃料電池と比較してコンパクトで高い電流密度が取り
出せることから、電気自動車や宇宙船用の電源として注
目されている。
【０００３】高分子固体電解質型燃料電池は、燃料極
（アノード）と空気極（カソード）とが高分子固体電解
質膜を挟持する層構造を有する。また、これら燃料極及
び空気極は、貴金属が担持された触媒と高分子固体電解
質との混合体よりなる。
（アノード）と空気極（カソード）とが高分子固体電解
質膜を挟持する層構造を有する。また、これら燃料極及
び空気極は、貴金属が担持された触媒と高分子固体電解
質との混合体よりなる。
【０００４】この高分子固体電解質型燃料電池の各電極
における反応としては、まず、燃料極では燃料として水
素ガスが供給され、この水素ガスは電極中の細孔を通過
して触媒に達し、触媒の酸化作用により水素イオンとな
り電子を放出する。そして、水素イオンは電極中の高分
子固体電解質及び両電極に挟持された高分子固体電解質
膜を通じて空気極に達する。ところで、この燃料極へ供
給される水素としては、近年、メタノール等の液体燃料
を改質して得られる水素が有望視されている。ところ
が、この改質ガス中には微量の一酸化炭素が含まれてい
ることから、この一酸化炭素による触媒被毒が問題視さ
れている。そこで、燃料極に要求される特性としては、
耐一酸化炭素触媒被毒性に優れていることが要求され
る。
における反応としては、まず、燃料極では燃料として水
素ガスが供給され、この水素ガスは電極中の細孔を通過
して触媒に達し、触媒の酸化作用により水素イオンとな
り電子を放出する。そして、水素イオンは電極中の高分
子固体電解質及び両電極に挟持された高分子固体電解質
膜を通じて空気極に達する。ところで、この燃料極へ供
給される水素としては、近年、メタノール等の液体燃料
を改質して得られる水素が有望視されている。ところ
が、この改質ガス中には微量の一酸化炭素が含まれてい
ることから、この一酸化炭素による触媒被毒が問題視さ
れている。そこで、燃料極に要求される特性としては、
耐一酸化炭素触媒被毒性に優れていることが要求され
る。
【０００５】一方、空気極においては燃料として空気又
は酸素ガスが供給される。そして、燃料極で生じた電子
が燃料極中の触媒担体及び外部回路を通じて空気極に流
れ込み、この電子と空気極中の細孔を通過して触媒に達
した酸素及び水素イオンとが反応して水が発生する。し
かし、この水が長時間空気極中に残留することは、電極
反応の促進の妨げになる。従って、空気極においては電
極反応により生じた水を効率よく排出する必要がある。
は酸素ガスが供給される。そして、燃料極で生じた電子
が燃料極中の触媒担体及び外部回路を通じて空気極に流
れ込み、この電子と空気極中の細孔を通過して触媒に達
した酸素及び水素イオンとが反応して水が発生する。し
かし、この水が長時間空気極中に残留することは、電極
反応の促進の妨げになる。従って、空気極においては電
極反応により生じた水を効率よく排出する必要がある。
【０００６】このように燃料電池においては、燃料極で
は耐一酸化炭素触媒被毒性が要求され、空気極では排水
性が要求されることとなり各電極に要求される性質が異
なる。しかしながら、従来の研究例は、電極を構成する
触媒の担持金属を最適化する技術、又は、貴金属の担持
方法の改善する技術により燃料電池特性を向上させる技
術が主である。そして、電極の構成を複合的に検討し、
所要の特性を具備した電極を有する燃料電池とする研究
例は少ないのが現状である。
は耐一酸化炭素触媒被毒性が要求され、空気極では排水
性が要求されることとなり各電極に要求される性質が異
なる。しかしながら、従来の研究例は、電極を構成する
触媒の担持金属を最適化する技術、又は、貴金属の担持
方法の改善する技術により燃料電池特性を向上させる技
術が主である。そして、電極の構成を複合的に検討し、
所要の特性を具備した電極を有する燃料電池とする研究
例は少ないのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、以上
のような種々の要求が満たされた触媒電極を備えた高分
子固体電解質型燃料電池を提供することにある。
のような種々の要求が満たされた触媒電極を備えた高分
子固体電解質型燃料電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明者らは電極を構成する触媒と高分子固体電解
質との混合率について試行の結果、請求項1記載のよう
に燃料極を構成する高分子固体電解質と炭素微粉末との
重量比を空気極を構成する高分子固体電解質と炭素微粉
末との重量比よりも大きくすることにより、課題を解決
することができることを見出した。
め、本発明者らは電極を構成する触媒と高分子固体電解
質との混合率について試行の結果、請求項1記載のよう
に燃料極を構成する高分子固体電解質と炭素微粉末との
重量比を空気極を構成する高分子固体電解質と炭素微粉
末との重量比よりも大きくすることにより、課題を解決
することができることを見出した。
【０００９】本発明は発明者による従来技術の再検討の
結果、見出されたものである。即ち、電極中の高分子固
体電解質量が増大すると、電極のガス拡散性が低下する
ことは一般に知られている。これは電極中の高分子固体
電解質が増加することで電極中の細孔の細孔量、特にそ
の細孔径が減少するためである。そこで、従来の高分子
固体電解質型燃料電池においては、ガス拡散性を損なわ
ない範囲で高分子固体電解質の添加量の最適値を空気極
について決定し、燃料極の高分子固体電解質と炭素微粉
末の重量比は空気極のそれと同等とするのが適当とされ
ている。
結果、見出されたものである。即ち、電極中の高分子固
体電解質量が増大すると、電極のガス拡散性が低下する
ことは一般に知られている。これは電極中の高分子固体
電解質が増加することで電極中の細孔の細孔量、特にそ
の細孔径が減少するためである。そこで、従来の高分子
固体電解質型燃料電池においては、ガス拡散性を損なわ
ない範囲で高分子固体電解質の添加量の最適値を空気極
について決定し、燃料極の高分子固体電解質と炭素微粉
末の重量比は空気極のそれと同等とするのが適当とされ
ている。
【００１０】これに対し、本発明者は水素分子の大きさ
と一酸化炭素分子の大きさとの違いに着目した。そし
て、電極中の高分子固体電解質量を意図的に増加させて
電極中の細孔径を減少させることで、電極中の水素と一
酸化炭素の拡散速度に差異を生じさせて一酸化炭素の拡
散を抑制すれば、燃料極が一酸化炭素の影響を受け難く
なるとの考えに達したのである。即ち、本発明は、燃料
極中の高分子固体電解質の重量比を大きくすることで、
燃料極の耐一酸化炭素触媒被毒性を向上させ、燃料電池
特性の向上を図るものである。
と一酸化炭素分子の大きさとの違いに着目した。そし
て、電極中の高分子固体電解質量を意図的に増加させて
電極中の細孔径を減少させることで、電極中の水素と一
酸化炭素の拡散速度に差異を生じさせて一酸化炭素の拡
散を抑制すれば、燃料極が一酸化炭素の影響を受け難く
なるとの考えに達したのである。即ち、本発明は、燃料
極中の高分子固体電解質の重量比を大きくすることで、
燃料極の耐一酸化炭素触媒被毒性を向上させ、燃料電池
特性の向上を図るものである。
【００１１】また、本発明のように燃料極中の高分子固
体電解質との比率を増大させた場合、電極反応により生
じた水素イオンの伝導率が向上する。そして、この作用
によっても優れた特性を有する燃料電池とすることがで
きる。
体電解質との比率を増大させた場合、電極反応により生
じた水素イオンの伝導率が向上する。そして、この作用
によっても優れた特性を有する燃料電池とすることがで
きる。
【００１２】以上のように、本発明は燃料電池の電極の
構成に改良を加えることで従来の燃料電池に優れた耐一
酸化触媒被毒特性を付与するものであるが、本発明者ら
は更に、この電極を構成する担持触媒の担体と電池性能
の関係についても検討を行い、請求項１記載の発明の効
果と相乗して、より高性能な燃料電池が得られる技術を
見出した。これが請求項２及び請求項３に記載の発明で
ある。
構成に改良を加えることで従来の燃料電池に優れた耐一
酸化触媒被毒特性を付与するものであるが、本発明者ら
は更に、この電極を構成する担持触媒の担体と電池性能
の関係についても検討を行い、請求項１記載の発明の効
果と相乗して、より高性能な燃料電池が得られる技術を
見出した。これが請求項２及び請求項３に記載の発明で
ある。
【００１３】請求項２記載の発明は、燃料極が比表面積
５６０ｍ2／ｇ以上１２７０ｍ2／ｇ未満の炭素微粉末に
貴金属を担持させた触媒からなる請求項１記載の高分子
固体電解質型燃料電池である。ここで、比表面積とは担
体粉末の単位重量あたりの表面積をいい、比表面積が大
きい炭素微粉末を担体として用いると、貴金属粒子がよ
り高い状態で分散することができる。しかしながら、比
表面積が過大となると担持された貴金属が有効に電極反
応に寄与せず、触媒利用率が低下することとなる。即
ち、比表面積を請求項2に記載した範囲とすることで、
触媒単位質量あたりの活性を向上させる一方、触媒の利
用効率を確保することができる。そして、この炭素微粉
末を担体とした担持触媒を燃料極に適用することで、高
い活性を有する電極を得ることができるのである。
５６０ｍ2／ｇ以上１２７０ｍ2／ｇ未満の炭素微粉末に
貴金属を担持させた触媒からなる請求項１記載の高分子
固体電解質型燃料電池である。ここで、比表面積とは担
体粉末の単位重量あたりの表面積をいい、比表面積が大
きい炭素微粉末を担体として用いると、貴金属粒子がよ
り高い状態で分散することができる。しかしながら、比
表面積が過大となると担持された貴金属が有効に電極反
応に寄与せず、触媒利用率が低下することとなる。即
ち、比表面積を請求項2に記載した範囲とすることで、
触媒単位質量あたりの活性を向上させる一方、触媒の利
用効率を確保することができる。そして、この炭素微粉
末を担体とした担持触媒を燃料極に適用することで、高
い活性を有する電極を得ることができるのである。
【００１４】また、請求項３記載の発明は、空気極がＤ
ＢＰ吸油量１５０ｃｃ／１００ｇ以上４９５ｃｃ／１０
０ｇ未満の炭素微粉末に貴金属を担持させた触媒からな
る請求項１又は請求項２記載の高分子固体電解質型燃料
電池である。ここで、ＤＢＰ吸油量とは、単位質量（１
００ｇ）の炭素微粉末担体に油（フタル酸ジブチル）を
浸み込ませたとき、この担体が吸収する油の量を示す値
である。このＤＢＰ吸油量は、炭素微粉末内の空間の大
きさと関連がありこの値が大きいと電極のガス拡散性を
大きくすることが可能となる。また、このようなＤＢＰ
吸油量の大きい担体を用いた触媒を空気極に適用した場
合、空気極で生じる水を効率よく排出することができ
る。しかしながら、ＤＢＰ吸油量が過大となると触媒と
したときの触媒利用率が低下するという難点がある。従
って、ＤＢＰ吸油量は請求項３記載の通り、１５０ｃｃ
／１００ｇ以上４９５ｃｃ／１００ｇ未満とするのが好
ましい。
ＢＰ吸油量１５０ｃｃ／１００ｇ以上４９５ｃｃ／１０
０ｇ未満の炭素微粉末に貴金属を担持させた触媒からな
る請求項１又は請求項２記載の高分子固体電解質型燃料
電池である。ここで、ＤＢＰ吸油量とは、単位質量（１
００ｇ）の炭素微粉末担体に油（フタル酸ジブチル）を
浸み込ませたとき、この担体が吸収する油の量を示す値
である。このＤＢＰ吸油量は、炭素微粉末内の空間の大
きさと関連がありこの値が大きいと電極のガス拡散性を
大きくすることが可能となる。また、このようなＤＢＰ
吸油量の大きい担体を用いた触媒を空気極に適用した場
合、空気極で生じる水を効率よく排出することができ
る。しかしながら、ＤＢＰ吸油量が過大となると触媒と
したときの触媒利用率が低下するという難点がある。従
って、ＤＢＰ吸油量は請求項３記載の通り、１５０ｃｃ
／１００ｇ以上４９５ｃｃ／１００ｇ未満とするのが好
ましい。
【００１５】以上のように、本発明は電極の構成の改良
と触媒の担体の改良とを行うことから構成されるもので
ある。そして、本発明により、耐一酸化炭素触媒被毒性
に優れ、かつ、発生した水を高効率で排出する優れた高
分子固体電解質型燃料電池を得ることができるのであ
る。
と触媒の担体の改良とを行うことから構成されるもので
ある。そして、本発明により、耐一酸化炭素触媒被毒性
に優れ、かつ、発生した水を高効率で排出する優れた高
分子固体電解質型燃料電池を得ることができるのであ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な実施例を比
較例と共に示す。
較例と共に示す。
【００１７】[空気極の製造]：２．２％の白金を含有す
るジニトロジアミン白金硝酸溶液４５００ｇにＤＢＰ吸
油量１５０ｃｃ／１００ｇ以上４９５ｃｃ／１００ｇ未
満である炭素微粉末（商品名：Vulcan XC72）を１００
ｇ混合させ攪拌した後、還元剤として９８％エタノール
５５０ｍｌ添加した。この溶液を沸点（約９５℃）で６
時間、攪拌、反応させた。その後ろ過、乾燥し、白金担
持量５０％の電極触媒を製造した。
るジニトロジアミン白金硝酸溶液４５００ｇにＤＢＰ吸
油量１５０ｃｃ／１００ｇ以上４９５ｃｃ／１００ｇ未
満である炭素微粉末（商品名：Vulcan XC72）を１００
ｇ混合させ攪拌した後、還元剤として９８％エタノール
５５０ｍｌ添加した。この溶液を沸点（約９５℃）で６
時間、攪拌、反応させた。その後ろ過、乾燥し、白金担
持量５０％の電極触媒を製造した。
【００１８】そして、この電極触媒を高分子固体電解質
分散液（ナフィオン５％溶液）に浸漬し、超音波によっ
て分散させてペーストとした。このときの高分子固体電
解質と炭素微粉末との重量比は０．８である。そして、
このペーストをポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）で撥水化処理したカーボンペーパー上に展開させ
て、プレス後乾燥させて焼成して電極(空気極)とした。
分散液（ナフィオン５％溶液）に浸漬し、超音波によっ
て分散させてペーストとした。このときの高分子固体電
解質と炭素微粉末との重量比は０．８である。そして、
このペーストをポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）で撥水化処理したカーボンペーパー上に展開させ
て、プレス後乾燥させて焼成して電極(空気極)とした。
【００１９】[燃料極の製造]：１．５％の白金を含有す
るジニトロジアミン白金硝酸溶液４５００ｇに比表面積
５６０ｍ2／ｇ以上１２７０ｍ2未満の炭素微粉末（商品
名：ケッチェンブラックＥＣ）を１００ｇ混合させ攪拌
後、還元剤として９８％エタノール５５０ｍｌ添加し
た。この溶液を沸点（約９５℃）で６時間、攪拌、混合
し、白金を炭素微粉末に担持させた。
るジニトロジアミン白金硝酸溶液４５００ｇに比表面積
５６０ｍ2／ｇ以上１２７０ｍ2未満の炭素微粉末（商品
名：ケッチェンブラックＥＣ）を１００ｇ混合させ攪拌
後、還元剤として９８％エタノール５５０ｍｌ添加し
た。この溶液を沸点（約９５℃）で６時間、攪拌、混合
し、白金を炭素微粉末に担持させた。
【００２０】次に、８．２３２％のルテニウムを含有す
る塩化ルテニウム溶液３５．９６g（ルテニウム：２．
９６g）に水７１０mlを添加し、混合、攪拌した後、上
記白金触媒９．５ｇ（白金：３．８g）を浸漬させた。
さらに９５％エタノール６５mlを添加し、この混合溶液
を沸点（約９５℃）で６時間、攪拌反応させてルテニウ
ムを担持させた。反応終了後、ろ過、洗浄して６０℃で
乾燥させた。そして、５０％水素ガス（窒素バランス）
中で、０．５〜１時間９００℃に保持して熱処理をして
触媒を得た（白金とルテニウムの担持量５４％）。
る塩化ルテニウム溶液３５．９６g（ルテニウム：２．
９６g）に水７１０mlを添加し、混合、攪拌した後、上
記白金触媒９．５ｇ（白金：３．８g）を浸漬させた。
さらに９５％エタノール６５mlを添加し、この混合溶液
を沸点（約９５℃）で６時間、攪拌反応させてルテニウ
ムを担持させた。反応終了後、ろ過、洗浄して６０℃で
乾燥させた。そして、５０％水素ガス（窒素バランス）
中で、０．５〜１時間９００℃に保持して熱処理をして
触媒を得た（白金とルテニウムの担持量５４％）。
【００２１】そして、この電極触媒を空気極と同様の製
造手順にて高分子固体電解質分散液に浸漬し、分散させ
てペーストとし、撥水化処理後カーボンペーパー上に展
開させて、プレス後乾燥、焼成して電極とした。尚、こ
のときの高分子固体電解質と炭素微粉末との重量比は、
空気極の重量比より大きい１．２となるようにした。
造手順にて高分子固体電解質分散液に浸漬し、分散させ
てペーストとし、撥水化処理後カーボンペーパー上に展
開させて、プレス後乾燥、焼成して電極とした。尚、こ
のときの高分子固体電解質と炭素微粉末との重量比は、
空気極の重量比より大きい１．２となるようにした。
【００２２】[燃料電池の製造]：上記の製造方法で製造
した空気極及び燃料極で高分子固体電解質膜（商品名：
ナフィオン１１２）を挟んで燃料電池を製造した。
した空気極及び燃料極で高分子固体電解質膜（商品名：
ナフィオン１１２）を挟んで燃料電池を製造した。
【００２３】上記製造方法により製造した燃料電池につ
いて、燃料ガスを１００％水素とし、作動温度７０℃で
作動させたときのセル電位を測定したところ、電流密度
５００ｍＡ／ｃｍ2で５６０ｍＶであった。そして、こ
の電位測定中に、燃料ガスから一酸化炭素混合ガス（７
５％水素＋２５％二酸化炭素＋１００ｐｐｍ一酸化炭
素）に切り替えたときのセル電位を測定したところ、７
５ｍＶのセル電位の落ち込み（低下電位）が見られた。
いて、燃料ガスを１００％水素とし、作動温度７０℃で
作動させたときのセル電位を測定したところ、電流密度
５００ｍＡ／ｃｍ2で５６０ｍＶであった。そして、こ
の電位測定中に、燃料ガスから一酸化炭素混合ガス（７
５％水素＋２５％二酸化炭素＋１００ｐｐｍ一酸化炭
素）に切り替えたときのセル電位を測定したところ、７
５ｍＶのセル電位の落ち込み（低下電位）が見られた。
【００２４】これに対し、燃料極の高分子固体電解質と
炭素微粉末との重量比が空気極の高分子固体電解質と炭
素微粉末との重量比と等しい従来の燃料電池（重量比は
共に０．８）について、作動温度７０℃で作動させたと
ころ、電流密度５００ｍＡ／ｃｍ2でセル電位５５０ｍ
Ｖであったが、燃料ガスを一酸化炭素混合ガスに切り替
えたときの低下電位は１１０ｍＶであった。
炭素微粉末との重量比が空気極の高分子固体電解質と炭
素微粉末との重量比と等しい従来の燃料電池（重量比は
共に０．８）について、作動温度７０℃で作動させたと
ころ、電流密度５００ｍＡ／ｃｍ2でセル電位５５０ｍ
Ｖであったが、燃料ガスを一酸化炭素混合ガスに切り替
えたときの低下電位は１１０ｍＶであった。
【００２５】この結果、本発明にかかる燃料電池は、従
来の燃料電池と比較したとき、燃料ガスを切替えたとき
の低下電位、即ち、燃料ガス中の一酸化炭素による影響
が小さく、優れた耐一酸化炭素触媒被毒性を示すことが
わかった。
来の燃料電池と比較したとき、燃料ガスを切替えたとき
の低下電位、即ち、燃料ガス中の一酸化炭素による影響
が小さく、優れた耐一酸化炭素触媒被毒性を示すことが
わかった。
【００２６】本発明に係る燃料電池の性能をより明確に
するため、本発明者は両電極の高分子固体電解質と炭素
微粉末の重量比を変化させたときの性能比較を行った。
するため、本発明者は両電極の高分子固体電解質と炭素
微粉末の重量比を変化させたときの性能比較を行った。
【００２７】まず、空気極の高分子固体電解質と炭素微
粉末との重量比を０．６に固定して、燃料極の高分子固
体電解質と炭素微粉末との重量比を変化させた燃料電池
を作製し、これらに燃料ガスとして１００％水素を供給
して電流密度５００ｍＡ／ｃｍ2におけるセル電位を測
定した後、燃料ガスを一酸化炭素混合ガスに切り替えた
ときのセル電位の落ち込みを測定した。その結果を図１
に示す。
粉末との重量比を０．６に固定して、燃料極の高分子固
体電解質と炭素微粉末との重量比を変化させた燃料電池
を作製し、これらに燃料ガスとして１００％水素を供給
して電流密度５００ｍＡ／ｃｍ2におけるセル電位を測
定した後、燃料ガスを一酸化炭素混合ガスに切り替えた
ときのセル電位の落ち込みを測定した。その結果を図１
に示す。
【００２８】図１から、燃料極の高分子固体電解質と炭
素微粉末との重量比が空気極の高分子固体電解質と炭素
微粉末との重量比と等しい従来の燃料電池（重量比＝
０．６）に対して、燃料極の高分子固体電解質と炭素微
粉末との重量比を空気極の高分子固体電解質と炭素微粉
末との重量比よりも大きくすることにより、燃料ガスを
一酸化炭素混合ガスに切替えたときの低下電位は小さく
なり、電池特性が向上することがわかった。
素微粉末との重量比が空気極の高分子固体電解質と炭素
微粉末との重量比と等しい従来の燃料電池（重量比＝
０．６）に対して、燃料極の高分子固体電解質と炭素微
粉末との重量比を空気極の高分子固体電解質と炭素微粉
末との重量比よりも大きくすることにより、燃料ガスを
一酸化炭素混合ガスに切替えたときの低下電位は小さく
なり、電池特性が向上することがわかった。
【００２９】次に、燃料極の高分子固体電解質と炭素微
粉末との重量比を１．０に固定して、空気極の高分子固
体電解質と炭素微粉末との重量比を変化させた燃料電池
を作製し、これらの電流密度５００ｍＡ／ｃｍ2におけ
るシングルセル電位の値を測定した。その結果を図２に
示す。
粉末との重量比を１．０に固定して、空気極の高分子固
体電解質と炭素微粉末との重量比を変化させた燃料電池
を作製し、これらの電流密度５００ｍＡ／ｃｍ2におけ
るシングルセル電位の値を測定した。その結果を図２に
示す。
【００３０】図２から、燃料極の高分子固体電解質と炭
素微粉末との重量比が空気極の高分子固体電解質と炭素
微粉末との重量比と等しい従来の燃料電池（重量比＝
１．０）に対して、空気極の高分子固体電解質と炭素微
粉末との重量比を燃料極の高分子固体電解質と炭素微粉
末との重量比よりも小さくすることにより、電位値の増
大がみられ、電池特性が向上することがわかった。
素微粉末との重量比が空気極の高分子固体電解質と炭素
微粉末との重量比と等しい従来の燃料電池（重量比＝
１．０）に対して、空気極の高分子固体電解質と炭素微
粉末との重量比を燃料極の高分子固体電解質と炭素微粉
末との重量比よりも小さくすることにより、電位値の増
大がみられ、電池特性が向上することがわかった。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、まず、燃料極の高分子
固体電解質と炭素微粉末との重量比を空気極の高分子固
体電解質と炭素微粉末との重量比よりも大きくすること
で、耐一酸化炭素触媒被毒に優れた燃料極を有する燃料
電池を得ることができる。更に、比表面積及びＤＢＰ吸
油量について一定の値を有する担体を用いた担持触媒で
電極を構成させることで、触媒活性に優れ、排水性に優
れた電極を有する燃料電池を得ることができる。そし
て、これらの組み合わせにより優れた燃料電池特性を示
す高分子固体電解質型燃料電池を得ることができる。
固体電解質と炭素微粉末との重量比を空気極の高分子固
体電解質と炭素微粉末との重量比よりも大きくすること
で、耐一酸化炭素触媒被毒に優れた燃料極を有する燃料
電池を得ることができる。更に、比表面積及びＤＢＰ吸
油量について一定の値を有する担体を用いた担持触媒で
電極を構成させることで、触媒活性に優れ、排水性に優
れた電極を有する燃料電池を得ることができる。そし
て、これらの組み合わせにより優れた燃料電池特性を示
す高分子固体電解質型燃料電池を得ることができる。
【図１】燃料極の高分子固体電解質と炭素微粉末との重
量比を変化させたときの燃料電池の低下電位値を示すグ
ラフ。
量比を変化させたときの燃料電池の低下電位値を示すグ
ラフ。
【図２】空気極の高分子固体電解質と炭素微粉末との重
量比を変化させたときの燃料電池のセル電位値を示すグ
ラフ。
量比を変化させたときの燃料電池のセル電位値を示すグ
ラフ。
フロントページの続き (72)発明者 井上 昌彦 神奈川県平塚市新町２番73号 田中貴金属 工業株式会社技術開発センター内 Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS01 BB12 CC06 DD08 EE03 EE05 EE19 HH00 HH02 5H026 AA06 BB08 EE02 EE05 HH00 HH02
Claims (3)
- 【請求項１】 炭素微粉末に貴金属を担持させた触媒と
高分子固体電解質とを混合してなる一対の電極（燃料
極、空気極）と、これら一対の電極により挟持された高
分子固体電解質膜とを備えた高分子固体電解質型燃料電
池において、燃料極を構成する高分子固体電解質と炭素
微粉末との重量比（高分子固体電解質重量／炭素微粉末
重量）が、空気極を構成する高分子固体電解質と炭素微
粉末との重量比（高分子固体電解質重量／炭素微粉末重
量）よりも大きいことを特徴とする高分子固体電解質型
燃料電池。 - 【請求項２】 燃料極は、比表面積が５６０ｍ2／ｇ以
上１２７０ｍ2／ｇ未満の炭素微粉末に貴金属を担持さ
せた触媒と高分子固体電解質とを混合したものである請
求項１記載の高分子固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】 空気極は、ＤＢＰ吸油量が１５０ｃｃ／
１００ｇ以上４９５ｃｃ／１００ｇ未満の炭素微粉末に
貴金属を担持させた触媒と高分子固体電解質とを混合し
たものである請求項１又は請求項２のいずれかに記載の
高分子固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10269580A JP2000100447A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 高分子固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10269580A JP2000100447A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 高分子固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000100447A true JP2000100447A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=17474351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10269580A Pending JP2000100447A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 高分子固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000100447A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002093670A1 (fr) * | 2001-05-11 | 2002-11-21 | Kureha Chemical Industry Company, Limited | Separateur pour pile a combustible de type polymere a l'etat solide et procede de fabrication associe |
| JP2003109615A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用膜・電極接合体 |
| JP2005235552A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Fujitsu Ltd | 直接メタノール型燃料電池 |
| US7201993B2 (en) | 2000-08-04 | 2007-04-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
-
1998
- 1998-09-24 JP JP10269580A patent/JP2000100447A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7201993B2 (en) | 2000-08-04 | 2007-04-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| US7455703B2 (en) | 2000-08-04 | 2008-11-25 | Panasonic Corporation | Method for manufacturing polymer electrolyte fuel cell |
| WO2002093670A1 (fr) * | 2001-05-11 | 2002-11-21 | Kureha Chemical Industry Company, Limited | Separateur pour pile a combustible de type polymere a l'etat solide et procede de fabrication associe |
| US7128996B2 (en) | 2001-05-11 | 2006-10-31 | Kureha Corporation | Separator for solid polymer fuel cells, and production process thereof |
| CN1316659C (zh) * | 2001-05-11 | 2007-05-16 | 株式会社吴羽 | 固体高分子型燃料电池用隔板及其制备方法 |
| JP2003109615A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用膜・電極接合体 |
| JP2005235552A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Fujitsu Ltd | 直接メタノール型燃料電池 |
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