JP2000323145A - 電気化学触媒及び該電気化学触媒を用いた燃料電池 - Google Patents
電気化学触媒及び該電気化学触媒を用いた燃料電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】リン酸型燃料電池のカソード触媒のごとき過酷
な条件下においても長期にわたり触媒活性の維持される
ものとする。 【解決手段】白金と遷移金属から構成される合金微粒子
をカーボンブラックに担持させた合金担持触媒より構成
するものにおいて、合金微粒子を不規則な結晶構造を備
えるものとする。
な条件下においても長期にわたり触媒活性の維持される
ものとする。 【解決手段】白金と遷移金属から構成される合金微粒子
をカーボンブラックに担持させた合金担持触媒より構成
するものにおいて、合金微粒子を不規則な結晶構造を備
えるものとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池などの
電気化学反応を応用した機器に用いられる電気化学触媒
及びこれを用いた燃料電池に関する。
電気化学反応を応用した機器に用いられる電気化学触媒
及びこれを用いた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気化学反応を応用した機器としてりん
酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）を例にとり、従来の技術を説
明する。
酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）を例にとり、従来の技術を説
明する。
【０００３】りん酸型燃料電池は、電解質としてりん酸
を用い、その両側にアノード（燃料電極）とカソード
（酸化剤電極）を配して構成される。燃料として水素
を、酸化剤として酸素を用いた場合の各電極での反応を
次式（１）、（２）に、また全反応を式（３）に示す。
を用い、その両側にアノード（燃料電極）とカソード
（酸化剤電極）を配して構成される。燃料として水素
を、酸化剤として酸素を用いた場合の各電極での反応を
次式（１）、（２）に、また全反応を式（３）に示す。
【０００４】
【化１】 アノード反応 ； Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- （１） カソード反応 ； 1/2 Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2Ｏ （２） 全反応 ； Ｈ2 ＋ 1/2Ｏ2 →Ｈ2Ｏ （３） すなわち、アノードでは、外部から供給された水素が、
アノード電極内に配置される触媒の作用によりプロトン
と電子に解離する。生成したプロトンは、電解質である
りん酸中を移動してカソードに到達する。カソードで
は、外部から供給された酸素と、電解質中を移動してき
たプロトンと、外部回路を通ってきた電子とが、カソー
ド電極内に配置される触媒の作用によって反応し、水蒸
気を生成する。
アノード電極内に配置される触媒の作用によりプロトン
と電子に解離する。生成したプロトンは、電解質である
りん酸中を移動してカソードに到達する。カソードで
は、外部から供給された酸素と、電解質中を移動してき
たプロトンと、外部回路を通ってきた電子とが、カソー
ド電極内に配置される触媒の作用によって反応し、水蒸
気を生成する。
【０００５】上記の反応においては、（１）式のアノー
ド反応の反応速度に比べて、（２）式のカソード反応の
反応速度が圧倒的に遅いので、より速い速度でカソード
反応が進められる触媒の開発が進められている。
ド反応の反応速度に比べて、（２）式のカソード反応の
反応速度が圧倒的に遅いので、より速い速度でカソード
反応が進められる触媒の開発が進められている。
【０００６】開発当初は、カソード触媒として白金黒が
用いられていたが、白金黒は表面積が小さいので、実用
レベルの出力を得るには白金を多量に用いる必要があ
り、非常に不経済であった。このため、同量の白金でよ
り大きな表面積が得られるものとして、カーボンブラッ
ク等を担体とし、これに白金を担持させた自己担持触媒
が開発された。しかしながら、この白金単独の担持触媒
では触媒活性が十分でなく、しかも耐久性もそれほど期
待できないことから、その後、白金と、Fe，Co，Ni等の
遷移金属からなる合金担持触媒が開発され、使用されて
いる。
用いられていたが、白金黒は表面積が小さいので、実用
レベルの出力を得るには白金を多量に用いる必要があ
り、非常に不経済であった。このため、同量の白金でよ
り大きな表面積が得られるものとして、カーボンブラッ
ク等を担体とし、これに白金を担持させた自己担持触媒
が開発された。しかしながら、この白金単独の担持触媒
では触媒活性が十分でなく、しかも耐久性もそれほど期
待できないことから、その後、白金と、Fe，Co，Ni等の
遷移金属からなる合金担持触媒が開発され、使用されて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】りん酸型燃料電池の触
媒は、約 200℃の温度で用いられ、しかも腐食性の高い
高濃度のりん酸に曝される。りん酸型燃料電池の運転目
標時間は最低でも４万時間と云われており、これを達成
するためには、触媒はこの過酷な条件下でも長時間にわ
たり触媒活性を維持する必要がある。
媒は、約 200℃の温度で用いられ、しかも腐食性の高い
高濃度のりん酸に曝される。りん酸型燃料電池の運転目
標時間は最低でも４万時間と云われており、これを達成
するためには、触媒はこの過酷な条件下でも長時間にわ
たり触媒活性を維持する必要がある。
【０００８】本発明の目的は、上記のごとき過酷な条件
下でも長時間にわたり触媒活性が維持され、より耐久性
の高い電気化学触媒及び長時間特性を低下させることな
く運転可能な燃料電池を提供することにある。
下でも長時間にわたり触媒活性が維持され、より耐久性
の高い電気化学触媒及び長時間特性を低下させることな
く運転可能な燃料電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、電気化学触媒を、白金と遷移
金属、例えば、８族第１列の元素（Fe，Co，Ni）の中か
ら選定された１種類以上の元素、から構成される合金微
粒子をカーボンブラックに担持させた合金担持触媒より
構成し、かつ、上記の合金微粒子を不規則な結晶構造を
備えるものとする。
めに、本発明においては、電気化学触媒を、白金と遷移
金属、例えば、８族第１列の元素（Fe，Co，Ni）の中か
ら選定された１種類以上の元素、から構成される合金微
粒子をカーボンブラックに担持させた合金担持触媒より
構成し、かつ、上記の合金微粒子を不規則な結晶構造を
備えるものとする。
【００１０】以下、白金−コバルト合金担持触媒を例に
採り、上記の手段の作用を説明する。白金−コバルト２
成分系では広い組成範囲でα固溶体（不規則構造）が形
成されるが、49.4at％Coの組成では、825 ℃以下におい
て図２に示した CuAu 型の正方晶の規則構造 CoPt （格
子定数；a = 3.803, c = 3.701）を採ることが知られて
いる。この規則構造では、白金は面心立方構造の（1/2,
1/2, 0 ）の位置を占め、コバルトは残りの（1/2, 0,
1/2 ）と（0, 1/2, 1/2 ）の位置を占めると考えられて
いる。この組成における規則構造と不規則構造の区別は
Ｘ線回折により明確に行うことができる。つまり、不規
則構造においては、（1 1 1 ）面の回折線より低角度側
には回折線は現れないが、規則構造では、（1 1 1 ）面
より低角度側に回折線が現れる。また（1 1 1 ）面より
高角度側にも、不規則構造では観察されない回折線が現
れる。
採り、上記の手段の作用を説明する。白金−コバルト２
成分系では広い組成範囲でα固溶体（不規則構造）が形
成されるが、49.4at％Coの組成では、825 ℃以下におい
て図２に示した CuAu 型の正方晶の規則構造 CoPt （格
子定数；a = 3.803, c = 3.701）を採ることが知られて
いる。この規則構造では、白金は面心立方構造の（1/2,
1/2, 0 ）の位置を占め、コバルトは残りの（1/2, 0,
1/2 ）と（0, 1/2, 1/2 ）の位置を占めると考えられて
いる。この組成における規則構造と不規則構造の区別は
Ｘ線回折により明確に行うことができる。つまり、不規
則構造においては、（1 1 1 ）面の回折線より低角度側
には回折線は現れないが、規則構造では、（1 1 1 ）面
より低角度側に回折線が現れる。また（1 1 1 ）面より
高角度側にも、不規則構造では観察されない回折線が現
れる。
【００１１】白金−コバルト合金担持触媒は、規則／不
規則の結晶構造によらず、りん酸と接触すると合金粒子
表面層のコバルトがりん酸に溶解し、合金表面は実質的
に白金単独の層になることがＸＰＳの測定により調べら
れている。
規則の結晶構造によらず、りん酸と接触すると合金粒子
表面層のコバルトがりん酸に溶解し、合金表面は実質的
に白金単独の層になることがＸＰＳの測定により調べら
れている。
【００１２】また、本発明者らの検討によれば、合金粒
子がりん酸と接触し、合金触媒表面からコバルトが溶解
した後もＸ線回折の回折角から求めた格子定数には大き
な変化が見られなかった。すなわち、合金相が規則構造
である場合でも、また不規則構造である場合でも、初期
的には、合金粒子表面においてコバルトが溶出した後に
は空格子点が残り、白金の格子はコバルト溶出前と比較
してほとんど変化しないものと推定される。
子がりん酸と接触し、合金触媒表面からコバルトが溶解
した後もＸ線回折の回折角から求めた格子定数には大き
な変化が見られなかった。すなわち、合金相が規則構造
である場合でも、また不規則構造である場合でも、初期
的には、合金粒子表面においてコバルトが溶出した後に
は空格子点が残り、白金の格子はコバルト溶出前と比較
してほとんど変化しないものと推定される。
【００１３】電極での電気化学反応は、触媒表面におい
て起こると考えられている。この触媒表面について考え
ると、合金触媒においても、触媒がりん酸と接触する
と、その表面は実質的に白金単独になるので、白金単独
の粒子を担体に担持させた白金担持触媒と何ら変わるこ
とがないように思われるが、実際には、よく知られてい
るように、白金担持触媒に比べて合金触媒の方が活性、
ならびに耐久性の点で優れている。触媒表面がいずれも
白金であるにもかかわらず、その活性や耐久性に違いが
生じる原因についてはまだ解明されていないが、白金の
格子定数が 3.924であるのに対して、白金と遷移金属と
で合金を形成すると、前述のごとく、格子定数が小さく
なる（格子が縮む）ので、組成的には同じ白金であって
も、この格子の縮み（原子間距離の短縮）により燃料電
池のカソード反応の速度が速くなるものと考えられてい
る。
て起こると考えられている。この触媒表面について考え
ると、合金触媒においても、触媒がりん酸と接触する
と、その表面は実質的に白金単独になるので、白金単独
の粒子を担体に担持させた白金担持触媒と何ら変わるこ
とがないように思われるが、実際には、よく知られてい
るように、白金担持触媒に比べて合金触媒の方が活性、
ならびに耐久性の点で優れている。触媒表面がいずれも
白金であるにもかかわらず、その活性や耐久性に違いが
生じる原因についてはまだ解明されていないが、白金の
格子定数が 3.924であるのに対して、白金と遷移金属と
で合金を形成すると、前述のごとく、格子定数が小さく
なる（格子が縮む）ので、組成的には同じ白金であって
も、この格子の縮み（原子間距離の短縮）により燃料電
池のカソード反応の速度が速くなるものと考えられてい
る。
【００１４】また、空格子点を持つ構造は準安定な状態
であると考えられ、これが安定な状態へと変化するには
ある程度の時間が必要であり、これが、白金担持触媒に
比べて合金触媒の方が安定な原因ではないかと考えられ
ている。
であると考えられ、これが安定な状態へと変化するには
ある程度の時間が必要であり、これが、白金担持触媒に
比べて合金触媒の方が安定な原因ではないかと考えられ
ている。
【００１５】次に、合金触媒中の規則／不規則の結晶構
造に着目すると、Pt : Co = 50：50（原子比）の組成で
は、規則構造の場合には前述のごとく CuAu 型の正方晶
を採り、格子のａ軸あるいはｂ軸に比べてｃ軸はより縮
む構造を採る。これに対して、コバルト原子と白金原子
がランダムに置換している不規則構造では、格子はａ
軸、ｂ軸、ｃ軸ともに均等に縮む立方晶の構造を採るこ
とが知られている。したがって、この正方晶と立方晶と
の差が、規則構造と不規則構造との活性、耐久性の差と
なって現れるものと考えられる。
造に着目すると、Pt : Co = 50：50（原子比）の組成で
は、規則構造の場合には前述のごとく CuAu 型の正方晶
を採り、格子のａ軸あるいはｂ軸に比べてｃ軸はより縮
む構造を採る。これに対して、コバルト原子と白金原子
がランダムに置換している不規則構造では、格子はａ
軸、ｂ軸、ｃ軸ともに均等に縮む立方晶の構造を採るこ
とが知られている。したがって、この正方晶と立方晶と
の差が、規則構造と不規則構造との活性、耐久性の差と
なって現れるものと考えられる。
【００１６】また、本発明者らによる結晶構造シミュレ
ーションによれば、白金とコバルトの比率が 50 : 50
（原子比）の場合の白金原子の周りに存在する白金原子
の数（配位数）は、規則構造の場合には４であるが、不
規則構造の場合には６であることが判明した。すなわ
ち、合金触媒表面のコバルトが溶出し、空格子点ができ
た後も白金−白金の配位数は不規則構造の方が多く、こ
れも、規則構造と不規則構造の挙動の違いに影響を与え
るものと考えられる。
ーションによれば、白金とコバルトの比率が 50 : 50
（原子比）の場合の白金原子の周りに存在する白金原子
の数（配位数）は、規則構造の場合には４であるが、不
規則構造の場合には６であることが判明した。すなわ
ち、合金触媒表面のコバルトが溶出し、空格子点ができ
た後も白金−白金の配位数は不規則構造の方が多く、こ
れも、規則構造と不規則構造の挙動の違いに影響を与え
るものと考えられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例を挙げて説
明する。 ＜実施例１＞Cabot 社製、商品名 Vulcan XC−72R を約
2800 ℃で熱処理し、表面積が約 100 m2/ｇの担体を得
る。この担体 74 ｇを脱イオン水３リットルに分散させ
る。この後、白金として 20 ｇを含有する塩化白金酸水
溶液を添加し、十分攪拌しながら液の温度を 50 ℃まで
上昇させ、この状態で２時間攪拌を行う。続いて、炭酸
ナトリウム水溶液を添加して溶液のｐＨを 10 以上とし
たのち、ギ酸ナトリウム 17 ｇを含む水溶液１リットル
を約２時間かけて徐々に添加する。この液をさらに１時
間攪拌したのち濾過分離する。得られたケーキから塩素
が検出されなくなるまで脱イオン水による洗浄−濾過を
繰り返したのち、真空乾燥器により乾燥する。このよう
にして得られた触媒（以下、触媒Ａと呼ぶ）の組成分析
結果によれば、白金は 21.3 wt％であった。また、Ｘ線
回折の（2 2 0 ）面の回折ピークの半値幅から求めた白
金粒子の平均径は約 35 Å（約3.5 nm）であった。
明する。 ＜実施例１＞Cabot 社製、商品名 Vulcan XC−72R を約
2800 ℃で熱処理し、表面積が約 100 m2/ｇの担体を得
る。この担体 74 ｇを脱イオン水３リットルに分散させ
る。この後、白金として 20 ｇを含有する塩化白金酸水
溶液を添加し、十分攪拌しながら液の温度を 50 ℃まで
上昇させ、この状態で２時間攪拌を行う。続いて、炭酸
ナトリウム水溶液を添加して溶液のｐＨを 10 以上とし
たのち、ギ酸ナトリウム 17 ｇを含む水溶液１リットル
を約２時間かけて徐々に添加する。この液をさらに１時
間攪拌したのち濾過分離する。得られたケーキから塩素
が検出されなくなるまで脱イオン水による洗浄−濾過を
繰り返したのち、真空乾燥器により乾燥する。このよう
にして得られた触媒（以下、触媒Ａと呼ぶ）の組成分析
結果によれば、白金は 21.3 wt％であった。また、Ｘ線
回折の（2 2 0 ）面の回折ピークの半値幅から求めた白
金粒子の平均径は約 35 Å（約3.5 nm）であった。
【００１８】次に、上記の触媒Ａを脱イオン水３リット
ルに分散させる。これに、６ｇのコバルトを含む硝酸コ
バルト水溶液を添加し、液の温度を 25 ℃に設定して２
時間攪拌する。この後に 29 wt％アンモニア水 33 ｇを
含むアンモニア水１リットルを約２時間かけて添加した
後、さらに１時間攪拌する。この後、ケーキを濾過分離
し、ろ液のｐＨが中性になるまで濾過−洗浄を繰り返し
たのち、得られたケーキを真空乾燥して触媒（以下、触
媒Ｂと呼ぶ）を得た。
ルに分散させる。これに、６ｇのコバルトを含む硝酸コ
バルト水溶液を添加し、液の温度を 25 ℃に設定して２
時間攪拌する。この後に 29 wt％アンモニア水 33 ｇを
含むアンモニア水１リットルを約２時間かけて添加した
後、さらに１時間攪拌する。この後、ケーキを濾過分離
し、ろ液のｐＨが中性になるまで濾過−洗浄を繰り返し
たのち、得られたケーキを真空乾燥して触媒（以下、触
媒Ｂと呼ぶ）を得た。
【００１９】触媒Ｂを管状炉内に配置し、窒素雰囲気に
置換した後、 900℃で２時間熱処理を行う。熱処理終了
後、反応管ごと電気炉から取出し、 400℃まで３分間以
内で急激に冷却し触媒（以下、触媒Ｃと呼ぶ）を得た。
置換した後、 900℃で２時間熱処理を行う。熱処理終了
後、反応管ごと電気炉から取出し、 400℃まで３分間以
内で急激に冷却し触媒（以下、触媒Ｃと呼ぶ）を得た。
【００２０】触媒Ｃは、組成分析の結果、白金 20.1 wt
％、コバルト5.9 wt％であった。また、Ｘ線回折測定で
は規則構造に起因するピークは検出されず、（2 2 0 ）
面の回折ピークの半値幅から求めた合金粒子の結晶子径
は約 60 Å（約 6.0 nm ）であった。 ＜実施例２＞実施例１の触媒Ａを脱イオン水３リットル
に分散させる。この後、実施例１の硝酸コバルト水溶液
の代わりに、 6ｇのニッケルを含む硝酸ニッケル水溶液
を添加し、実施例１に記載の方法で触媒Ａにニッケルを
担持した後、さらに実施例１に記載の方法で熱処理を行
って触媒（以下、触媒Ｄと呼ぶ）を得た。触媒Ｄは、組
成分析の結果、白金 20.0 wt％、コバルト6.0 wt％であ
った。また、Ｘ線回折測定では規則構造に起因するピー
クは検出されず、（2 2 0 ）面の回折ピークの半値幅か
ら算出した合金粒子の結晶子径は約 65 Å（約 6.5 nm
）であった。 ＜実施例３＞実施例２において、硝酸ニッケル水溶液の
代わりに、5.7 ｇの鉄を含む硝酸鉄水溶液を用い、同様
の方法で触媒Ａに鉄を担持させ、熱処理を行って触媒
（以下、触媒Ｅと呼ぶ）を得た。
％、コバルト5.9 wt％であった。また、Ｘ線回折測定で
は規則構造に起因するピークは検出されず、（2 2 0 ）
面の回折ピークの半値幅から求めた合金粒子の結晶子径
は約 60 Å（約 6.0 nm ）であった。 ＜実施例２＞実施例１の触媒Ａを脱イオン水３リットル
に分散させる。この後、実施例１の硝酸コバルト水溶液
の代わりに、 6ｇのニッケルを含む硝酸ニッケル水溶液
を添加し、実施例１に記載の方法で触媒Ａにニッケルを
担持した後、さらに実施例１に記載の方法で熱処理を行
って触媒（以下、触媒Ｄと呼ぶ）を得た。触媒Ｄは、組
成分析の結果、白金 20.0 wt％、コバルト6.0 wt％であ
った。また、Ｘ線回折測定では規則構造に起因するピー
クは検出されず、（2 2 0 ）面の回折ピークの半値幅か
ら算出した合金粒子の結晶子径は約 65 Å（約 6.5 nm
）であった。 ＜実施例３＞実施例２において、硝酸ニッケル水溶液の
代わりに、5.7 ｇの鉄を含む硝酸鉄水溶液を用い、同様
の方法で触媒Ａに鉄を担持させ、熱処理を行って触媒
（以下、触媒Ｅと呼ぶ）を得た。
【００２１】触媒Ｅは、組成分析の結果、白金 20.0 wt
％、コバルト5.6 wt％であった。また、Ｘ線回折測定で
は規則構造に起因するピークは検出されず、（2 2 0 ）
面の回折ピークの半値幅から算出した合金粒子の結晶子
径は約 68 Å（約 6.8 nm ）であった。 ＜比較例＞実施例１で得た触媒Ｂを管状炉内に配置し、
窒素雰囲気に置換した後、900 ℃で２時間熱処理を行
う。熱処理終了後、10時間をかけて室温まで冷却し、触
媒（以下、触媒Ｆと呼ぶ）を得た。
％、コバルト5.6 wt％であった。また、Ｘ線回折測定で
は規則構造に起因するピークは検出されず、（2 2 0 ）
面の回折ピークの半値幅から算出した合金粒子の結晶子
径は約 68 Å（約 6.8 nm ）であった。 ＜比較例＞実施例１で得た触媒Ｂを管状炉内に配置し、
窒素雰囲気に置換した後、900 ℃で２時間熱処理を行
う。熱処理終了後、10時間をかけて室温まで冷却し、触
媒（以下、触媒Ｆと呼ぶ）を得た。
【００２２】触媒Ｆは、組成分析の結果、白金 20.0 wt
％、コバルト6.0 wt％であった。また、Ｘ線回折測定で
は、同一組成で熱処理条件の異なる触媒Ｃでは観測され
なかった規則構造に起因するピークが観測された。（2
2 0 ）面の回折ピークの半値幅から算出した合金粒子の
結晶子径は約 62 Å（約 6.2 nm ）であった。
％、コバルト6.0 wt％であった。また、Ｘ線回折測定で
は、同一組成で熱処理条件の異なる触媒Ｃでは観測され
なかった規則構造に起因するピークが観測された。（2
2 0 ）面の回折ピークの半値幅から算出した合金粒子の
結晶子径は約 62 Å（約 6.2 nm ）であった。
【００２３】図１は、上述の実施例の中から代表的なも
のとして選定した触媒Ｃと、比較例として製作した触媒
Ｆを、それぞれカソードに組み込んで構成した燃料電池
の単セルの端子電圧の経時変化を示す特性図である。カ
ソード中に含まれる白金量は、ともに 1.0 mg/cm2 であ
る。また、アノードには同一仕様の触媒を用い、その白
金量は 0.5 mg/cm2 とした。運転条件は、いずれも温度
200℃、電流密度 300mA／cm2 である。
のとして選定した触媒Ｃと、比較例として製作した触媒
Ｆを、それぞれカソードに組み込んで構成した燃料電池
の単セルの端子電圧の経時変化を示す特性図である。カ
ソード中に含まれる白金量は、ともに 1.0 mg/cm2 であ
る。また、アノードには同一仕様の触媒を用い、その白
金量は 0.5 mg/cm2 とした。運転条件は、いずれも温度
200℃、電流密度 300mA／cm2 である。
【００２４】図１から明らかなように、触媒Ｃをカソー
ドに用いた単セルは、触媒Ｆをカソードに用いた単セル
に比較して、運転初期には多少性能が低いが、時間が経
過しても安定した特性を示している。これに対して、触
媒Ｆをカソードに用いた単セルは、運転初期の性能は良
いが、運転時間の経過とともに端子電圧が低下してお
り、明らかに劣化が認められる。これらの結果より、同
一組成の触媒であっても、触媒Ｃのごとき不規則構造を
もつ触媒の方が、触媒Ｆのごとき規則構造をもつ触媒よ
り安定であると判断される。
ドに用いた単セルは、触媒Ｆをカソードに用いた単セル
に比較して、運転初期には多少性能が低いが、時間が経
過しても安定した特性を示している。これに対して、触
媒Ｆをカソードに用いた単セルは、運転初期の性能は良
いが、運転時間の経過とともに端子電圧が低下してお
り、明らかに劣化が認められる。これらの結果より、同
一組成の触媒であっても、触媒Ｃのごとき不規則構造を
もつ触媒の方が、触媒Ｆのごとき規則構造をもつ触媒よ
り安定であると判断される。
【００２５】図１では、白金と遷移金属の８族第１列の
元素 Co との合金微粒子を用いて構成された触媒Ｃを代
表例としてカソードに用いた単セルの特性を示したが、
触媒Ｃと同様に遷移金属の８族第１列の元素 Ni あるい
は Fe との合金微粒子を用いて構成され、かつ触媒Ｃと
同様に不規則構造をもつ触媒Ｄや触媒Ｅを用いて燃料電
池の単セルを構成することとしても同様に安定した特性
を示すことが容易に類推される。
元素 Co との合金微粒子を用いて構成された触媒Ｃを代
表例としてカソードに用いた単セルの特性を示したが、
触媒Ｃと同様に遷移金属の８族第１列の元素 Ni あるい
は Fe との合金微粒子を用いて構成され、かつ触媒Ｃと
同様に不規則構造をもつ触媒Ｄや触媒Ｅを用いて燃料電
池の単セルを構成することとしても同様に安定した特性
を示すことが容易に類推される。
【００２６】
【発明の効果】上述のごとく、本発明においては、電気
化学触媒を、白金と遷移金属から構成される合金微粒子
をカーボンブラックに担持させた合金担持触媒より構成
し、かつ、その合金微粒子を不規則な結晶構造を備える
ものとしたので、長時間にわたり触媒活性が維持される
こととなり、りん酸型燃料電池のごとき過酷な条件下に
おいても仕様可能な耐久性の高い電気化学触媒が得られ
ることとなった。
化学触媒を、白金と遷移金属から構成される合金微粒子
をカーボンブラックに担持させた合金担持触媒より構成
し、かつ、その合金微粒子を不規則な結晶構造を備える
ものとしたので、長時間にわたり触媒活性が維持される
こととなり、りん酸型燃料電池のごとき過酷な条件下に
おいても仕様可能な耐久性の高い電気化学触媒が得られ
ることとなった。
【図１】実施例の触媒Ｃ、ならびに比較例の触媒Ｆをカ
ソードに組み込んで構成した燃料電池の単セルの端子電
圧の経時変化を比較して示す特性図
ソードに組み込んで構成した燃料電池の単セルの端子電
圧の経時変化を比較して示す特性図
【図２】白金−コバルトの規則結晶格子を示す模式図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G069 AA03 AA08 AA09 BA08A BA08B BA08C BC65A BC65B BC65C BC66A BC66B BC66C BC67A BC67B BC67C BC68A BC68B BC68C BC75A BC75B BC75C CC32 DA06 EA01Y EA02Y EB18Y EB19 FA02 FB08 5H018 AA04 AS03 BB01 BB12 BB13 BB16 CC06 EE02 EE03 EE05 EE10
Claims (3)
- 【請求項１】カーボンブラックを担体とし、これに白金
と遷移金属から構成される合金微粒子を担持させた合金
担持触媒よりなり、かつ、前記合金微粒子が不規則な結
晶構造を備えてなることを特徴とする電気化学触媒。 - 【請求項２】合金微粒子を構成する前記の遷移金属が、
８族第１列の元素（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）の中から選定さ
れた１種類以上の元素であることを特徴とする請求項１
記載の電気化学触媒。 - 【請求項３】請求項１または２記載の電気化学触媒をカ
ソード電極の触媒層に用いたことを特徴とする燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135310A JP2000323145A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 電気化学触媒及び該電気化学触媒を用いた燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135310A JP2000323145A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 電気化学触媒及び該電気化学触媒を用いた燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323145A true JP2000323145A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15148749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11135310A Pending JP2000323145A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 電気化学触媒及び該電気化学触媒を用いた燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323145A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113314718A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-08-27 | 北京工业大学 | 一种抑制Pt-Co纳米线催化剂中Co元素弥散析出的合成方法 |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP11135310A patent/JP2000323145A/ja active Pending
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