JP2003086192A - Fuel cell and its manufacturing method - Google Patents

Fuel cell and its manufacturing method

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JP2003086192A
JP2003086192A JP2001275083A JP2001275083A JP2003086192A JP 2003086192 A JP2003086192 A JP 2003086192A JP 2001275083 A JP2001275083 A JP 2001275083A JP 2001275083 A JP2001275083 A JP 2001275083A JP 2003086192 A JP2003086192 A JP 2003086192A
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fuel cell
oxide
catalyst
polymer electrolyte
electrode
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JP2001275083A
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Atsuo Muneuchi
篤夫 宗内
Shinsuke Oyagi
晋輔 大八木
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Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
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Toshiba International Fuel Cells Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a cell's characteristics, simplify its arrangement, and reduce the amounts of noble metals used, particularly by improving an oxidant electrode to prevent the cell's performance from being decreased by the permeation of liquid fuel such as hydrogen or methanol to an oxidant. SOLUTION: A generating element comprises a fuel electrode 2, a catalyst/ oxide/polymer electrolyte thin layer 4 and a metal catalyst layer 5 serving as the oxidant electrode 4A, and an electrolyte membrane 3 formed of a polymer membrane sandwiched inbetween. Gas flow distribution panels 8 and 9 which respectively form a fuel flow passage and an oxidant flow passage are provided on the respective outer surfaces of the fuel electrode 2 and the oxidant electrode 4A serving as generating elements, to constitute a unit cell. The catalyst/oxide/ polymer electrolyte thin layer 4 is composed of a surface-modified oxide having at least one selected from oxides or from among an SO3 H group, a COOH group, a PO3 H group and an OH group; a catalyst in which at least one kind of metal selected from among platinum, palladium, rhodium and iridium is dispersed and supported on at least either a carbon powder or carbon fiber; and a solid polymer electrolyte material.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電極、電解質
層および酸化剤剤電極を有する燃料電池、特に酸化剤電
極に高性能な特性をもたらすことができる燃料電池およ
びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell having a fuel electrode, an electrolyte layer and an oxidant electrode, and more particularly to a fuel cell which can bring high performance characteristics to the oxidant electrode and a method for producing the same. .

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、水素含有ガスまたは有機ア
ルコール等と酸素を含むガスとを触媒が付与された多孔
質電極に供給して、発電を行う発電機である。水素は電
極上で酸化され、水素イオンは電解質を伝導し、カソー
ド側に移動する。カソードでは、供給された酸素と移動
してきた水素イオンが反応して水を生成する。また、電
子は外部回路を流通することにより、電気エネルギーを
生成する。
2. Description of the Related Art A fuel cell is a generator for supplying electric power by supplying a hydrogen-containing gas, an organic alcohol or the like and a gas containing oxygen to a porous electrode provided with a catalyst. Hydrogen is oxidized on the electrode, and hydrogen ions conduct through the electrolyte and move to the cathode side. At the cathode, the supplied oxygen reacts with the transferred hydrogen ions to produce water. In addition, the electrons generate electric energy by flowing through the external circuit.

【0003】燃料電池のうち、電解質として水素イオン
導電体を有する固体高分子膜を用いた固体高分子形燃料
電池は、コンパクトで高出力密度が得られ、かつ簡略シ
ステムで運転が可能なことから、宇宙用や定置用のオン
サイト用や車両用等の移動用電源として注目されてい
る。即ち、この燃料電池は、燃料電極と、酸化剤電極
と、これらに挟持された高分子膜からなる電解質膜とに
より発電素子を構成し、この発電素子の外側面に、それ
ぞれ燃料流路および酸化剤流路を形成するガス配流板を
設けることにより、単位セルを構成している。高分子電
解質膜としては、パーフルオロカーボンスルホン酸膜
(例えばナフィオン 商品名、デュポン社製)などが用
いられている。
Among the fuel cells, a solid polymer fuel cell using a solid polymer membrane having a hydrogen ion conductor as an electrolyte is compact, has high output density, and can be operated by a simple system. , Is attracting attention as a mobile power source for on-site use for space and stationary, and for vehicles. That is, in this fuel cell, a fuel electrode, an oxidizer electrode, and an electrolyte membrane composed of a polymer membrane sandwiched between them constitute a power generating element. A unit cell is configured by providing a gas distribution plate that forms the agent flow path. As the polymer electrolyte membrane, a perfluorocarbon sulfonic acid membrane (for example, Nafion product name, manufactured by DuPont) is used.

【0004】この高分子膜は、50〜100μm程度の
厚みであり、水分を含んだ状態では、水素イオン導電性
を示すが、乾燥すると絶縁体になり、電解質の機能を果
たさない。固体高分子形燃料電池では、この高分子膜の
一方側に水素、またもう一方に空気や酸素を流通させて
発電を行うが、水素や酸素は高分子電解質膜を透過する
(クロスオーバー現象)特性がある。特に高分子膜が機
能する湿潤状態では、水素の透過量が大きなり、これが
水素の消費や電池の大幅な特性低下を引き起こすことが
知られている。
This polymer film has a thickness of about 50 to 100 μm and exhibits hydrogen ion conductivity in a state of containing water, but when dried, it becomes an insulator and does not function as an electrolyte. In a polymer electrolyte fuel cell, hydrogen is passed through one side of this polymer membrane and air or oxygen is passed through the other side to generate electricity, but hydrogen and oxygen pass through the polymer electrolyte membrane (crossover phenomenon). There is a characteristic. In particular, it is known that in a wet state where the polymer membrane functions, the amount of hydrogen permeated is large, which causes consumption of hydrogen and drastic deterioration of battery characteristics.

【0005】従来このガスクロスオーバーに対して、種
々の技術が提案されている(例えば特開平7−9011
1号公報等)。これらの技術においては、高分子膜内に
白金や酸化物を混合、分散して膜内で水素と酸素の反応
で水を生成し、膜の加湿とガスのクロスオーバーを低減
させる方法等が開示されている。しかし、従来の方法で
は、膜の中で反応が進むため、その発熱に膜のミクロ破
壊や熱溶融が起こり、電池の長寿命化の観点から望まし
い構成ではない。また、酸素の拡散は水素に比べて遅い
ため、膜内での酸素の拡散が律速となって貴金属触媒の
有効利用ができなく、かつ貴金属触媒を多量に膜中に混
入する必要がある等の問題がある。
Conventionally, various techniques have been proposed for this gas crossover (for example, JP-A-7-9011).
No. 1, etc.). In these technologies, a method of mixing and dispersing platinum or an oxide in a polymer film to generate water by the reaction of hydrogen and oxygen in the film to reduce humidification of the film and gas crossover is disclosed. Has been done. However, in the conventional method, since the reaction proceeds in the membrane, the heat generation thereof causes microdestruction or thermal melting of the membrane, which is not a desirable configuration from the viewpoint of extending the life of the battery. In addition, since the diffusion of oxygen is slower than that of hydrogen, the diffusion of oxygen in the film is rate-determining and the noble metal catalyst cannot be effectively used, and it is necessary to mix a large amount of the noble metal catalyst into the film. There's a problem.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術においては、電池の長寿命化の観点、あるいは貴金
属触媒の有効利用の観点等から種々の解決すべき問題が
ある。
As described above, in the prior art, there are various problems to be solved from the viewpoint of extending the life of the battery or effectively utilizing the noble metal catalyst.

【0007】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、特に酸化剤電極の改良により、水素やメタノー
ルなどの液体燃料の酸化剤側への透過による性能低下の
防止による特性向上、構成の簡素化、および貴金属の使
用量低減等が図れる燃料電池を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in particular, by improving the oxidizer electrode, the characteristics are improved and the structure is improved by preventing the deterioration of the performance due to the permeation of liquid fuel such as hydrogen or methanol to the oxidizer side. It is an object of the present invention to provide a fuel cell capable of simplifying the manufacturing process and reducing the amount of precious metal used.

【0008】また、本発明は、特に酸化剤電極に着目し
て電池性能および製造品質の向上が図れる燃料電池の製
造方法を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a fuel cell, which can improve the cell performance and manufacturing quality by paying particular attention to the oxidizer electrode.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項1に係る発明では、燃料電極と、酸化剤電
極と、これらに挟持された高分子膜からなる電解質膜と
により発電素子を構成し、この発電素子の外側面に、そ
れぞれ燃料流路および酸化剤流路を形成するガス配流板
を設けることにより、単位セルを構成する燃料電池にお
いて、前記酸化剤電極が、酸化物と、白金、パラジウ
ム、ロジウムおよびイリジウムから選ばれた少なくとも
1種類の金属をカーボン粉末もしくはカーボン繊維の少
なくともいずれか一方に担持分散させた触媒と、固体高
分子電解質材とからなる触媒・酸化物・高分子電解質薄
層を含むことを特徴とする燃料電池を提供する。
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, power generation is performed by a fuel electrode, an oxidizer electrode, and an electrolyte membrane composed of a polymer membrane sandwiched between them. In the fuel cell constituting the unit cell, the oxidant electrode is made of an oxide by forming a device and providing a gas distribution plate forming a fuel flow path and an oxidant flow path on the outer surface of the power generation element. And a catalyst / oxide comprising a solid polymer electrolyte material and a catalyst in which at least one metal selected from platinum, palladium, rhodium and iridium is supported and dispersed on at least one of carbon powder and carbon fiber. Provided is a fuel cell including a thin polymer electrolyte layer.

【0010】請求項2に係る発明では、請求項1記載の
燃料電池において、触媒・酸化物・高分子電解質薄層の
酸化物が、ジルコニア、酸化スズ、チタニアおよびセリ
アから選ばれた少なくとも1種類の酸化物、またはこれ
ら酸化物を少なくとも1つ含む混合物であることを特徴
とする燃料電池を提供する。
According to a second aspect of the invention, in the fuel cell according to the first aspect, the catalyst, the oxide, and the oxide of the thin polymer electrolyte layer are at least one selected from zirconia, tin oxide, titania, and ceria. And a mixture containing at least one of these oxides.

【0011】請求項3に係る発明では、請求項1または
2記載の燃料電池において、触媒・酸化物・高分子電解
質薄層の酸化物は、SOH基、COOH基、PO
基およびOH基の中から選ばれた少なくともいずれか一
つを有する表面改質された酸化物であることを特徴とす
る燃料電池を提供する。
According to a third aspect of the invention, in the fuel cell according to the first or second aspect, the oxide of the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer is SO 3 H group, COOH group, PO 3 H group.
There is provided a fuel cell, which is a surface-modified oxide having at least one selected from a group and an OH group.

【0012】請求項4に係る発明では、請求項1から3
までのいずれかに記載の燃料電池において、触媒・酸化
物・高分子電解質薄層と酸化剤流路を形成するガス配流
板との間に金属触媒層またはカーボン層を形成したこと
を特徴とする燃料電池を提供する。
In the invention according to claim 4, claims 1 to 3
In the fuel cell according to any one of the above items, a metal catalyst layer or a carbon layer is formed between the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer and the gas distribution plate forming the oxidant channel. Provide a fuel cell.

【0013】請求項5に係る発明では、請求項4記載の
燃料電池において、金属触媒層の量が、0.2〜4mg
/cmの範囲にあることを特徴とする燃料電池を提供
する。
According to a fifth aspect of the invention, in the fuel cell according to the fourth aspect, the amount of the metal catalyst layer is 0.2 to 4 mg.
There is provided a fuel cell characterized by being in the range of / cm 2 .

【0014】本発明において、金属触媒層(b)の量を
0.2〜4mg/cmの範囲にしたのは、0.2mg
/cm未満であると所定の機能がえられず、逆に、金
属触媒層の量が4mg/cm超であると、ガス流通が
阻害されるためである。
In the present invention, the amount of the metal catalyst layer (b) is in the range of 0.2 to 4 mg / cm 2 is 0.2 mg.
This is because if it is less than / cm 2 , the predetermined function cannot be obtained, and conversely, if the amount of the metal catalyst layer is more than 4 mg / cm 2 , gas flow is hindered.

【0015】請求項6に係る発明では、請求項1から5
までのいずれかに記載の酸化剤電極において、触媒・酸
化物・高分子電解質薄層の固体高分子電解質材の含有量
が、重量濃度で10%以上であることを特徴とする燃料
電池を提供する。
In the invention according to claim 6, claims 1 to 5
In the oxidant electrode according to any one of items 1 to 5, there is provided a fuel cell, wherein the content of the solid polymer electrolyte material in the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer is 10% or more by weight concentration. To do.

【0016】本発明において、固体高分子電解質材の濃
度を10wt%とした理由は、触媒・酸化物・高分子電
解質薄層におけるイオン導電性を確保するためである。
すなわち、高分子電解質量とイオン導電性の関係は、高
分子電解質量の触媒・酸化物・高分子電解質薄層に占め
る含有量が重量パーセントで10wt%未満では効果が
発揮できず、10wt%以上とすることにより、0.2
A/cmでの電圧低下が5mV以下に相当する抵抗を
示すためである。なお、固体高分子電解質材の濃度が8
0wt%を超えると生成水によりガス流路が塞がれ、電
池特性が低下するので、それ以下とすることが望まし
い。
In the present invention, the reason for setting the concentration of the solid polymer electrolyte material to 10 wt% is to ensure ionic conductivity in the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer.
That is, the relationship between the mass of the polymer electrolyte and the ionic conductivity is that if the content of the mass of the polymer electrolyte in the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer is less than 10 wt%, the effect cannot be exerted, and 10 wt% or more. By setting 0.2
This is because the voltage drop at A / cm 2 exhibits a resistance corresponding to 5 mV or less. The concentration of the solid polymer electrolyte material is 8
When it exceeds 0 wt%, the gas flow path is blocked by the generated water and the battery characteristics are deteriorated.

【0017】請求項7に係る発明では、前記請求項1か
ら6までのいずれかに記載の燃料電池において、触媒・
酸化物・高分子電解質薄層の厚みが5〜30μmである
ことを特徴とする燃料電池を提供する。
According to a seventh aspect of the invention, in the fuel cell according to any one of the first to sixth aspects,
Provided is a fuel cell characterized in that the oxide / polymer electrolyte thin layer has a thickness of 5 to 30 μm.

【0018】本発明において、触媒・酸化物・高分子電
解質薄層(a)の厚みを5〜30μmの範囲にした理由
は、触媒・酸化物・高分子電解質薄層(a)の厚みが5
μm未満であると所定の機能がえられず、逆に、30μ
mを超えると空気の流通が阻害されるためである。
In the present invention, the reason why the thickness of the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer (a) is in the range of 5 to 30 μm is that the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer (a) has a thickness of 5
If it is less than μm, the desired function cannot be obtained.
This is because if it exceeds m, the circulation of air is hindered.

【0019】請求項8に係る発明では、請求項4から7
までのいずれかに記載の燃料電池を製造する方法であっ
て、触媒・酸化物・高分子電解質薄層の液状の組成物
を、金属触媒層もしくはカーボン層の表面に直接塗布し
て酸化剤電極を形成し、これを燃料電極および電解質膜
と一体化することを特徴とする燃料電池の製造方法を提
供する。
According to the invention of claim 8, claims 4 to 7
The method for producing a fuel cell according to any one of 1 to 3, wherein a liquid composition of a catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer is directly applied to the surface of a metal catalyst layer or a carbon layer to form an oxidizer electrode. And a fuel electrode and an electrolyte membrane are integrated with each other.

【0020】請求項9に係る発明では、請求項4から7
までのいずれかに記載の燃料電池を製造する方法であっ
て、触媒・酸化物・高分子電解質薄層の液状の組成物を
予め剥離性を有する樹脂シートに塗布して乾燥させ、乾
燥後に金属触媒層もしくはカーボン層の表面に熱圧着し
て酸化剤電極を形成し、これを燃料電極および電解質膜
と一体化することを特徴とする燃料電池の製造方法を提
供する。
In the invention according to claim 9, claims 4 to 7
The method for producing the fuel cell according to any one of 1 to 3, wherein a liquid composition of the catalyst, oxide, and polymer electrolyte thin layer is applied to a resin sheet having releasability in advance and dried, and the metal is used after drying. Provided is a method for producing a fuel cell, which comprises thermocompression-bonding to the surface of a catalyst layer or a carbon layer to form an oxidant electrode, which is integrated with a fuel electrode and an electrolyte membrane.

【0021】請求項10に係る発明では、請求項4から
7までのいずれかに記載の燃料電池を製造する方法であ
って、触媒・酸化物・高分子電解質薄層を予めシート状
に形成しておき、このシートを金属触媒層もしくはカー
ボン層と電解質膜との間にサンドイッチ状に挟んで熱圧
着し、これを燃料電極と一体化することを特徴とする燃
料電池の製造方法を提供する。
The invention according to claim 10 is a method for producing the fuel cell according to any one of claims 4 to 7, wherein the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer is preliminarily formed into a sheet shape. Further, there is provided a method for producing a fuel cell, which comprises sandwiching this sheet between a metal catalyst layer or carbon layer and an electrolyte membrane and thermocompression-bonding the sheet and integrating the sheet with a fuel electrode.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る燃料電池およ
びその製造方法の実施形態について、図面を参照して説
明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a fuel cell and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】第1実施形態(図1、図2、図3) 図1は、本発明の第1実施形態における燃料電池のセル
構造の模式図である。図1に示すように、本実施形態の
セルは、燃料電極2と、酸化剤電極4Aとしての触媒・
酸化物・高分子電解質薄層4および金属触媒層5と、こ
れらに挟持された高分子膜からなる電解質膜3とにより
発電素子を構成している。この発電素子としての燃料電
極2および酸化剤電極4Aの各外側面には、それぞれ燃
料流路および酸化剤流路を形成するガス配流板8,9
と、燃料流路および酸化剤流路に面するガス拡散層1,
6とが設けられ、これにより単位セルが構成されてい
る。
First Embodiment (FIGS. 1, 2, and 3) FIG. 1 is a schematic view of a cell structure of a fuel cell according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the cell of the present embodiment includes a fuel electrode 2 and a catalyst as an oxidant electrode 4A.
The oxide / polymer electrolyte thin layer 4 and the metal catalyst layer 5 and the electrolyte membrane 3 made of a polymer membrane sandwiched between them constitute a power generating element. Gas distribution plates 8 and 9 for forming a fuel flow path and an oxidant flow path are formed on the outer side surfaces of the fuel electrode 2 and the oxidizer electrode 4A as the power generating elements, respectively.
And the gas diffusion layer 1 facing the fuel flow path and the oxidant flow path 1,
6 are provided, and a unit cell is configured by this.

【0024】触媒・酸化物・高分子電解質薄層4は、触
媒としてパラジウムを担持したカーボン粒子を含み、酸
化物としてジルコニアを含み、高分子電解質としてフッ
素系スルフォン酸高分子を含む構成とした。また、金属
触媒層5は白金を含むものとした。
The catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 4 was constituted to contain carbon particles supporting palladium as a catalyst, zirconia as an oxide, and a fluorine-based sulfonic acid polymer as a polymer electrolyte. Further, the metal catalyst layer 5 contains platinum.

【0025】詳述すると、電解質膜3は、水素イオンを
伝導できるようにイオン交換基として、スルフォン酸基
を有する陽イオン交換高分子膜(以下、単に「高分子
膜」という)であり、水素イオンが膜厚方向に選択的に
透過する。これは、フッ素系のスルフォン酸交換膜(例
えば、商品名:ナフィオン膜、Du Pond社製)で
あり、膜厚は50μmである。
More specifically, the electrolyte membrane 3 is a cation exchange polymer membrane (hereinafter simply referred to as "polymer membrane") having a sulfonic acid group as an ion exchange group so that hydrogen ions can be conducted. Ions are selectively transmitted in the film thickness direction. This is a fluorinated sulfonic acid exchange membrane (for example, trade name: Nafion membrane, manufactured by Du Pond) and has a thickness of 50 μm.

【0026】電解質膜3と、金属触媒層5および触媒・
酸化物・高分子電解質薄層4からなる酸化剤電極4A
と、燃料電極2とは、ホットプレスによる熱圧着を経
て、一体化されたものである。ガス拡散層1,6は、多
孔質のポーラスカーボンにより形成されており、気孔率
は、70〜95%のものである。なお、ガス拡散層1,
6には、このポーラスカーボンの表面にポーラスカーボ
ンの細孔径より小さい細孔を有するカーボン粉末とフッ
素樹脂を含む薄層を形成したものを用いてもよい。ま
た、ポーラスカーボンもフッ素樹脂を含有させて、焼結
し、撥水性を付与したものを使用してもよい。
The electrolyte membrane 3, the metal catalyst layer 5 and the catalyst
Oxidizer electrode 4A consisting of oxide / polymer electrolyte thin layer 4
And the fuel electrode 2 are integrated through thermocompression bonding by hot pressing. The gas diffusion layers 1 and 6 are formed of porous porous carbon and have a porosity of 70 to 95%. The gas diffusion layer 1,
For 6, a thin layer containing carbon powder having pores smaller than the pore diameter of the porous carbon and a fluororesin may be formed on the surface of the porous carbon. Further, the porous carbon may be made to contain a fluororesin, sinter it, and impart water repellency thereto.

【0027】燃料電極2は、下記の工程によって製作し
た。すなわち、ガス拡散層1として、撥水処理されたカ
ーボンペーパー(ポリ四弗化エチレンの含有量 25w
t%)を用意し、これに触媒ペーストを塗布した。触媒
ペーストは、触媒としての白金40wt%を担持したカ
ーボン粒子に陽イオン交換樹脂溶液、例えば、電解質膜
3と同一のフッ素系スルフォン酸高分子樹脂液(樹脂分
5wt%をプロパノール、水の混合溶液に溶解したも
の)を加えて、ペースト状にしたものである。このペー
ストを白金が0.4mg/cmになる量だけ塗布し
て、70℃で乾燥して溶剤を除去した。
The fuel electrode 2 was manufactured by the following steps. That is, as the gas diffusion layer 1, water repellent carbon paper (polytetrafluoroethylene content 25w
t%) was prepared and the catalyst paste was applied thereto. The catalyst paste is a cation exchange resin solution in which carbon particles supporting 40 wt% of platinum as a catalyst, for example, the same fluorinated sulfonic acid polymer resin liquid as the electrolyte membrane 3 (resin content 5 wt% is a mixed solution of propanol and water). It is a paste. This paste was applied in an amount such that platinum was 0.4 mg / cm 2 , and dried at 70 ° C. to remove the solvent.

【0028】次に、酸化剤電極4Aは、燃料電極2の場
合と略同様に、下記の工程によって製作した。すなわ
ち、ガス拡散層6として、撥水処理されたカーボンペー
パー(ポリ四弗化エチレンの含有量 25wt%)を用
意し、これに触媒ペーストを塗布した。触媒ペースト
は、触媒としての白金40wt%を担持したカーボン粒
子に陽イオン交換樹脂溶液、例えば、電解質膜3と同一
のフッ素系スルフォン酸高分子樹脂液(樹脂分5wt%
をプロパノール、水の混合溶液に溶解したもの)を加え
て、ペースト状にしたものである。このペーストを白金
が0.2mg/cm になる量だけ塗布して、70℃で
乾燥して溶剤を除去した。
Next, the oxidizer electrode 4A is the same as that of the fuel electrode 2.
In the same manner as in the case of manufacturing, it was manufactured by the following steps. Sanawa
Then, as the gas diffusion layer 6, a water-repellent carbon paper is used.
Per (polytetrafluoroethylene content 25 wt%) is used
Then, the catalyst paste was applied thereto. Catalyst paste
Is a carbon particle supporting 40 wt% platinum as a catalyst
Cation exchange resin solution for the child, for example, the same as the electrolyte membrane 3
Fluorinated sulfonic acid polymer resin liquid (resin content 5 wt%
(Dissolved in a mixed solution of propanol and water)
It was made into a paste. This paste is platinum
Is 0.2 mg / cm TwoAnd apply at 70 ℃
The solvent was removed by drying.

【0029】次に、触媒・酸化物・高分子電解質薄層4
の製作方法について述べる。
Next, catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 4
The manufacturing method of is described.

【0030】まず、塗布用のペーストの製作法について
述べる。触媒としてはパラジウムを50wt%担持した
カーボン粒子を用いた。これに、水を加えて攪拌し、ジ
ルコニアの微粉末(比表面積60m/g)を加え、さ
らに燃料電極2を製作するときに用いたのと同じフッ素
系スルフォン酸高分子樹脂液を添加し、攪拌して、塗布
用のペーストを製作した。ペーストの混合割合は、乾燥
した時の重量比として、パラジウム50wt%担持カー
ボン:酸化物:高分子電解質=50:30:20(重量
パーセント)となるように混合した。また、水は、ペー
ストの粘度が塗布作業に適するように適宜調整して用い
た。
First, a method for producing a paste for coating will be described. Carbon particles supporting 50 wt% of palladium were used as the catalyst. To this, water was added and stirred, zirconia fine powder (specific surface area 60 m 2 / g) was added, and the same fluorine-based sulfonic acid polymer resin liquid used when manufacturing the fuel electrode 2 was added. Then, the paste was prepared by stirring. The mixture ratio of the pastes was such that the dry weight ratio was 50 wt% palladium-supported carbon: oxide: polymer electrolyte = 50: 30: 20 (weight percent). Further, water was appropriately adjusted and used so that the viscosity of the paste would be suitable for the coating operation.

【0031】上記の方法によって製作したペーストを、
酸化剤電極4Aの金属触媒層5の表面にパラジウム量と
して、0.2mg/cmになるように塗布し、乾燥し
た。さらに表面を平滑するために、所定の厚みが規程さ
れたロールを通過させた。
The paste produced by the above method is
The palladium was applied to the surface of the metal catalyst layer 5 of the oxidizer electrode 4A so that the amount of palladium would be 0.2 mg / cm 2 , and dried. In order to further smooth the surface, a roll having a predetermined thickness was passed.

【0032】このようにして製作した、燃料電極2と電
解質膜3と酸化剤電極4A(金属触媒層5と触媒・酸化
物・高分子電解質薄層4)をホットプレス(130℃、
80kg/cm)により熱圧着した。その後、反応ガ
ス供給用の溝成形されたセパレーターに装着させて、燃
料電池を完成した。
The fuel electrode 2, the electrolyte membrane 3, and the oxidizer electrode 4A (metal catalyst layer 5 and catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 4) thus manufactured were hot pressed (130 ° C.,
It was thermocompression bonded with 80 kg / cm 2 ). Then, the fuel cell was completed by mounting it on a groove-shaped separator for supplying a reaction gas.

【0033】このようにして完成した燃料電池に、燃料
ガス(またはメタノールなどの液体燃料)と空気(また
は酸素)を、それぞれ電池の作動温度より5〜10℃低
い温度で加湿して供給することにより発電を行う。
To the fuel cell thus completed, fuel gas (or liquid fuel such as methanol) and air (or oxygen) are humidified and supplied at a temperature 5 to 10 ° C. lower than the operating temperature of the cell. To generate electricity.

【0034】次に、完成した本実施形態の燃料電池の性
能評価について説明する。
Next, performance evaluation of the completed fuel cell of this embodiment will be described.

【0035】対比する燃料電池としては、酸化剤電極4
Aの白金量が0.4mg/cmである、従来の燃料電
池を適用した。すなわち、この従来の燃料電池として
は、本実施形態の構成から触媒・酸化物・高分子電解質
薄層4を除外し、逆に金属触媒層5における白金量を
0.4mg/cmとしたものである。この従来の燃料
電池の製作工程は、上述した本実施形態とほぼ同様の工
程によって製作した。
As a fuel cell for comparison, an oxidizer electrode 4 was used.
A conventional fuel cell having a platinum content of A of 0.4 mg / cm 2 was applied. That is, in this conventional fuel cell, the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 4 was excluded from the configuration of this embodiment, and conversely, the amount of platinum in the metal catalyst layer 5 was 0.4 mg / cm 2. Is. The manufacturing process of this conventional fuel cell was manufactured by substantially the same process as this embodiment described above.

【0036】図2は、本実施形態による燃料電池(A)
と、後述する第2実施形態による燃料電池(B)および
比較例による燃料電池(C)について、各電流−電圧特
性を示したものである(第2実施形態の特性について
は、後述する)。なお、電池の作動条件は、セル温度7
0℃で燃料として純粋水素、酸化剤として空気を、各電
流密度(但し、100mA/cm以下は、100mA
/cmと同一流量)で水素および酸素との利用率がそ
れぞれ70%および40%とになるように、流量を調節
して測定した。
FIG. 2 shows a fuel cell (A) according to this embodiment.
And the current-voltage characteristics of the fuel cell (B) according to the second embodiment and the fuel cell (C) according to the comparative example described later (the characteristics of the second embodiment will be described later). The operating condition of the battery is that the cell temperature is 7
Pure hydrogen as a fuel and air as an oxidizer at 0 ° C. at each current density (however, 100 mA / cm 2 or less is 100 mA.
/ Cm as 2 identical flow rate) with hydrogen and oxygen utilization is 70% and 40%, was determined by adjusting the flow rate.

【0037】図2に示したように、本実施形態による燃
料電池(A)では比較例による燃料電池(C)に比べて
開路電圧が高く、また各電流密度でも電圧が高い値を示
した。開路電圧は、比較例の燃料電池では、酸化剤側の
触媒へクロスオーバーしてきた水素酸化のために触媒が
使用されているため、開路状態でも内部電流が流れ、こ
のために分極が生じ、その結果として、開路電圧が低く
なった。一方、本実施形態による燃料電池では、触媒・
酸化物・高分子電解質薄層4の存在により、水素がトラ
ップされ、さらに酸化物により酸化剤からの酸素が吸着
しており、さらに貴金属触媒の存在により酸素とクロス
オーバーしてきた水素が反応することにより水を生成す
るため、酸化剤電極4Aの貴金属触媒は、水素の酸化に
使われることもなく、したがって反応面積も大きくなる
ため、電池の分極も小さく、高い開路電圧と各電流密度
での高い電圧を示すことができる。
As shown in FIG. 2, in the fuel cell (A) according to the present embodiment, the open circuit voltage was higher than that in the fuel cell (C) according to the comparative example, and the voltage was high at each current density. Regarding the open circuit voltage, in the fuel cell of the comparative example, since the catalyst is used for hydrogen oxidation that has crossed over to the catalyst on the oxidant side, an internal current flows even in the open circuit state, which causes polarization, As a result, the open circuit voltage was low. On the other hand, in the fuel cell according to the present embodiment,
The presence of the oxide / polyelectrolyte thin layer 4 traps hydrogen, the oxygen from the oxidant is adsorbed by the oxide, and the presence of the noble metal catalyst causes the hydrogen that has crossed over with oxygen to react. Since the noble metal catalyst of the oxidizer electrode 4A is not used for the oxidation of hydrogen because it produces water, the reaction area is large and the polarization of the battery is small, and the open circuit voltage and the high current density are high. The voltage can be indicated.

【0038】また、本実施形態による燃料電池と比較例
による燃料電池の貴金属量は、電池の単位面積あたりで
は、同じ量になるが、出力が高く、したがって、白金量
あたりの出力が大きいことが判明した。さらに、酸化物
を含まないカソードの触媒を0.2mg/cm以上と
し、酸化物を含む層に含まれるパラジウム量を一定にし
て、これと同じ量の白金を有する従来型の燃料電池につ
いて特性を比較したところ、いずれも本実施形態の特性
が高かった。なお、トータルの白金量を4mg/cm
を超える値とした比較例としての電池を作成したとこ
ろ、従来型の燃料電池の特性と同じになり、この比較例
の電池での優位性は確認できなかった。
The amount of noble metal in the fuel cell according to the present embodiment is the same as that in the fuel cell according to the comparative example per unit area of the cell, but the output is high and therefore the output per platinum amount is large. found. In addition, the catalyst of the oxide-free cathode was 0.2 mg / cm 2 or more, the amount of palladium contained in the layer containing the oxide was kept constant, and the conventional fuel cell having the same amount of platinum was used. When compared with each other, the characteristics of this embodiment were high. Note that the total platinum amount was 4 mg / cm 2
When a cell as a comparative example having a value exceeding the above was made, the characteristics were the same as those of the conventional fuel cell, and the superiority of the cell of this comparative example could not be confirmed.

【0039】このような、水素トラップ効果を確認する
ために、水素側を10kpaまで加圧して、開路電圧の
変化を測定した結果を図3に示す。この図3に示すよう
に、本実施形態による燃料電池(A)では、水素の圧力
が高くなってもほとんど開路電圧は変化しないが、比較
例による燃料電池(B)では、開路電圧は大きく低下し
た。
In order to confirm such a hydrogen trap effect, the result of measuring the change in open circuit voltage by pressurizing the hydrogen side to 10 kpa is shown in FIG. As shown in FIG. 3, in the fuel cell (A) according to the present embodiment, the open circuit voltage hardly changes even when the pressure of hydrogen increases, but in the fuel cell (B) according to the comparative example, the open circuit voltage greatly decreases. did.

【0040】これは、触媒・酸化物・高分子電解質薄層
4の存在により、水素圧力が大きくなり、水素の透過量
が多くなっても水素を吸着し、かつ、酸化物による吸着
酸素の供給が多いため透過してきた水素が円滑に酸化さ
れて水になり、カソード触媒は、反応面積を大きいまま
保たれるので、開路電圧も高く維持できるためである。
This is because the presence of the catalyst / oxide / polyelectrolyte thin layer 4 increases the hydrogen pressure and adsorbs hydrogen even when the hydrogen permeation amount increases, and supplies the adsorbed oxygen by the oxide. This is because the hydrogen that has permeated is smoothly oxidized to water and the reaction area of the cathode catalyst is kept large, so that the open circuit voltage can be kept high.

【0041】また、本実施形態では、乾燥後の混合物で
高分子電解質の濃度を20wt%とした。これは、触媒
・酸化物・高分子電解質薄層4におけるイオン導電性を
確保するためであるが、この高分子電解質量とイオン導
電性の関係を調査したところ、触媒・酸化物・高分子電
解質薄層4に占める重量パーセントとして10wt%以
上存在すると、0.2A/cmでの電圧低下が5mV
以下に相当する抵抗を示すことが判った。したがって触
媒・酸化物・高分子電解質薄層4には10wt%以上の
電解質が必要である。
Further, in this embodiment, the concentration of the polymer electrolyte in the mixture after drying was set to 20 wt%. This is to ensure the ionic conductivity in the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 4. The relationship between the mass of the polymer electrolyte and the ionic conductivity was investigated, and it was found that the catalyst / oxide / polymer electrolyte was When 10 wt% or more is present as a weight percentage of the thin layer 4, the voltage drop at 0.2 A / cm 2 is 5 mV.
It has been found to exhibit resistance equivalent to: Therefore, the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 4 needs 10 wt% or more of electrolyte.

【0042】以上のように、本実施形態の燃料電池で
は、酸化剤電極4Aの金属触媒を含有する表面に酸化物
と貴金属をカーボン粉末担持分散させた触媒および高分
子電解質材を含有してなる薄膜を形成した。このような
組成の薄層を白金触媒表面に形成することにより、電解
質膜3を透過してきた水素は、パラジウムなどの貴金属
に吸着し、また酸化物には、カソードに供給された空気
のうち酸素成分が吸着する。そして、この酸素と水素が
貴金属触媒上で反応することにより水を生成する。した
がって、水素が酸素の還元反応が起こる金属触媒に達し
て、酸素の還元反応を阻害することを防止することがで
き、酸素還元のための触媒面積を大きい状態で維持で
き、このため酸化剤電極4Aでの電池の分極を小さく保
つことができ、電池の高性能化が実現できる。
As described above, in the fuel cell of this embodiment, the surface of the oxidizer electrode 4A containing the metal catalyst contains the catalyst in which the oxide and the noble metal are supported and dispersed in the carbon powder, and the polymer electrolyte material. A thin film was formed. By forming a thin layer having such a composition on the platinum catalyst surface, hydrogen that has permeated the electrolyte membrane 3 is adsorbed by a noble metal such as palladium, and an oxide is oxygen in the air supplied to the cathode. The component is adsorbed. Then, the oxygen and hydrogen react with each other on the noble metal catalyst to generate water. Therefore, it is possible to prevent hydrogen from reaching the metal catalyst in which the oxygen reduction reaction occurs and hindering the oxygen reduction reaction, and it is possible to maintain the catalyst area for oxygen reduction in a large state. The polarization of the battery at 4 A can be kept small, and high performance of the battery can be realized.

【0043】第2実施形態(図4、図5、図2) 次に第2実施形態について説明する。第2実施形態によ
る電池の構造を図4に示す。
Second Embodiment (FIGS. 4, 5, and 2) Next, the second embodiment will be described. The structure of the battery according to the second embodiment is shown in FIG.

【0044】図4は、本発明の第2実施形態における燃
料電池のセル構造の模式図である。図4に示すように、
本実施形態のセルは、燃料電極2と、酸化剤電極4Aと
しての触媒・酸化物・高分子電解質薄層4およびカーボ
ン層7と、これらに挟持された高分子膜からなる電解質
膜3とにより発電素子を構成している。この発電素子と
しての燃料電極2および酸化剤電極4Aの各外側面に
は、それぞれ燃料流路および酸化剤流路を形成するガス
配流板8,9と、燃料流路および酸化剤流路に面するガ
ス拡散層1,6とが設けられ、これにより単位セルが構
成されている。
FIG. 4 is a schematic view of the cell structure of the fuel cell according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG.
The cell of the present embodiment comprises a fuel electrode 2, a catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 4 and a carbon layer 7 as an oxidant electrode 4A, and an electrolyte membrane 3 composed of a polymer membrane sandwiched therebetween. It constitutes a power generation element. Gas distribution plates 8 and 9 for forming a fuel flow path and an oxidant flow path, and a surface for the fuel flow path and the oxidizer flow path are formed on the outer surfaces of the fuel electrode 2 and the oxidizer electrode 4A as the power generating elements, respectively. Gas diffusion layers 1 and 6 are provided, and a unit cell is configured by this.

【0045】カーボン層7は、触媒・酸化物・高分子電
解質薄層4と酸化剤流路を形成するガス流路板9との間
に形成されている。すなわち、この第2実施形態では、
酸化剤電極4Aの金属触媒層5をなくして、酸化剤電極
4Aのガス拡散層6の表面に直接、触媒・酸化物・高分
子電解質薄層4を形成してある点が第1実施形態と異な
る。
The carbon layer 7 is formed between the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 4 and the gas channel plate 9 forming the oxidant channel. That is, in this second embodiment,
The first embodiment is that the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 4 is formed directly on the surface of the gas diffusion layer 6 of the oxidant electrode 4A without the metal catalyst layer 5 of the oxidant electrode 4A. different.

【0046】本実施形態では、以下のようにして酸化剤
電極4Aを製作した。
In this embodiment, the oxidant electrode 4A is manufactured as follows.

【0047】まず、ポーラスカーボン多孔質体(気孔率
85%、厚み 90μm)のポリ四弗化エチレンとカ
ーボン粉末(比表面積 240m/g)との混合物を
厚み30μmになるように塗布した。これを350℃で
20分空気中で熱処理した。この熱処理で撥水性を付与
できた。
First, a porous carbon porous material (porosity 85%, thickness 90 μm) of polytetrafluoroethylene and carbon powder (specific surface area 240 m 2 / g) was applied to a thickness of 30 μm. This was heat-treated in air at 350 ° C. for 20 minutes. Water repellency could be imparted by this heat treatment.

【0048】さらに、白金40wt%を担持したカーボ
ン繊維(繊維径 50nm)と酸化チタン(70m
g)に水を加え、粘度調節し、さらに5wt%のフッ素
系のスルフォン酸高分子を白金50wt%担持カーボ
ン:酸化物:高分子電解質=40:30:30(重量パ
ーセント)になるように加えて攪拌し、スラリー液を得
た。このスラリー液をポリ四弗化エチレンシート上に塗
布し、乾燥した。塗布量は乾燥後の厚みが30μmにな
るように調節した。このポリ四弗化エチレンの薄膜シー
トを先に用意したポーラスカーボン上に乗せ、140
℃、40kg/cm の条件でホットプレスして、酸化
剤電極4Aを得た。なお、この電極の白金量は、0.3
5mg/cmであった。このようにして得た酸化剤極
を用いて、第1実施形態と同様な燃料電池を構成して、
電池特性を測定した。
Furthermore, a carb carrying 40 wt% platinum
Fiber (fiber diameter 50 nm) and titanium oxide (70 mTwo/
Add water to g) to adjust the viscosity and add 5 wt% of fluorine.
Carbide Carrying 50% by Weight Platinum Sulfonic Acid Polymer
Where: oxide: polyelectrolyte = 40:30:30 (weight ratio
Centrifuge) and stir to obtain a slurry liquid.
It was Apply this slurry on a polytetrafluoroethylene sheet.
Cloth and dry. The coating amount is 30 μm after drying.
Was adjusted so that This polytetrafluoroethylene thin film sheet
Put the gauze on the porous carbon prepared previously, 140
℃, 40kg / cm TwoHot press under the conditions of and oxidize
Agent electrode 4A was obtained. The platinum content of this electrode was 0.3.
5 mg / cmTwoMet. Oxidizer electrode thus obtained
To form a fuel cell similar to that of the first embodiment,
The battery characteristics were measured.

【0049】図2には、上述したように、この第2実施
形態による燃料電池(B)の特性を比較例による燃料電
池(C)とともに、その電流−電圧特性を示している。
この図2から明らかなように、本実施形態による燃料電
池では、比較例による燃料電池よりも良好な特性を示し
た。
FIG. 2 shows the current-voltage characteristics of the fuel cell (B) according to the second embodiment and the fuel cell (C) according to the comparative example, as described above.
As is clear from FIG. 2, the fuel cell according to the present embodiment showed better characteristics than the fuel cell according to the comparative example.

【0050】本実施形態では、酸化剤電極4Aの触媒層
自体が水素吸着および酸素供給、透過してきた水素の酸
化反応を行うが、触媒層では、酸素吸着が触媒層全体で
起こり、十分な量の吸着酸素が存在し、したがって、触
媒層−高分子膜の界面近傍で、透過してきた水素の酸化
反応が起こるため、本来の酸素還元の触媒有効表面積へ
の影響が少ないものである。
In the present embodiment, the catalyst layer itself of the oxidant electrode 4A adsorbs hydrogen, supplies oxygen, and oxidizes the permeated hydrogen. However, in the catalyst layer, oxygen adsorption occurs in the entire catalyst layer, and a sufficient amount is obtained. Since the adsorbed oxygen exists, the oxidation reaction of the permeated hydrogen takes place near the interface between the catalyst layer and the polymer membrane, so that the original reduction of oxygen has little effect on the catalytic effective surface area.

【0051】一方、このように表面で水が生成するた
め、この水が酸化剤電極4Aの高分子に適度な湿度を与
えるため、触媒内に存在する高分子電解質を有効に湿分
を与える。このことにより、電極の活性は長時間維持で
きる。図5に示すように、電池電圧(0.2A/c
)は、本実施形態による燃料電池では比較例による
燃料電池に比べ、長期にわたり安定していた。このこと
は、触媒・酸化物・高分子電解質薄層4が長期にわた
り、有効に作用していることを示しており、これにより
特性安定性も向上することが認められた。
On the other hand, since water is generated on the surface as described above, the water gives moderate humidity to the polymer of the oxidizer electrode 4A, so that the polymer electrolyte existing in the catalyst is effectively given moisture. As a result, the activity of the electrode can be maintained for a long time. As shown in FIG. 5, the battery voltage (0.2 A / c
m 2 ) was stable for a long time in the fuel cell according to the present embodiment as compared with the fuel cell according to the comparative example. This indicates that the catalyst / oxide / polyelectrolyte thin layer 4 is effectively acting for a long period of time, and it was confirmed that the characteristic stability is also improved by this.

【0052】以上の第2実施形態2の燃料電池では、酸
化物を含み、さらに、白金をカーボン繊維に担持分散さ
せた触媒および固体高分子電解質材を含有してなる薄層
を空気ガス拡散層6の表面に形成しているため、酸素の
吸着が容易になり、かつ電解質膜3を透過してきた水素
を貴金属触媒上で酸化することができるため、水素は容
易に酸素と反応して、水を生成する。この場合、酸化物
の存在により吸着酸素は、多量に存在するために、水生
成反応は吸着した水素の濃度に依存するために電解質膜
3と酸化剤電極4Aのごく近傍で起こる。このため、大
部分の貴金属触媒は、酸素の還元反応に使用することが
できる。このため、酸素還元反応はスムーズに進行する
ことができ、酸素還元の分極は小さくすることができ、
電池の高性能化が達成できる。また、生成した水が触媒
中の高分子電解質を湿潤するために、触媒の有効にかつ
長期にわたって効果が持続するため、長期間安定な電池
特性を維持できる。
In the fuel cell of the second embodiment described above, the air-gas diffusion layer is a thin layer containing an oxide and a catalyst in which platinum is carried and dispersed in carbon fiber and a solid polymer electrolyte material. Since it is formed on the surface of No. 6, oxygen can be easily adsorbed, and hydrogen that has permeated the electrolyte membrane 3 can be oxidized on the noble metal catalyst. Therefore, hydrogen easily reacts with oxygen to form water. To generate. In this case, since the adsorbed oxygen is present in a large amount due to the presence of the oxide, the water production reaction occurs in the immediate vicinity of the electrolyte membrane 3 and the oxidant electrode 4A because it depends on the concentration of adsorbed hydrogen. Therefore, most noble metal catalysts can be used for the reduction reaction of oxygen. Therefore, the oxygen reduction reaction can proceed smoothly, and the polarization of oxygen reduction can be reduced,
Higher battery performance can be achieved. In addition, since the generated water wets the polymer electrolyte in the catalyst, the effect of the catalyst is maintained for a long period of time, so that stable battery characteristics can be maintained for a long period of time.

【0053】他の実施形態 上述した第1、第2実施形態では、触媒・酸化物・高分
子電解質薄層4の酸化物として、ジルコニアまたは酸化
チタンを適用したが、これらに代えて、酸化スズまたは
セリアを適用した場合にも前記各実施形態とほぼ同様の
結果がえられた。
Other Embodiments In the first and second embodiments described above, zirconia or titanium oxide is applied as the oxide of the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 4, but instead of these, tin oxide is used. Also, when ceria is applied, almost the same results as in the above-mentioned respective embodiments were obtained.

【0054】さらに、高分子電解質薄層4の酸化物とし
て、ジルコニア、酸化チタンまたは酸化スズの表面をS
H、COOH,POH,OH基を有する表面改質
された酸化物を適用した。すなわち、(1)ジルコニア
(ZrO)の微粉末(100m/g)100gを発
煙硫酸/濃硫酸=1/4の溶液に浸漬して、90℃で1
時間熱処理し、さらに、酸化物を500℃で1時間熱処
理した。得られた粉末の赤外線分析(FTIR)を行っ
たところ表面−SOHの存在が確認できた。(2)酸
化チタンの微粉末を2M/Lのアルカリ溶液に浸漬し
て、乾燥後に熱処理(500℃−1時間)を行い、その
後水洗して余分なアルカリ分を除き乾燥して、水酸化物
(−OH)で表面処理した酸化チタン粉末を得た。
(3)酸化スズを縮合リン酸(リン酸濃度105%)に
浸漬して、その後、乾燥して熱処理(300℃−1時
間)し、水洗して、表面処理(−POH)した酸化ス
ズ微粉末を得た。以上のように表面処理した酸化物を用
いて、触媒・酸化物・高分子電解質の薄層を形成した。
Further, as the oxide of the polymer electrolyte thin layer 4, the surface of zirconia, titanium oxide or tin oxide is S.
A surface modified oxide having O 3 H, COOH, PO 3 H, OH groups was applied. That is, (1) 100 g of fine powder (100 m 2 / g) of zirconia (ZrO 2 ) was immersed in a solution of fuming sulfuric acid / concentrated sulfuric acid = 1/4,
Heat treatment was performed for an hour, and the oxide was further heat-treated at 500 ° C. for 1 hour. Infrared analysis (FTIR) of the obtained powder confirmed the presence of surface —SO 3 H. (2) A fine powder of titanium oxide is dipped in a 2 M / L alkaline solution, dried and then heat-treated (500 ° C.-1 hour), and then washed with water to remove excess alkali and dried to obtain a hydroxide. A titanium oxide powder surface-treated with (-OH) was obtained.
(3) by immersing the tin oxide condensed phosphoric acid (phosphoric acid concentration 105%), then dried and heat treated (300 ° C. -1 h), was washed with water, and surface treatment (-PO 3 H) oxide Tin fine powder was obtained. A thin layer of catalyst / oxide / polymer electrolyte was formed using the oxide surface-treated as described above.

【0055】これらの表面処理により、表面処理のない
酸化物に比べて水の保持能力(酸化物1グラムあたりの
水吸着能力)が高くなり、触媒における水保持性が向上
する。これは、酸素の還元反応に必要となる固体高分子
のイオン導電性を高く保つために有効である。これらの
実施形態による燃料電池の長期の安定性は、表面処理済
みの酸化物を用いた効果による。これらの実施形態によ
れば、図5に示した従来例のような表面処理がされない
酸化物と比べて、劣化速度が低くなる。特に、SO
基を含む酸化物では、劣化速度は図5の劣化速度の約7
0%となり、著しい効果が得られることが確認された。
By these surface treatments, the water retention capacity (water adsorption capacity per gram of oxide) becomes higher than that of the oxide without surface treatment, and the water retention property in the catalyst is improved. This is effective for maintaining high ionic conductivity of the solid polymer required for the oxygen reduction reaction. The long term stability of the fuel cells according to these embodiments is due to the effect of using the surface treated oxide. According to these embodiments, the deterioration rate is lower than that of the oxide which is not surface-treated as in the conventional example shown in FIG. In particular, SO 3 H
In the case of an oxide containing a group, the deterioration rate is about 7 times that of FIG.
It was 0%, and it was confirmed that a remarkable effect was obtained.

【0056】また、本発明は以上の実施形態に限定され
るものではなく、種々の態様で実施し得ることはもちろ
んである。例えば、前記各実施形態では、水素を燃料ガ
スとして用いたが、種々の濃度のメタノール溶液を用い
るメタノール供給型燃料電池の酸化剤電極4Aにも適用
できる。この時は、水素の代りに透過してくるメタノー
ルを酸化して、酸化剤電極4Aの触媒有効面積の減少を
防止できる。
Further, the present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that it can be implemented in various modes. For example, although hydrogen is used as the fuel gas in each of the above-described embodiments, the present invention can be applied to the oxidant electrode 4A of a methanol supply type fuel cell using methanol solutions of various concentrations. At this time, instead of hydrogen, the permeating methanol can be oxidized to prevent the reduction of the catalytic effective area of the oxidizer electrode 4A.

【0057】また、前記実施形態では、貴金属触媒とし
て、白金とパラジウムを適用したが、水素酸化と酸素還
元能力のあるロジウムやイリジウムの適用や種々金属と
の錯体でのポルフィリン錯体化合物(特にコバルト金属
が望ましい)も適用できる。
In the above embodiment, platinum and palladium are used as the noble metal catalyst. However, rhodium or iridium having hydrogen oxidation and oxygen reduction ability is applied, or a porphyrin complex compound (especially cobalt metal) in a complex with various metals is used. Is desirable) is also applicable.

【0058】また、酸化物としては、ジルコニア、チタ
ニアを適用したが、酸化スズや酸化スズにアンチモンな
どを添加して電子導電性を有するものや、ジルコニアに
表面の塩基度を変えるために、セリアや酸化マグネシウ
ム、酸化ケイ素など添加してあるものも有効である。
As the oxide, zirconia or titania was applied, but tin oxide or tin oxide having antimony or the like having electronic conductivity, or zirconia to change the surface basicity, ceria was used. It is also effective to add magnesium oxide, silicon oxide, or the like.

【0059】また、触媒・酸化物・高分子電解質薄層4
の製作法としては、これらの混合物にバインダーとし
て、ポリ四弗化エチレンや、その他の熱可塑性の有機物
ポリマーを加え、シート上に成形したものをガス拡散層
6や金属触媒を塗布したカーボンのポーラス体と高分子
膜との間にサンドイッチしてさらに燃料電極2を乗せた
ものをホットプレス等の熱圧着手段により一体化したも
のを燃料電池とする製作法も可能である。
Further, the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 4
The production method is as follows: Polytetrafluoroethylene or other thermoplastic organic polymer is added as a binder to these mixtures, and the product is molded on a sheet, and then a gas diffusion layer 6 or a carbon porous layer coated with a metal catalyst is prepared. It is also possible to make a fuel cell by sandwiching between the body and the polymer membrane and further mounting the fuel electrode 2 thereon by thermocompression bonding means such as hot pressing to form a fuel cell.

【0060】このような組成の薄層を金属触媒を含む
表面に形成することにより、電解質膜3を透過してきた
水素は、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウムなど
の貴金属に吸着し、また、SOH基、COOH基、P
H基またはOH基の少なくともいずれか一つを含む
ように表面改質された酸化物には、カソードに供給され
た空気のうち酸素成分が吸着する。そして、この酸素と
透過してきた水素と貴金属触媒上で反応することによ
り、水を生成する。したがって、水素が酸素の還元反応
が起こる金属触媒に達して、酸素の還元反応を阻害する
ことを防止することができ、酸素還元のための触媒面積
を大きい状態で維持でき、このため酸化剤電極4Aでの
電池の分極を小さく保つことができる。
By forming a thin layer having such a composition on the surface containing a metal catalyst, hydrogen that has permeated the electrolyte membrane 3 is adsorbed by a noble metal such as platinum, palladium, rhodium or iridium, and SO 3 H group, COOH group, P
Oxygen components of the air supplied to the cathode are adsorbed by the oxide surface-modified to contain at least one of O 3 H group and OH group. Then, by reacting this oxygen and the permeated hydrogen with the noble metal catalyst, water is produced. Therefore, it is possible to prevent hydrogen from reaching the metal catalyst in which the oxygen reduction reaction occurs and hindering the oxygen reduction reaction, and it is possible to maintain the catalyst area for oxygen reduction in a large state. The polarization of the battery at 4 A can be kept small.

【0061】ガス拡散層6の表面に酸化物または表面
処理した酸化物を含んでいるため、酸素の吸着が容易に
なり、かつ電解質膜3を透過してきた水素を酸化するこ
とができる貴金属触媒を含んでいるため、水素は容易に
酸素と反応して、水を生成する。この場合、酸化物の存
在により吸着酸素は、多量に存在するために、水生成反
応は吸着する水素の濃度に依存するために電解質膜3と
酸化剤電極4Aのごく近傍で起こる。このため、大部分
の貴金属触媒は、酸素の還元反応に使用することができ
る。このため、酸素還元反応はスムーズに進行すること
ができ、酸素還元の分極は小さくすることができ、電池
の高性能化が達成できる。
Since the surface of the gas diffusion layer 6 contains an oxide or a surface-treated oxide, adsorption of oxygen is facilitated, and a noble metal catalyst capable of oxidizing hydrogen that has permeated the electrolyte membrane 3 is used. Because it contains hydrogen, hydrogen readily reacts with oxygen to produce water. In this case, since the adsorbed oxygen is present in a large amount due to the presence of the oxide, the water production reaction occurs in the immediate vicinity of the electrolyte membrane 3 and the oxidant electrode 4A because it depends on the concentration of adsorbed hydrogen. Therefore, most noble metal catalysts can be used for the reduction reaction of oxygen. Therefore, the oxygen reduction reaction can proceed smoothly, the polarization of oxygen reduction can be reduced, and high performance of the battery can be achieved.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る燃料
電池によれば、特に酸化剤電極の改良により、水素やメ
タノールなどの液体燃料の酸化剤側への透過による性能
低下の防止による特性向上、構成の簡素化、および貴金
属の使用量低減等が図れる。
As described above, according to the fuel cell of the present invention, in particular, by improving the oxidizer electrode, it is possible to prevent deterioration of performance due to permeation of liquid fuel such as hydrogen or methanol to the oxidizer side. It is possible to improve, simplify the structure, and reduce the amount of precious metal used.

【0063】また、本発明に係る燃料電池の製造方法に
よれば、特に酸化剤電極に着目して電池性能および製造
品質の向上が図れる。
Further, according to the method for producing a fuel cell of the present invention, the cell performance and the production quality can be improved by paying particular attention to the oxidant electrode.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態1における酸化剤電極の
単位セルを示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a unit cell of an oxidizer electrode according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態による燃料電池と比較例によ
る燃料電池との特性比較を示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing a characteristic comparison between a fuel cell according to an embodiment of the present invention and a fuel cell according to a comparative example.

【図3】本発明の第1実施形態と比較例とのを電池開路
電圧の水素圧力の影響比較を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing a comparison of the effects of the hydrogen pressure on the battery open circuit voltage between the first embodiment of the present invention and the comparative example.

【図4】本発明の第2実施形態における酸化剤電極の単
位セルを示す構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a unit cell of an oxidant electrode according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施形態による燃料電池と比較例
による燃料電池との長時間特性比較を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing long-term characteristics comparison between the fuel cell according to the second embodiment of the present invention and the fuel cell according to the comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガス拡散層 2 燃料電極(アノード触媒層) 3 電解質膜 4A 酸化剤電極 4 触媒・酸化物・高分子電解質薄層 5 金属触媒層(カソード触媒層) 6 ガス拡散層 7 カーボン層 8,9 ガス配流板 1 gas diffusion layer 2 Fuel electrode (anode catalyst layer) 3 Electrolyte membrane 4A oxidizer electrode 4 Catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer 5 Metal catalyst layer (cathode catalyst layer) 6 Gas diffusion layer 7 carbon layer 8, 9 gas distribution plate

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/10 H01M 8/10 Fターム(参考) 5H018 AA06 AA07 AS02 AS03 BB01 BB03 BB05 BB06 BB08 BB13 CC06 DD05 DD06 DD08 EE03 EE05 EE12 EE18 EE19 HH03 HH05 5H026 AA06 AA08 BB02 BB03 BB04 CC03 CX02 CX05 EE02 EE05 EE12 EE18 HH03 HH05 Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 8/10 H01M 8/10 F term (reference) 5H018 AA06 AA07 AS02 AS03 BB01 BB03 BB05 BB06 BB08 BB13 CC06 DD05 DD06 DD08 EE03 EE05 EE12 EE18 EE19 HH03 HH05 5H026 AA06 AA08 BB02 BB03 BB04 CC03 CX02 CX05 EE02 EE05 EE12 EE18 HH03 HH05

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料電極と、酸化剤電極と、これらに挟
持された高分子膜からなる電解質膜とにより発電素子を
構成し、この発電素子の外側面に、それぞれ燃料流路お
よび酸化剤流路を形成するガス配流板を設けることによ
り、単位セルを構成する燃料電池において、前記酸化剤
電極が、酸化物と、白金、パラジウム、ロジウムおよび
イリジウムから選ばれた少なくとも1種類の金属をカー
ボン粉末もしくはカーボン繊維の少なくともいずれか一
方に担持分散させた触媒と、固体高分子電解質材とから
なる触媒・酸化物・高分子電解質薄層を含むことを特徴
とする燃料電池。
1. A fuel cell, an oxidant electrode, and an electrolyte membrane composed of a polymer membrane sandwiched between the fuel electrode, an oxidizer electrode, and a fuel cell. In a fuel cell that constitutes a unit cell by providing a gas distribution plate that forms a channel, the oxidizer electrode is an oxide and carbon powder of at least one metal selected from platinum, palladium, rhodium, and iridium. Alternatively, a fuel cell comprising a catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer composed of a solid polymer electrolyte material and a catalyst supported and dispersed on at least one of carbon fibers.
【請求項2】 請求項1記載の燃料電池において、触媒
・酸化物・高分子電解質薄層の酸化物が、ジルコニア、
酸化スズ、チタニアおよびセリアから選ばれた少なくと
も1種類の酸化物、またはこれら酸化物を少なくとも1
つ含む混合物であることを特徴とする燃料電池。
2. The fuel cell according to claim 1, wherein the oxide of the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer is zirconia,
At least one oxide selected from tin oxide, titania and ceria, or at least one of these oxides
A fuel cell, which is a mixture containing two.
【請求項3】 請求項1または2記載の燃料電池におい
て、触媒・酸化物・高分子電解質薄層の酸化物は、SO
H基、COOH基、POH基およびOH基の中から
選ばれた少なくともいずれか一つを有する表面改質され
た酸化物であることを特徴とする燃料電池。
3. The fuel cell according to claim 1, wherein the oxide of the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer is SO.
A fuel cell, which is a surface-modified oxide having at least one selected from a 3 H group, a COOH group, a PO 3 H group, and an OH group.
【請求項4】 請求項1から3までのいずれかに記載の
燃料電池において、触媒・酸化物・高分子電解質薄層と
酸化剤流路を形成するガス配流板との間に金属触媒層ま
たはカーボン層を形成したことを特徴とする燃料電池。
4. The fuel cell according to claim 1, wherein a metal catalyst layer or a metal catalyst layer is provided between the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer and the gas distribution plate forming the oxidant channel. A fuel cell having a carbon layer.
【請求項5】 請求項4記載の燃料電池において、金属
触媒層の量が、0.2〜4mg/cmの範囲にあるこ
とを特徴とする燃料電池。
5. The fuel cell according to claim 4, wherein the amount of the metal catalyst layer is in the range of 0.2 to 4 mg / cm 2 .
【請求項6】 請求項1から5までのいずれかに記載の
酸化剤電極において、触媒・酸化物・高分子電解質薄層
の固体高分子電解質材の含有量が、重量濃度で10%以
上であることを特徴とする燃料電池。
6. The oxidant electrode according to claim 1, wherein the content of the solid polymer electrolyte material in the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer is 10% or more by weight. A fuel cell characterized by being present.
【請求項7】 前記請求項1から6までのいずれかに記
載の燃料電池において、触媒・酸化物・高分子電解質薄
層の厚みが5〜30μmであることを特徴とする燃料電
池。
7. The fuel cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer has a thickness of 5 to 30 μm.
【請求項8】 請求項4から7までのいずれかに記載の
燃料電池を製造する方法であって、触媒・酸化物・高分
子電解質薄層の液状の組成物を、金属触媒層もしくはカ
ーボン層の表面に直接塗布して酸化剤電極を形成し、こ
れを燃料電極および電解質膜と一体化することを特徴と
する燃料電池の製造方法。
8. A method for producing a fuel cell according to claim 4, wherein the liquid composition of the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer is added to a metal catalyst layer or a carbon layer. A method for producing a fuel cell, characterized in that an oxidizer electrode is formed by directly coating the surface of the fuel cell, and the electrode is integrated with the fuel electrode and the electrolyte membrane.
【請求項9】 請求項4から7までのいずれかに記載の
燃料電池を製造する方法であって、触媒・酸化物・高分
子電解質薄層の液状の組成物を予め剥離性を有する樹脂
シートに塗布して乾燥させ、乾燥後に金属触媒層もしく
はカーボン層の表面に熱圧着して酸化剤電極を形成し、
これを燃料電極および電解質膜と一体化することを特徴
とする燃料電池の製造方法。
9. A method for producing the fuel cell according to claim 4, wherein the liquid composition of the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer is preliminarily peelable. On the surface of the metal catalyst layer or carbon layer by thermocompression bonding to form an oxidizer electrode,
A method for manufacturing a fuel cell, which comprises integrating this with a fuel electrode and an electrolyte membrane.
【請求項10】 請求項4から7までのいずれかに記載
の燃料電池を製造する方法であって、触媒・酸化物・高
分子電解質薄層を予めシート状に形成しておき、このシ
ートを金属触媒層もしくはカーボン層と電解質膜との間
にサンドイッチ状に挟んで熱圧着し、これを燃料電極と
一体化することを特徴とする燃料電池の製造方法。
10. The method for producing the fuel cell according to claim 4, wherein the catalyst / oxide / polymer electrolyte thin layer is formed in a sheet shape in advance, and the sheet is formed. A method for producing a fuel cell, comprising sandwiching a metal catalyst layer or a carbon layer and an electrolyte membrane in a sandwich shape and thermocompression-bonding the resultant to an integrated fuel electrode.
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Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004296274A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Kyocera Corp Cell for fuel cell, its manufacturing method, and fuel cell
JP2005135752A (en) * 2003-10-30 2005-05-26 Japan Science & Technology Agency Oxygen reduction catalyst for fuel cell
JP2005149859A (en) * 2003-11-13 2005-06-09 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel cell and its manufacturing method
JP2005285733A (en) * 2004-03-01 2005-10-13 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell
JP2005327625A (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Kurita Water Ind Ltd Solid electrolyte fuel cell
JP2006066209A (en) * 2004-08-26 2006-03-09 Hitachi Maxell Ltd Direct methanol type fuel cell
JP2006107914A (en) * 2004-10-05 2006-04-20 Asahi Glass Co Ltd Electrolyte film for solid polymer fuel cell, manufacturing method of the same, and film-electrode junction for solid polymer fuel cell
WO2006048764A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
JPWO2004102588A1 (en) * 2003-05-16 2006-07-13 株式会社エクォス・リサーチ Mixed conductor
JP2006193392A (en) * 2005-01-17 2006-07-27 Tokyo Institute Of Technology Oxide composite material, its manufacturing method, electrochemical device and catalyst containing oxide composite material
WO2007034756A1 (en) * 2005-09-21 2007-03-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel cell
JP2007510278A (en) * 2003-10-31 2007-04-19 ユーティーシー フューエル セルズ,エルエルシー Method for manufacturing membrane electrode assembly having membrane and hydrogen peroxide decomposition catalyst
JPWO2005104280A1 (en) * 2004-04-26 2007-08-30 東芝燃料電池システム株式会社 Fuel cell and method of manufacturing fuel cell
JP2008117600A (en) * 2006-11-02 2008-05-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Aggregate for forming catalyst layer, solid polymer electrolyte fuel cell, and its manufacturing method
JP2008153032A (en) * 2006-12-15 2008-07-03 Toyota Motor Corp Fuel cell system
WO2009001560A1 (en) 2007-06-25 2008-12-31 Panasonic Corporation Fuel cell, membrane-electrode assembly, and membrane-catalyst layer assembly
US7618727B2 (en) 2004-02-27 2009-11-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel cell unit, control method for fuel cell unit, and information processing apparatus
JP2009272238A (en) * 2008-05-09 2009-11-19 Panasonic Corp Direct oxidation fuel cell
US7691780B2 (en) 2004-12-22 2010-04-06 Brookhaven Science Associates, Llc Platinum- and platinum alloy-coated palladium and palladium alloy particles and uses thereof
JP2010108946A (en) * 2010-01-15 2010-05-13 Toshiba Corp Proton conductive film for fuel cell, membrane-electrode assembly, and fuel cell
US7855021B2 (en) 2004-12-22 2010-12-21 Brookhaven Science Associates, Llc Electrocatalysts having platium monolayers on palladium, palladium alloy, and gold alloy core-shell nanoparticles, and uses thereof
JP2011238625A (en) * 2011-07-29 2011-11-24 Ricoh Co Ltd Fuel cell, fuel cell assembly, power source, electronic device, and a method for forming electrode
CN103028401A (en) * 2012-12-13 2013-04-10 北京化工大学常州先进材料研究院 Direct methanol fuel cell anode catalyst and preparation method thereof
JP2015069926A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 日産自動車株式会社 Membrane-electrode assembly for fuel batteries, and fuel battery
JP2016151562A (en) * 2015-02-19 2016-08-22 株式会社Screenホールディングス Measurement device and measurement method

Cited By (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004296274A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Kyocera Corp Cell for fuel cell, its manufacturing method, and fuel cell
JP4596163B2 (en) * 2003-05-16 2010-12-08 株式会社エクォス・リサーチ Mixed conductor
JPWO2004102588A1 (en) * 2003-05-16 2006-07-13 株式会社エクォス・リサーチ Mixed conductor
JP4679815B2 (en) * 2003-10-30 2011-05-11 独立行政法人科学技術振興機構 Direct fuel cell
JP2005135752A (en) * 2003-10-30 2005-05-26 Japan Science & Technology Agency Oxygen reduction catalyst for fuel cell
JP2007510278A (en) * 2003-10-31 2007-04-19 ユーティーシー フューエル セルズ,エルエルシー Method for manufacturing membrane electrode assembly having membrane and hydrogen peroxide decomposition catalyst
JP2005149859A (en) * 2003-11-13 2005-06-09 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel cell and its manufacturing method
US7618727B2 (en) 2004-02-27 2009-11-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel cell unit, control method for fuel cell unit, and information processing apparatus
JP2005285733A (en) * 2004-03-01 2005-10-13 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell
US7816040B2 (en) 2004-03-01 2010-10-19 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Fuel cell
JPWO2005104280A1 (en) * 2004-04-26 2007-08-30 東芝燃料電池システム株式会社 Fuel cell and method of manufacturing fuel cell
JP4839211B2 (en) * 2004-04-26 2011-12-21 東芝燃料電池システム株式会社 Fuel cell and fuel cell manufacturing method
EP1760811A4 (en) * 2004-04-26 2009-03-18 Toshiba Fuel Cell Power Sys Fuel cell and method for manufacturing fuel cell
JP4534590B2 (en) * 2004-05-14 2010-09-01 栗田工業株式会社 Solid oxide fuel cell
JP2005327625A (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Kurita Water Ind Ltd Solid electrolyte fuel cell
JP2006066209A (en) * 2004-08-26 2006-03-09 Hitachi Maxell Ltd Direct methanol type fuel cell
JP2006107914A (en) * 2004-10-05 2006-04-20 Asahi Glass Co Ltd Electrolyte film for solid polymer fuel cell, manufacturing method of the same, and film-electrode junction for solid polymer fuel cell
US8092945B2 (en) 2004-11-05 2012-01-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
WO2006048764A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
CN100459264C (en) * 2004-11-05 2009-02-04 丰田自动车株式会社 Fuel cell system
DE112005002020B4 (en) 2004-11-05 2019-02-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha The fuel cell system
US7855021B2 (en) 2004-12-22 2010-12-21 Brookhaven Science Associates, Llc Electrocatalysts having platium monolayers on palladium, palladium alloy, and gold alloy core-shell nanoparticles, and uses thereof
US7691780B2 (en) 2004-12-22 2010-04-06 Brookhaven Science Associates, Llc Platinum- and platinum alloy-coated palladium and palladium alloy particles and uses thereof
JP2006193392A (en) * 2005-01-17 2006-07-27 Tokyo Institute Of Technology Oxide composite material, its manufacturing method, electrochemical device and catalyst containing oxide composite material
WO2007034756A1 (en) * 2005-09-21 2007-03-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel cell
JP2008117600A (en) * 2006-11-02 2008-05-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Aggregate for forming catalyst layer, solid polymer electrolyte fuel cell, and its manufacturing method
JP2008153032A (en) * 2006-12-15 2008-07-03 Toyota Motor Corp Fuel cell system
WO2009001560A1 (en) 2007-06-25 2008-12-31 Panasonic Corporation Fuel cell, membrane-electrode assembly, and membrane-catalyst layer assembly
US8309269B2 (en) 2007-06-25 2012-11-13 Panasonic Corporation Fuel cell, membrane-electrode assembly, and membrane-catalyst layer assembly
JP2009272238A (en) * 2008-05-09 2009-11-19 Panasonic Corp Direct oxidation fuel cell
JP2010108946A (en) * 2010-01-15 2010-05-13 Toshiba Corp Proton conductive film for fuel cell, membrane-electrode assembly, and fuel cell
JP2011238625A (en) * 2011-07-29 2011-11-24 Ricoh Co Ltd Fuel cell, fuel cell assembly, power source, electronic device, and a method for forming electrode
CN103028401A (en) * 2012-12-13 2013-04-10 北京化工大学常州先进材料研究院 Direct methanol fuel cell anode catalyst and preparation method thereof
JP2015069926A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 日産自動車株式会社 Membrane-electrode assembly for fuel batteries, and fuel battery
JP2016151562A (en) * 2015-02-19 2016-08-22 株式会社Screenホールディングス Measurement device and measurement method

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