JP2003123775A - 固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法 - Google Patents
固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法Info
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｐｔ、Ｒｕをシンタリング（焼結）しないよ
うにしながら、従来に比べ、燃料電池の性能が向上させ
るようなアノード電極触媒を提供する。 【解決手段】 水溶性高分子を水溶液に溶解し、水溶性
高分子水溶液を調製するステップ１と、該水溶性高分子
水溶液を加圧するステップ２と、水溶性高分子水溶液を
加熱するステップ３と、水溶性高分子水溶液に、貴金属
コロイド溶液を添加するステップ４と、水溶性高分子水
溶液に、カーボンを添加するステップ７と、 貴金属コ
ロイドと、カーボンとを添加した該水溶性高分子水溶液
をろ過、洗浄するステップ９と、ろ過、洗浄した際のろ
液以外の残留物を熱処理するステップ１２とを含む固体
高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法。
うにしながら、従来に比べ、燃料電池の性能が向上させ
るようなアノード電極触媒を提供する。 【解決手段】 水溶性高分子を水溶液に溶解し、水溶性
高分子水溶液を調製するステップ１と、該水溶性高分子
水溶液を加圧するステップ２と、水溶性高分子水溶液を
加熱するステップ３と、水溶性高分子水溶液に、貴金属
コロイド溶液を添加するステップ４と、水溶性高分子水
溶液に、カーボンを添加するステップ７と、 貴金属コ
ロイドと、カーボンとを添加した該水溶性高分子水溶液
をろ過、洗浄するステップ９と、ろ過、洗浄した際のろ
液以外の残留物を熱処理するステップ１２とを含む固体
高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池用アノード電極触媒製造方法に関するものである。
電池用アノード電極触媒製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、水素と酸素から水を得る電
池反応によって起電力を得ている。原料の水素は、メタ
ノールなどの原燃料と水を改質触媒の存在下に反応させ
て得られる。このような燃料電池のうち、固体高分子型
燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）が優れた性能を発揮で
きるものとして注目されている。すなわち、固体高分子
型燃料電池では、水素を燃料とし、アノード（燃料
極）、カソード（空気極）における電極反応によって起
電力を得ている。
池反応によって起電力を得ている。原料の水素は、メタ
ノールなどの原燃料と水を改質触媒の存在下に反応させ
て得られる。このような燃料電池のうち、固体高分子型
燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）が優れた性能を発揮で
きるものとして注目されている。すなわち、固体高分子
型燃料電池では、水素を燃料とし、アノード（燃料
極）、カソード（空気極）における電極反応によって起
電力を得ている。
【０００３】従来、固体高分子型燃料電池のアノード電
極用触媒は、次のような２つの方法により製造されてい
る。第一のアノード電極用触媒の製造方法では、Ｐｔ
（白金）およびＲｕ（ルテリウム）をカーボンに担持し
た後、熱処理によりＰｔおよびＲｕの合金を作り、この
合金をアノード電極用触媒として使用している。第二の
アノード電極用触媒の製造方法では、ＰｔとＲｕの複合
物質をカーボンに担持したあと、熱処理により合金化
し、この合金をアノード電極用触媒として使用してい
る。
極用触媒は、次のような２つの方法により製造されてい
る。第一のアノード電極用触媒の製造方法では、Ｐｔ
（白金）およびＲｕ（ルテリウム）をカーボンに担持し
た後、熱処理によりＰｔおよびＲｕの合金を作り、この
合金をアノード電極用触媒として使用している。第二の
アノード電極用触媒の製造方法では、ＰｔとＲｕの複合
物質をカーボンに担持したあと、熱処理により合金化
し、この合金をアノード電極用触媒として使用してい
る。
【０００４】これらの従来のアノード電極用触媒の製造
方法であると、ＰｔおよびＲｕをカーボンに担持した後
に熱処理をするため、Ｐｔ、Ｒｕがシンタリング（焼
結）して、粒子が粗大化し、触媒表面積が低下し、電池
性能が低下するという問題がある。
方法であると、ＰｔおよびＲｕをカーボンに担持した後
に熱処理をするため、Ｐｔ、Ｒｕがシンタリング（焼
結）して、粒子が粗大化し、触媒表面積が低下し、電池
性能が低下するという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
鑑みてなされたのものであり、Ｐｔ、Ｒｕをシンタリン
グ（焼結）しないようにし、従来に比べ、電池性能が向
上した固体高分子型燃料電池のアノード電極用触媒の製
造方法を提供することを目的とする。
鑑みてなされたのものであり、Ｐｔ、Ｒｕをシンタリン
グ（焼結）しないようにし、従来に比べ、電池性能が向
上した固体高分子型燃料電池のアノード電極用触媒の製
造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題を達成するため
に、本発明の固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒
の製造方法は、水溶性高分子を水溶液に溶解し、水溶性
高分子水溶液を調製するステップと、該水溶性高分子水
溶液を加圧するステップと、該水溶性高分子水溶液を加
熱するステップと、該水溶性高分子水溶液に、貴金属コ
ロイド溶液を添加するステップと、該水溶性高分子水溶
液に、カーボンを添加するステップと、貴金属コロイド
と、カーボンとを添加した該水溶性高分子水溶液をろ
過、洗浄するステップと、ろ過、洗浄した際のろ液以外
の残留物を熱処理するステップとを含む。
に、本発明の固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒
の製造方法は、水溶性高分子を水溶液に溶解し、水溶性
高分子水溶液を調製するステップと、該水溶性高分子水
溶液を加圧するステップと、該水溶性高分子水溶液を加
熱するステップと、該水溶性高分子水溶液に、貴金属コ
ロイド溶液を添加するステップと、該水溶性高分子水溶
液に、カーボンを添加するステップと、貴金属コロイド
と、カーボンとを添加した該水溶性高分子水溶液をろ
過、洗浄するステップと、ろ過、洗浄した際のろ液以外
の残留物を熱処理するステップとを含む。
【０００７】前記貴金属コロイド溶液は、白金化合物溶
液と、ルテニウム化合物溶液とを含むことができる。前
記水溶性高分子水溶液は、ポリビニルアルコールと、ポ
リビニルピロリドンと、アルギン酸アンモニウムと、カ
ルボキシメチルセルロースと、メチルセルロースと、ポ
リアクリル酸アンモニウムと、ポリエチレンオキシドと
を含む群から選択される一以上の水溶性高分子を含むこ
とを特徴とする。
液と、ルテニウム化合物溶液とを含むことができる。前
記水溶性高分子水溶液は、ポリビニルアルコールと、ポ
リビニルピロリドンと、アルギン酸アンモニウムと、カ
ルボキシメチルセルロースと、メチルセルロースと、ポ
リアクリル酸アンモニウムと、ポリエチレンオキシドと
を含む群から選択される一以上の水溶性高分子を含むこ
とを特徴とする。
【０００８】該水溶性高分子水溶液を加圧するステップ
が、０．０９８×１０6Ｐａ〜４．９０×１０6Ｐａの範
囲の圧力によって加圧することが好適である。該水溶性
高分子水溶液を加熱するステップが、１００℃〜３５０
℃の範囲の温度によって加熱することが望ましい。
が、０．０９８×１０6Ｐａ〜４．９０×１０6Ｐａの範
囲の圧力によって加圧することが好適である。該水溶性
高分子水溶液を加熱するステップが、１００℃〜３５０
℃の範囲の温度によって加熱することが望ましい。
【０００９】さらに、本発明の固体高分子型燃料電池用
アノード電極触媒の製造方法は、別の形態で、陽イオン
交換高分子を水溶液に溶解し、陽イオン交換高分子水溶
液を調製するステップと、該陽イオン交換高分子水溶液
を加圧するステップと、該陽イオン交換高分子水溶液を
加熱するステップと、該陽イオン交換高分子水溶液に、
貴金属コロイド溶液を添加するステップと、該陽イオン
交換高分子水溶液に、カーボンを添加するステップとを
含む。
アノード電極触媒の製造方法は、別の形態で、陽イオン
交換高分子を水溶液に溶解し、陽イオン交換高分子水溶
液を調製するステップと、該陽イオン交換高分子水溶液
を加圧するステップと、該陽イオン交換高分子水溶液を
加熱するステップと、該陽イオン交換高分子水溶液に、
貴金属コロイド溶液を添加するステップと、該陽イオン
交換高分子水溶液に、カーボンを添加するステップとを
含む。
【００１０】さらに、本発明の固体高分子型燃料電池用
アノード電極触媒の製造方法は、さらに別の形態で、陽
イオン交換高分子を水溶液に溶解し、陽イオン交換高分
子水溶液を調製するステップと、 該陽イオン交換高分
子水溶液に、カーボンを添加するステップと、該陽イオ
ン交換高分子水溶液を加圧するステップと、該陽イオン
交換高分子水溶液を加熱するステップと、該陽イオン交
換高分子水溶液に、貴金属コロイド溶液を添加するステ
ップとを含む。
アノード電極触媒の製造方法は、さらに別の形態で、陽
イオン交換高分子を水溶液に溶解し、陽イオン交換高分
子水溶液を調製するステップと、 該陽イオン交換高分
子水溶液に、カーボンを添加するステップと、該陽イオ
ン交換高分子水溶液を加圧するステップと、該陽イオン
交換高分子水溶液を加熱するステップと、該陽イオン交
換高分子水溶液に、貴金属コロイド溶液を添加するステ
ップとを含む。
【００１１】前記貴金属コロイド溶液は、白金化合物溶
液と、ルテニウム化合物溶液とを含むことが好適であ
る。前記陽イオン交換高分子水溶液は、パーフルオロス
ルホン酸系高分子を含むことを特徴とする。
液と、ルテニウム化合物溶液とを含むことが好適であ
る。前記陽イオン交換高分子水溶液は、パーフルオロス
ルホン酸系高分子を含むことを特徴とする。
【００１２】該陽イオン交換高分子水溶液を加圧するス
テップが、０．０９８×１０6Ｐａ〜４．９０×１０6Ｐ
ａの範囲の圧力によって加圧することが望ましい。該陽
イオン交換高分子水溶液を加熱するステップが、１００
℃〜３５０℃の範囲の温度によって加熱することが好適
である。
テップが、０．０９８×１０6Ｐａ〜４．９０×１０6Ｐ
ａの範囲の圧力によって加圧することが望ましい。該陽
イオン交換高分子水溶液を加熱するステップが、１００
℃〜３５０℃の範囲の温度によって加熱することが好適
である。
【００１３】以上のような本発明の固体高分子型燃料電
池用アノード電極触媒の製造方法によって、Ｐｔ、Ｒｕ
をシンタリング（焼結）しないようにし、従来に比べ、
電池性能が向上した固体高分子型燃料電池のアノード電
極用触媒を製造できるようになる。
池用アノード電極触媒の製造方法によって、Ｐｔ、Ｒｕ
をシンタリング（焼結）しないようにし、従来に比べ、
電池性能が向上した固体高分子型燃料電池のアノード電
極用触媒を製造できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明に係る固体高分子
型燃料電池のアノード電極用触媒の製造方法の実施の形
態について、図を用いながら詳細に説明する。
型燃料電池のアノード電極用触媒の製造方法の実施の形
態について、図を用いながら詳細に説明する。
【００１５】固体高分子型燃料電池では、その一実施の
形態として、固体高分子膜を挟んで燃料極側の白金触媒
層と、空気極側の白金触媒層とを備えている。ここで、
アノード（燃料極）、カソード（空気極）では、下記の
ような反応が行われる。
形態として、固体高分子膜を挟んで燃料極側の白金触媒
層と、空気極側の白金触媒層とを備えている。ここで、
アノード（燃料極）、カソード（空気極）では、下記の
ような反応が行われる。
【００１６】アノード電極において白金触媒層により、
以下の反応を起こさせる。 Ｈ2 → ２Ｈ+＋２ｅ- この反応によって生じるＨ+が拡散する。一方、カソー
ド電極において白金触媒層により、以下の反応を起こさ
せる。 ２Ｈ+＋２ｅ-＋１／２Ｏ2 → Ｈ2Ｏ これらの反応を合わせて電池反応が構成され、起電力を
得ることができる。本発明では、以上に述べたような固
体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法を提
供している。
以下の反応を起こさせる。 Ｈ2 → ２Ｈ+＋２ｅ- この反応によって生じるＨ+が拡散する。一方、カソー
ド電極において白金触媒層により、以下の反応を起こさ
せる。 ２Ｈ+＋２ｅ-＋１／２Ｏ2 → Ｈ2Ｏ これらの反応を合わせて電池反応が構成され、起電力を
得ることができる。本発明では、以上に述べたような固
体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法を提
供している。
【００１７】［実施の形態１：水溶性高分子を利用した
固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒］まず、最初
に、図１を用いながら、本発明の一実施の形態である水
溶性高分子を利用した固体高分子型燃料電池のアノード
電極触媒の製造方法を説明する。図１は、水溶性高分子
を利用した本発明の一実施の形態である水溶性高分子を
利用した固体高分子型燃料電池のアノード電極触媒の製
造方法を表すフローチャートである。
固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒］まず、最初
に、図１を用いながら、本発明の一実施の形態である水
溶性高分子を利用した固体高分子型燃料電池のアノード
電極触媒の製造方法を説明する。図１は、水溶性高分子
を利用した本発明の一実施の形態である水溶性高分子を
利用した固体高分子型燃料電池のアノード電極触媒の製
造方法を表すフローチャートである。
【００１８】水とエタノールの混合溶媒に、水溶性高分
子を添加し、攪拌するなどして溶解させる（ステップ
１）。具体的には、イオン交換水１０００に対して重量
比で、エタノール６００〜１０００の混合溶媒に、水溶
性高分子を０．２〜０．４、オートクレーブに入れて、
溶解させ、水溶性高分子水溶液を調製する。ここで、水
溶性高分子は、ポリビニルアルコールと、ポリビニルピ
ロリドンと、アルギン酸アンモニウムと、カルボキシメ
チルセルロースと、メチルセルロースと、ポリアクリル
酸アンモニウムと、ポリエチレンオキシドとを含む群か
ら選択される一以上の高分子を含む。なお、本実施の形
態で用いる水溶性高分子には、ポリビニルアルコールが
望ましい。
子を添加し、攪拌するなどして溶解させる（ステップ
１）。具体的には、イオン交換水１０００に対して重量
比で、エタノール６００〜１０００の混合溶媒に、水溶
性高分子を０．２〜０．４、オートクレーブに入れて、
溶解させ、水溶性高分子水溶液を調製する。ここで、水
溶性高分子は、ポリビニルアルコールと、ポリビニルピ
ロリドンと、アルギン酸アンモニウムと、カルボキシメ
チルセルロースと、メチルセルロースと、ポリアクリル
酸アンモニウムと、ポリエチレンオキシドとを含む群か
ら選択される一以上の高分子を含む。なお、本実施の形
態で用いる水溶性高分子には、ポリビニルアルコールが
望ましい。
【００１９】つぎに、水溶性高分子が溶解している水溶
性高分子水溶液を、窒素ガスによって０．０９８×１０
6Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ2）〜４．９０×１０6Ｐａ（５
０ｋｇｆ／ｃｍ2）に加圧する（ステップ２）。この加
圧条件は、水溶性高分子の種類によっても異なるが、よ
り好ましくは、水溶性高分子が圧力によって分解しない
圧力範囲がよく、１．４７×１０6Ｐａ（１５ｋｇｆ／
ｃｍ2）〜２．９４×１０6Ｐａ（３０ｋｇｆ／ｃｍ2）
が好適である。圧力を高くする理由は、後に、Ｐｔ・Ｒ
ｕの合金化しやすいように、沸点を上昇させるためであ
る。この加圧下において、水溶性高分子水溶液を温度１
２０℃〜１８０℃に加熱する（ステップ３）。この加熱
する温度範囲も水溶性高分子が熱によって分解しない範
囲でないとならない。
性高分子水溶液を、窒素ガスによって０．０９８×１０
6Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ2）〜４．９０×１０6Ｐａ（５
０ｋｇｆ／ｃｍ2）に加圧する（ステップ２）。この加
圧条件は、水溶性高分子の種類によっても異なるが、よ
り好ましくは、水溶性高分子が圧力によって分解しない
圧力範囲がよく、１．４７×１０6Ｐａ（１５ｋｇｆ／
ｃｍ2）〜２．９４×１０6Ｐａ（３０ｋｇｆ／ｃｍ2）
が好適である。圧力を高くする理由は、後に、Ｐｔ・Ｒ
ｕの合金化しやすいように、沸点を上昇させるためであ
る。この加圧下において、水溶性高分子水溶液を温度１
２０℃〜１８０℃に加熱する（ステップ３）。この加熱
する温度範囲も水溶性高分子が熱によって分解しない範
囲でないとならない。
【００２０】そして、Ｐｔ・Ｒｕ混合溶液を調製する。
一方のＰｔ（白金）を含有する白金化合物溶液として、
Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液を使用する。白金化合物溶液は白金を
含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液のみに限定
されるものではない。もう一方のＲｕ（ルテニウム）を
含有するルテニウム化合物溶液として、Ｈ2ＲｕＣｌ6溶
液を使用する。ルテニウム化合物溶液はルテニウムを含
有する溶液ならばよく、Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液のみに限定さ
れるものではない。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液とＨ2ＲｕＣｌ6溶
液とをそれぞれ１ｇ貴金属／Ｌ程度に希釈し、Ｐｔのモ
ル量が０．４〜０．８ｍｍｏｌ程度、Ｒｕが０．８ｍｍ
ｏｌ〜１．６ｍｍｏｌ程度になるように両液を混合し、
Ｐｔ・Ｒｕ混合溶液を調製する。ＰｔとＲｕのモル数は
限定されるものではないが、ほぼ１：２の関係になるよ
うにする。好ましくは、ＰｔとＲｕのモル数は１：２．
５〜１：１．５の関係になるようにする。
一方のＰｔ（白金）を含有する白金化合物溶液として、
Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液を使用する。白金化合物溶液は白金を
含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液のみに限定
されるものではない。もう一方のＲｕ（ルテニウム）を
含有するルテニウム化合物溶液として、Ｈ2ＲｕＣｌ6溶
液を使用する。ルテニウム化合物溶液はルテニウムを含
有する溶液ならばよく、Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液のみに限定さ
れるものではない。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液とＨ2ＲｕＣｌ6溶
液とをそれぞれ１ｇ貴金属／Ｌ程度に希釈し、Ｐｔのモ
ル量が０．４〜０．８ｍｍｏｌ程度、Ｒｕが０．８ｍｍ
ｏｌ〜１．６ｍｍｏｌ程度になるように両液を混合し、
Ｐｔ・Ｒｕ混合溶液を調製する。ＰｔとＲｕのモル数は
限定されるものではないが、ほぼ１：２の関係になるよ
うにする。好ましくは、ＰｔとＲｕのモル数は１：２．
５〜１：１．５の関係になるようにする。
【００２１】調製されたＰｔ・Ｒｕ混合溶液を、先に調
製して、加圧下で加熱してある水溶性高分子水溶液に添
加する（ステップ４）。混合したＰｔ・Ｒｕ混合溶液と
水溶性高分子水溶液を攪拌しながら、１０分〜１２時間
反応させ、Ｐｔ、Ｒｕを還元すると同時に合金化する。
製して、加圧下で加熱してある水溶性高分子水溶液に添
加する（ステップ４）。混合したＰｔ・Ｒｕ混合溶液と
水溶性高分子水溶液を攪拌しながら、１０分〜１２時間
反応させ、Ｐｔ、Ｒｕを還元すると同時に合金化する。
【００２２】合金化の反応が進んだ後、混合されたＰｔ
・Ｒｕ混合溶液と水溶性高分子水溶液を冷却し、常圧、
すなわち大気圧に戻す（ステップ６）。
・Ｒｕ混合溶液と水溶性高分子水溶液を冷却し、常圧、
すなわち大気圧に戻す（ステップ６）。
【００２３】冷却され、常圧に戻された混合されたＰｔ
・Ｒｕ混合溶液と水溶性高分子水溶液を、Ｐｔ・Ｒｕ合
金コロイド溶液と呼ぶ。このＰｔ・Ｒｕ合金コロイド溶
液に、カーボン粉末（比表面積が８００ｍ2／ｇ程度の
ケッチェンカーボン）を２００ｍｇ〜３００ｍｇを添
加、攪拌することによって、カーボン粉末にＰｔ・Ｒｕ
合金を吸着担持させる（ステップ７〜８）。ただし、適
宜、所望の金属担持率になるように、カーボン量を変
え、添加してもよい。攪拌後、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド
溶液を、ろ過、洗浄、乾燥させる（ステップ９〜１
１）。Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液を、乾燥後、水素雰
囲気中で、２５０℃〜９００℃、１０分〜１２時間熱処
理し（ステップ１２）、ポリビニルアルコールを熱分解
除去すると同時に合金化を促進し、Ｐｔ・Ｒｕ担持カー
ボン触媒を得る。得られたＰｔ・Ｒｕ担持カーボン触媒
を、固体高分子型燃料電池用アノード電極用の触媒に利
用する。
・Ｒｕ混合溶液と水溶性高分子水溶液を、Ｐｔ・Ｒｕ合
金コロイド溶液と呼ぶ。このＰｔ・Ｒｕ合金コロイド溶
液に、カーボン粉末（比表面積が８００ｍ2／ｇ程度の
ケッチェンカーボン）を２００ｍｇ〜３００ｍｇを添
加、攪拌することによって、カーボン粉末にＰｔ・Ｒｕ
合金を吸着担持させる（ステップ７〜８）。ただし、適
宜、所望の金属担持率になるように、カーボン量を変
え、添加してもよい。攪拌後、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド
溶液を、ろ過、洗浄、乾燥させる（ステップ９〜１
１）。Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液を、乾燥後、水素雰
囲気中で、２５０℃〜９００℃、１０分〜１２時間熱処
理し（ステップ１２）、ポリビニルアルコールを熱分解
除去すると同時に合金化を促進し、Ｐｔ・Ｒｕ担持カー
ボン触媒を得る。得られたＰｔ・Ｒｕ担持カーボン触媒
を、固体高分子型燃料電池用アノード電極用の触媒に利
用する。
【００２４】［実施の形態２：陽イオン交換高分子溶液
を利用した固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒］
つぎに、水溶性高分子の代わりに陽イオン交換高分子溶
液を利用した固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒
の製造方法について図２、図３を用いて説明する。
を利用した固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒］
つぎに、水溶性高分子の代わりに陽イオン交換高分子溶
液を利用した固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒
の製造方法について図２、図３を用いて説明する。
【００２５】図２は、水／エタノール溶媒に、金属還元
後にカーボンを添加することを特徴とする陽イオン交換
高分子溶液を利用した固体高分子型燃料電池用アノード
電極触媒製造方法を表したフローチャートである。図３
は、水／エタノール溶媒に、金属還元前にカーボンを添
加することを特徴とする陽イオン交換高分子溶液を利用
した固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒製造方法
を表したフローチャートである。
後にカーボンを添加することを特徴とする陽イオン交換
高分子溶液を利用した固体高分子型燃料電池用アノード
電極触媒製造方法を表したフローチャートである。図３
は、水／エタノール溶媒に、金属還元前にカーボンを添
加することを特徴とする陽イオン交換高分子溶液を利用
した固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒製造方法
を表したフローチャートである。
【００２６】まず、図２を用いて、陽イオン交換高分子
溶液を利用した固体高分子型燃料電池用アノード電極触
媒製造方法を説明する。水／エタノール溶媒に、陽イオ
ン交換高分子溶液を添加する（ステップ２０）。陽イオ
ン交換高分子溶液の例として、限定されないが、ナフィ
オンを用いることができる。ナフィオン等の陽イオン交
換高分子は、通常、パーフルオロスルホン酸系高分子と
呼ばれている。本実施の形態では、濃度３％〜７％のナ
フィオン溶液を３ｇ〜５ｇ程度使用する。
溶液を利用した固体高分子型燃料電池用アノード電極触
媒製造方法を説明する。水／エタノール溶媒に、陽イオ
ン交換高分子溶液を添加する（ステップ２０）。陽イオ
ン交換高分子溶液の例として、限定されないが、ナフィ
オンを用いることができる。ナフィオン等の陽イオン交
換高分子は、通常、パーフルオロスルホン酸系高分子と
呼ばれている。本実施の形態では、濃度３％〜７％のナ
フィオン溶液を３ｇ〜５ｇ程度使用する。
【００２７】つぎに、陽イオン交換高分子溶液が添加さ
れた水／エタノール溶媒を、窒素ガス下で、０．０９８
×１０6Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ2）〜４．９０×１０6Ｐ
ａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ2）の圧力をかけ、後でＰｔ・Ｒ
ｕの合金化しやすいように、沸点上昇が起きるように
し、温度範囲１３０℃〜１５０℃程度になるまで加熱す
る（ステップ２１〜２２）。このとき、大気中である
と、通常、陽イオン交換高分子溶液が添加された水／エ
タノール溶媒の沸点は９０℃くらいだが、圧力を加えた
ため沸点が上昇する。
れた水／エタノール溶媒を、窒素ガス下で、０．０９８
×１０6Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ2）〜４．９０×１０6Ｐ
ａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ2）の圧力をかけ、後でＰｔ・Ｒ
ｕの合金化しやすいように、沸点上昇が起きるように
し、温度範囲１３０℃〜１５０℃程度になるまで加熱す
る（ステップ２１〜２２）。このとき、大気中である
と、通常、陽イオン交換高分子溶液が添加された水／エ
タノール溶媒の沸点は９０℃くらいだが、圧力を加えた
ため沸点が上昇する。
【００２８】つぎに、そして、Ｐｔ・Ｒｕ混合溶液を調
製する。一方のＰｔ（白金）を含有する白金化合物溶液
として、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液を使用する。白金化合物溶液
は白金を含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液の
みに限定されるものではない。もう一方のＲｕ（ルテニ
ウム）を含有するルテニウム化合物溶液として、Ｈ2Ｒ
ｕＣｌ6溶液を使用する。ルテニウム化合物溶液はルテ
ニウムを含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液の
みに限定されるものではない。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液とＨ2
ＲｕＣｌ6溶液とをそれぞれ１ｇ貴金属／Ｌ程度に希釈
し、Ｐｔのモル量が０．４〜０．８ｍｍｏｌ程度、Ｒｕ
が０．８ｍｍｏｌ〜１．６ｍｍｏｌ程度になるように両
液を混合し、Ｐｔ・Ｒｕ混合溶液を調製する。ＰｔとＲ
ｕのモル数は限定されるものではないが、ほぼ１：２の
関係になるようにする。好ましくは、ＰｔとＲｕのモル
数は、１：２．５〜１：１．５の関係になるようにす
る。
製する。一方のＰｔ（白金）を含有する白金化合物溶液
として、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液を使用する。白金化合物溶液
は白金を含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液の
みに限定されるものではない。もう一方のＲｕ（ルテニ
ウム）を含有するルテニウム化合物溶液として、Ｈ2Ｒ
ｕＣｌ6溶液を使用する。ルテニウム化合物溶液はルテ
ニウムを含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液の
みに限定されるものではない。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液とＨ2
ＲｕＣｌ6溶液とをそれぞれ１ｇ貴金属／Ｌ程度に希釈
し、Ｐｔのモル量が０．４〜０．８ｍｍｏｌ程度、Ｒｕ
が０．８ｍｍｏｌ〜１．６ｍｍｏｌ程度になるように両
液を混合し、Ｐｔ・Ｒｕ混合溶液を調製する。ＰｔとＲ
ｕのモル数は限定されるものではないが、ほぼ１：２の
関係になるようにする。好ましくは、ＰｔとＲｕのモル
数は、１：２．５〜１：１．５の関係になるようにす
る。
【００２９】調製されたＰｔ・Ｒｕ混合溶液を、先に調
製して、加圧下で加熱してある水／エタノール溶媒で溶
かされた陽イオン交換高分子溶液に添加する（ステップ
２３）。混合したＰｔ・Ｒｕ混合溶液と陽イオン交換高
分子溶液を攪拌しながら、１０分〜１２時間反応させ、
Ｐｔ、Ｒｕを還元すると同時に合金化し、ＰｔＲｕ合金
コロイド溶液を調製する。その後、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロ
イド溶液を冷却し、常圧に戻す（ステップ２４〜２
５）。そして、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液にカーボン
粉末（比表面積が８００ｍ２／ｇのケッチェンカーボ
ン）を２００ｍｇ〜３００ｍｇを添加し、スラリーとす
る（ステップ２６）。このスラリーは、ナフィオンで安
定化されたＰｔＲｕ合金コロイド・カーボン分散液であ
り、固体高分子型燃料電池用アノード電極の反応層を作
成するのに用いられる。
製して、加圧下で加熱してある水／エタノール溶媒で溶
かされた陽イオン交換高分子溶液に添加する（ステップ
２３）。混合したＰｔ・Ｒｕ混合溶液と陽イオン交換高
分子溶液を攪拌しながら、１０分〜１２時間反応させ、
Ｐｔ、Ｒｕを還元すると同時に合金化し、ＰｔＲｕ合金
コロイド溶液を調製する。その後、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロ
イド溶液を冷却し、常圧に戻す（ステップ２４〜２
５）。そして、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液にカーボン
粉末（比表面積が８００ｍ２／ｇのケッチェンカーボ
ン）を２００ｍｇ〜３００ｍｇを添加し、スラリーとす
る（ステップ２６）。このスラリーは、ナフィオンで安
定化されたＰｔＲｕ合金コロイド・カーボン分散液であ
り、固体高分子型燃料電池用アノード電極の反応層を作
成するのに用いられる。
【００３０】図３は、図２の固体高分子型燃料電池用ア
ノード電極触媒の製造方法のフローチャートで表される
ステップにおいて、水／エタノール溶媒に、金属を還元
させる前に、カーボン粉末を予め分散させておいたもの
である。その他は本質的に図２で表される製造方法と図
３で表される製造方法は同じである。
ノード電極触媒の製造方法のフローチャートで表される
ステップにおいて、水／エタノール溶媒に、金属を還元
させる前に、カーボン粉末を予め分散させておいたもの
である。その他は本質的に図２で表される製造方法と図
３で表される製造方法は同じである。
【００３１】水／エタノール溶媒に、カーボン粉末（比
表面積が８００ｍ2／ｇのケッチェンカーボン）を添加
する（ステップ３０）。つぎに、陽イオン交換高分子溶
液を添加する（ステップ３１）。陽イオン交換高分子の
例として、限定されないが、ナフィオンを用いることが
できる。本実施の形態では、濃度３％〜７％のナフィオ
ン溶液を３ｇ〜５ｇ程度使用する。
表面積が８００ｍ2／ｇのケッチェンカーボン）を添加
する（ステップ３０）。つぎに、陽イオン交換高分子溶
液を添加する（ステップ３１）。陽イオン交換高分子の
例として、限定されないが、ナフィオンを用いることが
できる。本実施の形態では、濃度３％〜７％のナフィオ
ン溶液を３ｇ〜５ｇ程度使用する。
【００３２】つぎに、陽イオン高分子交換溶液が添加さ
れた水／エタノール溶媒を、窒素ガス化で、０．０９８
×１０6Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ2）〜４．９０×１０6Ｐ
ａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ2）の圧力をかけ、後でＰｔ・Ｒ
ｕの合金化しやすいように、沸点上昇が起きるように
し、温度範囲１３０℃〜１５０℃程度になるまで加熱す
る（ステップ３２〜３３）。このとき、大気中である
と、通常、陽イオン高分子交換溶液が添加された水／エ
タノール溶媒の沸点は９０℃くらいだが、圧力を加えた
ため沸点が上昇する。
れた水／エタノール溶媒を、窒素ガス化で、０．０９８
×１０6Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ2）〜４．９０×１０6Ｐ
ａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ2）の圧力をかけ、後でＰｔ・Ｒ
ｕの合金化しやすいように、沸点上昇が起きるように
し、温度範囲１３０℃〜１５０℃程度になるまで加熱す
る（ステップ３２〜３３）。このとき、大気中である
と、通常、陽イオン高分子交換溶液が添加された水／エ
タノール溶媒の沸点は９０℃くらいだが、圧力を加えた
ため沸点が上昇する。
【００３３】つぎに、そして、Ｐｔ・Ｒｕ混合溶液を調
製する。一方のＰｔ（白金）を含有する白金化合物溶液
として、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液を使用する。白金化合物溶液
は白金を含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液の
みに限定されるものではない。もう一方のＲｕ（ルテニ
ウム）を含有するルテニウム化合物溶液として、Ｈ2Ｒ
ｕＣｌ6溶液を使用する。ルテニウム化合物溶液はルテ
ニウムを含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液の
みに限定されるものではない。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液とＨ2
ＲｕＣｌ6溶液とをそれぞれ１ｇ貴金属／Ｌ程度に希釈
し、Ｐｔのモル量が０．４ｍｍｏｌ〜０．８ｍｍｏｌ程
度、Ｒｕが０．８ｍｍｏｌ〜１．６ｍｍｏｌ程度になる
ように両液を混合し、Ｐｔ・Ｒｕ混合溶液を調製する。
ＰｔとＲｕのモル数は限定されるものではないが、ほぼ
１：２の関係になるようにする。好ましくは、ＰｔとＲ
ｕのモル数は、１：２．５〜１：１．５の関係になるよ
うにする。
製する。一方のＰｔ（白金）を含有する白金化合物溶液
として、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液を使用する。白金化合物溶液
は白金を含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液の
みに限定されるものではない。もう一方のＲｕ（ルテニ
ウム）を含有するルテニウム化合物溶液として、Ｈ2Ｒ
ｕＣｌ6溶液を使用する。ルテニウム化合物溶液はルテ
ニウムを含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液の
みに限定されるものではない。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液とＨ2
ＲｕＣｌ6溶液とをそれぞれ１ｇ貴金属／Ｌ程度に希釈
し、Ｐｔのモル量が０．４ｍｍｏｌ〜０．８ｍｍｏｌ程
度、Ｒｕが０．８ｍｍｏｌ〜１．６ｍｍｏｌ程度になる
ように両液を混合し、Ｐｔ・Ｒｕ混合溶液を調製する。
ＰｔとＲｕのモル数は限定されるものではないが、ほぼ
１：２の関係になるようにする。好ましくは、ＰｔとＲ
ｕのモル数は、１：２．５〜１：１．５の関係になるよ
うにする。
【００３４】調製されたＰｔ・Ｒｕ混合溶液を、先に調
製して、加圧下で加熱してある水／エタノール溶媒に陽
イオン交換高分子溶液に添加する（ステップ３４）。混
合したＰｔ・Ｒｕ混合溶液と陽イオン交換高分子溶液を
攪拌しながら、１０分〜１２時間反応させ、Ｐｔ、Ｒｕ
を還元すると同時に合金化し、ＰｔＲｕ合金コロイド溶
液を調製する。その後、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液を
冷却し、常圧に戻す（ステップ３５〜３６）。この冷却
されたＰｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液は、ナフィオンで安
定化されたＰｔＲｕ合金コロイド・カーボン分散液であ
り、固体高分子型燃料電池用アノード電極の反応層を作
成するのに用いられる。
製して、加圧下で加熱してある水／エタノール溶媒に陽
イオン交換高分子溶液に添加する（ステップ３４）。混
合したＰｔ・Ｒｕ混合溶液と陽イオン交換高分子溶液を
攪拌しながら、１０分〜１２時間反応させ、Ｐｔ、Ｒｕ
を還元すると同時に合金化し、ＰｔＲｕ合金コロイド溶
液を調製する。その後、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液を
冷却し、常圧に戻す（ステップ３５〜３６）。この冷却
されたＰｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液は、ナフィオンで安
定化されたＰｔＲｕ合金コロイド・カーボン分散液であ
り、固体高分子型燃料電池用アノード電極の反応層を作
成するのに用いられる。
【００３５】
【実施例】［実施例１：水溶性高分子を利用した固体高
分子型燃料電池用アノード電極触媒］水溶性高分子であ
るポリビニルアルコールを利用した本発明の実施例であ
る水溶性高分子を利用した固体高分子型燃料電池のアノ
ード電極触媒の製造方法の実施例を説明する。
分子型燃料電池用アノード電極触媒］水溶性高分子であ
るポリビニルアルコールを利用した本発明の実施例であ
る水溶性高分子を利用した固体高分子型燃料電池のアノ
ード電極触媒の製造方法の実施例を説明する。
【００３６】イオン交換水１４４０ｇに対して、エタノ
ール１１４０ｇの混合溶媒に、重合度が１０００である
ポリビニルアルコール０．４ｇを添加して、オートクレ
ーブに入れて、溶解させ、ポリビニルアルコール水溶液
を調製する。
ール１１４０ｇの混合溶媒に、重合度が１０００である
ポリビニルアルコール０．４ｇを添加して、オートクレ
ーブに入れて、溶解させ、ポリビニルアルコール水溶液
を調製する。
【００３７】つぎに、ポリビニルアルコール水溶液を、
窒素ガスによって２．９４×１０6Ｐａ（３０ｋｇｆ／
ｃｍ2）に加圧する。この加圧条件は、水溶性高分子で
あるポリビニルアルコールが圧力によって分解しないよ
うに留意する。この加圧下において、ポリビニルアルコ
ール水溶液を温度１５０℃に加熱する。この加熱する温
度範囲も水溶性高分子が熱によって分解しないように留
意する。
窒素ガスによって２．９４×１０6Ｐａ（３０ｋｇｆ／
ｃｍ2）に加圧する。この加圧条件は、水溶性高分子で
あるポリビニルアルコールが圧力によって分解しないよ
うに留意する。この加圧下において、ポリビニルアルコ
ール水溶液を温度１５０℃に加熱する。この加熱する温
度範囲も水溶性高分子が熱によって分解しないように留
意する。
【００３８】つぎに、Ｐｔ・Ｒｕ混合溶液を調製する。
一方のＰｔ（白金）を含有する白金化合物溶液として、
Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液を使用する。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液は、Ｐ
ｔ含有量が１００ｇ／Ｌである。もう一方のＲｕ（ルテ
ニウム）を含有するルテニウム化合物溶液として、Ｈ2
ＲｕＣｌ6溶液を使用する。Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液は、Ｒｕ
含有量が１００ｇ／Ｌ程度が望ましい。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶
液とＨ2ＲｕＣｌ6溶液とをそれぞれ１ｇ貴金属／Ｌ程度
に希釈し、Ｐｔのモル量が０．６ｍｍｏｌ、Ｒｕが１．
２ｍｍｏｌになるように両液を混合し、Ｐｔ・Ｒｕ混合
溶液を調製する。
一方のＰｔ（白金）を含有する白金化合物溶液として、
Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液を使用する。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液は、Ｐ
ｔ含有量が１００ｇ／Ｌである。もう一方のＲｕ（ルテ
ニウム）を含有するルテニウム化合物溶液として、Ｈ2
ＲｕＣｌ6溶液を使用する。Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液は、Ｒｕ
含有量が１００ｇ／Ｌ程度が望ましい。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶
液とＨ2ＲｕＣｌ6溶液とをそれぞれ１ｇ貴金属／Ｌ程度
に希釈し、Ｐｔのモル量が０．６ｍｍｏｌ、Ｒｕが１．
２ｍｍｏｌになるように両液を混合し、Ｐｔ・Ｒｕ混合
溶液を調製する。
【００３９】調製されたＰｔ・Ｒｕ混合溶液を、先に調
製して、加圧下で加熱してあるポリビニルアルコール水
溶液に添加する。混合したＰｔ・Ｒｕ混合溶液とポリビ
ニルアルコール水溶液を攪拌しながら、１時間反応さ
せ、Ｐｔ、Ｒｕを還元すると同時に合金化する。
製して、加圧下で加熱してあるポリビニルアルコール水
溶液に添加する。混合したＰｔ・Ｒｕ混合溶液とポリビ
ニルアルコール水溶液を攪拌しながら、１時間反応さ
せ、Ｐｔ、Ｒｕを還元すると同時に合金化する。
【００４０】合金化の反応が進んだ後、混合されたＰｔ
・Ｒｕ混合溶液と水溶性高分子水溶液を冷却し、常圧、
すなわち大気圧に戻す。
・Ｒｕ混合溶液と水溶性高分子水溶液を冷却し、常圧、
すなわち大気圧に戻す。
【００４１】冷却され、常圧に戻された混合されたＰｔ
・Ｒｕ混合溶液とポリビニルアルコール水溶液を、Ｐｔ
・Ｒｕ合金コロイド溶液と呼ぶ。このＰｔ・Ｒｕ合金コ
ロイド溶液に、カーボン粉末（比表面積が８００ｍ2／
ｇ程度のケッチェンカーボン）を２４０ｍｇを添加、攪
拌することによって、カーボン粉末にＰｔ・Ｒｕ合金を
吸着担持させる。攪拌後、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液
を、ろ過、洗浄、乾燥させる。Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド
溶液を、乾燥後、水素雰囲気中で、３００℃、１時間熱
処理し、ポリビニルアルコールを熱分解除去すると同時
に合金化を促進し、Ｐｔ・Ｒｕ担持カーボン触媒を得
る。得られたＰｔ・Ｒｕ担持カーボン触媒を、固体高分
子型燃料電池用アノード電極用の触媒に利用する。
・Ｒｕ混合溶液とポリビニルアルコール水溶液を、Ｐｔ
・Ｒｕ合金コロイド溶液と呼ぶ。このＰｔ・Ｒｕ合金コ
ロイド溶液に、カーボン粉末（比表面積が８００ｍ2／
ｇ程度のケッチェンカーボン）を２４０ｍｇを添加、攪
拌することによって、カーボン粉末にＰｔ・Ｒｕ合金を
吸着担持させる。攪拌後、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液
を、ろ過、洗浄、乾燥させる。Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド
溶液を、乾燥後、水素雰囲気中で、３００℃、１時間熱
処理し、ポリビニルアルコールを熱分解除去すると同時
に合金化を促進し、Ｐｔ・Ｒｕ担持カーボン触媒を得
る。得られたＰｔ・Ｒｕ担持カーボン触媒を、固体高分
子型燃料電池用アノード電極用の触媒に利用する。
【００４２】［実施例２：陽イオン交換高分子溶液を利
用した固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒］固体
高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法のフロ
ーチャートで表されるステップにおいて、水／エタノー
ル溶媒に、金属還元する前に、カーボン粉末を予め分散
させておいたものである。
用した固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒］固体
高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法のフロ
ーチャートで表されるステップにおいて、水／エタノー
ル溶媒に、金属還元する前に、カーボン粉末を予め分散
させておいたものである。
【００４３】イオン交換水１４４０ｇ、エタノール１１
４０ｇおよび５％ナフィオン溶液５．０ｇに、カーボン
粉末（比表面積が８００ｍ2／ｇのケッチェンカーボ
ン）２４０ｍｇを添加し、分散させる。これを、オート
クレーブに入れて、窒素ガスで、２．９４×１０6Ｐａ
（３０ｋｇｆ／ｃｍ2）に加圧し、温度１５０℃加熱
し、カーボン・ナフィオン分散溶液とする。
４０ｇおよび５％ナフィオン溶液５．０ｇに、カーボン
粉末（比表面積が８００ｍ2／ｇのケッチェンカーボ
ン）２４０ｍｇを添加し、分散させる。これを、オート
クレーブに入れて、窒素ガスで、２．９４×１０6Ｐａ
（３０ｋｇｆ／ｃｍ2）に加圧し、温度１５０℃加熱
し、カーボン・ナフィオン分散溶液とする。
【００４４】つぎに、そして、Ｐｔ・Ｒｕ混合溶液を調
製する。一方のＰｔ（白金）を含有する白金化合物溶液
として、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液を使用する。白金化合物溶液
は白金を含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液の
みに限定されるものではない。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液は、Ｐ
ｔ含有量が１００ｇ／Ｌが望ましい。もう一方のＲｕ
（ルテニウム）を含有するルテニウム化合物溶液とし
て、Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液を使用する。Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液
は、Ｒｕ含有量が１００ｇ／Ｌ程度が望ましい。Ｈ2Ｐ
ｔＣｌ6溶液とＨ2ＲｕＣｌ6溶液とをそれぞれ１ｇ貴金
属／Ｌ程度に希釈し、Ｐｔのモル量が０．６ｍｍｏｌ、
Ｒｕが１．２ｍｍｏｌになるように両液を混合し、Ｐｔ
・Ｒｕ混合溶液を調製する。
製する。一方のＰｔ（白金）を含有する白金化合物溶液
として、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液を使用する。白金化合物溶液
は白金を含有する溶液ならばよく、Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液の
みに限定されるものではない。Ｈ2ＰｔＣｌ6溶液は、Ｐ
ｔ含有量が１００ｇ／Ｌが望ましい。もう一方のＲｕ
（ルテニウム）を含有するルテニウム化合物溶液とし
て、Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液を使用する。Ｈ2ＲｕＣｌ6溶液
は、Ｒｕ含有量が１００ｇ／Ｌ程度が望ましい。Ｈ2Ｐ
ｔＣｌ6溶液とＨ2ＲｕＣｌ6溶液とをそれぞれ１ｇ貴金
属／Ｌ程度に希釈し、Ｐｔのモル量が０．６ｍｍｏｌ、
Ｒｕが１．２ｍｍｏｌになるように両液を混合し、Ｐｔ
・Ｒｕ混合溶液を調製する。
【００４５】調製されたＰｔ・Ｒｕ混合溶液を、先に調
製して、加圧下で加熱してあるナフィオン溶液に添加す
る。混合したＰｔ・Ｒｕ混合溶液とナフィオン溶液を攪
拌しながら、１時間反応させ、Ｐｔ、Ｒｕを還元すると
同時に合金化し、ＰｔＲｕ合金コロイド溶液を調製す
る。その後、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液を冷却し、常
圧に戻す。この冷却されたＰｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液
は、ナフィオンで安定化されたＰｔＲｕ合金コロイド・
カーボン分散液であり、固体高分子型燃料電池用アノー
ド電極の反応層を作成するのに用いられる。
製して、加圧下で加熱してあるナフィオン溶液に添加す
る。混合したＰｔ・Ｒｕ混合溶液とナフィオン溶液を攪
拌しながら、１時間反応させ、Ｐｔ、Ｒｕを還元すると
同時に合金化し、ＰｔＲｕ合金コロイド溶液を調製す
る。その後、Ｐｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液を冷却し、常
圧に戻す。この冷却されたＰｔ・Ｒｕ合金コロイド溶液
は、ナフィオンで安定化されたＰｔＲｕ合金コロイド・
カーボン分散液であり、固体高分子型燃料電池用アノー
ド電極の反応層を作成するのに用いられる。
【００４６】つぎに、実施例１と実施例２において得ら
れた電極触媒を用いた電極の電気特性を、従来の触媒を
用いた電極の電気特性と比べるための比較試験を行なっ
た。試験は、アノードガスとしてＨ2を６５％、Ｎ2を２
０％、ＣＯ2を１５％およびＣＯを１０ｐｐｍを含むガ
スを用い、カソードガスとして通常の空気を用いて、温
度８０℃で、０．１５Ａ／ｃｍ2、０．４Ａ／ｃｍ2、
０．７Ａ／ｃｍ2の電流密度のときの電圧を測定した。
この比較試験の結果を表１に示す。実施例１、２の触媒
を用いた電極は、表１中の３種の電流値の値において、
従来の触媒を用いた電極よりも、電圧が大きい値となっ
た。したがって、実施例１、２の触媒を用いた電極の電
気特性が従来の触媒を用いた電極と比べて優れているこ
とが分かった。
れた電極触媒を用いた電極の電気特性を、従来の触媒を
用いた電極の電気特性と比べるための比較試験を行なっ
た。試験は、アノードガスとしてＨ2を６５％、Ｎ2を２
０％、ＣＯ2を１５％およびＣＯを１０ｐｐｍを含むガ
スを用い、カソードガスとして通常の空気を用いて、温
度８０℃で、０．１５Ａ／ｃｍ2、０．４Ａ／ｃｍ2、
０．７Ａ／ｃｍ2の電流密度のときの電圧を測定した。
この比較試験の結果を表１に示す。実施例１、２の触媒
を用いた電極は、表１中の３種の電流値の値において、
従来の触媒を用いた電極よりも、電圧が大きい値となっ
た。したがって、実施例１、２の触媒を用いた電極の電
気特性が従来の触媒を用いた電極と比べて優れているこ
とが分かった。
【表１】
【００４７】
【発明の効果】上記したところから明らかなように、本
発明の固体高分子型燃料電池のアノード電極用触媒の製
造方法によれば、Ｐｔ、Ｒｕをシンタリング（焼結）し
ないようにしながら、従来に比べ、燃料電池の性能が向
上させるような触媒を提供できる。
発明の固体高分子型燃料電池のアノード電極用触媒の製
造方法によれば、Ｐｔ、Ｒｕをシンタリング（焼結）し
ないようにしながら、従来に比べ、燃料電池の性能が向
上させるような触媒を提供できる。
【図１】本発明の一実施の形態である水溶性高分子を利
用した固体高分子型燃料電池のアノード電極触媒の製造
方法を表したフローチャートである。
用した固体高分子型燃料電池のアノード電極触媒の製造
方法を表したフローチャートである。
【図２】本発明の他の実施形態である陽イオン交換高分
子溶液を利用した固体高分子型燃料電池用アノード電極
触媒製造方法を表したフローチャートである。
子溶液を利用した固体高分子型燃料電池用アノード電極
触媒製造方法を表したフローチャートである。
【図３】本発明の他の実施形態である陽イオン交換高分
子溶液を利用した固体高分子型燃料電池用アノード電極
触媒製造方法を表したフローチャートである。
子溶液を利用した固体高分子型燃料電池用アノード電極
触媒製造方法を表したフローチャートである。
２ 加圧ステップ
３ 加熱ステップ
７ カーボン粉末添加ステップ
１２ 熱処理ステップ
２１ 加圧ステップ
２２ 加熱ステップ
２６ カーボン粉末添加ステップ
３０ カーボン粉末添加ステップ
３２ 加圧ステップ
３３ 加熱ステップ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 野島 繁
広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号
三菱重工業株式会社広島研究所内
Ｆターム(参考） 4G069 AA03 AA08 BA08A BA08B
BB02B BC70A BC70B BC75A
BC75B CC32 DA06 FA02
FB46
5H018 AA06 AS02 BB01 BB03 BB12
BB13 BB17 EE03 EE05 EE18
HH08 HH09
5H026 AA06 BB01 BB02 BB08 CX05
EE02 EE05 EE19 HH08 HH09
Claims (11)
- 【請求項１】 水溶性高分子を水溶液に溶解し、水溶性
高分子水溶液を調製するステップと、 該水溶性高分子水溶液を加圧するステップと、 該水溶性高分子水溶液を加熱するステップと、 該水溶性高分子水溶液に、貴金属コロイド溶液を添加す
るステップと、 該水溶性高分子水溶液に、カーボンを添加するステップ
と、 貴金属コロイドと、カーボンとを添加した該水溶性高分
子水溶液をろ過、洗浄するステップと、 ろ過、洗浄した際のろ液以外の残留物を熱処理するステ
ップとを含む固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒
の製造方法。 - 【請求項２】 前記貴金属コロイド溶液は、白金化合物
溶液と、ルテニウム化合物溶液とを含む請求項１に記載
の固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方
法。 - 【請求項３】 前記水溶性高分子水溶液は、ポリビニル
アルコールと、ポリビニルピロリドンと、アルギン酸ア
ンモニウムと、カルボキシメチルセルロースと、メチル
セルロースと、ポリアクリル酸アンモニウムと、ポリエ
チレンオキシドとを含む群から選択される一以上の水溶
性高分子を含むことを特徴とする請求項２または３に記
載の固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方
法。 - 【請求項４】 該水溶性高分子水溶液を加圧するステッ
プが、０．０９８×１０6Ｐａ〜４．９０×１０6Ｐａの
範囲の圧力によって加圧することを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池用アノー
ド電極触媒の製造方法。 - 【請求項５】 該水溶性高分子水溶液を加熱するステッ
プが、１００℃〜３５０℃の範囲の温度によって加熱す
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固
体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法。 - 【請求項６】 陽イオン交換高分子を水溶液に溶解し、
陽イオン交換高分子水溶液を調製するステップと、 該陽イオン交換高分子水溶液を加圧するステップと、 該陽イオン交換高分子水溶液を加熱するステップと、 該陽イオン交換高分子水溶液に、貴金属コロイド溶液を
添加するステップと、 該陽イオン交換高分子水溶液に、カーボンを添加するス
テップとを含む固体高分子型燃料電池用アノード電極触
媒の製造方法。 - 【請求項７】 陽イオン交換高分子を水溶液に溶解し、
陽イオン交換高分子水溶液を調製するステップと、 該陽イオン交換高分子水溶液に、カーボンを添加するス
テップと該陽イオン交換高分子水溶液を加圧するステッ
プと、 該陽イオン交換高分子水溶液を加熱するステップと、 該陽イオン交換高分子水溶液に、貴金属コロイド溶液を
添加するステップと、 を含む固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造
方法。 - 【請求項８】 前記貴金属コロイド溶液は、白金化合物
溶液と、ルテニウム化合物溶液とを含む請求項６または
７に記載の固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の
製造方法。 - 【請求項９】 前記陽イオン交換高分子水溶液は、パー
フルオロスルホン酸系高分子を含むことを特徴とする請
求項６〜８のいずれかにに記載の固体高分子型燃料電池
用アノード電極触媒の製造方法。 - 【請求項１０】 該陽イオン交換高分子水溶液を加圧す
るステップが、０．０９８×１０6Ｐａ〜４．９０×１
０6Ｐａの範囲の圧力によって加圧することを特徴とす
る請求項６〜９のいずれかに記載の固体高分子型燃料電
池用アノード電極触媒の製造方法。 - 【請求項１１】 該陽イオン交換高分子水溶液を加熱す
るステップが、１００℃〜３５０℃の範囲の温度によっ
て加熱することを特徴とする請求項６〜１０のいずれか
に記載の固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001310251A JP2003123775A (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001310251A JP2003123775A (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003123775A true JP2003123775A (ja) | 2003-04-25 |
Family
ID=19129260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001310251A Withdrawn JP2003123775A (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 固体高分子型燃料電池用アノード電極触媒の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003123775A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006313738A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-11-16 | Toray Ind Inc | 燃料電池用触媒の製造方法、その製造方法により製造された燃料電池用触媒、燃料電池用電極、膜電極複合体および燃料電池 |
| US7867940B2 (en) * | 2005-01-20 | 2011-01-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Supported catalyst and method of preparing the same |
-
2001
- 2001-10-05 JP JP2001310251A patent/JP2003123775A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7867940B2 (en) * | 2005-01-20 | 2011-01-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Supported catalyst and method of preparing the same |
| US7981826B2 (en) | 2005-01-20 | 2011-07-19 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Supported catalyst and method of preparing the same |
| JP2006313738A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-11-16 | Toray Ind Inc | 燃料電池用触媒の製造方法、その製造方法により製造された燃料電池用触媒、燃料電池用電極、膜電極複合体および燃料電池 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |