JP2003203642A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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JP2003203642A
JP2003203642A JP2002000073A JP2002000073A JP2003203642A JP 2003203642 A JP2003203642 A JP 2003203642A JP 2002000073 A JP2002000073 A JP 2002000073A JP 2002000073 A JP2002000073 A JP 2002000073A JP 2003203642 A JP2003203642 A JP 2003203642A
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fuel cell
organic polymer
conductive
cathode
electrode
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JP2002000073A
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Japanese (ja)
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Kuniaki Ishibashi
邦昭 石橋
Masao Abe
正男 阿部
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell in which a conductive organic polymer is provided as an electrode catalyst and a polymer having proton exchange property in itself is used as its binder and, thereby, which has high output and high voltage. <P>SOLUTION: This is a fuel cell in which a cathode and an anode are provided interposing an electrolyte membrane and an oxidizer is supplied to this cathode by gas and a reducing agent is supplied to this anode by gas. At least one of the electrodes uses as an electrode catalyst a conductive organic polymer having oxidation-reduction function and is fixed firmly to the conductive substrate by a binder made of a proton exchanging organic polymer. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カソードとアノードの
少なくとも一方に、電極触媒として、酸化還元機能を備
えた導電性有機重合体をプロトン交換性有機重合体から
なる結着剤にて導電性基材に固着してなり、高出力と高
電圧を有する燃料電池に関する。
The present invention relates to a conductive organic polymer having an oxidation-reduction function as an electrode catalyst for at least one of a cathode and an anode, which is made conductive by a binder made of a proton-exchangeable organic polymer. The present invention relates to a fuel cell having a high output and a high voltage, which is fixed to a base material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、固体高分子電解質を挟んでアノー
ドとカソードとを配設して固体電解質/電極構造を構成
し、これをセパレータにより挟んで単位セルを構成し、
この単位セルを複数積層し、電気的に直列に接続してな
る燃料電池が開発されている。この燃料電池は、クリー
ンで且つ高効率という特徴から、種々の用途、特に、電
気自動車用電源や家庭用分散型電源等として注目されて
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, a solid polymer electrolyte is sandwiched between an anode and a cathode to form a solid electrolyte / electrode structure, which is sandwiched between separators to form a unit cell.
A fuel cell in which a plurality of these unit cells are stacked and electrically connected in series has been developed. This fuel cell has attracted attention as a power source for electric vehicles, a dispersed power source for household use, and the like, because of its cleanness and high efficiency.

【0003】より詳細に説明すれば、このような固体高
分子型燃料電池は、その基本構成として、プロトン伝導
性イオン交換膜を挟んで、それぞれ電極触媒を有するア
ノードとカソードの一対の電極を配設してなり、このア
ノードの表面に水素等の還元剤(燃料)を接触させ、カ
ソードの表面に酸化剤(酸素)を接触させて、電気化学
反応を起こさせ、この反応を利用して、上記一対の電極
の間から電気エネルギーを取り出すものである。上記プ
ロトン伝導性イオン交換膜としては、フッ素樹脂系イオ
ン交換膜が基本特性にすぐれているものとして、従来、
よく知られており、また、アノードとカソードとして
は、電極触媒として白金を担持させたカーボンシート等
が広く知られている。
More specifically, such a polymer electrolyte fuel cell has, as its basic structure, a pair of electrodes, an anode and a cathode, each having an electrode catalyst, with a proton conductive ion exchange membrane sandwiched therebetween. A reducing agent (fuel) such as hydrogen is brought into contact with the surface of the anode, an oxidizing agent (oxygen) is brought into contact with the surface of the cathode, an electrochemical reaction is caused, and this reaction is utilized. Electric energy is taken out from between the pair of electrodes. As the proton-conductive ion exchange membrane, a fluororesin-based ion exchange membrane having excellent basic properties is conventionally used.
It is well known, and as an anode and a cathode, a carbon sheet supporting platinum as an electrode catalyst is widely known.

【0004】一方、例えば、ポリアセチレンやポリピロ
ール、ポリアニリン等に代表されるようなドーパントを
有し、酸化還元機能(レドックス能)を備えた導電性有
機重合体は、リチウム二次電池等における電極活物質と
して注目されていると共に(特許第1945557
号)、速やかな放電機能を有する導電性高分子キャパシ
タとしての用途も提案されている(第39回電池討論会
予稿集第173頁(1998年)、電気化学会第67回
大会講演要旨集第147頁(2000年))。
On the other hand, for example, a conductive organic polymer having a dopant represented by polyacetylene, polypyrrole, polyaniline, etc., and having a redox function (redox function) is an electrode active material in a lithium secondary battery or the like. It has been attracting attention as (Patent No. 1945557
No.), a use as a conductive polymer capacitor having a rapid discharge function has also been proposed (Proceedings of the 39th Battery Symposium, p. 173 (1998), Proc. 147 (2000)).

【0005】しかしながら、上述したような導電性有機
重合体は、現在、実用化されている電極活物質であるコ
バルト酸リチウム(LiCoO2)やリチウムのような
無機酸化物や金属材料に比べてエネルギー密度が低い。
そこで、このような導電性有機重合体の低いエネルギー
密度を補うために、導電性有機重合体を電極触媒として
用い、この導電性有機重合体が接する電解液中に酸化剤
や還元剤を溶解させて、電池を燃料電池のように使用す
る試みが提案されている(特開昭59−60967号公
報、特開昭61−124070号)。
However, the conductive organic polymer as described above has a higher energy than the inorganic oxides and metal materials such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) and lithium, which are the electrode active materials which are currently in practical use. Low density.
Therefore, in order to supplement the low energy density of such a conductive organic polymer, a conductive organic polymer is used as an electrode catalyst, and an oxidizing agent or a reducing agent is dissolved in the electrolytic solution in contact with this conductive organic polymer. Then, an attempt to use the cell as a fuel cell has been proposed (JP-A-59-60967, JP-A-61-212070).

【0006】しかし、これらの電池によれば、酸化剤と
還元剤が共に溶液として供給されるので、電極への活物
質の拡散が遅く、その放電特性は数mA/cm2 程度で
あっで高い出力電圧を得ることができないほか、電池シ
ステムも複雑であり、実用的ではない。
However, according to these batteries, since the oxidizing agent and the reducing agent are both supplied as a solution, the diffusion of the active material into the electrodes is slow, and the discharge characteristics thereof are as high as several mA / cm 2. In addition to being unable to obtain the output voltage, the battery system is also complicated and impractical.

【0007】他方、上述したように、従来の固体高分子
型燃料電池は、電極触媒として白金を用いるので、コス
トが高く、また、酸性の液体の溶出や、アノードでの一
酸化炭素被毒等、実用化に重要な障害となっており、し
かも、白金以外に実用的な電極触媒は、未だ見出されて
いない。
On the other hand, as described above, the conventional polymer electrolyte fuel cell uses platinum as the electrode catalyst, so that the cost is high and the elution of the acidic liquid and the carbon monoxide poisoning at the anode are caused. However, it is an important obstacle to practical use, and practical electrode catalysts other than platinum have not yet been found.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の燃料
電池における上述した問題を解決するためになされたも
のであって、導電性有機重合体を電極触媒とすると共
に、その結着剤として、それ自体、プロトン交換性を有
する有機重合体を用いることによって、高出力と高電圧
を有するようにした燃料電池を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in conventional fuel cells, and uses a conductive organic polymer as an electrode catalyst and as a binder thereof. It is an object of the present invention to provide a fuel cell having high output and high voltage by using an organic polymer having a proton exchange property.

【0009】[0009]

【問題を解決するための手段】本発明によれば、電解質
膜を挟んでカソードとアノードとを配設し、このカソー
ドに酸化剤を気体で供給し、アノードに還元剤を気体で
供給する燃料電池において、少なくとも一方の電極が酸
化還元機能を備えた導電性有機重合体を電極触媒として
プロトン交換性有機重合体からなる結着剤にて導電性基
材に固着して構成されてなることを特徴とする燃料電池
が提供される。
According to the present invention, a fuel is provided in which a cathode and an anode are arranged with an electrolyte membrane sandwiched therebetween, an oxidant is supplied as a gas to the cathode, and a reducing agent is supplied as a gas to the anode. In the battery, at least one of the electrodes is composed of a conductive organic polymer having a redox function as an electrode catalyst and fixed to a conductive base material with a binder made of a proton-exchangeable organic polymer. A featured fuel cell is provided.

【0010】更に、本発明によれば、電解質膜を挟んで
カソードとアノードとを配設し、このカソードに酸化剤
を気体で供給し、アノードに還元剤を気体で供給する燃
料電池において、少なくとも一方の電極が酸化還元機能
を備えた導電性有機重合体と無機酸化還元触媒を電極触
媒としてプロトン交換性有機重合体からなる結着剤にて
導電性基材に固着して構成されてなることを特徴とする
燃料電池が提供される。
Further, according to the present invention, at least in a fuel cell in which a cathode and an anode are arranged with an electrolyte membrane sandwiched therebetween, an oxidizing agent is supplied as a gas to the cathode, and a reducing agent is supplied as a gas to the anode. One of the electrodes is composed of a conductive organic polymer having a redox function and an inorganic redox catalyst as an electrode catalyst, and is fixed to a conductive base material with a binder composed of a proton-exchangeable organic polymer. A fuel cell is provided.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明によれば、カソードとアノ
ードの少なくとも一方の電極が、酸化還元機能(レドッ
クス能)を備え、好ましくは、ドーパントを有する導電
性有機重合体を電極触媒として、プロトン交換性有機重
合体からなる結着剤にて導電性基材上に固着されて構成
されている。
According to the present invention, at least one of the cathode and the anode has a redox function (redox function), and preferably, a conductive organic polymer having a dopant is used as an electrocatalyst to produce a proton. It is constituted by being fixed on a conductive base material with a binder made of an exchangeable organic polymer.

【0012】このような導電性有機重合体としては、例
えば、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン、ポリア
ニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリインドー
ル、ポリ−2,5−ジアミノアントラキノン、ポリ(o−
フェニレンジアミン)、ポリ(キノリニウム)塩、ポリ
(イソキノリニウム)塩、ポリピリジン、ポリキノキサ
リン、ポリフェニルキノキサリン等を挙げることができ
る。これらの導電性有機重合体は、種々の置換基を有し
ていてもよい。このような置換基の具体例として、例え
ば、アルキル基、水酸基、アルコキシル基、アミノ基、
カルボキシル基、スルホン酸基、ハロゲン基、ニトロ
基、シアノ基、アルキルスルホン酸基、ジアルキルアミ
ノ基等を挙げることができる。これらの置換基は、導電
性有機重合体の酸化還元電位を調整するのに有用であ
る。
Examples of such conductive organic polymers include polyacetylene, poly-p-phenylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyindole, poly-2,5-diaminoanthraquinone and poly (o-o-
Examples thereof include phenylenediamine), poly (quinolinium) salt, poly (isoquinolinium) salt, polypyridine, polyquinoxaline, and polyphenylquinoxaline. These conductive organic polymers may have various substituents. Specific examples of such a substituent include, for example, an alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxyl group, an amino group,
Examples thereof include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a halogen group, a nitro group, a cyano group, an alkylsulfonic acid group and a dialkylamino group. These substituents are useful for adjusting the redox potential of the conductive organic polymer.

【0013】また、上記ドーパントは、スルホン酸基を
有するものが好ましく、例えば、ポリビニルスルホン酸
やフェノールスルホン酸ノボラック樹脂等のようなイオ
ン性のポリマースルホン酸や、また、ドデシルベンゼン
スルホン酸等の低分子量有機スルホン酸化合物を挙げる
ことができるが、なかでも、前者のようなイオン性のポ
リマー、特に、ポリマースルホン酸であることが好まし
い。ここに、ポリマースルホン酸とは、分子中にスルホ
ン酸基を有するポリマーをいうものとする。
The above-mentioned dopant is preferably one having a sulfonic acid group, for example, an ionic polymer sulfonic acid such as polyvinyl sulfonic acid or phenol sulfonic acid novolak resin, or a low ionic acid such as dodecylbenzene sulfonic acid. Although a molecular weight organic sulfonic acid compound can be mentioned, among them, an ionic polymer such as the former is preferable, and a polymer sulfonic acid is particularly preferable. Here, the polymer sulfonic acid means a polymer having a sulfonic acid group in the molecule.

【0014】しかし、本発明においては、スルホン酸基
を分子中に有するスルホン化ポリアニリンのような自己
ドープ型の導電性有機重合体も、ドーパントを有する導
電性有機重合体に含めることとする。
However, in the present invention, a self-doping type conductive organic polymer such as sulfonated polyaniline having a sulfonic acid group in the molecule is also included in the conductive organic polymer having a dopant.

【0015】本発明においては、導電性有機重合体とし
ては、上述したなかでも、特に、酸化反応においてプロ
トンを放出し、還元反応においてプロトンを消費するも
のが好ましく、このような導電性有機重合体として、ポ
リアニリン、ポリアルキルアニリン、ポリインドール、
ポリ(o−フェニレンジアミン)、ポリピリジン、ポリ
キノキサリン、ポリフェニルキノキサリン等のように、
分子内に窒素原子を有する導電性有機重合体を挙げるこ
とができる。
In the present invention, among the above-mentioned conductive organic polymers, those which release a proton in an oxidation reaction and consume a proton in a reduction reaction are preferable as the conductive organic polymer. As, polyaniline, polyalkylaniline, polyindole,
Like poly (o-phenylenediamine), polypyridine, polyquinoxaline, polyphenylquinoxaline, etc.,
A conductive organic polymer having a nitrogen atom in the molecule can be mentioned.

【0016】本発明においては、カソードとアノードの
両方に同じ導電性有機重合体を電極触媒として有せしめ
てもよく、相互に相違する導電性有機重合体を電極触媒
として有せしめてもよい。しかし、本発明によれば、よ
り高い電圧を得るために、カソードにはp型の導電性有
機重合体を用い、アノードにはn型の導電性有機重合体
を用いるのが好ましい。ここに、前述した導電性有機重
合体のうち、p型のものは、ポリアニリン、ポリアルキ
ルアニリン及びポリインドールであり、n型のものは、
ポリ(o−フェニレンジアミン)、ポリピリジン、ポリ
キノキサリン及びポリフェニルキノキサリンである。
In the present invention, the same conductive organic polymer may be provided as an electrode catalyst on both the cathode and the anode, or different conductive organic polymers may be provided as electrode catalysts. However, according to the present invention, it is preferable to use a p-type conductive organic polymer for the cathode and an n-type conductive organic polymer for the anode in order to obtain a higher voltage. Among the conductive organic polymers described above, the p-type ones are polyaniline, polyalkylaniline and polyindole, and the n-type ones are
These are poly (o-phenylenediamine), polypyridine, polyquinoxaline and polyphenylquinoxaline.

【0017】一般に、ある導電性有機重合体がp型とn
型のいずれであるかを判定するには、既に、知られてい
るように、例えば、導電性有機重合体の粉末をディスク
に成形し、その2か所に電極を取付け、この電極に温度
差を与えたときの低温側の電極の電位の正負を調べれば
よい。即ち、低温側の電極に正の電位が現れたとき、そ
の導電性有機重合体はp型であり、反対に、低温側の電
極に負の電位が現れたとき、その導電性有機重合体はn
型である。また、別の方法として、その導電性有機重合
体のサイクリックボルタモグラムを測定し、SCEに対
して正の電位領域に酸化還元対を有するとき、その導電
性有機重合体はp型であり、負の電位領域に酸化還元対
を有するとき、その導電性有機重合体はn型である。
In general, some conductive organic polymers are p-type and n-type.
As already known, for example, a conductive organic polymer powder is molded into a disk, electrodes are attached to the two locations, and a temperature difference is applied to the electrodes. It suffices to check the positive / negative of the potential of the electrode on the low temperature side when the voltage is given. That is, when a positive potential appears at the low temperature side electrode, the conductive organic polymer is p-type, and conversely, when a negative potential appears at the low temperature side electrode, the conductive organic polymer becomes n
It is a type. Alternatively, as another method, the cyclic voltammogram of the conductive organic polymer is measured, and when the conductive organic polymer has a redox couple in a positive potential region with respect to SCE, the conductive organic polymer is p-type, When it has a redox couple in the potential region of, the conductive organic polymer is n-type.

【0018】更に、本発明によれば、一方の電極にの
み、導電性有機重合体を電極触媒として有せしめ、他方
の電極には、従来のような白金触媒を用いてもよい。ま
た、本発明によれば、カソードとアノードの少なくとも
一方の電極に導電性有機重合体と無機酸化還元触媒との
混合物を電極触媒として有せしめてもよい。
Further, according to the present invention, only one electrode may have a conductive organic polymer as an electrode catalyst, and the other electrode may use a conventional platinum catalyst. Further, according to the present invention, at least one of the cathode and the anode may have a mixture of a conductive organic polymer and an inorganic redox catalyst as an electrode catalyst.

【0019】このように、導電性有機重合体を電極触媒
として用いるに際して、その使用量は、特に、限定され
るものではないが、通常、電極面積当り、0.5〜100
mg/cm2 の範囲である。
As described above, when the conductive organic polymer is used as an electrode catalyst, the amount used is not particularly limited, but usually 0.5 to 100 per electrode area.
It is in the range of mg / cm 2 .

【0020】上述したような導電性有機重合体は、既に
知られている方法によって得ることができる。ポリマー
スルホン酸をドーパントとして有する導電性ポリアニリ
ンを例にとって説明する。
The conductive organic polymer as described above can be obtained by a known method. A conductive polyaniline having polymer sulfonic acid as a dopant will be described as an example.

【0021】特開平3−28229号公報に記載の方法
に従って、プロトン酸の存在下に酸化剤にてアニリンを
化学酸化重合することによって、上記プロトン酸によっ
てドープされた導電性ポリアニリン(導電性ポリアニリ
ン組成物)粉末を得ることができ、これを適宜のアルカ
リ水溶液、例えば、アンモニア水中で脱ドープし、得ら
れた粉末を濾過、乾燥すれば、脱ドープ状態で有機溶剤
に可溶性のポリアニリン、即ち、酸化脱ドープ状態のポ
リアニリンの粉末を得ることができる。
According to the method described in JP-A-3-28229, the conductive polyaniline (conductive polyaniline composition) doped with the above-mentioned protonic acid is prepared by chemically oxidatively polymerizing aniline with an oxidizing agent in the presence of a protonic acid. Substance) powder, which is dedoped in an appropriate alkaline aqueous solution, for example, ammonia water, and the powder obtained is filtered and dried to obtain polyaniline which is soluble in an organic solvent in the undoped state, that is, oxidized. An undoped polyaniline powder can be obtained.

【0022】より詳細には、適宜のプロトン酸、例え
ば、塩酸の存在下に適宜の溶剤中、例えば、水やメタノ
ール中にて、アニリンにペルオキソ二硫酸アンモニウム
のような酸化剤を反応させ、析出した粉末を濾取するこ
とによって、上記プロトン酸でドープされた導電性ポリ
アニリン組成物を得る。次いで、この粉末を、例えば、
アンモニアのようなアルカリ物質の水溶液に加えて、導
電性ポリアニリン組成物を中和(即ち、脱ドープ)する
ことによって、一般式(I)
More specifically, aniline is reacted with an oxidizing agent such as ammonium peroxodisulfate in the presence of a suitable protic acid such as hydrochloric acid in a suitable solvent such as water or methanol for precipitation. By filtering the powder, a conductive polyaniline composition doped with the above-mentioned protonic acid is obtained. This powder is then, for example,
The conductive polyaniline composition is neutralized (ie, dedoped) by addition to an aqueous solution of an alkaline substance such as ammonia to give a compound of general formula (I)

【0023】[0023]

【化1】 [Chemical 1]

【0024】(式中、m及びnはそれぞれ繰り返し単位
中のキノンジイミン構造単位及びフェニレンジアミン構
造単位のモル分率を示し、0<m≦1、0≦n<1、m
+n=1である。)で表わされる繰返し単位からなる酸
化脱ドープ状態のポリアニリン粉末を得る。
(In the formula, m and n represent the mole fractions of the quinonediimine structural unit and the phenylenediamine structural unit in the repeating unit, and 0 <m ≦ 1, 0 ≦ n <1, m
+ N = 1. ) Deoxidized polyaniline powder comprising a repeating unit represented by the formula (1) is obtained.

【0025】このようにして得られる脱ドープ状態のポ
リアニリンは、高分子量を有し、しかも、種々の有機溶
剤に溶解する。通常、N−メチルピロリドン中、30℃
で測定した極限粘度〔η〕が0.40dl/g以上を有
し、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジ
メチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、
ジメチルスルホキシド、1,3−ジメチル−2−イミダゾ
リジノン、スルホラン等の有機溶剤に溶解する。このよ
うな有機溶剤への脱ドープ状態のポリアニリンの溶解度
は、その平均分子量や溶剤にもよるが、通常、ポリアニ
リンの0.5〜100%が溶解し、1〜30重量%濃度の
溶液を得ることができる。特に、この脱ドープ状態のポ
リアニリンは、N−メチル−2−ピロリドンに高い溶解
性を示し、通常、ポリアニリンの20〜100%が溶解
し、3〜30重量%溶液を得ることができる。
The undoped polyaniline thus obtained has a high molecular weight and is soluble in various organic solvents. Usually in N-methylpyrrolidone at 30 ° C
Has an intrinsic viscosity [η] of 0.40 dl / g or more, and is, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide,
It is dissolved in an organic solvent such as dimethyl sulfoxide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and sulfolane. The solubility of the undoped polyaniline in such an organic solvent depends on the average molecular weight and the solvent, but usually 0.5 to 100% of polyaniline is dissolved to obtain a solution having a concentration of 1 to 30% by weight. be able to. In particular, this undoped polyaniline exhibits high solubility in N-methyl-2-pyrrolidone, and usually 20 to 100% of polyaniline dissolves to obtain a 3 to 30% by weight solution.

【0026】また、上記脱ドープ状態のポリアニリンに
おいて、m及びnの値は、ポリアニリンを酸化又は還元
することによって調整することができる。即ち、還元す
ることによって、mを低減させ、nを増大させることが
できる。逆に、酸化すれば、mを増大させ、nを低減さ
せることができる。ポリアニリンの還元によって、ポリ
アニリン中のキノンジイミン構造単位が減少すると、ポ
リアニリンの有機溶剤への溶解性が高められる。また、
還元前に比べて、溶液の粘度は低下する。このような溶
剤可溶性のポリアニリンの還元のためには、例えば、N
−メチル−2−ピロリドンに溶解するが、N−メチル−
2−ピロリドンを還元しない点から、フェニルヒドラジ
ンが最も好ましく用いられる。
In the undoped polyaniline, the values of m and n can be adjusted by oxidizing or reducing polyaniline. That is, by reducing, m can be reduced and n can be increased. On the contrary, if oxidized, m can be increased and n can be decreased. The reduction of the quinonediimine structural unit in the polyaniline due to the reduction of the polyaniline enhances the solubility of the polyaniline in organic solvents. Also,
The viscosity of the solution is lower than that before the reduction. For the reduction of such solvent-soluble polyaniline, for example, N 2
-Dissolves in methyl-2-pyrrolidone, but N-methyl-
Phenylhydrazine is most preferably used because it does not reduce 2-pyrrolidone.

【0027】他方、溶剤可溶性ポリアニリンの酸化のた
めに用いられる酸化剤は、フェニレンジアミン構造単位
を酸化し得るものであれば、特に、限定されるものでは
ないが、例えば、穏和な酸化銀が好ましく用いられる。
必要に応じて、過マンガン酸カリウムや重クロム酸カリ
ウム等も用いることができる。
On the other hand, the oxidizing agent used for oxidizing the solvent-soluble polyaniline is not particularly limited as long as it can oxidize the phenylenediamine structural unit, but for example, mild silver oxide is preferable. Used.
If necessary, potassium permanganate, potassium dichromate, etc. can also be used.

【0028】次いで、強酸性型カチオン交換樹脂にて酸
型としたポリマースルホン酸水溶液中に上記酸化脱ドー
プ状態のポリアニリンの粉末を投入し、数時間加熱すれ
ば、上記ポリアニリンにポリマースルホン酸をドープす
ることができ、この後、このドープ状態のポリアニリン
粉末を濾過、洗浄した後、真空乾燥することによって、
ポリマースルホン酸をドーパントとする導電性ポリアニ
リン粉末を得ることができる。
Then, the polyaniline powder in the oxidatively undoped state is put into an aqueous polymer sulfonic acid solution which has been acidified with a strongly acidic cation exchange resin, and the polyaniline is doped with the polymer sulfonic acid by heating for several hours. After that, the polyaniline powder in the doped state is filtered, washed, and then vacuum dried,
A conductive polyaniline powder having polymer sulfonic acid as a dopant can be obtained.

【0029】前述したように、導電性有機重合体と無機
酸化還元触媒との混合物を少なくとも一方の電極に電極
触媒として有せしめる場合、無機酸化還元触媒として
は、接触水素添加触媒として、又は酸素自動酸化触媒と
して知られている白金、パラジウム、ルテニウム、ロジ
ウム、銀、ニッケル、鉄、銅、コバルト及びモリブデン
から選ばれる少なくとも1種の遷移金属及び/又はその
酸化物等を用いることができる。このような無機酸化還
元触媒は、微粉末としてそのまま、導電性有機重合体粉
末と混合してもよく、また、上記遷移金属の水溶性塩の
水溶液に導電性有機重合体粉末を分散させ、攪拌、混合
した後、還元又は酸化処理を行なって、上記遷移金属塩
を金属又は酸化物に変換してもよい。
As described above, when a mixture of a conductive organic polymer and an inorganic redox catalyst is provided on at least one electrode as an electrode catalyst, the inorganic redox catalyst may be a catalytic hydrogenation catalyst or an oxygen autocatalyst. It is possible to use at least one transition metal selected from platinum, palladium, ruthenium, rhodium, silver, nickel, iron, copper, cobalt and molybdenum and / or an oxide thereof, which is known as an oxidation catalyst. Such an inorganic redox catalyst may be mixed as it is as a fine powder with the conductive organic polymer powder, or the conductive organic polymer powder may be dispersed in an aqueous solution of a water-soluble salt of the above transition metal and stirred. After mixing, reduction or oxidation treatment may be performed to convert the above transition metal salt into a metal or an oxide.

【0030】また、導電性高分子へのドーピング反応を
利用して、無機酸化還元触媒を担持させてもよい。即
ち、上記遷移金属を含むアニオンの水溶性塩や水溶性酸
を導電性有機重合体にドーピングさせた後、上記遷移金
属を含むアニオンをドーパントとして有する導電性有機
重合体を水素ガスや還元剤にて還元処理して、これら遷
移金属からなる無機酸化還元触媒を導電性有機重合体に
担持させることができる。必要に応じて、更に、この
後、酸素ガスや酸化剤にて処理して、遷移金属酸化物か
らなる無機酸化還元触媒を導電性有機重合体に担持させ
ることもできる。
Further, the inorganic redox catalyst may be supported by utilizing the doping reaction to the conductive polymer. That is, after the conductive organic polymer is doped with a water-soluble salt or a water-soluble acid of the anion containing the transition metal, the conductive organic polymer having the anion containing the transition metal as a dopant is used as a hydrogen gas or a reducing agent. Then, an inorganic redox catalyst composed of these transition metals can be supported on the conductive organic polymer. If necessary, the conductive organic polymer can be further supported with an inorganic redox catalyst composed of a transition metal oxide by further treating with oxygen gas or an oxidizing agent thereafter.

【0031】導電性有機重合体と無機酸化還元触媒との
混合物を電極触媒として用いる場合、無機酸化還元触媒
は、導電性有機重合体100重量部に対して、通常、0.
1〜30重量部の範囲で用いられる。また、電極面積に
おける無機酸化還元触媒の担持量は、通常、0.001〜
5mg/cm2 の範囲であるが、好ましくは、0.005
〜1mg/cm2 の範囲であり、特に、好ましくは、0.
01〜0.5mg/cm 2 の範囲である。
Of a conductive organic polymer and an inorganic redox catalyst
When using the mixture as an electrode catalyst, an inorganic redox catalyst
Is usually 0,0 with respect to 100 parts by weight of the conductive organic polymer.
It is used in the range of 1 to 30 parts by weight. Also, in the electrode area
The amount of the inorganic redox catalyst supported is usually 0.001 to
5 mg / cm2Range, but preferably 0.005
~ 1 mg / cm2Range, and particularly preferably 0.
01-0.5 mg / cm 2Is the range.

【0032】このように、本発明に従って、導電性有機
重合体と無機酸化還元触媒との混合物を電極に電極触媒
として有せしめることによって、導電性有機重合体のみ
を電極触媒として用いた場合に比べて、高出力の燃料電
池を得ることができる。
As described above, according to the present invention, by providing the electrode with the mixture of the conductive organic polymer and the inorganic redox catalyst as an electrode catalyst, compared with the case where only the conductive organic polymer is used as the electrode catalyst. As a result, a high output fuel cell can be obtained.

【0033】本発明の燃料電池においては、少なくとも
一方の電極が上記酸化還元機能を備えた導電性有機重合
体か、又はこの導電性有機重合体と無機酸化還元触媒と
の混合物を電極触媒として、プロトン交換性有機重合体
からなる結着剤にて導電性基材に固着して構成されてい
る。
In the fuel cell of the present invention, at least one of the electrodes is a conductive organic polymer having the above redox function, or a mixture of this conductive organic polymer and an inorganic redox catalyst is used as an electrode catalyst. It is configured by being fixed to a conductive base material with a binder made of a proton-exchangeable organic polymer.

【0034】上記プロトン交換性有機重合体としては、
例えば、ナフィオン(デュポン社(米国)、登録商標)
に代表されるパーフルオロスルホン酸樹脂が好ましく用
いられる。パーフルオロスルホン酸樹脂とは、重合体鎖
がパーフルオロ炭化水素からなり、側鎖に、必要に応じ
て、中間の基を介して、スルホン酸基を有する重合体で
あり、例えば、上記ナフィオン(登録商標)は、次のよ
うな一般式(II)で表される構造を有する。
As the above-mentioned proton exchangeable organic polymer,
For example, Nafion (DuPont (USA), registered trademark)
A perfluorosulfonic acid resin represented by is preferably used. The perfluorosulfonic acid resin is a polymer whose polymer chain is made of perfluorohydrocarbon and has a sulfonic acid group on the side chain, if necessary, via an intermediate group, and, for example, the above Nafion ( (Registered trademark) has a structure represented by the following general formula (II).

【0035】[0035]

【化2】 [Chemical 2]

【0036】ナフィオンは、上記式において、例えば、
m≧1、n=2、x=5〜13.5、y=1000であ
るといわれている。
In the above formula, Nafion is, for example,
It is said that m ≧ 1, n = 2, x = 5-13.5, and y = 1000.

【0037】本発明によれば、パーフルオロスルホン酸
樹脂として、上記ナフィオン(登録商標)が好ましく用
いられる。しかし、本発明において、結着剤として用い
るプロトン交換性有機重合体は、上記ナフィオン(登録
商標)のように、溶液として、使用に供され、加熱によ
って不溶性の樹脂を形成するものであれば、特に、限定
されるものではない。
According to the present invention, the above Nafion (registered trademark) is preferably used as the perfluorosulfonic acid resin. However, in the present invention, the proton-exchangeable organic polymer used as the binder is, as in Nafion (registered trademark), a solution that is used as a solution and forms an insoluble resin by heating, In particular, it is not limited.

【0038】即ち、本発明によれば、後述するように、
電極触媒を必要に応じて導電剤と混合した後、これを結
着剤を用いてペーストとし、適宜の導電性基材上に塗布
し、加熱、乾燥し、パーフルオロスルホン酸樹脂を不溶
性として、電極触媒を導電性基材上に固着する。
That is, according to the present invention, as will be described later,
After mixing the electrode catalyst with a conductive agent as needed, this is made into a paste using a binder, coated on an appropriate conductive base material, heated and dried to render the perfluorosulfonic acid resin insoluble, The electrode catalyst is fixed on the conductive base material.

【0039】このように結着剤として用いるプロトン交
換性有機重合体の溶液中のプロトン交換性有機重合体の
濃度は、これを導電性基材上に塗布し、加熱、乾燥して
形成されるフィルムが高強度を有すれば、特に限定され
るものではないが、通常、1〜20重量%の範囲であ
り、好ましくは、5〜10重量%の範囲である。
As described above, the concentration of the proton-exchangeable organic polymer in the solution of the proton-exchangeable organic polymer used as the binder is formed by applying this on a conductive substrate, heating and drying. There is no particular limitation as long as the film has high strength, but it is usually in the range of 1 to 20% by weight, preferably 5 to 10% by weight.

【0040】本発明によれば、このような結着剤は、溶
液として、電極触媒100重量部に対して、通常、50
〜200重量部の範囲で用いられ、好ましくは、100
〜150重量部の範囲で用いられる。従って、プロトン
交換性有機重合体の電極への塗布量は、通常、0.5〜
10mg/cm2 である。
According to the present invention, such a binder is usually used as a solution in an amount of 50 parts by weight per 100 parts by weight of the electrode catalyst.
Used in the range of about 200 to 200 parts by weight, preferably 100
It is used in the range of up to 150 parts by weight. Therefore, the amount of the proton-exchangeable organic polymer applied to the electrode is usually 0.5 to
It is 10 mg / cm 2 .

【0041】上記導電性基材としては、特に、限定され
るものではないが、例えば、カーボンペーパーのような
導電性多孔性基材が好ましく用いられる。
The conductive base material is not particularly limited, but a conductive porous base material such as carbon paper is preferably used.

【0042】このように、本発明に従って、プロトン交
換性有機重合体を電極触媒の結着剤として用いることに
よって、電極触媒とプロトン交換性有機重合体と水素、
酸素又は水との界面、所謂三相界面が良好に形成される
ことによって、プロトン交換能をもたない有機重合体を
結着剤として用いた場合に比べて、高出力の燃料電池を
得ることができる。
As described above, according to the present invention, by using the proton-exchangeable organic polymer as the binder of the electrode catalyst, the electrode catalyst, the proton-exchangeable organic polymer and hydrogen,
By forming an interface with oxygen or water, that is, a so-called three-phase interface satisfactorily, it is possible to obtain a fuel cell having a high output as compared with the case where an organic polymer having no proton exchange ability is used as a binder. You can

【0043】次に、本発明による燃料電池において用い
る電極の製造について詳細に説明する。導電性有機重合
体を電極触媒とするカソードは、例えば、次のようにし
て製造する。即ち、ポリマースルホン酸をドーパントと
する導電性ポリアニリン粉末と、必要に応じて、導電剤
(例えば、導電性カーボンブラック粉末)を、プロトン
交換性樹脂溶液(例えば、ナフィオン(登録商標)のよ
うなパーフルオロスルホン酸樹脂溶液)からなる結着剤
と共に撹拌、混合して、ペーストとし、このペーストを
導電性基材、例えば、導電性多孔質基材(例えば、東レ
(株)製カーボンペーパー)上に塗布、乾燥して、カソ
ードを得る。
Next, the production of the electrode used in the fuel cell according to the present invention will be described in detail. The cathode using a conductive organic polymer as an electrode catalyst is manufactured, for example, as follows. That is, a conductive polyaniline powder having a polymer sulfonic acid as a dopant and, if necessary, a conductive agent (for example, conductive carbon black powder) are mixed with a proton-exchangeable resin solution (for example, a solution such as Nafion (registered trademark)). (Fluorosulfonic acid resin solution) is stirred and mixed with a binder to form a paste, and this paste is placed on a conductive base material, for example, a conductive porous base material (for example, carbon paper manufactured by Toray Industries, Inc.). After coating and drying, a cathode is obtained.

【0044】導電性有機重合体と無機酸化還元触媒との
混合物を電極触媒とするカソードは、例えば、次のよう
にして製造する。即ち、ポリマースルホン酸をドーパン
トとする導電性ポリアニリン粉末と無機酸化還元触媒粉
末とプロトン交換性樹脂溶液(例えば、ナフィオン(登
録商標)のようなパーフルオロスルホン酸樹脂溶液)か
らなる結着剤と、必要に応じて、導電剤(例えば、導電
性カーボンブラック粉末)とを撹拌、混合して、ペース
トとし、このペーストを導電性基材、例えば、導電性多
孔質基材(例えば、東レ(株)製カーボンペーパー)上
に塗布、乾燥して、カソードを得る。
A cathode having a mixture of a conductive organic polymer and an inorganic redox catalyst as an electrode catalyst is produced, for example, as follows. That is, a binder comprising a conductive polyaniline powder having a polymer sulfonic acid as a dopant, an inorganic redox catalyst powder, and a proton exchange resin solution (for example, a perfluorosulfonic acid resin solution such as Nafion (registered trademark)), If necessary, a conductive agent (for example, conductive carbon black powder) is stirred and mixed to form a paste, and this paste is used as a conductive base material, for example, a conductive porous base material (for example, Toray Industries, Inc.). Coated carbon paper) and dried to obtain a cathode.

【0045】アノードは、上記カソードを還元すること
によって得ることができる。還元方法は特に限定されな
い。例えば、上記カソードを化学的に還元してもよい
が、好ましい一例を挙げれば、上記ポリマースルホン酸
水溶液中、適宜の参照電極を用いてサイクリックボルタ
モグラムを測定し、還元ピークの現れた電位にて電気化
学的に上記カソードを還元するのが簡便である。
The anode can be obtained by reducing the cathode. The reduction method is not particularly limited. For example, although the cathode may be chemically reduced, as a preferred example, a cyclic voltammogram is measured in the polymer sulfonic acid aqueous solution using an appropriate reference electrode, and at a potential where a reduction peak appears. It is convenient to electrochemically reduce the cathode.

【0046】このようにして得られたカソードとアノー
ドとで電解質膜(即ち、プロトン交換膜)を挟み、必要
に応じて、ホットプレス等により一体成形して、燃料電
池用の電極−プロトン交換膜接合体を得る。
An electrolyte membrane (that is, a proton exchange membrane) is sandwiched between the thus obtained cathode and anode, and if necessary, integrally molded by hot pressing or the like to prepare an electrode for a fuel cell-proton exchange membrane. Get the zygote.

【0047】本発明による燃料電池においては、電解質
膜には、従来の固体高分子膜型電池に用いられているよ
うなパーフルオロスルホン酸樹脂からなる陽イオン交換
膜、例えば、ナフィオン(登録商標)膜が好適に用いら
れるが、しかし、これに限定されるものではない。従っ
て、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹
脂からなる多孔質膜に上記ナフィオン(登録商標)や他
のイオン伝導性物質を含浸させたものや、ポリエチレン
やポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔
質膜や不織布に上記ナフィオン(登録商標)や他のイオ
ン伝導性物質を担持させたものでもよい。また、炭化水
素系のプロトン交換性重合体を用いてもよい。
In the fuel cell according to the present invention, the electrolyte membrane is a cation exchange membrane made of a perfluorosulfonic acid resin such as that used in conventional solid polymer membrane type cells, for example, Nafion (registered trademark). Membranes are preferably used, but are not so limited. Therefore, for example, a porous membrane made of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene impregnated with the above Nafion (registered trademark) or another ion conductive substance, or a porous membrane made of a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene. Alternatively, a non-woven fabric carrying the above Nafion (registered trademark) or another ion conductive substance may be used. Further, a hydrocarbon-based proton exchange polymer may be used.

【0048】本発明による燃料電池においては、カソー
ドに酸化剤が気体で供給され、アノードに還元剤が気体
で供給される。ここに、本発明によれば、好ましくは、
酸化剤として酸素ガスや空気が用いられると共に、還元
剤として水素ガスが用いられる。また、還元剤として、
メタノールやジメチルエーテル等を用いることもでき
る。
In the fuel cell according to the present invention, the cathode is supplied with the oxidizing agent in the form of gas and the anode is supplied with the reducing agent in the form of gas. Here, according to the present invention, preferably,
Oxygen gas or air is used as the oxidizing agent, and hydrogen gas is used as the reducing agent. Also, as a reducing agent,
It is also possible to use methanol, dimethyl ether, or the like.

【0049】本発明による燃料電池は、40℃以上の温
度で作動される。用いる導電性有機重合体や電解質膜に
よって適宜に選ばれるが、50〜120℃の範囲が好ま
しく、特に、60〜100℃の範囲が好ましい。作動温
度が低すぎるときは、導電性有機重合体の反応速度が遅
いために、高い出力を得ることができず、他方、作動度
が高すぎるときは用いる材料の劣化や剥離等が起こるお
それがある。
The fuel cell according to the invention is operated at temperatures above 40 ° C. The temperature is appropriately selected depending on the conductive organic polymer and the electrolyte membrane used, but the range of 50 to 120 ° C is preferable, and the range of 60 to 100 ° C is particularly preferable. When the operating temperature is too low, it is not possible to obtain a high output because the reaction speed of the conductive organic polymer is slow.On the other hand, when the operating degree is too high, deterioration or peeling of the material used may occur. is there.

【0050】[0050]

【実施例】以下に参考例と共に実施例を挙げて本発明を
説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定され
るものではない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples and reference examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0051】参考例1 (アニリンの酸化重合による導電性ポリアニリン組成物
の調製)攪拌装置、温度計及び直管アダプターを備えた
10L容量セパラブルフラスコに蒸留水6000g、3
6%塩酸360mL及びアニリン400g(4.295モ
ル)をこの順序にて仕込み、アニリンを溶解させた。別
に、氷水にて冷却しながら、ビーカー中の蒸留水149
3gに97%濃硫酸434g(4.295モル)を加え、
混合して、硫酸水溶液を調製した。この硫酸水溶液を上
記セパラブルフラスコに加え、フラスコ全体を低温恒温
槽にて−4℃まで冷却した。
Reference Example 1 (Preparation of Conductive Polyaniline Composition by Oxidative Polymerization of Aniline) Distilled water 6000 g, 3 g in a 10 L separable flask equipped with a stirrer, a thermometer and a straight pipe adapter.
360 mL of 6% hydrochloric acid and 400 g (4.295 mol) of aniline were charged in this order to dissolve the aniline. Separately, while cooling with ice water, distilled water 149 in a beaker
Add 434 g (4.295 mol) of 97% concentrated sulfuric acid to 3 g,
A sulfuric acid aqueous solution was prepared by mixing. This sulfuric acid aqueous solution was added to the separable flask, and the entire flask was cooled to -4 ° C in a low temperature constant temperature bath.

【0052】次に、ビーカー中にて蒸留水2293gに
ペルオキソ二硫酸アンモニウム980g(4.295モ
ル)を加え、溶解させて、酸化剤水溶液を調製した。
Then, 980 g (4.295 mol) of ammonium peroxodisulfate was added to 2293 g of distilled water in a beaker and dissolved to prepare an aqueous oxidant solution.

【0053】フラスコ全体を低温恒温槽で冷却して、反
応混合物の温度を−3℃以下に保持しつつ、攪拌下にア
ニリン塩の酸性水溶液に、チュービングポンプを用い
て、直管アダプターから上記ペルオキソ二硫酸アンモニ
ウム水溶液を1mL/分以下の割合にて徐々に滴下し
た。最初、無色透明の溶液は、重合の進行に伴って緑青
色から黒緑色となり、次いで、黒緑色の粉末が析出し
た。
The entire flask was cooled in a low temperature constant temperature bath and, while maintaining the temperature of the reaction mixture at -3 ° C or lower, to the acidic aqueous solution of aniline salt under stirring, using a tubing pump, through a straight pipe adapter to the above peroxo tube. Aqueous ammonium disulfate solution was gradually added dropwise at a rate of 1 mL / min or less. First, the colorless and transparent solution changed from green-blue to black-green as the polymerization proceeded, and then a black-green powder precipitated.

【0054】この粉末析出時に反応混合物において温度
の上昇がみられるが、この場合にも、高分子量のポリア
ニリンを得るためには、反応系内の温度を0℃以下、好
ましくは、−3℃以下に抑えることが肝要である。粉末
析出後は、ペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液の滴下
速度を例えば8mL/分程度とやや速くしてもよい。し
かし、この場合にも、反応混合物の温度をモニターしつ
つ、温度を−3℃以下に保持するように、滴下速度を調
整することが必要である。かくして、7時間を要して、
ペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液の滴下を終了した
後、更に1時間、−3℃以下の温度にて攪拌を続けた。
A temperature rise is observed in the reaction mixture during the precipitation of the powder. In this case as well, in order to obtain a high molecular weight polyaniline, the temperature in the reaction system is 0 ° C. or lower, preferably −3 ° C. or lower. It is essential to keep After the powder is deposited, the dropping rate of the aqueous ammonium peroxodisulfate solution may be slightly increased, for example, about 8 mL / min. However, also in this case, it is necessary to monitor the temperature of the reaction mixture and adjust the dropping rate so as to maintain the temperature at −3 ° C. or lower. It took 7 hours,
After the dropwise addition of the aqueous ammonium peroxodisulfate solution was completed, stirring was continued for an additional hour at a temperature of -3 ° C or lower.

【0055】得られた粉末を濾別し、水洗、アセトン洗
浄し、室温で真空乾燥して、黒緑色の導電性ポリアニリ
ン組成物の粉末430gを得た。これを直径13mm、
厚さ700μmのディスクに加圧成形し、ファン・デル
・ポー法によって、その電導度を測定したところ、14
S/cmであった。
The obtained powder was filtered, washed with water, washed with acetone, and vacuum dried at room temperature to obtain 430 g of a powder of a black-green conductive polyaniline composition. This has a diameter of 13 mm,
It was pressed into a disk having a thickness of 700 μm, and its conductivity was measured by the van der Pauw method.
It was S / cm.

【0056】(導電性ポリアニリン組成物の脱ドーピン
グによる有機溶剤に可溶性のポリアニリン(酸化脱ドー
プ状態のポリアニリン)の製造)上記ドープされている
導電性ポリアニリン組成物の粉末350gを2Nアンモ
ニア水4L中に加え、オートホモミキサーにて回転数5
000rpmにて5時間攪拌した。混合物は、黒緑色か
ら青紫色に変化した。
(Production of Polyaniline Soluble in Organic Solvent by Dedoping of Conductive Polyaniline Composition (Polyaniline in Oxidized and Undoped State)) 350 g of the doped conductive polyaniline composition powder was added to 4 L of 2N ammonia water. In addition, the rotation speed is 5 with an auto homomixer
The mixture was stirred at 000 rpm for 5 hours. The mixture changed from black green to blue purple.

【0057】ブフナー漏斗にて粉末を濾別し、ビーカー
中にて攪拌しながら、蒸留水にて濾液が中性になるまで
繰り返して洗浄し、続いて、濾液が無色になるまでアセ
トンにて洗浄した。この後、粉末を室温にて10時間真
空乾燥して、黒褐色の脱ドーピングしたポリアニリン
(酸化脱ドープ状態のポリアニリン)の粉末280gを
得た。
The powder was filtered off with a Buchner funnel, washed repeatedly with distilled water while stirring in a beaker until the filtrate became neutral, and then washed with acetone until the filtrate became colorless. did. Then, the powder was vacuum dried at room temperature for 10 hours to obtain 280 g of black-brown dedoped polyaniline (oxidized and undoped polyaniline) powder.

【0058】このポリアニリンはN−メチル−2−ピロ
リドンに可溶性であって、溶解度は同溶剤100gに対
して8g(7.4%)であった。また、これを溶剤として
30℃で測定した極限粘度〔η〕は1.23dl/gであ
った。
This polyaniline was soluble in N-methyl-2-pyrrolidone and had a solubility of 8 g (7.4%) in 100 g of the same solvent. Also, the intrinsic viscosity [η] measured at 30 ° C. using this as a solvent was 1.23 dl / g.

【0059】このポリアニリンは、ジメチルスルホキシ
ド及びジメチルホルムアミドには1%以下の溶解度であ
った。テトラヒドロフラン、ピリジン、80%酢酸水溶
液、60%ギ酸水溶液及びアセトニトリルには実質的に
溶解しなかった。
The polyaniline had a solubility of 1% or less in dimethyl sulfoxide and dimethylformamide. It was substantially insoluble in tetrahydrofuran, pyridine, 80% acetic acid aqueous solution, 60% formic acid aqueous solution and acetonitrile.

【0060】更に、上記脱ドープ状態の有機溶剤に可溶
性のポリアニリンについて、N−メチル−2−ピロリド
ン用のGPCカラムを用いて、GPC測定を行なった結
果、数平均分子量23000、重量平均分子量1600
00(いずれも、ポリスチレン換算)であった。
Further, the polyaniline soluble in the organic solvent in the undoped state was subjected to GPC measurement using a GPC column for N-methyl-2-pyrrolidone. As a result, the number average molecular weight was 23,000 and the weight average molecular weight was 1600.
It was 00 (both in terms of polystyrene).

【0061】実施例1 フェノールスルホン酸ノボラック樹脂水溶液(小西化学
工業(株)製、遊離酸型、固形分45.9%、重量平均
分子量22000(GPC法、ポリスチレンスルホン酸
ナトリウム標準)43.6gにイオン交換水56.4を
加えて希釈した。得られたフェノールスルホン酸ノボラ
ック樹脂水溶液に酸化脱ドープ状態のポリアニリン粉末
12.0gを加え、80℃の湯浴上で2時間加熱した
後、室温で一晩、放置した。黒褐色の酸化脱ドープ状態
のポリアニリン粉末は、フェノールスルホン酸ノボラッ
ク樹脂水溶液に加えた直後に黒緑色に変色して、ポリア
ニリンがフェノールスルホン酸ノボラック樹脂にてドー
プされたことが示された。
Example 1 Phenol sulfonic acid novolak resin aqueous solution (manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd., free acid type, solid content 45.9%, weight average molecular weight 22000 (GPC method, sodium polystyrene sulfonate standard) 43.6 g Ion-exchanged water 56.4 was added for dilution, and 12.0 g of oxidatively undoped polyaniline powder was added to the obtained phenolsulfonic acid novolak resin aqueous solution, and the mixture was heated at 80 ° C. for 2 hours on a water bath, and then at room temperature. The black-brown oxidatively undoped polyaniline powder turned black green immediately after being added to the phenolsulfonic acid novolac resin aqueous solution, indicating that polyaniline was doped with the phenolsulfonic acid novolac resin. Was done.

【0062】このドープ状態のポリアニリン粉末をヌツ
チェを用いて吸引濾過にて濾取し、メタノールに分散さ
せ、攪拌、洗浄する操作を3回繰返した後、濾取し、6
0℃で5時間、真空乾燥した。このようにして得られた
ドープ状態のポリアニリン粉未を錠剤成形器にてディス
ク状に成形し、ファン・デル・ポー法にて電導度を測定
したところ、4.1S/cmあった。白金20重量%を
担持させたカーボン(米国エレクトロケム社製EC−2
0−PTC)80mgとドープ状態のポリアニリン粉末
720mgとを5重量%ナフィオン溶液(パーフルオロ
スルホン酸樹脂溶液)アルドリッチ社製)1600mg
に加え、撹拌して、ペーストとした。
This doped polyaniline powder was collected by suction filtration using a Nutsche filter, dispersed in methanol, stirred and washed three times, and then collected by filtration.
It was vacuum dried at 0 ° C. for 5 hours. The dope-state polyaniline powder thus obtained was molded into a disk shape with a tablet molding machine, and the conductivity was measured by the Van der Pauw method, and it was 4.1 S / cm. Carbon supporting 20% by weight of platinum (EC-2 manufactured by Electrochem, USA)
0-PTC) 80 mg and doped polyaniline powder 720 mg, 5% by weight Nafion solution (perfluorosulfonic acid resin solution, Aldrich) 1600 mg
In addition, the mixture was stirred to form a paste.

【0063】このペーストを5.8cm角のカーボンペ
ーパー(東レ(株)製TGP−H−90、膜厚260μ
m)上に塗布し、80℃で60分間加熱、乾燥させて、
電極を調製した。白金の担持量は、電極面積当り、0.
10mg/cm2 と算出された。このようにして得られ
た電極をカソードとした。
This paste was applied to carbon paper of 5.8 cm square (TGP-H-90 manufactured by Toray Industries, Inc., film thickness 260 μm).
m), and heat at 80 ° C. for 60 minutes and dry,
An electrode was prepared. The amount of platinum supported was 0.
It was calculated to be 10 mg / cm 2 . The electrode thus obtained was used as the cathode.

【0064】上記と同様にして調製した電極を20重量
%のフェノールスルホン酸ノボラック樹脂水溶液中に浸
漬し、飽和カロメル電極(SCE)を参照電極として用
い、直径0.5mmの白金線を対極として、北斗電工
(株)製ポテンショスタット/ガルバノスタット(HA
−501)及びファンクション・ジェネレータ(HB−
105)を用いて、電位範囲−0.2〜0.6V v
s.SCE、掃引速度20mV/秒の条件下にサイクリ
ックボルタモグラムを得た。ポリアニリンの酸化ピーク
が0.5V vs.SCEに、また、ポリアニリンの還
元ピークが−0.1V vs.SCEに現れた。そこ
で、ポテンショスタットの電位を−0.1Vに固定し
て、電気化学的に還元した。このようにして得られた電
極をアノードに用いた。
The electrode prepared in the same manner as described above was dipped in a 20 wt% aqueous solution of novolac phenolsulfonate resin, a saturated calomel electrode (SCE) was used as a reference electrode, and a platinum wire having a diameter of 0.5 mm was used as a counter electrode. Potato stat / galvanostat (HA manufactured by Hokuto Denko KK)
-501) and function generator (HB-
105), and a potential range of −0.2 to 0.6 V v
s. A cyclic voltammogram was obtained under the conditions of SCE and sweep speed of 20 mV / sec. The oxidation peak of polyaniline is 0.5 V vs. In SCE, the reduction peak of polyaniline was -0.1 V vs. Appeared in SCE. Therefore, the potential of the potentiostat was fixed at -0.1 V and electrochemical reduction was performed. The electrode thus obtained was used as an anode.

【0065】このようにして作製したカソードとアノー
ドとの間に酸型ナフィオン(登録商標)膜117をプロ
トン交換膜として置き、金型を用いて、温度130℃、
圧力3MPaの条件下、ホットプレスにて電極/プロト
ン交換膜接合体を調製し、試験用の単層の燃料電池セル
を組み立てた。
The acid-type Nafion (registered trademark) membrane 117 is placed as a proton exchange membrane between the cathode and the anode thus produced, and a mold is used at a temperature of 130 ° C.
An electrode / proton exchange membrane assembly was prepared by hot pressing under a pressure of 3 MPa, and a single-layer fuel cell unit for testing was assembled.

【0066】この燃料電池セルを燃料電池評価装置(東
陽テクニカ(株)製)に組み込み、セル温度70℃と
し、加湿器温度70℃で酸素ガスを500mL/分の割
合でカソードに供給すると共に、加湿器温度80℃で水
素ガスを500mL/分の割合でアノードに供給した。
そこで、先ず、電流を流さずに、起電力(開路電圧)の
みを測定したところ、0.69Vであった。次に、燃料
電池に負荷を加えたところ、電圧0.4Vのとき、9.
50A(380mA/cm2 )の電流を得た。
This fuel cell was incorporated into a fuel cell evaluation device (manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.), the cell temperature was 70 ° C., and the oxygen gas was supplied to the cathode at a rate of 500 mL / min at a humidifier temperature of 70 ° C. Hydrogen gas was supplied to the anode at a rate of 500 mL / min at a humidifier temperature of 80 ° C.
Therefore, first, when only the electromotive force (open circuit voltage) was measured without passing a current, it was 0.69V. Next, when a load was applied to the fuel cell, when the voltage was 0.4 V, 9.
A current of 50 A (380 mA / cm 2 ) was obtained.

【0067】比較例1 白金20重量%を担持させたカーボン(米国エレクトロ
ケム社製EC−20−PTC)80mgと導電性カーボ
ンブラック粉末(アクゾ社製ケッチェンブラックEC)
160mgとを実施例1で得たドープ状態のポリアニリ
ン粉末720mgに加え、磁製乳鉢を用いてすりつぶし
ながら、均一になるまで10分間混合した。得られた混
合物に結着剤として2.5重量%濃度のポリフッ化ビニ
リデンのジメチルホルムアミド溶液6gを加え、更に、
乳鉢を用いて混合して、ペーストとした。
Comparative Example 1 80 mg of carbon supporting 20% by weight of platinum (EC-20-PTC manufactured by US Electrochem) and conductive carbon black powder (Ketjenblack EC manufactured by Akzo).
160 mg and 720 mg of the doped polyaniline powder obtained in Example 1 were added and mixed for 10 minutes while being ground with a porcelain mortar. To the obtained mixture was added 6 g of a 2.5 wt% concentration polyvinylidene fluoride dimethylformamide solution as a binder, and further,
The mixture was mixed using a mortar to obtain a paste.

【0068】このペーストを5.8cm角のカーボンペ
ーパー(東レ(株)製TGP−H−90、膜厚260μ
m)上に塗布し、80℃で60分間加熱、乾燥させて、
電極を調製した。重量増加は約234mgであった。こ
れにより、白金の担持量は、電極面積当り、0.10m
g/cm2 と算出された。このように処理したカーボン
ペーパー上に5重量%ナフィオン(登録商標)溶液(ア
ルドリッチ社製)を塗布し、80℃で15分間、加熱、
乾燥させた。このようにして得られた電極をカソードと
した。
This paste was applied to a carbon paper of 5.8 cm square (TGP-H-90 manufactured by Toray Industries, Inc., film thickness 260 μm).
m), and heat at 80 ° C. for 60 minutes and dry,
An electrode was prepared. The weight gain was about 234 mg. As a result, the amount of platinum supported is 0.10 m per electrode area.
It was calculated to be g / cm 2 . A 5% by weight Nafion (registered trademark) solution (manufactured by Aldrich) was applied onto the carbon paper treated in this way, and heated at 80 ° C. for 15 minutes,
Dried. The electrode thus obtained was used as the cathode.

【0069】上記と同様にして調製した電極を20重量
%のフェノールスルホン酸ノボラック樹脂水溶液中に浸
漬し、飽和カロメル電極(SCE)を参照電極として用
い、直径0.5mmの白金線を対極として、北斗電工
(株)製ポテンショスタット/ガルバノスタット(HA
−501)及びファンクション・ジェネレータ(HB−
105)を用いて、電位範囲−0.2〜0.6V v
s.SCE、掃引速度20mV/秒の条件下にサイクリ
ックボルタモグラムを得た。ポリアニリンの酸化ピーク
が0.5V vs.SCEに、また、ポリアニリンの還
元ピークが−0.1V vs.SCEに現れた。そこ
で、ポテンショスタットの電位を−0.1Vに固定し
て、電気化学的に還元した。このようにして得られた電
極をアノードに用いた。
The electrode prepared in the same manner as above was immersed in a 20 wt% aqueous solution of phenolsulfonic acid novolac resin, a saturated calomel electrode (SCE) was used as a reference electrode, and a platinum wire having a diameter of 0.5 mm was used as a counter electrode. Potato stat / galvanostat (HA manufactured by Hokuto Denko KK)
-501) and function generator (HB-
105), and a potential range of −0.2 to 0.6 V v
s. A cyclic voltammogram was obtained under the conditions of SCE and sweep speed of 20 mV / sec. The oxidation peak of polyaniline is 0.5 V vs. In SCE, the reduction peak of polyaniline was -0.1 V vs. Appeared in SCE. Therefore, the potential of the potentiostat was fixed at -0.1 V and electrochemical reduction was performed. The electrode thus obtained was used as an anode.

【0070】このようにして作製したカソードとアノー
ドとの間に酸型ナフイオン膜(ナフィオン(登録商標)
117)をプロトン交換膜として置き、金型を用いて、
温度130℃、圧力3MPaの条件下、ホットプレスに
て電極/プロトン交換膜接合体を調製し、試験用の単層
の燃料電池セルを組み立てた。
An acid-type nafion film (Nafion (registered trademark)) was formed between the cathode and the anode thus manufactured.
117) as a proton exchange membrane and using a mold,
An electrode / proton exchange membrane assembly was prepared by hot pressing under the conditions of a temperature of 130 ° C. and a pressure of 3 MPa, and a single-layer fuel battery cell for test was assembled.

【0071】この燃料電池セルを燃料電池評価装置(東
陽テクニカ(株)製)に組み込み、セル温度70℃と
し、加湿器温度70℃で酸素ガスを500mL/分の割
合でカソードに供給すると共に、加湿器温度80℃で水
素ガスを500mL/分の割合でアノードに供給した。
そこで、先ず、電流を流さずに、起電力(開路電圧)の
みを測定したところ、0.69Vであった。次に、燃料
電池に負荷を加えたところ、電圧0.4Vのとき、6.
33A(253mA/cm2 )の電流を得た。
This fuel cell was incorporated into a fuel cell evaluation apparatus (manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.), the cell temperature was 70 ° C., and oxygen gas was supplied to the cathode at a rate of 500 mL / min at a humidifier temperature of 70 ° C. Hydrogen gas was supplied to the anode at a rate of 500 mL / min at a humidifier temperature of 80 ° C.
Therefore, first, when only the electromotive force (open circuit voltage) was measured without passing a current, it was 0.69V. Next, when a load was applied to the fuel cell, when the voltage was 0.4 V, 6.
A current of 33 A (253 mA / cm 2 ) was obtained.

【0072】実施例2 実施例1と同様にして、フェノールスルホン酸ノボラッ
ク樹脂でドープされたポリアニリン粉末、白金20重量
%を担持させたカーボン(米国エレクトロケム社製EC
−20−PTC)、5重量%ナフィオン(登録商標)溶
液(アルドリッチ社製)とを撹拌、ペースト化し、5.
8cm角のカーボンペーパー上に担持させて、電極を調
製した。白金の担持量は、電極面積当たり、0.10m
g/cm 2 と算出された。この電極を80℃で15分
間、加熱、乾燥させ、得られた電極をカソードとした。
Example 2 In the same manner as in Example 1, phenolsulfonic acid novolac
Polyaniline powder doped with black resin, platinum 20 weight
% Supported carbon (EC manufactured by US Electrochem
-20-PTC), 5% by weight Nafion (registered trademark) solution
Liquid (made by Aldrich) is stirred to form a paste.
Adjust the electrode by supporting it on a carbon paper of 8 cm square.
Made The amount of platinum carried is 0.10 m per electrode area
g / cm 2Was calculated. This electrode at 80 ℃ for 15 minutes
The electrode thus obtained was heated and dried for a period of time to serve as a cathode.

【0073】一方、アノードには、導電性高分子とし
て、n型導電性高分子であるポリフェニルキノキサリン
を用いて、次のようにして調製した。即ち、文献(P.
M. Hergenrother, H. H. Levine, J. Polymer Sci., Pa
rt A-1, 5, 1453-1466 (1967))の記載に従って、m−ク
レゾール中、3,4,3’,4’−テトラアミノビフェ
ニルと1,4−ビスベンジルを反応させることによっ
て、ポリフェニルキノキサリンの高粘度溶液を得、これ
をm−クレゾールにて稀釈して、1重量%溶液とした。
これにカーボンブラック(キャボット社製バルカンXC
72R)を加え、ホモジナイザーにて攪拌した後、その
まま、乾燥機中で溶剤m−クレゾールを留去して、カー
ボン表面にポリフェニルキノキサリン膜を薄く形成させ
た。
On the other hand, for the anode, polyphenylquinoxaline, which is an n-type conductive polymer, was used as a conductive polymer and prepared as follows. That is, the literature (P.
M. Hergenrother, HH Levine, J. Polymer Sci., Pa
rt A-1, 5, 1453-1466 (1967)), polyphenyl is obtained by reacting 3,4,3 ′, 4′-tetraaminobiphenyl with 1,4-bisbenzyl in m-cresol. A highly viscous solution of quinoxaline was obtained and diluted with m-cresol to give a 1% by weight solution.
Carbon black (Cabot Co., Ltd. Vulcan XC
72R) was added and the mixture was stirred with a homogenizer, and then the solvent m-cresol was distilled off in a drier to form a thin polyphenylquinoxaline film on the carbon surface.

【0074】次いで、白金20重量%を担持させたカー
ボン(米国エレクトロケム社製EC−20−PTC)4
0mgと上記ポリフェニルキノキサリン500mgとを
5重量%ナフィオン(登録商標)溶液(アルドリッチ社
製)890mgに加え、撹拌して、ペーストとした。
Next, carbon supporting 20% by weight of platinum (EC-20-PTC manufactured by US Electrochem) 4
0 mg and 500 mg of the above polyphenylquinoxaline were added to 890 mg of a 5% by weight Nafion (registered trademark) solution (manufactured by Aldrich Co.) and stirred to obtain a paste.

【0075】このペーストを5.8cm角のカーボンペ
ーパー(東レ(株)製TGP−H−90、膜厚260μ
m)上に塗布し、80℃で60分間加熱、乾燥させて、
電極を調製した。このようにして得られた電極を55.
4重量%硫酸水溶液中に浸漬し、飽和カロメル電極(S
CE)を参照電極として用い、直径0.5mmの白金線
を対極として、北斗電工(株)製ポテンショスタット/
ガルバノスタット(HA−501)及びファンクション
・ジェネレータ(HB−105)を用いて、電位範囲−
0.2〜0.5V vs.SCE、挿引速度20mV/
秒の条件下にサイクリックボルタモグラムを得た。ポリ
フェニルキノキサリンの還元ピークが0V vs.SC
Eに現れた。
This paste was applied to carbon paper of 5.8 cm square (TGP-H-90 manufactured by Toray Industries, Inc., film thickness 260 μm).
m), and heat at 80 ° C. for 60 minutes and dry,
An electrode was prepared. The electrodes thus obtained were 55.
Saturated calomel electrode (S
CE) as a reference electrode and a platinum wire having a diameter of 0.5 mm as a counter electrode, and a potentiostat manufactured by Hokuto Denko KK
Galvanostat (HA-501) and function generator (HB-105) are used for potential range-
0.2-0.5V vs. SCE, pulling speed 20 mV /
A cyclic voltammogram was obtained under the condition of second. The reduction peak of polyphenylquinoxaline is 0 V vs. SC
Appeared in E.

【0076】そこで、ポテンショスタットの電位を0V
vs.SCEに固定して、このポリフェニルキノキサ
リンを電気化学的に還元した。これによって、ポリフェ
ニルキノキサリンは、これに酸性下に電子とプロトンが
注入されて、式(III)
Therefore, the potential of the potentiostat is set to 0V.
vs. The polyphenylquinoxaline was immobilized electrochemically on SCE. As a result, the polyphenylquinoxaline is injected with electrons and protons under acidic conditions, resulting in formula (III)

【0077】[0077]

【化3】 [Chemical 3]

【0078】のような構造を有するに至ったものと推定
される。このようにして得られた電極をアノードに用い
た。
It is presumed that such a structure was reached. The electrode thus obtained was used as an anode.

【0079】このようにして作製したカソードとアノー
ドとの間に酸型ナフィオン(登録商標)膜(ナフイオン
117)をブロトン交換膜として置き、金型を用いて、
温度130℃のホットプレスにて、電極/ブロトン交換
膜接合体を調製し、試験用の単層の燃料電池セルを組み
立てた。
An acid-type Nafion (registered trademark) film (Nafion 117) was placed as a Broton exchange film between the cathode and the anode thus produced, and a mold was used.
The electrode / broton exchange membrane assembly was prepared by hot pressing at a temperature of 130 ° C., and a single-layer fuel cell unit for testing was assembled.

【0080】この燃料電池セルを燃料電池評価装置(東
陽テクニカ(株)製)に組み込み、セル温度70℃と
し、加湿器温度70℃で酸素ガスを500mL/分の割
合でカソードに供給すると共に、加湿器温度80℃で水
素ガスを1000mL/分の割合でアノードに供給し
た。最初は、電流を流さず、起電力(開路電圧)のみを
測定したところ、0.73Vであった。次に、燃料電池
に負荷を加えたところ、電圧0.4Vのとき、16.2
A(646mA/cm2 )の電流を得た。
This fuel cell was incorporated into a fuel cell evaluation apparatus (manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.), the cell temperature was 70 ° C., and the oxygen gas was supplied to the cathode at a rate of 500 mL / min at a humidifier temperature of 70 ° C. Hydrogen gas was supplied to the anode at a rate of 1000 mL / min at a humidifier temperature of 80 ° C. At first, the electromotive force (open circuit voltage) was measured without passing a current, and it was 0.73V. Next, when a load was applied to the fuel cell, when the voltage was 0.4 V, 16.2
A current of A (646 mA / cm 2 ) was obtained.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上のように、本発明による燃料電池
は、酸化還元機能を備えた導電性有機重合体を、好まし
くは、無機酸化還元触媒と組合わせて、電極触媒とし、
これをプロトン交換性有機重合体からなる結着剤にて導
電性基材に固着してなり、このようなカソードに酸化剤
を気体で供給し、アノードに還元剤を気体で供給するの
で、高い起電力を示し、高い電流密度で放電することが
でき、かくして、高出力の燃料電池特性を示す。
As described above, in the fuel cell according to the present invention, a conductive organic polymer having a redox function is preferably combined with an inorganic redox catalyst to form an electrode catalyst,
This is fixed to a conductive base material with a binder made of a proton-exchangeable organic polymer, and an oxidizing agent is supplied as a gas to such a cathode, and a reducing agent is supplied as a gas to the anode. It exhibits electromotive force and can be discharged at high current densities, thus exhibiting high power fuel cell characteristics.

───────────────────────────────────────────────────── 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 AS02 AS03 BB03 BB06 BB08 BB16 CC06 DD08 EE03 EE12 EE17 5H026 AA06 BB02 BB03 BB04 BB10 CX05 CX07 EE02 EE12 EE18─────────────────────────────────────────────────── ─── 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 AS02 AS03 BB03 BB06 BB08 BB16 CC06 DD08 EE03 EE12 EE17 5H026 AA06 BB02 BB03 BB04 BB10 CX05 CX07 EE02 EE12 EE18

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電解質膜を挟んでカソードとアノードとを
配設し、このカソードに酸化剤を気体で供給し、アノー
ドに還元剤を気体で供給する燃料電池において、少なく
とも一方の電極が酸化還元機能を備えた導電性有機重合
体を電極触媒としてプロトン交換性有機重合体からなる
結着剤にて導電性基材に固着して構成されてなることを
特徴とする燃料電池。
1. A fuel cell in which a cathode and an anode are arranged with an electrolyte membrane sandwiched therebetween, an oxidant is supplied to the cathode as a gas, and a reducing agent is supplied to the anode as a gas. At least one of the electrodes is redox-reduced. A fuel cell comprising a conductive organic polymer having a function as an electrode catalyst and being fixed to a conductive base material with a binder made of a proton-exchangeable organic polymer.
【請求項2】電解質膜を挟んでカソードとアノードとを
配設し、このカソードに酸化剤を気体で供給し、アノー
ドに還元剤を気体で供給する燃料電池において、少なく
とも一方の電極が酸化還元機能を備えた導電性有機重合
体と無機酸化還元触媒を電極触媒としてプロトン交換性
有機重合体からなる結着剤にて導電性基材に固着して構
成されてなることを特徴とする燃料電池。
2. A fuel cell in which a cathode and an anode are disposed with an electrolyte membrane sandwiched therebetween, an oxidant is supplied as a gas to the cathode, and a reducing agent is supplied as a gas to the anode, and at least one electrode is redox-reduced. A fuel cell comprising a conductive organic polymer having a function and an inorganic redox catalyst as an electrode catalyst, which is fixed to a conductive base material with a binder made of a proton-exchangeable organic polymer. .
【請求項3】導電性有機重合体がポリアニリン又はポリ
アルキルアニリンである請求項1又は2に記載の燃料電
池。
3. The fuel cell according to claim 1, wherein the conductive organic polymer is polyaniline or polyalkylaniline.
【請求項4】導電性有機重合体がポリピリジン、ポリイ
ンドール又はポリフェニルキノキサリンである請求項1
又は2に記載の燃料電池。
4. The conductive organic polymer is polypyridine, polyindole or polyphenylquinoxaline.
Or the fuel cell according to item 2.
【請求項5】導電性有機重合体がドーパントを含む請求
項1から4のいずれかに記載の燃料電池。
5. The fuel cell according to claim 1, wherein the conductive organic polymer contains a dopant.
【請求項6】ドーパントがポリマースルホン酸である請
求項5に記載の燃料電池。
6. The fuel cell according to claim 5, wherein the dopant is a polymer sulfonic acid.
【請求項7】ポリマースルホン酸がポリビニルスルホン
酸又はフェノールスルホン酸ノボラック樹脂である請或
項6に記載の燃料電池。
7. The fuel cell according to claim 6, wherein the polymer sulfonic acid is polyvinyl sulfonic acid or phenol sulfonic acid novolac resin.
【請求項8】プロトン交換性有機重合体がパーフルオロ
スルホン酸樹脂である請求項1又は2に記載の燃料電
池。
8. The fuel cell according to claim 1, wherein the proton-exchangeable organic polymer is a perfluorosulfonic acid resin.
【請求項9】無機酸化還元触媒が白金、パラジウム、ル
テニウム、ロジウム、銀、ニッケル、鉄、銅、コバルト
及びモリブデンから選ばれる少なくとも1種の遷移金属
か、又はその酸化物である請求項2に記載の燃料電池。
9. The inorganic redox catalyst is at least one transition metal selected from platinum, palladium, ruthenium, rhodium, silver, nickel, iron, copper, cobalt and molybdenum, or an oxide thereof. The fuel cell described.
【請求項10】酸化剤が酸素であり、還元剤が水素である
請求項1又は2に記載の燃料電池。
10. The fuel cell according to claim 1, wherein the oxidizing agent is oxygen and the reducing agent is hydrogen.
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