JP2003510765A - 燃料電池用アノード及びその製造方法 - Google Patents

燃料電池用アノード及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 活性触媒層を有する燃料電池用アノード及びその製造方法を提供する。燃料電池内での電流の搬送のために、アノード触媒に、これ迄の電気伝導性が不十分な炭素粉末に代えて電気伝導性の良好な金属、例えば白金及び／又はルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム及び／又はイリジウムのような貴金属群の他の金属の、白金を含んだ合金を使用する。この燃料電池では、電池内部での電流損失が少ないので、高い運転効率を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、活性触媒層を有する燃料電池用アノードに関する。更に本発明はそ
のようなアノードの製造方法に関する。
【０００２】 ＰＥＭ燃料電池においては、化学エネルギーを電気エネルギーに変換し、その
際水素と酸素を水に変換する。アノードで水素は個々の水素イオン（プロトン）
に酸化され、それらは電解質を通って移動し、カソードで酸素イオンに出会い、
それらと結合して水となる。
【０００３】 酸を含む、例えば膜又はマトリックスが電解質の役目をする。アノード酸化の
ためには、アノードに例えば白金のような触媒を使用し、この触媒を公知のシス
テム（K．Ledjeffによる「燃料電池」の燃料電池の一展望（第２６頁）、ミュラ
ー（Mueller）出版、１９９５年、ハイデルベルク参照）の場合、担体である特
に炭素粉末上に付着させる。ドイツ特許第２９５１９６５号明細書によれば、集
電体として電極に、電流を最適に集めかつ運ぶために、特に疎水性のもう１枚の
カーボンペーパを触媒層と、電流をセルからセルに運ぶバイポーラ板との間に挟
み込む。それでもなお、電流を集め、運ぶ際に燃料電池の効率全体に悪影響を及
ぼす大きな電流損が生じる。
【０００４】 本発明の課題は、電流の伝導を改善するアノード及びこの種のアノードの製造
方法を提供することにある。
【０００５】 この課題は、本発明の請求項１に記載の特徴により解決される。またその製造
方法は請求項６の対象である。このアノードとその製造方法の実施形態は各従属
請求項に記載してある。
【０００６】 本発明の場合、燃料電池のアノードは活性触媒層を含み、その際この活性触媒
層のために、金属及び／又は合金から成り、かつ水素極の電位範囲内で耐食性で
ある、その表面上に酸化に関し活性な触媒を有する担体が存在する。
【０００７】 本発明による燃料電池のアノードの製造方法の場合、活性触媒物質を水素極の
電位範囲内で耐蝕性である担体上に施す。
【０００８】 本発明により、アノードからバイポーラ板への電流伝導を決定的に改善する作
用をするこの担体の高い導電率と、活性触媒層及び／又は担体層の低い電路抵抗
が生じる利点がある。水素極の電位範囲とは、１００ｍＶ以下、即ち０〜１００
ｍＶの範囲の分極を有する電極の範囲と解釈されたい。
【０００９】 本発明の他の利点及び詳細を実施例の記載から明らかにする。その際、導電性
担体及び活性触媒層から成る燃料電池用アノードが形成される。この触媒層はバ
イポーラ板に隣接している。
【００１０】 燃料電池反応を起こすべく、酸化又は還元のため電極の一方に施す触媒物質を
「活性触媒」と呼ぶ。このアノードの活性触媒として、白金及び／又はルテニウ
ム、ロジウム、パラジウム、オスミウム及び／又はイリジウムのような貴金属群
の他の金属の、白金を含んだ合金が好ましい。
【００１１】 燃料電池用アノードは、直接電解質に接し、かつガス透過性の活性触媒層、ア
ノードガス用反応室及び例えば同時に反応室を外界から遮断する役目をするバイ
ポーラ板のような電流導体から成る。
【００１２】 短縮して「極板」とも云われるこのバイポーラ板は、第１の燃料電池セルと第
２の燃料電池セルを仕切り、多数の燃料電池セルを燃料電池積層体（専門用語で
主としてスタックと云われる）に形成する。その際セルからセルへの電流の搬送
は、通常バイポーラ板を介しても行われる。
【００１３】 実施形態に応じて、活性触媒層とバイポーラ板との間に、導電性を向上するた
めカーボンペーパが存在することもある。
【００１４】 アノードの有利な一実施形態によれば、担体は銀及び／又は銅製である。
【００１５】 この種のアノードの製造には、種々の方法が可能である。その際その活性触媒
が各々導電的に担体と接触していることが肝要である。
【００１６】 製造方法の１実施形態によれば、触媒を担体上に電気的に析出する。
【００１７】 もう１つの実施形態では、担体は被着された粉末として存在する。
【００１８】 もう１つの製造方法の実施形態では、担体に触媒物質をスパッタリングする。
【００１９】 製造方法の別の実施形態によれば、触媒を湿式化学的に坦体上に析出させる。
【００２０】 更に別の製造方法の実施形態では、担体材料を触媒物質と混和する。この場合
加工により担体及び触媒は少なくとも部分的に一緒の層を形成する。その際、触
媒をポリテトラフルオロエチレン等の疎水性ポリマーにより結合するとよい。
【００２１】 アノードの一実施形態によれば、触媒の担体への良好な結合のため、坦体上に
ポリテトラフルオロエチレンのような疎水性ポリマーを施す。
【００２２】 本発明は、従来導電性が不十分であると思われていたアノードの触媒用担体を
電子伝導性の良好な金属で置換し、燃料電池内の電流の搬送を改善する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダッツ、アルミン ドイツ連邦共和国 デー‐91099 ポック スドルフ ミュールヴァイアーシュトラー セ ５ Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS02 BB07 BB12 DD06 EE02 EE05 EE19 5H026 AA06 BB04 BB08 CX03 EE02 EE05 EE19

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属及び／又は合金から成り、かつ水素極の電位範囲内で耐
    食性である、活性触媒層用担体が存在する燃料電池のアノードにおいて、少なく
    ともその表面に、酸化に関して活性な触媒層が存在することを特徴とする燃料電
    池のアノード。
  2. 【請求項２】 バイポーラ板に接しており、活性触媒層とバイポーラ板との
    間にカーボンペーパを備えていることを特徴とする請求項１記載のアノード。
  3. 【請求項３】 このカーボンペーパが疎水性ポリマーであることを特徴とす
    る請求項２記載のアノード。
  4. 【請求項４】 担体が粉末として存在することを特徴とする請求項１乃至３
    の１つに記載のアノード。
  5. 【請求項５】 担体が銀及び／又は銅であることを特徴とする請求項１乃至
    ４の１つに記載のアノード。
  6. 【請求項６】 水素極の電位範囲内で耐蝕性である担体上に、活性触媒層の
    材料を施すことを特徴とする請求項１又は２乃至５の１つに記載の燃料電池のア
    ノードの製造方法。
  7. 【請求項７】 触媒物質を担体上に電気的に析出させることを特徴とする請
    求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 担体に触媒物質をスパッタリングすることを特徴とする請求
    項６又は７記載の方法。
  9. 【請求項９】 触媒物質を湿式化学的に坦体上に析出させることを特徴とす
    る請求項６乃至８の１つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 触媒の材料を、少なくとも部分的に担体材料と混和するこ
    とを特徴とする請求項６乃至９の１つに記載の方法。
JP2001525780A 1999-09-23 2000-09-12 燃料電池用アノード及びその製造方法 Withdrawn JP2003510765A (ja)

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