JP2004055519A - 燃料改質器及びその製造方法、並びに電気化学デバイス用電極及び電気化学デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】負極19と、正極23と、これら両極間に挟持されたプロトン伝導体膜14とからなる燃料電池40等の電気化学デバイスに対し、メタノール等の液体燃料から水素を取り出すためのPt系の触媒層4と、液体不透過性であって水素は透過するPd薄膜等の水素透過層5とを有する燃料改質器1から取り出される水素を供給すること。この改質器1において、水素透過層5を得るのに、Al等の下地層51上に水素透過層5と触媒層4を形成し、下地層51を溶解除去する製造方法。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体燃料から水素を取り出す燃料改質器及びその製造方法、並びに電気化学デバイス用電極及び燃料電池等の電気化学デバイスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池用の燃料として、自動車用としては主に、高圧ボンベに加圧封入された純水素が検討されている。また、コジェネ等の定置型においては、メタンガス等からの改質ガスが検討されている。小型機器用の燃料電池の燃料としては、水素吸蔵合金に蓄えた水素、あるいはメタノール等の液体燃料を用いる手法が提案されている。
【0003】
ここで、小型機器用の燃料電池において、水素吸蔵合金に蓄えた水素を用いる場合には、吸蔵合金の重量から、システム全体として重量エネルギー密度が従来型2次電池のそれを大きく上回ることは困難になる。このため、燃料電池に高重量エネルギー密度を求める場合には、現行の水素吸蔵合金を用いることは不適切となる。
【0004】
一方、小型機器用の燃料電池にメタノール等の液体燃料を用いる場合には、燃料電池のMEA(Membrane Electrode Assembly)に直接メタノールを導入するダイレクトメタノール方式、及び改質器を別に設ける改質方式が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ダイレクトメタノール方式では、メタノールと水が理論的には1:1(モル比)で燃料となるが、イオン伝導体がメタノールをも透過してしまうため、通常はそのようなメタノール濃度にすることができず、実用的にはメタノールを濃度1mol/l程度まで薄めてMEAに供給する。しかし、燃料タンクの段階でメタノールを濃度1mol/l程度まで薄めた場合には、純水素の場合と同様に、燃料電池に高重量エネルギー密度を求めることは不適切となる。
【0006】
このため、燃料タンクにはより高濃度のメタノールを用いて、MEAに導入する前に水で薄める方式が提案されている。しかしこの方式では、メタノール、水を共に精度良く供給する必要があり、液体供給システムが煩雑となってしまい、より小型化するには適さない。
【0007】
他方、改質器を別に設置する方式においては、より高濃度のメタノール溶液を燃料として供給できるため、燃料エネルギー密度を低下させず、煩雑な液体供給システムを用いる必要もなくなる。しかし、これまで提案されているように改質器の基材をSi等の微細加工により作製する場合には、製造工程が複雑となり、コスト高にもなる。また、MEAと別に改質システムを設置することにより体積が大きくなる。
【0008】
本発明の目的は、高重量エネルギー密度及び高体積エネルギー密度を簡便に実現できる燃料改質器及びその簡略で効率の良い製造方法、並びに燃料電池等の電気化学デバイス用電極及び電気化学デバイスを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、液体燃料から水素を取り出すための触媒を含む触媒層と、液体不透過性であって水素は透過する水素透過層とを有する燃料改質器に係るものである。
【0010】
本発明の燃料改質器によれば、前記液体燃料(例えばメタノールと水)を前記改質器の前記触媒層の側に供給して前記触媒層により前記液体燃料を水素ガスに改質し、この水素は前記水素透過層を通して例えば電気化学デバイスに導入し、ここで目的とする電気化学エネルギーを取り出すことができる。このようにして、液体燃料を電気化学デバイスに供給する前に水素に改質しているので、この液体燃料は高濃度で改質器に供給しても、メタノール等の液体は前記水素透過層によって遮断されるため、前記電気化学デバイスの側へ透過することを十二分に防止することができ、効率良く出力を取り出すことができる。
【0011】
従って、特に改質器を電気化学デバイスとは別に設置した状態で、簡単な構造にて、前記液体燃料を高濃度に供給して効率良く改質できると共に、液体が電気化学デバイスを透過することも同時に防止することができるため、高重量エネルギー密度と高体積エネルギー密度の燃料改質器を簡便に実現することができる。
【0012】
こうした本発明の燃料改質器は、支持体上に下地層を形成する工程と、
前記下地層上に水素透過層を形成する工程と、
前記水素透過層上に触媒層を形成する工程と、
前記下地層を除去して、前記水素透過層と前記触媒層との一体化物を得る工程と
を有する、燃料改質器の製造方法によって製造するのが望ましい。
【0013】
また、支持体上に下地層を形成する工程と;前記下地層上に水素透過層を形成する工程と;前記水素透過層上に触媒層を形成する工程と;前記下地層を除去して、前記水素透過層と前記触媒層との一体化物を得る工程と;によって燃料改質部を作製し、貴金属担持カーボン及びイオン伝導性バインダからなる触媒層を有する触媒電極を前記燃料改質部と一体に設ける、燃料改質器の製造方法によって製造するのが望ましい。
【0014】
本発明の製造方法によれば、前記水素透過層を得るのに、前記下地層上に前記水素透過層と前記触媒層を形成し、前記下地層を除去しているので、前記水素透過層は前記下地層上に液体不透過性の緻密で平滑な薄膜として形成でき、例えば前記下地層は溶解除去のみによって分離することができる。
【0015】
従って、前記水素透過層は、膜強度を必要以上に大きくしなくても、液体を透過させない緻密で平滑な薄膜であって水素は透過させる薄い膜厚で得ることができ、また前記液体燃料を改質する前記触媒層と一体に形成されるために、前記電気化学デバイスに接続可能な燃料改質器を簡便で効率良く製造することができる。
【0016】
また、本発明は、液体不透過性であって水素は透過する水素透過層を内部に有する、電気化学デバイス用電極に係り、更に、本発明の電気化学デバイス用電極を有する、電気化学デバイスに係るものである。
【0017】
本発明の電気化学デバイス用電極及びそれを有する電気化学デバイスによれば、液体不透過性であって水素は透過する水素透過層を有するので、例えば前記液体燃料(例えばメタノールと水)を電気化学デバイスの燃料極側に直接供給して前記液体燃料を水素ガスに改質し、得られた前記水素ガスを用いて目的とする電気化学エネルギーを取り出しても、メタノール等の液体は前記水素透過層によって遮断されるため、液体燃料は高濃度で供給することができ、従来例のように前記液体燃料がイオン伝導体を透過することを十二分に防止することができ、効率良く出力を取り出すことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の燃料改質器においては、液体燃料から水素を発生させる触媒層と、水素を選択的に透過し、液体燃料を透過させない水素透過層とが不可欠である。
【0019】
上記した液体不透過性であるが水素は透過する前記水素透過層の厚みは、2μm以下であることが好ましい(これは、本発明の電気化学デバイス用電極及び電気化学デバイスでも同様である)。2μmを超える場合、例えば後述した前記水素透過層を構成する貴金属のコストが上昇し、小型機器に使用できなくなる恐れが生じる。また、水素透過性が悪くなり、高温、例えば100℃以上にしなければ充分な水素透過性を得られなくなる。この厚みは更に、1.5〜0.3μmとするのがよい。
【0020】
また、前記触媒層と前記水素透過層が一体化していてもよい。
【0021】
前記水素透過層は、貴金属を含む材料からなっていることが望ましく、前記貴金属としては白金、パラジウム、金、イリジウム、銀、ロジウム及びルテニウムのうち少なくとも1種を挙げることができる。
【0022】
ここで、液体を通過させないためには、前記水素透過層を形成するPd(パラジウム)合金等の膜は緻密である必要があるが、この液体不透過膜及びこれに接する部分は水素を透過する必要があり、緻密な構造体は不適当である。しかし、Pd等は単体のホイル(箔)とした場合には、数十μm以上の膜厚が必要となり、コスト面、及び水素透過性の点で問題となる。従って、多孔体間に挟持された緻密なPd合金等の薄膜を作製する必要が生じる。
【0023】
そこで、本発明の燃料改質器の製造方法に基づいて、基板に酸、アルカリ又は有機溶媒により溶解される材料を下地として成膜した後、この上にPd合金等の貴金属の薄膜を成膜し、更に、液体燃料から水素を取り出す触媒層を形成し、前記下地材料を酸、アルカリ又は有機溶媒により溶解除去することにより、貴金属薄膜が下層として設置された、液体燃料から水素を取り出す触媒層を単体(貴金属薄膜との一体化物)として得た後、その貴金属薄膜の面を多孔質基板上に設置することが望ましい。
【0024】
この際、塗布層(触媒層)のバインダは化学的に安定であることが必要であり、PVdF(ポリフッ化ビニリデン)等のフッ素を含む有機バインダが好適であり、フッ素を含むイオン伝導性有機バインダがより好ましい。
【0025】
これにより、液体燃料がPd合金等の貴金属薄膜により遮断されるので、電気化学デバイスのイオン伝導体膜に接することがなく、また改質触媒により水素及び二酸化炭素に分解される。ここで生成した水素は、Pd合金等の薄膜を透過し、更に電気化学デバイスの触媒によりプロトンを発生させ、このプロトンは通常の水素燃料電池と同様にして、イオン伝導体膜を透過し、酸素極側の触媒で水を生成させる。
【0026】
この場合、液体燃料はイオン伝導体膜に接することがないため、改質器に供給する例えばメタノールの濃度を理論値に近づけることができる。このようにして、従来提案されているようなSi微細加工プロセスによる改質器を用いるものとは異なり、簡便な手法により、高エネルギー密度の燃料電池を実現することができる。
【0027】
以上のことから、本発明においては、前記水素透過層が白金、パラジウム、金、イリジウム、銀、ロジウム及びルテニウムのうち少なくとも1種からなる貴金属膜、例えばPd、Pd−V、Pd−Ag、又はPt(これは水素による脆化をなくせる。)からなっているのがよい。
【0028】
また、改質のための前記触媒層が白金族元素(ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金)を含む材料、例えばPt、Pt−Ruからなり、これらはアルミナ等のセラミックス又は微粒子炭素粉体に担持されているのがよい。他にも、CuO−ZnOでもよく、これもアルミナ等のセラミックス等に担持されているのがよい。
【0029】
このように、担持体としてセラミックス、微粒子炭素粉体を用いると、触媒がより活性化されるため、触媒作用にとっても有利である。また、例えばPt−Ruを触媒に用いると、Ptによる液体燃料の酸化分解で水素を効率良く発生させることができると共に、同時に発生したCOによるPtの変質をRuによって防止することができる。
【0030】
この触媒層は、PVdF等のフッ素系等の有機バインダによって固着された触媒からなっているのがよい。
【0031】
また、前記触媒層がカーボン多孔質材料を含んでいてもよい。
【0032】
本発明の燃料改質器の製造方法においては、酸、アルカリ又は有機溶媒により溶解可能な材料、例えばアルミニウム又はアルミニウム系合金を前記下地層として前記支持体上に形成した後、前記下地層の上に貴金属系膜を前記水素透過層として形成し、この水素透過層上に前記触媒層を形成し、しかる後に、前記下地層を酸、アルカリ又は有機溶媒により溶解除去することによって、前記貴金属系膜を一体に有する前記触媒層を単体として得、更に、この単体の前記貴金属系膜の面をカーボン等の多孔質基板上に設置するのがよい。
【0033】
本発明の電気化学デバイス用電極は、液体不透過性であって水素は透過する水素透過層を内部に有することが特徴であるが、更に前記液体燃料から水素を取り出すための触媒を含む触媒層を有することが望ましく、また前記水素透過層と前記触媒層とが一体化していてもよい。
【0034】
本発明の電気化学デバイスは、上記した本発明に基づく電気化学デバイス用電極を有することが重要であり、例えば、第1極と、第2極と、これらの両極間に挟持されたプロトン伝導体とからなり、前記改質器から取り出された水素が前記第1極の側に供給されるように構成されることが望ましい。
【0035】
この場合、前記第1極及び前記第2極はそれぞれ、白金系等の貴金属、例えばPt−Ru、Ptをカーボン等の導電性微粒子に担持させた材料をパーフルオロスルホン酸等の有機バインダによって固着させたガス拡散電極として作製することができる。
【0036】
そして、この場合、前記ガス拡散電極が、多孔性のカーボンシート上に形成された撥水性のカーボン層からなるガス拡散層に密着して設けられているのがよい。いずれの層もガス拡散性を有するが、そのうちカーボンシートは支持体及び集電体としても機能すると同時に、その撥水性によって、前記第2極の側では酸素を触媒層へ透過すると共に生成した水を効果的に外部へ放出することができる。
【0037】
また、上記したようなカーボンシート等のカーボン多孔質層を前記燃料改質器の前記触媒層の外側に配置すれば、前記触媒層の側で生成したCO2を効果的に外部へ放出することができ、また支持体としての機能も持たせることができる。
【0038】
本発明の電気化学デバイスは、燃料電池として構成され、前記第1極側に前記改質器からの水素が供給され、前記第2極側に酸素又は酸素含有ガスが供給され、前記第1極と前記第2極との間から起電力等の電気化学エネルギーが取り出されるように構成することが望ましい。
【0039】
一方、本発明の電気化学デバイス、特に燃料電池においては、メタノール等の液体燃料から水素を取り出す改質部をMEAと一体化して設置してもよく、液体燃料をイオン(プロトン)伝導体膜に近づけないために、Pd合金薄膜等のように、液体は不透過であるが水素は透過させる前記水素透過層を設置することが特徴である。
【0040】
本発明に基づく電気化学デバイスの製造方法としては、基板に酸、アルカリ又は有機溶媒により溶解される材料を下地として成膜した後、この上にPd合金等の貴金属の薄膜を成膜し、更に、液体燃料から水素を取り出す触媒層を形成し、前記下地材料を酸、アルカリ又は有機溶媒により溶解除去することにより、貴金属薄膜が下層として設置された、液体燃料から水素を取り出す触媒層を単体(貴金属薄膜との一体化物)として得た後、その貴金属薄膜の面を燃料電池のMEAの燃料極(第1極)側に設置することが望ましい。
【0041】
この際、塗布層(触媒層)のバインダは化学的に安定であることが必要であり、PVdF(ポリフッ化ビニリデン)等のフッ素系樹脂が好適である。なお、改質部を通して酸素極(第2極)側と電気的に接続する場合には、改質部の電気抵抗を下げる(集電体としての機能も持たせる)ために、セラミックス担持触媒に加えて導電性確保のためのカーボン粉体等を混入することが望ましい。
【0042】
本発明の電気化学デバイスは、上記のように、液体燃料がPd合金等の貴金属薄膜により遮断されるので、イオン伝導体膜に接することがなく、また改質触媒により水素及び二酸化炭素に分解される。ここで生成した水素は、Pd合金等の薄膜を透過し、更に触媒によりプロトンを発生させ、このプロトンは通常の水素燃料電池と同様にして、イオン伝導体膜を透過し、酸素極側の触媒で水を生成させる。
【0043】
この場合、液体燃料はイオン伝導体膜に接することがないため、例えばメタノールの濃度を理論値に近づけることができる。このようにして、従来提案されているようなSi微細加工プロセスを用いた改質器を別に設置することなく、簡便な手法により、高エネルギー密度の燃料電池を実現することができる。
【0044】
以上のことから、本発明の電気化学デバイスにおいては、前記水素透過層がパラジウム等の貴金属系膜、例えばPd、Pd−V、Pd−Ag、又はPt(これは水素による脆化をなくせる。)からなっているのがよい。
【0045】
また、改質のための前記触媒層が白金系等の貴金属系触媒、例えばPt、Pt−Ruからなり、これらはアルミナ等のセラミックス等に担持されているのがよい。他にも、CuO−ZnOでもよく、これもアルミナ等のセラミックス等に担持されているのがよい。
【0046】
このように、担持体としてセラミックスを用いると、触媒がより活性化されるため、触媒作用にとっても有利である。また、例えばPt−Ruを触媒に用いると、Ptによる液体燃料の酸化分解で水素を効率良く発生させることができると共に、同時に発生したCOによるPtの変質をRuによって防止することができる。
【0047】
また、この触媒層は、上記の如き担持触媒(担持体に担持された触媒)、及び導電性確保のためのカーボン粉体等の導電性粉体からなっているのがよい。
【0048】
この触媒層は、PVdF等のフッ素系等の有機バインダによって固着された触媒からなっているのがよい。
【0049】
また、前記第1極及び前記第2極はそれぞれ、白金系等の貴金属、例えばPt−Ru、Ptをカーボン等の導電性微粒子に担持させた材料をパーフルオロスルホン酸等の有機バインダによって固着させたガス拡散電極として作製することができる。
【0050】
この場合、前記ガス拡散電極が、カーボンシート上に形成された撥水性のカーボン層からなるガス拡散層に密着して設けられているのがよい。いずれの層もガス拡散性を有するが、そのうちカーボンシートは支持体及び集電体としても機能すると同時に、その撥水性によって、前記第2極の側では酸素を触媒層へ透過すると共に生成した水を効果的に外部へ放出することができる。
【0051】
そして、この場合、前記第1極側において、前記カーボンシートに前記水素透過層が密着して設けられているのがよい。また、前記第2極の前記ガス拡散電極に密着して前記ガス拡散層が設けられ、このガス拡散層の外面に前記カーボンシートが配置され、かつ、前記第1極の前記ガス拡散電極に密着して前記水素透過層が設けられていてよい。
【0052】
また、上記したようなカーボンシートを前記第1極の側において前記触媒層の外側に更に配置すれば、前記第1極の側で生成したCO2を効果的に外部へ放出することができ、また支持体及び集電体としての機能も持たせることができる。
【0053】
本発明に基づく電気化学デバイスは、燃料電池として構成され、前記第1極側にメタノール等の前記液体燃料が供給され、前記第2極側に酸素又は酸素含有ガスが供給され、前記第1極と前記第2極との間から起電力等の電気化学エネルギーが取り出されるように構成することが望ましい。この場合、前記第1極側の前記触媒層及び前記第2極側のカーボンシートを集電体として用いてよい。
【0054】
本発明の電気化学デバイスの製造方法においては、酸、アルカリ又は有機溶媒により溶解可能な材料、例えばアルミニウム又はアルミニウム系合金を前記下地層として前記支持体上に形成した後、前記下地層の上に貴金属系膜を前記水素透過層として形成し、この水素透過層上に前記触媒層を形成し、しかる後に、前記下地層を酸、アルカリ又は有機溶媒により溶解除去することによって、前記貴金属系膜を一体に有する前記触媒層を単体として得、更に、この単体の前記貴金属系膜の面を前記第1極の側に設置するのがよい。
【0055】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に説明する。
【0056】
図1は、メタノール等の液体燃料を改質するための改質器1を概略的に示すものである。
【0057】
この改質器1において、筐体2内に設置された改質部3は、液体燃料として例えばメタールと水との混合液を水素と二酸化炭素に分解するための改質触媒層4と、発生した水素は透過するがメタノールは透過させない例えばPd薄膜5との一体化物からなる。このPd薄膜5はカーボンペーパー等の多孔質基板6に密着して設けられる。
【0058】
そして、この改質器1は、後述の発電部としての燃料電池の燃料極(第1極)側に接続して設けられ、得られた水素ガスが燃料極側に供給される。このPd薄膜5は、液体不透過性と水素選択透過性のためには、緻密であってサブμm以下の膜厚に形成されることが望ましい。
【0059】
図2は、図1に示した改質触媒層4の更に外側に、カーボン多孔質シート7を設置した例である(但し、筐体2は図示省略)。このカーボンシート7は、その撥水性のために、液体燃料の分解によって生成する二酸化炭素を効果的に外部に放出することができるので、図1の改質部の優れた作用効果に加えて、二酸化炭素による目づまりを防止し、その触媒活性を維持する上で有利である。
【0060】
発電部としての燃料電池40は、図3に示すように、触媒18及び22をそれぞれ密着又は分散させた互いに対向する、端子28及び29付きの負極(燃料極又は水素極)19及び正極(酸素極)23を有し、これらの両極間にプロトン伝導体膜14が挟着されたMEAを有している。使用時には、負極19側では導入口24を通して改質器1から取り出された水素25が供給され、排出口26(これは設けないこともある。)から排出される。燃料(H2)25が流路27を通過する間にプロトンを発生し、このプロトンはプロトン伝導体膜14で発生したプロトンとともに正極23側へ移動し、そこで導入口30から流路31に供給されて排気口32へ向かう酸素(空気)33と反応し、これにより所望の起電力が取り出される。
【0061】
この燃料電池におけるMEA部(発電部)34は、例えば図4に示すように、カーボンシート16上に形成したガス拡散層17に密着して設けた触媒層(ガス拡散電極)18からなる燃料極(第1極)19と、例えばカーボンシート20上に形成したガス拡散層21に密着して設けた触媒層(ガス拡散電極)22からなる酸素極(第2極)23との間に、イオン(プロトン)伝導体膜14が挟持されてなるMEAによって構成されていてよい。
【0062】
このMEAに用いるイオン(プロトン)伝導体膜14は、パーフルオロスルホン酸樹脂(例えばデュポン社製のナフィオン)等を用いることができる。
【0063】
この燃料電池40によれば、例えば、改質器1に液体燃料として供給されるメタノールは、Pd合金薄膜5により遮断されるため、イオン伝導体膜14に接することなしに改質触媒層4により水素及び二酸化炭素に分解される。ここで生成した水素はPd合金薄膜5、多孔質基板6を透過し、発電部34に導かれ、更に触媒層18によりプロトンを発生し、このプロトンは通常の水素燃料電池と同様にしてイオン伝導体膜14を透過し、酸素極側の触媒層22で水を生成させる。
【0064】
こうして、液体燃料はイオン伝導体膜14に接することがないため、例えばメタノールの濃度を理論値に近づけることができ、また従来提案されているようなSi微細加工プロセスによる改質器を用いるものとは異なり、簡便な手法により、高エネルギー密度の燃料電池を実現できる。
【0065】
なお、改質器1に供給する液体燃料としては、メタノール以外にも、エタノール、プロパノール等のアルコールや、液化天然ガス等が使用可能である。また、燃料電池40の酸素極側には酸素、空気等の酸素含有ガスを供給することができる。
【0066】
上記の改質器1において、改質触媒層4とPd薄膜5との一体化物を作製するには、例えば図5に示す方法を採用するのがよい。
【0067】
まず、図5(a)のように、ガラス基板50上にAlをスパッタにより下地層51として成膜し、この上に、図5(b)のように、Pdをスパッタにより成膜し、液体不透過の水素選択透過膜5を形成する。
【0068】
この上に、図5(c)のように、Al2O3粉体にPtを担持させた粉体と、導電材としてのカーボン粉体と、PVdFからなるバインダとを有機溶媒で混練した後、塗布、乾燥させ、改質触媒層4を形成する。
【0069】
この乾燥後、図5(d)のように、ガラス基板20ごとNaOH溶液に浸し、Al層51を溶解して、改質触媒層4付きのPd薄膜5の単体52を得る。Alのみがアルカリで溶けるため、Pd薄膜5上に塗布膜4が付着した形態となる。
【0070】
そして、図5(e)のように、この単体52を多孔質基板(多孔質カーボンペーパー)6上に設置し、全体を筐体2内に収容する。
【0071】
こうして、触媒層4、水素選択透過層5を一体化した改質器1を得る。この改質器1からガス導管により上記の燃料電池40に接続する。
【0072】
この改質器の製造方法によれば、下地層51上にPd薄膜5をスパッタで形成し、改質触媒層4を塗布形成した後、下地層51を溶解除去しているので、改質触媒層4付きのPd薄膜5を分離する際の応力が殆どなく、膜の機械的強度が小さくても単体52を容易に得ることができ、かつ、得られたPd薄膜5は薄くて緻密で平滑なものとなり、液体不透過の水素選択透過膜を確実に形成することができる。
【0073】
なお、上記の下地層51は、Alに限られず、Al合金等の他の金属も使用可能である。或いは、ポリウレタンを下地層とする場合は、その溶解除去にアセトンを使用する等、下地層の材質と溶媒との組み合せを種々選択することができる。また、溶媒として、NaOH等のアルカリ、HCl等の酸を使用してよい。
【0074】
図6に概略図示する燃料電池61は、メタノール等の液体燃料を改質するための改質部(メンブレンリアクター)62を発電部(MEA)63と一体化したものである。
【0075】
改質部62は、液体燃料として例えばメタールと水との混合液を水素と二酸化炭素に分解するための改質触媒層64と、発生した水素は透過するがメタノールは透過させない例えばPd薄膜65との一体化物からなる。そして、このPd薄膜65が発電部63の燃料極(第1極)側に密着して設けられる。このPd薄膜65は、液体不透過性と水素選択透過性のためには、緻密であってサブμm以下の膜厚に形成されることが望ましい。
【0076】
また、発電部63は、例えばカーボンシート66上に形成したガス拡散層67に密着して設けた触媒層(ガス拡散電極)68からなる燃料極(第1極)69と、例えばカーボンシート70上に形成したガス拡散層71に密着して設けた触媒層(ガス拡散電極)72からなる酸素極(第2極)73との間に、イオン(プロトン)伝導体膜74が挟持されてなるMEAによって構成されている。
【0077】
このMEAに用いるイオン(プロトン)伝導体膜74は、パーフルオロスルホン酸樹脂(例えばデュポン社製のナフィオン)等を用いることができる。
【0078】
改質部62を作製するには、例えば、後述するように、基板上にアルカリ溶解性のAlをスパッタにより成膜し、この上にPdをスパッタにより成膜して、液体不透過性の水素透過膜65とし、このPd薄膜65上に、Al2O3(アルミナ)粉体にPt又はPt−Ruを担持させた粉体と導電材としてのカーボン粉体とをPVdFからなるバインダで結着してなる改質触媒層64を塗布する。しかる後に、上記のAl膜をアルカリで溶解除去して、改質触媒層64付きのPd薄膜65の単体を得る。
【0079】
そして、この単体を上記MEAの燃料極側のカーボンシート66に対し、Pd薄膜65側が接するように設置する。こうして、改質触媒層64、水素選択透過性のPd薄膜65及びMEAが一体化した構造体を得る。
【0080】
また、発電部63を作製するには、例えば、後述するように、フッ素系樹脂とカーボン粉体からなる塗料を多孔質カーボンシート66上に塗布して撥水性のカーボン塗布層を作製し、下地層(ガス拡散層)67とし、更にカーボン担持のPt−Ru合金触媒とパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体とからなる塗料を下地層67付きのカーボンシート66上に塗布して、触媒層(燃料極触媒電極)68とする。同様にして、カーボン担持のPt触媒とパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体とからなる塗料を下地層71付きのカーボンシート70上に塗布して、触媒層(酸素極触媒電極)72とする。
【0081】
このようにして作製した酸素極触媒電極72と燃料極触媒電極68とをパーフルオロスルホン酸膜等のイオン伝導体膜74の両側に設置し、ヒートプレスにより加圧接合し、燃料電池用のMEAを作製する。
【0082】
図6に示した燃料電池61によれば、例えば、液体燃料として燃料極側に供給されるメタノールは、Pd合金薄膜65により遮断されるため、イオン伝導体膜74に接することなしに改質触媒層64により水素及び二酸化炭素に分解される。ここで生成した水素はPd合金薄膜65、カーボンシート66及びガス拡散層67を透過し、更に触媒層68によりプロトンを発生し、このプロトンは通常の水素燃料電池と同様にしてイオン伝導体膜74を透過し、酸素極側の触媒層72で水を生成させる。
【0083】
こうして、液体燃料はイオン伝導体膜74に接することがないため、例えばメタノールの濃度を理論値に近づけることができ、また従来提案されているようなSi微細加工プロセスを用いた改質器等を別に設置することなしに、簡便な手法により、高エネルギー密度の燃料電池を実現できる。
【0084】
この燃料電池61は、例えば図7に示すように、外装75a−75b間に装入して燃料電池セルを作製する。燃料極側には燃料供給口76a付きの燃料室77aが形成され、酸素極側には酸素又は空気(空気の場合は大気中に開放してよい)の供給口76b付きの酸素室77bが形成され、両外装75a−75bの周辺部に配したパッキン78によってシールされている。そして、電気化学エネルギーとしての電流は改質触媒層64から取り出し、カーボンシート70との間で構成した閉回路中に外部負荷79を接続し、ここで起電力を取り出すことができる。
【0085】
なお、液体燃料としては、メタノール以外にも、エタノール、プロパノール等のアルコールや、液化天然ガス等が使用可能である。また、酸素極側には酸素、空気等の酸素含有ガスを供給することができる。
【0086】
図8は、図6に示した改質触媒層64の更に外側に、カーボンシート70Aを設置した例である。
【0087】
このカーボンシート70Aは、その撥水性のために、液体燃料の分解によって生成する二酸化炭素を効果的に外部に放出することができるので、図6の燃料電池の優れた作用効果に加えて、二酸化炭素による目づまりを防止し、その触媒活性を維持する上で有利である。
【0088】
図9は、図6に示した燃料電池において、燃料極側のカーボンシート66及びガス拡散層67を省略し、Pd薄膜65を触媒層(燃料電極)68に直接密着させた例である。
【0089】
このように構成すれば、燃料の改質によって生成した水素が触媒層68まで拡散する距離を短くし、かつ燃料電池の薄型化を図ることができる。
【0090】
図10は、図9の燃料電池において、図8の例と同様に改質触媒層64の更に外側に撥水性のカーボンシート70Aを設置した例である。
【0091】
また、図6に示す燃料電池の要部に代えて、図11に示すように、触媒層68中にPd薄膜65を設けてもよい。
【0092】
以上の例において、改質触媒層64とPd薄膜65との一体化物を作製するには、例えば図12及び図13に示す方法を採用するのがよい。
【0093】
まず、図12(a)のように、ガラス基板80上にAlをスパッタにより下地層81として成膜し、この上に、図12(b)のように、Pdをスパッタにより成膜し、液体不透過の水素選択透過膜65を形成する。
【0094】
この上に、図12(c)のように、Al2O3粉体にPtを担持させた粉体と、導電材としてのカーボン粉体と、PVdFからなるバインダとを有機溶媒で混練した後、塗布、乾燥させ、改質触媒層64を形成する。
【0095】
この乾燥後、図12(d)のように、ガラス基板80ごとNaOH溶液に浸し、Al層81を溶解して、改質触媒層64付きのPd薄膜65の単体82を得る。Alのみがアルカリで溶けるため、Pd薄膜65上に塗布膜64が付着した形態となる。
【0096】
そして、図13(e)のように、この単体82を、常法で作製したMEAの燃料極に対しPd薄膜65がMEAの例えばカーボンシート66に接するように密着して設置する。こうして、改質触媒層64、Pd薄膜(水素選択透過層)65及びMEAが一体化した例えば図6の構造体を得る。
【0097】
この方法によれば、下地層81上にPd薄膜65をスパッタで形成し、改質触媒層64を塗布形成した後、下地層81を溶解除去しているので、改質触媒層64付きのPd薄膜65を分離する際の応力が殆どなく、膜の機械的強度が小さくても単体82を容易に得ることができ、かつ、得られたPd薄膜65は薄くて緻密で平滑なものとなり、液体不透過の水素選択透過膜を確実に形成することができる。
【0098】
なお、上記の下地層81は、Alに限られず、Al合金等の他の金属も使用可能である。或いは、ポリウレタンを下地層とする場合は、その溶解除去にアセトンを使用する等、下地層の材質と溶媒との組み合せを種々選択することができる。また、溶媒として、NaOH等のアルカリ、HCl等の酸を使用してよい。
【0099】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【0100】
実施例1
フッ素系樹脂とカーボン粉体とを水溶液中で混練し、塗料を作製した。この塗料を多孔質カーボンシート上に塗布し、更に不活性ガス中で樹脂の軟化点以上に昇温することにより、カーボンシート上に撥水性のカーボン塗布層を形成し、ガス拡散層とした。
【0101】
次に、カーボン担持のPt−Ru合金触媒をパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体と混練して塗料を作製した。この塗料を上記ガス拡散層付きのカーボンシート上に塗布して、燃料極の触媒電極とした。Pt−Ru量は0.5mg/cm2となるように、塗布量を調整した。
【0102】
同様にして、カーボン担持のPt触媒をパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体と混練して塗料を作製し、この塗料を上記ガス拡散層付きのカーボンシート上に塗布して、酸素極の触媒電極とした。Pt量は0.5mg/cm2となるように塗布量を調整した。
【0103】
このようにして作製した酸素極の触媒電極と燃料極の触媒電極とをパーフルオロスルホン酸膜等のイオン伝導体膜の両側に設置し、ヒートプレスにより加圧接合し、燃料電池用のMEAを作製した。
【0104】
次に、改質器を作製した。即ち、厚さ1mmのガラス基板上に、Alを1000Åの厚さにスパッタにより成膜した。この上に、Pdを5000Åの厚さにスパッタにより成膜し、液体不透過の水素選択透過膜とした。この上に、Al2O3粉体にPtを10重量%担持させた粉体と、導電材としてのカーボン粉体と、PVdFからなるバインダとをNMP(1−メチル−2−ピロリドン)からなる有機溶媒で混練した後、塗布、乾燥させ、改質触媒層を形成した。
【0105】
この乾燥後、ガラス基板ごと5規定のNaOH溶液に浸し、Alを溶解して、改質触媒層付きのPd薄膜の単体を得た。Alのみがアルカリで溶けるため、Pd薄膜上に改質触媒層(塗布膜)が付着した形態となった。
【0106】
これを多孔質基板(多孔質カーボンペーパー)上に設置した。こうして、触媒層、水素選択透過膜が一体化した改質器を得た。この改質器をガス導管により上記の燃料電池に接続した。
【0107】
この燃料電池システムにおいて、改質器に燃料としてメタノールと水をモル比1:1で混合した液体を供給して水素ガスを得、これを燃料極側に供給し、酸素極側に酸素ガスを導入することにより、燃料電池の出力を測定した。この出力を基準値として100とした。
【0108】
比較例1
実施例1のPd薄膜を改質器に設置せずに同様の測定を行った。この場合の出力は、実施例1を100とした場合に比べ、60の低い値しか得られなかった。液体燃料が酸素極まで透過していることが確認された。
【0109】
比較例2
改質器の改質触媒層を多孔質カーボンシート上に塗布し、この上にPdを5000Åの厚さにスパッタにより成膜した。これ以外は実施例1と同様にして改質器を作製し、これを燃料電池に接続し、出力を測定した。この場合の出力は、実施例1を100とした場合に比べ、60の低い値しか得られなかった。液体燃料が酸素極まで透過していることが確認された。Pd薄膜は緻密で平滑に成膜しなければ、液体遮断膜として機能しないことが分った。
【0110】
実施例2
カーボン担持のPt−Ru合金触媒をパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体と混練して塗料を作製し、この塗料をテフロン(登録商標)と称されるPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)シート上に塗布、乾燥させた。同様にして、カーボン担持のPt触媒をパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体と混練して塗料を作製し、この塗料を上記のPTFEシート上に塗布、乾燥させた。
【0111】
このようにして作製した酸素極の触媒電極と燃料極の触媒電極とをパーフルオロスルホン酸膜等のイオン伝導体膜の両側に設置し、ヒートプレスにより加圧接合した後、上記のPTFEシートを引き剥がし、いわゆるデカール法により燃料電池用のMEAを作製した。
【0112】
そして、燃料極側に、実施例1と同様に作製した改質器を接続し、酸素極側には実施例1と同様に形成したガス拡散層を設置して、セル構造体を作製した。
【0113】
これを用いて燃料電池セルを作製し、燃料としてメタノールと水をモル比1:1で混合した液体を改質器に供給し、酸素極側に酸素ガスを導入することにより、燃料電池の出力を測定した。この場合の出力は、実施例1を100とした場合、100の同等の出力が得られた。デカール法を用いた場合でも良好な特性が得られた。
【0114】
比較例3
上記のPTFEシート上に、スパッタでPd薄膜を形成し、更にこの上に実施例1で用いたものと同じ改質部用のペーストを塗布し、乾燥した後、このPTFEシートを引き剥がそうとしたところ、塗膜が破断され、改質器として組み上げることは不可能であった。
【0115】
比較例4
改質器を設置することなく、イオン伝導体膜と触媒層(ガス拡散電極)からなるMEAを用いる以外は実施例1と同様にして、燃料電池セルを作製した。燃料としてメタノールと水をモル比1:1で混合した液体を燃料極側に供給し、酸素極側に酸素ガスを導入することにより、燃料電池の出力を測定した。この場合の出力は、実施例1を100とした場合に比べ、初期において10の低い値しか得られず、さらに1時間以内に出力が全く得られなくなった。
【0116】
実施例3
フッ素系樹脂とカーボン粉体とを水溶液中で混練し、塗料を作製した。この塗料を多孔質カーボンシート上に塗布し、更に不活性ガス中で樹脂の軟化点以上に昇温することにより、カーボンシート上に撥水性のカーボン塗布層を形成し、ガス拡散層とした。
【0117】
次に、カーボン担持のPt−Ru合金触媒をパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体と混練して塗料を作製した。この塗料を上記ガス拡散層付きのカーボンシート上に塗布して、燃料極の触媒電極とした。Pt−Ru量は0.5mg/cm2となるように、塗布量を調整した。
【0118】
同様にして、カーボン担持のPt触媒をパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体と混練して塗料を作製し、この塗料を上記ガス拡散層付きのカーボンシート上に塗布して、酸素極の触媒電極とした。Pt量は0.5mg/cm2となるように塗布量を調整した。
【0119】
このようにして作製した酸素極の触媒電極と燃料極の触媒電極とをパーフルオロスルホン酸膜等のイオン伝導体膜の両側に設置し、ヒートプレスにより加圧接合し、燃料電池用のMEAを作製した。
【0120】
次に、改質部を作製した。即ち、厚さ1mmのガラス基板上に、Alを1000Åの厚さにスパッタにより成膜した。この上に、Pdを5000Åの厚さにスパッタにより成膜し、液体不透過の水素選択透過膜とした。この上に、Al2O3粉体にPtを10重量%担持させた粉体と、導電材としてのカーボン粉体と、PVdFからなるバインダとをNMP(1−メチル−2−ピロリドン)からなる有機溶媒で混練した後、塗布、乾燥させ、改質触媒層を形成した。
【0121】
この乾燥後、ガラス基板ごと5規定のNaOH溶液に浸し、Alを溶解して、改質触媒層付きのPd薄膜の単体を得た。Alのみがアルカリで溶けるため、Pd薄膜上に改質触媒層(塗布膜)が付着した形態となった。
【0122】
これを上記のMEAの燃料極に対し、Pd薄膜側がMEAに接するように密着して設置した。こうして、改質触媒層、水素選択透過層及びMEAが一体化した図6に示した如き構造体を得た。
【0123】
これを用いて燃料電池セルを作製し、燃料としてメタノールと水をモル比1:1で混合した液体を燃料極側に供給し、酸素極側に酸素ガスを導入することにより、燃料電池の出力を測定した。この出力を基準値として100とした。
【0124】
比較例5
実施例3のPd薄膜を設置せずに燃料電池セルを作製し、同様の測定を行った。この場合の出力は、実施例3を100とした場合に比べ、60の低い値しか得られなかった。液体燃料が酸素極まで透過していることが確認された。
【0125】
比較例6
改質部の改質触媒層を多孔質カーボンシート上に塗布し、この上にPdを5000Åの厚さにスパッタにより成膜した。これ以外は実施例3と同様にしてMEAと接合し、出力を測定した。この場合の出力は、実施例3を100とした場合に比べ、60の低い値しか得られなかった。液体燃料が酸素極まで透過していることが確認された。Pd薄膜は緻密で平滑に成膜しなければ、液体遮断膜として機能しないことが分った。
【0126】
実施例4
カーボン担持のPt−Ru合金触媒をパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体と混練して塗料を作製し、この塗料をテフロン(登録商標)と称されるPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)シート上に塗布、乾燥させた。同様にして、カーボン担持のPt触媒をパーフルオロスルホン酸等のイオン伝導体と混練して塗料を作製し、この塗料を上記のPTFEシート上に塗布、乾燥させた。
【0127】
このようにして作製した酸素極の触媒電極と燃料極の触媒電極とをパーフルオロスルホン酸膜等のイオン伝導体膜の両側に設置し、ヒートプレスにより加圧接合した後、上記のPTFEシートを引き剥がし、いわゆるデカール法により燃料電池用のMEAを作製した。
【0128】
そして、燃料極側に、実施例3と同様に作製した改質部をPd薄膜側で密着して設置し、酸素極側には実施例3と同様に形成したガス拡散層を設置して、図9に示した如きセル構造体を作製した。
【0129】
これを用いて燃料電池セルを作製し、燃料としてメタノールと水をモル比1:1で混合した液体を燃料極側に供給し、酸素極側に酸素ガスを導入することにより、燃料電池の出力を測定した。この場合の出力は、実施例3を100とした場合、100の同等の出力が得られた。デカール法を用いた場合でも良好な特性が得られた。
【0130】
比較例7
上記のPTFEシート上に、スパッタでPd薄膜を形成し、更にこの上に実施例3で用いたものと同じ改質部用のペーストを塗布し、乾燥した後、このPTFEシートを引き剥がそうとしたところ、塗膜が破断され、燃料電池として組み上げることは不可能であった。
【0131】
比較例8
改質部を設置することなく、イオン伝導体膜と触媒層(ガス拡散電極)のみからなるMEAを用いる以外は実施例3と同様にして、燃料電池セルを作製した。燃料としてメタノールと水をモル比1:1で混合した液体を燃料極側に供給し、酸素極側に酸素ガスを導入することにより、燃料電池の出力を測定した。この場合の出力は、実施例3を100とした場合に比べ、初期において10の低い値しか得られず、さらに1時間以内に出力が全く得られなくなった。
【0132】
以上に述べた実施の形態及び実施例は、本発明の技術的思想に基づいて種々に変形可能である。
【0133】
【発明の作用効果】
本発明の燃料改質器によれば、前記液体燃料(例えばメタノールと水)を前記改質器の前記触媒層の側に供給して前記触媒層により前記液体燃料を水素ガスに改質し、この水素は前記水素透過層を通して例えば電気化学デバイスに導入し、ここで目的とする電気化学エネルギーを取り出すことができる。このようにして、液体燃料を電気化学デバイスに供給する前に水素に改質しているので、この液体燃料は高濃度で改質器に供給しても、メタノール等の液体は前記水素透過層によって遮断されるため、前記電気化学デバイスの側へ透過することを十二分に防止することができ、効率良く出力を取り出すことができる。
【0134】
従って、特に改質器を電気化学デバイスとは別に設置した状態で、簡単な構造にて、前記液体燃料を高濃度に供給して効率良く改質できると共に、液体が電気化学デバイスを透過することも同時に防止することができるため、高重量エネルギー密度と高体積エネルギー密度の燃料改質器を簡便に実現することができる。
【0135】
また、本発明の燃料改質器の製造方法によれば、前記水素透過層を得るのに、前記下地層上に前記水素透過層と前記触媒層を形成し、前記下地層を除去しているので、前記水素透過層は前記下地層上に液体不透過性の緻密で平滑な薄膜として形成でき、例えば前記下地層は溶解除去のみによって分離することができる。
【0136】
従って、前記水素透過層は、膜強度を必要以上に大きくしなくても、液体を透過させない緻密で平滑な薄膜であって水素は透過させる薄い膜厚で得ることができ、また前記液体燃料を改質する前記触媒層と一体に形成されるために、前記電気化学デバイスに接続可能な燃料改質器を簡便で効率良く製造することができる。
【0137】
さらに、本発明の電気化学デバイス用電極及びそれを有する電気化学デバイスによれば、液体不透過性であって水素は透過する水素透過層を有するので、例えば前記液体燃料(例えばメタノールと水)を電気化学デバイスの燃料極側に直接供給して前記液体燃料を水素ガスに改質し、得られた前記水素ガスを用いて目的とする電気化学エネルギーを取り出しても、メタノール等の液体は前記水素透過層によって遮断されるため、液体燃料は高濃度で供給することができ、従来例のように前記液体燃料がイオン伝導体を透過することを十二分に防止することができ、効率良く出力を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による燃料改質器の要部の概略断面図である。
【図2】同、他の燃料改質器の要部の概略断面図である。
【図3】同、燃料電池システムの全体の概略図である。
【図4】同、燃料電池の発電部(MEA)の概略断面図である。
【図5】同、燃料改質器の製造方法の各工程における概略断面図である。
【図6】本発明の他の実施の形態による燃料電池の要部の概略断面図である。
【図7】同、燃料電池セルの概略断面図である。
【図8】同、他の燃料電池の概略断面図である。
【図9】同、他の燃料電池の概略断面図である。
【図10】同、更に他の燃料電池の概略断面図である。
【図11】同、更に他の燃料電池の概略断面図である。
【図12】同、燃料電池の製造方法の各工程における概略断面図である。
【図13】同、製造方法の一工程における概略断面図である。
【符号の説明】
1…改質器、2…筐体、3、62…改質部、4、64…改質触媒層、
5、65…Pd薄膜、6…多孔質基板、
7、16、20、66、70、70A…カーボンシート、
14、74…イオン(プロトン)伝導体膜、
17、21、67、71…ガス拡散層、18、68…触媒層(負極)、
19、69…燃料極、22、72…触媒層(正極)、23、73…酸素極、
34、63…発電部、40、61…燃料電池、50、80…基板、
51、81…下地層、52、82…単体(一体化物)
Claims (40)
- 液体燃料から水素を取り出すための触媒を含む触媒層と、液体不透過性であって水素は透過する水素透過層とを有する燃料改質器。
- 前記水素透過層の厚みが2μm以下である、請求項1に記載した燃料改質器。
- 前記触媒層と前記水素透過層が一体化している、請求項1に記載した燃料改質器。
- 前記水素透過層が貴金属を含む材料からなっている、請求項1に記載した燃料改質器。
- 前記貴金属が白金、パラジウム、金、イリジウム、銀、ロジウム及びルテニウムのうち少なくとも1種である、請求項4に記載した燃料改質器。
- 前記触媒が白金族元素を含む材料からなる、請求項1に記載した燃料改質器。
- 前記触媒がセラミックスに担持された貴金属からなる、請求項1に記載した燃料改質器。
- 前記触媒が、微粒子炭素粉体に担持された貴金属からなる、請求項1に記載した燃料改質器。
- 前記触媒層が、バインダと、前記触媒とを含む、請求項1に記載した燃料改質器。
- 前記バインダが、フッ素を含む有機バインダである、請求項9に記載した燃料改質器。
- 前記バインダが、フッ素を含むイオン伝導性有機バインダである、請求項9に記載した燃料改質器。
- 前記触媒層がカーボン多孔質材料を含んでいる、請求項1に記載した燃料改質器。
- 前記触媒層の液体燃料供給側にカーボン多孔質層が設けられている、請求項1に記載した燃料改質器。
- 液体不透過性であって水素は透過する水素透過層を内部に有する、電気化学デバイス用電極。
- 前記水素透過層の厚みが2μm以下である、請求項14に記載した電気化学デバイス用電極。
- 液体燃料から水素を取り出すための触媒を含む触媒層を有する、請求項14に記載した電気化学デバイス用電極。
- 前記水素透過層と、前記触媒層とが一体化している、請求項16に記載した電気化学デバイス用電極。
- 請求項14〜17のいずれか1項に記載した電気化学デバイス用電極を有する、電気化学デバイス。
- 燃料電池として構成されている、請求項18に記載した電気化学デバイス。
- 支持体上に下地層を形成する工程と、
前記下地層上に水素透過層を形成する工程と、
前記水素透過層上に触媒層を形成する工程と、
前記下地層を除去して、前記水素透過層と前記触媒層との一体化物を得る工
程と
を有する、燃料改質器の製造方法。 - 前記下地層を除去する工程において、酸、アルカリ又は有機溶媒により前記下地層を溶解除去する、請求項20に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記下地層をアルミニウム又はアルミニウム系合金によって形成する、請求項20に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記水素透過層を2μm以下の厚みに形成する、請求項20に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記水素透過層として、白金、パラジウム、金、イリジウム、銀、ロジウム及びルテニウムのうち少なくとも1種からなる膜を形成する、請求項20に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記触媒層として、白金族元素を含む触媒層を形成する、請求項20に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記触媒層として、セラミックスに担持された貴金属からなる触媒層を形成する、請求項25に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記触媒層として、微粒子炭素粉体に担持された貴金属からなる触媒層を形成する、請求項25に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記触媒層を、フッ素系等の有機バインダによって固着された触媒によって形成する、請求項20に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記触媒層を、フッ素系等のイオン伝導性有機バインダによって固着された触媒によって形成する、請求項20に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記触媒層の液体燃料供給側にカーボン多孔質層を設ける、請求項20に記載した燃料改質器の製造方法。
- 支持体上に下地層を形成する工程と;前記下地層上に水素透過層を形成する工程と;前記水素透過層上に触媒層を形成する工程と;前記下地層を除去して、前記水素透過層と前記触媒層との一体化物を得る工程と;によって燃料改質部を作製し、貴金属担持カーボン及びイオン伝導性バインダからなる触媒層を有する触媒電極を前記燃料改質部と一体に設ける、燃料改質器の製造方法。
- 前記下地層を除去する工程において、酸、アルカリ又は有機溶媒により前記下地層を溶解除去する、請求項31に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記下地層をアルミニウム又はアルミニウム系合金によって形成する、請求項31に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記水素透過層を2μm以下の厚みに形成する、請求項31に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記水素透過層として、白金、パラジウム、金、イリジウム、銀、ロジウム及びルテニウムのうち少なくとも1種からなる膜を形成する、請求項31に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記触媒層として、白金族元素を含む触媒層を形成する、請求項31に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記触媒層として、セラミックスに担持された貴金属からなる触媒層を形成する、請求項36に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記触媒層として、微粒子炭素粉体に担持された貴金属からなる触媒層を形成する、請求項36に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記触媒層を、フッ素系等の有機バインダによって固着された触媒によって形成する、請求項31に記載した燃料改質器の製造方法。
- 前記触媒層の液体燃料供給側にカーボン多孔質層を設ける、請求項31に記載した燃料改質器の製造方法。
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