JP2006351270A - 燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池スタックのアノード触媒層32の単位触媒塗布面積あたりの触媒表面積と、前記アノード触媒層32の触媒の酸素還元交換電流密度との積を第1の所定値以下とする。燃料電池システムの起動時、停止時にアノード2に水素/空気フロントBが形成され、カソード3においてカーボン腐食反応が生ずる場合でも、アノード2の領域Cにおけるカーボン腐食反応を抑制し、アノード触媒の劣化を抑制することができる。
【選択図】図3
Description
アノード:H2→2H++2e- 式(1)
カソード:2H++1/2O2+2e-→H2O 式(2)
の通常の発電時の反応が起こり、カソード4では0.8V以上の高電位となる。一方、水素/空気フロントBを境に領域Cにおいては、
アノード:O2+4H++4e-→2H2O 式(3)
カソード:C+2H2O→CO2+4H++4e- 式(4)
の反応が起こる。つまりPtを担持しているカソード触媒層33のカーボンに腐食劣化が生じる。これによりカソード触媒層33が劣化し、燃料電池スタック1の劣化が生じることになる。
(実施例1)
この実施例ではアノード触媒層32の触媒としてPt/Cu合金を使用し、カソード触媒層33の触媒としてPtを使用する。触媒塗布面積はアノード触媒層32、カソード触媒層33共に25cm2とする。この場合にアノード触媒層32の触媒比表面積は120cm2/cm2であり、カソード触媒層33の触媒比表面積は200cm2/cm2である。
(実施例2)
この実施例ではアノード触媒層32の触媒としてPt/Ir合金を使用し、カソード触媒層33の触媒としてPtを使用する。触媒塗布面積はアノード触媒層32、カソード触媒層33共に25cm2とする。この場合にアノード触媒層32の触媒比表面積は130cm2/cm2であり、カソード触媒層33の触媒比表面積は200cm2/cm2である。
(実施例3)
この実施例ではアノード触媒層32の触媒としてPt/Au合金を使用し、カソード触媒層33の触媒としてPtを使用する。触媒塗布面積はアノード触媒層32、カソード触媒層33共に25cm2とする。この場合にアノード触媒層32の触媒比表面積は190cm2/cm2であり、カソード触媒層33の触媒比表面積は200cm2/cm2である。
(実施例4)
この実施例ではアノード触媒層32の触媒としてPt/Ti合金を使用し、カソード触媒層33の触媒としてPtを使用する。触媒塗布面積はアノード触媒層32、カソード触媒層33共に25cm2とする。この場合にアノード触媒層32の触媒比表面積は200cm2/cm2であり、カソード触媒層33の触媒比表面積は200cm2/cm2である。
(実施例6)
この実施例ではアノード触媒層52の厚さをカソード触媒層53の厚さと比較して1/2とする。ここではカソード触媒層53の厚さt2は約10μmであり、アノード触媒層52の厚さt1は約5μmである。アノード触媒層52の白金担持量は0.2mg−Pt/cm2、触媒層比表面積は100cm2/cm2である。
(実施例7)
この実施例ではアノード触媒層52の厚さt1をカソード触媒層53の厚さt2と比較して1/5とする。このときアノード触媒層52の厚さt1は約2μmである。アノード触媒層52の白金担持量は0.05mg−Pt/cm2、触媒層比表面積は40cm2/cm2である。
2 アノード
4 カソード
31 電解質膜
32、52 アノード触媒層
33、53 カソード触媒層
Claims (7)
- 電解質膜と、
前記電解質膜を挟持し、触媒と前記触媒を担持する担体とから構成するアノード触媒層とカソード触媒層と、を備えた燃料電池において、
前記アノード触媒層の単位触媒塗布面積あたりの触媒表面積と、前記アノード触媒層の触媒の酸素還元反応の交換電流密度との積が第1の所定値以下であることを特徴とする燃料電池。 - 前記アノード触媒層の単位触媒塗布面積あたりの触媒表面積と、前記アノード触媒層の触媒の水素酸化反応の交換電流密度との積が第2の所定値以上であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 前記アノード触媒層の触媒の酸素還元反応の交換電流密度が第3の所定値以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池。
- 電解質膜と、
前記電解質膜を挟持し、触媒と前記触媒を担持する担体とから構成するアノード触媒層とカソード触媒層と、を備えた燃料電池において、
前記アノード触媒層の触媒の酸素還元反応のターフェル勾配が第4の所定値以上であることを特徴とする燃料電池。 - 前記アノード触媒層の前記触媒が白金であり、
前記アノード触媒層の単位触媒塗布面積あたりの触媒表面積が第5の所定値以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の燃料電池。 - 前記アノード触媒層の厚さを前記カソード触媒層の厚さよりも薄くすることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の燃料電池。
- 前記アノード触媒層の前記単位面積あたりの触媒表面積が前記カソード触媒層の単位面積あたりの触媒表面積よりも小さいことを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の燃料電池。
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