JP2007273278A - 燃料電池用触媒層及び触媒層−電解質膜積層体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、アニオン伝導性高分子電解質膜に触媒層が積層された触媒層−電解質膜積層体用の触媒層であって、触媒層とアニオン伝導性高分子電解質膜との間に、液体及び/ガス透過層が形成されている、燃料電池用触媒層−電解質膜積層体が提供される。触媒層は、触媒及びアニオン伝導性高分子電解質を含有し、該触媒は鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム及び銀からなる群から選ばれる少なくとも1種の触媒金属微粒子を含有する。
【選択図】なし
Description
項1.アニオン伝導性高分子電解質膜に触媒層が積層された触媒層−電解質膜積層体用の触媒層であって、
触媒層とアニオン伝導性高分子電解質膜との間に、液体及び/ガス透過層が形成されている、
燃料電池用触媒層−電解質膜積層体。
項2.液体及び/ガス透過層が、銀及びニッケルのうち少なくとも1種の材料を含有する多孔質層である、項1に記載の燃料電池用触媒層−電解質膜積層体。
項3.液体及び/ガス透過層が、カーボンを含有する多孔質層である、項2に記載の燃料電池用触媒層−電解質膜積層体。
項4.触媒層は、触媒及びアニオン伝導性高分子電解質を含有し、
触媒が、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム及び銀からなる群から選ばれる少なくとも1種の触媒金属微粒子を含有する、
燃料電池用触媒層。
項5.触媒金属微粒子が導電性炭素粒子に担持されている、項4に記載の燃料電池用触媒層。
項6.触媒とアニオン伝導性高分子電解質(固形分)との重量比が、前者:後者=3:1〜1:3の範囲にある、項4又は5に記載の燃料電池用触媒層。
項7.触媒層は、さらにフッ素系樹脂を含有する、項4〜6のいずれかに記載の燃料電池用触媒層。
項8.項4〜7のいずれかの触媒層がアニオン伝導性高分子電解質膜に積層されてなる、燃料電池用触媒層−電解質膜積層体。
本発明の触媒は、触媒金属微粒子が担体に担持されてなる。本発明の触媒は、実質的に白金を含まないことが好ましい。
本発明で用いる触媒金属微粒子は、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム及び銀からなる群から選ばれた少なくとも1種である。これらを使用することにより、白金を用いなくとも、実用上十分な電池性能を発揮することができる。
本発明で用いられるアニオン性伝導性高分子電解質は公知である。
本発明の触媒層は、触媒及びアニオン伝導性高分子電解質を含有する。
触媒及びアニオン伝導性高分子電解質は上記したものが挙げられる。
本発明で用いられるアニオン伝導性高分子電解質膜は公知である。
本発明の触媒層−電解質膜積層体は、上記触媒層が上記アニオン伝導性高分子電解質膜の一方面又は両面に積層されてなる。
本発明の触媒層は、例えば、上記した触媒及びアニオン伝導性高分子電解質を粘度調整用の溶剤に分散させた触媒層形成用ペースト組成物を調製し、調製したペースト組成物を基材等に塗布及び乾燥することにより製造される。
例えば、各種アルコール、各種エーテル、各種ジアルキルスルホキシド、水又はこれらの混合物等が挙げられる。
1)触媒層形成用ペースト組成物を電解質膜に直接塗布及び乾燥する方法;
2)転写基材に触媒層形成用ペースト組成物を塗布及び乾燥した後、触媒層が電解質膜の片側面に対面するように触媒層形成転写基材を配置して加圧し、次いで、転写基材を剥離する方法、(さらに電解質膜の他方面に同様の操作を行うことにより触媒層が電解質膜の両面に積層された触媒層−電解質膜積層体を製造することもできる。)、
等が挙げられる。
まず、芳香族ポリエーテルスルホン酸と芳香族ポリチオエーテルスルホン酸との共重合体のクロロメチル化物をアミノ化することにより、5wt%アニオン(水酸基イオン)伝導性高分子電解質100gを得た。
カソード用触媒層及びアノード用触媒層として両方とも、触媒としてパラジウム担持炭素粒子(Pd:40wt%、E−TEK社製)を使用する以外は実施例1と同様にして、実施例2の触媒層−電解質膜積層体を製造した。なお、パラジウムの含有量は両触媒層とも1mg/cm2とした。
アニオン伝導性高分子電解質膜としてアシプレックスA−221(厚さ130〜190μm、旭化成(株)製)を用い、アノード触媒を形成する側にNiからなる多孔質なガス透過層を化学めっき法にて形成した。同様にカソード触媒層を形成する側に銀からなるガス透過層を化学めっき法にて形成した。
鉄、コバルト及びニッケルの金属塩を炭素粒子に担持した鉄−コバルト−ニッケル担持カーボン(鉄1wt%、ニッケル1wt%、コバルト1wt%)10gに、実施例1で得られた5wt%アニオン(水酸基イオン)伝導性高分子電解質溶液100g及び60wt%ポリテトラフルオロエチレン分散液(溶剤:水)(アルドリッチ製)5gを配合し、分散機にて攪拌混合することにより、実施例4の触媒層形成用ペースト組成物を調製した。
カーボンブラック(VulcanXC72R、Cabot製)10g、60wt%ポリテトラフルオロエチレン分散液(溶剤:水(アルドリッチ製)5g及び2−プロパノール20gを配合することにより、ガス透過層を形成するためのペースト組成物を調製した。
実施例1〜5で製造した燃料電池用触媒層−電解質膜の両面にガス拡散層として、カーボンペーパ(TGP−H−090、275μm、東レ(株)製)を配置し、単セルを製造した。
実地例2 OCV 0.450V
実施例3 OCV 0.580V
実施例4 OCV 0.450V
実施例5 OCV 0.380V
なお、「OCV」は「開放起電力」を示す。
Claims (8)
- アニオン伝導性高分子電解質膜に触媒層が積層された触媒層−電解質膜積層体用の触媒層であって、
触媒層とアニオン伝導性高分子電解質膜との間に、液体及び/ガス透過層が形成されている、
燃料電池用触媒層−電解質膜積層体。 - 液体及び/ガス透過層が、銀及びニッケルのうち少なくとも1種の材料を含有する多孔質層である、請求項1に記載の燃料電池用触媒層−電解質膜積層体。
- 液体及び/ガス透過層が、カーボンを含有する多孔質層である、請求項2に記載の燃料電池用触媒層−電解質膜積層体。
- 触媒層は、触媒及びアニオン伝導性高分子電解質を含有し、
触媒が、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム及び銀からなる群から選ばれる少なくとも1種の触媒金属微粒子を含有する、
燃料電池用触媒層。 - 触媒金属微粒子が導電性炭素粒子に担持されている、請求項4に記載の燃料電池用触媒層。
- 触媒とアニオン伝導性高分子電解質(固形分)との重量比が、前者:後者=3:1〜1:3の範囲にある、請求項4又は5に記載の燃料電池用触媒層。
- 触媒層は、さらにフッ素系樹脂を含有する、請求項4〜6のいずれかに記載の燃料電池用触媒層。
- 請求項4〜7のいずれかの触媒層がアニオン伝導性高分子電解質膜に積層されてなる、燃料電池用触媒層−電解質膜積層体。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008177132A (ja) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
WO2010096797A1 (en) | 2009-02-23 | 2010-08-26 | Cellera, Inc. | Catalyst coated membrane (ccm) and catalyst film/layer for alkaline membrane fuel cells and methods of making same |
JP2011523178A (ja) * | 2008-06-04 | 2011-08-04 | セルエラ, インコーポレイテッド | アルカリ膜燃料電池ならびにそれに水を供給する装置および方法 |
JP2014107169A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Daihatsu Motor Co Ltd | 膜電極接合体の製造方法 |
WO2013184269A3 (en) * | 2012-05-07 | 2014-08-07 | Cellera, Inc. | Anode electro-catalysts for alkaline membrane fuel cells |
JP2016081841A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | ダイハツ工業株式会社 | 燃料電池 |
US9570756B2 (en) | 2009-12-22 | 2017-02-14 | 3M Innovative Properties Company | Fuel cell electrode with nanostructured catalyst and dispersed catalyst sublayer |
US11228050B2 (en) | 2017-08-03 | 2022-01-18 | Hydrolite Ltd | Multi-metallic electro-catalyst for alkaline exchange membrane fuel cells and method of making same |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001243959A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Toshiba Corp | 固体高分子型燃料電池の電極とその製造方法 |
JP2002203568A (ja) * | 2000-10-23 | 2002-07-19 | Mitsubishi Chemicals Corp | 膜/電極接合体及びそれを用いた燃料電池 |
JP2002216791A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-08-02 | Sony Corp | 燃料電池及び燃料電池モジュール並びにスタック |
JP2002367626A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-20 | Tokuyama Corp | ガス拡散電極用イオン伝導性付与剤 |
JP2003086193A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-20 | Tokuyama Corp | ガス拡散電極の製造方法 |
JP2003115300A (ja) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Nissan Motor Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池 |
JP2004296435A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-21 | Toray Ind Inc | 電極触媒層およびその製造方法ならびにそれを用いた固体高分子型燃料電池 |
JP2005025974A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Nissan Motor Co Ltd | 高分子型燃料電池とその製造方法 |
JP2005116292A (ja) * | 2003-10-07 | 2005-04-28 | Paramount Energy Kenkyusho:Kk | ウェアラブル燃料電池 |
WO2006003943A1 (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-12 | Tdk Corporation | 直接アルコール型燃料電池及びその製造方法 |
WO2006008929A1 (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-26 | Tdk Corporation | 燃料電池用カソードの製造方法及び燃料電池の製造方法 |
-
2006
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001243959A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Toshiba Corp | 固体高分子型燃料電池の電極とその製造方法 |
JP2002203568A (ja) * | 2000-10-23 | 2002-07-19 | Mitsubishi Chemicals Corp | 膜/電極接合体及びそれを用いた燃料電池 |
JP2002216791A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-08-02 | Sony Corp | 燃料電池及び燃料電池モジュール並びにスタック |
JP2002367626A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-20 | Tokuyama Corp | ガス拡散電極用イオン伝導性付与剤 |
JP2003086193A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-20 | Tokuyama Corp | ガス拡散電極の製造方法 |
JP2003115300A (ja) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Nissan Motor Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池 |
JP2004296435A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-21 | Toray Ind Inc | 電極触媒層およびその製造方法ならびにそれを用いた固体高分子型燃料電池 |
JP2005025974A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Nissan Motor Co Ltd | 高分子型燃料電池とその製造方法 |
JP2005116292A (ja) * | 2003-10-07 | 2005-04-28 | Paramount Energy Kenkyusho:Kk | ウェアラブル燃料電池 |
WO2006003943A1 (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-12 | Tdk Corporation | 直接アルコール型燃料電池及びその製造方法 |
WO2006008929A1 (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-26 | Tdk Corporation | 燃料電池用カソードの製造方法及び燃料電池の製造方法 |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008177132A (ja) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
JP2011523178A (ja) * | 2008-06-04 | 2011-08-04 | セルエラ, インコーポレイテッド | アルカリ膜燃料電池ならびにそれに水を供給する装置および方法 |
WO2010096797A1 (en) | 2009-02-23 | 2010-08-26 | Cellera, Inc. | Catalyst coated membrane (ccm) and catalyst film/layer for alkaline membrane fuel cells and methods of making same |
EP2398596A1 (en) * | 2009-02-23 | 2011-12-28 | Cellera, Inc. | Catalyst coated membrane (ccm) and catalyst film/layer for alkaline membrane fuel cells and methods of making same |
CN102325602A (zh) * | 2009-02-23 | 2012-01-18 | 塞尔拉公司 | 用于碱性膜燃料电池的催化剂涂层膜(ccm)和催化剂膜/催化层及其制备方法 |
EP2398596A4 (en) * | 2009-02-23 | 2013-12-18 | Cellera Inc | CATALYST COATED MEMBRANE (CCM) AND CATALYST FILM / LAYER FOR ALKALINE MEMBRANE FUEL CELLS AND METHOD OF MAKING THE SAME |
US9570756B2 (en) | 2009-12-22 | 2017-02-14 | 3M Innovative Properties Company | Fuel cell electrode with nanostructured catalyst and dispersed catalyst sublayer |
WO2013184269A3 (en) * | 2012-05-07 | 2014-08-07 | Cellera, Inc. | Anode electro-catalysts for alkaline membrane fuel cells |
JP2015521346A (ja) * | 2012-05-07 | 2015-07-27 | セルエラ, インコーポレイテッド | アルカリ膜形燃料電池用アノード電解触媒 |
JP2014107169A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Daihatsu Motor Co Ltd | 膜電極接合体の製造方法 |
JP2016081841A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | ダイハツ工業株式会社 | 燃料電池 |
US11228050B2 (en) | 2017-08-03 | 2022-01-18 | Hydrolite Ltd | Multi-metallic electro-catalyst for alkaline exchange membrane fuel cells and method of making same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4957047B2 (ja) | 2012-06-20 |
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