JP2008204690A - Solid polymer fuel cell having catalyst layer of anode electrode and catalyst layer - Google Patents

Solid polymer fuel cell having catalyst layer of anode electrode and catalyst layer Download PDF

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安希 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid polymer fuel cell capable of remarkably suppressing crossover of methanol which is a fuel in a direct methanol fuel cell, and provide a catalyst layer constituting the fuel cell. <P>SOLUTION: This catalyst layer is of an anode electrode containing catalyst carrying carbon and a proton conductive member. The catalyst carrying carbon is made of (1) platinum-ruthenium alloy catalyst carrying carbon, and (2) platinum catalyst carrying carbon and/or alloy catalyst carrying carbon containing platinum (excluding platinum-ruthenium alloy catalyst carrying carbon). In this solid polymer fuel cell, the catalyst layer is used as the catalyst layer on the anode electrode side. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、アノード電極の触媒層及び該触媒層を有する固体高分子型燃料電池に関する。   The present invention relates to a catalyst layer of an anode electrode and a polymer electrolyte fuel cell having the catalyst layer.

固体高分子型燃料電池は、他の燃料電池と比べて、軽量化、高出力密度等を達成できる観点から、様々な研究がなされている。固体高分子型燃料電池は、電解質膜としてイオン伝導性高分子電解質膜を用い、その両面に触媒層及び電極基材を順に配置し、さらにこれをセパレータで挟んだ構造をしている。   Various studies have been made on solid polymer fuel cells from the viewpoint of achieving lighter weight, higher output density, and the like than other fuel cells. The solid polymer fuel cell has a structure in which an ion conductive polymer electrolyte membrane is used as an electrolyte membrane, a catalyst layer and an electrode base material are arranged in order on both surfaces, and further sandwiched between separators.

固体高分子型燃料電池は、通常カチオン(H+)を透過させるカチオン伝導性高分子電解質膜が作用されており、一般的にフッ素化アルキレンで構成された主鎖と末端にスルホン酸基を有するフッ素化ビニルエーテルで構成された側鎖とを有するスルホネ−ト高フッ素化ポリマーが用いられている。この種の高分子電解質膜は、適度な水分を含浸することにより、発電に十分なイオン伝導性を発揮する。 In a polymer electrolyte fuel cell, a cation-conducting polymer electrolyte membrane that normally allows cation (H + ) to permeate is acted on, and generally has a main chain composed of fluorinated alkylene and a sulfonic acid group at the end. Sulfonate highly fluorinated polymers having side chains composed of fluorinated vinyl ethers are used. This type of polymer electrolyte membrane exhibits sufficient ion conductivity for power generation by being impregnated with appropriate moisture.

固体高分子型燃料電池の1つである直接メタノール形燃料電池(DMFC)においては、燃料であるメタノールのクロスオーバーの問題がある。メタノールクロスオーバーは、触媒層に存在するクラックによるところが大きく、そのためメタノールクロスオーバーの問題を解決するために、クラックを低減した触媒層の開発が進められている。例えば、特許文献1には、触媒層のクラックに、粒子の小さい触媒担持カーボンで作成したペーストをスプレーで吹き付けて、クラックを埋める方法が開示されている。   A direct methanol fuel cell (DMFC), which is one of solid polymer fuel cells, has a problem of crossover of methanol as a fuel. Methanol crossover is largely caused by cracks present in the catalyst layer. Therefore, in order to solve the problem of methanol crossover, development of a catalyst layer with reduced cracks is underway. For example, Patent Document 1 discloses a method of filling a crack in a catalyst layer by spraying a paste made of catalyst-supporting carbon having small particles with a spray.

しかしながら、特許文献1に開示されている触媒層は、該触媒層の電解質膜側が緻密でなく、そのためクロスオーバーの問題は、未だ解決されていない。
特開2006−286477号公報
However, the catalyst layer disclosed in Patent Document 1 is not dense on the electrolyte membrane side of the catalyst layer, so that the problem of crossover has not yet been solved.
JP 2006-286477 A

本発明は、直接メタノール形燃料電池(DMFC)において、燃料であるメタノールのクロスオーバーを著しく抑制し得る固体高分子型燃料電池及び該燃料電池を構成する触媒層を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell capable of remarkably suppressing the crossover of methanol as a fuel in a direct methanol fuel cell (DMFC), and a catalyst layer constituting the fuel cell.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねて来た。その結果、アノード電極の触媒層を構成する触媒担持カーボンとして、(1)白金ルテニウム合金触媒担持カーボンと(2)白金触媒担持カーボン及び/又は白金を含む合金触媒担持カーボン(白金ルテニウム合金触媒担持カーボンを除く)とを併用することにより、上記課題を解決できることを見い出した。本発明は、このような知見に基づき完成されたものである。   The present inventor has intensively studied in order to solve the above problems. As a result, (1) platinum ruthenium alloy catalyst-supported carbon and (2) platinum catalyst-supported carbon and / or alloy catalyst-supported carbon containing platinum (platinum ruthenium alloy catalyst-supported carbon) as catalyst-supporting carbon constituting the catalyst layer of the anode electrode It was found that the above-mentioned problems can be solved by using together. The present invention has been completed based on such findings.

本発明は、下記項1〜9に示す触媒層及び燃料電池を提供する。
項1.触媒担持カーボン及びプロトン導電性部材を含有するアノード電極の触媒層であって、前記触媒担持カーボンは、(1)白金ルテニウム合金触媒担持カーボン並びに(2)白金触媒担持カーボン及び/又は白金を含む合金触媒担持カーボン(白金ルテニウム合金触媒担持カーボンを除く)からなる、触媒層。
項2.(1)の触媒担持カーボン、(2)の触媒担持カーボン及びプロトン導電性部材が均一に混じり合っている、項1に記載の触媒層。
項3.(2)の触媒担持カーボンがコアとなり、(2)の触媒担持カーボン間の隙間を埋めるように(1)の触媒担持カーボンが(2)の触媒担持カーボンの周囲に配置されている、項1に記載の触媒層。
項4.(2)のカーボンに担持されている触媒の粒子径が、(1)のカーボンに担持されている触媒の粒子径より大きい、項1に記載の触媒層。
項5.(1)のカーボンに担持されている触媒の粒子径が2〜4nmであり、(2)のカーボンに担持されている触媒の粒子径が4〜6nmである、項4に記載の触媒層。
項6.(1)の触媒担持カーボンの白金ルテニウム合金担持率が20〜80重量%であり、(2)の触媒担持カーボンの白金又は白金を含む合金担持率が20〜70重量%である、項1に記載の触媒層。
項7.(1)の触媒担持カーボンと(2)の触媒担持カーボンとの配合割合が、前者1重量部に対して後者が0.2〜5重量部である、項1に記載の触媒層。
項8.(1)の触媒担持カーボンと(2)の触媒担持カーボンとの配合割合が、前者1重量部に対して後者が0.3〜3重量部である、項1に記載の触媒層。
項9.項1〜8のいずれかに記載の触媒層を有する、固体高分子型燃料電池。
The present invention provides a catalyst layer and a fuel cell described in the following items 1 to 9.
Item 1. A catalyst layer of an anode electrode containing a catalyst-carrying carbon and a proton conductive member, wherein the catalyst-carrying carbon includes (1) platinum ruthenium alloy catalyst-carrying carbon and (2) platinum catalyst-carrying carbon and / or an alloy containing platinum. A catalyst layer made of catalyst-supported carbon (excluding platinum-ruthenium alloy catalyst-supported carbon).
Item 2. Item 2. The catalyst layer according to Item 1, wherein the catalyst-carrying carbon of (1), the catalyst-carrying carbon of (2), and the proton conductive member are uniformly mixed.
Item 3. Item 1. The catalyst-carrying carbon of (2) serves as a core, and the catalyst-carrying carbon of (1) is arranged around the catalyst-carrying carbon of (2) so as to fill a gap between the catalyst-carrying carbons of (2). The catalyst layer described in 1.
Item 4. Item 2. The catalyst layer according to Item 1, wherein the particle size of the catalyst supported on the carbon of (2) is larger than the particle size of the catalyst supported on the carbon of (1).
Item 5. Item 5. The catalyst layer according to Item 4, wherein the particle size of the catalyst supported on the carbon of (1) is 2 to 4 nm, and the particle size of the catalyst supported on the carbon of (2) is 4 to 6 nm.
Item 6. Item 1. The platinum-ruthenium alloy loading of the catalyst-supporting carbon of (1) is 20 to 80% by weight, and the catalyst-supporting carbon of (2) is 20 to 70% by weight of platinum or an alloy containing platinum. The catalyst layer described.
Item 7. Item 2. The catalyst layer according to Item 1, wherein the compounding ratio of the catalyst-carrying carbon of (1) and the catalyst-carrying carbon of (2) is 0.2 to 5 parts by weight of the latter with respect to 1 part by weight of the former.
Item 8. Item 2. The catalyst layer according to Item 1, wherein the compounding ratio of the catalyst-carrying carbon of (1) and the catalyst-carrying carbon of (2) is 0.3 to 3 parts by weight of the latter with respect to 1 part by weight of the former.
Item 9. Item 9. A polymer electrolyte fuel cell comprising the catalyst layer according to any one of Items 1 to 8.

アノード電極の触媒層
本発明の触媒層は、触媒担持カーボン及びプロトン導電性部材を含有している。前記触媒担持カーボンは、(1)白金ルテニウム合金触媒担持カーボン並びに(2)白金触媒担持カーボン及び/又は白金を含む合金触媒担持カーボン(白金ルテニウム合金触媒担持カーボンを除く)の混合物である。
Catalyst Layer of Anode Electrode The catalyst layer of the present invention contains catalyst-supporting carbon and a proton conductive member. The catalyst-supporting carbon is a mixture of (1) platinum-ruthenium alloy catalyst-supporting carbon and (2) platinum-catalyst-supporting carbon and / or alloy catalyst-supporting carbon containing platinum (excluding platinum-ruthenium alloy catalyst-supporting carbon).

(1)の触媒担持カーボンは、カーボン粒子に白金ルテニウム合金触媒が担持されている。   In the catalyst-carrying carbon (1), a platinum ruthenium alloy catalyst is carried on carbon particles.

カーボン粒子は、公知であり、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンワイヤー等が挙げられる。カーボン粒子の白金ルテニウム合金担持率は、20〜80重量%が好ましく、40〜70重量%がより好ましい。   Carbon particles are known, and examples thereof include carbon black, carbon nanotube, and carbon wire. The platinum ruthenium alloy loading ratio of the carbon particles is preferably 20 to 80% by weight, and more preferably 40 to 70% by weight.

(1)のカーボンに担持されている触媒(白金ルテニウム合金)の粒子径は、0.5〜6nmが好ましく、2〜4nmがより好ましい。粒子径は、例えば、透過電子顕微鏡法や回折線幅解析法(LBA法)により測定される。   The particle diameter of the catalyst (platinum ruthenium alloy) supported on carbon (1) is preferably 0.5 to 6 nm, and more preferably 2 to 4 nm. The particle diameter is measured, for example, by transmission electron microscopy or diffraction line width analysis (LBA method).

(1)の触媒担持カーボンの一次粒子径は、10〜50nmが好ましく、20〜40nmがより好ましい。カーボンの一次粒子径は、例えば、透過電子顕微鏡法により測定される。   The primary particle diameter of the catalyst-supporting carbon (1) is preferably 10 to 50 nm, and more preferably 20 to 40 nm. The primary particle diameter of carbon is measured by, for example, transmission electron microscopy.

(2)の触媒担持カーボンは、カーボン粒子に白金触媒及び/又は白金を含む合金触媒(白金ルテニウム合金触媒を除く)が担持されている。   The catalyst-carrying carbon (2) has a platinum catalyst and / or an platinum-containing alloy catalyst (excluding a platinum ruthenium alloy catalyst) carried on carbon particles.

カーボン粒子は、公知であり、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンワイヤー等が挙げられる。カーボン粒子の白金及び/又は白金を含む合金の担持率は、20〜80重量%が好ましく、40〜70重量%がより好ましい。白金を含む合金としては、白金をベースにした各種合金を広く使用でき、例えば、白金コバルト合金、白金鉄合金、白金クロム合金、白金チタン合金、白金モリブデン合金、白金タングステン合金、白金パラジウム合金、白金ニッケル合金、白金イリジウム合金等やこれらの混合物が挙げられる。カーボン粒子に担持される触媒は、白金であってもよいし、白金を含む合金であってもよいし、或いはこれらの混合物であってもよい。   Carbon particles are known, and examples thereof include carbon black, carbon nanotube, and carbon wire. The support ratio of platinum and / or an alloy containing platinum in the carbon particles is preferably 20 to 80% by weight, more preferably 40 to 70% by weight. As an alloy containing platinum, various alloys based on platinum can be widely used. For example, platinum cobalt alloy, platinum iron alloy, platinum chromium alloy, platinum titanium alloy, platinum molybdenum alloy, platinum tungsten alloy, platinum palladium alloy, platinum A nickel alloy, a platinum iridium alloy, etc., and these mixtures are mentioned. The catalyst supported on the carbon particles may be platinum, an alloy containing platinum, or a mixture thereof.

(2)のカーボンに担持されている触媒(白金又は白金を含む合金)の粒子径は、(1)のカーボンに担持されている触媒の粒子径より大きいものが好ましい。例えば、(2)のカーボンに担持されている触媒の粒子径は、0.5〜10nmが好ましく、4〜6nmがより好ましい。特に、(1)のカーボンに担持されている触媒の粒子径は、(2)のカーボンに担持されている触媒の粒子径の2/3以下が好ましく、1/2以下がより好ましい。   The particle diameter of the catalyst (platinum or an alloy containing platinum) supported on carbon (2) is preferably larger than the particle diameter of the catalyst supported on carbon (1). For example, the particle size of the catalyst supported on carbon (2) is preferably 0.5 to 10 nm, and more preferably 4 to 6 nm. In particular, the particle diameter of the catalyst supported on the carbon of (1) is preferably 2/3 or less, more preferably 1/2 or less of the particle diameter of the catalyst supported on the carbon of (2).

(2)の触媒担持カーボンの一次粒子径は、10〜50nmが好ましく、20〜40nmがより好ましい。   The primary particle diameter of the catalyst-supporting carbon (2) is preferably 10 to 50 nm, and more preferably 20 to 40 nm.

本発明の触媒層は、(1)の触媒担持カーボン、(2)の触媒担持カーボン及びプロトン導電性部材が均一に混じり合っているのが好ましい。   In the catalyst layer of the present invention, the catalyst-carrying carbon (1), the catalyst-carrying carbon (2) and the proton conductive member are preferably mixed uniformly.

本発明の触媒層においては、(2)の触媒担持カーボンがコアとなり、(2)の触媒担持カーボン間の隙間を埋めるように、(1)の触媒担持カーボンが(2)の触媒担持カーボンの周囲に配置されているのが好ましい。   In the catalyst layer of the present invention, the catalyst-carrying carbon of (1) is the core of the catalyst-carrying carbon of (2), and the catalyst-carrying carbon of (2) is filled with the gap between the catalyst-carrying carbons of (2). It is preferable to arrange | position around.

本発明においては、(1)の触媒担持カーボンと(2)の触媒担持カーボンとを併用することが重要である。(1)の触媒担持カーボンと(2)の触媒担持カーボンとの併用割合は、本発明の効果を発現できる範囲内であればよい。例えば、(1)の触媒担持カーボンと(2)の触媒担持カーボンとの併用割合は、前者1重量部に対して後者が、通常0.2〜5重量部、好ましくは0.3〜3重量部である。   In the present invention, it is important to use the catalyst-carrying carbon (1) and the catalyst-carrying carbon (2) in combination. The combined ratio of the catalyst-carrying carbon (1) and the catalyst-carrying carbon (2) may be within a range in which the effects of the present invention can be exhibited. For example, the combined ratio of the catalyst-carrying carbon (1) and the catalyst-carrying carbon (2) is usually 0.2-5 parts by weight, preferably 0.3-3 parts by weight with respect to 1 part by weight of the former. Part.

本発明の触媒層に含有されるプロトン導電性部材としては、この分野で公知のものを広く使用でき、例えば、フッ素樹脂、炭化水素系樹脂等が挙げられる。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、パーフルオロエチレン(PFA)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)等が好ましい。これらは、1種単独で又は2種以上混合して使用される。   As the proton conductive member contained in the catalyst layer of the present invention, those known in this field can be widely used, and examples thereof include fluororesins and hydrocarbon resins. As the fluororesin, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), perfluoroethylene (PFA), polyvinylidene fluoride (PVDF) and the like are preferable. These are used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

触媒層中のプロトン導電性部材の割合は、触媒層形成の容易性、燃料電池の発電性能等の観点から、触媒層の全重量に対して、通常5〜60重量%、好ましくは10〜50重量%である。残りは(1)の触媒担持カーボン及び(2)の触媒担持カーボンである。   The proportion of the proton conductive member in the catalyst layer is usually 5 to 60% by weight, preferably 10 to 50%, based on the total weight of the catalyst layer, from the viewpoint of ease of catalyst layer formation, power generation performance of the fuel cell, and the like. % By weight. The remainder is (1) catalyst-carrying carbon and (2) catalyst-carrying carbon.

触媒層の膜厚は、通常10〜100μm、好ましくは15〜30μmである。   The film thickness of the catalyst layer is usually 10 to 100 μm, preferably 15 to 30 μm.

触媒層−電解質膜積層体
本発明の触媒層−電解質膜積層体は、電解質膜の片面に、上記アノード電極の触媒層が形成され、他面にカソード電極の触媒層が形成されている。触媒層−電解質膜積層体は、電解質膜の片面に、複数個のアノード電極の触媒層(好ましくは同一形状を有する複数個のアノード電極の触媒層)が一定間隔で形成され、電解質膜の反対面に、複数個のカソード電極の触媒層(好ましくは同一形状を有する複数個のカソード電極の触媒層)が一定間隔で形成されていてもよい。
Catalyst layer-electrolyte membrane laminate The catalyst layer-electrolyte membrane laminate of the present invention has the anode electrode catalyst layer formed on one surface of the electrolyte membrane and the cathode electrode catalyst layer formed on the other surface. In the catalyst layer-electrolyte membrane laminate, a plurality of anode electrode catalyst layers (preferably a plurality of anode electrode catalyst layers having the same shape) are formed on one side of the electrolyte membrane at regular intervals. A plurality of cathode electrode catalyst layers (preferably a plurality of cathode electrode catalyst layers having the same shape) may be formed on the surface at regular intervals.

電解質膜は、公知のものである。電解質膜の膜厚は、通常20〜250μm程度、好ましくは20〜80μm程度である。電解質膜の具体例としては、デュポン社製の「Nafion」膜、旭硝子(株)製の「Flemion」膜、旭化成(株)製の「Aciplex」膜等が挙げられる。   The electrolyte membrane is a known one. The thickness of the electrolyte membrane is usually about 20 to 250 μm, preferably about 20 to 80 μm. Specific examples of the electrolyte membrane include “Nafion” membrane manufactured by DuPont, “Flemion” membrane manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., “Aciplex” membrane manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., and the like.

カソード電極の触媒層としては、公知のものを広く使用できる。その膜厚は、アノード電極の触媒層と同じでよく、通常10〜100μm、好ましくは15〜30μmである。   A well-known thing can be widely used as a catalyst layer of a cathode electrode. The film thickness may be the same as that of the catalyst layer of the anode electrode, and is usually 10 to 100 μm, preferably 15 to 30 μm.

本発明の触媒層−電解質膜積層体は、例えば下記に示す転写シートの触媒層面が電解質膜面に対面するように転写シートを配置し、加圧した後、該転写シートの基材を触媒層面から剥離することにより製造される。この操作を2回繰り返すことにより、触媒層面が電解質膜の両面に積層された触媒層−電解質膜積層体が製造される。   In the catalyst layer-electrolyte membrane laminate of the present invention, for example, the transfer sheet is arranged so that the catalyst layer surface of the transfer sheet shown below faces the electrolyte membrane surface, and after pressurization, the substrate of the transfer sheet is used as the catalyst layer surface. It is manufactured by peeling from. By repeating this operation twice, a catalyst layer-electrolyte membrane laminate in which the catalyst layer surface is laminated on both surfaces of the electrolyte membrane is produced.

作業性を考慮すると、触媒層面を電解質膜の両面に同時に積層するのがよい。この場合には、例えば、転写シートの触媒層面が電解質膜の両面に対面するように転写シートを配置し、加圧した後、該転写シートの基材を剥離すればよい。   In consideration of workability, the catalyst layer surface is preferably laminated on both surfaces of the electrolyte membrane at the same time. In this case, for example, the transfer sheet may be disposed so that the catalyst layer surface of the transfer sheet faces both surfaces of the electrolyte membrane, pressurize, and then the substrate of the transfer sheet may be peeled off.

加圧レベルは、転写不良を避けるために、通常0.5〜20Mpa程度、好ましくは0.1〜10Mpa程度がよい。また、この加圧操作の際に、転写不良を避けるために、加圧面を加熱するのが好ましい。加熱温度は、電解質膜の破損、変性等を避けるために、通常200℃以下、好ましくは120〜200℃程度がよい。   The pressure level is usually about 0.5 to 20 Mpa, preferably about 0.1 to 10 Mpa, in order to avoid poor transfer. Further, it is preferable to heat the pressure surface during this pressure operation in order to avoid transfer failure. The heating temperature is usually 200 ° C. or lower, preferably about 120 to 200 ° C., in order to avoid damage or modification of the electrolyte membrane.

また、本発明の触媒層−電解質膜積層体は、電解質膜の少なくとも一方面上に、下記に示す触媒層形成用ペースト組成物を塗布し、乾燥することにより製造することができる。塗布及び乾燥条件は、上記と同じでよい。   Moreover, the catalyst layer-electrolyte membrane laminate of the present invention can be produced by applying the catalyst layer forming paste composition shown below on at least one surface of the electrolyte membrane and drying it. The application and drying conditions may be the same as described above.

触媒層形成用ペースト組成物
本発明の触媒層形成用ペースト組成物は、(A)触媒担持カーボン粒子の水分散液に(B)水素イオン伝導性高分子電解質及び(C)溶剤を配合した触媒層形成用ペースト組成物である。
Catalyst Layer Forming Paste Composition The catalyst layer forming paste composition of the present invention comprises (A) a catalyst in which (B) a hydrogen ion conductive polymer electrolyte and (C) a solvent are blended in an aqueous dispersion of catalyst-supporting carbon particles. It is a paste composition for layer formation.

(A)の触媒担持カーボン粒子は、上記(1)白金ルテニウム合金触媒担持カーボン粒子並びに(2)白金触媒担持カーボン及び/又は白金を含む合金触媒担持カーボン粒子(白金ルテニウム合金触媒担持カーボン粒子を除く)の混合物である。   The catalyst-carrying carbon particles of (A) are the above (1) platinum ruthenium alloy catalyst-carrying carbon particles and (2) platinum catalyst-carrying carbon and / or platinum-containing alloy catalyst-carrying carbon particles (excluding platinum ruthenium alloy catalyst-carrying carbon particles). ).

触媒担持カーボン粒子の水分散液は、触媒担持カーボン粒子を水に分散させることにより得られる。触媒担持カーボン粒子を水に分散させるに当たっては、公知の方法を広く用いることができる。   The aqueous dispersion of catalyst-carrying carbon particles can be obtained by dispersing the catalyst-carrying carbon particles in water. In dispersing the catalyst-carrying carbon particles in water, known methods can be widely used.

(B)の水素イオン伝導性高分子電解質は、公知である。   The hydrogen ion conductive polymer electrolyte (B) is known.

水素イオン伝導性高分子電解質としては、例えば、パーフルオロスルホン酸系のフッ素イオン交換樹脂等、炭化水素系のイオン交換樹脂等が挙げられる。   Examples of the hydrogen ion conductive polymer electrolyte include perfluorosulfonic acid fluorine ion exchange resins and hydrocarbon ion exchange resins.

パーフルオロスルホン酸系のフッ素イオン交換樹脂の具体例としては、例えば、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位と、スルホン酸基(−SO3H)及びカルボン酸基(−COOH)からなる群より選ばれた少なくとも1種の官能基を有するパーフルオロビニルエーテルに基づく重合単位とを含む共重合体等を例示することができる。 Specific examples of the perfluorosulfonic acid-based fluorine ion exchange resin are selected from the group consisting of, for example, a polymer unit based on tetrafluoroethylene, a sulfonic acid group (—SO 3 H), and a carboxylic acid group (—COOH). Examples thereof include a copolymer containing a polymer unit based on perfluorovinyl ether having at least one functional group.

通常、(B)の水素イオン伝導性電解質は、電解質を5〜30重量%程度含むアルコール水溶液として使用される。   Usually, the hydrogen ion conductive electrolyte (B) is used as an alcohol aqueous solution containing about 5 to 30% by weight of the electrolyte.

(A)触媒担持カーボン粒子の水分散液と(B)水素イオン伝導性高分子電解質の固形分濃度は、9〜20重量%、好ましくは10〜13重量%である。   The solid content concentration of the aqueous dispersion of (A) catalyst-supporting carbon particles and (B) the hydrogen ion conductive polymer electrolyte is 9 to 20% by weight, preferably 10 to 13% by weight.

上記(A)成分中の固形分(触媒担持カーボン)と(B)成分中の固形分(水素イオン伝導性高分子電解質)との配合割合は、前者100重量部に対して、後者が20〜200重量部程度、好ましくは30〜90重量部程度であるのが好ましい。   The blending ratio of the solid content (catalyst-supported carbon) in the component (A) and the solid content (hydrogen ion conductive polymer electrolyte) in the component (B) is 20 to 100 parts by weight for the latter. The amount is about 200 parts by weight, preferably about 30 to 90 parts by weight.

(C)の溶剤としては、公知のものを広く使用でき、例えば、t−ブタノール、1−ブタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2−ブタノール、プロピレングリコール・エチレングリコール等の多価アルコールが挙げられる。これらの溶剤は、1種単独で又は2種以上混合して使用される。   As the solvent of (C), known solvents can be widely used, and examples thereof include polyhydric alcohols such as t-butanol, 1-butanol, 1-propanol, 2-propanol, 2-butanol, propylene glycol / ethylene glycol and the like. It is done. These solvents are used singly or in combination of two or more.

(A)〜(C)成分の混合順序は、特に制限されない。例えば、(A)成分、(B)成分及び(C)成分を順次又は同時に混合し、分散させることにより、ペースト組成物を調製できる。混合には、公知の混合手段を広く適用できる。   The order of mixing the components (A) to (C) is not particularly limited. For example, a paste composition can be prepared by mixing (A) component, (B) component, and (C) component sequentially or simultaneously and dispersing. For mixing, known mixing means can be widely applied.

上記触媒層形成用ペースト組成物は、アノード電極の触媒層の形成に使用される。   The catalyst layer forming paste composition is used for forming a catalyst layer of an anode electrode.

カソード電極の触媒層の形成には、上記触媒層形成用ペースト組成物において、(A)触媒担持カーボン粒子の代わりに、カソード電極の触媒層に適した触媒担持カーボン粒子を使用すればよい。   In forming the catalyst layer of the cathode electrode, catalyst-supporting carbon particles suitable for the catalyst layer of the cathode electrode may be used in place of the catalyst-supporting carbon particles in the catalyst layer forming paste composition.

触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート
本発明の触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートは、基材上に上記ペースト組成物を塗布し、乾燥することにより触媒層を形成したものである。
Catalyst layer-transfer sheet for production of electrolyte membrane laminate The transfer layer for production of catalyst layer-electrolyte membrane laminate of the present invention is obtained by applying the paste composition on a substrate and drying it to form a catalyst layer. is there.

触媒層は、基材の一方面に形成されていてもよく、又は基材の両面に形成されていてもよい。   The catalyst layer may be formed on one surface of the substrate, or may be formed on both surfaces of the substrate.

また、本発明の転写シートは、基材の一方面又は両面に、複数個の触媒層、好ましくは同一形状の複数個の触媒層が一定間隔で形成されていてもよい。   In the transfer sheet of the present invention, a plurality of catalyst layers, preferably a plurality of catalyst layers having the same shape, may be formed at regular intervals on one side or both sides of the substrate.

基材としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリパルバン酸アラミド、ポリアミド(ナイロン)、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル・エーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリエチレンナフタレート等の高分子フィルムを挙げることができる。   Examples of the base material include polyimide, polyethylene terephthalate, polyparvanic acid aramid, polyamide (nylon), polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyether etherketone, polyetherimide, polyarylate, polyethylene naphthalate, and the like. Mention may be made of molecular films.

また、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の耐熱性フッ素樹脂を用いることもできる。   Further, heat resistance of ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroperfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), etc. Fluorine resin can also be used.

更に、基材は、高分子フィルム以外に、アート紙、コート紙、軽量コート紙等の塗工紙、ノート用紙、コピー用紙等の非塗工紙等の紙であってもよい。また、基材は、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素繊維からなるシートであってもよい。   Further, the base material may be paper such as art paper, coated paper, light coated paper, and other non-coated paper such as notebook paper and copy paper, in addition to the polymer film. The base material may be a sheet made of carbon fibers such as carbon cloth and carbon paper.

基材の厚さは、取り扱い性及び経済性の観点から、通常6〜100μm程度、好ましくは10〜50μm程度、より好ましくは15〜30μm程度とするのがよい。   The thickness of the substrate is usually about 6 to 100 μm, preferably about 10 to 50 μm, and more preferably about 15 to 30 μm from the viewpoints of handleability and economy.

従って、基材としては、安価で入手が容易な高分子フィルムが好ましく、ポリエチレンテレフタレート等がより好ましい。   Accordingly, the base material is preferably a polymer film that is inexpensive and easily available, and more preferably polyethylene terephthalate.

本発明の触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートは、基材の少なくとも一方面上に、上記ペースト組成物からなる塗膜を形成することにより製造される。   The transfer sheet for producing a catalyst layer-electrolyte membrane laminate of the present invention is produced by forming a coating film comprising the paste composition on at least one surface of a substrate.

基材の少なくとも一方面上に、上記ペースト組成物からなる塗膜を形成させるに当たっては、形成される塗膜が所望の層厚になるように、上記ペースト組成物を公知の方法に従い基材上に塗布するのがよい。   In forming a coating film composed of the paste composition on at least one surface of the substrate, the paste composition is applied on the substrate according to a known method so that the formed coating film has a desired layer thickness. It is good to apply to.

ペースト組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ナイフコーター、バーコーター、ブレードコーター、スプレー、ディップコーター、スピンコーター、ロールコーター、ダイコーター、カーテンコーター、スクリーン印刷等の一般的な方法を適用できる。   The method for applying the paste composition is not particularly limited. For example, knife coating, bar coating, blade coating, spraying, dip coating, spin coating, roll coating, die coating, curtain coating, screen printing, etc. Applicable.

上記ペースト組成物を塗布した後、乾燥することにより、塗膜が形成される。乾燥温度は、通常40〜120℃程度、好ましくは75〜95℃程度である。乾燥時間は、乾燥温度にもよるが、通常5分〜2時間程度、好ましくは30分〜1時間程度である。   A coating film is formed by applying and then drying the paste composition. A drying temperature is about 40-120 degreeC normally, Preferably it is about 75-95 degreeC. Although depending on the drying temperature, the drying time is usually about 5 minutes to 2 hours, preferably about 30 minutes to 1 hour.

電極−電解質膜接合体
電極−電解質膜接合体は、上記で製造された触媒層−電解質膜積層体の両面に電極基材を配置し、加圧することにより製造される。
Electrode-electrolyte membrane assembly The electrode-electrolyte membrane assembly is produced by placing an electrode substrate on both sides of the catalyst layer-electrolyte membrane laminate produced as described above and applying pressure thereto.

電極基材は、公知であり、燃料極、空気極を構成する各種の電極基材を使用できる。   The electrode base material is well known, and various electrode base materials constituting a fuel electrode and an air electrode can be used.

加圧レベルは、通常0.1〜100Mpa程度、好ましくは5〜15Mpa程度がよい。この加圧操作の際に加熱するのが好ましく、加熱温度は通常120〜150℃程度でよい。   The pressure level is usually about 0.1 to 100 Mpa, preferably about 5 to 15 Mpa. It is preferable to heat at the time of this pressurization operation, and heating temperature may be about 120-150 degreeC normally.

固体高分子型燃料電池
本発明の固体高分子型燃料電池は、上記で製造される電極−電解質膜接合体により構成されている。
Polymer electrolyte fuel cell The polymer electrolyte fuel cell of the present invention is composed of the electrode-electrolyte membrane assembly produced as described above.

本発明においては、アノード電極側の触媒層は、クラックが大幅に低減されており、DMFCにおいてメタノールクロスオーバーを格段に抑えることができる。そのため、上記触媒層を有する固体高分子型燃料電池は、メタノールを効率よく電気エネルギーに変換することができ、DMFCの高性能化を達成できる。   In the present invention, cracks are greatly reduced in the catalyst layer on the anode electrode side, and methanol crossover can be remarkably suppressed in DMFC. Therefore, the polymer electrolyte fuel cell having the catalyst layer can efficiently convert methanol into electric energy, and can achieve high performance of DMFC.

以下に実施例を掲げて、本発明をより一層明らかにする。   The present invention will be further clarified by the following examples.

実施例1(触媒転写フィルムの作製)
(1) アノード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート
白金ルテニウム合金触媒担持カーボン(白金担持量:40wt%、ルテニウム担持量:30wt%、白金ルテニウム合金の粒子径は2〜4nm、触媒担持カーボンの一次粒子径は30nm)1.5g及び白金触媒担持カーボン(白金担持量:66.8wt%、白金の粒子径は4〜6nm、触媒担持カーボンの一次粒子径は30nm、田中貴金属工業製のTEC10E70TPM)0.5gに、1−ブタノール5g、3−ブタノール5g、フッ素樹脂(20wt%ナフィオンバインダー、デュポン社製)5g及び水5gを加え、これらを分散機にて攪拌混合することにより、アノード触媒層形成用ペースト組成物を調製した。
Example 1 (Preparation of catalyst transfer film)
(1) Transfer sheet for manufacturing anode catalyst layer-electrolyte membrane laminate Platinum-ruthenium alloy catalyst-supported carbon (platinum-supported amount: 40 wt%, ruthenium-supported amount: 30 wt%, platinum-ruthenium alloy particle size is 2-4 nm, catalyst-supported carbon Primary particle diameter of 30 nm) and platinum catalyst-supported carbon (platinum supported amount: 66.8 wt%, platinum particle diameter of 4 to 6 nm, catalyst-supported carbon primary particle diameter of 30 nm, TEC10E70TPM manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd. ) 5 g of 1-butanol, 5 g of 3-butanol, 5 g of a fluororesin (20 wt% Nafion binder, manufactured by DuPont) and 5 g of water were added to 0.5 g, and these were stirred and mixed with a disperser, whereby the anode catalyst layer A forming paste composition was prepared.

次に、該ペースト組成物をOPPフィルム(パナック製、トレファン、厚さ30μm)に触媒層乾燥後の白金ルテニウム重量が1.5mg/cm2となるように塗工し、アノード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートを作製した。 Next, the paste composition was applied to an OPP film (manufactured by Panac, Trefan, thickness 30 μm) so that the weight of platinum ruthenium after drying the catalyst layer was 1.5 mg / cm 2, and the anode catalyst layer-electrolyte A transfer sheet for producing a film laminate was produced.

(2) カソード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート
白金触媒担持カーボン(白金担持量:45.7wt%、白金の粒子径は4〜6nm、触媒担持カーボンの一次粒子径は30nm、田中貴金属工業製のTEC10E50E)2gに、1−ブタノール15g、3−ブタノール2.5g、フッ素樹脂(20wt%ナフィオンバインダー、デュポン社製)5g及び水5gを加え、これらを分散機にて攪拌混合することによりカソード触媒層形成用ペースト組成物を調製した。
(2) Transfer sheet for production of cathode catalyst layer-electrolyte membrane laminate Platinum catalyst-supported carbon (platinum support amount: 45.7 wt%, platinum particle size is 4 to 6 nm, catalyst support carbon primary particle size is 30 nm, Tanaka Kikinzoku By adding 15 g of 1-butanol, 2.5 g of 3-butanol, 5 g of a fluororesin (20 wt% Nafion binder, manufactured by DuPont) and 5 g of water to 2 g of TEC10E50E manufactured by industry, and stirring and mixing them with a disperser A paste composition for forming a cathode catalyst layer was prepared.

次に、該ペースト組成物をポリエステルフィルム(東レ製、X44、厚さ25μm)に触媒層乾燥後の白金重量が1.0mg/cm2となるように塗工し、カソード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートを作製した。 Next, the paste composition was applied to a polyester film (Toray, X44, thickness 25 μm) so that the platinum weight after drying the catalyst layer was 1.0 mg / cm 2, and the cathode catalyst layer-electrolyte layer was laminated. A transfer sheet for body production was prepared.

(3) 触媒層−電解質膜積層体
高分子電解質膜(ナフィオン117、デュポン社製)を50×50mmに切断後、電解質膜の片面に30×30mmに切断した上記(1)で製造したアノード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート、他面に30×30mmに切断した上記(2)で製造したカソード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートを、各々が対面するように配置し、135℃、5.0MPa、150秒の条件で熱プレスすることにより、電解質の一方面上にアノード触媒層を形成し、他方面上にカソード触媒層を形成して、本発明の触媒層−電解質膜積層体を作製した。この時の層構造は、触媒層/電解質膜/触媒層である。
(3) Catalyst layer-electrolyte membrane laminate The anode catalyst produced in (1) above, wherein a polymer electrolyte membrane (Nafion 117, manufactured by DuPont) was cut to 50 × 50 mm and then cut to 30 × 30 mm on one side of the electrolyte membrane. Layer-electrolyte membrane laminate transfer sheet, the cathode catalyst layer-electrolyte laminate laminate transfer sheet produced in the above (2) cut to 30 × 30 mm on the other side, so that each faced, The catalyst layer-electrolyte of the present invention is formed by hot pressing under conditions of 135 ° C., 5.0 MPa, 150 seconds to form an anode catalyst layer on one side of the electrolyte and a cathode catalyst layer on the other side. A film laminate was prepared. The layer structure at this time is catalyst layer / electrolyte membrane / catalyst layer.

比較例1
(1) アノード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート
白金ルテニウム合金触媒担持カーボン(白金担持量:40wt%、ルテニウム担持量:30wt%、白金ルテニウム合金の粒子径は2〜4nm、触媒担持カーボンの一次粒子径は30nm)2.0gに、1−ブタノール5g、3−ブタノール5g、フッ素樹脂(20wt%ナフィオンバインダー、デュポン社製)5g及び水5gを加え、これらを分散機にて攪拌混合することにより、アノード触媒層形成用ペースト組成物を調製した。
Comparative Example 1
(1) Transfer sheet for manufacturing anode catalyst layer-electrolyte membrane laminate Platinum-ruthenium alloy catalyst-supported carbon (platinum-supported amount: 40 wt%, ruthenium-supported amount: 30 wt%, platinum-ruthenium alloy particle size is 2-4 nm, catalyst-supported carbon The primary particle diameter is 30 nm) and 2.0 g of 1-butanol, 5 g of 3-butanol, 5 g of a fluororesin (20 wt% Nafion binder, manufactured by DuPont) and 5 g of water are added and mixed with a disperser. Thus, a paste composition for forming an anode catalyst layer was prepared.

次に、該ペースト組成物をOPPフィルム(パナック製、トレファン、厚さ30μm)に触媒層乾燥後の白金ルテニウム重量が1.5mg/cm2となるように塗工し、アノード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートを作製した。 Next, the paste composition was applied to an OPP film (manufactured by Panac, Trefan, thickness 30 μm) so that the weight of platinum ruthenium after drying the catalyst layer was 1.5 mg / cm 2, and the anode catalyst layer-electrolyte A transfer sheet for producing a film laminate was produced.

(2) カソード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート
上記実施例の(2)で得られたカソード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートを使用した。
(2) Transfer sheet for production of cathode catalyst layer-electrolyte membrane laminate The transfer sheet for production of cathode catalyst layer-electrolyte membrane laminate obtained in (2) of the above example was used.

(3) 触媒層−電解質膜積層体
高分子電解質膜(ナフィオン117、デュポン社製)を50×50mmに切断後、電解質膜の片面に30×30mmに切断した上記比較例1(1)で製造したアノード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シート、他面に30×30mmに切断した上記実施例1(2)で製造したカソード触媒層−電解質膜積層体製造用転写シートを、各々が対面するように配置し、135℃、2.3MPa、150秒の条件で熱プレスすることにより、電解質の一方面上にアノード触媒層を形成し、他方面上にカソード触媒層を形成して、比較のための触媒層−電解質膜積層体を作製した。この時の層構造は、触媒層/電解質膜/触媒層である。
(3) Catalyst layer-electrolyte membrane laminate Manufactured in Comparative Example 1 (1) above, in which a polymer electrolyte membrane (Nafion 117, manufactured by DuPont) was cut to 50 × 50 mm and then cut to 30 × 30 mm on one side of the electrolyte membrane. The anode catalyst layer-electrolyte membrane laminate transfer sheet produced on the other side and the cathode catalyst layer-electrolyte membrane laminate transfer sheet produced in Example 1 (2) cut to 30 × 30 mm on the other side face each other. The anode catalyst layer was formed on one surface of the electrolyte and the cathode catalyst layer was formed on the other surface by hot pressing under conditions of 135 ° C., 2.3 MPa, 150 seconds, and compared. A catalyst layer-electrolyte membrane laminate for was prepared. The layer structure at this time is catalyst layer / electrolyte membrane / catalyst layer.

実施例1で得られた触媒層−電解質膜積層体の触媒層表面顕微鏡写真及び触媒層−電解質膜積層体の断面の顕微鏡写真から、アノード極側の触媒層のクラックは低減しており、さらに緻密に触媒層が形成されていることが確認できた。一方、比較例1で得られた触媒層−電解質膜積層体の触媒表面顕微鏡写真及び触媒層−電解質膜積層体の断面の顕微鏡写真から、アノード極側の触媒層のクラックが多く、さらに触媒層が緻密に形成されていないことが確認された。   From the catalyst layer surface micrograph of the catalyst layer-electrolyte membrane laminate obtained in Example 1 and the micrograph of the cross section of the catalyst layer-electrolyte membrane laminate, cracks in the catalyst layer on the anode electrode side are reduced, and It was confirmed that the catalyst layer was densely formed. On the other hand, from the catalyst surface micrograph of the catalyst layer-electrolyte membrane laminate and the micrograph of the cross section of the catalyst layer-electrolyte membrane laminate obtained in Comparative Example 1, there are many cracks in the catalyst layer on the anode electrode side, and the catalyst layer It was confirmed that was not formed densely.

また、実施例1で得られた触媒層−電解質膜積層体の触媒層についてのEDX分析により、触媒層を構成している各元素の分布を測定したところ、各元素は触媒層に均一に混在していることを確認した。   Moreover, when the distribution of each element which comprises a catalyst layer was measured by the EDX analysis about the catalyst layer of the catalyst layer-electrolyte membrane laminated body obtained in Example 1, each element is mixed uniformly in a catalyst layer. I confirmed that

性能評価試験
実施例1及び比較例1で得られた触媒層−電解質膜積層体を各々燃料電池セルに組み込み、それぞれの開回路電圧(OCV)及び最大出力密度(Pmax)を測定した。この時の測定条件は、セル温度70℃、1Mメタノールである。
Performance Evaluation Test The catalyst layer-electrolyte membrane laminates obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were each incorporated into a fuel cell, and the respective open circuit voltage (OCV) and maximum power density (P max ) were measured. The measurement conditions at this time are a cell temperature of 70 ° C. and 1M methanol.

その結果、実施例1で得られた触媒層−電解質膜積層体を組み入れた燃料電池セルの開回路電圧(OCV)は0.748Vであり、最大出力密度(Pmax)は51.9mW/cm2であった。一方、比較例1で得られた触媒層−電解質膜積層体を組み入れた燃料電池セルの開回路電圧(OCV)は0.722Vであり、最大出力密度(Pmax)は49.3mW/cm2であった。 As a result, the open circuit voltage (OCV) of the fuel battery cell incorporating the catalyst layer-electrolyte membrane laminate obtained in Example 1 is 0.748 V, and the maximum output density (P max ) is 51.9 mW / cm. 2 . On the other hand, the open circuit voltage (OCV) of the fuel battery cell incorporating the catalyst layer-electrolyte membrane laminate obtained in Comparative Example 1 is 0.722 V, and the maximum output density (P max ) is 49.3 mW / cm 2. Met.

上記試験結果から、本発明の触媒層を有する固体高分子型燃料電池は、優れた電池性能を有していることが明らかである。   From the above test results, it is clear that the polymer electrolyte fuel cell having the catalyst layer of the present invention has excellent cell performance.

Claims (9)

触媒担持カーボン及びプロトン導電性部材を含有するアノード電極の触媒層であって、
前記触媒担持カーボンは、(1)白金ルテニウム合金触媒担持カーボン並びに(2)白金触媒担持カーボン及び/又は白金を含む合金触媒担持カーボン(白金ルテニウム合金触媒担持カーボンを除く)からなる、
触媒層。
A catalyst layer of an anode electrode containing a catalyst-supporting carbon and a proton conductive member,
The catalyst-supported carbon is composed of (1) platinum ruthenium alloy catalyst-supported carbon and (2) platinum catalyst-supported carbon and / or an alloy catalyst-supported carbon containing platinum (excluding platinum ruthenium alloy catalyst-supported carbon).
Catalyst layer.
(1)の触媒担持カーボン、(2)の触媒担持カーボン及びプロトン導電性部材が均一に混じり合っている、請求項1に記載の触媒層。   The catalyst layer according to claim 1, wherein the catalyst-carrying carbon of (1), the catalyst-carrying carbon of (2), and the proton conductive member are uniformly mixed. (2)の触媒担持カーボンがコアとなり、(2)の触媒担持カーボン間の隙間を埋めるように(1)の触媒担持カーボンが(2)の触媒担持カーボンの周囲に配置されている、請求項1に記載の触媒層。   The catalyst-carrying carbon of (2) serves as a core, and the catalyst-carrying carbon of (1) is disposed around the catalyst-carrying carbon of (2) so as to fill a gap between the catalyst-carrying carbons of (2). The catalyst layer according to 1. (2)のカーボンに担持されている触媒の粒子径が、(1)のカーボンに担持されている触媒の粒子径より大きい、請求項1に記載の触媒層。   The catalyst layer according to claim 1, wherein the particle diameter of the catalyst supported on the carbon of (2) is larger than the particle diameter of the catalyst supported on the carbon of (1). (1)のカーボンに担持されている触媒の粒子径が2〜4nmであり、(2)のカーボンに担持されている触媒の粒子径が4〜6nmである、請求項4に記載の触媒層。   The catalyst layer according to claim 4, wherein the particle diameter of the catalyst supported on carbon of (1) is 2 to 4 nm, and the particle diameter of the catalyst supported on carbon of (2) is 4 to 6 nm. . (1)の触媒担持カーボンの白金ルテニウム合金担持率が20〜80重量%であり、(2)の触媒担持カーボンの白金又は白金を含む合金担持率が20〜70重量%である、請求項1に記載の触媒層。   The catalyst-supporting carbon of (1) has a platinum ruthenium alloy support of 20 to 80% by weight, and the catalyst-supporting carbon of (2) has a support of platinum or an alloy containing platinum of 20 to 70% by weight. The catalyst layer described in 1. (1)の触媒担持カーボンと(2)の触媒担持カーボンとの配合割合が、前者1重量部に対して後者が0.2〜5重量部である、請求項1に記載の触媒層。   The catalyst layer according to claim 1, wherein the blending ratio of the catalyst-carrying carbon (1) and the catalyst-carrying carbon (2) is 0.2 to 5 parts by weight with respect to 1 part by weight of the former. (1)の触媒担持カーボンと(2)の触媒担持カーボンとの配合割合が、前者1重量部に対して後者が0.3〜3重量部である、請求項1に記載の触媒層。   The catalyst layer according to claim 1, wherein the blending ratio of the catalyst-carrying carbon (1) and the catalyst-carrying carbon (2) is 0.3 to 3 parts by weight with respect to 1 part by weight of the former. 請求項1〜8のいずれかに記載の触媒層を有する、固体高分子型燃料電池。   A polymer electrolyte fuel cell comprising the catalyst layer according to claim 1.
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