JP2009291714A - 触媒及びその製造方法、膜電極接合体及びその製造方法、燃料電池部材及びその製造方法、燃料電池及び蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基体3の少なくとも一部に導電性領域を設け、この導電性領域に炭素触媒2が形成されて成る構成とする。炭素前駆体高分子を基体に付着させ、炭素化することにより形成する。
【選択図】図1
Description
2H2+O2→2H2O
を利用して電力を取り出すものが主流となっている。
燃料電池は、このような電気化学反応や電解質等の種類によって幾つかのタイプに分けられる。燃料電池の種類としては、固体高分子型燃料電池、アルカリ電解質型燃料電池、リン酸型燃料電池、固体酸化物型燃料電池、及びバイオ燃料電池等が挙げられる。これらのうち、特に固体高分子型燃料電池は室温動作が可能であり、また小型軽量化が容易であることから、携帯機器や燃料電池自動車等への応用が期待されている。
つまり、従来の燃料電池においては、発電に必要な電子の伝導は、触媒層/ガス拡散電極/セパレータの物質間の伝導性が十分でなく、接触抵抗により大きく損失している。
また、本発明は、この触媒を用いて燃料電池の部品、又は燃料電池を構成することによって、触媒と電極との電気伝導性を改善することを目的とする。
炭素触媒は、広く化学反応用の触媒として使用することができ、特に、従来の白金触媒の代替として使用することができる。このように、基体の少なくとも一部に導電性領域を設け、ここに炭素触媒を形成することによって、炭素触媒と基体との接触抵抗が低減される。
そして、基体を導電性材料より構成する場合は、触媒機能を有する電極として用いることが可能となる。
また、炭素触媒を形成する基体として、気体を通過させる構造を少なくとも一部に有する材料を用いる場合は、燃料電池用の触媒機能付ガス拡散電極として好適に用いることが可能であり、その場合は燃料電池における電気伝導性の改善を図ることができる。
このように、炭素前駆体高分子を調製して基体の少なくとも導電性領域に付着させ、この炭素前駆体高分子を炭素化することによって、基体に容易に炭素触媒を形成することができる。このとき、基体の形状によっては、基体の表面だけでなく、基体の内部の空孔等に炭素触媒を形成してもよい。そして、このように形成された炭素触媒は、基体に対して単に接触しているだけではなく、基体の材料及び炭素化の条件によって、物理的な結合、或いは化学的な結合によって、基体と比較的強固に結びつく。したがって、従来に比べて接触抵抗を低減化することができる。
また、構成部品点数を少なくすることができ、良好な生産性、低コスト化をもたらす。更に、ガス拡散電極自体が触媒機能をもつこととなり、触媒で発生した電子を接触抵抗のロスを生じることなく伝導することができる。これにより、燃料電池の発電効率の向上を図ることが可能となる。
さらに、触媒機能を有するガス拡散電極をセパレータと一体化することによって、触媒で発生した電子を、接触抵抗のロスを発生することなく、セパレータまで伝えることが可能となる。よって、非常に効率の高い、燃料電池を作製することができる。
また、本発明の触媒を用いて燃料電池の部品や燃料電池、又は蓄電装置を構成することによって、触媒と電極との電気伝導性を改善することができる。
〔1〕第1の実施の形態(触媒とその製造方法)
〔2〕第2の実施の形態(膜電極接合体とその製造方法)
〔3〕第3の実施の形態(燃料電池部材とその製造方法)
〔4〕第4の実施の形態(燃料電池)
〔5〕第5の実施の形態(蓄電装置)
本実施の形態の触媒は、基体の少なくとも一部に導電性領域を設け、この導電性領域に炭素触媒が形成されて構成される。この触媒は、基体に炭素触媒を形成して触媒機能を付与するものであり、基体との間の抵抗を、単に基体に付着させて接触している場合と比べ、格段に低減化することが可能である。このような炭素触媒は、基体に炭素前駆体高分子を付着した後、炭素化することによって、容易に形成される。
基体の形状は特に限定されるものではなく、気体(ガス)を通過する構造、すなわちガス拡散機能を有する形状とする場合は、例えば不織布、織布、多孔質体などでもよく、また、成型物も用いることができる。
また本発明の触媒に用いて好適な炭素触媒は、窒素原子(N)及び/又はホウ素原子(B)を含むとともに、更に遷移金属又は遷移金属化合物が添加されることが望ましい。このような炭素触媒は、窒素原子(N)及び/又はホウ素原子(B)を含み、更に遷移金属又は遷移金属化合物が添加された炭素前駆体高分子を、基体に塗布、スプレー、紡糸方法等により付着させ、その後加熱等により炭化して作製することができる。
まず、炭素前駆体高分子を調製する。炭素前駆体高分子としては、熱硬化によって炭素化可能な高分子材料であれば限定するものではないが、ポリアクリロニトリル(PAN)、キレート樹脂、セルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリフルフリルアルコール、フラン樹脂、フェノール樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ピッチ、褐炭、ポリ塩化ビニリデン、リグニン、石炭、バイオマス、タンパク質、フミン酸、ポリイミド、ポリアニリン、ポリピロール、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド、ポリアミドイミドなどを用いることができる。
例えば、炭素前駆体高分子として上述のPAN−co−PMAを用い、遷移金属化合物として酸化コバルトを用いる場合には、溶媒としてN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、2−ピロリドン(NMP)、又は、ジメチルスルホキシド(DMSO)から選ばれる少なくとも一種を用いることにより、均一な紡糸溶液を作製することができる。
また、遷移金属化合物としては、上記遷移金属の塩、水酸化物、酸化物、窒化物、硫化物、炭素化物、錯体を用いることができ、このうち特に、塩化コバルト、酸化コバルト、フタロシアニンコバルト、塩化鉄、酸化鉄、フタロシアニン鉄が好ましい。
不融化は、空気中において炭素前駆体高分子の融点又は軟化点以下の温度に加熱し、炭素前駆体高分子を酸化して架橋させることによって行なう。また、上述の方法以外にも、公知の不融化方法により処理することができる。これにより、後の炭素化工程において、炭素前駆体高分子を熱処理する際に、高分子の溶融による形状の崩壊や、樹脂同士の融着を防止することができる。
更に、炭素触媒中に窒素原子(N)、ホウ素原子(B)、窒化ホウ素(BN)が導入されることにより、炭素触媒の酸素還元活性を向上させることができる。
例えば、図2に示すように、基体3の一方の側面を覆って一体的に炭素触媒2が形成されていてもよい。
更に、図4に示すように、間隙3Sを有する構成の基体3に対して、炭素触媒2が複数の位置で基体3に跨る形状で形成されていてもよい。この場合、炭素触媒2が形成される位置は基体3の表面に限定されず、内部であってもよく、その両方であってもよい。
また例えば、図5に示すように、基体3が多孔質体や繊維状とされ、紡糸法により炭素触媒2が繊維状に形成されて成る構成でもよい。
第1の実施の形態において説明した炭素触媒が形成された基体にガス拡散機能を付与してガス拡散電極とし、固体電解質の少なくとも一方の面に接合することによって、膜電極構造体(MEA)が得られる。この一例の概略構成図を図7に示す。炭素触媒2が形成された基体3が、固体電解質11の両面に接合されて膜電極構造体20が構成される。
接合方法としては、加熱圧着方法を用いることができ、基体を溶融しない温度及び保持時間の範囲であればよい。
またこのとき、前述の図1において説明したように、炭素触媒2に固体高分子電解質やアイオノマー等より成るバインダー4を被覆しておくことによって、比較的容易に、固体電解質に対し強固に接合することが可能となる。接合は、ホットプレス機等を用いた圧着により容易に行われる。
第1の実施の形態において説明した炭素触媒が形成された基体にガス拡散機能を付与してガス拡散電極とし、固体電解質に接合する前の段階として、セパレータに接合する、或いはセパレータ機能を付与することによって、燃料電池部材を構成することが可能である。この燃料電池部材を予め製造しておき、固体電解質を挟んで接合することによって、簡単な工程で燃料電池を製造することが可能となる。
図8においては、セパレータ12にガス流路となる凹凸を設け、凹凸面に基体3の炭素触媒2が形成されている側とは反対側の面が接合されている例を示す。また、炭素触媒2が形成される側に固体電解質11を接合することで、燃料電池の一部が構成される。
図9においては、セパレータ12を平板状とする例を示す。図9において、図8と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
[1]第1の作製方法
あらかじめセパレータ12を成型する。セパレータ12の材料としては、例えば樹脂と導電性フィラー等を混合した材料を用いることができ、成型等により作製できる。樹脂を用いる場合は熱可塑性樹脂が好ましく、ポリプロピレン、ポリスチレン、シンジオタクチック−ポリスチレン、ABS樹脂(アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂)、ポリブタジエン、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂、フッ素樹脂、フッ素ゴム、シリコンゴム、EPDM(エチレンプロピレン)ゴム、ポリカルボジイミド、ポリアミドなど、燃料電池の発電状態に耐えられる、熱可塑性樹脂であれば好ましく用いることができる。
あらかじめ、セパレータ12を構成する溶液を作製する。溶液としては、導電性フィラーを分散した樹脂溶液を用いることができる。樹脂の組成は、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂が使用できる。たとえばポリプロピレン、ポリスチレン、シンジオタクチック−ポリスチレン、ABS樹脂、ポリブタジエン、PPS樹脂、PEEK樹脂、フッ素樹脂、フッ素ゴム、シリコンゴム、EPDMゴム、ポリカルボジイミド、ポリアミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂など、燃料電池の発電状態に耐えられる、樹脂であればよい。
この第2の作製方法による場合は、連続的生産が可能であり、極端な低コスト化が可能になる。
次に、上述のガス拡散機能を有する基体より成る触媒を、アノード電極及び/又はカソード電極に適用した燃料電池について説明する。
第2の実施の形態において説明した図7に示す膜電極接合体をセパレータで挟むことによって、図10に示す燃料電池50を得ることができる。この例においては、固体電解質11の両側に炭素触媒(図示せず)が形成される側を固体電解質11と接する側としてガス拡散電極1A及び1Bが接合され、更にその外側からガス流路を有する形状のセパレータ12A及び12Bで挟み込み、一体化して燃料電池50を構成する例を示す。この場合、ガス拡散電極1A又は1Bとセパレータ12A又は12Bが一体化されて、それぞれ燃料電池部材10A及び10Bを含む構成としてもよい。
また、上述のガス拡散機能を有する基体より成る触媒は、連続したシート状でも作製可能であるため、膜電極接合体および燃料電池を連続で作製することもできる。
また、上述のガス拡散層機能を有する基体より成る触媒と、対極側に一般的に用いられている白金などの触媒を使用した電極との組み合わせでもよい。
固体電解質11としては、上述したようにパーフルオロスルホン酸樹脂膜を代表とするフッ素系陽イオン交換樹脂膜が用いられる。
この燃料電池は、前述の膜電極接合体の両面をセパレータ12A及び12Bで挟み、ほっとプレス等により密着させることにより、一体化することができる。
これに対して、本発明の実施の形態による燃料電池では、基体との接触抵抗を低減した炭素触媒をアノード電極触媒及びカソード電極触媒として用いるものである。特に、炭素触媒をナノシェル構造とするときは比表面積が大きく、高い触媒活性が得られる。このような構成とすることにより、部品点数の削減、製造コストの低減化を図ることができると共に、炭素触媒と基体すなわちガス拡散電極との接触抵抗を低減化できるので、電気伝導性を改善し、良好な発電特性を得ることが可能となる。
上記電気化学反応において、
カソード側(ガス拡散電極1B):O2+4H++4e−→2H2O
アノード側(ガス拡散電極1A):H2→2H++2e−
の反応が起こり、アノード側で生成されたH+イオンは固体電解質11中をカソード側に向かって移動し、e−(電子)は外部の負荷を通ってカソード側に移動する。
一方、カソード側では酸化剤ガス中に含まれる酸素と、アノード側から移動してきたH+イオン及びe−とが反応して水が生成される。この結果、上述の燃料電池は、水素と酸素とから直流電力を発生し、水を生成することになる。
次に、上述の触媒を電極材に適用した蓄電装置について説明する。
図12に本実施の形態の蓄電装置の一例として、蓄電容量に優れた電気二重層キャパシタ60の概略構成図を示す。
図12に示す電気二重層キャパシタ60は、セパレータ63を介して、分極性電極である第1の電極61及び第2の電極62が対向し、外装蓋64aと外装ケース64bの中に収容されている。また、第1の電極61及び第2の電極62は、それぞれ集電体65を介して、外装蓋64aと外装ケース64bに接続されている。また、セパレータ63には、電解液が含浸されている。そして、ガスケット66を介して電気的に絶縁させた状態で、外装蓋64aと外装ケース64bとをかしめて密封させて電気二重層キャパシタ60が構成される。
上述の炭素触媒は、基体との間の接触抵抗が低減化されているので、キャパシタにおいて電荷が蓄積する電極界面を確実に保持することができる。さらに、上述の炭素触媒は、電解液に対して電気化学的に不活性であり、適度な電気導電性を有する。このため、キャパシタの電極として適用することにより、電極の単位体積あたりの静電容量を向上させることができる。
汚染空気に含まれる汚染物質を(主にガス状物質)等を分解処理により除去するための排ガス浄化用触媒として、白金等の貴金属系の材料が単独又は複合化物されて構成された触媒材料による環境触媒が用いられている。
これらの白金等の貴金属を含む排ガス浄化用触媒の代替品として、上述の炭素触媒が形成された基体を使用することができる。上述の炭素触媒をナノシェル構造とする場合は、触媒作用がより向上しているため、汚染物質等の被処理物質の分解機能を有する。
このため、上述の触媒を用いて環境触媒を構成することにより、白金等の高価な貴金属類を使用する必要がないため、低コストの環境触媒を提供することができる。また、炭素触媒をナノシェル構造とするときは、比表面積が大きいことにより、単位体積あたりの被処理物質を分解する処理面積を大きくすることができ、単位体積あたりの分解機能が優れた環境触媒を構成できる。
なお、上述の炭素触媒を担体として、従来の環境触媒に使用されている白金等の貴金属系の材料を単独に、又は複合化物として担持させることにより、より分解機能等の触媒作用に優れた環境触媒を構成することができる。
なお、上述の炭素触媒を備える環境触媒は、上述の排ガス浄化用触媒だけでなく、水処理用の浄化触媒として用いることもできる。
このような化学反応用の炭素触媒は、例えば、水素化反応用触媒、脱水素反応用触媒、酸化反応用触媒、重合反応用触媒、改質反応用触媒、水蒸気改質用触媒等に適用することができる。更に具体的には、「触媒調製(講談社)白崎高保、藤堂尚之共著、1975年」等の触媒に関する文献を参照し、各々の化学反応に上述の触媒を適用することが可能である。
(実施例1)
〔触媒機能を有するガス拡散電極の調製〕
四つ口フラスコにアクリロニトリル(和光純薬工業(株)製)30.93g、メタクリル酸(和光純薬工業(株)製)4.07g、純水300mlを入れ、窒素ガスにより15分間バブリングを行った。次に、オイルバスにフラスコをセットし、70℃に調整した。そして、ペルオキソ二硫酸カリウム(和光純薬工業(株)製)100mgを純水50mlに溶解した溶液を70℃に調整したフラスコ内に投入し、窒素ガス雰囲気中で撹拌しながら4時間重合させた。この後放冷し、乳白色液の溶液を得た。
次に、乳白色液の溶液を濃縮後、濃縮液を60℃で真空乾燥し、約20gのポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体(PAN−co−PMA)を得た。
ガス拡散電極として、カーボンペーパー(東レ(株)製、商品名「TGP−H−060」)2.3×2.3cm2を用い、この片面に上記樹脂溶液をスプレー法によりコートした。
その後、コートしたガス拡散電極を、強制循環式乾燥機内にセットした。そして、空気雰囲気下で、30分間で室温から150℃まで昇温し、続いて2時間かけて150℃から220℃まで昇温した。その後、200℃でそのまま3時間保持し、不融化を行った。
まず、不融化処理したガス拡散電極を焼成炉に入れ、20分間窒素パージし、1.5時間かけて室温から900℃まで昇温した。この後、900℃で1時間保持し、炭素化処理を行い、炭素触媒が形成されたガス拡散電極を作製した。
得られた、炭素触媒が形成されたガス拡散電極の触媒面に、5%Nafion(登録商標)分散液(アルドリッチ社製)700μLを、印刷機を用いて塗布した。その後、強制循環乾燥機中110℃で3時間乾燥しカソード電極とした。次に、アノード側に白金を担持したアノード電極(東レ(株)製、商品名「Pt-0.5mg/cm2TGP-H-060」)2.3×2.3cm2を、また固体電解質膜として、Nafion(登録商標)112(デュポン社製、商品名)を準備した。そして、固体高分子膜を各ガス拡散電極で挟み、ホットプレス機を使い150℃、10分間圧着させ、MEA(膜電極接合体)を作製した。
上記の方法で作製したMEAを用いて、加温80℃でアノード側には水素を200ml/min、カソード側には酸素を200ml/minで流し発電試験を行った。その結果、開回路電圧0.79V、電流密度0.5A/cm2時の電圧0.35Vの結果が得られた。
〔ポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体(PAN−co−PMA)の調製〕
四つ口フラスコにアクリロニトリル(和光純薬工業(株)製)30.93g、メタクリル酸(和光純薬工業(株)製)4.07g、純水300mlを入れ、窒素ガスにより15分間バブリングを行なった。次に、オイルバスにフラスコをセットし、70℃に調整した。そして、ペルオキソ二硫酸カリウム(和光純薬工業(株)製)100mgを純水50mlに溶解した溶液を70℃に調整したフラスコ内に投入し、窒素ガス雰囲気中で攪拌しながら4時間重合させた。この後、放冷し、乳白色液の溶液を得た。
次に、乳白色の溶液を濃縮後、濃縮液を60℃で真空乾燥し、約20gのポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体(PAN−co−PMA)を得た。
酸化コバルト(シーアイ化成(株)製、商品名NanoTek(登録商標)、平均粒径2nm)0.18gをジメチルホルムアミド(和光純薬工業(株)製)94gに十分に分散させた後、上述のPAN−co−PMA5.82gを溶解し紡糸溶液を得た。このとき全固形分に対する酸化コバルトは3質量%であり、溶液全量に対する全固形分は6質量%であった。
この紡糸溶液を、印加電圧25〜28kV、吐出圧力3〜7kPa、吐出先端内口径0.31mmΦ、ノズルとコレクター間距離0.15〜0.20mの条件で電界紡糸し、ナノファイバー不職布を得た。
上述の方法で得られたナノファイバー不織布の4辺をクリップで挟み、強制循環式乾燥機内にセットした。そして、空気雰囲気下で、30分間で室温から150℃まで昇温し、続いて2時間かけて150℃から220℃まで昇温した。その後、220℃でそのまま3時間保持し、ナノファイバー不織布の不融化を行なった。
上述の方法で不融化処理したナノファイバー不織布を石英管に入れ、楕円面反射型赤外線ゴールドイメージ炉にて、20分間窒素ガスをパージし、1.5時間かけて室温から900℃まで昇温した。この後、900℃で1時間保持し、ナノファイバー不織布の炭素化処理を行なった。
遊星ボールミル(フリッチュ社製、商品名P−7)内に1.5mmΦのジルコニアボールをセットし、上述の方法で得られた試料を回転速度800rpmで5分間粉砕した。粉砕した試料を取り出し、目開き105μmの篩いを通過したものを炭素触媒とした。
上記グラフト化した炭素触媒100mgに5%Nafion(登録商標)分散液(アルドリッチ社製、商品名)を723μL添加し30分以上超音波処理を行ない、次に乳鉢を用いて混合し粘度を調製することで触媒分散液を得た。
上記触媒分散液100mgをガス拡散電極(東レ(株)製、商品名TGP−H−060)2.3×2.3cm2に印刷機を用いて塗布し、強制循環乾燥機中110℃で3時間乾燥しカソード電極とした。次に、アノード側に白金を担持したアノード電極(東レ(株)製、商品名「Pt-0.5mg/cm2TGP-H-060」)2.3×2.3cm2を、また固体電解質膜として、Nafion(登録商標)112(デュポン社製、商品名)を準備した。そして固体高分子膜を各ガス拡散電極で挟み、ホットプレス機を使い150℃、10分間圧着させ、MEA(膜電極接合体)を作製した。
上記の方法で作製したMEAを用いて、加温80℃でアノード側には水素を200ml/min、カソード側には酸素を200ml/minで流し発電試験を行った。その結果、開回路電圧0.74V、電流密度0.5A/cm2時の電圧0.17Vの結果が得られた。
次に、実施例2として、ガス拡散機能を有する基体に炭素触媒を形成し、更にセパレータ機能を付与した燃料電池部材の例について説明する。
〔セパレータ溶液の調製〕
フェノール樹脂(群栄化学工業(株)製)10gに、メタノール(和光純薬工業(株)製)100mlを混合して混合溶液を調製した。この溶液に、ケッチェンブラックEC600JD(ライオン(株)製、商品名)を5g投入し、カーボン/樹脂混合溶液を得た。
実施例1で作製した触媒機能を有するガス拡散電極の触媒面と反対側に、印刷機を用いて、上記カーボン/樹脂混合溶液を塗布した。その後、乾燥機に入れ、60℃100分、100℃100分乾燥、熱処理した。その後、セパレータ層をより緻密にするために、ホットプレスにより、180℃で5分間加圧した。
得られた触媒機能とセパレータ機能を持つガス拡散電極の触媒面に、5%Nafion(登録商標)分散液(アルドリッチ社製)700μLを、印刷機を用いて塗布した。その後、強制循環乾燥機中110℃で3時間乾燥しカソード電極とした。次に、アノード側に白金を担持したアノード電極(東レ(株)製、商品名「Pt-0.5mg/cm2TGP-H-060」)2.3×2.3cm2を、また固体電解質膜として、Nafion(登録商標)112(デュポン社製、商品名)を準備した。そして固体高分子膜を各ガス拡散電極で挟み、ホットプレス機を使い150℃、10分間圧着させた。
上記の方法で作製した電極を用いて、加温80℃でアノード側には水素を200ml/min、カソード側には酸素を200ml/minで流し発電試験を行った。その結果、開回路電圧0.78V、電流密度0.5A/cm2時の電圧0.36Vの結果が得られた。
〔ポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体(PAN−co−PMA)の調製〕
四つ口フラスコにアクリロニトリル(和光純薬工業(株)製)30.93g、メタクリル酸(和光純薬工業(株)製)4.07g、純水300mlを入れ、窒素ガスにより15分間バブリングを行なった。次に、オイルバスにフラスコをセットし、70℃に調整した。そして、ペルオキソ二硫酸カリウム(和光純薬工業(株)製)100mgを純水50mlに溶解した溶液を70℃に調整したフラスコ内に投入し、窒素ガス雰囲気中で攪拌しながら4時間重合させた。この後、放冷し、乳白色の溶液を得た。
次に、この乳白色の溶液を濃縮後、濃縮液を60℃で真空乾燥し、約20gのポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体(PAN−co−PMA)を得た。
酸化コバルト(シーアイ化成(株)製、商品名NanoTek(登録商標)、平均粒径2nm)0.18gをジメチルホルムアミド(和光純薬工業(株)製)94gに十分に分散させた後、上述のPAN−co−PMA5.82gを溶解し紡糸溶液を得た。このとき、全固形分に対する酸化コバルトは3質量%であり、溶液全量に対する全固形分は6質量%であった。
この紡糸溶液を、印加電圧25〜28kV、吐出圧力3〜7kPa、吐出先端内口径0.31mmΦ、ノズルとコレクター間距離0.15〜0.20mの条件で、ガス拡散電極として、カーボンペーパー(東レ(株)製、商品名TGP−H−060)2.3×2.3cm2の片面に電解紡糸を行い、コートした。
上述の方法で得られたナノファイバーコートガス拡散電極の4辺をクリップで挟み、強制循環式乾燥機内にセットした。そして、空気雰囲気下で、30分間で室温から150℃まで昇温し、続いて2時間かけて150℃から220℃まで昇温した。その後、220℃でそのまま3時間保持し、不融化を行なった。
上述の方法で不融化処理したガス拡散電極を焼成炉に入れ、20分間窒素パージし、1.5時間かけて室温から900℃まで昇温した。この後、900℃で1時間保持し、炭素化処理を行って、触媒機能を有するガス拡散電極を作製した。
得られた触媒機能を有するガス拡散電極の顕微鏡写真を図14に示す。図14より、この例においては、基体がやや太い繊維状とされてガス拡散機能を有し、且つ、炭素触媒がより細い繊維状とされて、基体に絡みつく構造となっており、強固に結合されている様子がわかる。
この触媒機能を持つガス拡散電極の触媒面に、5%Nafion(登録商標)分散液(アルドリッチ社製)700μLを、印刷機を用いて塗布した。その後、強制循環乾燥機中110℃で3時間乾燥しカソード電極とした。次に、アノード側に白金を担持したアノード電極(東レ(株)製、商品名「Pt-0.5mg/cm2TGP-H-060」)2.3×2.3cm2を、また固体電解質膜として、Nafion(登録商標)112(デュポン社製、商品名)を準備した。そして固体高分子膜を各ガス拡散電極で挟み、ホットプレス機を使い150℃、10分間圧着させ、MEA(膜電極接合体)を作製した。
上記の方法で作製したMEAを用いて、加温80℃でアノード側には水素を200ml/min、カソード側には酸素を200ml/minで流し発電試験を行った。その結果、開回路電圧0.80V、電流密度0.5A/cm2時の電圧0.36Vの結果が得られた。
〔触媒機能を持つガス拡散電極の調製〕
四つ口フラスコにアクリロニトリル(和光純薬工業(株)製)30.93g、メタクリル酸(和光純薬工業(株)製)4.07g、純水300mlを入れ、窒素ガスにより15分間バブリングを行った。次に、オイルバスにフラスコをセットし、70℃に調整した。そして、ペルオキソ二硫酸カリウム(和光純薬工業(株)製)100mgを純水50mlに溶解した溶液を70℃に調整したフラスコ内に投入し、窒素ガス雰囲気中で撹拌しながら4時間重合させた。この後放冷し、乳白色の溶液を得た。
次に、この乳白色の溶液を濃縮後、濃縮液を60℃で真空乾燥し、約20gのポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体(PAN−co−PMA)を得た。
酸化コバルト(シーアイ化成(株)製、商品名NanoTek(登録商標)、平均粒径2nm)0.18gをジメチルホルムアミド(和光純薬工業(株)製)94gに十分に分散させた後、上述のPAN−co−PMA5.82gを溶解し溶液を得た。このとき全固形分に対する酸化コバルトは3質量%であり、溶液全量に対する全固形分は6質量%であった。
上記樹脂溶液に、ケッチェンブラックEC600JD(ライオン(株)製、商品名)を10質量%添加し、カーボン混合溶液を得た。
ガス拡散電極として、カーボンペーパー(東レ(株)製、商品名TGP−H−060)2.3×2.3cm2を用い、この片面に上記樹脂溶液を印刷機によりコートした。
その後、コートしたガス拡散電極を、強制循環式乾燥機内にセットした。そして、空気雰囲気下で、30分間で室温から150℃まで昇温し、続いて2時間かけて150℃から220℃まで昇温した。その後、200℃でそのまま3時間保持し、不融化を行った。
まず、不融化処理したガス拡散電極を焼成炉に入れ、20分間窒素パージし、1.5時間かけて室温から900℃まで昇温した。この後、900℃で1時間保持し、炭素化処理を行って、炭素触媒が形成されたガス拡散電極を作製した。
得られた、触媒機能を持つガス拡散電極の触媒面に、5%Nafion(登録商標)分散液(アルドリッチ社製)700μLを、印刷機を用いて塗布した。その後、強制循環乾燥機中110℃で3時間乾燥しカソード電極とした。次に、アノード側に白金を担持したアノード電極(東レ(株)製、商品名「Pt-0.5mg/cm2TGP-H-060」)2.3×2.3cm2を、また固体電解質膜として、Nafion(登録商標)112(デュポン社製、商品名)を準備した。そして固体高分子膜を各ガス拡散電極で挟み、ホットプレス機を使い150℃、10分間圧着させ、MEA(膜電極接合体)を作製した。
上記の方法で作製したMEAを用いて、加温80℃でアノード側には水素を200ml/min、カソード側には酸素を200ml/minで流し発電試験を行った。その結果、開回路電圧0.78V、電流密度0.5A/cm2時の電圧0.35Vの結果が得られた。
〔ガス拡散電極の調製〕
〔ポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体(PAN−co−PMA)の調製〕
四つ口フラスコにアクリロニトリル(和光純薬工業(株)製)30.93g、メタクリル酸(和光純薬工業(株)製)4.07g、純水300mlを入れ、窒素ガスにより15分間バブリングを行なった。次に、オイルバスにフラスコをセットし、70℃に調整した。そして、ペルオキソ二硫酸カリウム(和光純薬工業(株)製)100mgを純水50mlに溶解した溶液を70℃に調整したフラスコ内に投入し、窒素ガス雰囲気中で攪拌しながら4時間重合させた。この後、放冷し、乳白色の溶液を得た。
次に、この乳白色の溶液を濃縮後、濃縮液を60℃で真空乾燥し、約20gのポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体(PAN−co−PMA)を得た。
この樹脂を、ジメチルホルムアミド(和光純薬工業(株)製)94gに十分に分散させた後、上述のPAN−co−PMA5.82gを溶解し紡糸溶液を得た。この紡糸溶液を、印加電圧25〜28kV、吐出圧力3〜7kPa、吐出先端内口径0.31mmΦ、ノズルとコレクター間距離0.15〜0.20mの条件で電界紡糸し、ナノファイバー不職布を得た。
上述の方法で不融化処理したナノファイバー不織布を焼成炉に入れ、20分間アルゴンガスをパージし、12時間かけて室温から2950℃まで昇温した。この後、2950℃で1時間保持し、ナノファイバー不織布のガス拡散電極を作製した。
四つ口フラスコにアクリロニトリル(和光純薬工業(株)製)30.93g、メタクリル酸(和光純薬工業(株)製)4.07g、純水300mlを入れ、窒素ガスにより15分間バブリングを行った。次に、オイルバスにフラスコをセットし、70℃に調整した。そして、ペルオキソ二硫酸カリウム(和光純薬工業(株)製)100mgを純水50mlに溶解した溶液を70℃に調整したフラスコ内に投入し、窒素ガス雰囲気中で撹拌しながら4時間重合させた。この後放冷し、乳白色液の溶液を得た。
次に、乳白色液の溶液を濃縮後、濃縮液を60℃で真空乾燥し、約20gのポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体(PAN−co−PMA)を得た。
ガス拡散電極として、上記で作製したカーボンナノファイバー不織布を用い、この片面に上記樹脂溶液をスプレー法によりコートした。
その後、コートしたガス拡散電極を、強制循環式乾燥機内にセットした。そして、大気中にて、30分間で室温から150℃まで昇温し、続いて2時間かけて150℃から220℃まで昇温した。その後、200℃でそのまま3時間保持し、不融化を行った。
〔炭素化処理〕
まず、不融化処理したガス拡散電極を焼成炉に入れ、20分間窒素パージし、1.5時間かけて室温から900℃まで昇温した。この後、900℃で1時間保持し、炭素化処理を行い、触媒機能を有するガス拡散電極を作製した。
得られた、触媒機能を持つガス拡散電極の触媒面に、5%Nafion(登録商標)分散液(アルドリッチ社製)700μLを、印刷機を用いて塗布した。その後、強制循環乾燥機中110℃で3時間乾燥しカソード電極とした。次に、アノード側に白金を担持したアノード電極(東レ(株)製、商品名「Pt-0.5mg/cm2TGP-H-060」)2.3×2.3cm2を、また固体電解質膜として、Nafion(登録商標)112(デュポン社製、商品名)を準備した。そして固体高分子膜を各ガス拡散電極で挟み、ホットプレス機を使い150℃、10分間圧着させ、MEA(膜電極接合体)を作製した。
上記の方法で作製したMEAを用いて、加温80℃でアノード側には水素を200ml/min、カソード側には酸素を200ml/minで流し発電試験を行った。その結果、開回路電圧0.80V、電流密度0.5A/cm2時の電圧0.36Vの結果が得られた。
Claims (27)
- 基体の少なくとも一部に導電性領域が設けられ、
前記導電性領域に炭素触媒が形成されて成る
触媒。 - 前記基体が、導電性材料より成る請求項1に記載の触媒。
- 前記基体が、気体を通過させる構造を少なくとも一部に有する請求項1又は2に記載の触媒。
- 前記基体が、成型物である請求項1乃至3に記載の触媒。
- 前記基体が、カーボン、金属、無機材料、樹脂の少なくともいずれか又はこれらの組み合わせより成る請求項1乃至4に記載の触媒。
- 前記炭素触媒は、窒素原子及び/又はホウ素原子を含有する請求項1乃至5に記載の触媒。
- 前記炭素触媒に含まれる前記窒素原子及び/又はホウ素原子の含有量の合計が、炭素触媒の全重量に対し0.5質量%以上20質量%以下である請求項6に記載の触媒。
- 前記炭素触媒に、遷移金属又は前記遷移金属の化合物が含まれている請求項1乃至7に記載の触媒。
- 前記遷移金属が、コバルト(Co)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)から選ばれる少なくとも一種である請求項8に記載の触媒。
- 前記遷移金属の化合物が、塩化コバルト、酸化コバルト、フタロシアニンコバルト、塩化鉄、酸化鉄、フタロシアニン鉄から選ばれる少なくとも一種である請求項8に記載の触媒。
- 炭素前駆体高分子を調製する工程と、
前記炭素前駆体高分子を、基体の導電性領域に付着させる工程と、
前記炭素前駆体高分子を炭素化する工程と、を含む
触媒の製造方法。 - 前記基体を成型する工程と、を更に含む請求項11に記載の触媒の製造方法。
- 前記炭素前駆体高分子が、窒素原子及び/又はホウ素原子を含有する高分子化合物である請求項11又は12に記載の触媒の製造方法。
- 前記炭素前駆体高分子が、一部又は全部にポリアクリロニトリル又はその共重合体が含まれる請求項11乃至14に記載の触媒の製造方法。
- 前記炭素前駆体高分子に、遷移金属又は前記遷移金属の化合物を混合する工程を、更に含む請求項11乃至14に記載の触媒の製造方法。
- 前記遷移金属が、コバルト(Co)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)から選ばれる少なくとも一種である請求項15に記載の触媒の製造方法。
- 前記遷移金属の化合物が、塩化物、酸化物、有機物、有機錯体から選ばれる少なくとも一種である請求項15に記載の触媒の製造方法。
- 前記遷移金属の化合物が、塩化コバルト、酸化コバルト、フタロシアニンコバルト、塩化鉄、酸化鉄、フタロシアニン鉄から選ばれる少なくとも一種である請求項15に記載の触媒の製造方法。
- 前記炭素前駆体高分子を炭素化する工程において、300℃以上1500℃以下で熱処理する請求項11乃至18に記載の触媒の製造方法。
- 前記炭素前駆体高分子を炭素化する工程の後に、窒素及び/又はホウ素を導入する工程を含む請求項11乃至19に記載の触媒の製造方法。
- 固体電解質と、
前記固体電解質を挟んで対向配置されたガス拡散電極と、を備え、
前記ガス拡散電極は、少なくとも一部に、炭素触媒が形成されて成る
膜電極接合体。 - 炭素前駆体高分子を調製する工程と、
前記炭素前駆体高分子を、ガス拡散電極の少なくとも一部に付着させる工程と、
前記炭素前駆体高分子を炭素化する工程と、
固体電解質と、前記炭素触媒が形成されたガス拡散電極とを一体化する工程と、を含む
膜電極接合体の製造方法。 - 基体の少なくとも一部に炭素触媒が形成されて成るガス拡散電極と、セパレータとが、一体に形成されて成る
燃料電池部材。 - 炭素前駆体高分子を調製する工程と、
前記炭素前駆体高分子を、ガス拡散電極を構成する基体の少なくとも一部に付着させる工程と、
前記炭素前駆体高分子を炭素化して炭素触媒を形成する工程と、
前記炭素触媒が形成されている部分の少なくとも一部を残して、前記基体をセパレータと一体化する工程と、を含む
燃料電池部材の製造方法。 - 固体電解質と、
前記固体電解質を挟んで対向配置されたガス拡散電極と、を備え、
前記ガス拡散電極は、前記固体電解質を挟む側に、炭素触媒が形成されて成る
燃料電池。 - 前記ガス拡散電極の、前記炭素触媒が形成される側とは反対側に、セパレータが一体に形成されて成る請求項25記載の燃料電池。
- 電極材と電解質とを備えた蓄電装置において、
前記電極材が、炭素触媒を備える
蓄電装置。
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010092690A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 燃料電池用電極触媒の製造方法、燃料電池用電極触媒 |
JP2011194393A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-10-06 | Nisshinbo Holdings Inc | 有害物質分解材 |
WO2011132676A1 (ja) * | 2010-04-20 | 2011-10-27 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 直接型燃料電池のカソード用炭素触媒並びにこれを用いた直接型燃料電池用カソード及び直接型燃料電池 |
WO2012014768A1 (ja) * | 2010-07-29 | 2012-02-02 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 燃料電池用電極 |
JP2012160457A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-23 | Showa Denko Kk | 燃料電池用電極触媒の製造方法、燃料電池用電極触媒およびその用途 |
WO2012161335A1 (ja) * | 2011-05-23 | 2012-11-29 | 帝人株式会社 | 粒子状炭素触媒およびその製造方法 |
JP2014015345A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Panasonic Corp | 炭素系材料、電極触媒、電極、ガス拡散電極、電気化学装置、燃料電池、並びに炭素系材料の製造方法 |
WO2015079956A1 (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-04 | 日清紡ホールディングス株式会社 | アルカリ型燃料電池用炭素触媒及びその製造方法、並びにアルカリ型燃料電池用電極及びアルカリ型燃料電池 |
JP2015130353A (ja) * | 2015-02-11 | 2015-07-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 蓄電装置 |
JP2015150555A (ja) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | ポステック アカデミー‐インダストリー ファウンデーション | 無機ナノ粒子を担持する水素化触媒、その製造方法およびこれを利用したバイオマス由来炭化水素化合物の水素化方法 |
JP6031207B1 (ja) * | 2016-04-27 | 2016-11-24 | 大豊精機株式会社 | 燃料電池及び燃料電池用導電部材 |
WO2017203980A1 (ja) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 電池カソード、電池カソード触媒層用組成物及び電池 |
JP2018200759A (ja) * | 2017-05-25 | 2018-12-20 | 日本電信電話株式会社 | マグネシウム水電池およびその正極の製造方法 |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2665119B1 (en) * | 2011-01-14 | 2018-10-24 | Showa Denko K.K. | Method for producing fuel cell electrode catalyst, fuel cell electrode catalyst, and uses thereof |
TR201100955A2 (tr) * | 2011-02-01 | 2011-07-21 | Hi̇dra Enerji̇ Ve Ki̇mya Sanayi̇ Ti̇caret Li̇mi̇ted Şi̇rketi̇ | Esnek yapıda ve nem kaybı düşük katyon değiştirici polimer elektrolit membran. |
CA2877053A1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-03 | The Royal Institution For The Advancement Of Learning/Mcgill University | Fabrication and functionalization of a pure non-noble metal catalyst structure showing time stability for large scale applications |
US20150214554A1 (en) * | 2012-08-01 | 2015-07-30 | Toyo Ink Sc Holdings Co., Ltd. | Cell catalyst composition andmanufacturing method thereof, electrode material, and fuel cell |
WO2015088579A1 (en) | 2013-12-09 | 2015-06-18 | General Electric Company | Polymeric-metal composite electrode-based electrochemical device for generating oxidants |
US10205206B2 (en) | 2014-10-08 | 2019-02-12 | Energizer Brands, Llc | Zinc-air electrochemical cell |
WO2016057666A1 (en) | 2014-10-08 | 2016-04-14 | Energizer Brands, Llc | Fluorosurfactant as a zinc corrosion inhibitor |
US10319991B2 (en) | 2014-10-23 | 2019-06-11 | Energizer Brands, Llc | Zinc anode composition |
WO2017217331A1 (ja) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 国立大学法人東北大学 | 炭素材料及びその製造方法 |
KR101845786B1 (ko) * | 2016-07-21 | 2018-04-05 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 전극의 제조방법 및 그 전극 |
CN115350571B (zh) * | 2022-07-18 | 2023-03-31 | 哈尔滨工业大学(深圳) | 一种一体化气体扩散电极的制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002305034A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-10-18 | Nisshinbo Ind Inc | 蓄電デバイス |
JP2006253450A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Nisshinbo Ind Inc | 電極用組成物、蓄電デバイス用電極および蓄電デバイス |
JP2007134254A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池およびその製造方法 |
JP2007207662A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Gunma Univ | 燃料電池用電極触媒及びその製造方法並びに該触媒を用いた燃料電池 |
JP2007311026A (ja) * | 2004-07-05 | 2007-11-29 | Gunma Univ | 燃料電池用電極触媒及びその製造方法並びに該触媒を用いた燃料電池 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5306579A (en) * | 1992-10-30 | 1994-04-26 | Aer Energy Resources, Inc. | Bifunctional metal-air electrode |
JP3503193B2 (ja) | 1994-06-21 | 2004-03-02 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の接合体およびその製造方法 |
US6780388B2 (en) * | 2000-05-31 | 2004-08-24 | Showa Denko K.K. | Electrically conducting fine carbon composite powder, catalyst for polymer electrolyte fuel battery and fuel battery |
SE0100927D0 (sv) * | 2001-03-16 | 2001-03-16 | Kth Holding Ab | Oxygen reduction electrode |
US6689711B2 (en) * | 2001-10-09 | 2004-02-10 | Metallic Power, Inc. | Methods of producing oxygen reduction catalyst |
JP4908846B2 (ja) * | 2002-10-31 | 2012-04-04 | 三星電子株式会社 | 炭素ナノチューブ含有燃料電池電極 |
JP2004185900A (ja) | 2002-12-02 | 2004-07-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池用電極、膜・触媒層接合体、燃料電池、およびこれらの製造方法 |
JP4041429B2 (ja) * | 2003-06-02 | 2008-01-30 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 燃料電池用電極およびその製造方法 |
JP2007049549A (ja) | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 相関方法 |
KR101319377B1 (ko) * | 2006-06-14 | 2013-10-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지용 촉매, 이를 포함하는 막-전극 어셈블리 및이를 포함하는 연료 전지 시스템 |
JP2007332436A (ja) | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Nisshinbo Ind Inc | 微粒子状の水不溶性又は水難溶性の塩又は塩基の製造方法。 |
JP2009208061A (ja) * | 2008-02-06 | 2009-09-17 | Gunma Univ | 炭素触媒及びこの炭素触媒を含むスラリー、炭素触媒の製造方法、ならびに、炭素触媒を用いた燃料電池、蓄電装置及び環境触媒 |
-
2008
- 2008-06-05 JP JP2008148387A patent/JP5320579B2/ja active Active
-
2009
- 2009-06-04 CA CA2724513A patent/CA2724513C/en active Active
- 2009-06-04 WO PCT/JP2009/060233 patent/WO2009148111A1/ja active Application Filing
- 2009-06-04 US US12/996,395 patent/US20110143253A1/en not_active Abandoned
- 2009-06-04 EP EP09758378.5A patent/EP2298442A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002305034A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-10-18 | Nisshinbo Ind Inc | 蓄電デバイス |
JP2007311026A (ja) * | 2004-07-05 | 2007-11-29 | Gunma Univ | 燃料電池用電極触媒及びその製造方法並びに該触媒を用いた燃料電池 |
JP2006253450A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Nisshinbo Ind Inc | 電極用組成物、蓄電デバイス用電極および蓄電デバイス |
JP2007134254A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池およびその製造方法 |
JP2007207662A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Gunma Univ | 燃料電池用電極触媒及びその製造方法並びに該触媒を用いた燃料電池 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JPN6009033116; Gang Wu et al.: '"Well-Dispersed High-Loading Pt Nanoparticles Supported by Shell-Core Nanostructured Carbon for Meth' Langmuir Vol.24, No.7, 20080401, p.3566-3575 * |
JPN6009033120; 小林里江子 他: '"高分子金属錯体を用いた燃料電池カソード触媒の調製"' 電気化学会第75回大会講演要旨集 , 20080329, p.455上段 * |
Cited By (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010092690A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 燃料電池用電極触媒の製造方法、燃料電池用電極触媒 |
JP2011194393A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-10-06 | Nisshinbo Holdings Inc | 有害物質分解材 |
CN102859766A (zh) * | 2010-04-20 | 2013-01-02 | 日清纺控股株式会社 | 用于直接型燃料电池的阴极的碳催化剂和使用所述催化剂的直接型燃料电池的阴极和直接型燃料电池 |
WO2011132676A1 (ja) * | 2010-04-20 | 2011-10-27 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 直接型燃料電池のカソード用炭素触媒並びにこれを用いた直接型燃料電池用カソード及び直接型燃料電池 |
US8617768B2 (en) | 2010-04-20 | 2013-12-31 | Nisshinbo Holdings Inc. | Carbon catalyst for direct fuel cell cathode, and direct fuel cell cathode and direct fuel cell using same |
CN103053056A (zh) * | 2010-07-29 | 2013-04-17 | 日清纺控股株式会社 | 燃料电池用电极 |
JP2012033320A (ja) * | 2010-07-29 | 2012-02-16 | Nisshinbo Holdings Inc | 燃料電池用電極 |
WO2012014768A1 (ja) * | 2010-07-29 | 2012-02-02 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 燃料電池用電極 |
US9397347B2 (en) | 2010-07-29 | 2016-07-19 | Nisshinbo Holdings Inc. | Electrode for use in a fuel cell functioning as a gas diffusion layer and an electrocatalyst layer |
JP2012160457A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-23 | Showa Denko Kk | 燃料電池用電極触媒の製造方法、燃料電池用電極触媒およびその用途 |
US9118083B2 (en) | 2011-01-14 | 2015-08-25 | Showa Denko K.K | Method for producing fuel cell electrode catalyst, fuel cell electrode catalyst, and uses thereof |
WO2012161335A1 (ja) * | 2011-05-23 | 2012-11-29 | 帝人株式会社 | 粒子状炭素触媒およびその製造方法 |
KR20140032445A (ko) * | 2011-05-23 | 2014-03-14 | 데이진 가부시키가이샤 | 입자상 탄소 촉매 및 그 제조 방법 |
JPWO2012161335A1 (ja) * | 2011-05-23 | 2014-07-31 | 帝人株式会社 | 粒子状炭素触媒およびその製造方法 |
KR101970027B1 (ko) * | 2011-05-23 | 2019-04-17 | 데이진 가부시키가이샤 | 입자상 탄소 촉매 및 그 제조 방법 |
US9692060B2 (en) | 2011-05-23 | 2017-06-27 | Teijin Limited | Particulate carbon catalyst including nitrogen and metal and method for producing the same |
JP2014015345A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Panasonic Corp | 炭素系材料、電極触媒、電極、ガス拡散電極、電気化学装置、燃料電池、並びに炭素系材料の製造方法 |
JP2015106512A (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 日清紡ホールディングス株式会社 | アルカリ型燃料電池用炭素触媒及びその製造方法、並びにアルカリ型燃料電池用電極及びアルカリ型燃料電池 |
WO2015079956A1 (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-04 | 日清紡ホールディングス株式会社 | アルカリ型燃料電池用炭素触媒及びその製造方法、並びにアルカリ型燃料電池用電極及びアルカリ型燃料電池 |
JP2015150555A (ja) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | ポステック アカデミー‐インダストリー ファウンデーション | 無機ナノ粒子を担持する水素化触媒、その製造方法およびこれを利用したバイオマス由来炭化水素化合物の水素化方法 |
JP2015130353A (ja) * | 2015-02-11 | 2015-07-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 蓄電装置 |
JP6031207B1 (ja) * | 2016-04-27 | 2016-11-24 | 大豊精機株式会社 | 燃料電池及び燃料電池用導電部材 |
JP2017199546A (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | 大豊精機株式会社 | 燃料電池及び燃料電池用導電部材 |
WO2017203980A1 (ja) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 電池カソード、電池カソード触媒層用組成物及び電池 |
JP2017212176A (ja) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 電池カソード、電池カソード触媒層用組成物及び電池 |
CN109196697A (zh) * | 2016-05-27 | 2019-01-11 | 日清纺控股株式会社 | 电池阴极、用于电池阴极的催化剂层的组合物和电池 |
US11177484B2 (en) | 2016-05-27 | 2021-11-16 | Nisshinbo Holdings Inc. | Battery cathode, composition for battery cathode catalytic layer, and battery |
CN109196697B (zh) * | 2016-05-27 | 2022-03-01 | 日清纺控股株式会社 | 电池阴极、用于电池阴极的催化剂层的组合物和电池 |
JP2018200759A (ja) * | 2017-05-25 | 2018-12-20 | 日本電信電話株式会社 | マグネシウム水電池およびその正極の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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