JP2012038543A - 燃料電池用PtRu系合金触媒、その製造方法、燃料電池用膜電極接合体および燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 少なくともPt、RuおよびPを含有するPtRu系合金触媒粒子が担体に担持されてなる燃料電池用PtRu系合金触媒であって、前記PtRu系合金触媒粒子は、担体に担持された状態で、非酸化雰囲気下で熱処理されて得られたものであり、前記PtRu系合金触媒粒子の平均粒子径は、10nmより大きく、20nm未満であり、前記PtRu系合金触媒粒子の比表面積は、30〜100m2/gであり、触媒全体におけるPtとRuとの比率が、原子比で、30:70〜70:30である燃料電池用PtRu系合金触媒と、前記熱処理工程を有する燃料電池用PtRu系合金触媒の製造方法により、前記課題を解決する。
【選択図】 図1
Description
CH3OH + H2O = CO2 + 6H+ + 6e− (1)
O2 + 4H+ + 4e− = 2H2O (2)
CH3OH + 3/2O2 = CO2 + 2H2O (3)
Pt + CH3OH = Pt−CO + 4H+ + 4e− (4)
Ru + H2O = Ru−OH + H+ + e− (5)
Pt−CO + Ru−OH
= CO2 + H+ + e− + Pt + Ru (6)
六塩化白金酸六水和物:1.69mmolと、塩化ルテニウム(III)水和物:1.69mmolとの混合水溶液に、錯化剤としてDL−酒石酸:0.1mmolを添加し、イオン交換水を加えて全体を300mlに調整して、水溶液を調製した。前記の水溶液を室温で30分攪拌した後、カーボンブラック担体であるケッチェンブラックEC粉末を0.5g加えて分散させた。その後、担体を分散させた前記の溶液に、還元剤でありかつP供給源である次亜燐酸を6.8mmol加え、全溶液量を1000mlにし、更に、2規定の水酸化ナトリウム水溶液を滴下して、溶液のpHを2に調整した後、浴温度90℃で溶液を攪拌し、PtRu系合金触媒粒子をカーボンブラック担体表面に還元析出させた。これにより得られたPtRu系合金触媒全体におけるPtとRuとの比率は、50:50(原子比)であった。
純水素中での熱処理温度を700℃に変更した以外は、実施例1と同様にしてPtRu系合金触媒を作製した。
純水素中での熱処理を行わなかった以外は、実施例1と同様にしてPtRu系合金触媒を作製した。
Claims (8)
- 少なくともPt、RuおよびPを含有するPtRu系合金触媒粒子が担体に担持されてなる燃料電池用PtRu系合金触媒であって、
前記PtRu系合金触媒粒子は、担体に担持された状態で、非酸化雰囲気下で熱処理されて得られたものであり、
前記PtRu系合金触媒粒子の平均粒子径は、10nmより大きく、20nm未満であり、
前記PtRu系合金触媒粒子の比表面積は、30〜100m2/gであり、
触媒全体におけるPtとRuとの比率が、原子比で、30:70〜70:30であることを特徴とする燃料電池用PtRu系合金触媒。 - 担体が、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブおよび非酸化雰囲気下で熱処理され、グラファイト成分が増加したカーボンよりなる群から選択される少なくとも1種である請求項1に記載の燃料電池用PtRu系合金触媒。
- PtRu系合金触媒粒子におけるPの量が、1〜20原子%である請求項1または2に記載の燃料電池用PtRu系合金触媒。
- 少なくともPt、RuおよびPを担体表面に還元析出させて、少なくともPt、RuおよびPを含有するPtRu系合金触媒粒子を担体に担持させる工程と、
担体に担持されたPtRu系合金触媒粒子を、非酸化雰囲気下で熱処理する工程とを有することを特徴とする燃料電池用PtRu系合金触媒の製造方法。 - 非酸化雰囲気下での熱処理が、水素ガス、窒素ガス、水素を含有する窒素ガス、アルゴンガスまたは水素を含有するアルゴンガスを含む雰囲気下で行われる請求項4に記載の燃料電池用PtRu系合金触媒の製造方法。
- 非酸化雰囲気下での熱処理温度が650〜1000℃である請求項4または5に記載の燃料電池用PtRu系合金触媒の製造方法。
- アノード触媒層、カソード触媒層、および前記アノード触媒層と前記カソード触媒層との間に配されたプロトン導電膜を有する燃料電池用膜電極接合体であって、
前記アノード触媒層用の触媒に、請求項1〜3のいずれかに記載の燃料電池用PtRu系合金触媒を用いたことを特徴とする燃料電池用膜電極接合体。 - 請求項7に記載の燃料電池用膜電極接合体を有することを特徴とする燃料電池。
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