JP2014053142A - 燃料電池用電極触媒層及びその製造方法ならびに燃料電池用膜電極接合体及びその製造方法と固体高分子形燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】触媒物質または炭素粒子を過酸化物分解触媒および第1の高分子電解質と共に溶媒に分散させた第1の触媒インクを作製し、第1の触媒インクを乾燥させて触媒物質または炭素粒子を第1の高分子電解質で包埋した後、第1の触媒インクに炭素粒子または触媒物質を添加し、次いで触媒物質、炭素粒子、過酸化物分解触媒および第1の高分子電解質を第2の高分子電解質と共に溶媒に分散させた第2の触媒インクを作製し、第2の触媒インクをガス拡散層、転写シートおよび高分子電解質膜から選択される基材上に塗布して電極触媒層を形成する。
【選択図】なし
Description
特許文献3には、非白金触媒を用いたMEAが記載されているが、その電極触媒層の作製手法は、例えば、特許文献4および特許文献5などに記載されている白金触媒で用いられる従来の作製手法であるため、非白金触媒に適していないという問題点がある。
白金触媒を電極触媒として用いた固体高分子形燃料電池では、長期間の運転によって電池性能が低下する問題がある。固体高分子形燃料電池の運転条件によっては、酸素極における酸素の還元が2電子反応で止まり、過酸化水素(H2O2)が生成され、例えば、金属イオン等の存在下でラジカル分解する。その過酸化水素ラジカルにより、電解質膜や電極触媒が損傷を受け、電池性能が低下すると考えられている。
特許文献6には、過酸化物分解触媒として難溶性タングステン酸塩を電極触媒層に添加した電極触媒層が記載されているが、電極触媒近傍で過酸化水素を接触分解するという思想がなく、接触分解前に電極触媒が損傷を受けるという問題点がある。
特許文献7には、過酸化物分解触媒を担体に担持した電極触媒層が記載されているが、過酸化水素を接触分解する触媒能を、電極触媒よりも高めるという思想がなく、接触分解前に電極触媒が損傷を受けるという問題点がある。
本発明の請求項1に係る発明は、触媒物質、炭素粒子、過酸化物分解触媒および高分子電解質を含み、かつ前記触媒物質の比面積が前記炭素粒子よりも小さい燃料電池用電極触媒層を製造する方法であって、前記触媒物質または前記炭素粒子を前記過酸化物分解触媒および第1の高分子電解質と共に溶媒に分散させた第1の触媒インクを作製する第1工程と、前記第1の触媒インクを乾燥させて前記触媒物質と前記過酸化物分解触媒または前記炭素粒子と前記過酸化物分解触媒を前記第1の高分子電解質で包埋する第2工程と、前記第2工程で乾燥処理された第1の触媒インクに炭素粒子または触媒物質を添加した後、前記触媒物質、前記炭素粒子、前記過酸化物分解触媒および前記第1の高分子電解質を第2の高分子電解質と共に溶媒に分散させた第2の触媒インクを作製する第3工程と、前記第2の触媒インクをガス拡散層、転写シートおよび高分子電解質膜から選択される基材上に塗布して前記電極触媒層を形成する第4工程と、を有することを特徴とする燃料電池用電極触媒層の製造方法である。
本発明の請求項3に係る発明は、前記第1の触媒インクを前記第2工程で30℃以上140℃以下の温度で乾燥処理することを特徴とする燃料電池用電極触媒層の製造方法である。
本発明の請求項7に係る発明は、前記触媒物質が、前記遷移金属元素の炭窒化物を、酸素を含む雰囲気中で部分酸化したものであることを特徴とする燃料電池用電極触媒層の製造方法である。
本発明の請求項9に係る発明は、前記過酸化物分解触媒が、前記触媒物質よりも過酸化物を接触分解する触媒能を有することを特徴とする燃料電池用電極触媒層の製造方法である。
本発明の請求項11に係る発明は、前記遷移金属元素が、セリウム、マンガン、タングステン、ジルコニウム、チタン、バナジウム、イットリウム、ランタン、ネオジム、ニッケル、コバルト、ルテニウム、クロム、モリブデン、鉄の少なくとも一つを含むことを特徴とする燃料電池用電極触媒層の製造方法である。
本発明の請求項13に係る発明は、請求項1〜12のいずれか一項に記載の製造方法により製造されていることを特徴とする燃料電池用電極触媒層である。
本発明の請求項14に係る発明は、高分子電解質膜を一対の電極触媒層で挟持した膜電極接合体の製造方法であって、前記一対の電極触媒層のうち、正極側の電極触媒層が請求項13に記載の電極触媒層からなることを特徴とする燃料電池用膜電極接合体の製造方法である。
本発明の請求項16に係る発明は、請求項15に記載の膜電極接合体が一対のガス拡散層で狭持され、前記ガス拡散層で狭持された前記膜電極接合体が一対のセパレーターで狭持されていることを特徴とする固体高分子形燃料電池である。
図1は、本発明の一実施形態に係る膜電極接合体12を示す断面模式図である。図1に示されるように、本発明の一実施形態に係る膜電極接合体12は、高分子電解質膜1と、高分子電解質膜1を挟持する空気極側の電極触媒層2と、燃料極側の電極触媒層3を備える。
図2は、本発明の一実施形態に係る固体高分子形燃料電池11の分解断面図である。固体高分子形燃料電池11は、膜電極接合体12の一方の電極触媒層2と対向するように配置される空気極側のガス拡散層4と、膜電極接合体12の他方の電極触媒層3と対向するように配置される燃料極側のガス拡散層5とを備える。
電極触媒層2とガス拡散層4とで空気極(カソード)6が構成され、電極触媒層3とガス拡散層5とで燃料極(アノード)7が構成される。また、ガス拡散層4,5の外側には、導電性でかつ不透過性の材料よりなるセパレーター10がそれぞれ配置され、各セパレーター10はガス流通用のガス流路8と、冷却水流通用の冷却水流路9とを備えている。
固体高分子形燃料電池11の固体高分子電解質膜1、電極触媒層2,3およびガス拡散層4,5は、一組のセパレーター10により狭持されている。固体高分子形燃料電池11は単セル構造の燃料電池であるが、セパレーター10を介して複数のセルを積層して固体高分子形燃料電池とすることもできる。
本発明の一実施形態に係る膜電極接合体12の電極触媒層2は、以下の第1工程〜第4工程を有する製造方法により製造される。
第1工程:触媒物質または該触媒物質より比表面積の大きい炭素粒子を過酸化物分解触媒および第1の高分子電解質と共に溶媒に分散させた第1の触媒インクを作製する工程。
第2工程:第1の触媒インクを乾燥させて触媒物質と過酸化物分解触媒または炭素粒子と過酸化物分解触媒を第1の高分子電解質で包埋する工程。
第4工程:第2の触媒インクをガス拡散層、転写シートおよび高分子電解質膜から選択される基材上に塗布して電極触媒層2を形成する工程。
また、より好ましくは、これら遷移金属元素の炭窒化物を、酸素を含む雰囲気中で部分酸化した物質が使用できる。具体的には、タンタル炭窒化物(TaCN)を、酸素を含む雰囲気中で部分酸化した物質(TaCNO)であり、その比表面積は、凡そ1m2/g以上20m2/g以下である。
本発明の一実施形態で使用される過酸化物分解触媒としては、一般的に用いられているものを使用することができる。本発明において好ましくは、触媒物質よりも過酸化物を接触分解する触媒能を有する質が使用できる。
具体的には、遷移金属元素はセリウムであり、過酸化物分解作用が高く、また、難溶性の化合物であれば好適に用いることができる。セリウム化合物としては、例えば、炭酸セリウム(III)などを用いることができる。
高分子電解質膜1としては、プロトン伝導性を有するものであればよく、フッ素系高分子電解質膜、炭化水素系高分子電解質膜を用いることができる。フッ素系高分子電解質膜としては、例えば、デュポン社製Nafion(登録商標)、旭硝子(株)製Flemion(登録商標)、旭化成(株)製Aciplex(登録商標)、ゴア社製Gore Select(登録商標)などを用いることができる。また、炭化水素系高分子電解質膜としては、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレンなどの電解質膜を用いることができる。中でも、高分子電解質膜としてデュポン社製Nafion(登録商標)系材料を好適に用いることができる。炭化水素系高分子電解質膜としては、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレンなどの電解質膜を用いることができる。特に、高分子電解質膜1として、デュポン社製Nafion(登録商標)系材料を好適に用いることができる。
上述の触媒インクに含まれる高分子電解質としては、プロトン伝導性を有するものであればよく、高分子電解質膜と同様の材料を用いることができ、フッ素系高分子電解質、炭化水素系高分子電解質を用いることができる。フッ素系高分子電解質としては、例えば、デュポン社製Nafion(登録商標)系材料などを用いることができる。また、炭化水素系高分子電解質としては、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレンなどの電解質を用いることができる。特に、フッ素系高分子電解質として、デュポン社製Nafion(登録商標)系材料を好適に用いることができる。なお、電極触媒層と高分子電解質膜の密着性を考慮すると、高分子電解質膜1と同一の材料を用いることが好ましい。
本発明に係る炭素粒子は、一般的にカーボン粒子が使用される。カーボン粒子の種類は、微粒子状で導電性を有し、触媒におかされないものであれば限定されるものではないが、カーボンブラックやグラファイト、黒鉛、活性炭、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレンを用いることができる。カーボン粒子の粒径は、小さすぎると電子伝導パスが形成されにくくなり、また大きすぎると電極触媒層2および3のガス拡散性が低下したり、触媒の利用率が低下したりするので、10〜1000nm程度が好ましい。さらに好ましくは、10〜100nmがよい。
触媒物質担持粒子を分散させるために、触媒インクに分散剤が含まれていても良い。分散剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤などを挙げることができる。
酸やアルカリ、水に溶ける造孔剤としては、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウムなどの酸可溶性無機塩類、アルミナ、シリカゲル、シリカゾルなどのアルカリ水溶液に可溶性の無機塩類、アルミニウム、亜鉛、スズ、ニッケル、鉄などの酸またはアルカリに可溶性の金属類、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、リン酸一ナトリウムなどの水溶性無機塩類、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールなどの水溶性有機化合物類などが挙げられる。また、上記造孔剤は1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いてもよいが、2種以上を組み合わせて用いることが好ましい。
電極触媒層の製造における基材としては、ガス拡散層、転写シートもしくは高分子電解質膜を用いることができる。
本発明における固体高分子形燃料電池用電極触媒層の製造方法について、以下に具体的な実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明は下記実施例によって制限されるものではない。
触媒物質(TaCNO、比表面積12m2/g)と過酸化物分解触媒(炭酸セリウム(III))と、20質量%高分子電解質溶液(商品名:Nafion(登録商標)、デュポン社製)を溶媒中で混合し、ボールミルで分散処理を行った。ボールミルのポット、ボールにはジルコニア製のものを用いた。触媒インクの組成比は、触媒物質と過酸化物分解触媒と高分子電解質の質量比で1:0.05:0.25とした。溶媒は超純水、1−プロパノ−ルを体積比で1:1とし、固形分含有量は14質量%とした。PTFEシートを第1の触媒インクの乾燥用の基材として使用した。
ドクターブレードにより、第1の触媒インクを基材上に塗布し、そして大気雰囲気中80℃で5分間乾燥させた。その後、高分子電解質で包埋した触媒物質と過酸化物分解触媒を基材上から回収した。
高分子電解質で包埋した触媒物質と過酸化物分解触媒と、炭素粒子(Ketjen Black、商品名:EC−300J、ライオン社製、比表面積800m2/g)をボールミルにて無溶媒で混合した。ボールミルのポット、ボールにはジルコニア製のものを用いた。高分子電解質で包埋した触媒物質と過酸化物分解触媒と、炭素粒子の組成比は、質量比で1:0.05:1とした。
高分子電解質で包埋した触媒物質と過酸化物分解触媒と、炭素粒子の混合物に熱処理を加えたものと、20質量%高分子電解質溶液を溶媒中で混合し、ボールミルで分散処理を行った。ボールミルのポット、ボールにはジルコニア製のものを用いた。触媒インクの組成比は、触媒物質および過酸化物分解触媒と、炭素粒子、高分子電解質の質量比が1:0.05:1:0.8としたものを第2の触媒インクとした。溶媒は超純水、1−プロパノ−ルを体積比で1:1とし、固形分含有量は14質量%とした。PTFEシートを転写シートとして使用した。
ドクターブレードにより、第2の触媒インクを転写シートに塗布し、そして大気雰囲気中80℃で5分間乾燥させた。電極触媒層の厚さは、触媒物質担持量が0.4mg/cm2になるように調節し、空気極側の電極触媒層2を形成した。
炭素粒子(Ketjen Black、商品名:EC−300J、ライオン社製、比表面積800m2/g)と過酸化物分解触媒(炭酸セリウム(III))と、20質量%高分子電解質溶液(ナフィオン:登録商標、デュポン社製)を溶媒中で混合し、ボールミルで分散処理を行った。ボールミルのポット、ボールにはジルコニア製のものを用いた。触媒インクの組成比は、炭素粒子と過酸化物分解触媒と高分子電解質の質量比で1:0.05:0.5とした。溶媒は超純水、1−プロパノ−ルを体積比で1:1とし、固形分含有量は14質量%とした。PTFEシートを第1の触媒インクの乾燥用の基材として使用した。
ドクターブレードにより、第1の触媒インクを基材上に塗布し、そして大気雰囲気中80℃で5分間乾燥させた。その後、高分子電解質で包埋した炭素粒子と過酸化物分解触媒を基材上から回収した。
高分子電解質で包埋した炭素粒子と過酸化物分解触媒と、触媒物質(TaCNO、比表面積12m2/g)をボールミルにて無溶媒で混合した。ボールミルのポット、ボールにはジルコニア製のものを用いた。炭素粒子と過酸化物分解触媒と、触媒物質の組成比は、質量比で1:0.05:1とした。
高分子電解質で包埋した炭素粒子と過酸化物分解触媒と、触媒物質の混合物に熱処理を加えたものと、20質量%高分子電解質溶液を溶媒中で混合し、ボールミルで分散処理を行った。ボールミルのポット、ボールにはジルコニア製のものを用いた。触媒インクの組成比は、触媒物質および過酸化物分解触媒と、炭素粒子、高分子電解質の質量比が1:0.05:1:0.8としたものを第2の触媒インクとした。溶媒は超純水、1−プロパノ−ルを体積比で1:1とし、固形分含有量は14質量%とした。PTFEシートを転写シートとして使用した。
ドクターブレードにより、第2の触媒インクを転写シートに塗布し、そして大気雰囲気中80℃で5分間乾燥させた。電極触媒層の厚さは、触媒物質担持量が0.4mg/cm2になるように調節し、空気極側の電極触媒層2を形成した。
触媒物質と炭素粒子および20質量%高分子電解質溶液を溶媒中で混合し、ボールミルで分散処理を行った。ボールミルのポット、ボールにはジルコニア製のものを用いた。触媒インクの組成比は、触媒物質と炭素粒子および高分子電解質の質量比が1:1:0.8としたものを触媒インクとした。溶媒は超純水、1−プロパノ−ルを体積比で1:1とした。また、固形分含有量は14質量%とした。基材には、実施例1および実施例2と同じ転写シートを使用した。
実施例1および実施例2と同様の手法で、転写シートに触媒インクを塗布し、乾燥させた。電極触媒層の厚さは触媒物質担持量が0.4mg/cm2になるように調節し、空気極側の電極触媒層2を形成した。
白金担持量が50質量%である白金担持カーボン触媒(商品名:TEC10E50E、田中貴金属工業製)と、20質量%高分子電解質溶液を溶媒中で混合し、ボールミルで分散処理をおこなった。分散時間を60分間としたものを触媒インクとした。触媒インクの組成比は、白金担持カーボン中のカーボンと、高分子電解質は質量比で1:1とし、溶媒は超純水、1−プロパノ−ルを体積比で1:1とした。また、固形分含有量は10質量%とした。電極触媒層2と同様の手法で、基材に触媒インクを塗布し、乾燥させた。電極触媒層の厚さは触媒物質担持量が0.3mg/cm2になるように調節し、燃料極側の電極触媒層3を形成した。
実施例1、実施例2および比較例において作製した空気極側電極触媒層2が形成された基材と、燃料極側電極触媒層3を形成された基材を5cm2の正方形に打ち抜き、高分子電解質膜(商品名:Nafion(登録商標名)、デュポン社製)の両面に対面するように転写シートを配置し、130℃、10分間の条件でホットプレスを行い、膜電極接合体12を得た。得られた膜電極接合体12の両面に、ガス拡散層として目処め層が形成されたカーボンペーパー4、5を配置し、更に、一対のセパレーター10で挟持し、単セルの固体高分子形燃料電池を作製した。
〔評価条件〕
燃料電池測定装置を用いて、セル温度80℃で、アノードおよびカソードともに100%RHの条件で発電特性評価を行った。燃料ガスとして純水素、酸化剤ガスとして純酸素を用い、流量一定による流量制御を行った。
実施例1、実施例2で作製した膜電極接合体は、比較例で作製した膜電極接合体よりも優れた発電性能を示した。特に0.6V付近の発電性能が向上し、実施例1は比較例と比べて約1.9倍、実施例2は比較例と比べて約2.0倍の発電性能を示した。これは、実施例1では、触媒物質を高分子電解質で包埋することで触媒表面のプロトン伝導性が高められ、反応活性点が増加したためと推察した。また、実施例2では、炭素粒子の比表面積が調整されることで触媒表面のプロトン伝導性も高められ、反応活性点が増加したためと推察した。これに対して、比較例では、触媒物質と炭素粒子および高分子電解質を一段階で溶媒中に分散させるため、触媒物質よりも比表面積の大きい炭素粒子に対して高分子電解質が優先的に吸着したことで、触媒物質の表面では十分なプロトン伝導性が確保されなかったためと推察した。
触媒物質に酸化物系非白金触媒を使用した電極触媒層において、従来の製造方法よりも触媒物質の潜在能力を引き出し、耐久性を向上させることができるという顕著な効果を奏するので、産業上の利用価値が高い。
2 電極触媒層
3 電極触媒層
4 ガス拡散層
5 ガス拡散層
6 空気極(カソード)
7 燃料極(アノード)
8 ガス流路
9 冷却水流路
10 セパレーター
11 固体高分子形燃料電池
12 膜電極接合体
Claims (16)
- 触媒物質、炭素粒子、過酸化物分解触媒および高分子電解質を含み、かつ前記触媒物質の比面積が前記炭素粒子よりも小さい燃料電池用電極触媒層を製造する方法であって、
前記触媒物質または前記炭素粒子を前記過酸化物分解触媒および第1の高分子電解質と共に溶媒に分散させた第1の触媒インクを作製する第1工程と、
前記第1の触媒インクを乾燥させて前記触媒物質と前記過酸化物分解触媒または前記炭素粒子と前記過酸化物分解触媒を前記第1の高分子電解質で包埋する第2工程と、
前記第2工程で乾燥処理された第1の触媒インクに炭素粒子または触媒物質を添加した後、前記触媒物質、前記炭素粒子、前記過酸化物分解触媒および前記第1の高分子電解質を第2の高分子電解質と共に溶媒に分散させた第2の触媒インクを作製する第3工程と、
前記第2の触媒インクをガス拡散層、転写シートおよび高分子電解質膜から選択される基材上に塗布して前記電極触媒層を形成する第4工程と、を有することを特徴とする燃料電池用電極触媒層の製造方法。 - 前記触媒物質と前記第1の高分子電解質との重量比が1:0.01〜1:30の範囲内または前記炭素粒子と前記第1の高分子電解質との重量比が1:0.1〜1:20の範囲内となるように、前記第1の触媒インクを前記第2工程で乾燥処理することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用電極触媒層の製造方法。
- 前記第1の触媒インクを前記第2工程で30℃以上140℃以下の温度で乾燥処理することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池用電極触媒層の製造方法。
- 前記第2工程で乾燥処理された前記第1の触媒インクに炭素粒子または触媒物質を添加して無溶媒で混合した後、前記触媒物質、前記炭素粒子、前記過酸化物分解触媒および前記第1の高分子電解質を第2の高分子電解質と共に溶媒に分散させた第2の触媒インクを作製することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料電池用電極触媒層の製造方法。
- 前記第2工程で乾燥処理された前記第1の触媒インクに炭素粒子または触媒物質を添加して無溶媒で混合し、次いで前記第1の高分子電解質で包埋された触媒物質または炭素粒子と添加された炭素粒子または触媒物質とを50℃以上180℃以下の温度で熱処理した後、前記触媒物質、前記炭素粒子、前記過酸化物分解触媒および前記第1の高分子電解質を第2の高分子電解質と共に溶媒に分散させた第2の触媒インクを作製することを特徴とする請求項4に記載の燃料電池用電極触媒層の製造方法。
- 前記触媒物質が、固体高分子形燃料電池の正極として用いられる酸素還元電極用の電極活物質であって、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウムから選択される、少なくとも一つの遷移金属元素を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料電池用電極触媒層の製造方法。
- 前記触媒物質が、前記遷移金属元素の炭窒化物を、酸素を含む雰囲気中で部分酸化したものであることを特徴とする請求項6に記載の燃料電池用電極触媒層の製造方法。
- 前記遷移金属元素が、タンタルであることを特徴とする請求項7に記載の燃料電池用電極触媒層の製造方法。
- 前記過酸化物分解触媒が、前記触媒物質よりも過酸化物を接触分解する触媒能を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の燃料電池用電極触媒層の製造方法。
- 前記過酸化物分解触媒が、遷移金属元素を含むことを特徴とする請求項9に記載の燃料電池用電極触媒層の製造方法。
- 前記遷移金属元素が、セリウム、マンガン、タングステン、ジルコニウム、チタン、バナジウム、イットリウム、ランタン、ネオジム、ニッケル、コバルト、ルテニウム、クロム、モリブデン、鉄の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項10に記載の燃料電池用電極触媒層の製造方法。
- 前記遷移金属元素が、セリウムであることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池用電極触媒層の製造方法。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の製造方法により製造されていることを特徴とする燃料電池用電極触媒層。
- 高分子電解質膜を一対の電極触媒層で挟持した膜電極接合体の製造方法であって、前記一対の電極触媒層のうち、正極側の電極触媒層が請求項13に記載の電極触媒層からなることを特徴とする燃料電池用膜電極接合体の製造方法。
- 請求項14に記載の製造方法により製造されていることを特徴とする燃料電池用膜電極接合体。
- 請求項15に記載の膜電極接合体が一対のガス拡散層で狭持され、前記ガス拡散層で狭持された前記膜電極接合体が一対のセパレーターで狭持されていることを特徴とする固体高分子形燃料電池。
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
CN110364756A (zh) * | 2018-04-11 | 2019-10-22 | 现代自动车株式会社 | 用于聚合物电解质膜燃料电池的抗氧化剂,包括其的电解质,和包括其的车辆用膜电极组件 |
CN113745611A (zh) * | 2020-05-27 | 2021-12-03 | 丰田自动车株式会社 | 膜电极接合体和固体高分子型燃料电池 |
CN115763845A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-03-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种铬基无机物耦合过渡金属氮掺杂碳催化剂的制备方法 |
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003123777A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池 |
JP2005235437A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 固体高分子型燃料電池用電解質膜電極接合体および固体高分子型燃料電池 |
JP2006134678A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 固体高分子型燃料電池及び燃料電池システム |
JP2009231081A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
WO2011001717A1 (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | 凸版印刷株式会社 | 燃料電池用電極触媒層の製造方法、それを用いた燃料電池用電極触媒層 |
WO2012043337A1 (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 凸版印刷株式会社 | 燃料電池用電極触媒層の製造方法、燃料電池用膜電極接合体、固体高分子形燃料電池 |
-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003123777A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池 |
JP2005235437A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 固体高分子型燃料電池用電解質膜電極接合体および固体高分子型燃料電池 |
JP2006134678A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 固体高分子型燃料電池及び燃料電池システム |
JP2009231081A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
WO2011001717A1 (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | 凸版印刷株式会社 | 燃料電池用電極触媒層の製造方法、それを用いた燃料電池用電極触媒層 |
WO2012043337A1 (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 凸版印刷株式会社 | 燃料電池用電極触媒層の製造方法、燃料電池用膜電極接合体、固体高分子形燃料電池 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110364756A (zh) * | 2018-04-11 | 2019-10-22 | 现代自动车株式会社 | 用于聚合物电解质膜燃料电池的抗氧化剂,包括其的电解质,和包括其的车辆用膜电极组件 |
CN113745611A (zh) * | 2020-05-27 | 2021-12-03 | 丰田自动车株式会社 | 膜电极接合体和固体高分子型燃料电池 |
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