JP3195180B2 - 燃料電池用電極触媒の製造方法 - Google Patents
燃料電池用電極触媒の製造方法Info
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Description
燃料電池に好適な電極触媒の製造方法に関する。
法としては、下記のような方法が考えられていた。1つ
の方法としては、白金をカーボン粉末に担持した触媒を
水に濡らし、これに合金成分となる1種又は2種の重金
属を含む溶液を加えて混合し、スラリー化した後乾固さ
せた。その後水蒸気流下で加熱して還元、合金化処理を
行っていた。ところがこの方法では合金組成中の重金属
の割合を増やすことが困難であり、合金組成比を目標で
あるPt:重金属=1:1にすることができなかった。
また白金を担持させたカーボン粉末の触媒を溶液と混合
させた後乾固させる為、重金属成分が塩の結晶となって
不均一に析出し、触媒中での重金属成分の偏在が起こ
る。このような問題を解決するため、貴金属又は貴金属
合金触媒に重金属を無電解めっきし熱処理をして合金化
するという方法が考えられている。この方法により重金
属の偏りがなくなり、また触媒の合金組成を自由にコン
トロールすることが可能となった。ところが従来は合金
化処理のための好適な加熱条件が明らかになっておら
ず、時として質量活性の低い合金触媒となってしまうこ
とがあった。
化処理時に触媒の質量活性を下げることなく、安定して
質量活性の高い合金触媒を製造することができる、燃料
電池用電極触媒の製造方法を提供する。
の本発明の燃料電池用電極の製造方法は粉末状の担体に
担持された貴金属又は貴金属合金触媒を熱水中に分散し
て触媒スラリーとする一方、重金属を含む無電解めっき
液を前記触媒スラリーに投入して無電解めっきし、重金
属がめっきされ、担体に担持された貴金属又は貴金属合
金触媒を所要雰囲気下で加熱して合金化処理する貴金属
合金触媒の製造方法において、上記合金化処理が 850℃
以上 950℃以下にて2乃至10分間の加熱であることを特
徴とするものである。前記担体としてはカーボン等が用
いられ、また貴金属又は貴金属合金としては、白金又は
白金合金等が用いられる。さらに前記重金属としては、
ニッケル、コバルト、クロム、マンガン及び鉄より選ば
れる1種又は2種以上が用いられる。前記所要雰囲気は
水素含有気流中であることが好ましく、3%H2 乃至50
%H2 残N2 気流中がさらに好ましい。また本発明で用
いる担体の表面積としては60乃至 300m2/gのものが電極
触媒の粒径を確保するために好ましい。また重金属がめ
っきされてカーボンブラックに担持された貴金属又は貴
金属合金触媒中の貴金属濃度は本触媒を用いた電極の厚
みをPtローディング量 1.0〜 1.5mg/cm2のときある程
度の厚み以下にするという理由から10乃至30%であるこ
とが好ましい。
合金上に不均一に付着しているため、重金属と貴金属又
は貴金属合金を混合させるため高温で長時間の処理が必
要となっていた。このため出来上がった貴金属又は貴金
属合金触媒粒子は大きな粒子となってしまい、すなわち
触媒の比表面積の低下となり触媒の質量活性を下げてい
た。本発明の燃料電池用電極触媒の製造方法では、無電
解めっきで重金属が貴金属又は貴金属合金上に均一に付
着しているため従来必要であった長時間の熱処理を取り
止め、加熱時間を2分乃至10分間と短時間に限定するこ
とにより、合金触媒粒子径が大きくならず、触媒の比表
面積を大きく維持でき、触媒の質量活性を上げることが
できる。なおこのとき得られる合金触媒粒子の大きさと
しては 4.0nm以上 5.0nm以下であることが好ましく、
5.0nmを超えると質量活性が低下してしまい、また 4.0n
m未満では合金触媒粒子の耐久性が低下してしまう。
施例を従来例と共に説明する。表面積 100m2/gのカーボ
ンブラックに白金2.85g担持された白金−カーボン触媒
を沸とう水 180mlに浸し、撹拌しながら超音波ホモジナ
イザーで分散して触媒スラリーとなした。一方、重金属
塩として塩化ニッケル1.94g、塩化コバルト1.93g、キ
レート剤として酒石酸ナトリウム 29.58g、還元剤とし
て塩化ヒドラジン 13.49gを 320mlの水溶液とし、50%
NaOH溶液でpH12.8に調整してめっき液とした。こ
のめっき液を前記触媒スラリーに全量一度に投入し、撹
拌しながら超音波ホモジナイザーで2分間分散した。そ
して1時間撹拌し、低温で無電解めっきし、重金属であ
るニッケル、コバルトがめっきされてカーボンブラック
に担持された濃度20%、粒子径 2.0nmの白金触媒を得
た。この白金触媒は濾過した後、洗浄液が中性になるま
で水で数回洗浄し、乾燥した。最後にN2 97%、H2 3
%の雰囲気下で、下記の表1に示す条件にて実施例1〜
3、従来例1、2を加熱して合金化処理し、燃料電池用
電極触媒を得た。
の燃料電池用電極触媒の合金粒子径、質量活性を 190
℃、 100%リン酸、 100%酸素の燃料電池において 900
mVで測定した処、下記の表2に示すような結果を得た。
燃料電池用電極触媒の合金粒子径は5nm以下のばらつき
の小さい安定したものとなり、従来例1、2の合金粒子
径のばらつきの大きいものに比べ、質量活性が大幅に向
上していることが判る。
池用電極触媒の製造方法によれば、合金粒子径を大きく
せずに合金化処理することができて、触媒の比表面積を
大きく維持でき、触媒の質量活性を上げることができ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 粉末状の担体に担持された貴金属又は貴
金属合金触媒を熱水中に分散して触媒スラリーとする一
方、重金属を含む無電解めっき液を前記触媒スラリーに
投入して無電解めっきし、重金属がめっきされ、担体に
担持された貴金属又は貴金属合金触媒を所要雰囲気下で
加熱して合金化処理する貴金属合金触媒の製造方法にお
いて、上記合金化処理が 850℃以上 950℃以下にて2乃
至10分間の加熱であることを特徴とする燃料電池用電極
触媒の製造方法。 - 【請求項2】 前記担体が、カーボンであることを特徴
とする請求項1記載の燃料電池用電極触媒の製造方法。 - 【請求項3】 前記貴金属又は貴金属合金触媒が、白金
又は白金合金触媒であることを特徴とする請求項1又は
2記載の燃料電池用触媒の製造方法。 - 【請求項4】 前記重金属がニッケル、コバルト、クロ
ム、マンガン及び鉄より選ばれる1種又は2種以上であ
ることを特徴とする請求項1、2又は3記載の燃料電池
用電極触媒の製造方法。 - 【請求項5】 前記所要雰囲気が、水素含有気流中であ
ることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の燃料
電池用電極触媒の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP31753394A JP3195180B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 燃料電池用電極触媒の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP31753394A JP3195180B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 燃料電池用電極触媒の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08141400A JPH08141400A (ja) | 1996-06-04 |
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Family
ID=18089320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31753394A Expired - Lifetime JP3195180B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 燃料電池用電極触媒の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (6)
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-
1994
- 1994-11-28 JP JP31753394A patent/JP3195180B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH08141400A (ja) | 1996-06-04 |
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