JP3452096B2 - 燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 - Google Patents
燃料電池用ガス拡散電極の製造方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池用ガス拡散電
極の製造方法に関し、さらに詳しくは、ある種の特定の
白金アンミン錯体を用いる白金を担持させた燃料電池用
ガス拡散電極の製造方法に関する。 【０００２】 【従来技術及び課題】燃料電池用ガス拡散電極の製造方
法としては、例えば、カーボン粉末にＨ2ＰｔＣｌ６の
水溶液又は含水アルコール溶液、或いはジニトロジアン
ミン白金塩の硝酸溶液を用いて白金を担持させた後、シ
ート状電極に成形する方法（特開昭５４−９２５８８号
公報、特公昭６３−４０１３５号公報及び特開平４−２
９８２３８号公報参照）、カーボンシートを真空中で脱
ガス処理後、真空を保持したまま塩化白金酸のエタノー
ル溶液を含浸させ担持させる方法（特開平５−３４３０
７３号公報）等が知られている。 【０００３】しかしながら、白金を担持させるための白
金源として塩化白金酸のような塩化物を使用する場合に
は、電極上に残存する塩化物イオンが電極の長期使用に
おいて白金の触媒能を低下させるという問題があり、ま
た、上記前者の方法においては、電極の成形時に白金の
触媒能が失われる可能性があるという欠点がある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の如
き欠点を解消すべく、鋭意検討を重ねた結果、白金を或
る特定の錯体の形でシート成形したカーボン担体に含浸
することにより、触媒能の低下が少なく且つ触媒活性に
優れた白金担持ガス拡散電極が得られることを見いだし
た。 【０００５】かくして、本願発明は、疎水化処理したカ
ーボンシートに、式 ［Ｐｔ(ＮＨ3)x(ＮＯ2)yＬ］Ａz （Ｉ） 式中、Ｌはアルコキシル基、アルカノイル基又はアルカ
ノイルオキシ基を表し、ＡはＨ、ＮＯ２又はＮＯ３を表
し、ｘは０、１又は２であり、ｙは１、２又は３であ
り、ただし、ｘとｙの合計は中心白金の電荷によって変
わり３〜５であり、ｚは中心金属の電荷によって変わり
（ｙ−１）〜（ｙ−３）である、で示される白金アンミ
ン系錯体を溶存種として含有するアルコール溶液を含浸
させた後、水素ガス雰囲気下に還元することを特徴とす
る燃料電池用ガス拡散電極の製造方法を提供するもので
ある。 【０００６】以下、本発明の方法について更に詳細に説
明する。 【０００７】本発明のガス拡散電極において、白金を担
持するための担体として使用される疎水化処理したカー
ボンシートとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂の粉末を２０〜４０
重量％程度混入したアセチレンブラック等のカーボン粉
末を、約３２０〜約３８０℃の温度で約２０〜約２００
ミクロンの厚さのシート状に焼結する等の方法で得られ
るものが挙げられる。本発明は、このような疎水化処理
したカーボンシートに対し、前記式（Ｉ）の白金アンミ
ン系錯体のアルコール溶液を含浸させる。 【０００８】前記式（Ｉ）において、アルコキシル基と
しては、例えば、メトキシ、エトキシ等が挙げられ、ま
た、アルカノイル基としては、例えば、ホルミル、アセ
チル基等が挙げられ、さらに、アルカノイルオキシ基と
しては、例えば、ホルミルオキシ、アセチルオキシ基が
挙げられる。 【０００９】しかして、前記式（Ｉ）の白金アンミン系
錯体の具体例としては、例えばその製造の際の溶媒とし
てエタノールを用いた場合、次のものが上げられる。 【００１０】Ｐｔ（IV）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)3(ＯＣ2Ｈ5) Ｐｔ（IV）(ＮＯ2)3(ＯＣ2Ｈ5) ［Ｐｔ（IV）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)(ＯＣ2Ｈ5)］(ＮＯ3)2 Ｐｔ（II）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)(ＯＣ2Ｈ5) ［Ｐｔ（II）(ＮＨ3)(ＮＯ2)2(ＯＣ2Ｈ5)］Ｈ ［Ｐｔ（II）(ＮＯ2)3(ＯＣ2Ｈ5)］Ｈ２ Ｐｔ（IV）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)3(ＣＯＣＨ3) Ｐｔ（II）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)(ＣＯＣＨ3) ［Ｐｔ（II）(ＮＨ3)(ＮＯ2)2(ＣＯＣＨ3)］Ｈ Ｐｔ（IV）(ＮＨ3)2(ＮＯ3)3(ＯＣＯＣＨ3) Ｐｔ（II）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)(ＯＣＯＣＨ3) ［Ｐｔ（II）(ＮＨ3)(ＮＯ2)2(ＯＣＯＣＨ3)］Ｈ な
ど。 【００１１】式（Ｉ）の錯体において、中心白金の電荷
は４価又は２価であることができ、或いはその反応中間
体の場合における３価の値を取ることも可能であり、こ
れら錯体の構造は、その製造条件、例えば反応温度、反
応時間、原料のモル比等によって異なる。しかし、これ
ら白金アンミン系錯体はそれぞれ単独で使用することが
でき、あるいは２種またはそれ以上の混合物の形で使用
してもよい。 【００１２】該白金アンミン系錯体は、例えば、ジニト
ロジアンミン白金塩を硝酸で処理することによりトリニ
トロジアンミン白金硝酸塩を製造し、次いでこれをアル
コール、例えばメタノール、エタノール等と反応させる
ことにより調製することができる。 【００１３】トリニトロジアンミン白金硝酸塩は未反応
の硝酸が残存する硝酸溶液のままで、あるいはこれを減
圧下にて濃縮または乾固した状態でアルコールと反応さ
せることができる。その際の反応温度は一般に２０〜５
０℃の範囲内の温度とすることができ、またアルコール
はトリニトロジアンミン白金硝酸塩に対して、大過剰で
使用し溶媒を兼ねさせるようにすることが望ましい。こ
れにより、前記式（Ｉ）の白金アンミン系錯体を含有す
るアルコール溶液が得られる。 【００１４】このアルコール溶液は所望によりさらにア
ルコールで希釈することにより、カーボンシートの含浸
に適した濃度、たとえば、白金濃度が０．０１〜１ｇ／
ｌの範囲内となるような濃度にすることができる。 【００１５】上記反応により、反応条件に応じて（たと
えば反応系中に硝酸イオンが存在するか否か、反応温度
などの条件に応じて）、前記式（Ｉ）におけるＬがアル
コキシル基、アルカノイル基またはアルカノイルオキシ
基のいずれかを表す錯体またはそれらの混合物が生成す
る。また、アルコールが酸化される途上において、中心
白金の電荷は、還元により＋４から＋３または＋２へと
減少するが、金属白金は生じないため、生成する錯体は
いずれの構造であっても溶液として存在し得る。これら
の錯体はそのまま本発明において使用することができ
る。 【００１６】以上述べた如くして調製される前記式
（Ｉ）の白金アンミン系錯体のアルコール溶液は次いで
カーボンシートに含浸せしめられる。この含浸処理は、
例えば、カーボンシートに該アルコール溶液を塗布する
方法、カーボンシートに該アルコール溶液を均一に滴下
あるいは散布する方法などにより行うことができる。そ
の際の該アルコール溶液の含浸量は、特に制限はない
が、一般には０．０５〜０．２ｍｌ／ｃｍ２の範囲内と
することが望ましい。 【００１７】式（Ｉ）の白金アンミン系錯体を含浸させ
たカーボンシートは、場合により乾燥した後、水素雰囲
気下で或いは水素化ほう素ナトリウム水溶液を用いて還
元することができるが、還元剤を十分にガス拡散電極中
に進入させるため、前者の水素ガス雰囲気下で還元を行
うことが望ましい。この場合、還元は過激な還元を防ぐ
ため、水素ガスを窒素、アルゴン等の不活性ガスで希釈
した混合ガス気流中で行うことが好ましい。その際のガ
スの混合比は、水素／不活性ガスの容積比で３／７〜７
／３の範囲内とすることができる。また、反応温度は一
般に約１００〜約２００℃の範囲内の温度が好適であ
る。 【００１８】還元処理したカーボンシートは、窒素、ア
ルゴン等の不活性ガス雰囲気下に室温まで冷却する。 【００１９】 【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明の範囲はこれら実施例のみに限定さ
れるものではない。 【００２０】実施例１ 白金換算で４５ｇのジニトロジアンミン白金塩を硝酸濃
度５００ｇ／ｌの硝酸溶液１００ｍｌに添加し、１０９
℃にて５時間熱処理を行い、白金塩を溶解、熟成した
後、白金換算で５０ｇ／ｌになるようにエタノールを加
え、４０℃で３時間保持し、アンミンエトキシド白金錯
体の溶液を調製した。さらに白金濃度が１ｇ／ｌとなる
ようにエタノールで希釈した。 【００２１】次に作製した白金錯体溶液を白金担持量が
０．１ｍｇ／ｃｍ２となるように採取し、ポリテトラフ
ルオロエチレン及びカーボンとの混合物（重量比３：
７）からなるシート状複合体電極基体（厚さ０．０５ｍ
ｍ、直径３６．５ｍｍ）に含浸した。その後、水素：窒
素＝５：５（容量比）からなる混合気流中で１６０℃に
て還元し、白金をカーボンシート上に析出させ、ガス拡
散電極を得た。 【００２２】実施例２ 白金換算で４５ｇのジニトロジアンミン白金塩を硝酸濃
度５００ｇ／ｌの硝酸溶液１００ｍｌに添加し、１０９
℃にて熱処理を行い、白金塩を溶解、濃縮し、１５０℃
にて減圧乾燥によりトリニトロジアンミン白金硝酸塩を
単離した。その後、白金換算で５０ｇ／ｌになるように
エタノールを加え、４０℃で３時間保持し、アンミンエ
トキシド白金錯体のエタノール溶液を調製した。さらに
白金濃度が１ｇ／ｌとなるようにエタノールで希釈し
た。この溶液を用いカーボンシートへの溶液の含浸、白
金の還元析出を実施例１と同様に行い、ガス拡散電極を
得た。 【００２３】実施例３ 白金換算で４５ｇのジニトロジアンミン白金塩を硝酸濃
度５００ｇ／ｌの硝酸溶液１００ｍｌに添加、１０９℃
にて熱処理を行い、白金塩を溶解、濃縮し、１５０℃に
て減圧乾燥によりトリニトロジアンミン白金硝酸塩を単
離した。その後、白金換算で５０ｇ／ｌになるようにメ
タノールを加え、４０℃で３時間保持し、アンミンメト
キシド白金錯体のメタノール溶液を調製した。さらに白
金濃度が１ｇ／ｌとなるようにメタノールで希釈した。 【００２４】この溶液を用い、カーボンシートへの溶液
の含浸、白金の還元析出を実施例１と同様に行い、ガス
拡散電極を得た。 【００２５】比較例１ 塩化白金酸を白金濃度が１ｇ／ｌとなるようにエタノー
ルで希釈した。この溶液を用い、カーボンシートへの溶
液の含浸、白金の還元析出を実施例１と同様に行い、ガ
ス拡散電極を得た。 【００２６】比較例２ 実施例２と同様の方法にて作製した白金錯体エタノール
溶液をカーボン粒子と混合し乾固させ、水素：窒素＝
１：１（容量比）からなる混合気流中で１６０℃にて還
元し、白金粒子をカーボン粒子上に析出させた。この白
金担持カーボンをＰＴＦＥ粒子と混合し、実施例１と同
様にしてカーボンシート電極を作製した。この際、白金
担持量が電極成形後に０．１ｍｇ／ｃｍ２となるように
した。 【００２７】上記の実施例および比較例で得られたガス
拡散電極は、成形後、表面にナフィオン溶液（Ａｌｄｒ
ｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製）を０．０１ｍｌ／ｃｍ
２塗布し、常温で真空乾燥後、ナフィオン溶液を塗布し
た側をプロトン導電性高分子電解質膜（ナフィオン１１
７、デュポン社製）に両面から押し当て、１８０℃及び
８０ｋｇｆ／ｃｍ２にてホットプレスを１分間行って、
ガス拡散電極・プロトン導電体膜の接合体を作製した。 【００２８】この接合体を電極面積１０ｃｍ２のセルに
組み込み、片側の電極に水素、他方の電極に酸素を流
し、以下の条件で発電試験を行った。運転条件として、
燃料極側は水素１００％、空気極側は酸素１００％、１
気圧、８０℃において運転を行った。 【００２９】実施例１〜３のガス拡散電極を用いて作製
した接合体の燃料電池としての性能を図１に示す。な
お、従来法による比較例１及び２の電極を用いて作製し
た接合体を使用した場合の性能も併せて示す。 【００３０】図１に示すとおり、本発明のガス拡散電極
を用いた接合体は、各電流密度において、従来法に従っ
て作成した電極に比べて全電流密度において出力電圧が
高い。 【００３１】また、実施例１〜３及び比較例１で作製し
たガス拡散電極上に担持された白金触媒の電子顕微鏡像
から測定した粒子径は下記表１に示すとおりである。 【００３２】 表１に示したように、実施例１〜３で得られたガス拡散
電極上の白金の粒子径は、従来法によって作製された電
極上の白金の粒子径よりも小さいため、触媒効果におい
て優れていることがわかる。 【００３３】 【効果】以上述べたとおり、本発明においては、前記式
（Ｉ）で示される白金アンミン系錯体を使用することに
より、白金をガス拡散電極に担持し還元した白金触媒
は、従来作製されている白金触媒を用いるよりも性能を
向上させることができるので、本発明のガス拡散電極
は、固体高分子型燃料電池などに用いるガス拡散電極に
おいて有利に利用することができる。
極の製造方法に関し、さらに詳しくは、ある種の特定の
白金アンミン錯体を用いる白金を担持させた燃料電池用
ガス拡散電極の製造方法に関する。 【０００２】 【従来技術及び課題】燃料電池用ガス拡散電極の製造方
法としては、例えば、カーボン粉末にＨ2ＰｔＣｌ６の
水溶液又は含水アルコール溶液、或いはジニトロジアン
ミン白金塩の硝酸溶液を用いて白金を担持させた後、シ
ート状電極に成形する方法（特開昭５４−９２５８８号
公報、特公昭６３−４０１３５号公報及び特開平４−２
９８２３８号公報参照）、カーボンシートを真空中で脱
ガス処理後、真空を保持したまま塩化白金酸のエタノー
ル溶液を含浸させ担持させる方法（特開平５−３４３０
７３号公報）等が知られている。 【０００３】しかしながら、白金を担持させるための白
金源として塩化白金酸のような塩化物を使用する場合に
は、電極上に残存する塩化物イオンが電極の長期使用に
おいて白金の触媒能を低下させるという問題があり、ま
た、上記前者の方法においては、電極の成形時に白金の
触媒能が失われる可能性があるという欠点がある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の如
き欠点を解消すべく、鋭意検討を重ねた結果、白金を或
る特定の錯体の形でシート成形したカーボン担体に含浸
することにより、触媒能の低下が少なく且つ触媒活性に
優れた白金担持ガス拡散電極が得られることを見いだし
た。 【０００５】かくして、本願発明は、疎水化処理したカ
ーボンシートに、式 ［Ｐｔ(ＮＨ3)x(ＮＯ2)yＬ］Ａz （Ｉ） 式中、Ｌはアルコキシル基、アルカノイル基又はアルカ
ノイルオキシ基を表し、ＡはＨ、ＮＯ２又はＮＯ３を表
し、ｘは０、１又は２であり、ｙは１、２又は３であ
り、ただし、ｘとｙの合計は中心白金の電荷によって変
わり３〜５であり、ｚは中心金属の電荷によって変わり
（ｙ−１）〜（ｙ−３）である、で示される白金アンミ
ン系錯体を溶存種として含有するアルコール溶液を含浸
させた後、水素ガス雰囲気下に還元することを特徴とす
る燃料電池用ガス拡散電極の製造方法を提供するもので
ある。 【０００６】以下、本発明の方法について更に詳細に説
明する。 【０００７】本発明のガス拡散電極において、白金を担
持するための担体として使用される疎水化処理したカー
ボンシートとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂の粉末を２０〜４０
重量％程度混入したアセチレンブラック等のカーボン粉
末を、約３２０〜約３８０℃の温度で約２０〜約２００
ミクロンの厚さのシート状に焼結する等の方法で得られ
るものが挙げられる。本発明は、このような疎水化処理
したカーボンシートに対し、前記式（Ｉ）の白金アンミ
ン系錯体のアルコール溶液を含浸させる。 【０００８】前記式（Ｉ）において、アルコキシル基と
しては、例えば、メトキシ、エトキシ等が挙げられ、ま
た、アルカノイル基としては、例えば、ホルミル、アセ
チル基等が挙げられ、さらに、アルカノイルオキシ基と
しては、例えば、ホルミルオキシ、アセチルオキシ基が
挙げられる。 【０００９】しかして、前記式（Ｉ）の白金アンミン系
錯体の具体例としては、例えばその製造の際の溶媒とし
てエタノールを用いた場合、次のものが上げられる。 【００１０】Ｐｔ（IV）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)3(ＯＣ2Ｈ5) Ｐｔ（IV）(ＮＯ2)3(ＯＣ2Ｈ5) ［Ｐｔ（IV）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)(ＯＣ2Ｈ5)］(ＮＯ3)2 Ｐｔ（II）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)(ＯＣ2Ｈ5) ［Ｐｔ（II）(ＮＨ3)(ＮＯ2)2(ＯＣ2Ｈ5)］Ｈ ［Ｐｔ（II）(ＮＯ2)3(ＯＣ2Ｈ5)］Ｈ２ Ｐｔ（IV）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)3(ＣＯＣＨ3) Ｐｔ（II）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)(ＣＯＣＨ3) ［Ｐｔ（II）(ＮＨ3)(ＮＯ2)2(ＣＯＣＨ3)］Ｈ Ｐｔ（IV）(ＮＨ3)2(ＮＯ3)3(ＯＣＯＣＨ3) Ｐｔ（II）(ＮＨ3)2(ＮＯ2)(ＯＣＯＣＨ3) ［Ｐｔ（II）(ＮＨ3)(ＮＯ2)2(ＯＣＯＣＨ3)］Ｈ な
ど。 【００１１】式（Ｉ）の錯体において、中心白金の電荷
は４価又は２価であることができ、或いはその反応中間
体の場合における３価の値を取ることも可能であり、こ
れら錯体の構造は、その製造条件、例えば反応温度、反
応時間、原料のモル比等によって異なる。しかし、これ
ら白金アンミン系錯体はそれぞれ単独で使用することが
でき、あるいは２種またはそれ以上の混合物の形で使用
してもよい。 【００１２】該白金アンミン系錯体は、例えば、ジニト
ロジアンミン白金塩を硝酸で処理することによりトリニ
トロジアンミン白金硝酸塩を製造し、次いでこれをアル
コール、例えばメタノール、エタノール等と反応させる
ことにより調製することができる。 【００１３】トリニトロジアンミン白金硝酸塩は未反応
の硝酸が残存する硝酸溶液のままで、あるいはこれを減
圧下にて濃縮または乾固した状態でアルコールと反応さ
せることができる。その際の反応温度は一般に２０〜５
０℃の範囲内の温度とすることができ、またアルコール
はトリニトロジアンミン白金硝酸塩に対して、大過剰で
使用し溶媒を兼ねさせるようにすることが望ましい。こ
れにより、前記式（Ｉ）の白金アンミン系錯体を含有す
るアルコール溶液が得られる。 【００１４】このアルコール溶液は所望によりさらにア
ルコールで希釈することにより、カーボンシートの含浸
に適した濃度、たとえば、白金濃度が０．０１〜１ｇ／
ｌの範囲内となるような濃度にすることができる。 【００１５】上記反応により、反応条件に応じて（たと
えば反応系中に硝酸イオンが存在するか否か、反応温度
などの条件に応じて）、前記式（Ｉ）におけるＬがアル
コキシル基、アルカノイル基またはアルカノイルオキシ
基のいずれかを表す錯体またはそれらの混合物が生成す
る。また、アルコールが酸化される途上において、中心
白金の電荷は、還元により＋４から＋３または＋２へと
減少するが、金属白金は生じないため、生成する錯体は
いずれの構造であっても溶液として存在し得る。これら
の錯体はそのまま本発明において使用することができ
る。 【００１６】以上述べた如くして調製される前記式
（Ｉ）の白金アンミン系錯体のアルコール溶液は次いで
カーボンシートに含浸せしめられる。この含浸処理は、
例えば、カーボンシートに該アルコール溶液を塗布する
方法、カーボンシートに該アルコール溶液を均一に滴下
あるいは散布する方法などにより行うことができる。そ
の際の該アルコール溶液の含浸量は、特に制限はない
が、一般には０．０５〜０．２ｍｌ／ｃｍ２の範囲内と
することが望ましい。 【００１７】式（Ｉ）の白金アンミン系錯体を含浸させ
たカーボンシートは、場合により乾燥した後、水素雰囲
気下で或いは水素化ほう素ナトリウム水溶液を用いて還
元することができるが、還元剤を十分にガス拡散電極中
に進入させるため、前者の水素ガス雰囲気下で還元を行
うことが望ましい。この場合、還元は過激な還元を防ぐ
ため、水素ガスを窒素、アルゴン等の不活性ガスで希釈
した混合ガス気流中で行うことが好ましい。その際のガ
スの混合比は、水素／不活性ガスの容積比で３／７〜７
／３の範囲内とすることができる。また、反応温度は一
般に約１００〜約２００℃の範囲内の温度が好適であ
る。 【００１８】還元処理したカーボンシートは、窒素、ア
ルゴン等の不活性ガス雰囲気下に室温まで冷却する。 【００１９】 【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明の範囲はこれら実施例のみに限定さ
れるものではない。 【００２０】実施例１ 白金換算で４５ｇのジニトロジアンミン白金塩を硝酸濃
度５００ｇ／ｌの硝酸溶液１００ｍｌに添加し、１０９
℃にて５時間熱処理を行い、白金塩を溶解、熟成した
後、白金換算で５０ｇ／ｌになるようにエタノールを加
え、４０℃で３時間保持し、アンミンエトキシド白金錯
体の溶液を調製した。さらに白金濃度が１ｇ／ｌとなる
ようにエタノールで希釈した。 【００２１】次に作製した白金錯体溶液を白金担持量が
０．１ｍｇ／ｃｍ２となるように採取し、ポリテトラフ
ルオロエチレン及びカーボンとの混合物（重量比３：
７）からなるシート状複合体電極基体（厚さ０．０５ｍ
ｍ、直径３６．５ｍｍ）に含浸した。その後、水素：窒
素＝５：５（容量比）からなる混合気流中で１６０℃に
て還元し、白金をカーボンシート上に析出させ、ガス拡
散電極を得た。 【００２２】実施例２ 白金換算で４５ｇのジニトロジアンミン白金塩を硝酸濃
度５００ｇ／ｌの硝酸溶液１００ｍｌに添加し、１０９
℃にて熱処理を行い、白金塩を溶解、濃縮し、１５０℃
にて減圧乾燥によりトリニトロジアンミン白金硝酸塩を
単離した。その後、白金換算で５０ｇ／ｌになるように
エタノールを加え、４０℃で３時間保持し、アンミンエ
トキシド白金錯体のエタノール溶液を調製した。さらに
白金濃度が１ｇ／ｌとなるようにエタノールで希釈し
た。この溶液を用いカーボンシートへの溶液の含浸、白
金の還元析出を実施例１と同様に行い、ガス拡散電極を
得た。 【００２３】実施例３ 白金換算で４５ｇのジニトロジアンミン白金塩を硝酸濃
度５００ｇ／ｌの硝酸溶液１００ｍｌに添加、１０９℃
にて熱処理を行い、白金塩を溶解、濃縮し、１５０℃に
て減圧乾燥によりトリニトロジアンミン白金硝酸塩を単
離した。その後、白金換算で５０ｇ／ｌになるようにメ
タノールを加え、４０℃で３時間保持し、アンミンメト
キシド白金錯体のメタノール溶液を調製した。さらに白
金濃度が１ｇ／ｌとなるようにメタノールで希釈した。 【００２４】この溶液を用い、カーボンシートへの溶液
の含浸、白金の還元析出を実施例１と同様に行い、ガス
拡散電極を得た。 【００２５】比較例１ 塩化白金酸を白金濃度が１ｇ／ｌとなるようにエタノー
ルで希釈した。この溶液を用い、カーボンシートへの溶
液の含浸、白金の還元析出を実施例１と同様に行い、ガ
ス拡散電極を得た。 【００２６】比較例２ 実施例２と同様の方法にて作製した白金錯体エタノール
溶液をカーボン粒子と混合し乾固させ、水素：窒素＝
１：１（容量比）からなる混合気流中で１６０℃にて還
元し、白金粒子をカーボン粒子上に析出させた。この白
金担持カーボンをＰＴＦＥ粒子と混合し、実施例１と同
様にしてカーボンシート電極を作製した。この際、白金
担持量が電極成形後に０．１ｍｇ／ｃｍ２となるように
した。 【００２７】上記の実施例および比較例で得られたガス
拡散電極は、成形後、表面にナフィオン溶液（Ａｌｄｒ
ｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製）を０．０１ｍｌ／ｃｍ
２塗布し、常温で真空乾燥後、ナフィオン溶液を塗布し
た側をプロトン導電性高分子電解質膜（ナフィオン１１
７、デュポン社製）に両面から押し当て、１８０℃及び
８０ｋｇｆ／ｃｍ２にてホットプレスを１分間行って、
ガス拡散電極・プロトン導電体膜の接合体を作製した。 【００２８】この接合体を電極面積１０ｃｍ２のセルに
組み込み、片側の電極に水素、他方の電極に酸素を流
し、以下の条件で発電試験を行った。運転条件として、
燃料極側は水素１００％、空気極側は酸素１００％、１
気圧、８０℃において運転を行った。 【００２９】実施例１〜３のガス拡散電極を用いて作製
した接合体の燃料電池としての性能を図１に示す。な
お、従来法による比較例１及び２の電極を用いて作製し
た接合体を使用した場合の性能も併せて示す。 【００３０】図１に示すとおり、本発明のガス拡散電極
を用いた接合体は、各電流密度において、従来法に従っ
て作成した電極に比べて全電流密度において出力電圧が
高い。 【００３１】また、実施例１〜３及び比較例１で作製し
たガス拡散電極上に担持された白金触媒の電子顕微鏡像
から測定した粒子径は下記表１に示すとおりである。 【００３２】 表１に示したように、実施例１〜３で得られたガス拡散
電極上の白金の粒子径は、従来法によって作製された電
極上の白金の粒子径よりも小さいため、触媒効果におい
て優れていることがわかる。 【００３３】 【効果】以上述べたとおり、本発明においては、前記式
（Ｉ）で示される白金アンミン系錯体を使用することに
より、白金をガス拡散電極に担持し還元した白金触媒
は、従来作製されている白金触媒を用いるよりも性能を
向上させることができるので、本発明のガス拡散電極
は、固体高分子型燃料電池などに用いるガス拡散電極に
おいて有利に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のガス拡散電極を用いた固体高分
子型燃料電池の性能及び従来のガス拡散電極を用いた固
体高分子電解質型燃料電池の性能を示すグラフである。
子型燃料電池の性能及び従来のガス拡散電極を用いた固
体高分子電解質型燃料電池の性能を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小黒 啓介
大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業
技術院大阪工業技術研究所内
(72)発明者 小栗 雅之
埼玉県草加市青柳２丁目12番30号 石福
金属興業株式会社草加第一工場内
(72)発明者 佐々木 幸記
埼玉県草加市青柳２丁目12番30号 石福
金属興業株式会社草加第一工場内
(72)発明者 朝木 知美
埼玉県草加市青柳２丁目12番30号 石福
金属興業株式会社草加第一工場内
(56)参考文献 特開 平４−298238（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−243874（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−9820（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−59338（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−40135（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−343073（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−92588（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−162124（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−162133（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−92494（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 4/86 - 4/98
ＣＡ（ＳＴＮ)
ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 疎水化処理したカーボンシートに、式 ［Ｐｔ(ＮＨ3)x(ＮＯ2)yＬ］Ａz 式中、Ｌはアルコキシル基、アルカノイル基又はアルカ
ノイルオキシ基を表し、ＡはＨ、ＮＯ２又はＮＯ３を表
し、ｘは０、１又は２であり、ｙは１、２又は３であ
り、ただし、ｘとｙの合計は中心白金の電荷によって変
わり３〜５であり、ｚは中心金属の電荷によって変わり
（ｙ−１）〜（ｙ−３）である、で示される白金アンミ
ン系錯体を溶存種として含有するアルコール溶液を含浸
させた後、水素ガス雰囲気下で還元することを特徴とす
る燃料電池用ガス拡散電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32980694A JP3452096B2 (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32980694A JP3452096B2 (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162122A JPH08162122A (ja) | 1996-06-21 |
| JP3452096B2 true JP3452096B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=18225461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32980694A Expired - Lifetime JP3452096B2 (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 燃料電池用ガス拡散電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3452096B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999066575A1 (fr) * | 1998-06-18 | 1999-12-23 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Procede servant a fabriquer une electrode composite de catalyseur electrolytique en polymere solide et pile a combustible |
| DE19854635A1 (de) * | 1998-11-26 | 2000-05-31 | Basf Ag | Trägerkatalysator und dessen Einsatz in der Hydrierung |
| JP2005206931A (ja) | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 金属粉末の製造方法 |
-
1994
- 1994-12-06 JP JP32980694A patent/JP3452096B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08162122A (ja) | 1996-06-21 |
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