JP4456148B2 - 燃料電池用膜電極接合体、燃料電池および燃料電池システム - Google Patents
燃料電池用膜電極接合体、燃料電池および燃料電池システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4456148B2 JP4456148B2 JP2007306254A JP2007306254A JP4456148B2 JP 4456148 B2 JP4456148 B2 JP 4456148B2 JP 2007306254 A JP2007306254 A JP 2007306254A JP 2007306254 A JP2007306254 A JP 2007306254A JP 4456148 B2 JP4456148 B2 JP 4456148B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst layer
- anode
- layer portion
- cathode
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
- H01M4/8657—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites layered
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8636—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells with a gradient in another property than porosity
- H01M4/8642—Gradient in composition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
- H01M4/886—Powder spraying, e.g. wet or dry powder spraying, plasma spraying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
- H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0241—Composites
- H01M8/0245—Composites in the form of layered or coated products
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
- H01M8/0668—Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
図1は実施形態1のMEA100の概念を示す。図2はMEA100の製造過程の概念を示す。図3はMEA100の内部構造の概念を示す。図1に示すように、MEA100は、炭化フッ素系(例えばパーフルオロスルホン酸樹脂)または炭化水素系の固体高分子材料で形成されたイオン伝導膜110(例えば、厚み:20〜50マイクロメートル)と、厚み方向(矢印t方向)においてイオン伝導膜110の一方に位置する多孔質構造のアノード触媒層200(例えば、厚み:5〜15マイクロメートル)と、厚み方向においてイオン伝導膜110の他方に位置する多孔質構造のカソード触媒層300(例えば、厚み:5〜15マイクロメートル)と、厚み方向においてアノード触媒層200の外側に位置するアノード拡散層400と、厚み方向においてカソード触媒層300の外側に位置するカソード拡散層500とを備える。ここで、イオン伝導膜110の厚みは80マイクロメートル以下、特に20〜50マイクロメートルが例示される。アノード触媒層200の厚みは50マイクロメートル以下、特に5〜15マイクロメートルが例示される。カソード触媒層300の厚みは50マイクロメートル以下、特に5〜15マイクロメートルが例示される。但し、厚みは上記した値に限定されるものではない。
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用する。以下、異なる部分を中心として説明する。多孔質構造の第1触媒層部分201の密度ρ1は、多孔質構造の第2触媒層部分202の密度ρ2よりも小さく設定されている(ρ1<ρ2)。ρ2は500〜5000ミリグラム/cm3の範囲、1500〜1700ミリグラム/cm3の範囲にできる。第1触媒層部分201の細孔径φ1は、多孔質構造の第2触媒層部分202の細孔径φ2とほぼ同程度とされている(φ1≒φ2)。ここで、φ1/φ2=0.85〜1.15の範囲内とされている。φ2は30〜100ナノメートル、殊に50〜70ナノメートルにできる。細孔径はメジアン径に基づくことができる。
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明するため、図1および図2を準用する。ここで、アノード触媒層200において、多孔質構造の第1触媒層部分201の細孔径φ1は、多孔質構造の第2触媒層部分202の細孔径φ2よりも小さく設定されている(φ1<φ2)。φ1/φ2=0.5〜0.85の範囲内に設定されている。φ2は30〜100ナノメートルの範囲、殊に50〜70ナノメートルの範囲内にできる。細孔径はメジアン径に基づくことができる。なお、第1触媒層部分201の密度ρ1は第2触媒層部分202の密度ρ2とほぼ同程度に設定されている。具体的にρ1/ρ2=0.95〜1.05の範囲内とされている(ρ1≒ρ2)。ここで、ρ2は500〜5000ミリグラム/cm3の範囲、1500〜1700ミリグラム/cm3の範囲にできる。更に第1触媒層部分201の気孔率λ1は第2触媒層部分202の気孔率λ2とほぼ同程度に設定されている(λ1/λ2=0.95〜1.05の範囲内とされている,λ1≒λ2)。
図4は実施形態4を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。本実施形態によれば、実施形態1と異なり、一酸化炭素が供給されないカソード触媒層300は第1触媒層部分301と第2触媒層部分302とを積層して形成されていない。カソード触媒層300は、製造過程においてイオン伝導膜110のうちカソード拡散層500に対向する表面110cに単層として形成されている。この状態で、ホットプレスされてMEA100は一体化される。カソード触媒層300は製造過程において単層であるため、過剰厚み化が抑制される。製造過程において単層のカソード触媒層300といえども、膜電極接合体100が接合されて完成された状態において、カソード触媒層300は、厚み方向において、イオン伝導膜100に近い側の第1触媒層部分301と、カソード拡散層500に近い側の第2触媒層部分302とに分けて考えることができる。
図5は実施形態5を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。実施形態1と異なり、カソード触媒層300は第1触媒層部分301と第2触媒層部分302とを積層して形成されていない。製造過程において、カソード触媒層300は、カソード拡散層500のうちイオン伝導膜110に対向する表面500cに単層として形成されている。この状態で、ホットプレスされてMEA100は一体化される。カソード触媒層300は製造過程において単層であるため、過剰厚み化が抑制される。
図6は実施形態6を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。一酸化炭素を含むガス状のアノード流体がアノード触媒層200を流れるとき、アノード流体に含まれているアノード活物質(水素)は、次第に発電反応として消費される。このため、アノード触媒層200の上流から下流にかけて次第にアノード活物質(水素)の濃度が相対的に低減される。これは、アノード触媒層200の上流から下流かけて一酸化炭素の濃度が次第に相対的に増加することを意味する。下流における被毒対策を対策することが好ましい。そこで本実施形態によれば、アノード触媒層200を構成する第1触媒層部分201において、上記した有害性抑制触媒成分(例えばルテニウム)の担持量が上流201uから下流201dにかけて次第に増加するように設定されている。即ち、有害性抑制触媒成分(例えばルテニウム)の担持量としては、上流201uよりも下流201dが高く設定されている。図6では、有害性抑制触媒成分(例えばルテニウム)の担持量の大小関係が階段状に模式化されている。
図7は実施形態7を示す。本実施形態は実施形態6と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。本実施形態によれば、アノード触媒層200を構成する第2触媒層部分202において、上記した有害性抑制触媒成分(例えばルテニウム)の単位面積あたりの担持量は、上流202uから下流202dにかけて次第に増加するように設定されている。第1触媒層部分201においては、有害性抑制触媒成分(例えばルテニウム)の担持量は上流201uから下流201dにかけてほぼ同等とされている。ほぼ同等とは、単位面積あたりの有害性抑制触媒成分(例えばルテニウム)の担持量の比率(質量比)として、下流/上流=0.9〜1.1の範囲内、0.95〜1.05の範囲内を意味する。このように本実施形態によれば、イオン伝導膜110に近く発電反応に大きく寄与する第2触媒層部分202において、上記した有害性抑制触媒成分(例えばルテニウム)の担持量について、上流202uよりも下流202dが高くなるように設定されている。このため一酸化炭素の有害性を抑制するのに有利である。
図8は実施形態8を示す。本実施形態は、図6に示す実施形態6と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。従ってρ1<ρ2の関係とされている。以下、異なる部分を中心として説明する。アノード触媒層200を構成する第1触媒層部分201において、上記した有害性抑制触媒成分(例えばルテニウム)の担持量が上流201uから下流201dにかけて次第に増加するように設定されている。更に、第1触媒層部分201において、上流201uの密度ρ1uは、下流201dの密度ρ1dよりもやや低めとされている。ρ1u/ρ1d≒0.8〜0.97とされている。上流201uの細孔径φ1uは、下流201dの細孔径φ1dに対してほぼ同等とされている。本実施形態においても、一酸化炭素の有害性を抑制するのに有利である。
実施例および比較例で用いる触媒インクについて説明する。まず、アノード用の混合物をビーズミル法によりホモジナイザにより分散させてアノード用の触媒インクを形成した。この混合物は、アノード用の触媒をカーボン担体(カーボンブラック)に担持する触媒担持カーボンの粉末(田中貴金属株式会社,型式TEC62E58)6gと、20質量%のイオン伝導物質(デュポン社,ナフィオンTM)を有する溶液16gと、エタノール(分散媒)23gと、蒸留水(分散媒)55gとを含む。アノード用の触媒担持カーボンを100質量%とするとき、白金は28質量%、ルテニウムは29質量%、残部カーボンの組成とされている。従って、白金およびルテニウムはほぼ同等とされている。ルテニウムは、アノードガスに含まれている一酸化炭素の酸化を促進させると言われている。
(1−1)アノード触媒層200の第1触媒層部分201の形成
アノード拡散層400として、市販のカーボンペーパ(東レ株式会社,厚み200マイクロメートル)を用いた。そして、アノード用の触媒インクをスプレー塗工機により、アノード拡散層400のうちイオン伝導膜110に対面する表面400aに塗工し、第1触媒層部分201を形成した。スプレー塗工したのは、第1触媒層部分201の多孔質性を溜め、第1触媒層部分201の密度を低下させるためである。スプレー塗工の塗工条件としては、ノズル口径1.0ミリメートル、高さ85ミリメートル、霧化圧力0.3MPaとした。この場合、第1触媒層部分201において、白金(Pt)担持量は0.2ミリグラムPt/cm2とし、ルテニウム(Ru)担持量は0.2ミリグラムRu/cm2とした。塗工した第1触媒層部分201において、白金密度は平均150ミリグラムPt/cm3であり、ルテニウム密度は平均150ミリグラムRu/cm3であった。第1触媒層部分201については、密度ρ1は830ミリグラム/cm3であり、細孔径φ1は42ナノメートルであった。細孔径はメジアン径に基づく。密度ρ1は次のようにして求めた。即ち、アノード側の第1触媒層部分201の塗工前後の重量差(塗工量)を測定する。次に重量差(塗工量)から、第1触媒層部分201の単位面積あたりの重量に換算する(0.2ミリグラムPt/cm2)。SEMで観察した膜厚から、密度を算出する(150ミリグラムPt/cm3)。Pt/固形分比(≒18質量%)から固形分密度に変換する(150ミリグラムPt/cm3÷0.18≒830ミリグラム/cm3。なお、エタノールおよび蒸留水は蒸発するため、触媒層部分201,202の質量としては換算しない。
アノード用の触媒インクをアプリケータ塗工機によりテフロンシート(フッ素樹脂系シート)の表面に塗工し、第2触媒層部分202を形成した。アプリケータ塗工したのは、第2触媒層部分202の多孔質性を確保しつつ、第2触媒層部分202の密度を、第1触媒層部分201密度ρ1より大きくするためである。塗工条件としては、アプリケータブレードとテフロンシートとのギャップを200マイクロメートルとした。この場合、第2触媒層部分202において、白金担持量は0.2ミリグラムPt/cm2とし、ルテニウム担持量は0.2ミリグラムRu/cm2とした。このようにテフロンシートに塗工した第2触媒層部分202をイオン伝導膜110(厚み:30マイクロメートル)の一方の表面110aに転写させた。転写条件は、温度150℃、圧力8MPaとした。転写条件はこれに限定されるものではない。
カソード拡散層500として、市販のカーボンペーパ(東レ株式会社,厚み200マイクロメートル)を用いた。カソード用の触媒インクをアプリケータ塗工機によりカソード拡散層500のうちイオン伝導膜110に対向する表面500cに塗工し、カソード触媒層300の第1触媒層部分301を形成した。塗工条件としては、アプリケータブレードとカソード拡散層500とのギャップを400マイクロメートルとした。この場合、第1触媒層部分301において白金担持量は1.0ミリグラムPt/cm2とした。第1触媒層部分301において、白金密度は平均1100ミリグラムPt/cm3であった。第1触媒層部分301について、密度ρc1は2000ミリグラム/cm3であり、細孔径(メジアン径)φc1は68ナノメートルであった。なお、カソード側の密度および細孔径には、cの添え字を付する。
カソード用の触媒インクをアプリケータ塗工機によりテフロンシートの表面に塗工し、第2触媒層部分302を形成した。塗工条件としては、アプリケータブレードとテフロンシートとのギャップを200マイクロメートルとした。この場合、第2触媒層部分302において、白金担持量は1.0ミリグラムPt/cm2とした。このようにテフロンシートに塗工した第2触媒層部分302をイオン伝導膜110(厚み:30マイクロメートル)の一方の表面110cに転写させた。転写条件は、温度150℃、圧力8MPaとした。なお転写条件はこれに限定されるものではない。イオン伝導膜110に転写された第2触媒層部分302において、白金密度は平均1100ミリグラムPt/cm3であった。第2触媒層部分302について、密度ρc2は2000ミリグラム/cm3であり、細孔径φc2は65ナノメートルであった。
実施例2においては、実施例1と同様のアノード用の触媒インクおよびカソード用の触媒インクを用いた。
アノード用の触媒インクをスプレー塗工機によりアノード拡散層400のうちイオン伝導膜110に対向する表面400aに塗工し、第1触媒層部分201を形成した。塗工条件としては、実施例1と同様に、ノズル口径1.0ミリメートル、高さ85ミリメートル、霧化圧力0.3MPaとした。但し、アノードガスの流れ方向において3等分し、上流から下流にかけて、触媒(白金ルテニウム)の担持量を段階的に増加させた。即ち、第1触媒層部分201において、上流領域では白金担持量を0.08ミリグラムPt/cm2とし、ルテニウム担持量を0.08ミリグラムRu/cm2とし、中流領域では白金担持量を0.2ミリグラムPt/cm2とし、ルテニウム担持量を0.2ミリグラムRu/cm2、下流領域では白金担持量を0.32ミリグラムPt/cm2とし、ルテニウム担持量を0.32ミリグラムRu/cm2とした。下流の担持量および上流の担持量の比率としては、下流の担持量/上流の担持量=0.32/0.08=4である。
アノード触媒層200の第2触媒層部分202は実施例1と同様に形成した。実施例2によれば、アノード触媒層200において、第2触媒層部分202については、密度ρ2は1600ミリグラム/cm3とされ、細孔径φ2(60ナノメートル)とされていた。このようにρ1はρ2よりも低く設定されており(ρ1<ρ2)、ρ1/ρ2は0.5であった。更にφ1はφ2よりも小さく設定されており(φ1<φ2)、φ1/φ2=42ナノメートル/60=0.7とされていた。
比較例1においては、実施例1と同様のアノード用の触媒インクおよびカソード用の触媒インクを用いた。
比較例1において、アノード用の触媒インクをアプリケータ塗工機によりアノード拡散層400のうちイオン伝導膜110に対向する表面400aに塗工し、第1触媒層部分201を形成した。塗工条件としては、アプリケータブレードとテフロンシートとのギャップを350マイクロメートルとした。この場合、第1触媒層部分201において白金担持量は0.2ミリグラムPt/cm2とし、ルテニウム担持量は0.2ミリグラムRu/cm2とした。第1触媒層部分201において、白金密度は平均290ミリグラムPt/cm3であり、ルテニウム密度は平均290ミリグラムRu/cm3であった。比較例1によれば、アノード触媒層200において、第1触媒層部分201について密度ρ1は1600ミリグラム/cm3とされており、第1触媒層部分201の細孔径(メジアン径)φ1は実施例1,2よりも大きく設定されており、60ナノメートルであった。
比較例1に係るアノード触媒層200の第2触媒層部分202については、実施例1における第2触媒層部分202と同様にアプリケータ塗工機により同様の条件で形成した。このように比較例1によれば、アノード触媒層200において、第1触媒層部分201について、密度ρ1は1600ミリグラム/cm3とされ、第2触媒層部分202の密度ρ2と同程度に設定されており、更に、細孔径φ1(60ナノメートル)は第2触媒層部分202の細孔径φ2(60ナノメートル)と同程度に設定されていた。従ってρ1/ρ2=1.0であり、φ1/φ2=60/60=1とされていた。
比較例2においては、実施例1と同様のアノード用の触媒インクおよびカソード用の触媒インクを用いた。そして実施例1と同様条件で、アノード触媒層200の第1触媒層部分201および第2触媒層部分202を形成した。従って実施例1と同様に、ρ1/ρ2=0.5であった。φ1/φ2=42/60≒0.7であった。
図1および図2から理解できるように、アノード側の第1触媒層部分201を積層したアノード拡散層400と、アノード側の第2触媒層部分202およびカソード側の第2触媒層部分302で挟持されたイオン伝導膜110と、カソード側の第1触媒層部分301を積層したカソード拡散層500とを積層し、積層体を形成した。そして、積層体を厚み方向に所定のホットプレス条件(温度140℃、圧力8MPa)で加圧して各層を互いに密着させ、MEA100を形成した。ホットプレス条件はこれに限定されるものではない。
以下、本発明の適用例について図12を参照して説明する。燃料電池システムは、燃料原料に対して改質反応を行って燃料ガスを生成する改質器2と、改質器2の入口2iに繋がるように設けられた燃料原料供給通路3と、改質器2の入口2rに繋がるように設けられた水系原料供給経路5と、制御部6とを備える。制御部6は、燃料原料供給通路3および水系原料供給経路5を制御する。よって制御部6は、燃料原料供給通路3に装備されている機器、水系原料供給経路5に装備されている機器を制御する。
各請求項の特徴を併有するように組み合わせることができる。本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。上記した記載から次の技術的思想が把握される。
Claims (8)
- イオン伝導膜と、厚み方向において前記イオン伝導膜の一方に積層されアノード反応を活性化させるアノード触媒を有する多孔質構造をもつアノード触媒層と、厚み方向において前記イオン伝導膜の他方に積層されカソード反応を活性化させるカソード触媒を有する多孔質構造をもつカソード触媒層と、厚み方向において前記アノード触媒層の外側に積層されアノード流体通過性を有するアノード拡散層と、厚み方向において前記カソード触媒層の外側に積層されカソード流体通過性を有するカソード拡散層とを備える燃料電池用膜電極接合体において、
前記アノード触媒層における前記アノード触媒は、前記アノード流体に含まれる一酸化炭素の有害性を低下させる有害性抑制触媒成分を含有しており、
前記アノード触媒層および前記カソード触媒層のうち前記アノード触媒層のみにおいて、
厚み方向において第2触媒層部分よりも前記アノード拡散層に近い第1触媒層部分の密度は、厚み方向において前記第1触媒層部分よりも前記イオン伝導膜に近い前記第2触媒層部分の密度よりも、小さく設定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1において、前記第1触媒層部分の細孔径は前記第2触媒層部分の細孔径よりも小さく設定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1または2において、前記アノード触媒層の前記第1触媒層部分は、触媒インクをスプレーで塗工するスプレー塗工、前記第1触媒層部分に造孔剤を添加する造孔剤添加、前記第1触媒層部分に微小繊維を含有させる構造のうちの少なくとも1種により、密度が小さく設定されていることを特徴とする燃料電池用膜電極接合体。
- イオン伝導膜と、厚み方向において前記イオン伝導膜の一方に積層されアノード反応を活性化させるアノード触媒を有する多孔質構造をもつアノード触媒層と、厚み方向において前記イオン伝導膜の他方に積層されカソード反応を活性化させるカソード触媒を有する多孔質構造をもつカソード触媒層と、厚み方向において前記アノード触媒層の外側に積層されアノード流体通過性を有するアノード拡散層と、厚み方向において前記カソード触媒層の外側に積層されカソード流体通過性を有するカソード拡散層とを備える燃料電池用膜電極接合体において、
前記アノード触媒層における前記アノード触媒は、前記アノード流体に含まれる一酸化炭素の有害性を低下させる有害性抑制触媒成分を含有しており、
前記アノード触媒層および前記カソード触媒層のうち前記アノード触媒層のみにおいて、
厚み方向において第2触媒層部分よりも前記アノード拡散層に近い第1触媒層部分の細孔径は、厚み方向において前記第1触媒層部分よりも前記イオン伝導膜に近い前記第2触媒層部分の細孔径よりも、小さく設定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1〜4のうちの一項において、一酸化炭素の有害性を低下させる触媒は、ルテニウム、スズ、オスニウム、ロジウム、パラジウム、ニッケル、銅、コバルト、マンガン、亜鉛、イリジウム、鉄からなる群より選ばれた1種または2種以上の元素を含むことを特徴とする燃料電池用膜電極接合体。
- 請求項1〜5のうちの一項において、前記アノード触媒層において前記アノード流体は上流から下流に向けて流れ、
前記アノード触媒層において、単位面積あたりの前記有害性抑制触媒成分の担持量としては、前記上流よりも前記下流が増加していることを特徴とする燃料電池様膜電極接合体。 - 膜電極接合体と、厚み方向において前記膜電極接合体の外側に位置すると共にアノード流体を前記膜電極接合体に供給するアノード配流部材と、厚み方向において前記膜電極接合体の外側に位置すると共にカソード流体を前記膜電極接合体に供給するカソード配流部材とを具備する燃料電池において、前記膜電極接合体は、請求項1〜6のうちの一項に記載の膜電極接合体であることを特徴とする燃料電池。
- 燃料原料を改質してアノード流体を形成する改質器と、前記改質器で改質されたアノード流体が供給されるアノードおよびカソード流体が供給されるカソードをもつ燃料電池とを備える燃料電池システムにおいて、前記燃料電池は、請求項7に係る燃料電池で形成されていることを特徴とする燃料電池システム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007306254A JP4456148B2 (ja) | 2007-11-27 | 2007-11-27 | 燃料電池用膜電極接合体、燃料電池および燃料電池システム |
US12/744,856 US8206877B2 (en) | 2007-11-27 | 2008-11-25 | Membrane electrode assembly for fuel cell, fuel cell, and fuel cell system |
PCT/IB2008/003205 WO2009068958A1 (en) | 2007-11-27 | 2008-11-25 | Membrane electrode assembly for fuel cell, fuel cell, and fuel cell system |
CA2706829A CA2706829C (en) | 2007-11-27 | 2008-11-25 | Membrane electrode assembly for fuel cell, fuel cell, and fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007306254A JP4456148B2 (ja) | 2007-11-27 | 2007-11-27 | 燃料電池用膜電極接合体、燃料電池および燃料電池システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009129842A JP2009129842A (ja) | 2009-06-11 |
JP4456148B2 true JP4456148B2 (ja) | 2010-04-28 |
Family
ID=40351730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007306254A Expired - Fee Related JP4456148B2 (ja) | 2007-11-27 | 2007-11-27 | 燃料電池用膜電極接合体、燃料電池および燃料電池システム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8206877B2 (ja) |
JP (1) | JP4456148B2 (ja) |
CA (1) | CA2706829C (ja) |
WO (1) | WO2009068958A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110207016A1 (en) * | 2009-09-28 | 2011-08-25 | Takashi Akiyama | Direct oxidation fuel cell |
WO2011087842A1 (en) * | 2009-12-22 | 2011-07-21 | 3M Innovative Properties Company | Fuel cell electrode with nanostructured catalyst and dispersed catalyst sublayer |
JP5501044B2 (ja) * | 2010-03-16 | 2014-05-21 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 膜電極接合体および燃料電池 |
DE102012103189A1 (de) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | Ceramtec Gmbh | Brennstoffzellensystem und dessen Verwendung |
JP2014086251A (ja) * | 2012-10-23 | 2014-05-12 | Tokyo Gas Co Ltd | 燃料電池の運転方法及び燃料電池発電システム |
CN111247677B (zh) * | 2017-10-31 | 2023-01-13 | 凸版印刷株式会社 | 电极催化剂层及固体高分子型燃料电池 |
GB201719463D0 (en) | 2017-11-23 | 2018-01-10 | Johnson Matthey Fuel Cells Ltd | Catalyst |
FR3076953A1 (fr) * | 2018-01-18 | 2019-07-19 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Ensemble de cellules pour adaptation de puissance de reacteurs electrochimiques |
US20210226240A1 (en) * | 2018-05-30 | 2021-07-22 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Fuel cell limiting co poisoning and poisoning diagnostic process |
JP2022078614A (ja) * | 2020-11-13 | 2022-05-25 | エムテックスマート株式会社 | 燃料電池の製造方法または燃料電池 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05299105A (ja) | 1992-04-23 | 1993-11-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池 |
JPH0785874A (ja) | 1993-09-16 | 1995-03-31 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池の燃料電極 |
JP2972084B2 (ja) | 1994-06-22 | 1999-11-08 | モトローラ株式会社 | Tdma方式の移動無線装置 |
JPH08162123A (ja) | 1994-12-05 | 1996-06-21 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 高分子電解質型電気化学セル及びその製造方法 |
JP3353518B2 (ja) | 1995-01-31 | 2002-12-03 | 松下電器産業株式会社 | 固体高分子型燃料電池 |
JPH09265992A (ja) | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Mazda Motor Corp | 燃料電池の電極構造 |
US7098163B2 (en) * | 1998-08-27 | 2006-08-29 | Cabot Corporation | Method of producing membrane electrode assemblies for use in proton exchange membrane and direct methanol fuel cells |
GB0022895D0 (en) * | 2000-09-19 | 2000-11-01 | Johnson Matthey Plc | Anode structure |
JP3827653B2 (ja) | 2002-05-22 | 2006-09-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池用電極の製造方法 |
JP2005056583A (ja) | 2002-07-09 | 2005-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池用電解質膜電極接合体、それを用いた燃料電池およびその製造方法 |
JP2004186049A (ja) | 2002-12-04 | 2004-07-02 | Honda Motor Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用電極構造体およびその製造方法 |
US7291417B2 (en) * | 2003-01-16 | 2007-11-06 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Compositional and structural gradients for fuel cell electrode materials |
US20050098101A1 (en) | 2003-11-04 | 2005-05-12 | Palcan Power Systems Inc. | Apparatus for manufacturing fuel cell membrane electrode assembly |
US20050250002A1 (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | National Research Council Of Canada | Composite catalyst layer, electrode and passive mixing flow field for compressionless fuel cells |
JP2006216404A (ja) | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
-
2007
- 2007-11-27 JP JP2007306254A patent/JP4456148B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-11-25 CA CA2706829A patent/CA2706829C/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-11-25 WO PCT/IB2008/003205 patent/WO2009068958A1/en active Application Filing
- 2008-11-25 US US12/744,856 patent/US8206877B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009068958A1 (en) | 2009-06-04 |
JP2009129842A (ja) | 2009-06-11 |
CA2706829C (en) | 2013-05-28 |
US8206877B2 (en) | 2012-06-26 |
CA2706829A1 (en) | 2009-06-04 |
US20100304240A1 (en) | 2010-12-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4456148B2 (ja) | 燃料電池用膜電極接合体、燃料電池および燃料電池システム | |
JP6387431B2 (ja) | カーボン担持触媒 | |
JP5270098B2 (ja) | 改良された電極 | |
KR20100038380A (ko) | 촉매층 | |
US9325017B2 (en) | Method for controlling ionomer and platinum distribution in a fuel cell electrode | |
JPWO2007123066A1 (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
JP2008500688A (ja) | アノード構造 | |
JP5224674B2 (ja) | 燃料電池及び燃料電池発電システム | |
JP2006344428A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
JP2008146860A (ja) | 触媒粒子担持導電性粒子、触媒電極およびその製造方法、並びにそれを用いて成る膜電極接合体(mea) | |
WO2011118138A1 (ja) | 直接酸化型燃料電池 | |
JP4229209B2 (ja) | 燃料電池とその製造方法 | |
JP2006339125A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
JP2007305427A (ja) | 高分子電解質形燃料電池 | |
JP5535117B2 (ja) | 膜電極接合体及び燃料電池 | |
WO2024018802A1 (ja) | 電極触媒層、膜電極接合体及び固体高分子形燃料電池 | |
JP5470131B2 (ja) | 家庭用定置式燃料電池システム | |
JP2007073283A (ja) | 触媒電極およびその製造方法、並びにそれを用いた燃料電池 | |
JP5272314B2 (ja) | 直接メタノール形燃料電池用膜/電極接合体およびそれを用いた直接メタノール形燃料電池 | |
JP2006040703A (ja) | 固体高分子型燃料電池の触媒担持方法、膜電極接合体 | |
JP2006344426A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
KR20230100452A (ko) | 막-전극 접합체 및 이를 포함하는 연료전지 | |
JP5304290B2 (ja) | 燃料電池用膜電極接合体 | |
KR20230103469A (ko) | 연료전지용 고분자 전해질막 및 이를 포함하는 연료전지 | |
KR20230001894A (ko) | 연료전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료전지 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100126 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100204 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130212 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4456148 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130212 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140212 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |