JP5217129B2 - Fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池に関し、特に、耐久性を向上させることが可能な、燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell, and more particularly, to a fuel cell capable of improving durability.

燃料電池は、電解質膜と、当該電解質膜の両側に配設される電極(カソード及びアノード)とを備える膜電極接合体(以下において、「MEA(Membrane Electrode Assembly)」と記述する。)内の電気化学反応により発生した電気エネルギーを、MEAの両側に配設されるセパレータを介して外部に取り出している。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池(以下において、「PEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell)」と記述する。)は、低温領域での運転が可能である。また、PEFCは、高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車や携帯用電源の最適な動力源として注目されている。   A fuel cell includes a membrane electrode assembly (hereinafter referred to as “MEA (Membrane Electrode Assembly)”) including an electrolyte membrane and electrodes (cathode and anode) disposed on both sides of the electrolyte membrane. Electrical energy generated by the electrochemical reaction is taken out through separators disposed on both sides of the MEA. Among fuel cells, polymer electrolyte fuel cells (hereinafter referred to as “PEFC (Polymer Electrolyte Fuel Cell)”) used in household cogeneration systems and automobiles, etc., operate at low temperatures. Is possible. In addition, PEFC has attracted attention as an optimal power source for electric vehicles and portable power sources because of its high energy conversion efficiency, short start-up time, and compact and lightweight system.

PEFCのユニットセルは、電解質膜、少なくとも触媒層を備えるカソード及びアノード、並びに、セパレータを含み、その理論起電力は1.23Vである。しかし、かかる低起電力では電気自動車等の動力源として不十分であるため、通常は、ユニットセルを直列に積層したセル積層体の積層方向両端にエンドプレート等を配置して構成される、スタック形態の燃料電池が使用されている。   A unit cell of PEFC includes an electrolyte membrane, a cathode and an anode including at least a catalyst layer, and a separator, and a theoretical electromotive force thereof is 1.23V. However, since such a low electromotive force is not sufficient as a power source for an electric vehicle or the like, the stack is usually configured by arranging end plates and the like at both ends in the stacking direction of a cell stack in which unit cells are stacked in series. A fuel cell of the form is used.

他方、燃料電池の発電時にユニットセルのMEA内で過酸化水素が生成され、この過酸化水素が起点となってMEAに含まれる電解質成分を劣化させていることが明らかになりつつある。かかる劣化は、燃料電池の耐久性低下の一因となるため、MEA内の過酸化水素を低減することで上記劣化を抑制し、燃料電池の耐久性を向上させることが望まれている。   On the other hand, it is becoming clear that hydrogen peroxide is generated in the MEA of the unit cell during power generation of the fuel cell, and this hydrogen peroxide serves as a starting point to degrade the electrolyte component contained in the MEA. Since such deterioration contributes to a decrease in the durability of the fuel cell, it is desired to reduce the hydrogen peroxide in the MEA to suppress the deterioration and improve the durability of the fuel cell.

燃料電池の耐久性向上を目的とした技術はこれまでに開示されてきている。例えば、特許文献1には、過酸化水素分解性能を有する金属を備えるMEA、を備える燃料電池に関する技術が開示されており、かかる技術によれば、燃料電池の耐久性を向上させることが可能になる、としている。
米国特許出願公開2004/0043283号明細書
Techniques aimed at improving the durability of fuel cells have been disclosed so far. For example, Patent Document 1 discloses a technology related to a fuel cell including an MEA including a metal having hydrogen peroxide decomposition performance. According to the technology, it is possible to improve the durability of the fuel cell. It will be.
US Patent Application Publication No. 2004/0043283

しかし、特許文献1に開示されている技術では、MEA内に備えられる金属がイオン化し、燃料電池の発電時に生成される水(以下において、「生成水」と記述する。)によって当該イオンが外部へと排出される。そのため、過酸化水素分解性能を長期間に亘って維持することが困難であり、燃料電池の耐久性を向上させ難いという問題があった。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, the metal provided in the MEA is ionized, and the ions are externally generated by water generated during power generation of the fuel cell (hereinafter referred to as “generated water”). Is discharged. Therefore, it is difficult to maintain the hydrogen peroxide decomposition performance for a long period of time, and there is a problem that it is difficult to improve the durability of the fuel cell.

そこで本発明は、耐久性を向上させることが可能な燃料電池を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the fuel cell which can improve durability.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
請求項1に記載の発明は、電解質膜及び電解質膜の両側に配設される電極層を有するMEAを具備し、MEAに、過酸化水素分解性能を有する金属元素及び/又は当該金属元素を含む化合物が備えられるとともに、過酸化水素分解性能を有する金属元素及び/又は当該金属元素を含む化合物の一部が、過酸化水素により分解可能な被分解物質によって被覆されており、金属元素及び/又は該金属元素を含む化合物と被分解物質とが、電解質膜又は電極層に備えられる電解質成分中に固定化されており、被分解物質は、過酸化水素分解性能を有しておらず、且つ電解質成分より先に過酸化水素により分解可能な物質であることを特徴とする、燃料電池により、上記課題を解決する。
In order to solve the above problems, the present invention takes the following means. That is,
Invention, electrolyte membranes and comprising an MEA having an electrode layer disposed on both sides of the electrolyte membrane, the MEA, the metal element and / or the metal element having a hydrogen peroxide scavenging according to claim 1 together with a compound is provided comprising, a part of the compound containing a metal element and / or the metal element having a hydrogen peroxide decomposition performance is covered by the decomposable substance can be decomposed by the hydrogen peroxide, the metal element and / Or the compound containing the metal element and the substance to be decomposed are immobilized in an electrolyte component provided in the electrolyte membrane or the electrode layer, and the substance to be decomposed does not have hydrogen peroxide decomposition ability, and wherein the degradable material der Rukoto with hydrogen peroxide prior to the electrolyte components by the fuel cell, to solve the above problems.

ここに、「過酸化水素分解性能」とは、過酸化水素のほか、当該過酸化水素とともに存在し得るOHラジカルやOOHラジカルをも分解可能な性質を意味している。また、「過酸化水素分解性能を有する金属元素」とは、過酸化水素分解性能(以下において、単に「分解性能」と記述することがある。)を有する金属イオンを溶出させ得る金属元素単体、を意味しており、当該金属イオンの具体例としては、遷移金属イオン・希土類金属イオン等を挙げることができる。そして、これらのイオンを生じさせ得る金属元素単体及び/又は当該金属元素単体を含む化合物(以下において、まとめて「劣化防止剤」と記すことがある。)の具体例としては、Mn、Fe、Pt、Pd、Ni、Cr、Cu、Ce、Sc、Rb、Co、Ir、Ag、Au、Rh、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Os等からなる単体及び上記元素を含む化合物(例えば、酸化物等)を挙げることができる。さらに、「過酸化水素により分解可能」とは、過酸化水素それ自体により分解可能である場合のほか、燃料電池の作動時に過酸化水素から生成され得るOHラジカルやOOHラジカル等により分解可能である場合をも含む概念である。加えて、「過酸化水素により分解可能な被分解物質」とは、電解質膜や電極層に備えられる電解質成分よりも先に、過酸化水素により分解可能な物質を意味しており、当該物質の具体例としては、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリパラベンゾフェニレン(PPBP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の炭化水素系材料のほか、電極層の触媒(例えば、白金や、白金と少なくとも1以上の遷移金属とを含有する白金合金等)が担持される担体を構成し得る炭素材料(例えば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、炭化ケイ素等)、電極層に含有される触媒が上記炭素材料に担持された触媒担持炭素材料等を挙げることができる。   Here, “hydrogen peroxide decomposing performance” means a property capable of decomposing not only hydrogen peroxide but also OH radicals and OOH radicals that may be present with the hydrogen peroxide. In addition, the “metal element having hydrogen peroxide decomposition performance” means a metal element simple substance capable of eluting metal ions having hydrogen peroxide decomposition performance (hereinafter, sometimes simply referred to as “decomposition performance”), Specific examples of the metal ions include transition metal ions and rare earth metal ions. Specific examples of a metal element simple substance and / or a compound containing the metal element simple substance (hereinafter sometimes collectively referred to as “deterioration preventing agent”) that can generate these ions include Mn, Fe, Pt, Pd, Ni, Cr, Cu, Ce, Sc, Rb, Co, Ir, Ag, Au, Rh, Ti, Zr, Al, Hf, Ta, Nb, Os and the like and a compound containing the above elements ( For example, an oxide etc. can be mentioned. Furthermore, “decomposable by hydrogen peroxide” means that it can be decomposed by OH radicals or OOH radicals that can be generated from hydrogen peroxide during operation of the fuel cell, in addition to the case where hydrogen peroxide itself can be decomposed. It is a concept that includes cases. In addition, the “decomposable substance that can be decomposed by hydrogen peroxide” means a substance that can be decomposed by hydrogen peroxide before the electrolyte component provided in the electrolyte membrane or electrode layer. Specific examples include hydrocarbon materials such as polyethersulfone (PES), polyetheretherketone (PEEK), polyparabenzophenylene (PPBP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), and electrode layers. Carbon materials (for example, carbon black, ketjen black, silicon carbide, etc.) that can form a carrier on which a catalyst (for example, platinum or platinum alloy containing platinum and at least one transition metal) is supported, electrodes Examples thereof include a catalyst-carrying carbon material in which the catalyst contained in the layer is carried on the carbon material.

請求項に記載の発明は、請求項1に記載の燃料電池において、複数形態の被分解物質が備えられていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the fuel cell according to the first aspect, a plurality of forms of substances to be decomposed are provided.

ここに、「複数形態の被分解物質が備えられる」とは、上記金属元素及び/又は当該金属元素を含む化合物を被覆すべき被分解物質が、組成、構造、厚さ、又は形状等が異なる複数形態の被分解物質からなることを意味し、これらの被分解物質によって上記劣化防止剤が被覆されていることを意味している。   Here, “a plurality of forms of substances to be decomposed” means that the substances to be decomposed to be coated with the metal element and / or the compound containing the metal element are different in composition, structure, thickness, shape, or the like. It means that it consists of a plurality of forms of substances to be decomposed, and it means that the deterioration preventing agent is coated with these substances to be decomposed.

請求項に記載の発明は、請求項に記載の燃料電池において、第1の形態にかかる被分解物質によって被覆されている、金属元素及び/又は当該金属元素を含む化合物の過酸化水素分解性能が発揮される時機と、第2の形態にかかる被分解物質によって被覆されている、金属元素及び/又は当該金属元素を含む化合物の過酸化水素分解性能が発揮される時機とが、異なることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the fuel cell according to claim 2 , wherein the metal element and / or the compound containing the metal element is covered with the substance to be decomposed according to the first embodiment. The time when the performance is exhibited is different from the time when the hydrogen peroxide decomposition performance of the metal element and / or the compound containing the metal element, which is coated with the substance to be decomposed according to the second embodiment, is exhibited. It is characterized by.

請求項に記載の発明は、請求項に記載の燃料電池において、第1の形態にかかる被分解物質の構成材料と、第2の形態にかかる被分解物質の構成材料とが、異なることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the fuel cell according to claim 3 , wherein the constituent material of the substance to be decomposed according to the first form is different from the constituent material of the substance to be decomposed according to the second form. It is characterized by.

請求項に記載の発明は、請求項又はに記載の燃料電池において、第1の形態にかかる被分解物質の厚さと、第2の形態にかかる被分解物質の厚さとが、異なることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the fuel cell according to claim 3 or 4 , wherein the thickness of the substance to be decomposed according to the first form is different from the thickness of the substance to be decomposed according to the second form. It is characterized by.

請求項に記載の発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の燃料電池において、被分解物質が、プロトン伝導性能を有することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the fuel cell according to any one of claims 1 to 5 , wherein the substance to be decomposed has proton conductivity.

請求項に記載の発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の燃料電池において、被分解物質が、炭素材料、及び/又は、触媒担持炭素材料であることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the fuel cell according to any one of claims 1 to 5 , wherein the substance to be decomposed is a carbon material and / or a catalyst-supporting carbon material.

ここに、本発明にかかる「炭素材料」とは、電極層の触媒(例えば、白金や、白金と少なくとも1以上の遷移金属とを含有する白金合金等)が担持される担体を構成し得る材料をいい、その具体例としては、カーボンブラック、ケッチェンブラック、炭化ケイ素等を挙げることができる。さらに、本発明にかかる「触媒担持炭素材料」とは、電極層に含有される触媒が上記炭素材料に担持されたものを意味する。   Here, the “carbon material” according to the present invention is a material that can constitute a carrier on which an electrode layer catalyst (for example, platinum or a platinum alloy containing platinum and at least one transition metal) is supported. Specific examples thereof include carbon black, ketjen black, silicon carbide and the like. Furthermore, the “catalyst-supported carbon material” according to the present invention means a catalyst in which the catalyst contained in the electrode layer is supported on the carbon material.

請求項1に記載の発明によれば、劣化防止剤の一部が、被分解物質(以下において、「保護材」と記述することがある。)によって被覆されている。そのため、保護材を介して劣化防止剤をMEA内に固定化することで、MEA外への劣化防止剤の流出を抑制することが可能になり、当該劣化防止剤の分解性能を長期間に亘って発現させることが可能になる。また、劣化防止剤の一部が被分解物質によって被覆されているため、当該形態の燃料電池を作動させると、被分解物質によって被覆されていない劣化防止剤の分解性能を発揮させてから、被分解物質によって被覆されていた劣化防止剤の分解性能を発揮させることが可能になる。したがって、かかる形態とすることで、耐久性を効果的に向上させ得る燃料電池を提供することが可能になる。
According to the invention described in claim 1, part of the deterioration inhibitor, the decomposition material (hereinafter, sometimes described as "protective material".) Is covered by. Therefore, by immobilizing the deterioration preventing agent in the MEA through the protective material, it becomes possible to suppress the outflow of the deterioration preventing agent to the outside of the MEA, and the degradation performance of the deterioration preventing agent over a long period of time. Can be expressed. In addition, since a part of the deterioration preventing agent is coated with the substance to be decomposed, when the fuel cell of this form is operated, the decomposition performance of the deterioration preventing agent not covered with the substance to be decomposed is exerted, It becomes possible to exert the decomposition performance of the deterioration inhibitor coated with the decomposition substance. Therefore, it becomes possible to provide the fuel cell which can improve durability effectively by setting it as this form.

請求項に記載の発明によれば、被分解物質によって被覆されていない劣化防止剤と、複数形態の被分解物質それぞれによって被覆されている劣化防止剤とが備えられる、燃料電池とすることが可能になる。したがって、かかる形態とすることで、より一層効果的に耐久性を向上させ得る燃料電池を提供することが可能になる。
According to the second aspect of the present invention, there is provided a fuel cell including a deterioration preventing agent that is not covered with a substance to be decomposed and a deterioration preventing agent that is covered with each of a plurality of forms of the decomposition object. It becomes possible. Therefore, it becomes possible to provide the fuel cell which can improve durability more effectively by setting it as this form.

請求項に記載の発明によれば、劣化防止剤が、異なる形態の被分解物質によって被覆されている。そのため、第1の形態にかかる被分解物質によって被覆されている劣化防止剤の分解性能発現時機と、第2の形態にかかる被分解物質によって被覆されている劣化防止剤の分解性能発現時機とをずらすことが可能になる。このようにして、分解性能の発現時機をずらせば、分解性能を長期間に亘って発現させることが可能になる。したがって、請求項に記載の発明によれば、燃料電池の耐久性を向上させることが容易になる。
According to the invention described in claim 3 , the deterioration preventing agent is coated with different forms of substances to be decomposed. Therefore, the degradation performance manifestation timing of the degradation inhibitor coated with the substance to be decomposed according to the first embodiment and the degradation performance manifestation timing of the degradation inhibitor coated with the substance to be degraded according to the second configuration are provided. It becomes possible to shift. In this way, if the timing of developing the decomposition performance is shifted, the decomposition performance can be expressed over a long period of time. Therefore, according to the third aspect of the invention, it becomes easy to improve the durability of the fuel cell.

請求項に記載の発明によれば、劣化防止剤が、異なる構成材料からなる複数形態の被分解物質によって、それぞれ被覆されている。構成材料が異なれば、複数形態の被分解物質それぞれによって被覆されている劣化防止剤の分解性能発現時機を、ずらすことが可能になるため、かかる構成であっても、劣化防止剤の分解性能を長期間に亘って発現させることが可能になる。
According to the fourth aspect of the present invention, the deterioration preventing agent is respectively coated with a plurality of forms of substances to be decomposed made of different constituent materials. If the constituent materials are different, it will be possible to shift the timing of the degradation performance of the degradation inhibitor coated with each of the plural forms of substances to be decomposed. It can be expressed over a long period of time.

請求項に記載の発明によれば、厚さが異なる複数形態の被分解物質によって、劣化防止剤が被覆されている。被分解物質の厚さが異なれば、劣化防止剤の分解性能発現時機をずらすことが可能になるため、かかる構成であっても、耐久性を向上させ得る燃料電池を提供することが可能になる。
According to the fifth aspect of the present invention, the deterioration preventing agent is coated with the substances to be decomposed having different thicknesses. If the thickness of the substance to be decomposed is different, it is possible to shift the timing of the degradation performance of the degradation inhibitor, so that it is possible to provide a fuel cell that can improve durability even with such a configuration. .

請求項に記載の発明によれば、プロトン伝導性能を有する被分解物質が備えられている。ここで、被分解物質をMEA内に混入すると、発電性能が低下する場合がある。しかし、請求項に記載の発明によれば、当該被分解物質がプロトン伝導性能を有している。そのため、かかる形態とすることで、発電性能の低下を抑制することが可能になる。
According to the sixth aspect of the present invention, the substance to be decomposed having proton conductivity is provided. Here, when the substance to be decomposed is mixed into the MEA, the power generation performance may be reduced. However, according to the invention described in claim 6 , the substance to be decomposed has proton conducting performance. Therefore, it becomes possible to suppress the fall of electric power generation performance by setting it as this form.

請求項に記載の発明によれば、炭素材料及び/又は触媒担持炭素材料によって、劣化防止剤が被覆されている。そのため、劣化防止剤の分解性能が発現され始める時機を遅らせることができ、劣化防止剤の分解性能を長期間に亘って発現させることが可能になる。したがって、かかる構成とすることで、耐久性を向上させ得る燃料電池を提供することが可能になる。また、炭素材料及び/又は触媒担持炭素材料は、上記電気化学反応の進行を妨げない。そのため、炭素材料及び/又は触媒担持炭素材料によって被覆された劣化防止剤を、アノード及び/又はカソードの電極層へ含有させることが可能になり、電極層へ含有させた劣化防止剤によって耐久性を向上させ得る燃料電池を提供することが可能になる。 According to the seventh aspect of the present invention, the deterioration preventing agent is coated with the carbon material and / or the catalyst-supporting carbon material. Therefore, it is possible to delay the time when the degradation performance of the deterioration preventing agent starts to be exhibited, and it is possible to develop the degradation performance of the degradation preventing agent over a long period of time. Therefore, it becomes possible to provide the fuel cell which can improve durability by setting it as this structure. Further, the carbon material and / or the catalyst-supporting carbon material does not hinder the progress of the electrochemical reaction. Therefore, the deterioration preventing agent coated with the carbon material and / or the catalyst-supporting carbon material can be contained in the electrode layer of the anode and / or the cathode, and durability is improved by the deterioration preventing agent contained in the electrode layer. It is possible to provide a fuel cell that can be improved.

燃料電池の作動時には、電気化学反応の副反応によって過酸化水素が生成され、この過酸化水素に起因するOHラジカル、OOHラジカル等により、MEAを構成する電解質膜や触媒層等に含まれる電解質成分が劣化する。かかる劣化の対応策になり得る技術として、これまで、MEA内に、過酸化水素分解性能を有するイオンを溶出可能な金属及び/又は金属酸化物が備えられる、燃料電池に関する技術が提案されている。しかし、燃料電池の運転時には水が生成され、当該水の一部は燃料電池外へと排出されている。そのため、イオンを溶出可能な金属(以下において「劣化防止剤」と記述することがある。)を単に混入する上記技術では、生成水とともにイオンが容易に排出されてしまい、分解性能を長期間に亘って発現させ難い。一方で、上記劣化防止剤が、MEA内に長期間に亘って固定化されていれば、長期間に亘って分解性能を発現させることが可能になり、耐久性を向上させ得る燃料電池を提供することが可能になる。   During the operation of the fuel cell, hydrogen peroxide is generated by a side reaction of the electrochemical reaction, and the electrolyte components contained in the electrolyte membrane, catalyst layer, etc. constituting the MEA by OH radicals, OOH radicals, etc. resulting from the hydrogen peroxide Deteriorates. As a technology that can be a countermeasure against such deterioration, a fuel cell technology in which a metal and / or metal oxide capable of eluting ions having hydrogen peroxide decomposition performance is provided in the MEA has been proposed. . However, water is generated during operation of the fuel cell, and part of the water is discharged outside the fuel cell. For this reason, in the above technique in which a metal capable of eluting ions (hereinafter sometimes referred to as a “degradation inhibitor”) is simply mixed, ions are easily discharged together with the generated water, and the decomposition performance is extended over a long period of time. It is difficult to express over. On the other hand, if the above-mentioned deterioration preventing agent is immobilized in the MEA for a long period of time, it is possible to develop the decomposition performance over a long period of time and provide a fuel cell that can improve the durability. It becomes possible to do.

本発明は、このような観点からなされたものであり、その要旨は、劣化防止剤の少なくとも一部を保護材(以下において、「被覆材」ということがある。)で被覆し、劣化防止剤が外部へ排出され難い形態とすることで、耐久性を向上させ得る燃料電池を提供することにある。そして、劣化防止剤の一部を被覆すべき保護材を複数形態とすることで、耐久性をより一層向上させることが可能な燃料電池としている。   The present invention has been made from such a viewpoint, and the gist thereof is that at least a part of the deterioration preventing agent is coated with a protective material (hereinafter sometimes referred to as “coating material”), and the deterioration preventing agent. It is in providing the fuel cell which can improve durability by setting it as the form which is hard to discharge | emit outside. And it is set as the fuel cell which can improve durability further by making several forms of the protective material which should coat | cover a part of degradation inhibitor.

以下に図面を参照しつつ、本発明の燃料電池について具体的に説明する。なお、以下の説明において、ユニットセルを単に「セル」、反応ガス流路を単に「流路」と、表記することがある。   The fuel cell of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In the following description, the unit cell may be simply referred to as “cell” and the reaction gas flow path may be simply referred to as “flow path”.

1.第1実施形態
図1は、第1実施形態にかかる本発明の燃料電池の一部を概略的に示す断面図である。図1(A)は、第1実施形態にかかるユニットセルの一部を概略的に示しており、紙面左右方向が電極層の積層方向である。一方、図1(B)は、第1実施形態にかかるユニットセルに備えられるMEAの一部を拡大して示している。他方、図2は、第1実施形態にかかる燃料電池作動時における、MEAの一部を拡大して示す概略図であり、図中の直線矢印は、MEA内を拡散する生成水の移動方向を示している。以下、図1及び図2を適宜参照しつつ、第1実施形態にかかる本発明の燃料電池について説明する。
1. First Embodiment FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a part of a fuel cell of the present invention according to a first embodiment. FIG. 1A schematically shows a part of a unit cell according to the first embodiment, and the horizontal direction on the paper is the stacking direction of the electrode layers. On the other hand, FIG. 1B shows an enlarged part of the MEA provided in the unit cell according to the first embodiment. On the other hand, FIG. 2 is a schematic view showing a part of the MEA in an enlarged manner when the fuel cell according to the first embodiment is operated, and the straight arrow in the figure indicates the moving direction of the generated water diffusing in the MEA. Show. Hereinafter, the fuel cell of the present invention according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as appropriate.

図1(A)に示すように、第1実施形態にかかるユニットセル100は、電解質膜11と、当該電解質膜11の両側に配設されるアノード触媒層12a及びカソード触媒層13aとを備えるMEA14と、アノード触媒層12aの外側に配設されるアノード拡散層12b及びカソード触媒層13aの外側に配設されるカソード拡散層13bと、これらの外側に配設されるセパレータ6a、6bと、を備えている。セパレータ6a、6bによって挟まれる積層体15は、電極層としてのアノード12及びカソード13を備えており、アノード12はアノード触媒層12a及びアノード拡散層12bを、カソード13はカソード触媒層13a及びカソード拡散層13bを、それぞれ備えている。そして、アノード触媒層12a及びカソード触媒層13aには、例えば、電気化学反応の触媒として機能する貴金属微粒子(例えば白金微粒子等)が担持された炭素粒子(以下において、「白金担持カーボン」と記述する。)が備えられる一方、アノード拡散層12b及びカソード拡散層13bは、例えば、炭素繊維からなるカーボンペーパーにより構成されている。また、積層体15の外側に配設されるセパレータ6a、6bには、積層体15側に反応ガス流路7a、7a、…、7b、7b、…が形成されており、反応ガス流路7a、7a、…には水素含有物質(以下において、「水素」と記述する。)が供給される一方、反応ガス流路7b、7b、…には酸素含有物質(以下において、「空気」と記述する。)が供給され、これらの反対側の面には冷却媒体流路8、8、…が形成されている。   As shown in FIG. 1A, a unit cell 100 according to the first embodiment includes an electrolyte membrane 11, and an anode catalyst layer 12a and a cathode catalyst layer 13a disposed on both sides of the electrolyte membrane 11. An anode diffusion layer 12b disposed outside the anode catalyst layer 12a, a cathode diffusion layer 13b disposed outside the cathode catalyst layer 13a, and separators 6a and 6b disposed outside the anode diffusion layer 12b. I have. The laminate 15 sandwiched between the separators 6a and 6b includes an anode 12 and a cathode 13 as electrode layers, the anode 12 includes an anode catalyst layer 12a and an anode diffusion layer 12b, and the cathode 13 includes a cathode catalyst layer 13a and a cathode diffusion. Each layer 13b is provided. In the anode catalyst layer 12a and the cathode catalyst layer 13a, for example, carbon particles (hereinafter referred to as “platinum-supported carbon”) on which noble metal fine particles (for example, platinum fine particles) functioning as a catalyst for electrochemical reaction are supported. )), The anode diffusion layer 12b and the cathode diffusion layer 13b are made of, for example, carbon paper made of carbon fiber. Further, the separators 6a and 6b disposed on the outer side of the laminated body 15 are formed with reactive gas flow paths 7a, 7a,..., 7b, 7b,. , 7a,... Are supplied with a hydrogen-containing substance (hereinafter referred to as “hydrogen”), while the reaction gas flow paths 7b, 7b,. Are provided, and cooling medium flow paths 8, 8,... Are formed on the opposite surfaces.

ここで、第1実施形態にかかる電解質膜11、アノード触媒層12a、及びカソード触媒層13aには、電解質成分(例えば、Nafion等に代表される含フッ素イオン交換樹脂等。Nafionは米国デュポン社の登録商標。以下において、単に「Nafion」と記述することがある。)が備えられている。そして、電解質膜11、アノード触媒層12a、及びカソード触媒層13aには、劣化防止剤(例えば、Ce4+等)と、当該劣化防止剤が分散された保護材(図1(A)では共に不図示)とが備えられ、劣化防止剤が分散された保護材(以下において、「耐食材」と記述することがある。)が、上記電解質成分中に固定化されている。 Here, the electrolyte membrane 11, the anode catalyst layer 12 a, and the cathode catalyst layer 13 a according to the first embodiment have electrolyte components (for example, fluorine-containing ion exchange resins represented by Nafion, etc. Nafion is manufactured by DuPont, USA). (Registered trademark, which may be simply referred to as “Nafion” in the following). The electrolyte membrane 11, the anode catalyst layer 12a, and the cathode catalyst layer 13a are both undegradable with a deterioration preventing agent (for example, Ce 4+ ) and a protective material in which the deterioration preventing agent is dispersed (FIG. 1A). And a protective material (hereinafter sometimes referred to as “corrosion resistant material”) in which a deterioration inhibitor is dispersed is immobilized in the electrolyte component.

第1実施形態にかかる燃料電池の作動時には、流路7a、7a、…から供給される水素の一部が電解質膜11を透過して、カソード触媒層13aへと達する場合があるほか、流路7b、7b、…から供給される空気の一部が、電解質膜11を透過して、アノード触媒層12aへと達する場合がある。この空気に含まれる酸素が、燃料電池内の電位環境において、アノード触媒層12a及びカソード触媒層13aに含まれる白金担持カーボンの白金上及び/又は炭素粒子上で還元されると、その反応の途中で過酸化水素が生成される場合があり、さらに、OHラジカルやOOHラジカル等が生成される場合がある。これらのラジカルは、MEA14に備えられる電解質成分の劣化の一因となり、かかる劣化が進行すると、燃料電池の電圧が低下し、発電性能の低下を招く。そのため、当該劣化の一因となる過酸化水素を分解することで、電解質成分の劣化を抑制し、燃料電池の耐久性を向上させることが望ましい。そこで、第1実施形態にかかる燃料電池では、MEA14に、劣化防止剤と、耐食材とが備えられる形態とすることで、アノード触媒層12a及びカソード触媒層13aにて生成され得る過酸化水素を分解し、電解質成分の劣化を抑制している。   When the fuel cell according to the first embodiment is operated, a part of hydrogen supplied from the flow paths 7a, 7a,... May pass through the electrolyte membrane 11 and reach the cathode catalyst layer 13a. A part of the air supplied from 7b, 7b,... May pass through the electrolyte membrane 11 and reach the anode catalyst layer 12a. When oxygen contained in the air is reduced on platinum and / or carbon particles of platinum-supported carbon contained in the anode catalyst layer 12a and the cathode catalyst layer 13a in the potential environment in the fuel cell, the reaction is in progress. In some cases, hydrogen peroxide may be generated, and OH radicals, OOH radicals, and the like may be generated. These radicals contribute to the deterioration of the electrolyte component provided in the MEA 14, and when the deterioration proceeds, the voltage of the fuel cell decreases and the power generation performance decreases. For this reason, it is desirable to improve the durability of the fuel cell by decomposing hydrogen peroxide which contributes to the deterioration, thereby suppressing the deterioration of the electrolyte component. Therefore, in the fuel cell according to the first embodiment, hydrogen peroxide that can be generated in the anode catalyst layer 12a and the cathode catalyst layer 13a is obtained by providing the MEA 14 with a deterioration preventing agent and a corrosion-resistant material. It decomposes and suppresses deterioration of electrolyte components.

図1(B)は、劣化防止剤及び耐食材が分散された、第1実施形態にかかるMEAの一部を示す断面図であり、MEAに備えられる電解質膜の一部を拡大して示している。図示のように、第1実施形態にかかる電解質膜11は、電解質成分50を備え、当該電解質成分50に、劣化防止剤20、20、…と、当該劣化防止剤20、20、…、及び、劣化防止剤20、20、…を被覆する保護材25aを備える耐食材30a、30a、…と、が分散されている。そのため、劣化防止剤20、20、…により、電解質膜11へと拡散してきた過酸化水素を分解可能である(図2(A)参照)。ところが、上述のように、燃料電池の作動時には水が生成されるため、上記劣化防止剤20、20、…は、生成水とともに外部へと排出されやすい。このようにして、劣化防止剤20、20、…が全て排出されると、耐食材30a、30a、…のみが電解質成分50内に分散された、電解質膜11aとなる(図2(B)参照)。ここで、耐食材30a、30a、…は、保護材25a、25a、…内に劣化防止剤20、20、…が分散されることにより作製されており、保護材25a、25a、…は、分解性能を有していない。そのため、図2(B)に示す電解質膜11aに過酸化水素が拡散してきても、当該過酸化水素を効果的に分解することが困難である。したがって、第1実施形態にかかる燃料電池をさらに継続して作動させると、やがて、OHラジカル等によって攻撃されやすい電解質膜11aとなる。   FIG. 1B is a cross-sectional view showing a part of the MEA according to the first embodiment in which the deterioration preventing agent and the corrosion-resistant material are dispersed, and shows an enlarged part of the electrolyte membrane provided in the MEA. Yes. As shown in the drawing, the electrolyte membrane 11 according to the first embodiment includes an electrolyte component 50, and the electrolyte component 50 includes the deterioration preventing agents 20, 20,..., And the deterioration preventing agents 20, 20,. The corrosion-resistant materials 30a, 30a,... Having the protective material 25a covering the deterioration preventing agents 20, 20,. Therefore, the hydrogen peroxide that has diffused into the electrolyte membrane 11 can be decomposed by the deterioration inhibitors 20, 20,... (See FIG. 2A). However, as described above, since water is generated during operation of the fuel cell, the deterioration inhibitors 20, 20,... Are easily discharged to the outside together with the generated water. In this way, when all the deterioration preventing agents 20, 20,... Are discharged, only the corrosion resistant materials 30a, 30a,... Are dispersed in the electrolyte component 50 (see FIG. 2B). ). Here, the corrosion resistant materials 30a, 30a,... Are produced by dispersing the deterioration preventing agents 20, 20,... In the protective materials 25a, 25a,. Does not have performance. Therefore, even if hydrogen peroxide diffuses into the electrolyte membrane 11a shown in FIG. 2B, it is difficult to effectively decompose the hydrogen peroxide. Therefore, when the fuel cell according to the first embodiment is further continuously operated, the electrolyte membrane 11a is easily attacked by OH radicals or the like.

第1実施形態にかかる電解質膜11aは、耐食材30a、30a、…を備えている。そして、本実施形態において、当該耐食材30a、30a、…に備えられる保護材25a、25a、…は、電解質成分50よりも先に、OHラジカル等によって分解される。そのため、図2(B)に示す電解質膜11aでは、OHラジカル等により保護材25a、25a、…が分解され、耐食材30a、30a、…に備えられていた劣化防止剤20、20、…が電解質成分50内へと放出される(図2(C)参照)。このようにして、劣化防止剤20、20、…を備える電解質膜11bへと形態が変化すると、当該電解質膜11bに備えられる劣化防止剤20、20、…により、過酸化水素及びOHラジカル等を分解することが可能になる。すなわち、第1実施形態にかかる燃料電池によれば、従来とは異なり、耐食材が備えられているため、分解性能を長期間に亘って発現させることが可能になり、耐久性を向上させ得る燃料電池とすることが可能になる。   The electrolyte membrane 11a according to the first embodiment includes corrosion resistant materials 30a, 30a,. In this embodiment, the protective materials 25a, 25a,... Provided in the corrosion resistant materials 30a, 30a,... Are decomposed by OH radicals or the like before the electrolyte component 50. Therefore, in the electrolyte membrane 11a shown in FIG. 2 (B), the protective materials 25a, 25a,... Are decomposed by OH radicals and the like, and the deterioration preventing agents 20, 20,. It is discharged into the electrolyte component 50 (see FIG. 2C). In this way, when the form changes to the electrolyte membrane 11b including the deterioration preventing agents 20, 20,..., Hydrogen peroxide, OH radicals, and the like are removed by the deterioration preventing agents 20, 20,. It becomes possible to disassemble. That is, according to the fuel cell according to the first embodiment, unlike the conventional case, since the corrosion-resistant material is provided, it becomes possible to develop the decomposition performance over a long period of time and improve the durability. A fuel cell can be obtained.

2.第2実施形態
図3は、第2実施形態にかかる本発明の燃料電池の一部を概略的に示す断面図である。図3(A)は、第2実施形態にかかるユニットセルの一部を概略的に示しており、紙面左右方向が電極層の積層方向である。一方、図3(B)は、第2実施形態にかかるユニットセルに備えられるMEAの一部を拡大して示している。他方、図4は、第2実施形態にかかる燃料電池作動時における、MEAの一部を拡大して示す概略図であり、図中の直線矢印は、MEA内を拡散する生成水の移動方向を示している。図3及び図4において、図1及び図2に示す燃料電池と同じ構成を採る物質・部材には、図1及び図2にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。以下、図3及び図4を参照しつつ、第2実施形態にかかる本発明の燃料電池について説明する。
2. Second Embodiment FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a part of the fuel cell of the present invention according to a second embodiment. FIG. 3A schematically shows part of the unit cell according to the second embodiment, and the horizontal direction on the paper is the stacking direction of the electrode layers. On the other hand, FIG. 3B shows an enlarged part of the MEA provided in the unit cell according to the second embodiment. On the other hand, FIG. 4 is a schematic view showing a part of the MEA in an enlarged manner when the fuel cell according to the second embodiment is operated, and the straight arrow in the figure indicates the moving direction of the generated water diffusing in the MEA. Show. 3 and FIG. 4, the same reference numerals as those used in FIG. 1 and FIG. 2 are given to the substances and members having the same structure as the fuel cell shown in FIG. 1 and FIG. . Hereinafter, the fuel cell according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図3(A)に示すように、第2実施形態にかかるユニットセル200は、電解質膜21と、当該電解質膜21の両側に配設されるアノード触媒層22a及びカソード触媒層23aとを備えるMEA24と、アノード触媒層22aの外側に配設されるアノード拡散層12b及びカソード触媒層23aの外側に配設されるカソード拡散層13bと、これらの外側に配設されるセパレータ6a、6bと、を備えている。セパレータ6a、6bによって挟まれる積層体25は、電極層としてのアノード22及びカソード23を備えており、アノード22はアノード触媒層22a及びアノード拡散層12bを、カソード23はカソード触媒層23a及びカソード拡散層13bを、それぞれ備えている。そして、アノード触媒層22a及びカソード触媒層23aには、例えば、白金担持カーボンが備えられている。   As shown in FIG. 3A, a unit cell 200 according to the second embodiment includes an electrolyte membrane 21, and an anode catalyst layer 22a and a cathode catalyst layer 23a disposed on both sides of the electrolyte membrane 21. An anode diffusion layer 12b disposed outside the anode catalyst layer 22a, a cathode diffusion layer 13b disposed outside the cathode catalyst layer 23a, and separators 6a and 6b disposed outside the anode diffusion layer 12b. I have. The laminate 25 sandwiched between the separators 6a and 6b includes an anode 22 and a cathode 23 as electrode layers. The anode 22 has an anode catalyst layer 22a and an anode diffusion layer 12b, and the cathode 23 has a cathode catalyst layer 23a and a cathode diffusion. Each layer 13b is provided. The anode catalyst layer 22a and the cathode catalyst layer 23a are provided with, for example, platinum-supporting carbon.

ここで、第2実施形態にかかる電解質膜21、アノード触媒層22a、及びカソード触媒層23aには、Nafion等の電解質成分が備えられている。そして、電解質膜21、アノード触媒層22a、及びカソード触媒層23aには、劣化防止剤と、当該劣化防止剤が分散された保護材(図3(A)では共に不図示)とが備えられ、上記電解質成分中に耐食材が固定化されている。   Here, the electrolyte membrane 21, the anode catalyst layer 22a, and the cathode catalyst layer 23a according to the second embodiment are provided with an electrolyte component such as Nafion. The electrolyte membrane 21, the anode catalyst layer 22a, and the cathode catalyst layer 23a are provided with a deterioration preventing agent and a protective material (not shown in FIG. 3A) in which the deterioration preventing agent is dispersed. A corrosion-resistant material is fixed in the electrolyte component.

図3(B)は、劣化防止剤及び耐食材が分散された、第2実施形態にかかるMEAの一部を示す断面図であり、MEAに備えられる電解質膜の一部を拡大して示している。図示のように、第2実施形態にかかる電解質膜21は、電解質成分50を備え、当該電解質成分50に、劣化防止剤20、20、…と、耐食材30a、30a、…と、耐食材30b、30b、…と、が分散されている。ここで、耐食材30aは、保護材25aに劣化防止剤20、20、…が分散されることにより作製される一方、耐食材30bは、保護材25bに劣化防止剤20、20、…が分散されることにより作製され、上記保護材25aと保護材25bとは、異なる材料により構成されている。以下、電解質成分50よりも保護材25bの方がOHラジカル等によって分解されやすく、かつ、保護材25bよりも保護材25aの方がOHラジカル等によって分解されやすいと仮定して、説明を続ける。   FIG. 3B is a cross-sectional view showing a part of the MEA according to the second embodiment in which the deterioration inhibitor and the corrosion-resistant material are dispersed, and shows an enlarged part of the electrolyte membrane provided in the MEA. Yes. As illustrated, the electrolyte membrane 21 according to the second embodiment includes an electrolyte component 50. The electrolyte component 50 includes the deterioration inhibitors 20, 20,..., Corrosion resistant materials 30a, 30a,. , 30b,... Are dispersed. Here, the corrosion resistant material 30a is produced by dispersing the deterioration preventing agents 20, 20,... Into the protective material 25a, while the corrosion resistant material 30b is dispersed with the deterioration preventing agents 20, 20,. Thus, the protective material 25a and the protective material 25b are made of different materials. Hereinafter, the description will be continued assuming that the protective material 25b is more easily decomposed by OH radicals or the like than the electrolyte component 50, and the protective material 25a is more easily decomposed by OH radicals or the like than the protective material 25b.

第2実施形態にかかる燃料電池の作動時にも過酸化水素が生成され、かかる過酸化水素は、電解質膜21へと拡散可能である。第2実施形態にかかる電解質膜21へ過酸化水素が拡散してくると、当該過酸化水素は、電解質膜21に備えられている劣化防止剤20、20、…(図4(A)参照)により、分解される。ところが、上述のように、燃料電池の作動時には水が生成されるため、上記劣化防止剤20、20、…は、やがて、生成水とともに外部へと排出される。このようにして、劣化防止剤20、20、…が全て排出されると、耐食材30a、30a、…、及び、耐食材30b、30b、…が電解質成分50内に分散された、電解質膜21aとなる(図4(B)参照)。ここで、耐食材30a、30a、…に備えられる保護材25a、25a、…、及び、耐食材30b、30b、…に備えられる保護材25b、25b、…は、分解性能を有していない。そのため、図4(B)に示す電解質膜21aに過酸化水素が拡散してきても、当該過酸化水素を効果的に分解することが困難である。したがって、第2実施形態にかかる燃料電池をさらに継続して作動させると、やがて、OHラジカル等によって攻撃されやすい電解質膜21aとなる。   Hydrogen peroxide is also generated during the operation of the fuel cell according to the second embodiment, and the hydrogen peroxide can diffuse into the electrolyte membrane 21. When hydrogen peroxide diffuses into the electrolyte membrane 21 according to the second embodiment, the hydrogen peroxide is converted into the deterioration preventing agents 20, 20,... Provided in the electrolyte membrane 21 (see FIG. 4A). Is decomposed. However, as described above, since water is generated during operation of the fuel cell, the deterioration inhibitors 20, 20,... Are eventually discharged to the outside together with the generated water. In this way, when all of the deterioration inhibitors 20, 20,... Are discharged, the corrosion resistant materials 30a, 30a,... And the corrosion resistant materials 30b, 30b,. (See FIG. 4B). Here, the protective materials 25a, 25a,... Provided in the corrosion resistant materials 30a, 30a,... And the protective materials 25b, 25b,... Provided in the corrosion resistant materials 30b, 30b,. Therefore, even if hydrogen peroxide diffuses into the electrolyte membrane 21a shown in FIG. 4B, it is difficult to effectively decompose the hydrogen peroxide. Therefore, when the fuel cell according to the second embodiment is further continuously operated, the electrolyte membrane 21a is easily attacked by OH radicals and the like.

電解質膜21aは、耐食材30a、30a、…を備えており、当該耐食材30a、30a、…に備えられる保護材25a、25a、…は、上記保護材25b、25b、…、及び、電解質成分50よりも先に、OHラジカル等によって分解される。そのため、図4(B)に示す電解質膜21aでは、OHラジカル等により保護材25a、25a、…が分解され、耐食材30a、30a、…に備えられていた劣化防止剤20、20、…が電解質成分50内へと放出される(図4(C)参照)。このようにして、劣化防止剤20、20、…、及び、耐食材30b、30b、…を備える電解質膜21bへと形態が変化すると、当該電解質膜21bに備えられる劣化防止剤20、20、…により、過酸化水素及びOHラジカル等が分解される。ここで、燃料電池の作動時には水が生成されるため、電解質膜21bに備えられる劣化防止剤20、20、…も、やがて、生成水とともに外部へと排出される(図4(D)参照)。このようにして、劣化防止剤20、20、…が全て排出されると、耐食材30b、30b、…が電解質成分50内に分散された、電解質膜21cとなる(図4(D)参照)。   The electrolyte membrane 21a includes corrosion resistant materials 30a, 30a,..., And the protective materials 25a, 25a,... Provided in the corrosion resistant materials 30a, 30a,. Prior to 50, it is decomposed by OH radicals or the like. Therefore, in the electrolyte membrane 21a shown in FIG. 4B, the protective materials 25a, 25a,... Are decomposed by OH radicals, etc., and the deterioration preventing agents 20, 20,. It is discharged into the electrolyte component 50 (see FIG. 4C). In this way, when the form changes to the electrolyte membrane 21b including the deterioration preventing agents 20, 20,... And the corrosion resistant materials 30b, 30b,..., The deterioration preventing agents 20, 20,. As a result, hydrogen peroxide and OH radicals are decomposed. Here, since water is generated during operation of the fuel cell, the deterioration inhibitors 20, 20,... Provided in the electrolyte membrane 21b are eventually discharged to the outside together with the generated water (see FIG. 4D). . When the deterioration inhibitors 20, 20,... Are all discharged in this way, the corrosion resistant materials 30b, 30b,... Become the electrolyte membrane 21c dispersed in the electrolyte component 50 (see FIG. 4D). .

ここで、耐食材30b、30b、…に備えられる保護材25b、25b、…は分解性能を有しておらず、当該保護材25b、25b、…は、電解質成分50よりも先に、OHラジカル等によって分解される。そのため、図4(D)に示す電解質膜21cに、過酸化水素やOHラジカル等が拡散してくると、保護材25b、25b、…が分解され、耐食材30b、30b、…に備えられていた劣化防止剤20、20、…が電解質成分50内へと放出される(図4(E)参照)。このようにして、劣化防止剤20、20、…を備える電解質膜21dへと形態が変化すると、当該電解質膜21dに備えられる劣化防止剤20、20、…により、過酸化水素及びOHラジカル等を分解することが可能になる。すなわち、第2実施形態によれば、劣化防止剤20、20、…の分解性能が発現される時機をずらすことにより、分解性能を長期間に亘って発現可能とし、当該構成とすることで、耐久性をより一層向上させ得る燃料電池としている。   Here, the protective materials 25b, 25b,... Provided in the corrosion resistant materials 30b, 30b,... Have no decomposition performance, and the protective materials 25b, 25b,. Decomposed by etc. Therefore, when hydrogen peroxide, OH radicals, etc. diffuse into the electrolyte membrane 21c shown in FIG. 4D, the protective materials 25b, 25b,... Are decomposed and provided in the corrosion resistant materials 30b, 30b,. The deterioration preventing agents 20, 20,... Are released into the electrolyte component 50 (see FIG. 4E). In this way, when the form changes to the electrolyte membrane 21d including the deterioration preventing agents 20, 20,..., Hydrogen peroxide, OH radicals, and the like are removed by the deterioration preventing agents 20, 20,. It becomes possible to disassemble. That is, according to the second embodiment, by shifting the timing at which the degradation performance of the deterioration preventing agents 20, 20,... Is expressed, the degradation performance can be expressed over a long period of time. The fuel cell can further improve the durability.

3.第3実施形態
図5は、第3実施形態にかかる本発明の燃料電池の一部を概略的に示す断面図である。図5(A)は、第3実施形態にかかるユニットセルの一部を概略的に示しており、紙面左右方向が電極層の積層方向である。一方、図5(B)は、第3実施形態にかかるユニットセルに備えられるMEAの一部を拡大して示している。他方、図6は、第3実施形態にかかる燃料電池の作動時における、MEAの一部を拡大して示す概略図であり、図中の直線矢印は、MEA内を拡散する生成水の移動方向を示している。図5及び図6において、図3及び図4に示す燃料電池と同じ構成を採る物質・部材には、図3及び図4にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。以下において、被分解物質として炭素材料及び/又は触媒担持炭素材料が用いられる場合、当該被分解物質を「被覆材」と表記する。以下、図3〜図6を適宜参照しつつ、第3実施形態にかかる本発明の燃料電池について説明する。
3. Third Embodiment FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a part of a fuel cell of the present invention according to a third embodiment. FIG. 5A schematically shows a part of a unit cell according to the third embodiment, and the horizontal direction in the drawing is the stacking direction of the electrode layers. On the other hand, FIG. 5B shows an enlarged part of the MEA provided in the unit cell according to the third embodiment. On the other hand, FIG. 6 is a schematic view showing a part of the MEA in an enlarged manner during the operation of the fuel cell according to the third embodiment, and the straight arrow in the figure indicates the direction of movement of generated water that diffuses in the MEA. Is shown. 5 and FIG. 6, the same reference numerals as those used in FIG. 3 and FIG. 4 are attached to substances and members having the same configuration as the fuel cell shown in FIG. 3 and FIG. . Hereinafter, when a carbon material and / or a catalyst-carrying carbon material is used as the substance to be decomposed, the substance to be decomposed is referred to as a “coating material”. The fuel cell according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 6 as appropriate.

図5(A)に示すように、第3実施形態にかかるユニットセル300は、電解質膜21と、当該電解質膜21の一方の側及び他方の側にそれぞれ配設されるアノード触媒層32a及びカソード触媒層33aとを備えるMEA34と、アノード触媒層32aの外側に配設されるアノード拡散層12b及びカソード触媒層33aの外側に配設されるカソード拡散層13bと、これらの外側に配設されるセパレータ6a、6bと、を備えている。セパレータ6a、6bによって挟まれる積層体35は、電極層としてのアノード32及びカソード33を備えており、アノード32はアノード触媒層32a及びアノード拡散層32bを、カソード33はカソード触媒層33a及びカソード拡散層33bを、それぞれ備えている。そして、アノード触媒層32a及びカソード触媒層33aには、例えば、炭素材料からなる被覆材と当該被覆材によって被覆されたCeO等からなる劣化防止剤とを備える耐食材と、白金担持カーボン(図5(A)では共に不図示)と、が備えられている。 As shown in FIG. 5A, a unit cell 300 according to the third embodiment includes an electrolyte membrane 21, an anode catalyst layer 32a and a cathode disposed on one side and the other side of the electrolyte membrane 21, respectively. The MEA 34 including the catalyst layer 33a, the anode diffusion layer 12b disposed outside the anode catalyst layer 32a, the cathode diffusion layer 13b disposed outside the cathode catalyst layer 33a, and the outside thereof. Separators 6a and 6b. The laminate 35 sandwiched between the separators 6a and 6b includes an anode 32 and a cathode 33 as electrode layers. The anode 32 has an anode catalyst layer 32a and an anode diffusion layer 32b, and the cathode 33 has a cathode catalyst layer 33a and a cathode diffusion. Each of the layers 33b is provided. The anode catalyst layer 32a and the cathode catalyst layer 33a include, for example, a corrosion-resistant material including a coating material made of a carbon material and a deterioration preventing agent made of CeO 2 or the like coated with the coating material, and platinum-supported carbon (see FIG. 5 (A) are not shown).

ここで、第3実施形態にかかるユニットセル300に備えられる電解質膜21、アノード触媒層32a、及びカソード触媒層33aには、Nafion等の電解質成分50が備えられている(図3、図4、図5(B)及び図6参照)。電解質膜21には、劣化防止剤(例えば、Ce4+等)と当該劣化防止剤が分散された保護材(図3・図4参照)とが備えられている。そして、アノード触媒層32a及びカソード触媒層33aには、劣化防止剤52、52、…の表面が被覆材53、53、…によって被覆されることにより構成される耐食材55、55、…と、劣化防止剤52、52、…の表面が被覆材54、54、…によって被覆されることにより構成される耐食材56、56、…と、白金担持カーボン51、51、…と、が備えられている(図6(A)参照)。以下、電解質成分50よりも、耐食材56を構成する被覆材54の方がOHラジカル等によって分解(酸化)されやすく、かつ、耐食材55を構成する被覆材53の方が上記被覆材54よりもOHラジカル等によって分解(酸化)されやすいと仮定する。カソード触媒層33aを用いて第3実施形態にかかる本発明の燃料電池に関する説明を以下に続ける。 Here, the electrolyte membrane 21, the anode catalyst layer 32a, and the cathode catalyst layer 33a provided in the unit cell 300 according to the third embodiment are provided with an electrolyte component 50 such as Nafion (FIGS. 3 and 4). FIG. 5B and FIG. 6). The electrolyte membrane 21 includes a deterioration preventing agent (for example, Ce 4+ ) and a protective material (see FIGS. 3 and 4) in which the deterioration preventing agent is dispersed. The anode catalyst layer 32a and the cathode catalyst layer 33a have corrosion resistant materials 55, 55,... Configured by covering the surfaces of the deterioration preventing agents 52, 52,. Are provided with corrosion resistant materials 56, 56,..., And platinum-supporting carbons 51, 51,. (See FIG. 6A). Hereinafter, the covering material 54 constituting the corrosion resistant material 56 is more easily decomposed (oxidized) by OH radicals or the like than the electrolyte component 50, and the covering material 53 constituting the corrosion resistant material 55 is more than the covering material 54. Are also likely to be decomposed (oxidized) by OH radicals or the like. The description of the fuel cell of the present invention according to the third embodiment using the cathode catalyst layer 33a is continued below.

第3実施形態にかかる燃料電池の作動時にも、カソード触媒層33a等で過酸化水素が生成される。カソード触媒層33aで過酸化水素が生成され、当該過酸化水素に起因して生成されたOHラジカル等によって被覆材53が分解され得る状態にまで電位が上昇すると、カソード触媒層33aでは、最初に、被覆材53が分解される。このようにして被覆材53が分解されると、被覆材53によって被覆されていた劣化防止剤52、52、…が、カソード触媒層33aに存在する過酸化水素と接触し得る状態となり、カソード触媒層33aは、電解質成分50に、白金担持カーボン51、51、…と、劣化防止剤52、52、…と、耐食材56、56、…と、が分散された状態になる(図6(B)参照)。劣化防止剤52、52、…が、過酸化水素と接触し得る状態になると、劣化防止剤52、52、…は過酸化水素分解性能を有しているので、カソード触媒層33a内の過酸化水素が分解され、耐食材55、55、…に含まれていた劣化防止剤52、52、…の分解性能が発現されている間は、カソード触媒層33aの電位上昇が防止される。その後、耐食材55、55、…に含まれていた劣化防止剤52、52、…がセル300の外へと排出される等により、当該劣化防止剤52、52、…の分解性能が発現されなくなると、カソード触媒層33aの電位が上昇し、カソード触媒層33a等で生成された過酸化水素に起因して生成されたOHラジカル等によって被覆材54が分解され得る電位状態となる(図6(C)参照)。当該電位状態になると、その後、OHラジカル等によって被覆材54が分解され、被覆材54によって被覆されていた劣化防止剤52、52、…と、カソード触媒層33aに存在する過酸化水素が接触し得る状態なる(図6(D)参照)。被覆材54によって被覆されていた劣化防止剤52、52、…と過酸化水素とが接触し得る状態になると、劣化防止剤52、52、…によって、カソード触媒層33a内の過酸化水素が分解され、耐食材56、56、…に含まれていた劣化防止剤52、52、…の分解性能が発現されている間は、カソード触媒層33aの電位上昇が防止される。このように、第3実施形態によれば、劣化防止剤52、52、…を被覆している被覆材53、54と劣化防止剤52、52、…によって、触媒層に備えられる電解質成分がOHラジカル等によって損傷され始める時機を遅らせることができる。それゆえ、当該構成とすることで、耐久性をより一層向上させ得る燃料電池300とすることができる。   Also during the operation of the fuel cell according to the third embodiment, hydrogen peroxide is generated in the cathode catalyst layer 33a and the like. When the hydrogen peroxide is generated in the cathode catalyst layer 33a and the potential rises to a state where the covering material 53 can be decomposed by the OH radicals or the like generated due to the hydrogen peroxide, The covering material 53 is disassembled. When the covering material 53 is thus decomposed, the deterioration preventing agents 52, 52,... Covered with the covering material 53 can come into contact with hydrogen peroxide present in the cathode catalyst layer 33a, and the cathode catalyst. In the layer 33a, platinum-supported carbon 51, 51,..., Deterioration inhibitors 52, 52,..., And corrosion-resistant materials 56, 56,. )reference). When the deterioration preventing agents 52, 52,... Come into contact with hydrogen peroxide, the deterioration preventing agents 52, 52,. While the hydrogen is decomposed and the decomposition performance of the deterioration inhibitors 52, 52,... Contained in the corrosion resistant materials 55, 55,... Is expressed, the potential increase of the cathode catalyst layer 33a is prevented. After that, when the deterioration preventing agents 52, 52,... Contained in the corrosion resistant materials 55, 55,... Are discharged out of the cell 300, the decomposition performance of the deterioration preventing agents 52, 52,. When it disappears, the potential of the cathode catalyst layer 33a rises to a potential state in which the coating material 54 can be decomposed by OH radicals or the like generated due to hydrogen peroxide generated in the cathode catalyst layer 33a or the like (FIG. 6). (See (C)). After that, the covering material 54 is decomposed by OH radicals or the like, and the deterioration preventing agents 52, 52,... Covered with the covering material 54 come into contact with hydrogen peroxide present in the cathode catalyst layer 33a. A state of obtaining is obtained (see FIG. 6D). When the deterioration preventing agents 52, 52,... Covered with the covering material 54 can come into contact with hydrogen peroxide, the hydrogen peroxide in the cathode catalyst layer 33a is decomposed by the deterioration preventing agents 52, 52,. In addition, while the decomposition performance of the deterioration inhibitors 52, 52,... Contained in the corrosion resistant materials 56, 56,... Is expressed, the potential increase of the cathode catalyst layer 33a is prevented. As described above, according to the third embodiment, the electrolyte component provided in the catalyst layer is OH by the covering materials 53, 54 covering the deterioration preventing agents 52, 52,... And the deterioration preventing agents 52, 52,. The time when it begins to be damaged by radicals can be delayed. Therefore, with this configuration, the fuel cell 300 can further improve durability.

上記説明では、異なる構成材料からなる2種類の保護材・被覆材(被分解物質)によって被覆された劣化防止剤が備えられる形態について記述したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されるものではなく、劣化防止剤が互いに異なる3形態以上の保護材・被覆材によってそれぞれ被覆され、複数形態の耐食材が備えられる形態であっても良い。このように、複数形態の耐食材が備えられていれば、劣化防止剤の分解性能を発現させる時機をずらすことが容易になり、より一層長期間に亘って当該分解性能を発現させることが可能な、燃料電池を提供することが可能になる。   In the above description, the form in which the deterioration preventing agent coated with two kinds of protective materials / coating materials (substances to be decomposed) made of different constituent materials is described. However, the fuel cell of the present invention is limited to this form. It may be a form in which a plurality of forms of corrosion-resistant materials are provided, each being covered with three or more forms of protective material / covering material different from each other. As described above, if a plurality of forms of corrosion-resistant materials are provided, it is easy to shift the timing for expressing the degradation performance of the deterioration preventing agent, and it is possible to develop the degradation performance for a longer period of time. In addition, a fuel cell can be provided.

また、上記説明では、異なる形態の保護材・被覆材によって、同一の劣化防止剤が被覆されている形態(電解質膜11、21には劣化防止剤20のみが含有され、カソード触媒層33aには劣化防止剤52のみが含有される形態)について記述したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、保護材に被覆される劣化防止剤は、複数種類とすることができる。   In the above description, the same deterioration preventing agent is covered with different forms of protective material / covering material (the electrolyte membranes 11 and 21 contain only the deterioration preventing agent 20 and the cathode catalyst layer 33a has Although the embodiment in which only the deterioration preventing agent 52 is contained is described, the present invention is not limited to this embodiment, and the deterioration preventing agent coated on the protective material can be of a plurality of types.

第2実施形態及び第3実施形態にかかる燃料電池では、劣化防止剤を被覆すべき保護材・被覆材が複数形態であれば、当該形態の態様は特に限定されるものではない。異なる形態の具体例としては、保護材の構成材料を変える上記形態のほか、劣化防止剤を被覆する保護材の厚さを変える、保護材を構成する材料の構造を変える、被覆材として用いられる炭素材料の結晶性を変える、等を挙げることができる。さらに、一部の保護材をイオン交換基化することによって保護材の形態を変えても良い。一部の保護材をイオン交換基化する場合、そのイオン交換基の具体例としては、スルホン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基、水酸基等を挙げることができる。このようにして、イオン交換基化された保護材が備えられていれば、当該保護材が親水化されるため、イオン交換基化されていない保護材よりも先に過酸化水素を付着させて分解させることが可能になり、劣化防止剤の分解性能発現時機をずらすことが可能になる。一方、保護材が樹脂により構成される場合、当該保護材の構造を変える方法の具体例としては、一部の保護材にのみ架橋部を形成させて、構造を変える方法等を挙げることができる。   In the fuel cells according to the second embodiment and the third embodiment, the form of the form is not particularly limited as long as there are a plurality of forms of the protective material / covering material to be coated with the deterioration preventing agent. As specific examples of different forms, in addition to the above-described form in which the constituent material of the protective material is changed, the thickness of the protective material covering the deterioration preventing agent is changed, the structure of the material constituting the protective material is changed, and the protective material is used as a covering material The crystallinity of the carbon material can be changed. Furthermore, you may change the form of a protective material by ion-exchange-grouping a part of protective material. When some of the protective materials are ion-exchanged, specific examples of the ion-exchange groups include sulfonic acid groups, phosphonic acid groups, carboxylic acid groups, and hydroxyl groups. In this way, if a protective material that is ion-exchanged is provided, the protective material is hydrophilized, so that hydrogen peroxide is attached before the protective material that is not ion-exchanged. It becomes possible to make it decompose, and it becomes possible to shift the timing of degrading performance of the degradation inhibitor. On the other hand, when the protective material is made of a resin, specific examples of the method of changing the structure of the protective material include a method of changing the structure by forming a bridging portion only in some of the protective materials. .

本発明の燃料電池に備えられる劣化防止剤は、過酸化水素分解性能を有する物質、又は、過酸化水素分解性能を有する金属イオンを溶出可能な物質であれば特に限定されるものではなく、これらの具体例としては、Mn、Fe、Pt、Pd、Ni、Cr、Cu、Ce、Sc、Rb、Co、Ir、Ag、Au、Rh、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Os等からなる単体、及び、これらの元素を含む化合物(例えば、酸化物等)を挙げることができる。   The deterioration preventing agent provided in the fuel cell of the present invention is not particularly limited as long as it is a substance having hydrogen peroxide decomposition performance or a substance capable of eluting metal ions having hydrogen peroxide decomposition performance. Specific examples of Mn, Fe, Pt, Pd, Ni, Cr, Cu, Ce, Sc, Rb, Co, Ir, Ag, Au, Rh, Ti, Zr, Al, Hf, Ta, Nb, Os, etc. And a compound (for example, oxide) containing these elements.

また、本発明において、上記劣化防止剤を被覆すべき保護材・被覆材(被分解物質)は、MEAに備えられる電解質成分よりも先に過酸化水素等によって分解され、かつ、当該保護材を燃料電池内に分散させても発電可能なものであれば特に限定されない。ただし、生成水による排出を防止するという観点からは、水に不溶又は難溶であることが好ましい。本発明にかかる保護材の具体例としては、炭化水素系材料のほか、炭素材料(例えば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、炭化ケイ素等)や、電極層に含有される触媒(例えば、白金や、白金と少なくとも1以上の遷移金属とを含有する白金合金等)が上記炭素材料に担持された触媒担持炭素材料等を挙げることができる。当該炭化水素系材料の具体例としては、PES、PEEK、PPBP、PE、PET等を挙げることができる。なお、触媒層における電気化学反応の効率低下を抑制する等の観点から、保護材として炭化水素系材料が用いられる場合には、当該保護材によって被覆された劣化防止剤を電解質膜に分散させることが好ましい。   Further, in the present invention, the protective material / coating material (substance to be decomposed) to be coated with the deterioration preventing agent is decomposed by hydrogen peroxide or the like before the electrolyte component provided in the MEA, and the protective material is There is no particular limitation as long as it can generate power even when dispersed in a fuel cell. However, from the viewpoint of preventing discharge by generated water, it is preferably insoluble or hardly soluble in water. Specific examples of the protective material according to the present invention include a hydrocarbon material, a carbon material (for example, carbon black, ketjen black, silicon carbide, etc.), and a catalyst (for example, platinum, Examples thereof include a catalyst-supporting carbon material in which platinum and a platinum alloy containing at least one transition metal are supported on the carbon material. Specific examples of the hydrocarbon material include PES, PEEK, PPBP, PE, and PET. In the case where a hydrocarbon-based material is used as a protective material from the viewpoint of suppressing the decrease in the electrochemical reaction efficiency in the catalyst layer, the deterioration inhibitor coated with the protective material is dispersed in the electrolyte membrane. Is preferred.

他方、上記第3実施形態では、被覆材として炭素材料を例示したが、触媒層に劣化防止剤を配置する場合に当該劣化防止剤を被覆し得る被分解物質は、炭素材料に限定されず、上記PES、PEEK、PPBP、PE、PET等を用いることも可能である。ただし、触媒層における電気化学反応の効率を低下させ難い材料とする等の観点からは、触媒層に含有される触媒の担体として用いられ得る炭素材料、及び/又は、触媒担持炭素材料等を被覆材として用いることが好ましい。   On the other hand, in the said 3rd Embodiment, although carbon material was illustrated as a coating | covering material, when degrading inhibitor is arrange | positioned in a catalyst layer, the to-be-degraded substance which can coat | cover the said degradation preventing agent is not limited to carbon material, The PES, PEEK, PPBP, PE, PET, etc. can also be used. However, from the viewpoint of making it difficult to reduce the efficiency of the electrochemical reaction in the catalyst layer, the carbon material that can be used as the catalyst carrier contained in the catalyst layer and / or the catalyst-supported carbon material is coated. It is preferable to use it as a material.

加えて、劣化防止剤の表面を被覆する被覆材として炭素材料を用いる場合、劣化防止剤の表面を被覆する炭素材料の厚さは特に限定されるものではないが、電解質膜が損傷する前に劣化防止剤と過酸化水素とが接触可能な状態にする等の観点からは、1μm以下の厚さとすることが好ましい。   In addition, when a carbon material is used as a coating material for covering the surface of the deterioration preventing agent, the thickness of the carbon material covering the surface of the deterioration preventing agent is not particularly limited, but before the electrolyte membrane is damaged. From the viewpoint of making the deterioration preventing agent and hydrogen peroxide in contact with each other, the thickness is preferably 1 μm or less.

さらに、本発明において、劣化防止剤と耐食材とを備える燃料電池の製造方法は、特に限定されるものではない。当該製造方法の具体例としては、保護材に被覆された劣化防止剤を備える耐食材と、保護材に被覆されていない劣化防止剤とを、予め作製、用意しておき、これらを液体状態の電解質成分中へ分散させて、劣化防止剤と耐食材とを備える電解質成分とした後、当該電解質成分を備えるMEAを作製して、当該MEAを備える燃料電池を製造する方法等を挙げることができる。ここに、上記耐食材の作製方法は、特に限定されるものではないが、例えば、
(I)保護材を加熱又は溶剤へ溶かす等の手段により溶液化し、溶液化した保護材に劣化防止剤を分散させた後、キャスト法等によって製膜して、その後粉砕することにより作製する方法、
(II)保護材を加熱又は溶剤へ溶かす等の手段により溶液化し、溶液化した保護材に劣化防止剤を分散させた後、保護材が溶解しない溶媒を加えて沈殿を生じさせ、このようにして得られた沈殿物を乾燥させることにより作製する方法、
等を挙げることができる。保護材が溶解しない溶媒の具体例としては、極性を有する保護材に対する、無極性の溶媒等を挙げることができる。
Furthermore, in this invention, the manufacturing method of a fuel cell provided with a degradation inhibitor and a corrosion-resistant material is not specifically limited. As a specific example of the production method, a corrosion-resistant material provided with a deterioration preventing agent coated with a protective material and a deterioration preventing agent not covered with the protective material are prepared and prepared in advance, and these are in a liquid state. Examples of the method of manufacturing a fuel cell including the MEA by preparing an MEA including the electrolyte component after dispersing the electrolyte component into an electrolyte component including a deterioration inhibitor and a corrosion-resistant material can be given. . Here, the method for producing the corrosion-resistant material is not particularly limited.
(I) A method in which a protective material is made into a solution by means such as heating or dissolving in a solvent, a deterioration preventing agent is dispersed in the solution-protected protective material, a film is formed by a cast method, and then pulverized. ,
(II) The protective material is made into a solution by means such as heating or dissolving in a solvent, and after the deterioration inhibitor is dispersed in the solution-protected protective material, a solvent that does not dissolve the protective material is added to cause precipitation. A method of making the precipitate obtained by drying,
Etc. Specific examples of the solvent in which the protective material does not dissolve include a nonpolar solvent for the protective material having polarity.

加えて、イオン交換基化された保護材に被覆された劣化防止剤を備える耐食材の作製方法も、特に限定されるものではないが、例えば、上記(I)又は(II)の方法等により作製された耐食材を、
(i)硫酸、リン酸等に浸すことにより、イオン交換基化された保護材を備える耐食材を作製する方法、
(ii)紫外線等の光を照射した後、水へ浸すことにより、イオン交換基化された保護材を備える耐食材を作製する方法、
等を挙げることができる。
In addition, the production method of the corrosion-resistant material provided with the deterioration preventing agent coated on the ion-exchange-protected protective material is not particularly limited. For example, by the method (I) or (II) above The produced corrosion resistant material
(I) a method for producing a corrosion-resistant material including a protective material ion-exchanged by immersion in sulfuric acid, phosphoric acid, or the like;
(Ii) a method of producing a corrosion-resistant material including an ion-exchange-based protective material by immersing in water after irradiation with light such as ultraviolet rays,
Etc.

本発明において、電解質成分に耐食材を分散させると、耐食材の形態によっては、当該電解質成分のプロトン伝導性能が低下し、燃料電池の発電性能が低下することがある。そのため、本発明の燃料電池の発電性能低下を抑制するという観点からは、耐食材の少なくとも一部が、スルホン化された保護材を備える耐食材であることが好ましい。かかる形態の保護材が備えられていれば、当該保護材のスルホン酸基が、プロトン伝導に寄与することが可能になるため、上記発電性能低下を抑制することが可能になる。   In the present invention, when a corrosion-resistant material is dispersed in the electrolyte component, depending on the form of the corrosion-resistant material, the proton conduction performance of the electrolyte component may be reduced, and the power generation performance of the fuel cell may be reduced. Therefore, it is preferable that at least a part of the corrosion-resistant material is a corrosion-resistant material including a sulfonated protective material from the viewpoint of suppressing the power generation performance degradation of the fuel cell of the present invention. If the protective material of such a form is provided, the sulfonic acid group of the protective material can contribute to proton conduction, and thus it is possible to suppress the power generation performance deterioration.

また、本発明において、電解質成分に分散させる劣化防止剤の質量は、上記耐久性向上効果を奏し得る質量であれば、特に限定されるものではない。ただし、プロトン伝導性低下を抑制しつつ、耐久性向上効果を発現させるという観点から、劣化防止剤が分散される電解質成分の質量を100質量部とするとき、分散すべき劣化防止剤の質量は10質量部以下とすることが好ましい。さらに、本発明において、劣化防止剤は、少なくとも一部が保護材によって被覆されていれば、被覆される割合は特に限定されるものではない。当該割合の具体例としては、10%〜90%等を挙げることができる。好ましくは、20%〜50%である。   In the present invention, the mass of the deterioration inhibitor dispersed in the electrolyte component is not particularly limited as long as it is a mass capable of exhibiting the above durability improvement effect. However, from the viewpoint of expressing the durability improvement effect while suppressing the proton conductivity decrease, when the mass of the electrolyte component in which the degradation inhibitor is dispersed is 100 parts by mass, the mass of the degradation inhibitor to be dispersed is The amount is preferably 10 parts by mass or less. Furthermore, in the present invention, as long as at least a part of the deterioration preventing agent is coated with a protective material, the coating ratio is not particularly limited. Specific examples of the ratio include 10% to 90%. Preferably, it is 20% to 50%.

一方、本発明において、触媒層の電解質成分に、劣化防止剤が触媒担持炭素材料によって被覆された形態の耐食材が分散され、触媒層に含まれる触媒のうち、劣化防止剤の表面に配置される触媒を「触媒A」、劣化防止剤の表面には配置されない触媒を「触媒B」とし、触媒Aと触媒Bとの触媒活性が略同一である場合には、触媒Aと触媒Bとの合計質量100質量部に対して、触媒Bを5質量部以下とすることが好ましい。このようにすれば、単位体積当たりの触媒数が減少すること等に起因する発電性能の低下を抑制しつつ、本発明の耐久性向上効果を得ることが可能になる。ただし、触媒Aと触媒Bの触媒活性が異なり、触媒Bよりも触媒Aの触媒活性が高く、5質量部以上の触媒Aが触媒層に含有されていても燃料電池の発電性能が低下しない場合には、5質量部以上の触媒Aが触媒層に含有される形態とすることも可能である。   On the other hand, in the present invention, a corrosion-resistant material in a form in which the deterioration preventing agent is coated with the catalyst-supporting carbon material is dispersed in the electrolyte component of the catalyst layer, and is disposed on the surface of the deterioration preventing agent among the catalysts included in the catalyst layer. When the catalyst activity of the catalyst A and the catalyst B is substantially the same, the catalyst that is not disposed on the surface of the degradation inhibitor is “catalyst B”. The catalyst B is preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass in total. In this way, it is possible to obtain the durability improvement effect of the present invention while suppressing a decrease in power generation performance due to a decrease in the number of catalysts per unit volume. However, the catalytic activity of the catalyst A and the catalyst B is different, the catalytic activity of the catalyst A is higher than that of the catalyst B, and the power generation performance of the fuel cell does not deteriorate even if the catalyst layer contains 5 parts by mass or more of the catalyst A The catalyst layer may contain 5 parts by mass or more of the catalyst A.

また、上記説明では、燃料電池に備えられる電解質成分として、含フッ素イオン交換樹脂を備えるNafionを例示したが、本発明にかかる電解質膜及び触媒層等に備えられる電解質成分は、上記成分に限定されるものではなく、炭化水素系のイオン交換樹脂が備えられていても良い。MEAに、炭化水素系の電解質成分が備えられる場合であっても、劣化防止剤が、当該電解質成分よりも先に過酸化水素によって分解され得る保護材で被覆されていれば、上記効果を奏する燃料電池を提供することが可能になる。   In the above description, Nafion provided with a fluorine-containing ion exchange resin is exemplified as the electrolyte component provided in the fuel cell. However, the electrolyte component provided in the electrolyte membrane and the catalyst layer according to the present invention is limited to the above components. However, a hydrocarbon ion exchange resin may be provided. Even when the MEA is provided with a hydrocarbon-based electrolyte component, the above-described effects can be obtained if the degradation inhibitor is coated with a protective material that can be decomposed by hydrogen peroxide prior to the electrolyte component. A fuel cell can be provided.

さらに、上記説明では、電解質膜に劣化防止剤が備えられる形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、アノード触媒層若しくはカソード触媒層の一方にのみ、又は、アノード触媒層及びカソード触媒層にのみ劣化防止剤が備えられる形態とすることも可能である。   Further, in the above description, the form in which the electrolyte membrane is provided with the deterioration preventing agent is illustrated, but the present invention is not limited to the form, and only the anode catalyst layer or the cathode catalyst layer, or the anode catalyst. It is also possible to adopt a form in which the deterioration preventing agent is provided only in the layer and the cathode catalyst layer.

また、上記説明では、劣化防止剤及び耐食材が、MEAにのみ備えられる形態について記述したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。燃料電池の発電性能及び耐久性を総合的に勘案して、拡散層やセパレータ表面(例えば、反応ガス流路表面等)等に、劣化防止剤及び/又は耐食材が備えられる形態とすることも可能である。このように、MEA以外の部材にも劣化防止剤及び耐食材が備えられていれば、燃料電池の耐久性をより一層向上させることが可能になる。   Moreover, in the said description, although the degradation inhibitor and the corrosion-resistant material were described about the form with which only MEA is provided, this invention is not limited to the said form. In consideration of the power generation performance and durability of the fuel cell, the diffusion layer and the separator surface (for example, the reaction gas flow path surface, etc.) may be provided with a deterioration preventing agent and / or a corrosion resistant material. Is possible. As described above, if a member other than the MEA is provided with the deterioration preventing agent and the corrosion-resistant material, the durability of the fuel cell can be further improved.

さらに、本発明の燃料電池は、図(図1、図3、及び、図5)に例示したアノード拡散層及びカソード拡散層を備える形態に限定されるものではなく、一方の拡散層又は両方の拡散層を備えない形態であっても良い。
また、上記説明では、アノード側及びカソード側に反応ガス供給路が形成されている形態のセパレータを備える燃料電池について記述したが、本発明にかかる燃料電池は当該形態に限定されるものではなく、例えば、反応ガス供給路が形成されていないフラットタイプのセパレータがアノード側及び/又はカソード側に備えられている形態であっても良い。かかる形態の燃料電池とする場合には、フラットタイプのセパレータと当接すべき層(アノード拡散層若しくはアノード電極層、及び/又は、カソード拡散層若しくはカソード電極層)を、めっき法や発泡法等により製造されるステンレス鋼、チタン又はニッケル等の発泡金属、あるいは焼結金属等の多孔体により形成し、当該層に反応ガスが供給される形態の燃料電池とすれば良い。
Furthermore, the fuel cell of the present invention is not limited to the form including the anode diffusion layer and the cathode diffusion layer illustrated in the drawings (FIGS. 1, 3, and 5), but one diffusion layer or both The form which does not have a diffusion layer may be sufficient.
In the above description, a fuel cell including a separator having a form in which reaction gas supply passages are formed on the anode side and the cathode side has been described. However, the fuel cell according to the present invention is not limited to this form. For example, a flat type separator in which no reaction gas supply path is formed may be provided on the anode side and / or the cathode side. In the case of such a fuel cell, a layer (anode diffusion layer or anode electrode layer and / or cathode diffusion layer or cathode electrode layer) to be brought into contact with the flat type separator is formed by a plating method, a foaming method, or the like. The fuel cell may be formed of stainless steel, foamed metal such as titanium or nickel, or a porous body such as sintered metal, and the reaction gas is supplied to the layer.

1.電解質膜耐久試験
1.1.電解質膜の作製
N-Methyl-2-pyrrolidoneなどの溶媒に溶解させた状態のPESにセリアを分散した後、キャスト法により製膜し、この膜を粉砕することにより耐食材を作製した。次に、当該耐食材、及びセリアを、溶剤に溶かしたNafion中へ分散することにより、実施例1にかかる燃料電池用電解質膜を作製した。
1. Electrolyte membrane durability test 1.1. Preparation of electrolyte membrane
After ceria was dispersed in PES in a state dissolved in a solvent such as N-Methyl-2-pyrrolidone, a film was formed by a casting method, and this film was pulverized to produce a corrosion-resistant material. Next, the fuel cell electrolyte membrane according to Example 1 was manufactured by dispersing the corrosion-resistant material and ceria in Nafion dissolved in a solvent.

他方、一部の上記耐食材を硫酸中に浸漬し、当該硫酸から耐食材を分離することにより、一部の耐食材をスルホン化させた。そして、セリア、耐食材、及び、スルホン化させた耐食材を、溶剤に溶かしたNafion中へ分散することにより、実施例2にかかる燃料電池用電解質膜を作製した。   On the other hand, some of the corrosion-resistant materials were sulfonated by immersing some of the corrosion-resistant materials in sulfuric acid and separating the corrosion-resistant material from the sulfuric acid. And the electrolyte membrane for fuel cells concerning Example 2 was produced by disperse | distributing ceria, a corrosion-resistant material, and the sulfonated corrosion-resistant material in Nafion which melt | dissolved in the solvent.

これに対し、耐食材及びセリアを備えないほかは上記電解質膜と略同様形態の、比較例1にかかる燃料電池用電解質膜を作製した。これら実施例1、実施例2、及び比較例1にかかる燃料電池用電解質膜(以下において、単に「電解質膜」と記述する。)を用いて、以下の耐久試験を実施した。   On the other hand, an electrolyte membrane for a fuel cell according to Comparative Example 1 having the same configuration as that of the electrolyte membrane except that the corrosion resistant material and ceria were not provided was produced. Using the fuel cell electrolyte membranes according to Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 (hereinafter simply referred to as “electrolyte membranes”), the following durability tests were performed.

1.2.耐久試験
鉄イオンを含むフェントン試薬に、上記実施例1、実施例2、及び比較例1にかかる電解質膜を60分間浸漬させるフェントン試験を繰り返し(10回)実施することにより、実施例1及び実施例2にかかる電解質膜、並びに、比較例1にかかる電解質膜の耐久性を評価した。評価結果を図7に示す。図7において、縦軸は、フェントン試薬中のフッ素イオン濃度(ppm)、横軸は、フェントン試験の回数である。また、一点鎖線は実施例1の結果を、直線は実施例2の結果を、破線は比較例1の結果を、それぞれ示している。なお、本耐久試験では、各回のフェントン試験において、未使用のフェントン試薬(電解質膜を未だ浸漬させていない新たなフェントン試薬)に、上記各電解質膜を浸漬させた。
1.2. Durability Test Example 1 and Example were carried out by repeating (10 times) the Fenton test in which the electrolyte membranes according to Example 1, Example 2, and Comparative Example 1 were immersed in Fenton reagent containing iron ions for 60 minutes. The durability of the electrolyte membrane according to Example 2 and the electrolyte membrane according to Comparative Example 1 were evaluated. The evaluation results are shown in FIG. In FIG. 7, the vertical axis represents the fluorine ion concentration (ppm) in the Fenton reagent, and the horizontal axis represents the number of Fenton tests. The alternate long and short dash line indicates the result of Example 1, the straight line indicates the result of Example 2, and the broken line indicates the result of Comparative Example 1. In this endurance test, each electrolyte membrane was immersed in an unused Fenton reagent (a new Fenton reagent in which the electrolyte membrane was not yet immersed) in each Fenton test.

ここで、電解質膜の電解質成分が劣化すると、フェントン試薬中にフッ素イオンが溶出する。そのため、電解質成分の劣化とフッ素イオン濃度との間には相関が認められ、上記フッ素イオン濃度が低濃度であるほど、電解質成分の劣化が少なく、燃料電池の耐久性を向上可能であることを示唆している。   Here, when the electrolyte component of the electrolyte membrane deteriorates, fluorine ions are eluted in the Fenton reagent. Therefore, there is a correlation between the deterioration of the electrolyte component and the fluorine ion concentration. The lower the fluorine ion concentration, the less the deterioration of the electrolyte component and the higher the durability of the fuel cell. Suggests.

図7より、比較例1にかかる電解質膜を用いた試験では、4回目のフェントン試験で1ppm以上の濃度(約3.5ppm)のフッ素イオンが検出されたのに対し、実施例1にかかる電解質膜を用いた試験では、8回目のフェントン試験で1ppm以上の濃度(約1.5ppm)のフッ素イオンが検出された。さらに、実施例2にかかる電解質膜を用いた試験では、10回のフェントン試験を実施しても、検出されたフッ素イオン濃度は1ppm未満であった。また、実施例1にかかるフェントン試験では、10回目経過後のフッ素イオン濃度が約4ppmであったのに対し、比較例1にかかるフェントン試験では、フッ素イオン濃度が約18ppmであった。   From FIG. 7, in the test using the electrolyte membrane according to Comparative Example 1, fluorine ions having a concentration of 1 ppm or more (about 3.5 ppm) were detected in the fourth Fenton test, whereas the electrolyte according to Example 1 was detected. In the test using the membrane, fluorine ions having a concentration of 1 ppm or more (about 1.5 ppm) were detected in the eighth Fenton test. Furthermore, in the test using the electrolyte membrane according to Example 2, the detected fluorine ion concentration was less than 1 ppm even after 10 Fenton tests. In the Fenton test according to Example 1, the fluorine ion concentration after the 10th time was about 4 ppm, whereas in the Fenton test according to Comparative Example 1, the fluorine ion concentration was about 18 ppm.

上記結果から、実施例(実施例1及び実施例2)の電解質膜によれば、溶出するフッ素イオンの濃度を、比較例1にかかる電解質膜の4分の1以下に抑制可能であった。そのため、実施例の構成とすることで、燃料電池の耐久性を向上可能であることが確認された。また、複数形態の耐食材を備える形態(実施例2)では、単一形態の耐食材を備える形態(実施例1)よりもフッ素イオン濃度が低減した。したがって、複数形態の耐食材を備える形態とすることで、より効果的に耐久性を向上させ得る燃料電池を提供可能であることが確認された。すなわち、本発明によれば、耐久性を向上させ得る燃料電池を提供可能であることが確認された。   From the above results, according to the electrolyte membranes of the examples (Examples 1 and 2), the concentration of the eluted fluorine ions could be suppressed to one-fourth or less of the electrolyte membrane according to Comparative Example 1. Therefore, it was confirmed that the durability of the fuel cell can be improved by adopting the configuration of the example. Moreover, in the form (Example 2) provided with a plurality of forms of corrosion resistant materials, the fluorine ion concentration was reduced as compared with the form (Example 1) provided with a single form of corrosion resistant material. Therefore, it was confirmed that a fuel cell capable of improving durability more effectively can be provided by adopting a configuration including a plurality of forms of corrosion-resistant materials. That is, according to the present invention, it has been confirmed that a fuel cell capable of improving durability can be provided.

2.燃料電池耐久試験
2.1.セルの作製
超音波にてメジアン径が0.2μmとなるまで分散したカーボンブラック(Ketjen EC、ケッチェンブラックインターナショナル社製)へ、劣化防止剤(CeO)を投入し、さらに、Nafion溶液(米国デュポン社製、20%溶液)を加えて混錬することにより、混合物を調整した。ここで、Nafion溶液(以下、「電解質」という。)は、CeO上にカーボンブラックを吸着させるためのバインダーとして働き、CeO、カーボンブラック、及び電解質の質量比は、CeO:カーボンブラック:電解質=1:1:1とした。そして、当該混合物と、白金合金粒子をカーボンブラック上に担持させた触媒担持粒子とを、白金合金粒子に対するCeOの質量比が5%となるように混合したものを、電解質膜(Nafion112、米国デュポン社製)の一方の面へスプレードライヤーにて噴霧乾燥することにより、カソード触媒層を作製した。一方、白金合金粒子をカーボンブラック上に担持させた触媒担持粒子とNafion溶液とを混錬することにより混合物を調整し、当該混合物を上記電解質膜の他方の面へスプレードライヤーにて噴霧乾燥させることにより、アノード触媒層を作製し、MEAを作製した。
その後、上記工程にて作製したMEAを、カーボンペーパーからなる一対の拡散層で狭持し、熱圧着することにより積層体を作製し、当該積層体を、一対のカーボンセパレータで狭持することにより、実施例3にかかるセルを作製した。
2. Fuel cell durability test 2.1. Cell Preparation A deterioration inhibitor (CeO 2 ) was added to carbon black (Ketjen EC, manufactured by Ketjen Black International Co., Ltd.) dispersed with ultrasound to a median diameter of 0.2 μm, and a Nafion solution (USA) The mixture was prepared by adding and kneading a 20% solution manufactured by DuPont. Here, the Nafion solution (hereinafter referred to as “electrolyte”) serves as a binder for adsorbing carbon black on CeO 2 , and the mass ratio of CeO 2 , carbon black, and electrolyte is CeO 2 : carbon black: Electrolyte = 1: 1: 1. An electrolyte membrane (Nafion 112, USA) was prepared by mixing the mixture with catalyst-carrying particles in which platinum alloy particles were supported on carbon black so that the mass ratio of CeO 2 to platinum alloy particles was 5%. A cathode catalyst layer was prepared by spray-drying with a spray drier on one side of DuPont. On the other hand, a mixture is prepared by kneading the catalyst-supporting particles in which platinum alloy particles are supported on carbon black and a Nafion solution, and the mixture is spray-dried to the other surface of the electrolyte membrane with a spray dryer. Thus, an anode catalyst layer was prepared, and an MEA was prepared.
Thereafter, the MEA produced in the above process is sandwiched between a pair of diffusion layers made of carbon paper and thermocompression bonded to produce a laminate, and the laminate is sandwiched between a pair of carbon separators. A cell according to Example 3 was produced.

他方、白金合金粒子をカーボンブラック上に担持させた触媒担持粒子とNafion溶液とを混錬して混合物を調整し、当該混合物を電解質膜の一方の面及び他方の面へスプレードライヤーにて噴霧乾燥させることにより、アノード触媒層及びカソード触媒層をそれぞれ作製したほかは、実施例3にかかるセルと同様の工程により、比較例2にかかるセルを作製した。また、CeO上にカーボンブラックを吸着させず、劣化防止剤の表面が被分解物質によって被覆されていないほかは、実施例3にかかるセルと同様の工程により、比較例3にかかるセルを作製した。 On the other hand, catalyst-supported particles in which platinum alloy particles are supported on carbon black and a Nafion solution are kneaded to prepare a mixture, and the mixture is spray-dried on one side and the other side of the electrolyte membrane with a spray dryer. Thus, a cell according to Comparative Example 2 was produced by the same process as that of the cell according to Example 3, except that the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer were produced. Further, a cell according to Comparative Example 3 was produced by the same process as that of the cell according to Example 3 except that carbon black was not adsorbed on CeO 2 and the surface of the deterioration preventing agent was not covered with the substance to be decomposed. did.

2.2.ON−OFF耐久試験
実施例3にかかるセル、比較例2にかかるセル、及び、比較例3にかかるセルを、それぞれ80℃に保ち、相対湿度が50%となるように加湿した80℃の水素ガスを各セルのアノードへ、相対湿度が50%となるように加湿した80℃の空気を各セルのカソードへそれぞれ供給した。そして、通電時の電流密度は0.5[A/cm]とし、0.5分間に亘る通電と0.5分間に亘る通電停止とを繰り返すことにより、上記各セルに対してON−OFF耐久試験を実施した。結果を図8にあわせて示す。図8の縦軸はクロスリーク量[MPa]、同横軸は耐久時間[h]であり、クロスリーク量が増加し始めるまでの時間が長いほど、電解質膜の損傷が抑制されて耐久性が向上したと判断される。図8において、実線は実施例3にかかるセルの結果を、破線は比較例2にかかるセルの結果を、一点鎖線は比較例3にかかるセルの結果を、それぞれ示している。
2.2. ON-OFF endurance test The cell according to Example 3, the cell according to Comparative Example 2, and the cell according to Comparative Example 3 were each kept at 80 ° C. and humidified so that the relative humidity was 50%. A gas was supplied to the anode of each cell, and air at 80 ° C. humidified to a relative humidity of 50% was supplied to the cathode of each cell. And the current density at the time of energization shall be 0.5 [A / cm < 2 >], and it repeats the energization over 0.5 minutes and the energization stop over 0.5 minutes, and is ON-OFF with respect to each said cell A durability test was performed. The results are shown in FIG. The vertical axis of FIG. 8 is the cross leak amount [MPa], and the horizontal axis is the endurance time [h]. The longer the time until the cross leak amount starts to increase, the more the damage to the electrolyte membrane is suppressed and the endurance is. Judged to have improved. In FIG. 8, the solid line shows the result of the cell according to Example 3, the broken line shows the result of the cell according to Comparative Example 2, and the alternate long and short dash line shows the result of the cell according to Comparative Example 3.

図8より、劣化防止剤を添加した実施例3にかかるセル及び比較例3にかかるセルは、劣化防止剤未添加の比較例2にかかるセルよりも、クロスリーク量が増加し始めるまでの時間が長かった。さらに、劣化防止剤を被分解物質で被覆した実施例3にかかるセルは、劣化防止剤を被分解物質で被覆しなかった比較例3にかかるセルよりも、クロスリーク量が増加し始めるまでの時間が長かった。したがって、今回のON−OFF耐久試験により、劣化防止剤を添加することで燃料電池の耐久性を向上させることが可能であり、当該耐久性向上効果は、劣化防止剤を被分解物質で被覆することで、より顕著になることが確認された。   From FIG. 8, the cell according to Example 3 to which the deterioration preventing agent was added and the cell according to Comparative Example 3 were compared with the cell according to Comparative Example 2 to which the deterioration preventing agent was not added until the cross leak amount began to increase. Was long. Furthermore, the cell according to Example 3 in which the degradation inhibitor was coated with the substance to be decomposed had a higher cross leak amount than the cell according to Comparative Example 3 in which the degradation inhibitor was not coated with the substance to be degraded. The time was long. Therefore, in this ON-OFF durability test, it is possible to improve the durability of the fuel cell by adding a deterioration preventing agent. The durability improving effect is obtained by coating the deterioration preventing agent with a substance to be decomposed. It was confirmed that it became more prominent.

第1実施形態にかかる本発明の燃料電池の一部を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly a part of fuel cell of this invention concerning 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる燃料電池作動時における、MEAの一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of MEA at the time of the fuel cell operation | movement concerning 1st Embodiment. 第2実施形態にかかる本発明の燃料電池の一部を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly a part of fuel cell of this invention concerning 2nd Embodiment. 第2実施形態にかかる燃料電池作動時における、MEAの一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of MEA at the time of the fuel cell operation | movement concerning 2nd Embodiment. 第3実施形態にかかる本発明の燃料電池の一部を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly a part of fuel cell of this invention concerning 3rd Embodiment. 第3実施形態にかかる燃料電池作動時における、カソード触媒層の一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of cathode catalyst layer at the time of the fuel cell operation | movement concerning 3rd Embodiment. 電解質膜耐久試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of an electrolyte membrane durability test. 燃料電池耐久試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of a fuel cell durability test.

符号の説明Explanation of symbols

11、21 電解質膜
12、22、32 アノード(電極層)
13、23、33 カソード(電極層)
14、24、34 MEA
20 劣化防止剤
25a、25b 保護材(被分解物質)
30a、30b 耐食材
51 白金担持カーボン
52 劣化防止剤
53、54 被覆材(被分解物質)
55、56 耐食材
100、200、300 燃料電池
11, 21 Electrolyte membrane 12, 22, 32 Anode (electrode layer)
13, 23, 33 Cathode (electrode layer)
14, 24, 34 MEA
20 Degradation inhibitor 25a, 25b Protective material (substance to be decomposed)
30a, 30b Corrosion-resistant material 51 Platinum-supported carbon 52 Deterioration inhibitor 53, 54 Coating material (substance to be decomposed)
55, 56 Corrosion resistant material 100, 200, 300 Fuel cell

Claims (7)

電解質膜及び該電解質膜の両側に配設される電極層を有するMEAを具備し、
前記MEAに、過酸化水素分解性能を有する金属元素及び/又は該金属元素を含む化合物が備えられるとともに、
前記金属元素及び/又は該金属元素を含む前記化合物の一部が、過酸化水素により分解可能な被分解物質によって被覆されており、
前記金属元素及び/又は該金属元素を含む前記化合物と前記被分解物質とが、前記電解質膜又は前記電極層に備えられる電解質成分中に固定化されており、
前記被分解物質は、過酸化水素分解性能を有しておらず、且つ前記電解質成分より先に過酸化水素により分解可能な物質であることを特徴とする、燃料電池。
Comprising an MEA having an electrolyte membrane and electrode layers disposed on both sides of the electrolyte membrane;
The MEA is provided with a metal element having hydrogen peroxide decomposition performance and / or a compound containing the metal element,
Part of the metal element and / or said compound containing said metallic element is covered by the decomposable substance can be decomposed by the hydrogen peroxide,
The metal element and / or the compound containing the metal element and the substance to be decomposed are immobilized in an electrolyte component provided in the electrolyte membrane or the electrode layer,
Wherein the decomposition material does not have a hydrogen peroxide scavenging and characterized degradable substances der Rukoto with hydrogen peroxide to the prior electrolyte components, fuel cells.
複数形態の前記被分解物質が備えられていることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein the substance to be decomposed is provided in a plurality of forms. 第1の形態にかかる前記被分解物質によって被覆されている、前記金属元素及び/又は該金属元素を含む前記化合物の過酸化水素分解性能が発揮される時機と、
第2の形態にかかる前記被分解物質によって被覆されている、前記金属元素及び/又は該金属元素を含む前記化合物の過酸化水素分解性能が発揮される時機とが、異なることを特徴とする、請求項に記載の燃料電池。
The time when hydrogen peroxide decomposition performance of the compound containing the metal element and / or the metal element covered with the substance to be decomposed according to the first embodiment is exhibited;
The time when the hydrogen peroxide decomposition performance of the metal element and / or the compound containing the metal element is covered with the substance to be decomposed according to the second embodiment is different, The fuel cell according to claim 2 .
前記第1の形態にかかる被分解物質の構成材料と、前記第2の形態にかかる被分解物質の構成材料とが、異なることを特徴とする、請求項に記載の燃料電池。 4. The fuel cell according to claim 3 , wherein the constituent material of the substance to be decomposed according to the first embodiment is different from the constituent material of the substance to be decomposed according to the second embodiment. 前記第1の形態にかかる被分解物質の厚さと、前記第2の形態にかかる被分解物質の厚さとが、異なることを特徴とする、請求項又はに記載の燃料電池。 Wherein the thickness of the decomposition products according to the first embodiment, the second and the thickness of the decomposition products according to the invention, wherein the different fuel cell according to claim 3 or 4. 前記被分解物質が、プロトン伝導性能を有することを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の燃料電池。 Wherein the decomposition material, and having a proton-conducting performance, fuel cell according to any one of claims 1-5. 前記被分解物質が、炭素材料、及び/又は、触媒担持炭素材料であることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の燃料電池。 Wherein the decomposition material, carbon materials, and / or, characterized in that it is a catalyst supporting carbon material, fuel cell according to any one of claims 1-5.
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