JP5261898B2 - 燃料電池用電極 - Google Patents
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Description
酸素還元活性が単身のPtと同等若しくはより高い高反応活性触媒(以下、高反応活性触媒とする。)と、の異なる機能を持つ触媒を有することを特徴とする燃料電池用電極により達成することができるものである。
図2は、本発明の燃料電池用電極の様子を模式的に表した概略図を示す。
図2に示すように、本発明に用いられる触媒270は、水電解触媒230と、高反応活性触媒250と、の異なる機能を持つ触媒を有することを特徴とするものである。これらの触媒270は、導電性担体210に担持されていることが好ましい。高反応活性触媒250と共に水電解触媒230を導電性担体210上に分散担持させることで、異なる2つの機能相互作用的に有効に発揮させやすいためである。また電極(触媒層)の作製の容易さが得られ、さらに電子伝導性を阻害しにくいためである。かかる観点から、各触媒層110a、110bに含まれる触媒270の基本構成は、水電解触媒230と高反応活性触媒250とを(共)担持した導電性を有する担持体(単に、導電性担体ともいう。)210からなるものである。そして導電性担体210上に水電解触媒230と高反応活性触媒250とが(ほぼ均一に)分散された状態で担持されている。さらに助触媒(粒子)(図示せず)などが担持されていてもよいし、こうした水電解触媒230及び高反応活性触媒250を粒子形態以外にも被膜として担持している部分があってもよいなど、特に制限されるものではなく、任意の構成、形態を取りえるものである。以下、触媒270の基本構成の要件を説明する。
本発明の燃料電池用電極(触媒層110a、110b)に用いることのできる高反応活性触媒250は、酸素還元活性が単身のPtと同等若しくはより高い触媒をいい、好ましくは酸素還元活性が単身のPtより高い触媒である。
高反応活性触媒の酸素還元反応に対する触媒実面積当りの活性(比活性)は、単身のPtの2倍以上、好ましくはPtの4〜10倍であるものが望ましい。これにより、単身のPtより高活性な触媒を使用することができ、発電性能を向上させることができる。よって、高反応活性触媒の比活性がPtの2倍以上であれば、高反応活性触媒の持つ活性向上効果を有効に発現させることができ、発電性能の向上、ひいては電池出力が同じ場合には電極に含有される触媒量を低減できる点で優れている。ここで、高反応活性触媒の比活性は、回転電極(RDE)法により測定することができる。
高反応活性触媒のECA(Pt重量辺りの電気化学的有効表面積)は、Pt単体で調製した場合に得られる数値の50%以上、好ましくは60〜100%の範囲であるものが望ましい。これにより、高反応活性触媒の持つ活性向上効果が相殺されない表面積の触媒を使用することができ、発電性能を向上させることができる。よって、高反応活性触媒のECAがPt単体で調製した場合に得られる数値の50%以上であれば、高反応活性触媒の持つ活性向上効果を有効に発現させることができ、発電性能の向上、ひいては電池出力が同じ場合には電極に含有される触媒量を低減できる点で優れている。ここで、高反応活性触媒のECAは、サイクリックボルタンメトリーにより測定することができる。
高反応活性触媒中の主となる貴金属成分は、Ptであるのが望ましい。これは、酸素還元反応はPtベースの触媒で行うことで、発電性能の向上、ひいては電池出力が同じ場合には電極に含有される触媒量を低減できるためである。
単身のPtよりも高い酸素還元活性を有する高反応活性触媒においては、当該高反応活性触媒の組成比(質量比)は、Pt:X=1:1〜15:1、好ましくは3:1〜8:1であるのが望ましい。高反応活性触媒の組成比(質量比)が上記に規定する範囲内であれば、Ptの露出面積も損なうことなく、十分な高活性が得られ、発電性能の向上、ひいては電池出力が同じ場合には電極に含有される触媒量を低減できる点で優れている。言い換えれば、主となる貴金属成分であるPt15質量部に対し、Pt以外の合金成分(X)が1質量部より少ないと、単身のPtよりも高い酸素還元活性を得ることができないおそれがある。一方、Pt1質量部に対し、Pt以外の合金成分(X)が1質量部より多いとPtの露出面積が減少する(高反応活性触媒のECAが低下する)おそれがある。
高反応活性触媒の形態としては、特に制限されるものではない。具体的には、後述する導電性担体に担持させる場合には、製造条件にもよるが、表面積(=反応活性面積)を高めることができることから、通常、(微)粒子形態である(図2、3参照のこと。)。なかには、導電性担体表面(細孔内表面を含む)の極一部を被覆するような膜形態(例えば、合金粒子が溶融等により広がって膜化した形態等)が含まれていてよい。
高反応活性触媒の平均粒子径としては、2〜20nmが好ましく、より好ましくは3〜10nmでる。平均粒子径が上記範囲内であると十分な比表面積を確保することができ、少量の高反応活性触媒で十分な効果を得ることができる。
高反応活性触媒250の導電性担体210への担持濃度は、触媒270全体に対して、5〜80質量%が好ましく、より好ましくは10〜75質量%、特に好ましくは15〜70質量%である。高反応活性触媒の担持濃度が5質量%以上であると高い触媒活性を維持できる点で好ましく、80質量%以下であると高い耐久性を維持できる点で好ましい。
図3は、導電性担体上に高反応活性触媒と水電解触媒を共担持ないし単独担持した代表的な各触媒の様子を模式的に表した概略図である。このうち、図3Aは、導電性担体上に、高反応活性触媒と複合化されていない単身の水電解触媒とが互いに均一に分散されて非接触な状態(離れた状態)で共担持された触媒の様子を模式的に表した概略図である。図3Bは、導電性担体上に、高反応活性触媒と複合化されていない単身の水電解触媒とが互いに接触した状態で共担持された触媒の様子を模式的に表した概略図である。図3Cは、導電性担体上に、高反応活性触媒と複合化されている水電解触媒が共担持された触媒の様子を模式的に表した概略図である。図3Dは高反応活性触媒と水電解触媒をそれぞれ異なる導電性担体上に(単独)担持された触媒の様子を模式的に表した概略図である。
本発明の燃料電池用電極に用いることのできる水電解触媒は、Ptよりも高い水電解反応活性を有する触媒をいう。
水電解触媒の水電解開始電位は、標準水素電極(SHE)基準で1.4V以下、好ましくは1.25〜1.40Vである。これは、単身のPtでは1.4V(SHE基準)で十分な水電解反応が起こらないが、Ptよりも高い水電解反応活性を有する水電解触媒では、1.4V(SHE基準)で十分な水電解反応を起こすことができる。これにより、水電解反応を促進し、カーボン材料の腐食を低減することができる。とりわけ、燃料電池の発電/停止及び負荷変動時におけるセル電圧の大幅な変化時にカソード側で生じていた上記反応式1のカーボンの腐食(約1.4V以上で起こる)に対し、上記反応式2の水電解触媒の水電解開始電位をより低い1.4V以下に設定する。これによりセル電圧の大幅な変化時に水電解を優先的に促進することができ、カーボン腐食を大幅に抑制することができ、発電性能の早期低下を効果的に防止することができる。ここでいうカーボン材料には、高反応活性触媒や水電解触媒の導電性担体として用いられるカーボン材料のほか、電極(触媒層)に接するGDL(MILを含む)に用いられるカーボン材料等も含めてもよい。電極(触媒層)に接する界面領域のGDLでは、導電性担体と同様の環境におかれるためである。
水電解触媒は、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)および銀(Ag)よりなる群から選ばれた少なくとも1種(以下、ベース金属ともいう)を含有する化合物(以下、ベース金属含有化合物ともいう)もしくはそれらの複合物(ベース金属含有複合物)で構成されることが好ましい。これは、Ir、Ru、Agをベース金属とすると水電解活性が高く、水電解反応を促進し、カーボン材料の腐食を低減することができるためである。なお、これらの水電解触媒は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用して用いてもよい。
好ましい水電解触媒としては、上記ベース金属−貴金属合金もしくはベース金属の酸化物である。これはベース金属に対し、貴金属、特にPtとの合金化や酸化物が特に水電解活性が高く、水電解反応を促進し、カーボン材料の腐食を大幅に低減することができるためである。
上記水電解触媒として酸化物(例えば、ベース金属やその合金の酸化物)を用いる場合、当該酸化物中の酸素含有量は、ベース金属の価数にもよるが、モル比で0.5〜3、好ましくは0.75〜2.75である。酸化物中の酸素含有量が、モル比で0.5〜3の範囲内であれば、十分な水電解活性を得ることができ、また水電解触媒の溶出を抑制することができる点で望ましい。一方、酸化物中の酸素含有量が、モル比で0.5〜3の範囲を外れる場合には、十分な水電解活性を得ることが困難となるおそれがあるほか、酸化物の形成が不十分となるおそれがあり、酸化物形成が不十分な水電解触媒(特にベース金属)が溶出しやすくなるおそれがあるため好ましくない。
水電解触媒の形態としては、特に制限されるものではない。具体的には、後述する導電性担体に担持させる場合には、製造条件にもよるが、表面積(=反応活性面積)を高めることができることから、通常、(微)粒子形態である。なかには、導電性担体表面(細孔内表面を含む)の極一部を被覆するような膜形態(例えば、合金粒子が溶融等により広がって膜化した形態等)が含まれていてよい。
水電解触媒の平均粒子径としては、2〜15nmが好ましく、2〜10nmであり、さらに好ましくは2〜8nmであり、特に好ましくは2〜5nmである。平均粒子径が上記範囲内であると十分な比表面積を確保することができ、少量の水電解触媒で十分な効果を得ることができる。
水電解触媒230の導電性担体210への担持濃度は、触媒270全体に対して、1〜70質量%が好ましく、より好ましくは5〜60質量%である。水電解触媒の担持濃度が1質量%以上であると水電解性に優れ、燃料電池の運転中に触媒層(電極)が高い電位(1.4Vvs.SHE以上)にさらされた際に、高い水電解反応活性を有効かつ優先的に発現することができる点で好ましく、70質量%以下であると添加量に見合った効果が得られ、併用する高反応活性触媒の担持量を相対的に高めることができるため、高い発電性能と高い耐久性を両立させることができる点で好ましい。
高反応活性触媒(A)と水電解触媒(B)との比率(質量比)は、これらの異なる機能を有効に発現させることができるものであればよい。具体的には、水電解触媒(B)は電極に含まれる高反応活性触媒(A)に対して質量比で0.01〜1.5倍含まれることが好ましく、より好ましくは0.1〜1.2倍である。上記範囲を満足する場合には、これらの触媒の持つ異なる2つの機能を共に(相互作用的に)有効に発現させることができ、発電性能と耐久性を両立させることができる。水電解触媒(B)が高反応活性触媒(A)に対して0.01倍以上であると高い酸素還元活性と共に水電解性も運転状況に応じて有効かつ効果的に機能させることができ、1.5倍以下であると、高い酸素還元活性を損なうことなく、添加量に見合った高い水電解反応活性を得ることができる。一方、高反応活性触媒と水電解触媒との比率が上記範囲を外れる場合には、異なる2つの機能バランスがくずれ、いずれか一方の機能を十分に発現させるのが困難となるおそれがある。
本発明の触媒270は、(a)高反応活性触媒250と水電解触媒230とを導電性担体210上に(好ましくは複合化せずに)共担持させることが好ましい(図2、図3A〜B参照のこと)。ただし、(b)高反応活性触媒250と水電解触媒230をそれぞれ異なる導電性担体210a、210b上に(単独)担持させたものを適当な比率で混合して用いてもよい(図3D参照)。(c)さらに、これら(a)(b)の触媒270を組み合わせて用いてもよいなど、特に制限されるものではない。
高反応活性触媒や電解触媒が担持される導電性担体(高反応活性触媒用担体ともいう)は、電気伝導性を有する材料であれば特に制限されるものでないが、電気伝導性を有する炭素材料もしくは酸化物であるのが望ましい。高反応活性触媒及び水電解触媒の両触媒とも触媒として機能するには電子伝導が確保されている必要があるからである。
導電性担体の平均粒子径は、2nm〜1μmが好ましく、より好ましくは5〜200nm、特に好ましくは10〜100nmである。平均粒子径が2nm以上であると有効な導電性ネットワークを形成することができる点から好ましく、1μm以下であると触媒層の厚みを適切な範囲で制御できる点から好ましい。
導電性担体の形状としては、特に制限されるものではない。表面積(=触媒担持面積=担持量)を高めることができることから、通常、多孔質の粒子形態である(図2、3参照のこと。)。上記粒子形状としては、特に制限されるものではなく、球状、断面楕円形状、柱状(棒状)、不定形状などが適宜利用可能であるが、これらに何ら制限されるものではない。
導電性担体の比表面積としては、より大きい方が触媒担持面積を持つことができる点では有利であるが、上記したように耐久性の観点からは結晶性を高めた方がよく、使用目的に応じて、耐久性と電池性能とを適当にバランスさせればよい。かかる観点から、導電性担体の比表面積は、5〜2000m2/g、好ましくは100〜1000m2/gの範囲である。
本発明では、水電解触媒と電極触媒とは同じ導電性担体に担持されていてもよいし、それぞれ異なる導電性担体に担持されていてもよい。水電解触媒と電極触媒とが同じ導電性担体に担持されている場合、触媒層の作製工程が減るという利点があり、それぞれ異なる導電性担体に担持されている場合、電極触媒が水電解触媒を被覆してしまうリスクを低減できるという利点がある。かかる観点から、高反応活性触媒が担持されたカーボン担体上に、前記高反応活性触媒と複合化されていない単身の水電解触媒が共担持された触媒であることが特に好ましい(図1A参照のこと)。ここで、複合化とは、例えば、カーボン担体11上に、高反応活性触媒13と水電解触媒15とが一体化(合金化)または触媒粒子同士が接触、接合ないし融合)して偏在している状態をいうものとする(図1B、図1C参照のこと)。
触媒270の電極中の含有量は、電極(触媒層)に対し、10〜50質量%、好ましくは15〜40質量%の範囲である。触媒270の含有量が10質量%以上であれば、電極内において触媒270が持つ異なる触媒活性機能を有効かつ効果的に発揮できるだけの触媒量を有するため、高い発電性能と耐久性を両立させることができる。触媒270の含有量が50質量%以下であれば、触媒270の添加に見合うだけの作用効果を有効に享受することができる。また、電極中の電解質290も必要量を確保することができているため、電極内での高いプロトン導電性を保持することもできる。
本発明では、電極中に、高反応活性触媒250と水電解触媒230の濃度(担持量)分布が、(a)いずれも均一になるように分散させてもよいし、あるいは(b)面内方向および/または厚さ方向に濃度勾配を持つように分散させてもよい(機能傾斜化させてもよい)。
図4は、燃料電池用電極(触媒層)において、水電解触媒の担持濃度を厚さ方向に分布(濃度勾配)させた様子を模式的に表した断面概略図である。このうち、図4Aは、触媒層内の水電解触媒の担持濃度を、GDL側よりも電解質膜側に多く配置されるように、厚さ方向に濃度勾配を持たせて(機能傾斜化させて)分布した様子を模式的に表した断面概略図である。図4Bは、触媒層として、電解質膜側に水電解触媒を含む層を、GDL側に水電解触媒を含まない層を積層して、厚さ方向に水電解触媒の濃度分布を形成した様子を模式的に表した断面概略図である。
図5は、燃料電池用電極(特に酸化剤極触媒層)において、水電解触媒の担持濃度を面内方向に分布(濃度勾配)させた様子を模式的に表した、該酸化剤極触媒層、酸化剤極側GDLおよび酸化剤ガス供給溝を備えた酸化剤極側セパレータの分解斜視図である。図6は、触媒層−電解質膜接合体において、酸化剤極触媒層の水電解触媒の担持濃度を面内方向及び厚さ方向に分布(濃度勾配)させた様子を模式的に表した断面概略図である。
導電性担体210への高反応活性触媒250及び水電解触媒230の担持は公知の方法で行うことができる。
燃料電池用電極(触媒層110a、110b)に含まれる電解質290は、プロトン導電性を有するものであればよいが、プロトン導電性を有するバインダ(ないしアイオノマ)として用いられるものである。そのため、電解質290は、上記触媒270(特に高反応活性触媒粒子250及び水電解触媒粒子230)の周囲にプロトン導電性を有するバインダとして機能するように配されている。これにより、導電性担体210上の高反応活性触媒粒子250及び水電解触媒粒子230の近傍部に電池反応に適した三層界面を形成することができ、プロトン伝導性などを向上させ、電極構造を安定して維持することができ、電極性能を高めることができる。
(i)撥水材
本発明では、燃料電池用電極(触媒層110a、110b)中に撥水材(図示せず)を含むことが望ましい。得られる燃料電池用電極(触媒層110a、110b)の撥水性を高めることができ、発電時に生成した水などを速やかに排出することができるためである。とりわけ、本発明では、水電解触媒230として使用する合金や酸化物は親水性であり、運転条件によってはフラッティングを起こしやすくなるため、水バランスの最適化が必要なためである。これにより、水電解触媒230を添加することによるフラッティングを抑制することができる。上記観点からは、水電解触媒230の濃度分布に応じて、上記撥水材の濃度分布を持たせても良い。具体的には、水電解触媒230が面内分布を有する場合には、上記撥水材も同様の面内分布を有するようにしてもよいといえる。
その他の各種添加剤には、例えば、りん系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤などの酸化防止剤などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。
本発明の燃料電池用電極は、燃料極及び酸化剤極の双方に適用してもよいし、これらのいずれか一方のみに適用してもよい。好ましくは本発明の燃料電池用電極を少なくとも酸化剤極に用いるのが望ましい。起動停止や局所燃料欠乏で燃料極(アノード)に比べ劣化が起こりやすい酸化剤極(カソード)の劣化を抑制することができ、本発明の作用効果を有効に発現することができるためである。その結果、燃料電池の運転中に電極(触媒層)、特に酸化剤極(カソード)が高い電位(1.4Vvs.SHE以上)にさらされた際に、水の電気分解(水電解)を優先的に起こすことでカーボン等の導電性担体の腐食を抑えることができる。
本発明に用いることのできる電解質膜100は、高いプロトン伝導性を有していればよい。高いプロトン伝導性を有する膜としては、−SO3H基などのイオン交換基を有するモノマーの重合体または共重合体;またはイオン交換基を有するモノマーと他のモノマーとの重合体などの公知の材料からなる膜を用いることができる。かかる電解質膜1の材質としては、具体的には、ポリマー骨格の全部又は一部がフッ素化されたフッ素系樹脂であってイオン交換基を備えた電解質、または、ポリマー骨格にフッ素を含まない芳香族系炭化水素樹脂であってイオン交換基を備えた電解質、などが挙げられる。
ガス拡散層(GDL)120a、120bは、MEA200の構成部材に含めてもよいし、MEA200以外の燃料電池セル10の構成部材としてもよい。
燃料極側及び酸化剤極側セパレータ140a、140bとしては、カーボンペーパ、カーボンクロス、緻密カーボングラファイト、炭素板等のカーボン製や、ステンレス等の金属製のものなど、特に制限されるものではなく、従来公知のものを用いることができる。また、図1に示すように、セパレータ140a、140bは、酸素含有ガス(空気)と燃料ガス(H2含有ガス)とを分離する機能を有するものであり、それらの流路を確保するために所望の形状に加工された燃料ガス供給溝130a及び酸化剤ガス供給溝130bが形成されているのが望ましく、従来公知の技術を適宜利用することができる。セパレータ140a、140bの厚さや大きさ、ガス供給溝130a、130bの形状などについては、特に限定されず、得られる燃料電池の出力特性などを考慮して適宜決定すればよい。
ガスケット150は、気体、特に酸素や水素ガスに対して不透過であればよいが、一般的には、ガス不透過材料からなるOリングなどの単一の不透過部により構成されていればよい。さらに、必要に応じて、電解質膜100や燃料極側及び酸化剤極側触媒層110a、110bのエッジとの接着を目的とする接着部を設けてなる、接着剤付きのガスシールテープ等のような複合的な構成としてもよい。Oリングやガスシールテープの不透過部を構成する材料は、設置後に所定の圧力がかかった状態で、酸素や水素ガスに対して不透過性を示すものであれば特に制限されない。
1.触媒インクの調製
触媒インク1を以下のように調製した。
厚さ80μmのテフロン(登録商標)シート上に上記触媒インク1を塗布および乾燥し、縦50mm×横50mm、厚さ3μmの触媒層Aを形成した。触媒インク1の塗布はスクリーン印刷機を用い、カーボンブラック(担体)上でのPtに対するIrO2の担持量比が、面内方向及び厚さ方向で濃度勾配(濃度分布)を有することなく、いずれも均一になるように触媒層Aを形成した。
次に、電解質膜と触媒層Aとが接するように、触媒層A、電解質膜、触媒層Aの順に重ね、2.0MPa、150℃で15分間ホットプレスし、テフロン(登録商標)シートを剥離することでMEAを形成し、評価用単セルとした。電解質膜は、DuPont社製の電解質膜Nafion(縦80mm×横80mm、厚さ25μm)を用いた。
実施例1で使用した触媒Aに代えて、41.3wt%Pt−3.9wt%Co−11.3wt%IrO2共担持カーボンブラック(触媒B)を使用した以外は、実施例1と同様の方法で触媒インク1、触媒層A及びMEAを作製し、評価用単セルとした。
実施例1で使用した触媒Aに代えて、46.5wt%Pt担持カーボンブラック(触媒C)を使用した以外は、実施例1と同様の方法で触媒インク1、触媒層A及びMEAを作製し、評価用単セルとした。
実施例1で使用した触媒Aに代えて、46.1wt%Pt−4.3wt%Co担持カーボンブラック(触媒D)を使用した以外は、実施例1と同様の方法で触媒インク1、触媒層A及びMEAを作製し、評価用単セルとした。
実施例1〜2および比較例1〜2で作製した各評価用単セルの酸化剤極側に露点70℃の水素ガスを500cc/分で、燃料極側に露点70℃の窒素ガスを500cc/分で供給し、酸化剤極側を参照極とし、燃料極側を作用極として、ポテンシオスタット及びファンクションジェネレータを接続して図7に示すような電位を酸化剤極(カソード)に印加し、各評価用単セルの酸化剤極(カソード)内の触媒A〜Dのカーボン腐食によるCO2発生量を測定した。
実施例1〜2および比較例1〜2で作製したMEA(評価用単セル)を用いて耐久性試験を実施した結果を表2に示す。耐久性試験は、2分間の発電と2分間の停止を1サイクルとして、初期のセル電圧から電圧が10%低下するまでのサイクル数を測定した。発電条件は、セル温度:70℃、燃料極には水素(SR1.5、60%RH)、酸化剤極には空気(SR2.5、50%RH)を供給した。また、停止時には、燃料極内を乾燥空気100cc/minの流量でパージして、酸化剤極側はパージを行わなかった。
100 電解質膜、
110a 燃料極(アノード)側触媒層、
110b 酸化剤極(カソード)側触媒層、
110(i) 電解質膜と接し水電解触媒を含む層、
110(ii) 酸化剤極側GDLおよび層110(i)の間に介在する水電解触媒を含まない層、
111〜114 水電解触媒の含有濃度の異なる触媒層、
120a 燃料極側GDL、
120b 酸化剤極側GDL、
130a 燃料ガス供給溝、
130b 酸化剤ガス供給溝、
130b−1 酸化剤ガス入口側、
130b−2 酸化剤ガス出口側、
140a 燃料極側セパレータ、
140b 酸化剤極側セパレータ、
150 ガスケット、
200 MEA、
210、210a、210b 導電性を有する担持体(導電性担体)、
230 水電解触媒、
250 高反応活性触媒、
270、270a、270b 触媒、
900 粒子(不定形粒子を含む)、
L 最大の長さ。
Claims (15)
- 白金(以下、Ptとする。)よりも高い水電解反応活性を有する触媒(以下、水電解触媒とする。)と、Ptよりも高い酸素還元活性を有する触媒(以下、高反応活性触媒とする。)と、の異なる機能を持つ触媒を有し、
前記水電解触媒と前記高反応活性触媒とが、それぞれ導電性担体上または異なる機能を持つ触媒上に担持されてなり、
前記水電解触媒が、Ir、Ir含有合金ないしそれらの酸化物であることを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極。 - 前記電極を酸化剤極に用いたことを特徴とする請求項1に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 前記高反応活性触媒の酸素還元反応に対する触媒実面積当りの活性(比活性)が、Ptの2倍以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 前記高反応活性触媒のECA(Pt重量辺りの電気化学的有効表面積)が、Pt単体で調製した場合に得られる数値の50%以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 前記高反応活性触媒中の主となる貴金属成分が、Ptであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 前記燃料電池用酸化剤極電極での酸素還元活性に優れる高反応活性触媒が、貴金属と少なくとも1種類以上の他の貴金属もしくは4〜11族遷移金属との合金であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 前記高反応活性触媒の組成比(質量比)が、Pt:X(ここで、Xは、Pt以外の高反応活性触媒の組成成分を示す。)=1:1〜15:1であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 前記水電解触媒の水電解開始電位が、SHE基準で1.4V以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 前記IrないしIr含有合金の酸化物中の酸素含有量が、モル比で0.5〜3であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 前記高反応活性触媒が担持される担持体が、電気伝導性を有する炭素材料もしくは酸化物であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 前記炭素材料が、カーボンブラック、黒鉛化カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンフィブリル、フラーレンおよび活性炭からなる群より選択されるものであることを特徴とする請求項10に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 前記高反応活性触媒が担持されたカーボン担体上に、前記高反応活性触媒と複合化されていない単身の水電解触媒が共担持された触媒であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 触媒担持体上での高反応活性触媒に対する水電解触媒の担持量比が、面内分布を有することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 電極中に撥水材を含むことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池用電極を用いて構成されていることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
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