JP5354877B2 - 燃料電池用電極とその製造方法および燃料電池 - Google Patents
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Description
したがって、発明による電極を採用した燃料電池は、高温無加湿条件下で動作可能であり、改善されたセル性能を発現させることができる。
フェノール1mol、p−ホルムアルデヒド2.2mol及びアニリン1.1molを混合し、これを110℃で1時間撹拌して粗生成物を得た。
tert−ブチルフェノル1mol、p−ホルムアルデヒド2.2mol及びアニリン1.1molを混合し、これを100℃で1時間溶媒なしに攪拌して粗生性物を得た。
三級ブチルフェノール1mol、p−ホルムアルデヒド2.2mol及び3−アミノプロピルイミダゾール1.1molを混合し、これを110℃で1時間溶媒なしに溶融(melt)状態で撹拌して粗生成物を得た。
撹拌容器にPtCo2g及びN−メチルピロリドン(NMP)9gを付加し、これを高速撹拌器を利用して2分間撹拌した。ここに、化学式4で表示されるt−BuPh−a 0.4gをNMP3.6gに溶解した溶液を付加し、2分間さらに撹拌した。
化学式4で表示されるt−BuPh−a 0.4gの代わりに、化学式4で表示されるt−BuPh−a 0.6gを使用したことを除いては、実施例1と同じ方法によって実施し、燃料電池用電極及び燃料電池を製造した。そして、完成されたカソードでの白金コバルトのローディング量は、2.5mg/cm2の値を有する。
化学式4で表示されるt−BuPh−a 0.4gの代わりに、化学式4で表示されるt−BuPh−a 0.2gを使用することを除いては、実施例1と同じ方法によって実施し、燃料電池用電極及び燃料電池を製造した。そして、完成されたカソードでの白金コバルトのローディング量は、2.0mg/cm2の値を有する。
電極製造時に、化学式4で表示されるt−BuPh−aを添加しないことを除いては、実施例1と同じ方法によって実施し、燃料電池用電極及び燃料電池を製造した。そして、完成されたカソードでの白金コバルトのローディング量は、3.0mg/cm2の値を有し、完成されたアノードでの白金のローディング量は1.4mg/cm2の値を有する。
電極製造時に、化学式4で表示されるt−BuPh−aの代わりに、下記化学式で表示されるSBを0.1g使用したことを除いては、実施例1と同じ方法によって実施し、燃料電池用電極及び燃料電池を製造した。
電極製造時に、化学式4で表示されるt−BuPh−aの代わりに、下記化学式のトリス(4−ヒドロキシフェニル)ホスフェート[#5(OH)]を0.4g使用したことを除いては、実施例1と同じ方法によって実施し、燃料電池用電極及び燃料電池を製造した。
前記実施例2及び比較例1−3によって得たMEAを、セル性能が最高点に達した後、セルに対して冷却−加熱過程を反復しつつ1kHzでの温度変化による抵抗を測定し、その結果を図5に表した。図5でから、t−BuPh−a 30mass%は実施例2に係るものであり、SB 5mass%は比較例2に係るものであり、#5(OH)は比較例3に係るものである。
燃料電池の性能向上原因を分析するために、V−log Iグラフでターフェルフィッティング(Tafel fitting)を実施し、傾きとy切片とを求める。交換電流密度と関連したy切片値は、添加剤を添加した場合に増加する。反応メカニズムと関連した傾きは、PBI標準電極及びPTFE電極と明確に区別される値を示し、反応メカニズムの変化のあることを予想できる。
Claims (8)
- リン酸を含有する電解質を用いた燃料電池に用いられる電極であって、
下記化学式1で表示されるベンゾオキサジン系モノマー、触媒及び結合剤を含む触媒層を有することを特徴とする、燃料電池用電極。
R1は、C 1 −C 10 アルキル基であり、
R2は、下記構造式で表される置換基である。
- 前記化学式1の化合物は、下記化学式4、化学式5、化学式8、化学式9、化学式10、化学式11のなかから選択された一つであることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池用電極。
- 前記ベンゾオキサジン系モノマーの含有量は、
触媒1質量部を基準として、0.001〜0.5質量部である
ことを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池用電極。 - 前記触媒は、
白金(Pt)単独、または金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、スズ、モリブデン、コバルト、クロムからなる群から選択された一種以上の金属と白金との合金または混合物である
ことを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池用電極。 - 前記結合剤は、
ポリ(フッ化ビニリデン)、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体及びポリパーフルオロエチレンからなる群から選択された一つ以上である
ことを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池用電極。 - 前記結合剤は、
触媒1質量部を基準として、0.001〜0.5質量部である
ことを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池用電極。 - 溶媒に触媒を分散して分散液を得る段階と、
前記分散液に、化学式1で表示されるベンゾオキサジン系モノマーと結合剤と溶媒とを含む混合物を付加及び混合して撹拌する段階と、
前記混合物をカーボン支持体表面にコーティングする段階と、
を含む燃料電池用電極の製造方法。
R1は、C 1 −C 10 アルキル基であり、
R2は、下記構造式で表される置換基である。
- 請求項1〜請求項6のうちいずれか1項に記載の燃料電池用電極を備えることを特徴とする、燃料電池。
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