JP5425472B2 - プラチナおよびチタンを含有する電極触媒 - Google Patents
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Description
この第三金属は、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウムおよび金からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属である。
具体的には、約30〜85原子パーセントのプラチナと、約5〜約30原子パーセントのチタンと、約1〜約30原子パーセントの第三金属と、約1%〜約30%の第四金属と、約1%〜約30%の第五金属が含まれる。
この第三金属は、ニッケル、バナジウム、モリブデン、銅、マンガン、鉄、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウムおよび金からなる群から少なくとも1つを選択するようにしてもよい。
また、この第四金属と第五金属とは互いに異なる金属であり、さらに第三金属とも異なる金属であって、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオビウム、モリブデン、カドミウム、スズ、ハフニウム、タンタラムおよびレニウムからなる群から少なくとも1つを選択するようにしてもよい。
この電極触媒の組成物は、約50〜約85原子パーセントのプラチナと、約5〜約30原子パーセントのチタンと、約1〜約30原子パーセントの第三金属とを含むようにしてもよい。この第三金属は、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウムおよび金からなる群から少なくとも1つを選択する。
代替の実施形態によっては、この電極触媒は、担持されたナノ粒子含有粉体であってもよい。
さらに、追加的な実施形態の電極触媒の組成物は、約60〜約80原子パーセントのプラチナと、約10〜約20原子パーセントのチタンと、約10〜約36原子パーセントのマンガンを含むようにしてもよい。
さらに追加的な実施形態の電極触媒の組成物では、約60〜約75原子パーセントのプラチナと、約8〜約21原子パーセントのチタンと、約15〜約25原子パーセントのコバルトを含むようにしてもよい。
さらに別の実施形態の燃料電池アッセンブリでは、電極触媒の組成物は、約50〜約65原子パーセントのプラチナと、約15〜約25原子パーセントのチタンと、約10〜約30原子パーセントのパラジウムを含むようにしてもよい。
プラチナ、チタンと、これらに追加する金属の配分を各種変化させた組成物の薄膜試料を、プラズマで発生させた金属蒸気の物理蒸着法で作成した。なお、好ましい作成方法については、米国特許公開公報第2005−0150760号(2005年7月14日公開)に記載されている。
Claims (76)
- プラチナ、チタンおよび第三金属を含有する金属成分を含む電極触媒の組成物であって、
プラチナを55〜85原子パーセント、チタンを1〜30原子パーセント、第三金属を1〜30原子パーセント含み、
前記第三金属は、バナジウムおよびモリブデンからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属である
ことを特徴とする電極触媒の組成物。 - プラチナを60〜80原子パーセント、チタンを5〜25原子パーセント、前記第三金属を5〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項1に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを60〜80原子パーセント、チタンを5〜30原子パーセント、前記第三金属を1〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項1に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを60〜70原子パーセント、チタンを10〜20原子パーセント、前記第三金属を10〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項1に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを60〜70原子パーセント、チタンを10〜30原子パーセント、前記第三金属を1〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項1に記載の電極触媒の組成物。
- 前記第三金属はバナジウムであり、10〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項1に記載の電極触媒の組成物。
- 前記第三金属はバナジウムであり、1〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項1に記載の電極触媒の組成物。
- 前記第三金属はモリブデンであり、10〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項1に記載の電極触媒の組成物。
- 前記第三金属はモリブデンであり、1〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項1に記載の電極触媒の組成物。
- 請求項1に記載の電極触媒の組成物を含むことを特徴とする薄膜型電極触媒。
- 電極触媒と、膜と、電極とを備える燃料電池アッセンブリであって、
前記電極触媒は、プラチナ、チタンおよび第三金属を含有する組成物を含み、
プラチナを55〜85原子パーセント、チタンを1〜30原子パーセント、前記第三金属を1〜30原子パーセント含み、
前記第三金属は、バナジウムおよびモリブデンからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属である
ことを特徴とする燃料電池アッセンブリ。 - プラチナを60〜80原子パーセント、チタンを5〜30原子パーセント、前記第三金属を1〜25原子パーセント含む
ことを特徴とする請求項11に記載の燃料電池アッセンブリ。 - プラチナを60〜70原子パーセント、チタンを10〜30原子パーセント、前記第三金属を1〜20原子パーセント含む
ことを特徴とする請求項11に記載の燃料電池アッセンブリ。 - 前記第三金属はバナジウムであり、1〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項11に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記第三金属はモリブデンであり、1〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項11に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記電極触媒は薄膜型電極触媒を含むことを特徴とする請求項11に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記電極触媒は、担持された、ナノ粒子含有粉体からなる電極触媒を含むことを特徴とする請求項11に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナ、チタンおよび第三金属を含有する金属成分を含む電極触媒の組成物であって、
プラチナを55〜95原子パーセント、チタンを1〜30原子パーセント、第三金属を1〜30原子パーセント含み、
前記第三金属は、銅およびマンガンからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属である
ことを特徴とする電極触媒の組成物。 - プラチナを55〜75原子パーセント、チタンを10〜25原子パーセント、前記第三金属を10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項18に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを55〜90原子パーセント、チタンを3〜25原子パーセント、銅を5〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項18に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを55〜70原子パーセント、チタンを15〜20原子パーセント、銅を10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項18に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを55〜80原子パーセント、チタンを10〜25原子パーセント、マンガンを10〜21原子パーセント含むことを特徴とする請求項18に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを60〜80原子パーセント、チタンを10〜20原子パーセント、マンガンを10〜16原子パーセント含むことを特徴とする請求項18に記載の電極触媒の組成物。
- 前記第三金属は銅であり、10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項18に記載の電極触媒の組成物。
- 前記第三金属はマンガンであり、10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項18に記載の電極触媒の組成物。
- 請求項18に記載の電極触媒の組成物を含むことを特徴とする薄膜型電極触媒。
- 電極触媒と、膜と、電極とを備える燃料電池アッセンブリであって、
前記電極触媒は、プラチナ、チタンおよび第三金属を含有する組成物を含み、
プラチナを55〜95原子パーセント、チタンを1〜30原子パーセント、前記第三金属を1〜30原子パーセント含み、
前記第三金属は、銅およびマンガンからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属である
ことを特徴とする燃料電池アッセンブリ。 - プラチナを55〜75原子パーセント、チタンを10〜25原子パーセント、前記第三金属を10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項27に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナを55〜90原子パーセント、チタンを3〜25原子パーセント、銅を5〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項27に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナを55〜70原子パーセント、チタンを15〜20原子パーセント、銅を10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項27に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナを55〜80原子パーセント、チタンを10〜25原子パーセント、マンガンを10〜21原子パーセント含むことを特徴とする請求項27に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナを60〜80原子パーセント、チタンを10〜20原子パーセント、マンガンを10〜16原子パーセント含むことを特徴とする請求項27に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記電極触媒は薄膜型電極触媒を含むことを特徴とする請求項27に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記電極触媒は、担持された、ナノ粒子含有粉体からなる電極触媒を含むことを特徴とする請求項27に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナ、チタンおよび第三金属を含有する金属成分を含む電極触媒の組成物であって、
プラチナを50〜85原子パーセント、チタンを5〜30原子パーセント、第三金属を1〜30原子パーセント含み、
前記第三金属は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウムおよび金からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属である
ことを特徴とする電極触媒の組成物。 - プラチナを60〜75原子パーセント、チタンを5〜25原子パーセント、前記第三金属を10〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項35に記載の電極触媒の組成物。
- 前記第三金属はパラジウムであることを特徴とする請求項36に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを60〜75原子パーセント、チタンを8〜21原子パーセント、前記第三金属を15〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項35に記載の電極触媒の組成物。
- 前記第三金属はパラジウムであることを特徴とする請求項38に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを50〜65原子パーセント、チタンを15〜25原子パーセント、前記第三金属はパラジウムであり、10〜30原子パーセント含むことを特徴とする請求項35に記載の電極触媒の組成物。
- 請求項35に記載の電極触媒の組成物を含むことを特徴とする薄膜型電極触媒。
- 電極触媒と、膜と、電極を備える燃料電池アッセンブリであって、
前記電極触媒は、プラチナ、チタンおよび第三金属を含有する金属成分を含み、
プラチナを50〜85原子パーセント、チタンを5〜30原子パーセント、前記第三金属を1〜30原子パーセント含み、
前記第三金属は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウムおよび金からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属である
ことを特徴とする燃料電池アッセンブリ。 - 前記金属成分は、プラチナを60〜75原子パーセント、チタンを5〜25原子パーセント、前記第三金属を10〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項42に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記第三金属はパラジウムであることを特徴とする請求項43に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記金属成分は、プラチナを60〜75原子パーセント、チタンを8〜21原子パーセント、前記第三金属を15〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項42に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記第三金属はパラジウムであることを特徴とする請求項45に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記金属成分は、プラチナを50〜65原子パーセント、チタンを15〜25原子パーセント、前記第三金属はパラジウムであり、10〜30原子パーセント含むことを特徴とする請求項42に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記電極触媒は薄膜型電極触媒を含むことを特徴とする請求項42に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記電極触媒は、担持された、ナノ粒子含有粉体からなる電極触媒を含むことを特徴とする請求項42に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナ、チタン、第三金属および第四金属を含有する金属成分を含む電極触媒の組成物であって、
プラチナを30〜85原子パーセント、チタンを5〜30原子パーセント、前記第三金属を1〜30原子パーセント、前記第四金属を1〜30原子パーセント含み、
前記第三金属は、ニッケル、バナジウム、銅、マンガン、コバルト、ルテニウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウムおよび金からなる群から選択される少なくとも1つの金属であり、
前記第四金属は前記第三金属とは異なり、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオビウム、カドミウム、スズ、ハフニウム、タンタルおよびレニウムからなる群から選択される少なくとも1つの金属である
ことを特徴とする電極触媒の組成物。 - 前記金属成分は、さらに、第五金属を1〜30原子パーセント含み、
前記第五金属は、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオビウム、カドミウム、スズ、ハフニウム、タンタルおよびレニウムからなる群から選択される少なくとも1つの金属であり、
前記第三金属と前記第四金属と前記第五金属とはそれぞれ異なる金属である
ことを特徴とする請求項50に記載の電極触媒の組成物。 - プラチナを60〜70原子パーセント、チタンを10〜30原子パーセント含み、前記第三金属はニッケルであり、1〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項51に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを60〜70原子パーセント、チタンを10〜30原子パーセント含み、前記第三金属はバナジウムであり、1〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項51に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを55〜70原子パーセント、チタンを15〜20原子パーセント含み、前記第三金属は銅であり、10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項51に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを60〜80原子パーセント、チタンを10〜20原子パーセント含み、前記第三金属はマンガンであり、10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項51に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを60〜75原子パーセント、チタンを5〜25原子パーセント含み、前記第三金属はコバルトであり、10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項51に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを50〜65原子パーセント、チタンを15〜25原子パーセント含み、前記第三金属はパラジウムであり、10〜30原子パーセント含むことを特徴とする請求項51に記載の電極触媒の組成物。
- 請求項50に記載の電極触媒の組成物を含むことを特徴とする薄膜型電極触媒。
- プラチナ、チタン、第三金属、第四金属および第五金属を含有する金属成分を含む電極触媒の組成物であって、
プラチナを30〜85原子パーセント、チタンを5〜30原子パーセント、前記第三金属を1〜30原子パーセント、前記第四金属を1〜30原子パーセント、前記第五金属を1〜30原子パーセント含み、
前記第三金属は、ニッケル、バナジウム、銅、マンガン、コバルト、ルテニウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウムおよび金からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属であり、
前記第四金属は前記第三金属とは異なり、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオビウム、カドミウム、スズ、ハフニウム、タンタルおよびレニウムからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属であり、
前記第五金属は、前記第三金属および前記第四金属とは異なり、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオビウム、カドミウム、スズ、ハフニウム、タンタルおよびレニウムからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属である
ことを特徴とする電極触媒の組成物。 - プラチナを60〜70原子パーセント、チタンを10〜30原子パーセント含み、前記第三金属はニッケルであり、1〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項59に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを60〜70原子パーセント、チタンを10〜30原子パーセント含み、前記第三金属はバナジウムであり、1〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項59に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを55〜70原子パーセント、チタンを15〜20原子パーセント含み、前記第三金属は銅であり、10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項59に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを60〜80原子パーセント、チタンを10〜20原子パーセント含み、前記第三金属はマンガンであり、10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項59に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを60〜75原子パーセント、チタンを5〜25原子パーセント含み、前記第三金属はコバルトであり、10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項59に記載の電極触媒の組成物。
- プラチナを50〜65原子パーセント、チタンを15〜25原子パーセント含み、前記第三金属はパラジウムであり、10〜30原子パーセント含むことを特徴とする請求項59に記載の電極触媒の組成物。
- 請求項59に記載の電極触媒を含むことを特徴とする薄膜型電極触媒。
- プラチナ、チタン、コバルトおよびパラジウムを含有する金属成分を含む電極触媒の組成物であって、
プラチナを30〜60原子パーセント、チタンを5〜20原子パーセント、コバルトを4〜20原子パーセント、パラジウムを15〜30原子パーセント含むことを特徴とする電極触媒の組成物。 - 前記金属成分は、プラチナを40〜55原子パーセント、チタンを13〜20原子パーセント、コバルトを9〜16原子パーセント、パラジウムを18〜26原子パーセント含むことを特徴とする請求項67に記載の電極触媒の組成物。
- 電極触媒と、膜と、電極とを備える燃料電池アッセンブリであって、
前記電極触媒は、プラチナ、チタン、第三金属、第四金属および第五金属を含有する金属成分を含む組成物を含み、
プラチナを30〜85原子パーセント、チタンを5〜30原子パーセント、前記第三金属を1〜30原子パーセント、前記第四金属を1〜30原子パーセント、前記第五金属を1〜30原子パーセント含み、
前記第三金属は、ニッケル、バナジウム、銅、マンガン、コバルト、ルテニウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウムおよび金からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属であり、
前記第四金属は前記第三金属とは異なり、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオビウム、カドミウム、スズ、ハフニウム、タンタルおよびレニウムからなる群から選らばれる少なくとも1つの金属であり、
前記第五金属は前記第三金属および第四金属とは異なり、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオビウム、カドミウム、スズ、ハフニウム、タンタルおよびレニウムからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属である
ことを特徴とする燃料電池アッセンブリ。 - プラチナを60〜70原子パーセント、チタンを10〜30原子パーセント含み、前記第三金属はニッケルであり、1〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項69に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナを60〜70原子パーセント、チタンを10〜30原子パーセント含み、前記第三金属はバナジウムであり、1〜20原子パーセント含むことを特徴とする請求項69に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナを55〜70原子パーセント、チタンを15〜20原子パーセント含み、前記第三金属は銅であり、10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項69に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナを60〜80原子パーセント、チタンを10〜20原子パーセント含み、前記第三金属はマンガンであり、10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項69に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナを60〜75原子パーセント、チタンを5〜25原子パーセント含み、前記第三金属はコバルトであり、10〜25原子パーセント含むことを特徴とする請求項69に記載の燃料電池アッセンブリ。
- プラチナを50〜65原子パーセント、チタンを15〜25原子パーセント含み、前記第三金属はパラジウムであり、10〜30原子パーセント含むことを特徴とする請求項69に記載の燃料電池アッセンブリ。
- 前記電極触媒は薄膜型電極触媒を含むことを特徴とする請求項69に記載の燃料電池アッセンブリ。
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