JP5555615B2 - 燃料電池用担持触媒及び燃料電池 - Google Patents
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Description
カーボン担体として、電気化学工業製の「電化ブラック」(粒状品)を準備した。このカーボン担体における直径が10nm以下の細孔の容積は、0.05cm3/gであった。以下、このカーボン担体を、「担体S1」と呼ぶ。
カーボン担体として、キャボット製の「Vulcan XC72R」を準備した。このカーボン担体における直径が10nm以下の細孔の容積は、0.08cm3/gであった。以下、このカーボン担体を、「担体S2」と呼ぶ。
担体S2を、不活性雰囲気下、1800℃で2時間に亘って熱処理した。得られたカーボン担体における直径が10nm以下の細孔の容積は、0.12cm3/gであった。以下、このカーボン担体を、「担体S3」と呼ぶ。
触媒C2に対して、以下の処理を行った。即ち、まず、95℃に加熱した0.5N硝酸で1時間に亘って煮沸した。次に、処理後の分散液を濾過し、濾過ケークを洗浄した。その後、洗浄後の濾過ケークを、80℃で24時間の送風乾燥処理に供した。このようにして、燃料電池用担持触媒を得た。以下、この触媒を「触媒C4」と呼ぶ。
触媒C2に対して、以下の処理を行った。即ち、まず、95℃に加熱した2N硝酸で24時間に亘って煮沸した。次に、処理後の分散液を濾過し、濾過ケークを洗浄した。その後、洗浄後の濾過ケークを、80℃で24時間の送風乾燥処理に供した。このようにして、燃料電池用担持触媒を得た。以下、この触媒を「触媒C5」と呼ぶ。
ケッチェンブラックインターナショナル製の「Ketjen EC」を、不活性雰囲気下、2500℃で2時間に亘って熱処理した。得られたカーボン担体における直径が10nm以下の細孔の容積は、0.17cm3/gであった。以下、このカーボン担体を、「担体S4」と呼ぶ。
ケッチェンブラックインターナショナル製の「Ketjen EC」を、不活性雰囲気下、1800℃で2時間に亘って熱処理した。得られたカーボン担体における直径が10nm以下の細孔の容積は、0.30cm3/gであった。以下、このカーボン担体を、「担体S5」と呼ぶ。
ケッチェンブラックインターナショナル製の「Ketjen EC」を、不活性雰囲気下、1500℃で2時間に亘って熱処理した。得られたカーボン担体における直径が10nm以下の細孔の容積は、0.60cm3/gであった。以下、このカーボン担体を、「担体S6」と呼ぶ。
ケッチェンブラックインターナショナル製の「Ketjen EC」を、不活性雰囲気下、3000℃で2時間に亘って熱処理した。得られたカーボン担体における直径が10nm以下の細孔の容積は、0.02cm3/gであった。以下、このカーボン担体を、「担体S7」と呼ぶ。
触媒C2に対して、以下の処理を行った。即ち、まず、90℃に加熱した0.5N硝酸で1時間に亘って煮沸した。次に、処理後の分散液を濾過し、濾過ケークを洗浄した。その後、洗浄後の濾過ケークを、80℃で24時間の送風乾燥処理に供した。続いて、この粉末を、アルゴン雰囲気中、500℃で1時間に亘って処理した。このようにして、燃料電池用担持触媒を得た。以下、この触媒を「触媒C10」と呼ぶ。
触媒C1乃至C10の各々について、触媒粒子の平均粒子径を測定した。この測定は、リガク製のX線回折装置(RINT−2500)を用いて、以下のようにして行った。
触媒C2、C4、C5及びC10の各々について、単位比表面積当たりの酸性官能基量を、以下のようにして測定した。
触媒C1乃至C10の各々を用いて、以下の方法により、固体高分子形燃料電池用の単セルを作製した。
単セルSC1乃至SC3及びSC6乃至SC9の各々について、以下のようにして、耐久試験による電圧低下を測定した。
単セルSC1乃至SC10の各々について、プロトン伝導過電圧を求めた。このプロトン伝導過電圧は、全過電圧から、活性化過電圧とIR過電圧とを差し引いた値として求めた。
Claims (4)
- 直径が10nm以下の細孔の容積が0.03乃至0.15cm3/gの範囲内にあるカーボン担体と、
前記カーボン担体に担持された触媒粒子と
を具備し、比表面積当りの酸性官能基量が0.4μmol/m2以上である燃料電池用担持触媒。 - 前記触媒粒子の平均粒子径は3.0乃至7.0nmの範囲内にある請求項1に記載の燃料電池用担持触媒。
- 前記触媒粒子は白金又は白金合金を含んでいる請求項1又は2に記載の燃料電池用担持触媒。
- アノード触媒層とカソード触媒層とを具備し、前記アノード触媒層及び前記カソード触媒層の少なくとも一方は、請求項1乃至3の何れか1項に記載の燃料電池用担持触媒とプロトン伝導性固体電解質とを含有している燃料電池。
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