JP5581583B2 - 膜電極接合体及び固体高分子形燃料電池 - Google Patents
膜電極接合体及び固体高分子形燃料電池 Download PDFInfo
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Description
ケッチェンブラックに白金を担持したカーボン担体(田中貴金属工業株式会社)と、ケッチェンブラックに白金を担持していない無担持カーボン担体と、純水、及びデュポン社製Nafion(登録商標)溶液をFRITSCH社製Pulverisette7の遊星型ボールミルで分散処理を行った。ボールミルのポット、ボールにはジルコニア製のものを用い触媒インクを得た。このとき、無担持カーボン担体の量は、無担持カーボン担体と触媒物資とを担持したカーボン単体の合計の重量に対し重量比で30%とした。
無担持担体を添加していないこと以外は、実施例1と同様に作製した。
実施例及び比較例で作製した触媒インクを転写基材上に塗布し、電極触媒層を作製した。このとき、単位面積あたりPt(白金)質量が0.1mg/cm2以下になる様に、触媒インクの塗布条件を調整した。乾燥工程後、所定の電極サイズに打ち抜いた。
固体高分子電解質膜1としては、プロトン伝導性高分子膜、デュポン社製Nafion(登録商標)212を用いた。固体高分子電解質膜1の両面に、準備をした電極触媒層で挟持し、130℃、6.0MPaの条件でホットプレスを行った後、転写基材のみを剥がすことにより、電極触媒層付き固体高分子電解質膜1、膜電極接合体12を得た。このとき、実施例の膜電極接合体12における電極触媒層の厚みは7μmであった。一方、比較例の膜電極接合体12の電極触媒層の厚みは4μmであった。
燃料電池測定装置(東陽テクニカ社製GFT−SG1)にて発電特性評価をおこなった。燃料として水素ガス、酸化剤として酸素を使用し、セル温度80℃、フル加湿条件下にて、電流密度2.0A/cm2、におけるセル温度の上昇率評価をおこなった。上昇率X(%)は設定したセル温度をP、発電評価を行い、電流密度2.0A/cm2、におけるセル温度をQとしたとき、上昇率X(%)=[(Q−P)×100]/Pで表すことができる。
Claims (4)
- 高分子電解質膜を一対の電極触媒層で挟持した膜電極接合体であって、
前記一対の電極触媒層の各々は高分子電解質及び触媒物質を担持したカーボン担体を備え、前記一対の電極触媒層の厚みが放熱性を奏するために全体で1μm以上10μm以下の範囲内であり、且つ、前記一対の電極触媒層の各々は、前記触媒物質を担持していない無担持カーボン担体を同じ割合で含有し、前記高分子電解質及び触媒物質を担持したカーボン担体及び前記無担持カーボン担体のカーボン担体は同じ材料で形成されることを特徴とする膜電極接合体。 - 前記無担持担体が、炭素粒子、炭素繊維、黒鉛化炭素粒子、黒鉛化炭素繊維、カーボンナノチューブ、ナノホーン、フラーレン、または、セラミックスや金属酸化物のいずれかにより、一つまたは二つ以上、選択されることを特徴とする請求項1に記載の膜電極接合体。
- 前記電極触媒層において、前記無担持カーボン担体の割合が前記無担持カーボン担体と前記触媒物質を担持したカーボン単体の合計の重量に対し重量比で5%以上60%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の膜電極接合体。
- 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の膜電極接合体を一対のガス拡散層で狭持し、且つ、前記一対のガス拡散層で狭持された膜電極接合体を一対のセパレータで狭持されることを特徴とする固体高分子形燃料電池。
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