JP5755177B2 - インク、該インクを用いて形成される燃料電池用触媒層およびその用途 - Google Patents
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Description
燃料電池用触媒層を形成するためのインクであって、
燃料電池用触媒、電子伝導性材料、プロトン伝導性材料および溶媒を含み、
前記燃料電池用触媒がニオブおよび/またはチタンを含む金属含有炭窒酸化物からなり、
前記燃料電池用触媒の含有量Aと前記電子伝導性材料の含有量Bとの質量比(A/B)が、1以上6以下であり、
前記燃料電池用触媒および前記電子伝導性材料との合計含有量Cと、プロトン伝導性材料の含有量Dとの質量比(D/C)が、0.2以上0.6以下であることを特徴とするインク。
前記金属含有炭窒酸化物の一次粒子径が5nm〜1.5μmであることを特徴とする(1)に記載のインク。
(1)または(2)に記載のインクを用いて形成されることを特徴とする燃料電池用触媒層。
単位面積当たりの燃料電池用触媒の質量が、2.5〜4.3mg/cm2であることを特徴とする(3)に記載の燃料電池用触媒層。
燃料電池用触媒層とガス拡散層とを有する電極であって、前記燃料電池用触媒層が(3)または(4)に記載の燃料電池用触媒層であることを特徴とする電極。
カソードとアノードと前記カソード及び前記アノードの間に配置された電解質膜とを有する膜電極接合体であって、前記カソードが(5)に記載の電極であることを特徴とする膜電極接合体。
(6)に記載の膜電極接合体を備えることを特徴とする燃料電池。
(6)に記載の膜電極接合体を備えることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
本発明のインクは、燃料電池用触媒層を形成するためのインクであって、燃料電池用触媒、電子伝導性材料、プロトン伝導性材料および溶媒を含む。
本発明に用いる燃料電池用触媒は、ニオブおよび/またはチタンを含む金属含有炭窒酸化物からなる。
d;金属含有炭窒酸化物の一次粒子径(μm)
p;金属含有炭窒酸化物の密度(g/cm3)
S;金属含有炭窒酸化物のBET比表面積(m2/g)
なお、本発明においては、金属含有炭窒酸化物の一次粒子径dの算出に当たり、金属含有炭窒酸化物の密度pとしては、該金属含有炭窒酸化物を構成する金属の酸化物の密度を代用することにより求めた。なお、金属原子の種類によっては、複数種の酸化物となり得るが、最も安定な酸化物の密度を、前記金属の酸化物の密度とした。すなわち、金属原子としてニオブを含む場合には、五酸化ニオブ(V)(Nb2O5)の密度4.47g/cm3を用い、チタンを含む場合には、二酸化チタン(IV)(TiO2)の密度4.27g/cm3を用い、鉄を含む場合には、四酸化三鉄(II,III)(Fe3O4)の密度5.17g/cm3を用い、ランタンを含む場合には、酸化ランタン(III)(La2O3)の密度6.51g/cm3を用いる。
本発明に用いる電子伝導性材料は、燃料電池用触媒層を形成するために一般的に用いられているものであれば特に限定されない。
本発明に用いるプロトン伝導性材料としては、燃料電池用触媒層を形成するために一般的に用いられているものであれば特に限定されない。
本発明に用いる溶媒としては、燃料電池用触媒層を形成するために一般的に用いられているものであれば特に限定されないが、揮発性の有機溶媒または水等が挙げられる。
本発明のインクは、例えば、上述した燃料電池用触媒、電子伝導性材料、プロトン伝導性材料および溶媒を混合することによって製造される。燃料電池用触媒、電子伝導性材料、プロトン伝導性材料および溶媒の混合順序は、特に制限されない。例えば、燃料電池用触媒、電子伝導性材料、プロトン伝導性材料および溶媒を順次又は同時に混合し、燃料電池用触媒等を溶媒に分散させることにより、インクを調製できる。また、固体のプロトン伝導性材料を、水および/またはメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール溶媒に予備混合した溶液を調製してから、その予備混合した溶液を、燃料電池用触媒、電子伝導性材料および溶媒と混合してもよい。
本発明の燃料電池用触媒層は、上述したインクを用いて形成されることを特徴としている。上述したインクを用いて形成される燃料電池用触媒層は、耐久性に優れ、高い触媒能を有する。
本発明の燃料電池用触媒層は、白金触媒層の代替触媒層として有効に使用することができる。
1.元素分析
炭素:試料約0.01gを量り取り、炭素硫黄分析装置(堀場製作所製EMIA−920V)にて測定を行った。
島津製作所株式会社製 マイクロメリティクス ジェミニ2360を用いてBET比表面積を測定した。
金属含有炭窒酸化物からなる燃料電池用触媒の一次粒子径は、下記式(1)を用いてBET比表面積、および元素分析から求めた各金属原子の原子数の比から求めた金属の酸化物の密度から換算した値とした。
d;金属含有炭窒酸化物からなる燃料電池用触媒の一次粒子径(μm)
p;金属含有炭窒酸化物からなる燃料電池用触媒の密度(g/cm3)
S;金属含有炭窒酸化物からなる燃料電池用触媒のBET比表面積(m2/g)
[参考例1]
1.アノード用インクの調製
Pt担持カーボン(TEC10E60E、田中貴金属工業製)0.6gを純水50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.25g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)5gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、アノード用インク(1)を調製した。
ガス拡散層(カーボンペーパーTGP−H−060、東レ社製)を、アセトンに30秒間浸漬し、脱脂を行った。乾燥後、10%のポリテトラフルオロエチレン(以下「PTFE」とも記す。)水溶液に30秒間浸漬した。室温乾燥後、350℃で1時間加熱することにより、カーボンペーパー内部にPTFEを分散させ、撥水性を持たせたガス拡散層(以下「GDL」とも記す。)を得た。
1.燃料電池用触媒の調製
炭化ニオブ(NbC、添川理化学株式会社製)5.88g(56mmol)、酢酸鉄(Fe(CH3CO2)2、ALDRICH社製)0.87g(5mmol)および窒化ニオブ(NbN、高純度化学研究所製)5.14g(48mmol)を充分に混合した。この混合粉末を管状炉において、1600℃で3時間、窒素雰囲気中で加熱することにより、鉄およびニオブを含有する炭窒化物(1)10.89gを得た。得られた炭窒化物(1)は、焼結体になるため乳鉢で粉砕した。
上記1で調製した燃料電池用触媒(1)0.237gと、電子伝導性材料としてカーボンブラック(ケッチェンブラックEC300J、LION社製)0.1183gとを、2−プロパノール(和光純薬工業製)50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.142g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)2.84gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、カソード用インク(1)を調製した。
ガス拡散層(カーボンペーパーTGP−H−060、東レ社製)を、アセトンに30秒間浸漬し、脱脂を行った。乾燥後、10%のポリテトラフルオロエチレン(以下「PTFE」とも記す。)水溶液に30秒間浸漬した。室温乾燥後、350℃で1時間加熱することにより、カーボンペーパー内部にPTFEを分散させ、撥水性を持たせたガス拡散層(以下「GDL」とも記す。)を得た。
電解質膜として、Nafion膜N−117(DuPont社製)を用いた。カソードとして、上記3で作製したGDLの表面にカソード触媒層(1)を有する電極を用いた。アノードとして、参考例1で作製したGDLの表面にアノード触媒層(1)を有する電極を用いた。
図2に示すように、上記4で作製したMEA(1)を、2つシール材(ガスケット)、2つのガス流路付きセパレーター、2つの集電板および2つのラバーヒータで挟んでボルトで固定し、所定の面圧(4N)になるように締め付けて、固体高分子形燃料電池の単セル(1)(25cm2)を作製した。
上記5で作製した単セル(1)を90℃、アノード加湿器を95℃、カソード加湿器を65℃に温度調節した。アノード側に燃料として水素を流量1リットル/分で供給し、カソード側に酸化剤として酸素を流量2リットル/分で供給し、両側ともに300kPaの背圧をかけながら、単セル(1)における電流―電圧特性を測定した(図3参照)。得られた電流―電圧特性曲線から最大出力密度を算出した。当該最大出力密度が大きいほど、MEAにおける触媒能が高いことを示す。MEA(1)における触媒能、すなわち最大出力密度は、63mW/cm2であった。
1.燃料電池用触媒の調製
実施例1の1で調製した燃料電池用触媒(1)を、遊星ボールミル(フリッチェ社製 Premium7、自転半径:2.3cm、公転半径:16.3cm)により以下のとおり解砕した。
上記1で調製した燃料電池用触媒(2)0.284gと、電子伝導性材料としてカーボンブラック(ケッチェンブラックEC300J、LION社製)0.071gとを、2−プロパノール(和光純薬工業製)50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.142g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)2.84gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、カソード用インク(2)を調製した。
カソード用インク(1)の代わりにカソード用インク(2)を用いた以外は、実施例1の3と同様にして、カソード触媒層(2)を有する電極を作製した。また、カソード触媒層(2)における単位面積あたりの燃料電池用触媒(2)の質量は、4.0mg/cm2であった。
カソード触媒層(1)を有する電極の代わりにカソード触媒層(2)を有する電極を用いた以外は、実施例1の4と同様にして、MEA(2)を作製した。
MEA(1)の代わりにMEA(2)を用いた以外は、実施例1の5と同様にして、固体高分子形燃料電池の単セル(2)を作製した。
単セル(1)の代わりに単セル(2)を用いた以外は、実施例1の6と同様にして、単セル(2)における電流―電圧特性を測定し、最大出力密度を算出した。MEA(2)における触媒能、すなわち最大出力密度は、198mW/cm2であった。
1.燃料電池用触媒の調製
酸化チタン(TiO2)4g(50mmol)、カーボンブラック(キャボット社製、XC−72)1.5g(125mmol)および酸化ランタン(La2O3)0.16g(0.5mmol)を充分に混合した。この混合物を、1700℃で3時間、窒素雰囲気中で加熱することにより、チタンおよびランタン含有炭窒化物(2)2.7gが得られた。この炭窒化物(2)は、焼結体になるため乳鉢で粉砕した。
上記1で調製した燃料電池用触媒(3)0.237gと、電子伝導性材料としてカーボンブラック(ケッチェンブラックEC300J、LION社製)0.1183gとを、2−プロパノール(和光純薬工業製)50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.142g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)2.84gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、カソード用インク(3)を調製した。
カソード用インク(1)の代わりにカソード用インク(3)を用いた以外は、実施例1の3と同様にして、カソード触媒層(3)を有する電極を作製した。また、カソード触媒層(3)における単位面積あたりの燃料電池用触媒(3)の質量は、3.3mg/cm2であった。
カソード触媒層(1)を有する電極の代わりにカソード触媒層(3)を有する電極を用いた以外は、実施例1の4と同様にして、MEA(3)を作製した。
MEA(1)の代わりにMEA(3)を用いた以外は、実施例1の5と同様にして、固体高分子形燃料電池の単セル(3)を作製した。
単セル(1)の代わりに単セル(3)を用いた以外は、実施例1の6と同様にして、単セル(3)における電流―電圧特性を測定し、最大出力密度を算出した。MEA(3)における触媒能、すなわち最大出力密度は、121mW/cm2であった。
1.燃料電池用触媒の調製
燃料電池用触媒(1)の代わりに燃料電池用触媒(3)を用いた以外は、実施例2の1と同様にして、燃料電池用触媒(3)を解砕した。当該解砕後の触媒を燃料電池用触媒(4)とした。燃料電池用触媒(4)のBET比表面積は45m2/gであり、燃料電池用触媒(4)の一次粒子径は、31nmであった。
燃料電池用触媒(2)の代わりに燃料電池用触媒(4)を用いた以外は、実施例2の2と同様にして、カソード用インク(4)を調製した。
カソード用インク(1)の代わりにカソード用インク(4)を用いた以外は、実施例1の3と同様にして、カソード触媒層(4)を有する電極を作製した。また、カソード触媒層(4)における単位面積あたりの燃料電池用触媒(4)の質量は、4.0mg/cm2であった。
カソード触媒層(1)を有する電極の代わりにカソード触媒層(4)を有する電極を用いた以外は、実施例1の4と同様にして、MEA(4)を作製した。
MEA(1)の代わりにMEA(4)を用いた以外は、実施例1の5と同様にして、固体高分子形燃料電池の単セル(4)を作製した。
単セル(1)の代わりに単セル(4)を用いた以外は、実施例1の6と同様にして、単セル(4)における電流―電圧特性を測定し、最大出力密度を算出した。MEA(4)における触媒能、すなわち最大出力密度は、293mW/cm2であった。
1.インクの調製
実施例2の1で調製した燃料電池用触媒(2)0.1183gと、電子伝導性材料としてカーボンブラック(ケッチェンブラックEC300J、LION社製)0.237gとを、2−プロパノール(和光純薬工業製)50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.142g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)2.84gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、カソード用インク(5)を調製した。
カソード用インク(1)の代わりにカソード用インク(5)を用いた以外は、実施例1の3と同様にして、カソード触媒層(5)を有する電極を作製した。また、カソード触媒層(5)における単位面積あたりの燃料電池用触媒(2)の質量は、1.67mg/cm2であった。
カソード触媒層(1)を有する電極の代わりにカソード触媒層(5)を有する電極を用いた以外は、実施例1の4と同様にして、MEA(5)を作製した。
MEA(1)の代わりにMEA(5)を用いた以外は、実施例1の5と同様にして、固体高分子形燃料電池の単セル(5)を作製した。
単セル(1)の代わりに単セル(5)を用いた以外は、実施例1の6と同様にして、単セル(5)における電流―電圧特性を測定し、最大出力密度を算出した。MEA(5)における触媒能、すなわち最大出力密度は、32mW/cm2であった。
1.インクの調製
実施例2の1で調製した燃料電池用触媒(2)0.311gと、電子伝導性材料としてカーボンブラック(ケッチェンブラックEC300J、LION社製)0.044gとを、2−プロパノール(和光純薬工業製)50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.142g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)2.84gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、カソード用インク(6)を調製した。
カソード用インク(1)の代わりにカソード用インク(6)を用いた以外は、実施例1の3と同様にして、カソード触媒層(6)を有する電極を作製した。また、カソード触媒層(6)における単位面積あたりの燃料電池用触媒(2)の質量は、4.38mg/cm2であった。
カソード触媒層(1)を有する電極の代わりにカソード触媒層(6)を有する電極を用いた以外は、実施例1の4と同様にして、MEA(6)を作製した。
MEA(1)の代わりにMEA(6)を用いた以外は、実施例1の5と同様にして、固体高分子形燃料電池の単セル(6)を作製した。
単セル(1)の代わりに単セル(6)を用いた以外は、実施例1の6と同様にして、単セル(6)における電流―電圧特性を測定し、最大出力密度を算出した。MEA(6)における触媒能、すなわち最大出力密度は、102mW/cm2であった。
1.インクの調製
実施例2の1で調製した燃料電池用触媒(2)0.284gと、電子伝導性材料としてカーボンブラック(ケッチェンブラックEC300J、LION社製)0.071gとを、2−プロパノール(和光純薬工業製)50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.036g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)2.84gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、カソード用インク(7)を調製した。
カソード用インク(1)の代わりにカソード用インク(7)を用いた以外は、実施例1の3と同様にして、カソード触媒層(7)を有する電極を作製した。また、カソード触媒層(7)における単位面積あたりの燃料電池用触媒(2)の質量は、4.0mg/cm2であった。
カソード触媒層(1)を有する電極の代わりにカソード触媒層(7)を有する電極を用いた以外は、実施例1の4と同様にして、MEA(7)を作製した。
MEA(1)の代わりにMEA(7)を用いた以外は、実施例1の5と同様にして、固体高分子形燃料電池の単セル(7)を作製した。
単セル(1)の代わりに単セル(7)を用いた以外は、実施例1の6と同様にして、単セル(7)における電流―電圧特性を測定し、最大出力密度を算出した。MEA(7)における触媒能、すなわち最大出力密度は、53mW/cm2であった。
1.インクの調製
実施例2の1で調製した燃料電池用触媒(2)0.284gと、電子伝導性材料としてカーボンブラック(ケッチェンブラックEC300J、LION社製)0.071gとを、2−プロパノール(和光純薬工業製)50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.284g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)2.84gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、カソード用インク(8)を調製した。
カソード用インク(1)の代わりにカソード用インク(8)を用いた以外は、実施例1の3と同様にして、カソード触媒層(8)を有する電極を作製した。また、カソード触媒層(8)における単位面積あたりの燃料電池用触媒(2)の質量は、4.0mg/cm2であった。
カソード触媒層(1)を有する電極の代わりにカソード触媒層(8)を有する電極を用いた以外は、実施例1の4と同様にして、MEA(8)を作製した。
MEA(1)の代わりにMEA(8)を用いた以外は、実施例1の5と同様にして、固体高分子形燃料電池の単セル(8)を作製した。
単セル(1)の代わりに単セル(8)を用いた以外は、実施例1の6と同様にして、単セル(8)における電流―電圧特性を測定し、最大出力密度を算出した。MEA(8)における触媒能、すなわち最大出力密度は、57mW/cm2であった。
1.インクの調製
参考実験4の1で調製した燃料電池用触媒(4)0.1183gと、電子伝導性材料としてカーボンブラック(ケッチェンブラックEC300J、LION社製)0.237gとを、2−プロパノール(和光純薬工業製)50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.142g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)2.84gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、カソード用インク(9)を調製した。
カソード用インク(1)の代わりにカソード用インク(9)を用いた以外は、実施例1の3と同様にして、カソード触媒層(9)を有する電極を作製した。また、カソード触媒層(9)における単位面積あたりの燃料電池用触媒(4)の質量は、1.67mg/cm2であった。
カソード触媒層(1)を有する電極の代わりにカソード触媒層(9)を有する電極を用いた以外は、実施例1の4と同様にして、MEA(9)を作製した。
MEA(1)の代わりにMEA(9)を用いた以外は、実施例1の5と同様にして、固体高分子形燃料電池の単セル(9)を作製した。
単セル(1)の代わりに単セル(9)を用いた以外は、実施例1の6と同様にして、単セル(9)における電流―電圧特性を測定し、最大出力密度を算出した。MEA(9)における触媒能、すなわち最大出力密度は、43mW/cm2であった。
1.インクの調製
参考実験4の1で調製した燃料電池用触媒(4)0.311gと、電子伝導性材料としてカーボンブラック(ケッチェンブラックEC300J、LION社製)0.044gとを、2−プロパノール(和光純薬工業製)50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.142g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)2.84gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、カソード用インク(10)を調製した。
カソード用インク(1)の代わりにカソード用インク(10)を用いた以外は、実施例1の3と同様にして、カソード触媒層(10)を有する電極を作製した。また、カソード触媒層(10)における単位面積あたりの燃料電池用触媒(4)の質量は、4.38mg/cm2であった。
カソード触媒層(1)を有する電極の代わりにカソード触媒層(10)を有する電極を用いた以外は、実施例1の4と同様にして、MEA(10)を作製した。
MEA(1)の代わりにMEA(10)を用いた以外は、実施例1の5と同様にして、固体高分子形燃料電池の単セル(10)を作製した。
単セル(1)の代わりに単セル(10)を用いた以外は、実施例1の6と同様にして、単セル(10)における電流―電圧特性を測定し、最大出力密度を算出した。MEA(10)における触媒能、すなわち最大出力密度は、180mW/cm2であった。
1.インクの調製
参考実験4の1で調製した燃料電池用触媒(4)0.284gと、電子伝導性材料としてカーボンブラック(ケッチェンブラックEC300J、LION社製)0.071gとを、2−プロパノール(和光純薬工業製)50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.036g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)2.84gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、カソード用インク(11)を調製した。
カソード用インク(1)の代わりにカソード用インク(11)を用いた以外は、実施例1の3と同様にして、カソード触媒層(11)を有する電極を作製した。また、カソード触媒層(11)における単位面積あたりの燃料電池用触媒(4)の質量は、4.0mg/cm2であった。
カソード触媒層(1)を有する電極の代わりにカソード触媒層(11)を有する電極を用いた以外は、実施例1の4と同様にして、MEA(11)を作製した。
MEA(1)の代わりにMEA(11)を用いた以外は、実施例1の5と同様にして、固体高分子形燃料電池の単セル(11)を作製した。
単セル(1)の代わりに単セル(11)を用いた以外は、実施例1の6と同様にして、単セル(11)における電流―電圧特性を測定し、最大出力密度を算出した。MEA(11)における触媒能、すなわち最大出力密度は、64mW/cm2であった。
1.インクの調製
参考実験4の1で調製した燃料電池用触媒(4)0.284gと、電子伝導性材料としてカーボンブラック(ケッチェンブラックEC300J、LION社製)0.071gとを、2−プロパノール(和光純薬工業製)50mlに加え、さらにプロトン伝導性材料(NAFION(登録商標);0.284g)を含有する水溶液(Nafion5%水溶液、和光純薬工業製)2.84gを入れて、超音波分散機(UT−106H型シャープマニファクチャリングシステム社製)で1時間混合することにより、カソード用インク(12)を調製した。
カソード用インク(1)の代わりにカソード用インク(12)を用いた以外は、実施例1の3と同様にして、カソード触媒層(12)を有する電極を作製した。また、カソード触媒層(12)における単位面積あたりの燃料電池用触媒(4)の質量は、4.0mg/cm2であった。
カソード触媒層(1)を有する電極の代わりにカソード触媒層(12)を有する電極を用いた以外は、実施例1の4と同様にして、MEA(12)を作製した。
MEA(1)の代わりにMEA(12)を用いた以外は、実施例1の5と同様にして、固体高分子形燃料電池の単セル(12)を作製した。
単セル(1)の代わりに単セル(12)を用いた以外は、実施例1の6と同様にして、単セル(12)における電流―電圧特性を測定し、最大出力密度を算出した。MEA(12)における触媒能、すなわち最大出力密度は、90mW/cm2であった。
1' アノードガス拡散層
2 カソード触媒層
3 アノード触媒層
4 電解質膜
11 膜電極接合体(MEA)
12 ガスケット
13 セパレーター
14 集電板
15 ラバーヒータ
21 固体高分子形燃料電池の単セル
22 カソード加湿器
23 アノード加湿器
24 電流−電圧特性測定装置
Claims (8)
- 燃料電池用触媒層を形成するためのインクであって、
燃料電池用触媒、電子伝導性材料、プロトン伝導性材料および溶媒を含み、
前記燃料電池用触媒がニオブを含む金属含有炭窒酸化物からなり、
前記金属含有炭窒酸化物が含有する金属原子の合計を1とすると、ニオブの原子数の比が0.95以上であり、
前記燃料電池用触媒の含有量Aと前記電子伝導性材料の含有量Bとの質量比をA/Bとし、
前記燃料電池用触媒および前記電子伝導性材料の合計含有量Cと、プロトン伝導性材料の含有量Dとの質量比をD/Cとするとき、
A/Bが4以上5以下、かつD/Cが0.2以上0.6以下であるか、または
A/Bが2以上6以下、かつD/Cが0.4以上0.5以下であり、
前記電子伝導性材料が炭素材料であることを特徴とするインク。 - 前記金属含有炭窒酸化物の一次粒子径が5nm〜1.5μmであることを特徴とする請求項1に記載のインク。
- 請求項1または2に記載のインクを用いて形成されることを特徴とする燃料電池用触媒層。
- 単位面積当たりの燃料電池用触媒の質量が、2.5〜4.3mg/cm2であることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池用触媒層。
- 燃料電池用触媒層とガス拡散層とを有する電極であって、前記燃料電池用触媒層が請求項3または4に記載の燃料電池用触媒層であることを特徴とする電極。
- カソードとアノードと前記カソード及び前記アノードの間に配置された電解質膜とを有する膜電極接合体であって、前記カソードが請求項5に記載の電極であることを特徴とする膜電極接合体。
- 請求項6に記載の膜電極接合体を備えることを特徴とする燃料電池。
- 請求項6に記載の膜電極接合体を備えることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
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