JP5858077B2 - 固体高分子形燃料電池用高電位安定担体および電極触媒 - Google Patents
固体高分子形燃料電池用高電位安定担体および電極触媒 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5858077B2 JP5858077B2 JP2014060159A JP2014060159A JP5858077B2 JP 5858077 B2 JP5858077 B2 JP 5858077B2 JP 2014060159 A JP2014060159 A JP 2014060159A JP 2014060159 A JP2014060159 A JP 2014060159A JP 5858077 B2 JP5858077 B2 JP 5858077B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode catalyst
- platinum
- supported
- electrode
- fine particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 50
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title description 11
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 title description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 113
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 47
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 25
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical group [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 12
- 239000000693 micelle Substances 0.000 claims description 12
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 27
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 22
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 17
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 16
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 13
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 12
- -1 oxynitrides Chemical class 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 6
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 6
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L (z)-4-oxopent-2-en-2-olate;platinum(2+) Chemical compound [Pt+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- SRYDOKOCKWANAE-UHFFFAOYSA-N hexadecane-1,1-diol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(O)O SRYDOKOCKWANAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000851 scanning transmission electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001075 voltammogram Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N strontium nitrate Chemical compound [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010757 Reduction Activity Effects 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QZRHHEURPZONJU-UHFFFAOYSA-N iron(2+) dinitrate nonahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QZRHHEURPZONJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GJKFIJKSBFYMQK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GJKFIJKSBFYMQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L oxygen(2-);titanium(4+);sulfate Chemical compound [O-2].[Ti+4].[O-]S([O-])(=O)=O DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 125000004151 quinonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910000348 titanium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
C+2H2O→CO2+4H++4e−(E0 =0.207V vs RHE)
・・・(1)
また、担体を金属酸化物にして耐久性を向上させる試みがあるものの、その導電性が小さいため、集電体としての機能を十分に発揮できない。現状では、前記特許文献7にあるように、担体に炭素(カーボンブラック、グラファイト化カーボン等)の添加を必要としている。
本発明は、上記の課題に対し、0.9V以上の高電位において溶解や腐食等がおきず、PEFCの作動条件下で安定に存在し、高い導電率を有する金属酸化物および金属窒化物の微粒子担体および該担体に、ナノサイズに粒径を制御したPtおよびまたはPt合金を担持した高性能電極触媒を提供することにある。
(1)金属伝導性を有する、ランタンとストロンチウムと鉄を含有する酸化物であることを特徴とする電極触媒用微粒子担体。
(2)平均粒子径が1〜20nmのPtを、(1)に記載の電極触媒用微粒子担体に担持させたことを特徴とする電極触媒。
(3)金属イオンを含む水溶液をミスト化することと、前記ミスト化した水溶液をプラズマ炎中に導入し熱処理を行うこと、を特徴とする(1)に記載の電極触媒用微粒子担体の製造方法。
(4)前記プラズマ炎のプラズマはアルゴンガスプラズマであることを特徴とする(3)に記載の電極触媒用微粒子担体の製造方法。
(5)白金錯体を含む有機溶液を調製することと、前記白金錯体を含む有機溶液と界面活性剤を混合し、ミセル溶液を調製することと、前記ミセル溶液を還元し、白金微粒子の分散液を調製することと、前記白金微粒子の分散液に、(3)又は(4)のいずれかに記載の製造方法により製造された電極触媒用微粒子担体の分散液を混合し、前記白金微粒子を前記電極触媒用微粒子担体に担持させることと、
を特徴とする電極触媒の製造方法。
(6)(2)に記載の電極触媒又は請求項5に記載の電極触媒の製造方法により製造された電極触媒を備えたことを特徴とする燃料電池。
本発明の金属酸化物、金属窒化物の各微粒子は、それ自体導電性を持つため、炭素を含まずに電極用の触媒担体として利用できる。導電率は好ましくは10S/cm以上を有すれば、所望の電極性能を得ることができる。また、その際、各微粒子の比表面積は3m2/g上あり、好ましくは40m2/g以上あることが望まれる。これは、担体の比表面積が上記値より小さい場合、1〜20nmの白金および白金合金触媒が、担体上にて凝集し粗大化するためである。このとき1nm未満であれば、電極反応が進行していくうちに溶解してしまい、また20nm以上では所望の電極性能が得られない。またこのときの担持量は1〜40重量%であることが望ましい。
RFプラズマ法にて合成されたTiN(比表面積44m2/g)50.25mgを、ジフェニルエーテル2.5mlに入れ、超音波分散機にて30分間混合し、TiNの分散液を調製した。ジフェニルエーテル10ml中に白金アセチルアセトナートを50.6mg、ヘキサデカンジオール260mgを入れ、110℃窒素気流中で30分間混合し、白金錯体を含む有機溶液を調製した。得られた溶液に界面活性剤としてオレイン酸85ml、オレイルアミン酸80ml入れ、220℃窒素気流中で30分間混合し、オレイン酸およびオレイルアミン酸で構成され、白金イオンを内包したミセルを含む溶液を調製した。上記溶液に水素化トリエチルホウ素リチウムテトラヒドロフラン溶液を1ml加え、270℃窒素気流中30分間混合することで、上記ミセル中に白金イオンを還元し、界面活性剤に覆われた白金微粒子の分散液を調製した。得られた分散液を200℃まで徐冷し、そこに上記TiN分散液を混合して、270℃窒素気流中30分間混合し、界面活性剤で覆われた白金微粒子をそれぞれのTiN粉末表面に吸着させた。TiN微粒子を室温にてろ過し、エタノールでの洗浄を数回行った。60℃にて乾燥後、電気炉にて400℃にて加熱処理し、TiN微粒子表面の有機物を除去することで、Ptを担持したTiN電極粉末を得た。
硫酸チタン(24重量%水溶液)2.78gを29.5mlの水に混合し、Tiイオンを含む水溶液を調製した。上記水溶液を入れたガラス製のフラスコを、水を張ったトレー内に設置し、トレー内の超音波噴霧器を用いて上記水溶液をミストにした。上記フラスコ内にアルゴンガスを流し、上記ミストをアルゴンガスプラズマ内に導入した。その際のプラズマの出力は0.6kWとした。プラズマ内を通過した上記アルゴンガスを純水(比抵抗10MΩ以上)の入ったトラップに通し、アルゴン内の粉末を純水内に分散させた。得られた分散液をろ過して、担体前駆体粉末を得た。上記前駆体粉末を水素中1100℃にて還元し、粉末X線回折法にて相の同定を行った。得られたTi4O754.5mgをジフェニルエーテル2.5mlに入れ、超音波分散機にて30分間混合し、Ti4O7の分散液を調製した。また、白金アセチルアセトナートを50.6mg、ヘキサデカンジオール260mgをジフェニルエーテル10mlに入れ、110℃窒素気流中で30分間混合し、白金錯体を含む有機溶液を調製した。得られた溶液に界面活性剤としてオレイン酸85ml、オレイルアミン酸80ml入れ、220℃窒素気流中で30分間混合し、オレイン酸およびオレイルアミン酸で構成され、白金イオンを内包したミセルを含む溶液を調製した。上記溶液に水素化トリエチルホウ素リチウムテトラヒドロフラン溶液を1ml加え、270℃窒素気流中30分間混合することで、上記ミセル中の白金イオンを還元し、界面活性剤に覆われた白金微粒子の分散液を調製した。得られた分散液を200℃まで徐冷し、そこに上記Ti4O7分散液を混合して、270℃窒素気流中30分間混合し、界面活性剤で覆われた白金微粒子をTi4O7粉末表面に吸着させた。このTi4O7微粒子が分散した分散液を室温にてろ過し、得られた粉末をエタノールで数回洗浄した。60℃にて乾燥後、電気炉にて400℃にて加熱処理し、Ti4O7微粒子表面の有機物を除去して、Ptを担持したTi4O7電極粉末を得た。
硝酸ランタン六水和物0.649g、硝酸ストロンチウム0.410g、硝酸鉄九水和物1.21gを水30mlに溶解させ、La,SrおよびFeイオンを含む水溶液を調製した。上記水溶液を入れたガラス製のフラスコを、水を張ったトレー内に設置し、トレー内の超音波噴霧器を用いて上記水溶液をミストにした。上記フラスコ内にアルゴンガスを流し、ミストとアルゴンガスをプラズマ内に導入した。その際のプラズマの出力は0.6kWとした。プラズマを通過したアルゴンガスを、純水(比抵抗10MΩ以上)を入れたトラップに通し、アルゴンガス内の粉末を純水に分散させた。得られた分散液をろ過することで、(La0.6Sr0.4)FeO3-δ担体粉末を得た。
(La0.6Sr0.4)FeO3-δ粉末24.6mgをジフェニルエーテル2.5mlに入れ、超音波分散機にて30分間混合し、(La0.6Sr0.4)FeO3-δの分散液を調製した。ジフェニルエーテル10ml中に白金アセチルアセトナートを8.0mg、ヘキサデカンジオール260mgを入れ、110℃窒素気流中で30分間混合し、白金錯体を含む有機溶液を調製した。得られた溶液に界面活性剤としてオレイン酸85ml、オレイルアミン酸80ml入れ、220℃窒素気流中で30分間混合し、オレイン酸およびオレイルアミン酸で構成され、白金イオンを内包したミセルを含む溶液を調製した。上記溶液に水素化トリエチルホウ素リチウムテトラヒドロフラン溶液を1ml加え、270℃窒素気流中30分間混合することで、上記ミセル中に白金イオンを還元し、界面活性剤に覆われた白金微粒子の分散液を調製した。得られた分散液を200℃まで徐冷し、そこに上記(La0.6Sr0.4)FeO3-δ分散液を混合して、270℃窒素気流中30分間混合し、界面活性剤で覆われた白金微粒子を(La0.6Sr0.4)FeO3-δ粉末表面に吸着させた。この(La0.6Sr0.4)FeO3-δ微粒子を室温にてろ過し、エタノールでの洗浄を数回行った。60℃にて乾燥後、電気炉にて400℃にて加熱処理し、(La0.6Sr0.4)FeO3-δ微粒子表面の有機物を除去することで、Ptを担持した(La0.6Sr0.4)FeO3-δ電極粉末を得た。
Claims (5)
- 導電性を有する、ランタンとストロンチウムと鉄と酸素からなるペロブスカイト型酸化物であることを特徴とする電極触媒用微粒子担体。
- 平均粒子径が1〜20nmのPtを、請求項1に記載の電極触媒用微粒子担体に担持させたことを特徴とする電極触媒。
- 金属イオンを含む水溶液をミスト化することと、
前記ミスト化した水溶液をプラズマ炎中に導入し熱処理を行うこと、
を特徴とする請求項1に記載の電極触媒用微粒子担体の製造方法。 - 前記プラズマ炎のプラズマはアルゴンガスプラズマであることを特徴とする請求項3に記載の電極触媒用微粒子担体の製造方法。
- 白金錯体を含む有機溶液を調製することと、
前記白金錯体を含む有機溶液と界面活性剤を混合し、ミセル溶液を調製することと、
前記ミセル溶液を還元し、白金微粒子の分散液を調製することと、
前記白金微粒子の分散液に、請求項3又は4のいずれかに記載の製造方法により製造された電極触媒用微粒子担体の分散液を混合し、前記白金微粒子を前記電極触媒用微粒子担体に担持させることと、
を特徴とする電極触媒の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014060159A JP5858077B2 (ja) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 固体高分子形燃料電池用高電位安定担体および電極触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014060159A JP5858077B2 (ja) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 固体高分子形燃料電池用高電位安定担体および電極触媒 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009121269A Division JP2010272248A (ja) | 2009-05-19 | 2009-05-19 | 固体高分子形燃料電池用高電位安定担体および電極触媒 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014146602A JP2014146602A (ja) | 2014-08-14 |
JP5858077B2 true JP5858077B2 (ja) | 2016-02-10 |
Family
ID=51426645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014060159A Active JP5858077B2 (ja) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 固体高分子形燃料電池用高電位安定担体および電極触媒 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5858077B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2020175114A1 (ja) * | 2019-02-26 | 2021-12-23 | 堺化学工業株式会社 | 電極材料及びそれを用いた電極 |
CN111905808A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-10 | 兰东辉 | 一种基于石墨烯的复合材料及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005046808A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Seimi Chem Co Ltd | 水素生成触媒 |
JP4876373B2 (ja) * | 2004-04-23 | 2012-02-15 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池用カソードおよびその製造方法 |
JP2011067744A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Dowa Holdings Co Ltd | 水素製造用触媒、水素製造方法、水素製造装置および燃料電池システム |
-
2014
- 2014-03-24 JP JP2014060159A patent/JP5858077B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014146602A (ja) | 2014-08-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Walter et al. | Perspective on intermetallics towards efficient electrocatalytic water-splitting | |
Wang et al. | Strategies toward high‐performance cathode materials for lithium–oxygen batteries | |
JP2010272248A (ja) | 固体高分子形燃料電池用高電位安定担体および電極触媒 | |
Wang et al. | Three-dimensionally porous graphene–carbon nanotube composite-supported PtRu catalysts with an ultrahigh electrocatalytic activity for methanol oxidation | |
Ahmadi et al. | Pt–Co alloy nanoparticles synthesized on sulfur-modified carbon nanotubes as electrocatalysts for methanol electrooxidation reaction | |
Naik et al. | Two-dimensional oxygen-deficient TiO2 nanosheets-supported Pt nanoparticles as durable catalyst for oxygen reduction reaction in proton exchange membrane fuel cells | |
JP5515019B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池用酸化物系高電位安定担体 | |
JP5322110B2 (ja) | 燃料電池用カソード電極材料の製造方法及び燃料電池用カソード電極材料並びに該カソード電極材料を用いた燃料電池 | |
Ghouri et al. | Co/CeO2-decorated carbon nanofibers as effective non-precious electro-catalyst for fuel cells application in alkaline medium | |
Qin et al. | Enhanced methanol oxidation activity and stability of Pt particles anchored on carbon-doped TiO2 nanocoating support | |
Mahendiran et al. | Synthesis of a carbon-coated NiO/MgO core/shell nanocomposite as a Pd electro-catalyst support for ethanol oxidation | |
Zoladek et al. | Evaluation of reduced-graphene-oxide-supported gold nanoparticles as catalytic system for electroreduction of oxygen in alkaline electrolyte | |
Esfahani et al. | Stable and methanol tolerant Pt/TiOx-C electrocatalysts for the oxygen reduction reaction | |
Kim et al. | The plasma-assisted formation of Ag@ Co3O4 core-shell hybrid nanocrystals for oxygen reduction reaction | |
Qin et al. | Pd nanoparticles anchored on carbon-doped TiO2 nanocoating support for ethanol electrooxidation in alkaline media | |
Kim et al. | Preparation of Pt/NiO-C electrocatalyst and heat-treatment effect on its electrocatalytic performance for methanol oxidation | |
Han et al. | PtRu nanoalloys loaded on graphene and TiO2 nanotubes co-modified Ti wire as an active and stable methanol oxidation electrocatalyst | |
Wu et al. | Carbon supported PdO with improved activity and stability for oxygen reduction reaction in alkaline solution | |
CN112640168A (zh) | 燃料电池用阳极催化剂层和使用该催化剂层的燃料电池 | |
Yuasa | Molten salt synthesis of Nb-doped TiO2 rod-like particles for use in bifunctional oxygen reduction/evolution electrodes | |
Alfi et al. | A facile route for the preparation of new Pd/La2O3 catalyst with the lowest palladium loading by a new reduction system as a high performance catalyst towards ethanol oxidation | |
CN112640169A (zh) | 燃料电池用阳极催化剂层和使用该催化剂层的燃料电池 | |
JP2020161272A (ja) | 電極材料、並びに電極、膜電極接合体及び固体高分子形燃料電池 | |
JP5858077B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池用高電位安定担体および電極触媒 | |
Chao et al. | Constructing LaNiO3/NiO heterostructure via selective dissolution of A-site cations from La1− xSrxNiO3 for promoting oxygen evolution reaction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150327 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150728 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150925 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151110 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151130 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5858077 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |