JPH05174838A - 触媒担持構造とそれを用いた燃料電池用電極及び燃料電池 - Google Patents
触媒担持構造とそれを用いた燃料電池用電極及び燃料電池Info
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- JPH05174838A JPH05174838A JP3344423A JP34442391A JPH05174838A JP H05174838 A JPH05174838 A JP H05174838A JP 3344423 A JP3344423 A JP 3344423A JP 34442391 A JP34442391 A JP 34442391A JP H05174838 A JPH05174838 A JP H05174838A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極触媒担持に際し、予め担持基材表面に金
属酸化物層を形成した後、白金属層を形成させる事によ
り、劣化の少ない触媒を形成させる事、及び該方法で形
成した触媒を用い燃料電池の電極を形成する事により、
放電性能にすぐれた燃料電池を提供する事を目的とす
る。 【構成】 触媒担持基材１の周りに金属酸化物層２を形
成させ、その周りに白金属層３を担持させる構成になっ
ており、前記金属酸化物層を熱分解法により形成させこ
れを、白金層の塩化物溶液中に浸漬させることにより、
触媒比表面積の大きな白金属触媒の担持構造ができる。
属酸化物層を形成した後、白金属層を形成させる事によ
り、劣化の少ない触媒を形成させる事、及び該方法で形
成した触媒を用い燃料電池の電極を形成する事により、
放電性能にすぐれた燃料電池を提供する事を目的とす
る。 【構成】 触媒担持基材１の周りに金属酸化物層２を形
成させ、その周りに白金属層３を担持させる構成になっ
ており、前記金属酸化物層を熱分解法により形成させこ
れを、白金層の塩化物溶液中に浸漬させることにより、
触媒比表面積の大きな白金属触媒の担持構造ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、白金属触媒の担持構造
に関するものであり、さらにその担持構造で触媒を担持
させて用いた燃料電池用電極とその電極を用いた燃料電
池に関するものである。
に関するものであり、さらにその担持構造で触媒を担持
させて用いた燃料電池用電極とその電極を用いた燃料電
池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料極と酸素極が電解質に接してなる燃
料電池において、燃料極および酸素極での反応即ち、燃
料の酸化反応および酸素のイオン化反応を如何に効率良
くさせるかによって、燃料電池の特性が左右される。こ
れら反応の効率を上げるためには白金、パラジュウム、
ロジュウム、ルテニウム、イリディウム等の白金属触媒
が一般に使用されている。
料電池において、燃料極および酸素極での反応即ち、燃
料の酸化反応および酸素のイオン化反応を如何に効率良
くさせるかによって、燃料電池の特性が左右される。こ
れら反応の効率を上げるためには白金、パラジュウム、
ロジュウム、ルテニウム、イリディウム等の白金属触媒
が一般に使用されている。
【０００３】この白金触媒の担持方法としては一般にＡ
ｌｌｅｎ等の方法（Ｈ.Ｇ.Ｐetrowet al.,Ｕ.Ｓ.Ｐ.39
92512（1976））あるいはＪａｌａｎ等の方法（Ｖ.Ｍ.
Ｊalan et al.,Ｕ.Ｓ.Ｐ.4136059（1979））が用いら
れている。これらの方法では塩化白金酸を亜硫酸水素ナ
トリウム（ＮａＨＳＯ4）あるいはチオ硫酸ナトリウム
（Ｎａ2Ｓ2Ｏ4）により還元することにより中間段階で
白金の硫黄化合物が生成する結果、白金の粒成長が抑え
られ極めて細かく、しかも粒径分布が揃った触媒を得る
ことができる。
ｌｌｅｎ等の方法（Ｈ.Ｇ.Ｐetrowet al.,Ｕ.Ｓ.Ｐ.39
92512（1976））あるいはＪａｌａｎ等の方法（Ｖ.Ｍ.
Ｊalan et al.,Ｕ.Ｓ.Ｐ.4136059（1979））が用いら
れている。これらの方法では塩化白金酸を亜硫酸水素ナ
トリウム（ＮａＨＳＯ4）あるいはチオ硫酸ナトリウム
（Ｎａ2Ｓ2Ｏ4）により還元することにより中間段階で
白金の硫黄化合物が生成する結果、白金の粒成長が抑え
られ極めて細かく、しかも粒径分布が揃った触媒を得る
ことができる。
【０００４】以下、この一例として白金をカーボンへ担
持させる方法を示す。先ず、塩化白金酸（Ｈ2ＰｔＣ
ｌ6）１ｇを２５０ccの蒸留水に溶解させ、これに３０
ｗｔ％の過酸化水素を攪拌しながら１０．６cc加えた
後、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ2Ｓ2Ｏ4）水溶液（６０
ｇ／ｌ）１０６ccを攪拌しながら加える事によりコロイ
ド状の白金を作成する。このコロイド状白金を、予め担
持させたいカーボンを蒸溜水１００に対し１の重量割合
となるよう超音波攪拌機を用い充分に分散させたカーボ
ン分解溶液を作成し、この分散溶液を６０℃に加温しな
がら滴下させカーボンに白金触媒を担持させる。この白
金担持カーボンを吸引濾過し、蒸溜水で充分洗浄を行う
ことによりカーボンに白金を担持させる。
持させる方法を示す。先ず、塩化白金酸（Ｈ2ＰｔＣ
ｌ6）１ｇを２５０ccの蒸留水に溶解させ、これに３０
ｗｔ％の過酸化水素を攪拌しながら１０．６cc加えた
後、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ2Ｓ2Ｏ4）水溶液（６０
ｇ／ｌ）１０６ccを攪拌しながら加える事によりコロイ
ド状の白金を作成する。このコロイド状白金を、予め担
持させたいカーボンを蒸溜水１００に対し１の重量割合
となるよう超音波攪拌機を用い充分に分散させたカーボ
ン分解溶液を作成し、この分散溶液を６０℃に加温しな
がら滴下させカーボンに白金触媒を担持させる。この白
金担持カーボンを吸引濾過し、蒸溜水で充分洗浄を行う
ことによりカーボンに白金を担持させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のＡｌ
ｌｅｎ等の方法あるいは、Ｊａｌａｎ等の方法で作成し
たコロイド状白金属触媒には硫黄成分が残存してしま
う。硫黄成分が残っていると、燃料電池の電極用触媒と
して用いた場合、その電極反応が硫黄により阻害され特
性の経時的な劣化が大きくなるという問題を生ずる。そ
こで残留硫黄を取り除く処理がなされるが、完全に取り
除くことはきわめて困難とされている。
ｌｅｎ等の方法あるいは、Ｊａｌａｎ等の方法で作成し
たコロイド状白金属触媒には硫黄成分が残存してしま
う。硫黄成分が残っていると、燃料電池の電極用触媒と
して用いた場合、その電極反応が硫黄により阻害され特
性の経時的な劣化が大きくなるという問題を生ずる。そ
こで残留硫黄を取り除く処理がなされるが、完全に取り
除くことはきわめて困難とされている。
【０００６】さらにコロイド状白金触媒の担持が単に基
材との混合により行っているだけで触媒と基材との間で
の電子的接合が充分でないため電極反応において抵抗成
分が大きくなると同時に触媒の物理的な剥離が生じ易
く、燃料電池を作成した際、経時的な劣化が大きく認め
られるようになるという数々の問題を有していた。
材との混合により行っているだけで触媒と基材との間で
の電子的接合が充分でないため電極反応において抵抗成
分が大きくなると同時に触媒の物理的な剥離が生じ易
く、燃料電池を作成した際、経時的な劣化が大きく認め
られるようになるという数々の問題を有していた。
【０００７】本発明は、上記課題を解決した触媒の担持
構造を提供するとともに、この構造を用いた優れた燃料
電池用電極及び燃料電池を提供することを目的としてい
る。
構造を提供するとともに、この構造を用いた優れた燃料
電池用電極及び燃料電池を提供することを目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、触媒担持基材にあらかじめ有機金属化合物
の熱分解法により金属酸化物を主体とする層を形成さ
せ、これを白金属の塩化物溶液中に浸漬させることによ
り白金属触媒を触媒担持基材表面に析出させた構成であ
る。
するために、触媒担持基材にあらかじめ有機金属化合物
の熱分解法により金属酸化物を主体とする層を形成さ
せ、これを白金属の塩化物溶液中に浸漬させることによ
り白金属触媒を触媒担持基材表面に析出させた構成であ
る。
【０００９】
【作用】本発明は上記した構成により、白金属の塩化物
溶液がこれら基材に対してその溶液の付着性が改善さ
れ、基材表面に存在する細孔内部にまで触媒を析出させ
る事が可能となる。さらに、白金属の析出量が基材表面
に形成された金属酸化物量以上には析出しないため、白
金属の析出が一定しており均一な厚さの触媒を形成する
ことができるものである。
溶液がこれら基材に対してその溶液の付着性が改善さ
れ、基材表面に存在する細孔内部にまで触媒を析出させ
る事が可能となる。さらに、白金属の析出量が基材表面
に形成された金属酸化物量以上には析出しないため、白
金属の析出が一定しており均一な厚さの触媒を形成する
ことができるものである。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。
明する。
【００１１】図１は本発明の一実施例による触媒形成工
程概略図である。図に示すように、触媒担持基材１の周
りに金属酸化物層２を形成させ、その周りに白金属層３
を担持させている。
程概略図である。図に示すように、触媒担持基材１の周
りに金属酸化物層２を形成させ、その周りに白金属層３
を担持させている。
【００１２】図２は本発明の一実施例による電極構成概
略図である。図に示すように、カーボン電極４はステン
レスメッシュ５を中心に構成されており、ステンレスメ
ッシュ５には、リード電極６が接続されている。カーボ
ン電極４の周りにはカーボンを主成分とするペースト状
物７が形成され、それをイオン交換膜８をはさんで両側
に設けた構成になっている。
略図である。図に示すように、カーボン電極４はステン
レスメッシュ５を中心に構成されており、ステンレスメ
ッシュ５には、リード電極６が接続されている。カーボ
ン電極４の周りにはカーボンを主成分とするペースト状
物７が形成され、それをイオン交換膜８をはさんで両側
に設けた構成になっている。
【００１３】図３は、本発明の一実施例による燃料電池
の概略断面図である。ポリカーボネート製のプラスチッ
ク容器９は断面ａをボルト１０、ナット１１によって密
着させている。１２は放電の際生成する水の排出孔であ
る。
の概略断面図である。ポリカーボネート製のプラスチッ
ク容器９は断面ａをボルト１０、ナット１１によって密
着させている。１２は放電の際生成する水の排出孔であ
る。
【００１４】（実施例１）白金−カーボン触媒作成法及
びその特性について検討した。図１（ａ）に示すように
触媒担持基材１として、比表面積２５０m2／ｇのグラフ
ァイトを用いた。次にこのグラファイトを１ｍｏｌ／ｌ
の酢酸亜鉛（Ｚｎ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・２Ｈ 2Ｏ）のエタ
ノール溶液に超音波で攪拌しながら１０分間浸漬後、前
記グラファイトを吸引濾過した後空気中で３００℃で加
熱処理を行い、第１図（ｂ）に示すようにその表面に酢
酸亜鉛を主体とした金属酸化物層２を設け、つづいて還
元性雰囲気中で加熱した。その後、前記金属酸化物層２
を形成した前記グラファイトを塩化白金酸水溶液を（３
００mg／ｌ塩化白金水溶液を塩酸にてｐＨ５に調整）中
に１分間浸漬し、その表面に白金属層３として白金を析
出させた。
びその特性について検討した。図１（ａ）に示すように
触媒担持基材１として、比表面積２５０m2／ｇのグラフ
ァイトを用いた。次にこのグラファイトを１ｍｏｌ／ｌ
の酢酸亜鉛（Ｚｎ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・２Ｈ 2Ｏ）のエタ
ノール溶液に超音波で攪拌しながら１０分間浸漬後、前
記グラファイトを吸引濾過した後空気中で３００℃で加
熱処理を行い、第１図（ｂ）に示すようにその表面に酢
酸亜鉛を主体とした金属酸化物層２を設け、つづいて還
元性雰囲気中で加熱した。その後、前記金属酸化物層２
を形成した前記グラファイトを塩化白金酸水溶液を（３
００mg／ｌ塩化白金水溶液を塩酸にてｐＨ５に調整）中
に１分間浸漬し、その表面に白金属層３として白金を析
出させた。
【００１５】次に図２に示すような燃料電池用電極を作
成した。まず、比表面積３００m2／ｇのカーボンブラッ
クを予めバインダーとしてフッ素樹脂（商品名 ポリフ
ロンディスパージョン（ダイキン製））と９：１，１：
１（重量比）の割合で混合した二種類のペースト状カー
ボンを作成した後、この二種類のペースト状カーボンを
１：１（重量比）で混合したものを図２（ａ）に示すよ
うにステンレスメッシュ５が中心になるように板状にプ
レス成形し、カーボン電極４とした。こうして作成した
カーボン電極４の周りに、白金を担持させている前記グ
ラファイトを予め前記フッ素樹脂と９：１，１：１（重
量比）の割合で混合した二種類のペースト状グラファイ
トを作成した後、この二種類のペースト状グラファイト
を１：１（重量比）で混合したものを図２（ｂ）に示す
ようにプレス成形し電極（縦２０mm、横２０mm、厚さ１
mm）を作成した。
成した。まず、比表面積３００m2／ｇのカーボンブラッ
クを予めバインダーとしてフッ素樹脂（商品名 ポリフ
ロンディスパージョン（ダイキン製））と９：１，１：
１（重量比）の割合で混合した二種類のペースト状カー
ボンを作成した後、この二種類のペースト状カーボンを
１：１（重量比）で混合したものを図２（ａ）に示すよ
うにステンレスメッシュ５が中心になるように板状にプ
レス成形し、カーボン電極４とした。こうして作成した
カーボン電極４の周りに、白金を担持させている前記グ
ラファイトを予め前記フッ素樹脂と９：１，１：１（重
量比）の割合で混合した二種類のペースト状グラファイ
トを作成した後、この二種類のペースト状グラファイト
を１：１（重量比）で混合したものを図２（ｂ）に示す
ようにプレス成形し電極（縦２０mm、横２０mm、厚さ１
mm）を作成した。
【００１６】こうして作成した電極を図２（ｃ）に示す
ように、厚さ１３０μｍのイオン交換膜（商品名 ナフ
ィオン１１７（アルドリ、４社製））を挟んでホットプ
レスを用い加圧一体化した。
ように、厚さ１３０μｍのイオン交換膜（商品名 ナフ
ィオン１１７（アルドリ、４社製））を挟んでホットプ
レスを用い加圧一体化した。
【００１７】この一体化した素子を用いた燃料電池の構
成を図３に示す。この燃料電池で、陰極側には水素ガス
を、陽極側には酸素ガスを導入し、外部負荷１３を通し
て動作試験を行った。図４，図５は、その結果を示した
ものである。
成を図３に示す。この燃料電池で、陰極側には水素ガス
を、陽極側には酸素ガスを導入し、外部負荷１３を通し
て動作試験を行った。図４，図５は、その結果を示した
ものである。
【００１８】図４は、電流負荷に対する放電電圧を示し
ており、（ａ）は本実施例の燃料電池の特性を示してお
り、（ｂ）は従来例の燃料電池の特性を示している。明
らかに本実施例の燃料電池の特性が優れていることがわ
かる。これは、触媒の担持基材の表面積が従来のものに
比べて大きくなっていることを示している。
ており、（ａ）は本実施例の燃料電池の特性を示してお
り、（ｂ）は従来例の燃料電池の特性を示している。明
らかに本実施例の燃料電池の特性が優れていることがわ
かる。これは、触媒の担持基材の表面積が従来のものに
比べて大きくなっていることを示している。
【００１９】図５は、連続負荷試験結果を示しており、
（ａ）は本実施例の燃料電池の特性を示しており、
（ｂ）は従来例の燃料電池の特性を示している。（ａ）
は８０００時間を経過しても異常なく動作しているのに
対し、（ｂ）は暫時放電電圧が低下している様子が示さ
れている。これは、触媒の経時的な劣化によるもので、
本実施例が、経時劣化の少ない触媒担持構造となってい
ることを示している。
（ａ）は本実施例の燃料電池の特性を示しており、
（ｂ）は従来例の燃料電池の特性を示している。（ａ）
は８０００時間を経過しても異常なく動作しているのに
対し、（ｂ）は暫時放電電圧が低下している様子が示さ
れている。これは、触媒の経時的な劣化によるもので、
本実施例が、経時劣化の少ない触媒担持構造となってい
ることを示している。
【００２０】（実施例２）担持させる触媒を白金からパ
ラジュウム触媒に代えた以外は実施例１と全く同様にし
て電極を作成し燃料電池を構成した。
ラジュウム触媒に代えた以外は実施例１と全く同様にし
て電極を作成し燃料電池を構成した。
【００２１】パラジュウム触媒の担持は、担持させるカ
ーボンとして比表面積２５０m2／ｇのグラファイトを用
い、該グラファイトを１ｍｏｌ／ｌの酢酸亜鉛（Ｚｎ
（ＣＨ 3ＣＯＯ）2・２Ｈ2Ｏ）のエタノール溶液に超音
波で攪拌しながら１０分間浸漬後、該グラファイトを吸
引濾過した後、空気中で３００℃で加熱処理を行い、そ
の表面に酢酸亜鉛を主体とした層を設け、つづいて還元
性雰囲気中で加熱した。
ーボンとして比表面積２５０m2／ｇのグラファイトを用
い、該グラファイトを１ｍｏｌ／ｌの酢酸亜鉛（Ｚｎ
（ＣＨ 3ＣＯＯ）2・２Ｈ2Ｏ）のエタノール溶液に超音
波で攪拌しながら１０分間浸漬後、該グラファイトを吸
引濾過した後、空気中で３００℃で加熱処理を行い、そ
の表面に酢酸亜鉛を主体とした層を設け、つづいて還元
性雰囲気中で加熱した。
【００２２】その後、酢酸亜鉛を主体とする金属酸化物
層を形成したカーボンを塩化パラジュウム水溶液（３０
０mg／ｌ塩化パラジュウム水溶液を塩酸にてｐＨ５に調
整）中に１分間浸漬し、その表面にパラジュウムを析出
させた。
層を形成したカーボンを塩化パラジュウム水溶液（３０
０mg／ｌ塩化パラジュウム水溶液を塩酸にてｐＨ５に調
整）中に１分間浸漬し、その表面にパラジュウムを析出
させた。
【００２３】該触媒を用い実施例１と同様にして電極を
構成した後、燃料電池を作成し、その特性を検討したと
ころ、実施例１と全く同様の特性を示した。
構成した後、燃料電池を作成し、その特性を検討したと
ころ、実施例１と全く同様の特性を示した。
【００２４】（実施例３）担持させる触媒を白金からロ
ジュウム触媒に代えた以外は実施例１と全く同様にして
電極を作成し燃料電池を構成した。
ジュウム触媒に代えた以外は実施例１と全く同様にして
電極を作成し燃料電池を構成した。
【００２５】ロジュウム触媒の担持は、担持させるカー
ボンとして比表面積２５０m2／ｇのグラファイトを用
い、該グラファイトを１ｍｏｌ／ｌの酢酸亜鉛（Ｚｎ
（ＣＨ3ＣＯＯ）2・２Ｈ2Ｏ）のエタノール溶液に超音
波で攪拌しながら１０分間浸漬後、該グラファイトを吸
引濾過した後、空気中で３００℃で加熱処理を行い、そ
の表面に酢酸亜鉛を主体とした層を設け、つづいて還元
性雰囲気中で加熱した。
ボンとして比表面積２５０m2／ｇのグラファイトを用
い、該グラファイトを１ｍｏｌ／ｌの酢酸亜鉛（Ｚｎ
（ＣＨ3ＣＯＯ）2・２Ｈ2Ｏ）のエタノール溶液に超音
波で攪拌しながら１０分間浸漬後、該グラファイトを吸
引濾過した後、空気中で３００℃で加熱処理を行い、そ
の表面に酢酸亜鉛を主体とした層を設け、つづいて還元
性雰囲気中で加熱した。
【００２６】その後、酢酸亜鉛を主体とする金属酸化物
層を形成したカーボンを塩化ロジュウム水溶液（２５０
mg／ｌ塩化ロジュウム水溶液を塩酸にてｐＨ５に調整）
中に１分間浸漬し、その表面にロジュウムを析出させ
た。
層を形成したカーボンを塩化ロジュウム水溶液（２５０
mg／ｌ塩化ロジュウム水溶液を塩酸にてｐＨ５に調整）
中に１分間浸漬し、その表面にロジュウムを析出させ
た。
【００２７】該触媒を用い実施例１と同様にして電極を
構成した後、燃料電池を作成し、その特性を検討したと
ころ、実施例１と全く同様の特性を示した。
構成した後、燃料電池を作成し、その特性を検討したと
ころ、実施例１と全く同様の特性を示した。
【００２８】（実施例４）担持させる触媒を白金からル
テニウム触媒に代えた以外は実施例１と全く同様にして
電極を作成し燃料電池を構成した。
テニウム触媒に代えた以外は実施例１と全く同様にして
電極を作成し燃料電池を構成した。
【００２９】ルテニウム触媒の担持は、担持させるカー
ボンとして比表面積２５０m2／ｇのグラファイトを用
い、該グラファイトを１ｍｏｌ／ｌの酢酸亜鉛（Ｚｎ
（ＣＨ3ＣＯＯ）2・２Ｈ2Ｏ）のエタノール溶液に超音
波で攪拌しながら１０分間浸漬後、該グラファイトを吸
引濾過した後、空気中で３００℃で加熱処理を行い、そ
の表面に酢酸亜鉛を主体とした層を設け、つづいて還元
性雰囲気中で加熱した。
ボンとして比表面積２５０m2／ｇのグラファイトを用
い、該グラファイトを１ｍｏｌ／ｌの酢酸亜鉛（Ｚｎ
（ＣＨ3ＣＯＯ）2・２Ｈ2Ｏ）のエタノール溶液に超音
波で攪拌しながら１０分間浸漬後、該グラファイトを吸
引濾過した後、空気中で３００℃で加熱処理を行い、そ
の表面に酢酸亜鉛を主体とした層を設け、つづいて還元
性雰囲気中で加熱した。
【００３０】その後、酢酸亜鉛を主体とする金属酸化物
層を形成したカーボンを塩化ルテニウム水溶液（３００
mg／ｌ塩化ルテニウム水溶液を塩酸にてｐＨ５に調整）
中に１分間浸漬し、その表面にルテニウムを析出させ
た。
層を形成したカーボンを塩化ルテニウム水溶液（３００
mg／ｌ塩化ルテニウム水溶液を塩酸にてｐＨ５に調整）
中に１分間浸漬し、その表面にルテニウムを析出させ
た。
【００３１】該触媒を用い実施例１と同様にして電極を
構成した後、燃料電池を作成し、その特性を検討したと
ころ、実施例１と全く同様の特性を示した。
構成した後、燃料電池を作成し、その特性を検討したと
ころ、実施例１と全く同様の特性を示した。
【００３２】（実施例５）担持させる触媒を白金からイ
リディウム触媒に代えた以外は実施例１と全く同様にし
て電極を作成し燃料電池を構成した。
リディウム触媒に代えた以外は実施例１と全く同様にし
て電極を作成し燃料電池を構成した。
【００３３】イリディウム触媒の担持は、担持させるカ
ーボンとして比表面積２５０m2／ｇのグラファイトを用
い、該グラファイトを１ｍｏｌ／ｌの酢酸亜鉛（Ｚｎ
（ＣＨ 3ＣＯＯ）2・２Ｈ2Ｏ）のエタノール溶液に超音
波で攪拌しながら１０分間浸漬後、該グラファイトを吸
引濾過した後、空気中で３００℃で加熱処理を行い、そ
の表面に酢酸亜鉛を主体とした層を設け、つづいて還元
性雰囲気中で加熱した。
ーボンとして比表面積２５０m2／ｇのグラファイトを用
い、該グラファイトを１ｍｏｌ／ｌの酢酸亜鉛（Ｚｎ
（ＣＨ 3ＣＯＯ）2・２Ｈ2Ｏ）のエタノール溶液に超音
波で攪拌しながら１０分間浸漬後、該グラファイトを吸
引濾過した後、空気中で３００℃で加熱処理を行い、そ
の表面に酢酸亜鉛を主体とした層を設け、つづいて還元
性雰囲気中で加熱した。
【００３４】その後、酢酸亜鉛を主体とする金属酸化物
層を形成したカーボンを塩化イリジュム水溶液（２５０
mg／ｌ塩化イリディウム水溶液を塩酸にてｐＨ５に調
整）中に１分間浸漬し、その表面にイリディウムを析出
させた。
層を形成したカーボンを塩化イリジュム水溶液（２５０
mg／ｌ塩化イリディウム水溶液を塩酸にてｐＨ５に調
整）中に１分間浸漬し、その表面にイリディウムを析出
させた。
【００３５】該触媒を用い実施例１と同様にして電極を
構成した後、燃料電池を作成し、その特性を検討したと
ころ、実施例１と全く同様の特性を示した。
構成した後、燃料電池を作成し、その特性を検討したと
ころ、実施例１と全く同様の特性を示した。
【００３６】（実施例６）担持させる触媒を白金から白
金／ロジュウム触媒に代えた以外は実施例１と全く同様
にして電極を作成し燃料電池を構成した。
金／ロジュウム触媒に代えた以外は実施例１と全く同様
にして電極を作成し燃料電池を構成した。
【００３７】白金／ロジュウム触媒の担持は、担持させ
るカーボンとして比表面積２５０m2／ｇのグラファイト
を用い、該グラファイトを１ｍｏｌ／ｌの酢酸亜鉛（Ｚ
ｎ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・２Ｈ2Ｏ）のエタノール溶液に超
音波で攪拌しながら１０分間浸漬後、該グラファイトを
吸引濾過した後、空気中で３００℃で加熱処理を行い、
その表面に酢酸亜鉛を主体とした層を設け、つづいて還
元性雰囲気中で加熱した。
るカーボンとして比表面積２５０m2／ｇのグラファイト
を用い、該グラファイトを１ｍｏｌ／ｌの酢酸亜鉛（Ｚ
ｎ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・２Ｈ2Ｏ）のエタノール溶液に超
音波で攪拌しながら１０分間浸漬後、該グラファイトを
吸引濾過した後、空気中で３００℃で加熱処理を行い、
その表面に酢酸亜鉛を主体とした層を設け、つづいて還
元性雰囲気中で加熱した。
【００３８】その後、酢酸亜鉛を主体とする金属酸化物
層を形成したカーボンを塩化白金／塩化ロジュウム混合
水溶液（１５０mg／ｌ塩化白金、１５０mg／ｌ塩化ロジ
ュウム混合水溶液を塩酸にてｐＨ５に調整）中に１分間
浸漬し、その表面に白金／ロジュウム混合触媒を析出さ
せた。
層を形成したカーボンを塩化白金／塩化ロジュウム混合
水溶液（１５０mg／ｌ塩化白金、１５０mg／ｌ塩化ロジ
ュウム混合水溶液を塩酸にてｐＨ５に調整）中に１分間
浸漬し、その表面に白金／ロジュウム混合触媒を析出さ
せた。
【００３９】該触媒を用い実施例１と同様にして電極を
構成した後、燃料電池を作成し、その特性を検討したと
ころ、実施例１と全く同様の特性を示した。
構成した後、燃料電池を作成し、その特性を検討したと
ころ、実施例１と全く同様の特性を示した。
【００４０】このように本発明の実施例の触媒担持構造
によれば、経時劣化の原因となる硫黄分を含まず、触媒
表面積の大きく触媒効率のよい触媒が得られ、優れた燃
料電池を得ることができる。
によれば、経時劣化の原因となる硫黄分を含まず、触媒
表面積の大きく触媒効率のよい触媒が得られ、優れた燃
料電池を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】以上のように本発明の担持構造では担持
基材表面に有機金属を塗布し、その後に、非酸化雰囲気
で加熱処理を行う事によって、その表面の溌水性が改良
される結果、触媒の析出工程が水溶液中（塩化物水溶
液）であっても、触媒貴金属を担持基材表面のみならず
担持基材に存在する微細孔に均一に析出させる事が可能
となり、付着触媒表面積が大きくなる。その結果、燃料
電池の電極に本触媒を応用した際、放電性能に優れた燃
料電池が可能となり、さらに析出させた触媒には触媒毒
となる硫黄が含まれていないため経時劣化の少ない燃料
電池を提供する事ができる。
基材表面に有機金属を塗布し、その後に、非酸化雰囲気
で加熱処理を行う事によって、その表面の溌水性が改良
される結果、触媒の析出工程が水溶液中（塩化物水溶
液）であっても、触媒貴金属を担持基材表面のみならず
担持基材に存在する微細孔に均一に析出させる事が可能
となり、付着触媒表面積が大きくなる。その結果、燃料
電池の電極に本触媒を応用した際、放電性能に優れた燃
料電池が可能となり、さらに析出させた触媒には触媒毒
となる硫黄が含まれていないため経時劣化の少ない燃料
電池を提供する事ができる。
【図１】本発明の一実施例による触媒形成工程概略図
【図２】本発明の一実施例による電極構成概略図
【図３】本発明の一実施例による燃料電池の概略断面図
【図４】燃料電池特性を示す図
【図５】燃料電池寿命特性を示す図
１ 触媒担持基材 ２ 金属酸化物層 ３ 白金属層
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも一種以上の金属酸化物を主体と
する層を触媒担持基材表面に形成させ、これに白金属を
被着させた事を特徴とする触媒担持構造。 - 【請求項２】金属酸化物を主体とする層は熱分解法によ
り形成されていることを特徴とする請求項１記載の触媒
担持構造。 - 【請求項３】請求項１記載の触媒担持構造を用いた事を
特徴とする燃料電池用電極。 - 【請求項４】請求項３記載の燃料電池用電極を用いた事
を特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3344423A JP3060683B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 電極触媒担持構造とそれを用いた燃料電池用電極及び燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3344423A JP3060683B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 電極触媒担持構造とそれを用いた燃料電池用電極及び燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05174838A true JPH05174838A (ja) | 1993-07-13 |
| JP3060683B2 JP3060683B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=18369146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3344423A Expired - Fee Related JP3060683B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 電極触媒担持構造とそれを用いた燃料電池用電極及び燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3060683B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003100890A1 (fr) * | 2002-05-29 | 2003-12-04 | Nec Corporation | Particule porteuse d'un catalyseur de pile a combustible, electrolyte composite contenant cette derniere, electrode catalytique, pile a combustible et procede de production de ces derniers |
| JP2005150085A (ja) * | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Samsung Sdi Co Ltd | 金属酸化物−炭素複合体からなる触媒担体及びこれを利用した燃料電池 |
| JP2008503869A (ja) * | 2004-06-22 | 2008-02-07 | バラード パワー システムズ インコーポレイティド | 電気化学燃料電池のための触媒担体 |
| JP2009259492A (ja) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Ricoh Co Ltd | 直接アルコール型燃料電池用触媒、直接アルコール型燃料電池および電子機器 |
| JP2010188243A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | Hitachi Ltd | 触媒材料及びその製造方法 |
| EP2413406A2 (en) | 2010-07-28 | 2012-02-01 | Hitachi, Ltd. | Catalyst material and method of manufacturing the same |
| CN102744110A (zh) * | 2012-06-06 | 2012-10-24 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种氢能发电的低温燃烧电池电极催化剂制备方法 |
| JP2014168747A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Univ Of Electro-Communications | 固体高分子形燃料電池カソード用の触媒およびそのような触媒の製造方法 |
| WO2017081910A1 (ja) * | 2015-11-10 | 2017-05-18 | デンカ株式会社 | ガス電極用触媒および電池 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3344423A patent/JP3060683B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003100890A1 (fr) * | 2002-05-29 | 2003-12-04 | Nec Corporation | Particule porteuse d'un catalyseur de pile a combustible, electrolyte composite contenant cette derniere, electrode catalytique, pile a combustible et procede de production de ces derniers |
| US8236724B2 (en) | 2002-05-29 | 2012-08-07 | Nec Corporation | Catalyst-supporting particle, composite electrolyte, catalyst electrode for fuel cell, and fuel cell using the same, and methods for fabricating these |
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| JP2009259492A (ja) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Ricoh Co Ltd | 直接アルコール型燃料電池用触媒、直接アルコール型燃料電池および電子機器 |
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| JP2014168747A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Univ Of Electro-Communications | 固体高分子形燃料電池カソード用の触媒およびそのような触媒の製造方法 |
| WO2017081910A1 (ja) * | 2015-11-10 | 2017-05-18 | デンカ株式会社 | ガス電極用触媒および電池 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3060683B2 (ja) | 2000-07-10 |
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