JPH06196173A

JPH06196173A - 燃料電池

Info

Publication number: JPH06196173A
Application number: JP4344485A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Arakane; 淳荒金; Hideaki Miyoshi; 英明三好; Tatsuo Mitsunaga; 達雄光永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料電池の電極材料であるアノードのカーボ
ンの耐食性を向上させ、かつ両極のカーボンの比表面積
を同等程度にして、電池特性の安定化を図る。【構成】アノード２に用いられているカーボン担体を
耐食性のある熱処理カーボンブラックにすることによ
り、アノード２の耐食性が高まり、腐食によるリン酸吸
収量の増大とその結果引き起こされるアノード特性の悪
化を防止する。また、アノード２とカソード１に比表面
積の類似した担体を用いることにより、両電極でのリン
酸吸収特性が均衡し、過度のリン酸移動を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃料電池に関し、特
に電池特性の安定化を向上させるために電極に用いられ
る触媒の担体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池には、アルカリ型、リン酸型、
プロトン交換膜型、溶融炭酸塩型、固体電解質型などが
知られている。このうち、最も開発の段階が進んでいる
リン酸型燃料電池を用いて従来技術を説明する。

【０００３】図８はリン酸型燃料電池の原理を説明する
図で、図において、１は酸素などの還元剤ガス等の還元
反応を司る酸素極、２は水素などの燃料ガス等の酸化反
応を司る燃料極、３はこれらの電極１，２間に介在する
電解質層を示し、これら主構成材料を積層して積層型燃
料電池を構成することができる。なお、上記各々の電極
１，２にガスを供給する流路をもったセパレータ４と５
が挟むような構成になっている。

【０００４】そして、上記酸素極１と上記燃料極２に
は、白金などの貴金属微粒子をカーボンに担持した触媒
が、また、上記電解質層３には、電子絶縁性の粉末が、
さらに、上記セパレータ４，５には、ガス不透過性のカ
ーボン板が用いられており、上記燃料極２に燃料供給路
７から供給される水素Ｈ₂は、燃料極１中で電子ｅ^-と水
素イオンＨ⁺になって、電子ｅ^-は外部回路を通り、水素
イオンＨ⁺は電解質層３のリン酸中を通り酸素極１に移
動し、そこへ空気供給路６から供給される酸素Ｏ₂と反
応し電気と水Ｈ₂Ｏを発生する。

【０００５】上述した構造を有するリン酸型燃料電池に
おいて、酸素極（以下カソードと呼称する）１、燃料極
（以下アノードと呼称する）２には、ともに、高比表面
積を持つカーボンなどの担体に白金を担持した触媒を使
用している。カーボンの比表面積はその種類により大き
く異なり、数十から数千ｍ² ／ｇ以上にわたる。そのな
かでも、リン酸型燃料電池では、多くの場合、５０〜４
００ｍ² ／ｇのものを用いている。また、白金の担持量
はそれぞれの電極に要求される特性により異なるが、お
よそ５〜３０重量％である。

【０００６】上記カソード１、アノード２はそれぞれ電
極反応に必要なガスが供給されることにより一定の電位
を示す。すなわち、カソード１には空気供給路６から空
気を供給することにより、無負荷時で１.０Ｖ程度を示
し、アノード２には燃料供給路７から燃料ガス（例えば
水素８０％、二酸化炭素１９％、一酸化炭素１％）を供
給することにより、無負荷時で５〜１０ｍＶ（いずれの
電位も水素電極に対して）を示す。このうち、カソード
１は、１.０Ｖという高電位と約２００℃の熱リン酸と
いう二者からなる腐食性雰囲気における安定性を向上さ
せる目的で、触媒担体には耐食性に優れた熱処理カーボ
ンブラックが用いられている。

【０００７】この熱処理工程はアセチレンブラック、フ
ァーネスブラックなどのカーボンブラックをおよそ１８
００〜２８００℃の温度で熱処理するものである。この
工程で、カーボンブラックの表面に存在する官能基は分
解され、比表面積が減少すると共に、カーボンの面間隔
（格子間隔）が減少し、グラファイトの値に近づく。こ
れらの表面及び構造面での改質が上記腐食性雰囲気での
安定性につながると考えられている。

【０００８】ところが、このカーボンの熱処理工程は、
当然ながら製造コストアップにつながり、その適用は高
電位におかれるカソードに限定されていた。アノード２
は、後述するように、その環境から考えて耐食性は重要
でないと考えられていたためである。すなわち、アノー
ド２用の担体は熱処理を施していないカーボンブラック
が用いられていた。この触媒の使い分けについては、例
えば日本化学会誌ＮＯ．１０、１９８８、Ｐ.１６７０
にその記載がある。

【０００９】以上のことから、両電極に用いられるカー
ボンの特徴は以下のように定性的に説明される。すなわ
ち、カソード１に用いられるカーボンは熱処理を施して
おり、比表面積が比較的小さい（５０〜２００ｍ²／
ｇ）、粒径が比較的大きい、表面官能基の数が少ない、
などの特徴を一般的に持つのに対し、アノード２に用い
られるカーボンは、熱処理が施されず、比表面積が比較
的大きい（２００〜４００ｍ²／ｇ）、粒径が小さい、
表面官能基の数が多い、等の一般的特徴を持つ。

【００１０】これらの一般的特徴は、リン酸型燃料電池
の動作環境、条件等を反映させて考えると、以下のよう
な優劣が生じる。すなわち、比表面積及び表面官能基の
数は腐食量に影響し、比表面積が大きいほど或いは表面
官能基の数が多いほど腐食量は多くなる。また、比表面
積が大きく、粒径が小さいほど電解質であるリン酸の吸
収量が多くなる。当然ながら、これらの腐食量、リン酸
吸収量などの特性は、各電極が置かれる環境、電池の動
作条件などに影響される。

【００１１】従って、腐食性の進行し易いアノード担体
であっても、動作環境（電位）が低く腐食が起こりにく
い条件であるため、実際にはアノード担体の腐食は問題
にならないとされていた。すなわち、上述のカソード１
及びアノード２のカーボン担体の状態では、アノード２
の腐食がカソード１と同程度に起こるとは考えられず、
余り注意は払われていなかった。

【００１２】また、上述したカソード１及びアノード２
のカーボン担体の状態では、両極の担体の比表面積の差
異に起因して、また、アノード２の担体の腐食に起因し
て、リン酸吸収量の差異が両電極間で起こり、カソード
１側のリン酸がアノード２側に移動するという事態が生
じるが、従来、このような事態が発生することが認識さ
れていなかった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、実際の電池
を動作させてみて、その動作後の電極中のカーボンの状
態を観察すると共に、リン酸吸収量の分析を実施し、電
池特性の変化と対応させたところ、アノード２の担体の
腐食が実際に起こっていることが確認された。また、ア
ノード２中のリン酸量が増大していることも判明した。
このように、アノード２担体の腐食等に起因してアノー
ド２中のリン酸量が増加すると、アノード２中のガス
（水素）の拡散性が悪化し電池特性の悪化につながると
考えられる。

【００１４】アノード２中の水素ガスの拡散性が低下す
るとカソード１の電位が上昇する。その結果、２００
℃、１００％という動作条件と相まって、カソード１の
腐食が進行する。このとき、カソード１ではカーボン担
体の腐食のみならず、担体上に担持されている白金も腐
食する。すなわち、白金は電解質であるリン酸中に溶解
する。この時、これらの腐食と同時にカソード１中の電
解質量が増加する。

【００１５】このような事態が起こると、カソード１中
のガス（酸素）の拡散性が悪化し、反応活性点近傍での
酸素分圧が低下し、カソード特性の低下が起こる。そし
て、この変化は電池特性の低下となって現れる。この減
少が起こると、特性の回復を図ることは難しく、むし
ろ、ガスの拡散性は悪化の一途をたどるだけである。そ
して、電池として再生不能な状態に陥る。

【００１６】以上述べたように、担体の腐食によって電
池特性が低下するだけでなく、各電極における電解質量
が過剰になると、同様にガス拡散性が悪化して電池特性
が低下する。その原因となるのがカソード１とアノード
２との間におけるリン酸吸収力の差異である。

【００１７】そこで、この発明は、上述した点に鑑みな
されたもので、アノード担体の腐食を防止すると共に、
カソードとアノード間のリン酸量を均衡化してカソード
及びアノードへのリン酸移動を抑止することができる燃
料電池を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る燃料電池は、燃料ガス等の酸化反応を司る燃料極と、
還元剤ガス等の還元反応を司る酸素極と、これらの電極
間に介在する電解質層とを主構成材料とする燃料電池に
おいて、燃料極での酸化反応を促進する触媒の担体とし
て、１０００〜２７００℃の温度範囲でグラファイト化
した熱処理カーボンブラックを用いたことを特徴とする
ものである。

【００１９】また、請求項２に係る燃料電池は、燃料ガ
ス等の酸化反応を司る燃料極と、還元剤ガス等の還元反
応を司る酸素極と、これらの電極間に介在する電解質層
とを主構成材料とする燃料電池において、上記燃料極で
の酸化反応を促進する触媒の担体の比表面積Ｓａと上記
酸素極での触媒の担体の比表面積Ｓｃとの関係を、（Ｓ
ａ＋Ｓｃ）≧１７５ｍ²／ｇ、Ｓａ≦２２０ｍ²／ｇ、
０.５≦Ｓｃ／Ｓａ≦１.８の範囲に設定したことを特徴
とするものである。

【００２０】また、請求項３に係る燃料電池は、燃料ガ
ス等の酸化反応を司る燃料極と、還元剤ガス等の還元反
応を司る酸素極と、これらの電極間に介在する電解質層
とを主構成材料とする燃料電池において、上記酸素極で
の還元反応を促進する触媒の担体及び上記燃料極での酸
素反応を促進する触媒の担体として、カーボンブラック
の熱処理温度を変えて上記燃料極での酸化反応を促進す
る触媒の担体の比表面積Ｓａと上記酸素極での触媒の担
体の比表面積Ｓｃを調整した熱処理カーボンブラックを
用いたことを特徴とするものである。

【００２１】さらに、請求項４に係る燃料電池は、燃料
ガス等の酸化反応を司る燃料極と、還元剤ガス等の還元
反応を司る酸素極と、これらの電極間に介在する電解質
層とを主構成材料とする燃料電池において、上記燃料極
での酸化反応を促進する触媒の担体の比表面積Ｓａと上
記酸素極での触媒の担体の比表面積Ｓｃとの関係を、
（Ｓａ＋Ｓｃ）≧１７５ｍ²／ｇ、Ｓａ≦２２０ｍ²／
ｇ、Ｓｃ≦１５０ｍ²／ｇ、０.５≦Ｓｃ／Ｓａ≦１.８
の範囲に設定したことを特徴とするものである。

【００２２】

【作用】この発明の請求項１による燃料電池において
は、燃料極での酸化反応を促進する触媒の担体として、
酸素極での還元反応を促進させる触媒の担体と同様に、
１０００〜２７００℃の温度範囲でグラファイト化した
熱処理カーボンブラックを用いることにより、カーボン
の耐食性を高めて腐食によるリン酸吸収量の増加を抑制
し、燃料極の特性悪化を防止する。

【００２３】また、請求項２による燃料電池において
は、酸素極及び燃料極に用いられる担体の比表面積を同
程度にすることにより、両極間のリン酸吸収力を均衡化
させて両極間でのリン酸吸収量の増加を抑制する。

【００２４】また、請求項３による燃料電池において
は、カーボンブラックの熱処理温度を変えることによっ
て燃料極と酸素極の比表面積を調整することにより、腐
食の原因となる表面官能基数を減少させると共に粒径の
増大により両極に用いられる担体の比表面積を比較的簡
単に同程度にすることができ、両極間のリン酸吸収力を
均衡化させる。

【００２５】さらに、請求項４による燃料電池において
は、カーボン担体の安定性を重視して熱処理温度を高
め、比表面積を低く設定して電池特性の安定性を一層向
上させる。

【００２６】

【実施例】以下、この発明を各実施例について詳細に説
明する。実施例１．燃料電池の基本的構成は、図８と同様であ
る。先ず、この実施例１においては、アノード担体の腐
食を防止するために、カソード２に用いられている担体
と同様に、アノード担体にも熱処理したカーボンブラッ
クを用いた。熱処理したカーボンブラックを用いること
で熱リン酸に対する耐食性を高めることができる。

【００２７】熱処理工程が腐食の観点で効果的となる理
由としては、熱処理によりカーボンの表面が改質される
ことが上げられる。また、熱処理温度によっては、カー
ボンの結晶構造自身が変化する。カーボンブラックの結
晶構造は、１０００℃程度から変化し始める。そして、
グラファイトへとその構造は近づいて行く。

【００２８】すなわち、表面官能基の多い、２次元的
で、小さな（例えば３００〜５００オングストローム程
度）アモルファス状であるカーボンブラックの状態か
ら、表面官能基が酸化若しくは脱離した、３次元的で比
較的結晶性の良い、数千オングストロームにも成長した
状態に変化する。

【００２９】このグラファイトへとその結晶構造が変化
する過程は、グラファイト化（graphitization）と呼ば
れる。このグラファイト化は、熱処理温度が高いほど進
行する。グラファイト化の上限温度はおよそ２７００℃
である。この温度を越えるとカーボンは蒸発し始めるた
めである。

【００３０】この熱処理を通じてのグラファイト化によ
り、腐食の原因となる表面官能基数は減少すると同時
に、粒径の増大により比表面積（単位重量当たりの表面
積）も減少する。

【００３１】また、アノード２への過度のリン酸移動を
防止するために、カソード１に用いられているカーボン
担体と類似した比表面積をもつカーボン担体をアノード
２に用いた。このときも、上述のように熱処理を施した
カーボンブラックを用いることができる。また、カーボ
ンブラック以外の材料、例えばＴｉＣなどを用いること
ができる。

【００３２】このように、アノード担体として熱処理し
たカーボンブラックを用いることにより、カーボンの耐
食性が高まり、リン酸吸収量の増加が抑制される。ま
た、カソード１及びアノード２に用いられる担体の比表
面積を同程度にすることにより、カソード１及びアノー
ド２間のリン酸吸収力が均衡化し、カソード１及びアノ
ード２でのリン酸吸収量の増加が抑制される。

【００３３】実施例２．実施例２においては、具体的
に、カーボン担体として、熱処理したＢlack Ｐearl
（Ｂlack Ｐearlは、米国、Ｃabot社製）を用いた。Ｂl
ack Ｐearlの熱処理温度は２５００℃とした。比表面積
はＢＥＴ法で測定し、およそ２００ｍ²／ｇが得られ
た。この熱処理したカーボンブラックをアノード２及び
カソード１の両方の担体に採用した。

【００３４】そして、所定の製法に従って電極化し、得
られた電極とＳｉＣマトリクスを用い所定の手順に従っ
て電池に組み立て、特性とその安定性評価を行った。そ
の結果を図１に示す。また、アノード触媒担体に熱処理
をしていないカーボンブラックを用いた従来例Ｂを、比
較のために合わせて図１に示す。運転開始後１００時間
程度以内の初期状態では、本実施例による電池Ａは従来
例Ｂと比較して若干低い特性を示した。しかし、長期安
定性では本発明の方が従来例と比較して良い特性を示し
た。

【００３５】実施例３．実施例３においては、カーボン
担体として、熱処理したＶulcan ＸＣ−７２を用いた。
このカーボンブラックの比表面積はおよそ２４０ｍ² ／
ｇである。このカーボンブラックを出発材料として、そ
の熱処理温度と比表面積の関係を調べた結果を図２に示
す。熱処理雰囲気は窒素中とした。

【００３６】図２に示されるように、熱処理温度が高く
なるに従って比表面積は小さくなった。このように熱処
理温度を変えた試料を幾種かつくり、カソード１及びア
ノード２の担体の組み合わせを変えて電池を組み立て、
特性評価を行った。カソード１及びアノード２担体の組
み合わせ、およびその電池の呼称を表１に、そして、そ
れら電池の特性の経時変化の様子を図３に示す。図３に
おいて、運転１万時間後の電池電圧をＶｔ、その動作期
間中の最大電圧をＶmax とする。そのとき、１万時間に
おける電池の安定性はＶｔ／Ｖmaxで表すこととする。

【００３７】

【表１】

【００３８】実施例４．実施例４において、カーボン担
体として、Ｖulcan ＸＣ−７２を選定し、熱処理温度を
変えたサンプルを作成した。そして、上記実施例３と同
様にして、電極１，２、電解質層３としてのマトリクス
の構成のサンプルとした。各電極、マトリクスには所定
のリン酸量を含浸させた。そして、一定時間、１２０℃
で加熱した。そして、分解後、各電極に含浸されている
リン酸量を分析した。リン酸量分析は、温水抽出、ＩＣ
Ｐ分析によった。

【００３９】その結果を図４に示す。図４において、Ｓ
ａはアノード２での酸化反応を促進する触媒の担体の比
表面積、Ｓｃはカソード１での還元反応を促進する触媒
の担体の比表面積を示し、この図４からＳｃ／Ｓａ値が
大きくなるほどカソード１中のリン酸量はアノード２中
と比較して相対的に大きくなっていることが分かる。ま
た、別の実験で図４に示される縦軸の値が基準となる値
（１）から５０％低下した場合、カソード中の触媒の電
解質による濡れの低下が生じ活性表面積が減少し電池特
性が低下することが分かっている。さらに、縦軸の値が
基準となる値（１）から１００％増加したとき（倍増し
たとき）、カソード１中の電解質による過度の濡れが進
行し、電極中のガス拡散性が悪化し電池特性が低下する
ことが分かっている。

【００４０】そこで、これらの許容される縦軸の値から
Ｓｃ／Ｓａ値の範囲を求めると、０.５≦Ｓｃ／Ｓａ≦
１.８が得られた。この範囲になるようにカソード１と
アノード２担体の比表面積を調整することで、カソード
１中のリン酸量は適切に保たれる。その結果、電池特性
は良好となる。

【００４１】そこで、この電池特性について、図１、図
２、図３及び表１を再整理すると表２が得られた。

【００４２】

【表２】

【００４３】表２から、カソード１及びアノード２の比
表面積と、電池電圧の最大値Ｖmaxと電池動作１万時間
後の電池電圧と電池動作１万時間における電池電圧の低
下率Ｖｔ／Ｖmaxの関係を比較することができる。

【００４４】さらに、表２の関係を図示したものが、図
５及び図６である。良好なる電池とは、最大電圧が高
く、低下率が小さいものを指し、図５及び図６から、期
待する最大電圧、低下率を規定すれば比表面積の範囲を
定めることができる。すなわち、最大電圧が６４０ｍＶ
以上、低下率が０.９６以上とすると、図５からＳａ≦
２２０ｍ²／ｇ、図６から（Ｓａ＋Ｓｃ）≧１７５ｍ²／
ｇの範囲が得られる。

【００４５】以上の結果をまとめると、電池性能上、好
ましい比表面積の範囲は図７の範囲に限定される。すな
わち、図７において斜線部で示される範囲の比表面積を
もつ担体を用いた電池の特性が優れている。さらに、カ
ソード担体の安定性を重視して熱処理温度を高め、比表
面積を低く設定すると電池特性の安定性は一層向上す
る。この時、カソード担体の比表面積の上限値を設定す
ることができ、図７ではＳｃ≦１５０ｍ²／ｇとなる。

【００４６】上述したように、アノード２に用いられる
触媒担体カーボンを熱処理することにより、熱リン酸に
対する耐食性が向上し電池特性の安定性が向上した。ま
た、担体カーボンの比表面積をカソード１とアノード２
で調整し、リン酸の移動が両極で起こらないか、もしく
はその量を低下させることにより、電池特性の安定性を
向上させることができる。

【００４７】なお、上記各実施例は、電解質層３にリン
酸を用いるリン酸型燃料電池について説明したが、その
他の電解質を用いる燃料電池、例えばアルカリ型、プロ
トン交換膜型の燃料電池についても、上記各実施例で示
されたように、カーボン等の担体に活物質を担持した触
媒を用いる系であれば適用可能であることは明らかであ
る。

【００４８】また、上述した酸素極１、燃料極２及び電
解質層３の主構成材料を、積層してこれにセパレート
４，５と燃料供給路７及び空気供給路６を付加して積層
型燃料電池を構成できるのは勿論である。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、燃料極での酸化反応を促進する触媒の担体とし
て、１０００〜２７００℃の温度範囲でグラファイト化
した熱処理カーボンブラックを用いたので、酸素極での
還元反応を促進させる触媒の担体と同様に、カーボンの
耐食性を高めて腐食によるリン酸吸収量の増加を抑制
し、燃料極の特性悪化を防止することができるという効
果がある。

【００５０】また、請求項２によれば、燃料極での酸化
反応を促進する触媒の担体の比表面積Ｓａと酸素極での
触媒の担体の比表面積Ｓｃとの関係を、（Ｓａ＋Ｓｃ）
≧１７５ｍ²／ｇ、Ｓａ≦２２０ｍ²／ｇ、０.５≦Ｓｃ
／Ｓａ≦１.８の範囲に設定したので、酸素極及び燃料
極に用いられる担体の比表面積を同程度にすることによ
り、両極間のリン酸吸収力を均衡化させて両極間でのリ
ン酸吸収量の増加を抑制することができるという効果が
ある。

【００５１】また、請求項３によれば、酸素極での還元
反応を促進する触媒の担体及び燃料極での酸素反応を促
進する触媒の担体として、カーボンブラックの熱処理温
度を変えて上記燃料極での酸化反応を促進する触媒の担
体の比表面積Ｓａと上記酸素極での触媒の担体の比表面
積Ｓｃを調整した熱処理カーボンブラックを用いたの
で、腐食の原因となる表面官能基数を減少させると共に
粒径の増大により両極に用いられる担体の比表面積を比
較的簡単に同程度にすることができ、両極間のリン酸吸
収力を均衡化させることができるという効果がある。

【００５２】さらに、請求項４によれば、酸素極での触
媒の担体の比表面積Ｓｃを熱処理することにより調整
し、上記燃料極での酸化反応を促進する触媒の担体の比
表面積Ｓａと上記酸素極での触媒の担体の比表面積Ｓｃ
との関係を、（Ｓａ＋Ｓｃ）≧１７５ｍ²／ｇ、Ｓａ≦
２２０ｍ²／ｇ、Ｓｃ≦１５０ｍ²／ｇ、０.５≦Ｓｃ／
Ｓａ≦１.８の範囲に設定したので、カーボン担体の安
定性を重視して熱処理温度を高め、比表面積を低く設定
して電池特性の安定性を一層向上させることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例２に係る電池特性の経時変化
を示す特性図である。

【図２】この発明の実施例３に係る熱処理温度と比表面
積の関係を示す特性図である。

【図３】この発明の実施例３に係る電池特性の経時変化
を示す特性図である。

【図４】この発明の実施例４に係るカソード中のリン酸
量と比表面積の関係を示す特性図である。

【図５】この発明の実施例４に係る電池電圧の低下率と
Ｓａとの関係を示す特性図である。

【図６】この発明の実施例４に係る最大電池電圧と（Ｓ
ａ＋Ｓｃ）との関係を示す特性図である。

【図７】この発明の実施例４に係る電池性能上好ましい
ＳｃとＳａの範囲を示す特性図である。

【図８】燃料電池の原理を説明する構成図である。

【符号の説明】

１酸素極（カソード）２燃料極（アノード）３電解質層

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】図８はリン酸型燃料電池の原理を説明する
図で、図において、１は酸素などの酸化剤ガス等の還元
反応を司る酸素極、２は水素などの燃料ガス等の酸化反
応を司る燃料極、３はこれらの電極１，２間に介在する
電解質層を示し、これら主構成材料を積層して積層型燃
料電池を構成することができる。なお、上記各々の電極
１，２にガスを供給する流路をもったセパレータ４と５
が挟むような構成になっている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る燃料電池は、燃料ガス等の酸化反応を司る燃料極と、
酸化剤ガス等の還元反応を司る酸素極と、これらの電極
間に介在する電解質層とを主構成材料とする燃料電池に
おいて、燃料極での酸化反応を促進する触媒の担体とし
て、１０００〜２７００℃の温度範囲でグラファイト化
した熱処理カーボンブラックを用いたことを特徴とする
ものである。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】また、請求項２に係る燃料電池は、燃料ガ
ス等の酸化反応を司る燃料極と、酸化剤ガス等の還元反
応を司る酸素極と、これらの電極間に介在する電解質層
とを主構成材料とする燃料電池において、上記燃料極で
の酸化反応を促進する触媒の担体の比表面積Ｓａと上記
酸素極での触媒の担体の比表面積Ｓｃとの関係を、（Ｓ
ａ＋Ｓｃ）≧１７５ｍ²／ｇ、Ｓａ≦２２０ｍ²／ｇ、
０.５≦Ｓｃ／Ｓａ≦１.８の範囲に設定したことを特徴
とするものである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】また、請求項３に係る燃料電池は、燃料ガ
ス等の酸化反応を司る燃料極と、酸化剤ガス等の還元反
応を司る酸素極と、これらの電極間に介在する電解質層
とを主構成材料とする燃料電池において、上記酸素極で
の還元反応を促進する触媒の担体及び上記燃料極での酸
素反応を促進する触媒の担体として、カーボンブラック
の熱処理温度を変えて上記燃料極での酸化反応を促進す
る触媒の担体の比表面積Ｓａと上記酸素極での触媒の担
体の比表面積Ｓｃを調整した熱処理カーボンブラックを
用いたことを特徴とするものである。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】さらに、請求項４に係る燃料電池は、燃料
ガス等の酸化反応を司る燃料極と、酸化剤ガス等の還元
反応を司る酸素極と、これらの電極間に介在する電解質
層とを主構成材料とする燃料電池において、上記燃料極
での酸化反応を促進する触媒の担体の比表面積Ｓａと上
記酸素極での触媒の担体の比表面積Ｓｃとの関係を、
（Ｓａ＋Ｓｃ）≧１７５ｍ²／ｇ、Ｓａ≦２２０ｍ²／
ｇ、Ｓｃ≦１５０ｍ²／ｇ、０.５≦Ｓｃ／Ｓａ≦１.８
の範囲に設定したことを特徴とするものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料ガス等の酸化反応を司る燃料極と、
還元剤ガス等の還元反応を司る酸素極と、これらの電極
間に介在する電解質層とを主構成材料とする燃料電池に
おいて、燃料極での酸化反応を促進する触媒の担体とし
て、１０００〜２７００℃の温度範囲でグラファイト化
した熱処理カーボンブラックを用いたことを特徴とする
燃料電池。
【請求項２】燃料ガス等の酸化反応を司る燃料極と、
還元剤ガス等の還元反応を司る酸素極と、これらの電極
間に介在する電解質層とを主構成材料とする燃料電池に
おいて、上記燃料極での酸化反応を促進する触媒の担体
の比表面積Ｓａと上記酸素極での触媒の担体の比表面積
Ｓｃとの関係を、（Ｓａ＋Ｓｃ）≧１７５ｍ²／ｇ、Ｓ
ａ≦２２０ｍ²／ｇ、０.５≦Ｓｃ／Ｓａ≦１.８の範囲
に設定したことを特徴とする燃料電池。
【請求項３】燃料ガス等の酸化反応を司る燃料極と、
還元剤ガス等の還元反応を司る酸素極と、これらの電極
間に介在する電解質層とを主構成材料とする燃料電池に
おいて、上記酸素極での還元反応を促進する触媒の担体
及び上記燃料極での酸素反応を促進する触媒の担体とし
て、カーボンブラックの熱処理温度を変えて上記燃料極
での酸化反応を促進する触媒の担体の比表面積Ｓａと上
記酸素極での触媒の担体の比表面積Ｓｃを調整した熱処
理カーボンブラックを用いたことを特徴とする燃料電
池。
【請求項４】燃料ガス等の酸化反応を司る燃料極と、
還元剤ガス等の還元反応を司る酸素極と、これらの電極
間に介在する電解質層とを主構成材料とする燃料電池に
おいて、上記燃料極での酸化反応を促進する触媒の担体
の比表面積Ｓａと上記酸素極での触媒の担体の比表面積
Ｓｃとの関係を、（Ｓａ＋Ｓｃ）≧１７５ｍ²／ｇ、Ｓ
ａ≦２２０ｍ²／ｇ、Ｓｃ≦１５０ｍ²／ｇ、０.５≦Ｓ
ｃ／Ｓａ≦１.８の範囲に設定したことを特徴とする燃
料電池。