JPH0992293A - 固体高分子型燃料電池用電極およびそれを用いた燃料電池 - Google Patents
固体高分子型燃料電池用電極およびそれを用いた燃料電池Info
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- JPH0992293A JPH0992293A JP7247231A JP24723195A JPH0992293A JP H0992293 A JPH0992293 A JP H0992293A JP 7247231 A JP7247231 A JP 7247231A JP 24723195 A JP24723195 A JP 24723195A JP H0992293 A JPH0992293 A JP H0992293A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体高分子型燃料電池に適した細孔構造を有
する電極を実現することにより、反応面積を拡大し、か
つガス供給能を向上させて、高性能な固体高分子型燃料
電池用電極と固体高分子型燃料電池を提供する。 【構成】 少なくとも固体高分子電解質と貴金属触媒を
担持した炭素粉末とからなる触媒層の細孔において、直
径０．０４〜０１．０μｍにある細孔比容積が０．０４
ｃｍ3／ｇ以上、好ましくは０．０６ｃｍ3／ｇ以上であ
る固体高分子型燃料電池用電極及びそれを用いた燃料電
池を提供する。
する電極を実現することにより、反応面積を拡大し、か
つガス供給能を向上させて、高性能な固体高分子型燃料
電池用電極と固体高分子型燃料電池を提供する。 【構成】 少なくとも固体高分子電解質と貴金属触媒を
担持した炭素粉末とからなる触媒層の細孔において、直
径０．０４〜０１．０μｍにある細孔比容積が０．０４
ｃｍ3／ｇ以上、好ましくは０．０６ｃｍ3／ｇ以上であ
る固体高分子型燃料電池用電極及びそれを用いた燃料電
池を提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料として純水素、ま
たはメタノール及び化石燃料からの改質水素などの還元
剤と、空気や酸素などの酸化剤を用いる燃料電池に関す
るものであり、特に固体高分子型燃料電池用電極および
それを用いた固体高分子型燃料電池に関するものであ
る。
たはメタノール及び化石燃料からの改質水素などの還元
剤と、空気や酸素などの酸化剤を用いる燃料電池に関す
るものであり、特に固体高分子型燃料電池用電極および
それを用いた固体高分子型燃料電池に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）は電
解質に固体高分子電解質であるイオン交換膜を用いてお
り、水素を燃料とした場合、負極では（化１）の反応が
起こる。
解質に固体高分子電解質であるイオン交換膜を用いてお
り、水素を燃料とした場合、負極では（化１）の反応が
起こる。
【０００３】
【化１】
【０００４】また、酸素を酸化剤とした場合、正極では
（化２）の反応が起こり、水が生成される。
（化２）の反応が起こり、水が生成される。
【０００５】
【化２】
【０００６】ＰＥＦＣは常温・常圧で１Ａ／ｃｍ2以上
の高出力が得られる高性能の燃料電池である。この高出
力を実現するには電極触媒であるＰｔ粒子と固体高分子
電解質との接触面積、すなわち反応面積の増加と、反応
ガスを供給するガスチャネルの形成を考慮した電極設計
が重要となる。
の高出力が得られる高性能の燃料電池である。この高出
力を実現するには電極触媒であるＰｔ粒子と固体高分子
電解質との接触面積、すなわち反応面積の増加と、反応
ガスを供給するガスチャネルの形成を考慮した電極設計
が重要となる。
【０００７】ＰＥＦＣと類似の貴金属をカーボンに担持
した触媒を電極に用いるリン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）
用電極の場合、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌ．Ｃｈｅ
ｍ．，１９５（１９８５）８１では、直径０．１μｍ以
下の微細な細孔に電解液が保持され、直径が０．１μｍ
より大きい細孔は反応ガスの供給路になるとされてい
る。特開平６−２６７５４５号では、リン酸型燃料電池
の正極として触媒層の細孔直径０．１μｍ以下、及び
０．１〜１．０μｍの容積はそれぞれ４２％以下、１０
〜１００μｍの容積は１１％以上が有効としている。
した触媒を電極に用いるリン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）
用電極の場合、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌ．Ｃｈｅ
ｍ．，１９５（１９８５）８１では、直径０．１μｍ以
下の微細な細孔に電解液が保持され、直径が０．１μｍ
より大きい細孔は反応ガスの供給路になるとされてい
る。特開平６−２６７５４５号では、リン酸型燃料電池
の正極として触媒層の細孔直径０．１μｍ以下、及び
０．１〜１．０μｍの容積はそれぞれ４２％以下、１０
〜１００μｍの容積は１１％以上が有効としている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＰＥＦ
Ｃの場合では分子レベルで嵩の高い高分子を電解質に用
いているために、上記従来の低分子であるリン酸のよう
な電解液を用いた燃料電池とは形成される反応場は異な
ると考えられる。このため、前記特開平６−２６７５４
５号はリン酸型燃料電池用電極のものであり、ＰＥＦＣ
用電極の設計指針とはならない。また、これまでＰＥＦ
Ｃに適した電極の細孔構造に関する検討は行われていな
かった。このため、より高性能なＰＥＦＣを実現するた
めに、Ｐｔ触媒と固体高分子電解質との接触面積が大き
く、かつ反応ガスの供給能が高いＰＥＦＣ用電極の最適
な細孔構造を得ることが必要であった。
Ｃの場合では分子レベルで嵩の高い高分子を電解質に用
いているために、上記従来の低分子であるリン酸のよう
な電解液を用いた燃料電池とは形成される反応場は異な
ると考えられる。このため、前記特開平６−２６７５４
５号はリン酸型燃料電池用電極のものであり、ＰＥＦＣ
用電極の設計指針とはならない。また、これまでＰＥＦ
Ｃに適した電極の細孔構造に関する検討は行われていな
かった。このため、より高性能なＰＥＦＣを実現するた
めに、Ｐｔ触媒と固体高分子電解質との接触面積が大き
く、かつ反応ガスの供給能が高いＰＥＦＣ用電極の最適
な細孔構造を得ることが必要であった。
【０００９】本発明は、上記の課題を解決するものであ
り、ＰＥＦＣ用電極の触媒層の細孔分布について検討を
行い、ＰＥＦＣ用電極の最適な細孔構造を得ることによ
り、高性能なＰＥＦＣ用電極およびそれを用いたＰＥＦ
Ｃを提供することを目的とする。
り、ＰＥＦＣ用電極の触媒層の細孔分布について検討を
行い、ＰＥＦＣ用電極の最適な細孔構造を得ることによ
り、高性能なＰＥＦＣ用電極およびそれを用いたＰＥＦ
Ｃを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の固体高分子型燃
料電池用電極は、少なくとも固体高分子電解質と貴金属
触媒を担持した炭素粉末からなる触媒層を、ガス拡散層
の片面に形成した電極であって、前記触媒層における直
径０．０４〜１．０μｍの細孔の比容積が０．０４ｃｍ
3／ｇ以上、好ましくは０．０６ｍ3／ｇ以上とするもの
である。
料電池用電極は、少なくとも固体高分子電解質と貴金属
触媒を担持した炭素粉末からなる触媒層を、ガス拡散層
の片面に形成した電極であって、前記触媒層における直
径０．０４〜１．０μｍの細孔の比容積が０．０４ｃｍ
3／ｇ以上、好ましくは０．０６ｍ3／ｇ以上とするもの
である。
【００１１】さらに、固体高分子電解質膜の両面に配し
た電極の少なくとも一方に前記電極を用いた固体高分子
型燃料電池である。
た電極の少なくとも一方に前記電極を用いた固体高分子
型燃料電池である。
【００１２】
【作用】ＰＥＦＣ用電極では固体高分子電解質は直径
０．０４〜１．０μｍの細孔部に分布しているといえ
る。つまり、この細孔部が反応場として機能するものと
考えられる。また、この細孔部はリン酸型燃料電池の場
合と同様に、水素および酸素の反応ガスの供給路（ガス
チャンネル）としても機能すると考えられる。よって、
ＰＥＦＣでは、反応場はガスチャンネルとしても機能す
る直径０．０４〜１．０μｍの細孔部に存在するといえ
る。
０．０４〜１．０μｍの細孔部に分布しているといえ
る。つまり、この細孔部が反応場として機能するものと
考えられる。また、この細孔部はリン酸型燃料電池の場
合と同様に、水素および酸素の反応ガスの供給路（ガス
チャンネル）としても機能すると考えられる。よって、
ＰＥＦＣでは、反応場はガスチャンネルとしても機能す
る直径０．０４〜１．０μｍの細孔部に存在するといえ
る。
【００１３】このため、Ｐｔ触媒と固体固体高分子電解
質との接触面積、すなわち反応面積が大きく、かつ反応
ガスの供給能が高くなるようなＰＥＦＣに最適の細孔分
布を求めることにより、より高性能なＰＥＦＣ用電極及
びＰＥＦＣを提供することができる。
質との接触面積、すなわち反応面積が大きく、かつ反応
ガスの供給能が高くなるようなＰＥＦＣに最適の細孔分
布を求めることにより、より高性能なＰＥＦＣ用電極及
びＰＥＦＣを提供することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１５】（実施例１）固体固体高分子電解質のアル
コール溶液としてアルドリッチ・ケミカル社製の５％Ｎ
ａｆｉｏｎ溶液を固体固体高分子電解質量が０．１〜
１．４ｍｇ／ｃｍ2となるようにｎ−酢酸ブチルと混合
撹拌して４種類の高分子電解質のコロイド状分散液を生
成した。このコロイド状分散液にＰｔ触媒を２０〜３０
重量％担持させた炭素粉末を添加し、Ｐｔ触媒を担持さ
せた炭素粉末の表面にコロイドを吸着させた。この分散
液を超音波分散器を用いてペースト状とした。このペー
ストをあらかじめ３０〜６０重量％のフッ素樹脂により
被覆されたカーボンペーパー上に塗着し、本発明の電極
を作製した。
コール溶液としてアルドリッチ・ケミカル社製の５％Ｎ
ａｆｉｏｎ溶液を固体固体高分子電解質量が０．１〜
１．４ｍｇ／ｃｍ2となるようにｎ−酢酸ブチルと混合
撹拌して４種類の高分子電解質のコロイド状分散液を生
成した。このコロイド状分散液にＰｔ触媒を２０〜３０
重量％担持させた炭素粉末を添加し、Ｐｔ触媒を担持さ
せた炭素粉末の表面にコロイドを吸着させた。この分散
液を超音波分散器を用いてペースト状とした。このペー
ストをあらかじめ３０〜６０重量％のフッ素樹脂により
被覆されたカーボンペーパー上に塗着し、本発明の電極
を作製した。
【００１６】これら固体高分子電解質量を変化させた電
極の細孔構造を明確にするため、細孔分布を水銀圧入法
により測定した。
極の細孔構造を明確にするため、細孔分布を水銀圧入法
により測定した。
【００１７】図１にＰｔ担持炭素粉末を用いて電極の固
体高分子電解質量を変化させた場合の細孔分布の変化を
示す。図より、固体高分子電解質量の変化によってピー
クを持つ直径０．０４〜１．０μｍ部分の細孔比容積
（微分値）が変化していることがわかる。なお、１．０
μｍ以上の細孔比容積も変化しているが、この部分はカ
ーボンペーパーに起因する細孔部である。
体高分子電解質量を変化させた場合の細孔分布の変化を
示す。図より、固体高分子電解質量の変化によってピー
クを持つ直径０．０４〜１．０μｍ部分の細孔比容積
（微分値）が変化していることがわかる。なお、１．０
μｍ以上の細孔比容積も変化しているが、この部分はカ
ーボンペーパーに起因する細孔部である。
【００１８】図２に固体高分子電解質量と直径０．０４
〜１．０μｍにある細孔比容積の関係を示す。図より、
固体高分子電解質の増加によって直径０．０４〜１．０
μｍにある細孔比容積は減少することから、固体高分子
電解質はこの細孔部に分布したといえる。
〜１．０μｍにある細孔比容積の関係を示す。図より、
固体高分子電解質の増加によって直径０．０４〜１．０
μｍにある細孔比容積は減少することから、固体高分子
電解質はこの細孔部に分布したといえる。
【００１９】つまり、この細孔部が反応場として機能す
ると考えられる。また、この直径０．０４〜１．０μｍ
にある細孔は、リン酸型燃料電池の場合と同様に、水素
及び酸素の反応ガスの供給路（ガスチャネル）として機
能すると考えられる。よって、ＰＥＦＣでは反応場はガ
スチャネルとしても機能する直径０．０４〜１．０μｍ
の細孔部に存在するといえる。
ると考えられる。また、この直径０．０４〜１．０μｍ
にある細孔は、リン酸型燃料電池の場合と同様に、水素
及び酸素の反応ガスの供給路（ガスチャネル）として機
能すると考えられる。よって、ＰＥＦＣでは反応場はガ
スチャネルとしても機能する直径０．０４〜１．０μｍ
の細孔部に存在するといえる。
【００２０】（実施例２）実施例１と同様の方法で電極
を作製した。この時、Ｐｔ触媒の担体である炭素粉末と
して比表面積や一次粒子径の異なる９種類の炭素粉末を
用いた。また、固体高分子電解質量は、１．０ｍｇ／ｃ
ｍ2とした。
を作製した。この時、Ｐｔ触媒の担体である炭素粉末と
して比表面積や一次粒子径の異なる９種類の炭素粉末を
用いた。また、固体高分子電解質量は、１．０ｍｇ／ｃ
ｍ2とした。
【００２１】この電極をデュポン社製固体高分子電解質
膜Ｎａｆｉｏｎ１１５の両面に温度１２０〜２００℃、
圧力５０〜１００ｋｇ／ｃｍ2でホットプレスし、本発
明の単電池を作製した。
膜Ｎａｆｉｏｎ１１５の両面に温度１２０〜２００℃、
圧力５０〜１００ｋｇ／ｃｍ2でホットプレスし、本発
明の単電池を作製した。
【００２２】電極の細孔分布は水銀圧入法により測定し
た。また、単電池の放電試験は燃料として水素−酸素を
用い、常圧、セル温度５０℃で行った。
た。また、単電池の放電試験は燃料として水素−酸素を
用い、常圧、セル温度５０℃で行った。
【００２３】図３に本実施例の電極の直径０．０４〜
１．０μｍにある細孔比容積と単電池の８５０ｍＶにお
ける電流密度の関係を示す。この結果、細孔比容積の増
加に伴って取り出せる電流密度は増加した。活性化分極
の支配域である８５０ｍＶにおける電流密度が増加して
いることから、細孔比容積とともに反応面積が増加した
といえる。
１．０μｍにある細孔比容積と単電池の８５０ｍＶにお
ける電流密度の関係を示す。この結果、細孔比容積の増
加に伴って取り出せる電流密度は増加した。活性化分極
の支配域である８５０ｍＶにおける電流密度が増加して
いることから、細孔比容積とともに反応面積が増加した
といえる。
【００２４】なお、点Ａのカーボンはこの直線から逸脱
している。これは電極触媒層の固体高分子電解質添加量
は１．０ｍｇ／ｃｍ2と一定であるので、細孔比容積が
大きいために固体高分子電解質の連続性が低下して反応
面積が減少したためである。固体高分子電解質量を１．
５ｍｇ／ｃｍ2として最適化すれば細孔比容積が大きく
なるのに伴って反応面積を増加させ電流密度も増加し、
直線上にのる。（点Ａ’）。
している。これは電極触媒層の固体高分子電解質添加量
は１．０ｍｇ／ｃｍ2と一定であるので、細孔比容積が
大きいために固体高分子電解質の連続性が低下して反応
面積が減少したためである。固体高分子電解質量を１．
５ｍｇ／ｃｍ2として最適化すれば細孔比容積が大きく
なるのに伴って反応面積を増加させ電流密度も増加し、
直線上にのる。（点Ａ’）。
【００２５】図４に本実施例の電極の直径０．０４〜
１．０μｍの細孔比容積と単電池の４００ｍＡ／ｃｍ2
における電圧値の関係を示す。細孔比容積が０．０４ｃ
ｍ3／ｇ以上で高い電圧を示し、０．０６ｃｍ3／ｇ以上
では電圧はほぼ一定となった。
１．０μｍの細孔比容積と単電池の４００ｍＡ／ｃｍ2
における電圧値の関係を示す。細孔比容積が０．０４ｃ
ｍ3／ｇ以上で高い電圧を示し、０．０６ｃｍ3／ｇ以上
では電圧はほぼ一定となった。
【００２６】図５に本実施例の電極の直径０．０４〜
１．０μｍの細孔比容積と単電池の８００ｍＡ／ｃｍ2
における電圧値の関係を示す。細孔比容積が０．０６ｃ
ｍ3／ｇ以上で高い電池電圧を示した。一方、０．０４
〜０．０６ｃｍ3／ｇの範囲では細孔比容積に対する電
池電圧は電池によりバラツキが見られた。
１．０μｍの細孔比容積と単電池の８００ｍＡ／ｃｍ2
における電圧値の関係を示す。細孔比容積が０．０６ｃ
ｍ3／ｇ以上で高い電池電圧を示した。一方、０．０４
〜０．０６ｃｍ3／ｇの範囲では細孔比容積に対する電
池電圧は電池によりバラツキが見られた。
【００２７】４００および８００ｍＡ／ｃｍ2では濃度
分極が支配的となるため、反応面積だけでなく反応ガス
の供給能が重要となる。直径０．０４〜１．０μｍにあ
る細孔はガスチャネルとしても機能するので、細孔比容
積が０．０４ｃｍ3／ｇ以下ではガス供給能が低いため
に電池電圧が低くなったと考えられる。
分極が支配的となるため、反応面積だけでなく反応ガス
の供給能が重要となる。直径０．０４〜１．０μｍにあ
る細孔はガスチャネルとしても機能するので、細孔比容
積が０．０４ｃｍ3／ｇ以下ではガス供給能が低いため
に電池電圧が低くなったと考えられる。
【００２８】また、高電流密度域ではガス供給能と同時
に生成水の排出能も重要となる。このため８００ｍＡ／
ｃｍ2における０．０４〜０．０６ｃｍ3／ｇの範囲での
電池による電圧のバラツキは、各炭素粉末の親水性／疎
水性による生成水の排出能が異なるためと考えられる。
よって炭素粉末の性質に依存させないためには高電流密
度域では０．０６ｃｍ3／ｇ以上の細孔比容積が必要と
なる。
に生成水の排出能も重要となる。このため８００ｍＡ／
ｃｍ2における０．０４〜０．０６ｃｍ3／ｇの範囲での
電池による電圧のバラツキは、各炭素粉末の親水性／疎
水性による生成水の排出能が異なるためと考えられる。
よって炭素粉末の性質に依存させないためには高電流密
度域では０．０６ｃｍ3／ｇ以上の細孔比容積が必要と
なる。
【００２９】なお、本実施例では固体高分子電解質とし
て、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエー
テルとの共重合体からなる高分子の代表例として、米国
アルドリッチケミカル社製の５％Ｎａｆｉｏｎ溶液を用
いたが、プロトン交換基を持つ固体高分子電解質であれ
ば上記実施例に限定されるものではなく、分子構造のこ
となる高分子、例えばパーフルオロビニルエーテル類及
び側鎖分子長の異なる高分子やスチレンとビニルベンゼ
ンとの共重合体からなる高分子を用いても同様の効果が
得られた。
て、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエー
テルとの共重合体からなる高分子の代表例として、米国
アルドリッチケミカル社製の５％Ｎａｆｉｏｎ溶液を用
いたが、プロトン交換基を持つ固体高分子電解質であれ
ば上記実施例に限定されるものではなく、分子構造のこ
となる高分子、例えばパーフルオロビニルエーテル類及
び側鎖分子長の異なる高分子やスチレンとビニルベンゼ
ンとの共重合体からなる高分子を用いても同様の効果が
得られた。
【００３０】また、本実施例の電極作製法は一例を示し
たものであり、これに限定されるものではない。
たものであり、これに限定されるものではない。
【００３１】さらに、本実施例では燃料電池の一例とし
て電解質に固体高分子電解質膜を用いた水素−酸素燃料
電池を取り上げたが、メタノール、天然ガス、ナフサな
どを燃料とする改質水素を用いた燃料電池、又は酸化剤
として空気を用いた燃料電池に適用することも可能であ
る。
て電解質に固体高分子電解質膜を用いた水素−酸素燃料
電池を取り上げたが、メタノール、天然ガス、ナフサな
どを燃料とする改質水素を用いた燃料電池、又は酸化剤
として空気を用いた燃料電池に適用することも可能であ
る。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＰＥＦＣ
に適した細孔構造を明らかにすることにより、Ｐｔ触媒
の固体高分子電解質との接触面積が大きく、かつ反応ガ
スの供給能が高い、より高性能なＰＥＦＣ用電極及びそ
れを用いたＰＥＦＣを実現することができる。
に適した細孔構造を明らかにすることにより、Ｐｔ触媒
の固体高分子電解質との接触面積が大きく、かつ反応ガ
スの供給能が高い、より高性能なＰＥＦＣ用電極及びそ
れを用いたＰＥＦＣを実現することができる。
【図１】本発明の実施例の電極の固体高分子電解質量と
細孔分布の関係を示す図
細孔分布の関係を示す図
【図２】本発明の実施例の電極の固体高分子電解質量と
細孔比容積の関係を示す図
細孔比容積の関係を示す図
【図３】本発明の実施例の電極の細孔比容積と単電池特
性との関係を示す図（その１）
性との関係を示す図（その１）
【図４】本発明の実施例の電極の細孔比容積と単電池特
性との関係を示す図（その２）
性との関係を示す図（その２）
【図５】本発明の実施例の電極の細孔比容積と単電池特
性との関係を示す図（その３）
性との関係を示す図（その３）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江田 信夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも固体高分子電解質と貴金属触媒
を担持した炭素粉末とからなる触媒層を、ガス拡散層の
片面に形成した電極であって、前記触媒層における直径
０．０４〜１．０μｍの細孔の比容積が０．０４ｃｍ3
／ｇ以上である固体高分子型燃料電池用電極。 - 【請求項２】触媒層における直径０．０４〜１．０μｍ
の細孔の比容積が０．０６ｃｍ3／ｇ以上である請求項
１の固体高分子型燃料電池用電極。 - 【請求項３】固体高分子電解質膜の両面に電極を配した
固体高分子型燃料電池であって、前記電極のうち少なく
とも一方の電極は、少なくとも固体高分子電解質と貴金
属触媒を担持した炭素粉末とからなる触媒層を、ガス拡
散層の片面に形成した電極であって、前記触媒層におけ
る直径０．０４〜１．０μｍの細孔の比容積が０．０４
ｃｍ3／ｇ以上である固体高分子型燃料電池。 - 【請求項４】触媒層における直径０．０４〜１．０μｍ
の細孔の比容積が０．０６ｃｍ3／ｇ以上である請求項
３の固体高分子型燃料電池。
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000182626A (ja) * | 1998-12-15 | 2000-06-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池用電極、その製造方法及び燃料電池 |
| JP2001338654A (ja) * | 2000-05-29 | 2001-12-07 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子型燃料電池 |
| JP2002110202A (ja) * | 2000-10-02 | 2002-04-12 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子型燃料電池及びその製造方法 |
| JP2002539587A (ja) * | 1999-03-06 | 2002-11-19 | フラウンホファー ゲセルシャフトツール フェールデルンク ダー アンゲヴァンテン フォルシュンク エー．ファオ． | 管形燃料電池、燃料電池モジュール、基本素子およびイオン交換膜の製造 |
| JP2005019222A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
| JP2005026174A (ja) * | 2003-07-01 | 2005-01-27 | Honda Motor Co Ltd | 固体高分子形燃料電池 |
| WO2005053073A1 (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-09 | Hitachi Maxell, Ltd. | 液体燃料電池用発電素子およびその製造方法、並びにそれを用いた液体燃料電池 |
| JP2006032249A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Sony Corp | 燃料電池 |
| US7094492B2 (en) | 2001-10-11 | 2006-08-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Electrode for polymer electrolyte fuel cell |
| US7220514B2 (en) | 2000-07-03 | 2007-05-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| JP2009231043A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体高分子形燃料電池用触媒層転写フィルム |
| JP2011060775A (ja) * | 2010-11-15 | 2011-03-24 | Sanyo Electric Co Ltd | ガス拡散層、燃料電池用電極及び燃料電池 |
| US8211590B2 (en) | 2005-03-15 | 2012-07-03 | Panasonic Corporation | Proton conducting material, and electrode and fuel cell using the same |
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| US20140170525A1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Membrane electrode assembly and fuel cell including the same |
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| JP2010177098A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Toshiba Corp | ダイレクトメタノール型燃料電池、およびダイレクトメタノール型燃料電池用カソード |
-
1995
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Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000182626A (ja) * | 1998-12-15 | 2000-06-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池用電極、その製造方法及び燃料電池 |
| JP2002539587A (ja) * | 1999-03-06 | 2002-11-19 | フラウンホファー ゲセルシャフトツール フェールデルンク ダー アンゲヴァンテン フォルシュンク エー．ファオ． | 管形燃料電池、燃料電池モジュール、基本素子およびイオン交換膜の製造 |
| JP2001338654A (ja) * | 2000-05-29 | 2001-12-07 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子型燃料電池 |
| US7220514B2 (en) | 2000-07-03 | 2007-05-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| JP2002110202A (ja) * | 2000-10-02 | 2002-04-12 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子型燃料電池及びその製造方法 |
| US7094492B2 (en) | 2001-10-11 | 2006-08-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Electrode for polymer electrolyte fuel cell |
| DE10247452B4 (de) * | 2001-10-11 | 2007-08-16 | Honda Giken Kogyo K.K. | Elektrode für Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle |
| JP2005019222A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
| JP4727912B2 (ja) * | 2003-06-26 | 2011-07-20 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP2005026174A (ja) * | 2003-07-01 | 2005-01-27 | Honda Motor Co Ltd | 固体高分子形燃料電池 |
| WO2005053073A1 (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-09 | Hitachi Maxell, Ltd. | 液体燃料電池用発電素子およびその製造方法、並びにそれを用いた液体燃料電池 |
| JP2006032249A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Sony Corp | 燃料電池 |
| US8211590B2 (en) | 2005-03-15 | 2012-07-03 | Panasonic Corporation | Proton conducting material, and electrode and fuel cell using the same |
| JP2009231043A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体高分子形燃料電池用触媒層転写フィルム |
| JP2011060775A (ja) * | 2010-11-15 | 2011-03-24 | Sanyo Electric Co Ltd | ガス拡散層、燃料電池用電極及び燃料電池 |
| WO2013114957A1 (ja) | 2012-02-02 | 2013-08-08 | 国立大学法人九州大学 | 触媒層構成体及び同触媒層構成体の調製方法 |
| US20140170525A1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Membrane electrode assembly and fuel cell including the same |
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