JPS58166645A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS58166645A JPS58166645A JP57049506A JP4950682A JPS58166645A JP S58166645 A JPS58166645 A JP S58166645A JP 57049506 A JP57049506 A JP 57049506A JP 4950682 A JP4950682 A JP 4950682A JP S58166645 A JPS58166645 A JP S58166645A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- fuel cell
- catalyst
- carrier
- metal salt
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
-
- 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
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は燃料電池に係り、特に電解質にリン酸を用いる
ものに好適な燃料電池に関する。
ものに好適な燃料電池に関する。
燃料電池は、一対のガス拡散性多孔質電極と前記電極間
に配置され圧電解質保持マトリックスを有する。りン讃
臘燃料電池の場合、電極は、一般に多孔質導電性基板と
該基板上に保持された触媒成分を有する。
に配置され圧電解質保持マトリックスを有する。りン讃
臘燃料電池の場合、電極は、一般に多孔質導電性基板と
該基板上に保持された触媒成分を有する。
従来の燃料電池に用いられている電極触媒では電解質と
の親和性が悪いために、反応物及び生成物の物質移動が
十分でなく、触媒活性が不充分であるという欠点があっ
た。
の親和性が悪いために、反応物及び生成物の物質移動が
十分でなく、触媒活性が不充分であるという欠点があっ
た。
本発明の目的は、高活性電極触媒を有する燃料電池を提
供することにある。
供することにある。
本発明は、電極触媒中に電解質成分を含む金属塩を混入
したものである。
したものである。
燃料電池の高出力化に伴い、高電流密度で高い電圧を示
す電極触媒が望まれている。高電流密度では反応物及び
反応生成物の物質移動の速度が支配的となり、電圧の低
下を引き起こす、物質移動としては、ガス成分による場
合と電解質成分による場合があり、ここでは電解質成分
による物質移動を促進することを目的とした。電解質成
分の物質移動が遅い原因としては、電極触媒と電解質と
Ｏ親和性が悪い丸めと考えられる。そこで、電極触媒中
に電解質成分を含む金属塩を含有させ、電解質との親和
性を向上さＪｔた。電解質とし°てリン酸を用い、電解
質成分を含む金属塩がリン酸塩である場合には、電極触
媒と電解質とＯ１ｌ和性が向上するのみならず、リン酸
塩の大部分が水素イオン導電体であるために、触媒中に
水素イオンを導入する働自をも有する。
す電極触媒が望まれている。高電流密度では反応物及び
反応生成物の物質移動の速度が支配的となり、電圧の低
下を引き起こす、物質移動としては、ガス成分による場
合と電解質成分による場合があり、ここでは電解質成分
による物質移動を促進することを目的とした。電解質成
分の物質移動が遅い原因としては、電極触媒と電解質と
Ｏ親和性が悪い丸めと考えられる。そこで、電極触媒中
に電解質成分を含む金属塩を含有させ、電解質との親和
性を向上さＪｔた。電解質とし°てリン酸を用い、電解
質成分を含む金属塩がリン酸塩である場合には、電極触
媒と電解質とＯ１ｌ和性が向上するのみならず、リン酸
塩の大部分が水素イオン導電体であるために、触媒中に
水素イオンを導入する働自をも有する。
ｔた、別の効果としては、触媒中に電解質成分を含む金
属塩が存在することにより、触媒活性成分の電子状態が
変化し、触媒活性成分の活性が向上することも期待され
る。
属塩が存在することにより、触媒活性成分の電子状態が
変化し、触媒活性成分の活性が向上することも期待され
る。
なお、あらかじめ触媒中に金属を酸化物等の形で添加し
ておき、燃料電池運転時に電解質成分と反応して、電解
質成分を含む金属塩に変化する場合も同様の効果かめる
ことは明らかである。
ておき、燃料電池運転時に電解質成分と反応して、電解
質成分を含む金属塩に変化する場合も同様の効果かめる
ことは明らかである。
以下本発明の実施例について説明する。
実施例１
比表面積７５ｍ”７ｇ、粒子径α０４μｍのアセチレン
ブラック及び硝酸ジルコニル（Ｚ ｒ Ｏ（ＮＯ，）＊
）あるいは塩化スズ（ｓｎｃｊ、）あるいは塩化チタン
（Ｔｔｃｚ４）及び少量のメタノールを含む水＊液（塩
化チタンの場合には塩ＩＩ浴溶液中に、激しく攪拌しな
がら５重量％リン酸水溶液を徐々に添加した。リン酸量
は各基の１０倍当量とし良。
ブラック及び硝酸ジルコニル（Ｚ ｒ Ｏ（ＮＯ，）＊
）あるいは塩化スズ（ｓｎｃｊ、）あるいは塩化チタン
（Ｔｔｃｚ４）及び少量のメタノールを含む水＊液（塩
化チタンの場合には塩ＩＩ浴溶液中に、激しく攪拌しな
がら５重量％リン酸水溶液を徐々に添加した。リン酸量
は各基の１０倍当量とし良。
これをろ過・洗浄後、６０Ｃにて十分乾燥することによ
り、アセチレンブラック担体上にリン酸ジルコニウムめ
るいはリン酸スズあるいはリン酸チタンを付着せしめた
。
り、アセチレンブラック担体上にリン酸ジルコニウムめ
るいはリン酸スズあるいはリン酸チタンを付着せしめた
。
このようにして得られた担体上に触媒活性成分である白
金を担持し九。白金の担持は塩化白金酸（Ｈ，ＰｔＣｔ
、）、前記担体及び界面活性剤アルキルアリルポリエー
テルアルコールを含むメタノールと水の混合ｓｉｔを７
（ｌで４時間加熱することにより行つ九、これをろ過・
洗浄後、６０Ｃにて乾燥して触媒を得た。
金を担持し九。白金の担持は塩化白金酸（Ｈ，ＰｔＣｔ
、）、前記担体及び界面活性剤アルキルアリルポリエー
テルアルコールを含むメタノールと水の混合ｓｉｔを７
（ｌで４時間加熱することにより行つ九、これをろ過・
洗浄後、６０Ｃにて乾燥して触媒を得た。
以上のようにして得られた触媒をポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）分散液を、ＰＴＦＥが５０重量％と
なるように混合・混練して、カーボンペーパ基材に塗布
し、風乾後３２０Ｃで焼成することにより電極を作製し
友。白金量はα６ｍｇ／ ａｎｔ”とした。
チレン（ＰＴＦＥ）分散液を、ＰＴＦＥが５０重量％と
なるように混合・混練して、カーボンペーパ基材に塗布
し、風乾後３２０Ｃで焼成することにより電極を作製し
友。白金量はα６ｍｇ／ ａｎｔ”とした。
図はこのような方法で作製した電極の１９（１゜９８％
りン駿電解質中における空気極単極性能を示す。１はリ
ン酸チタン、２はリン酸スズ、３はリン酸ジルコニウム
を添加し九アセチレンブラックを用いた場合を示す。リ
ン酸塩含有量は約１０％ 重量Ａｆある。対極には白金板、参照電極には水素電極
を用い喪、また図には未添加のアセチレンブラックを用
いて前記と同じ方法で作製した電極４の性能４示しであ
る。リン酸チタン、リン酸スズあるいはリン酸ジルコニ
ウムを添加したアセチレンブラックを用いると、未添加
のアセチレンプラッタを用いた場合と比較して、空気極
単極性能の著しい向上が認められ九。
りン駿電解質中における空気極単極性能を示す。１はリ
ン酸チタン、２はリン酸スズ、３はリン酸ジルコニウム
を添加し九アセチレンブラックを用いた場合を示す。リ
ン酸塩含有量は約１０％ 重量Ａｆある。対極には白金板、参照電極には水素電極
を用い喪、また図には未添加のアセチレンブラックを用
いて前記と同じ方法で作製した電極４の性能４示しであ
る。リン酸チタン、リン酸スズあるいはリン酸ジルコニ
ウムを添加したアセチレンブラックを用いると、未添加
のアセチレンプラッタを用いた場合と比較して、空気極
単極性能の著しい向上が認められ九。
実施例２
実施例１と同様の方法で、セリクム、トリウム。
クロム、アルミニウム、鉄、タンタルあるいはケイ素の
９７酸塩を約１０重量％會む触媒を１ＩＩＩ義し、電極
に成形した。七の後１９０Ｃ，９５１％りン酸中で空気
極単極性能を測定した。第１表に示したように、上記金
属のリン酸塩を含まない場合と比較して性能が向上した
。
９７酸塩を約１０重量％會む触媒を１ＩＩＩ義し、電極
に成形した。七の後１９０Ｃ，９５１％りン酸中で空気
極単極性能を測定した。第１表に示したように、上記金
属のリン酸塩を含まない場合と比較して性能が向上した
。
ｌｉｔ 表
実施例３
実施例１の方法で１、リン酸チタンの含有量を変えて触
媒を調製し、電極に成形した後に、１９０υ、９８％リ
ン酸中で空気極単極性能を測定した。第２図に示すよう
に、リン酸チタンの含有量が４０重量％を越えると、リ
ン酸チタンを含まない場合と比較して性能が悪くなる。
媒を調製し、電極に成形した後に、１９０υ、９８％リ
ン酸中で空気極単極性能を測定した。第２図に示すよう
に、リン酸チタンの含有量が４０重量％を越えると、リ
ン酸チタンを含まない場合と比較して性能が悪くなる。
実施？ｉｉ４
触媒の活性成分として、白金−ルテニウム、白金−イリ
ジウム、白金−オス建りムあるいは白金−金を用い、り
ン酸チタンを１０重量％含有する触媒を調製し、電極に
成形した。その後、１９０Ｃ１９８％リン酸中で空気極
単極性能を測定した。
ジウム、白金−オス建りムあるいは白金−金を用い、り
ン酸チタンを１０重量％含有する触媒を調製し、電極に
成形した。その後、１９０Ｃ１９８％リン酸中で空気極
単極性能を測定した。
リン酸チタンを含有することにより、２００ｍＡ／ｃｙ
１１１のｉｕｔ密度において、すべての場合に約５０ｍ
Ｖの性能向上が認められた。
１１１のｉｕｔ密度において、すべての場合に約５０ｍ
Ｖの性能向上が認められた。
以上の実施例から明らかなように本発明によれば、ｔ８
ＩＡと電解質との親和性が曳くなり、電極性能向上の効
果がある。
ＩＡと電解質との親和性が曳くなり、電極性能向上の効
果がある。
８１図は分極特性を示すグツ７、第２図はリン酸チタン
含有量と電極性能の関係を示すグラフである。 電 ：、Ｌ 匿 ／ｉ″ （□Ａ／ｃ威り第２図 り／西（ナクン＋有量 （ｆ量幻 第１頁の続き ■出 願 人 日立化成工業株式会社 東京都新宿区西新宿２丁目１番 １号
含有量と電極性能の関係を示すグラフである。 電 ：、Ｌ 匿 ／ｉ″ （□Ａ／ｃ威り第２図 り／西（ナクン＋有量 （ｆ量幻 第１頁の続き ■出 願 人 日立化成工業株式会社 東京都新宿区西新宿２丁目１番 １号
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電解質と前記電解質を間に挾んで一対のガス拡散性
多孔質電極を有し、前記電極が基材と前記基材の少なく
とも前記電解質に面した表面上に配置され曳部課とを有
する電池において、前記電極の少なくとも一方が電解質
成分を含む金属塩を含有することを特徴とする燃料電池
。 ′Ｌ 特許請求の範囲第１項において、前記電解質がリ
ン酸であることを特徴とする燃料電池。 ＆ 特許請求の範囲第１項又は第２項において、前記金
属塩が実質的に金属と電解質成分とから成ることを％黴
とする燃料電池。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記金属がセリク
ム、チタン、ジルコニウム、トリウム、り／タル、クロ
ム、鉄、アルミニウム、ケイ素、スズの中の少なくとも
１種であること′ｔ−ＩｐＩｉ黴とする燃料電池。 −特許請求の範囲第１項において、前記触媒が担体を含
有することｔ特徴とする燃料電池。 ａ ％許績求の範囲第２項において、前記金属塩の含有
量が４０重量％以下であることｔ％黴とする燃料電池。 ７、％許晴求の範囲第５項において、前記担体が導電性
担体であることを特徴とする燃料電池。 ＆ 特許請求の範囲第１項において、前記触媒の活性成
分が貴金属であることを特徴とする燃料電池。 ９、％黴請求の範囲第７項において、前記導電性担体が
カーボンであることを特徴とする燃料電池。 １４１％１１ｖＩＨｌ求の範囲第８項に＞イテ、前記貴
金属が白金、ルテニウム、イリジウム、オスξウム。 金の少なくとも１つから成ることを％黴とする燃料電池
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57049506A JPS58166645A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57049506A JPS58166645A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58166645A true JPS58166645A (ja) | 1983-10-01 |
Family
ID=12833014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57049506A Pending JPS58166645A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58166645A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6095862A (ja) * | 1983-10-31 | 1985-05-29 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| JPS6124157A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-01 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| EP1662595A1 (en) * | 2003-08-22 | 2006-05-31 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Solid polymer fuel cell |
-
1982
- 1982-03-27 JP JP57049506A patent/JPS58166645A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6095862A (ja) * | 1983-10-31 | 1985-05-29 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| JPS6124157A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-01 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| EP1662595A1 (en) * | 2003-08-22 | 2006-05-31 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Solid polymer fuel cell |
| EP1662595A4 (en) * | 2003-08-22 | 2009-01-21 | Toyota Chuo Kenkyusho Kk | ELECTROCHEMICAL CELL WITH SOLID POLYMER |
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