JPS59139569A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPS59139569A JPS59139569A JP58195367A JP19536783A JPS59139569A JP S59139569 A JPS59139569 A JP S59139569A JP 58195367 A JP58195367 A JP 58195367A JP 19536783 A JP19536783 A JP 19536783A JP S59139569 A JPS59139569 A JP S59139569A
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- Japan
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- electrolyte
- metal
- electrode
- oxygen
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- 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
- H01M4/90—Selection of catalytic material
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
- C25B11/097—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds comprising two or more noble metals or noble metal alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
-
- 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
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は電解セルに関し、具体的には燃料電池、バッ
テリ、産業用電解装置等のようなシステムに関する。、
仁、・０ 〔背景技術とその問題点〕 Ｊａｌａｎ氏等の米国特許第４１９２９０７号（貴金属
・卑金属合金触媒を組み込んだ電気化学セル電極）は電
気伝導性物質の基体をプラチナ卑金属合金とともにコー
ティングする燃料電池を提案している。好ましくは、カ
ーボンからなる伝導性粒子を含む基体上に合金をコーテ
ィングする。合金表面−１−、で合金から成分要素の各
々の小さなかたまりが形成されて合金表面上で合金中の
成分要素が分離するので、この電極は劣化する。単一の
ｐｔは触媒であるけれども合金を形成するために、・
・Ｊ’ａ Ｉ ａ ｎ氏等によってｐｔに付加された難
溶性の一金属は触媒として働かない（島状に分離されま
たはバルク形態をしているとき）。′１−なわち難溶性
の金属はほとんど、または全く触媒活性を生じない。
テリ、産業用電解装置等のようなシステムに関する。、
仁、・０ 〔背景技術とその問題点〕 Ｊａｌａｎ氏等の米国特許第４１９２９０７号（貴金属
・卑金属合金触媒を組み込んだ電気化学セル電極）は電
気伝導性物質の基体をプラチナ卑金属合金とともにコー
ティングする燃料電池を提案している。好ましくは、カ
ーボンからなる伝導性粒子を含む基体上に合金をコーテ
ィングする。合金表面−１−、で合金から成分要素の各
々の小さなかたまりが形成されて合金表面上で合金中の
成分要素が分離するので、この電極は劣化する。単一の
ｐｔは触媒であるけれども合金を形成するために、・
・Ｊ’ａ Ｉ ａ ｎ氏等によってｐｔに付加された難
溶性の一金属は触媒として働かない（島状に分離されま
たはバルク形態をしているとき）。′１−なわち難溶性
の金属はほとんど、または全く触媒活性を生じない。
さらに、Ｊａｌａｎ氏等の合金は単一のＰｔより高（な
いのでそれを使ってみる重要な理由があるものの、その
寿命は分離や不純物ゆえにｐｔのそれを超えて伸びるこ
とはないであろう。関与する不純物は浴から触媒上に被
着された不必要な種類のものである。
いのでそれを使ってみる重要な理由があるものの、その
寿命は分離や不純物ゆえにｐｔのそれを超えて伸びるこ
とはないであろう。関与する不純物は浴から触媒上に被
着された不必要な種類のものである。
以下にＵＰＤ層（不足電位被着層）として呼ばれる不足
電位時に被着された層は被着金属の性質を変えてそれを
バルク金属より貴（イオン化傾向を小ＶＣ′ｆる）にす
ることが知られているＪなお、不足電位とは酸化還元反
応の可逆電位を下まわる電位である。）これはり、 Ｍ
、 Ｋｏ １ ｂ氏により書かれた報告論文で公表され
、”Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ
ｉｓｔｒｙ ａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｎｇｎｅｅｒｉｎｇ”ｖｏｌ。
電位時に被着された層は被着金属の性質を変えてそれを
バルク金属より貴（イオン化傾向を小ＶＣ′ｆる）にす
ることが知られているＪなお、不足電位とは酸化還元反
応の可逆電位を下まわる電位である。）これはり、 Ｍ
、 Ｋｏ １ ｂ氏により書かれた報告論文で公表され
、”Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ
ｉｓｔｒｙ ａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｎｇｎｅｅｒｉｎｇ”ｖｏｌ。
１１ （１９７７年）のＰ１２５〜２７１、とくにＰ２
３４〜２３９において公表された資料にもとづく。この
論文の主題材料がこの出題で詳述される態様で触媒とし
て使用され得ることについては何ら提案がなかった。
３４〜２３９において公表された資料にもとづく。この
論文の主題材料がこの出題で詳述される態様で触媒とし
て使用され得ることについては何ら提案がなかった。
”Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ
＋ＩＰ８６４〜５（１９７９）所載のＭｃＩｎｔｙｒｅ
氏等による”Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃａｔ
ａｌｙｓｉｓ ｂｙＦｏｒｅｉｇｎ Ｍｅｔａｌ
Ａｄａｔｏｍｓ”抜粋に詳述されるように不足電位被着
によって金の上に鉛を被着することが行われている。た
だし、これは電解セル用の触媒との関連で行われたもの
ではない。
＋ＩＰ８６４〜５（１９７９）所載のＭｃＩｎｔｙｒｅ
氏等による”Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃａｔ
ａｌｙｓｉｓ ｂｙＦｏｒｅｉｇｎ Ｍｅｔａｌ
Ａｄａｔｏｍｓ”抜粋に詳述されるように不足電位被着
によって金の上に鉛を被着することが行われている。た
だし、これは電解セル用の触媒との関連で行われたもの
ではない。
々サチューセツツ州ボストンで行なわれたＥＣＳ Ｓｐ
ｒｉｎｇ Ｍｅｅｔｉｎｇ”（１９７９年）のＡｍａｄ
ｅｌｌｉ、 Ｂｉｎｄｒａ、 Ｋｈｕｔｏｒｎｏｉおよ
びＹｅａｇｅｒの各氏の”Ｉｎｆ １ｕｅｎｃｅ ｏ
ｆ Ｍｅｔ’ａｌＩｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ０
２ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆＮｏｂｌｅ Ｍｅ
ｔａｌｓ ｉｎ ＡｌｋａｌｉｎｅＳｏｌｕｔｉ
ｏｎｓ”の長い抜粋に詳述されるようにアルカリ溶液中
において金の上に銅が用いられた。
ｒｉｎｇ Ｍｅｅｔｉｎｇ”（１９７９年）のＡｍａｄ
ｅｌｌｉ、 Ｂｉｎｄｒａ、 Ｋｈｕｔｏｒｎｏｉおよ
びＹｅａｇｅｒの各氏の”Ｉｎｆ １ｕｅｎｃｅ ｏ
ｆ Ｍｅｔ’ａｌＩｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ０
２ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆＮｏｂｌｅ Ｍｅ
ｔａｌｓ ｉｎ ＡｌｋａｌｉｎｅＳｏｌｕｔｉ
ｏｎｓ”の長い抜粋に詳述されるようにアルカリ溶液中
において金の上に銅が用いられた。
新しい酸化還元電気触媒についての研究の最近の進歩の
下で、不足電位で被着された金属からなるＵＰＤ（不足
電位被着）単一層が提案され、実質的に助長された活性
および安定性を有する電気触媒表面を半成するようにな
った。先のＫｌｌｕｔｏｒｎｏｉ氏等の論文およびＭｃ
ｌｎｔｙｒｅ氏等の論文を参照されたい。ＵＰＤ層の組
成は被着金属の電気的性質とともに表面の幾何学的構造
も変化させて、それをバルク金属に較べてより責にする
。先のＫｏｌｂ氏等の論文を参照されたい。被着金属の
電気的性質はしばしば特別の基体との関連で非常にＵＰ
Ｄ層独特なものとなる。それゆえ、これら修正された電
極もまたどちらかといえば触媒作用と表面の電気的およ
び幾何学的構造との間の相互関係を研究するための好都
合で有益なモデルシステムを提供することとなる。
下で、不足電位で被着された金属からなるＵＰＤ（不足
電位被着）単一層が提案され、実質的に助長された活性
および安定性を有する電気触媒表面を半成するようにな
った。先のＫｌｌｕｔｏｒｎｏｉ氏等の論文およびＭｃ
ｌｎｔｙｒｅ氏等の論文を参照されたい。ＵＰＤ層の組
成は被着金属の電気的性質とともに表面の幾何学的構造
も変化させて、それをバルク金属に較べてより責にする
。先のＫｏｌｂ氏等の論文を参照されたい。被着金属の
電気的性質はしばしば特別の基体との関連で非常にＵＰ
Ｄ層独特なものとなる。それゆえ、これら修正された電
極もまたどちらかといえば触媒作用と表面の電気的およ
び幾何学的構造との間の相互関係を研究するための好都
合で有益なモデルシステムを提供することとなる。
アルカリおよび酸の媒質中で酸素ガスを還元するいくつ
かのＵＰＤシステムの電気的触媒の活性が先のＭｃＩｎ
ｔｙｒｅ氏等により試されてきた。先のＡｍａｄｅｌｌ
ｉ、 Ｍ ］ ｌａ、 ＢｉｎｄｒａおよびＹｅａｇｅ
ｒの各氏の” Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ １ ｏ ｆ
Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ”
における研究はアルカリの場合であり、Ｂｉｎｄｒ
ａ およびＣ１ｏｕｓｅｒ の各氏等の研究は酸の場
合である。
かのＵＰＤシステムの電気的触媒の活性が先のＭｃＩｎ
ｔｙｒｅ氏等により試されてきた。先のＡｍａｄｅｌｌ
ｉ、 Ｍ ］ ｌａ、 ＢｉｎｄｒａおよびＹｅａｇｅ
ｒの各氏の” Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ １ ｏ ｆ
Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ”
における研究はアルカリの場合であり、Ｂｉｎｄｒ
ａ およびＣ１ｏｕｓｅｒ の各氏等の研究は酸の場
合である。
この２つの媒質中でのＵＰＤ層のふるまいは明らかに変
則的である。アルカリ性溶液中において、Ｔｌ、Ｐｂ（
先のＭｃｉｎｔｙｒｅ氏等）および銅（先のＡｍａｄｅ
ｌ ｌ ｉ氏等）のような金属からなるＵＰＤ層が存
在すると金の酸素還元のための限界拡散電流がほとんど
複合化され、４電子還元の傾向を表わす。金の電極表面
に電解金属のＵＰＤ層が被覆されている場合、結果とし
て伴われる化学反応式は次のようになる。
則的である。アルカリ性溶液中において、Ｔｌ、Ｐｂ（
先のＭｃｉｎｔｙｒｅ氏等）および銅（先のＡｍａｄｅ
ｌ ｌ ｉ氏等）のような金属からなるＵＰＤ層が存
在すると金の酸素還元のための限界拡散電流がほとんど
複合化され、４電子還元の傾向を表わす。金の電極表面
に電解金属のＵＰＤ層が被覆されている場合、結果とし
て伴われる化学反応式は次のようになる。
Ｏ２−１−２Ｈ２０＋４ｅ ＝−＞ ４０Ｈ−バル
クの形の金のような金属の表面の場合、すなわち、ＵＰ
Ｄ種のない場合には、結果として化学反応は異なってつ
ぎのようになる。
クの形の金のような金属の表面の場合、すなわち、ＵＰ
Ｄ種のない場合には、結果として化学反応は異なってつ
ぎのようになる。
０２＋Ｈ２０＋２ｅ −−＞ＨＯ２＋０Ｈ−ＵＰＤの
正味の効果は、観察されたところであるが、酸素分子あ
たり２倍のパワーを実現し得るということである。
正味の効果は、観察されたところであるが、酸素分子あ
たり２倍のパワーを実現し得るということである。
先のＡｍａｄｅｌｌｉ、Ｂｉｎｄｒａ、Ｙｅａｇｅｒの
各氏により詳述されるように、Ｐｔ基体の上でさえ、電
解液の中に微量のＴＩ正正寸オン存在すると、アルカリ
性溶液中の酸素還元電流が増加することが示された。
各氏により詳述されるように、Ｐｔ基体の上でさえ、電
解液の中に微量のＴＩ正正寸オン存在すると、アルカリ
性溶液中の酸素還元電流が増加することが示された。
他方、酸性媒質中では、先のＢ ｉ ｎ ｄ ｒ ａ。
Ｃ１ｏｕｓｅｒの各氏等により詳述されるように、銅の
ＵＰＤ層は酸素還元を起こすｐｔ、の電解活性を劣化さ
せるようである。この変則的な反応を解明するために、
ＵＰＤ層が酸素還元に与える電解的効果が弱酸性、中性
、アルカリ性電解液の中で試された。
ＵＰＤ層は酸素還元を起こすｐｔ、の電解活性を劣化さ
せるようである。この変則的な反応を解明するために、
ＵＰＤ層が酸素還元に与える電解的効果が弱酸性、中性
、アルカリ性電解液の中で試された。
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙのＢｉｎｄｒａ氏の論
文”Ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔｏｆ ｐＨｏｎ ｔ、ｈ
ｅ ＥｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃＰｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏ’ｆ Ａｄｓｏｒｂ、ｅｄ Ｍｅｔ
ａｌＩｏｎｓ″”（１゛９８２年隻付）にあるように、
水銀上の鉛または金上の鉛からなるｔＪＰＤ層の形で、
中和媒質（約７のｐＨ）中で水銀または金の上に鉛が被
着された。
ｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙのＢｉｎｄｒａ氏の論
文”Ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔｏｆ ｐＨｏｎ ｔ、ｈ
ｅ ＥｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃＰｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏ’ｆ Ａｄｓｏｒｂ、ｅｄ Ｍｅｔ
ａｌＩｏｎｓ″”（１゛９８２年隻付）にあるように、
水銀上の鉛または金上の鉛からなるｔＪＰＤ層の形で、
中和媒質（約７のｐＨ）中で水銀または金の上に鉛が被
着された。
金上の鉛またはタリウムの構造は、Ａｍａｄｅ １１
ｉ氏等によってＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ ４ｈｅＥｌｅ
ｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ、Ｖｏｌ、
１２８゜Ｎｏ、 １２ Ｐ２７０．６−２７０９ （１
９８１年１２月）の”Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｍｅ
ｔａｌ Ｉｏｎｓ ｏｎｔｈｅ ０２ Ｒｅｄｕｃ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｏｂｌｅ Ｍｅｔａｌｓｉｎ
Ａｌｋａｌｉｎｅ ５ｏｌｕｔｉｏｎ”で開示さ
れた。
ｉ氏等によってＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ ４ｈｅＥｌｅ
ｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ、Ｖｏｌ、
１２８゜Ｎｏ、 １２ Ｐ２７０．６−２７０９ （１
９８１年１２月）の”Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｍｅ
ｔａｌ Ｉｏｎｓ ｏｎｔｈｅ ０２ Ｒｅｄｕｃ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｏｂｌｅ Ｍｅｔａｌｓｉｎ
Ａｌｋａｌｉｎｅ ５ｏｌｕｔｉｏｎ”で開示さ
れた。
この発明はい（つかの新規な特徴を持つところからそれ
ら従来例とは異なると信じられる。
ら従来例とは異なると信じられる。
第一に、この発明のシステムはつぎのものからなるグル
ープから選択された要素を用いる。
ープから選択された要素を用いる。
（ａ）アルカリ性媒質中の触媒およびいかなる媒質中の
不純物を制御するためのものとしてのＰｔ、Ｉ ｒ、
Ｐｄ、 ＡｇまたはＲｈ０ （ｂ） アルカリ性媒質中の触媒としての、またはを
すい金のクリスタライト」二の酸性媒質中の不純物を制
御する手段としてのＰｂ、ＴＩまたはＢ１゜これらは、
基体が微粒子である点およびい（らかの吸着質は貴金属
である点で、上述のシステムと異なる。上述のシステム
では吸着質は鉛のような卑金属である。
不純物を制御するためのものとしてのＰｔ、Ｉ ｒ、
Ｐｄ、 ＡｇまたはＲｈ０ （ｂ） アルカリ性媒質中の触媒としての、またはを
すい金のクリスタライト」二の酸性媒質中の不純物を制
御する手段としてのＰｂ、ＴＩまたはＢ１゜これらは、
基体が微粒子である点およびい（らかの吸着質は貴金属
である点で、上述のシステムと異なる。上述のシステム
では吸着質は鉛のような卑金属である。
この発明の他の側面はｐｂでなくｐｔのような触媒を使
うと℃・う貴金属的性質にある。電気化学システムにお
いてｐｂは電極の１つて対して触媒毒として働ら（であ
ろう。このシステムにおける電極間の隔膜は触媒毒を回
避するのに用いられるだろうがそのような溶液を用いる
代償として電圧は減少してしまうという事実から、上述
の構成ｊ４有益なものと考えられる。ｐｂが電極に対し
て触媒毒としての傾向がない場合には、ｐｂは触媒とし
てのみ有効に働らく。
うと℃・う貴金属的性質にある。電気化学システムにお
いてｐｂは電極の１つて対して触媒毒として働ら（であ
ろう。このシステムにおける電極間の隔膜は触媒毒を回
避するのに用いられるだろうがそのような溶液を用いる
代償として電圧は減少してしまうという事実から、上述
の構成ｊ４有益なものと考えられる。ｐｂが電極に対し
て触媒毒としての傾向がない場合には、ｐｂは触媒とし
てのみ有効に働らく。
第２に、小さな金のクリスタライトおよびＵＰＤ触媒の
単一層は溶液中で（ａ）広い表面領域を与え、（ｂ）基
体金属（金）が薄すぎて、すなわちかさがなさすぎて触
媒層がバルク（すなわち厚いフィルム状金属）中に拡散
しないためにＵＰＤ層が基体金属の表面にのみ留まり得
る。
単一層は溶液中で（ａ）広い表面領域を与え、（ｂ）基
体金属（金）が薄すぎて、すなわちかさがなさすぎて触
媒層がバルク（すなわち厚いフィルム状金属）中に拡散
しないためにＵＰＤ層が基体金属の表面にのみ留まり得
る。
第６に、この状況下でのＵＰＤ金属触媒は触媒表面上に
不純物が形成されるのを制御し、このことは上述参考文
献のいずれにも記載されていない。
不純物が形成されるのを制御し、このことは上述参考文
献のいずれにも記載されていない。
ここでは酸性媒質（電解液）の場合にＰｂ、ＴＩおよび
Ｂ１のみでな（Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｈ１１ｒのような
金属も対象とする。
Ｂ１のみでな（Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｈ１１ｒのような
金属も対象とする。
この発明によれば触媒の十分でない寿命の問題が処理さ
れる、この問題は、システムの経済的な機能性の減少と
関連する触媒の損失により引き起こされる。
れる、この問題は、システムの経済的な機能性の減少と
関連する触媒の損失により引き起こされる。
優れた燃料電池触媒１・あって効率がよく、長寿命で元
の状態に再生しうるものを形成することが望まれる。
の状態に再生しうるものを形成することが望まれる。
さらに所定の燃料の入力に対してより大きな出力効率ま
たはパワーを達成することも、この発明の目的である。
たはパワーを達成することも、この発明の目的である。
他の基体に支持され、結合されたＡｕクリスタライト」
二にＡｇ、 Ｐｔ、 Ｐｄ、 Ｉｒ、 Ｒｈが存在する
と、酸素分子の解離吸着が起こり、伴なわれる還元反応
の間に１分子あたり４つの電子が生成されるようになる
ことがすでに開示された。これは全表面よりも優れたも
のである。全表面は酸素分子を解離しそこない、この結
果、単に１つの酸素分子あたり２つの電子が実現される
のみである。さらに、アルカリ性電解液に関してはＰｄ
、、Ｉ ｒＳＡｇＳＲｈおよびｐｔのような触媒金属は
対向電極（他の電極に対して対向するもの）に対して触
媒毒として働らく傾向を示さない。なぜなら、それら金
属の各々は両電極に対して良好な触媒であるからである
。これに対し、Ａｕ上のｐｂは水素電極に対して触媒、
簿として働−ら″ぐこと′かゎかった。
二にＡｇ、 Ｐｔ、 Ｐｄ、 Ｉｒ、 Ｒｈが存在する
と、酸素分子の解離吸着が起こり、伴なわれる還元反応
の間に１分子あたり４つの電子が生成されるようになる
ことがすでに開示された。これは全表面よりも優れたも
のである。全表面は酸素分子を解離しそこない、この結
果、単に１つの酸素分子あたり２つの電子が実現される
のみである。さらに、アルカリ性電解液に関してはＰｄ
、、Ｉ ｒＳＡｇＳＲｈおよびｐｔのような触媒金属は
対向電極（他の電極に対して対向するもの）に対して触
媒毒として働らく傾向を示さない。なぜなら、それら金
属の各々は両電極に対して良好な触媒であるからである
。これに対し、Ａｕ上のｐｂは水素電極に対して触媒、
簿として働−ら″ぐこと′かゎかった。
酸素ガス分子は触媒の表面で解離吸着を受ける。
酸素は水酸イオンに還元され、ＵＰＤ単一層がない場合
には、酸素および水が過酸化水素に変換される。
には、酸素および水が過酸化水素に変換される。
上述のシステムはいくつかの異なる燃料についても動作
しうる。これらはメタノール、ホルムアルデヒドおよび
ギ酸の使用を含む。
しうる。これらはメタノール、ホルムアルデヒドおよび
ギ酸の使用を含む。
第１Ａ図は一組のカーボン粒子を支持する支持部を示す
。カーボン粒子の各々は多数の小さな金の島状部を担持
づ−る。第１Ｂ図について以下詳細に述べられるように
、この発明の触媒粒子の単一層がこの島状部上に被着さ
れる。第１Ａ図は静止、多孔質、ガス供給、カーボンお
よび金属スクリーン電極２１を示し、この電極２１はこ
の発明による電解セル中の作用電極として用いることが
できろ。多孔質電極２１はテトロン（ポリテトラフルオ
エチレン）製の多孔質基体２２とともに示されている。
。カーボン粒子の各々は多数の小さな金の島状部を担持
づ−る。第１Ｂ図について以下詳細に述べられるように
、この発明の触媒粒子の単一層がこの島状部上に被着さ
れる。第１Ａ図は静止、多孔質、ガス供給、カーボンお
よび金属スクリーン電極２１を示し、この電極２１はこ
の発明による電解セル中の作用電極として用いることが
できろ。多孔質電極２１はテトロン（ポリテトラフルオ
エチレン）製の多孔質基体２２とともに示されている。
この多孔質基体２２はスクリーン状に編まれた金属ワイ
ヤのマド１ノツクス上に支持された小さな圧縮カーボン
粒子２ろのアマルガムな担持する。ワイヤ２４はニッケ
ルのような金属から組成されている。ワイヤ２４はＤＣ
電源のリードに接続され（１９８２年１０月７日付のＰ
ｅｒｍｉｎｄｅｒＢｉｎｄｒａ氏およびＤａｖｉｄ
Ｎ、Ｌｉｇｈｔ氏の米国特許出願第４４３３２８号”Ａ
ｒｔｉｃｌｅ ａｎｄＭｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａ
ｎｕｆａｃｔｕｒｅ ＥｍｐｌｏｙｉｎｇＥｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ＤｉｓｐｅｒｓｅｄＰｌａ
ｔｉｎｕｍ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ
ｏｎａ Ｓｕ’ｂｓｔｒ’ａｔｅ”に記載されるよ
うにする）、第６図の電解液・９）中の金属性金イオン
に引力を与えるように′１″る。この引力により、電極
２１の内部および外部の双方上のカーボン粒子の無数の
表面にそれらが被着されるようになる。プログラマから
化学被着パルスが印加されるまえに、電解液は好ましく
は以下のものを含むものとする。
ヤのマド１ノツクス上に支持された小さな圧縮カーボン
粒子２ろのアマルガムな担持する。ワイヤ２４はニッケ
ルのような金属から組成されている。ワイヤ２４はＤＣ
電源のリードに接続され（１９８２年１０月７日付のＰ
ｅｒｍｉｎｄｅｒＢｉｎｄｒａ氏およびＤａｖｉｄ
Ｎ、Ｌｉｇｈｔ氏の米国特許出願第４４３３２８号”Ａ
ｒｔｉｃｌｅ ａｎｄＭｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａ
ｎｕｆａｃｔｕｒｅ ＥｍｐｌｏｙｉｎｇＥｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ＤｉｓｐｅｒｓｅｄＰｌａ
ｔｉｎｕｍ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ
ｏｎａ Ｓｕ’ｂｓｔｒ’ａｔｅ”に記載されるよ
うにする）、第６図の電解液・９）中の金属性金イオン
に引力を与えるように′１″る。この引力により、電極
２１の内部および外部の双方上のカーボン粒子の無数の
表面にそれらが被着されるようになる。プログラマから
化学被着パルスが印加されるまえに、電解液は好ましく
は以下のものを含むものとする。
８ｇ／７ ＫＡｕ（ＣＮ）２ （，０，２７７Ｍ）１
２０ ｇ／１Ｋ２ＨＰＯ４（０，６９Ｍ ）Ｚ、Ｏｇ／
ｌ ＫＨ２ＰＯ４（０，２２Ｍ ）ｐＨ＝７．５ 溶液は金イオンを担持して金の島状部を被着形成するよ
うになっている。カーボン上に金の島状部を被着するま
えに、電解液は多孔質電極２１中に拡散可能とされる。
２０ ｇ／１Ｋ２ＨＰＯ４（０，６９Ｍ ）Ｚ、Ｏｇ／
ｌ ＫＨ２ＰＯ４（０，２２Ｍ ）ｐＨ＝７．５ 溶液は金イオンを担持して金の島状部を被着形成するよ
うになっている。カーボン上に金の島状部を被着するま
えに、電解液は多孔質電極２１中に拡散可能とされる。
この電極２１は燃料電池または他の形態の電気化学セル
における電極として用いられるようになっている。多孔
質電極２１は、たとえば第２図および第４図で示される
ようにガス供給電極として用いるのに適している。ここ
ではガスは電極２１（第２図）または６４（第４図）を
介して電解液６８または６５へとそれぞれ供給される。
における電極として用いられるようになっている。多孔
質電極２１は、たとえば第２図および第４図で示される
ようにガス供給電極として用いるのに適している。ここ
ではガスは電極２１（第２図）または６４（第４図）を
介して電解液６８または６５へとそれぞれ供給される。
これらシステムにおける電解液ばＮａＯＨまたはＫＯＨ
と濃度の少ないこの発明の触媒金属イオンとからなる。
と濃度の少ないこの発明の触媒金属イオンとからなる。
第１Ｂ図はカーボン２３の１つの粒子２５を顕微鏡サイ
ズから盆大して示す。粒子２５は多（の金の小さなりリ
スタライト２６でメンキされ、このクリスタライト２６
が無数の表面を形成し、この表面上に触媒金属がこの発
明の単一層または準単一層を被着しうろ。クリスタライ
ト２６は顕微鏡大のカーボン粒子２５の各々の表面にわ
たって広範囲に被覆される。クリスタライト２６は直径
で約５〜１０ｎｍであり、１グラムで２〜１０原子層の
厚さの約１００平方メートルの表面領域をなす。
ズから盆大して示す。粒子２５は多（の金の小さなりリ
スタライト２６でメンキされ、このクリスタライト２６
が無数の表面を形成し、この表面上に触媒金属がこの発
明の単一層または準単一層を被着しうろ。クリスタライ
ト２６は顕微鏡大のカーボン粒子２５の各々の表面にわ
たって広範囲に被覆される。クリスタライト２６は直径
で約５〜１０ｎｍであり、１グラムで２〜１０原子層の
厚さの約１００平方メートルの表面領域をなす。
ｙｒ、１ｃ図はＰｔ、 Ａｇ、 Ｐｄ、 Ｉ’ｒまたは
Ｒｈを含むこの発明による触媒金属２７の単一層が被覆
された金の１つのクリスタライト２６を示す。
Ｒｈを含むこの発明による触媒金属２７の単一層が被覆
された金の１つのクリスタライト２６を示す。
第２図は第１Ａ図の多孔質電極２１を組み込んだ燃料電
池を示す。第２図は酸素水素燃料電池を示す。この酸素
水素燃料電池は１組の多孔質ガス供給電極２１および２
１′ならびに水素のガス源６６（電極２１′に一ついて
言えば）を組み込んでおり、この水素は管６２を介して
電極２１′にいたる。酸素は管３０を介してガス源２９
から電極２１にいたり、この圧力はゲージ６４により測
定される。
池を示す。第２図は酸素水素燃料電池を示す。この酸素
水素燃料電池は１組の多孔質ガス供給電極２１および２
１′ならびに水素のガス源６６（電極２１′に一ついて
言えば）を組み込んでおり、この水素は管６２を介して
電極２１′にいたる。酸素は管３０を介してガス源２９
から電極２１にいたり、この圧力はゲージ６４により測
定される。
水素、ギ酸、メタノールまたはホルムアルデヒドのよう
な燃料はガス源６６から入力管３２、電極２１′へと通
過してい欠、圧力はゲージ３５によって測定される。電
解液（ＮａＯＨまたはＫＯＨ溶液を含むであろう）およ
びこの発明による触媒金属もまた管３７において上述燃
料を運ぶことができ（この場合、管６２を削除できる）
、この電解液は電解液流入口ろ７を介して電解液室６８
に導入される。この室３８はこの発明によって採用され
るアルカリ性電解液を収容する。
な燃料はガス源６６から入力管３２、電極２１′へと通
過してい欠、圧力はゲージ３５によって測定される。電
解液（ＮａＯＨまたはＫＯＨ溶液を含むであろう）およ
びこの発明による触媒金属もまた管３７において上述燃
料を運ぶことができ（この場合、管６２を削除できる）
、この電解液は電解液流入口ろ７を介して電解液室６８
に導入される。この室３８はこの発明によって採用され
るアルカリ性電解液を収容する。
第６図は実験用のシステムを示す。このシステムは具体
的な実施例におけろこの発明の効力をテストする目的で
採用され得ろ。第３図の装置はガラスの室壁１０を有し
、回転ディスク技術で流れ移動を制御するという状況下
で測定を行うようになっている。このシステムについて
はＰ、Ｂｉｎｄｒａ氏等による１９８２年１０月７日付
の米国特許出願第４４６２８号”Ａｒｔｉｃｌｅ ａ
ｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
ＥｍｐｌｏｙｉｎｇＥｌｃｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
ｌｙ ＤｉｓｐｅｒｓｅｄＰｌａｔｉｎｕｍ Ｃａｔ
ａｌｙｓｔｓ Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎａ ５ｕｂ
ｓｔｒａｔｅ”にある程度こと細かに記載がある。
的な実施例におけろこの発明の効力をテストする目的で
採用され得ろ。第３図の装置はガラスの室壁１０を有し
、回転ディスク技術で流れ移動を制御するという状況下
で測定を行うようになっている。このシステムについて
はＰ、Ｂｉｎｄｒａ氏等による１９８２年１０月７日付
の米国特許出願第４４６２８号”Ａｒｔｉｃｌｅ ａ
ｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
ＥｍｐｌｏｙｉｎｇＥｌｃｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
ｌｙ ＤｉｓｐｅｒｓｅｄＰｌａｔｉｎｕｍ Ｃａｔ
ａｌｙｓｔｓ Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎａ ５ｕｂ
ｓｔｒａｔｅ”にある程度こと細かに記載がある。
この出願の教えるところもここで組み込まれる。
これにつき言及する。
回転ディスク電極の製造についてばＢｉｎｄｒａ氏等の
出願に誉げられたＲａｎｄ、ｉｎ氏等の論文中に詳細が
記載されていた。製造ののち、作用電極として働らく通
常の熱分解黒鉛電極１２が、Ｂｉｎｄｒａ氏等の出願に
おいて記載されるようにほぼ鏡面仕上げとなるよう研摩
された。対向電極は白金箔から組成され、参照電極は飽
和型カロメル電極（ＳＣＥ）であった。使用される電気
化学セルは標準的な実験室タイプであって参照電極１６
のための分離した隔室１７を有した。参照電極１６はフ
リット１８により室壁（作用電極１２の隔室）１０から
分離されている。ポテンショスタット１９は波形プログ
ラマ２０とともに電極に電位を与える。
出願に誉げられたＲａｎｄ、ｉｎ氏等の論文中に詳細が
記載されていた。製造ののち、作用電極として働らく通
常の熱分解黒鉛電極１２が、Ｂｉｎｄｒａ氏等の出願に
おいて記載されるようにほぼ鏡面仕上げとなるよう研摩
された。対向電極は白金箔から組成され、参照電極は飽
和型カロメル電極（ＳＣＥ）であった。使用される電気
化学セルは標準的な実験室タイプであって参照電極１６
のための分離した隔室１７を有した。参照電極１６はフ
リット１８により室壁（作用電極１２の隔室）１０から
分離されている。ポテンショスタット１９は波形プログ
ラマ２０とともに電極に電位を与える。
管１６はシステムにガスを供給する。水素酸素撚ト１電
池の場合には酸素ガスが用いられる。炭酸燃料を用いる
ときには窒素ガスが用いられる。電解質溶液９ば１〜１
０ｍｏｌ／ｌのＮａＯＨまたはＫ ＯＨを主たる電解液
として含み、１／’１００１００Ｏ００／ｌの白金を触
媒金属として含む。炭酸燃料を用いるときには、測定に
先だって溶液を脱酸する。流入口１６には酸素を供給し
ない。作用電極の電位制御はポテンショスタット１９に
より行われる。具体的なシステムの触媒活性、たとえば
Ｐ ｔ ／Ａ ｕは分極曲線を得ることにより決定され
る。酸素が燃料のときには酸素ガスの還元に対する分極
曲線であり、炭酸燃料では陽極酸化１で対する分極曲線
である。
池の場合には酸素ガスが用いられる。炭酸燃料を用いる
ときには窒素ガスが用いられる。電解質溶液９ば１〜１
０ｍｏｌ／ｌのＮａＯＨまたはＫ ＯＨを主たる電解液
として含み、１／’１００１００Ｏ００／ｌの白金を触
媒金属として含む。炭酸燃料を用いるときには、測定に
先だって溶液を脱酸する。流入口１６には酸素を供給し
ない。作用電極の電位制御はポテンショスタット１９に
より行われる。具体的なシステムの触媒活性、たとえば
Ｐ ｔ ／Ａ ｕは分極曲線を得ることにより決定され
る。酸素が燃料のときには酸素ガスの還元に対する分極
曲線であり、炭酸燃料では陽極酸化１で対する分極曲線
である。
第４図はこの発明による他の燃料電池を示す。
これはＢｉｎｄｒａ氏の米国特許出願第３９４０１３号
”Ｆｕｅｌ Ｃｅ１ｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｌ−Ａｉｒ
Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｗｉｔｈ Ａｌｋａｌｉｎｅ
Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ” の構成を採用する。この
出願の教えるところはここで組み込まれる。これを言及
しよう。燃料電池６０は酸素ガス用の陰極室６２を有し
、酸素ガスは流入口６１に供給されて、排出口６３にて
陰極室６２がら放出される。陰極６４は陰極室６２の左
がわの壁部を形成し、酸素ガスは陰極室６２がら多孔質
陰極６４を抜けて電解液室６５にいたることができる。
”Ｆｕｅｌ Ｃｅ１ｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｌ−Ａｉｒ
Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｗｉｔｈ Ａｌｋａｌｉｎｅ
Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ” の構成を採用する。この
出願の教えるところはここで組み込まれる。これを言及
しよう。燃料電池６０は酸素ガス用の陰極室６２を有し
、酸素ガスは流入口６１に供給されて、排出口６３にて
陰極室６２がら放出される。陰極６４は陰極室６２の左
がわの壁部を形成し、酸素ガスは陰極室６２がら多孔質
陰極６４を抜けて電解液室６５にいたることができる。
この電解液室６５は上述のようにＮａＯＨまたはＫＯＨ
を含む液体電解質を収容する。好ましくは、第２図にっ
いて示されたような手段により電解液が再生されるよう
にする。室６５中の電解液は陰極６４の内壁に接触する
。第１Ａ図に示したように、陰極６４は多孔質材料たと
えば圧縮黒鉛またはＲＢカーボ゛ンからなる薄い平坦な
シートである。電解液ばＮａＯＨまたはＫＯＨのような
アルカリ性水溶液を含む。
を含む液体電解質を収容する。好ましくは、第２図にっ
いて示されたような手段により電解液が再生されるよう
にする。室６５中の電解液は陰極６４の内壁に接触する
。第１Ａ図に示したように、陰極６４は多孔質材料たと
えば圧縮黒鉛またはＲＢカーボ゛ンからなる薄い平坦な
シートである。電解液ばＮａＯＨまたはＫＯＨのような
アルカリ性水溶液を含む。
好ましくは１０〜４または１０〜５モルのＵＦ４種のイ
オンが電解質に加えられる。
オンが電解質に加えられる。
多孔質電極６６は陰極６４に対して反対の電解液室６５
の側面がわで電解液室６５の他方の壁部な形成する。陽
極もまた好ましくは金属でとし、寸法上安定しているも
のとする。電解液室６５の下がわ表面は基部５６よりな
り、この基部５６はＢｉｎｄｒａ氏の出願にあるように
耐食性材料からなっている。陽極６６の他の表面は、陽
極室６７を含む他の室部の壁部を定めろ。陽極室６７は
流入口６８を介して燃料の供給を受ける。燃料は炭化水
素たとえばメタノールのようなアルコール、ホルムアル
デヒドのようなアルデヒド、ギ酸のような酸および水素
からなるグループから選択される。燃料は１〜１０ｍｏ
ｌ／ｌのＮａＯＨまたはＫＯＨの溶液に溶かされ、液体
または気体のがたちで１〜２ｍｏｌの燃料が１１あたり
に含まされる。
の側面がわで電解液室６５の他方の壁部な形成する。陽
極もまた好ましくは金属でとし、寸法上安定しているも
のとする。電解液室６５の下がわ表面は基部５６よりな
り、この基部５６はＢｉｎｄｒａ氏の出願にあるように
耐食性材料からなっている。陽極６６の他の表面は、陽
極室６７を含む他の室部の壁部を定めろ。陽極室６７は
流入口６８を介して燃料の供給を受ける。燃料は炭化水
素たとえばメタノールのようなアルコール、ホルムアル
デヒドのようなアルデヒド、ギ酸のような酸および水素
からなるグループから選択される。燃料は１〜１０ｍｏ
ｌ／ｌのＮａＯＨまたはＫＯＨの溶液に溶かされ、液体
または気体のがたちで１〜２ｍｏｌの燃料が１１あたり
に含まされる。
燃料は流入口６８において室６７へと供給される。
排出物はＣＯ２、Ｋ２０および酸化還元プロセスの他の
副産物からなり、室６７から管６９を介して排出される
。ポンプは流体を流入口６８から室６７に送り流出口６
９へと送り出す。
副産物からなり、室６７から管６９を介して排出される
。ポンプは流体を流入口６８から室６７に送り流出口６
９へと送り出す。
第１Ｃ図の触媒は陰極６４内に配置される。触媒は０２
を還元し、この０２はＨ２０と結合して負イオンのＯＨ
−またはラジカルとなる。金の島状部に’；］： Ｐ
ｔ、、 Ｐｄ、 Ａｇ、 ＲｈまたはＩｒの単一層また
は準単一層でコーティングされ１、これら単一層または
準単一層がこの発明により燃料電池の動作を助長するよ
うに働らく。
を還元し、この０２はＨ２０と結合して負イオンのＯＨ
−またはラジカルとなる。金の島状部に’；］： Ｐ
ｔ、、 Ｐｄ、 Ａｇ、 ＲｈまたはＩｒの単一層また
は準単一層でコーティングされ１、これら単一層または
準単一層がこの発明により燃料電池の動作を助長するよ
うに働らく。
第５図は回転速度２５０Ｏｒｐｍ、電位変化率ｄｖ／ｄ
ｔ ＝ １５ ｍｖ／ｓｅｃ、面積［］、２２ｃｍ、
湿度２５°Ｇで’１ｍｏｌ／ｌ＋７）ＮａＯＨＫ１／１
０００００Ｐｔ（ＳＯ４）２を加えたときの酸素還元を
説明する電流−電位特性を示す。上がわの曲線はＡｕ上
にｐｔを配した構造についての優れた効率を示し、下が
わの曲線ｐｔ層のないＡｕ電極についての結果を示す。
ｔ ＝ １５ ｍｖ／ｓｅｃ、面積［］、２２ｃｍ、
湿度２５°Ｇで’１ｍｏｌ／ｌ＋７）ＮａＯＨＫ１／１
０００００Ｐｔ（ＳＯ４）２を加えたときの酸素還元を
説明する電流−電位特性を示す。上がわの曲線はＡｕ上
にｐｔを配した構造についての優れた効率を示し、下が
わの曲線ｐｔ層のないＡｕ電極についての結果を示す。
Ｉ）Ｌの多層フィルムに関しても同様な結果が得られる
であろうが、吸着した不純物、そしてまた電解質への溶
解による触媒のロスおよびオスワルド熟性（Ｏｓｔｗａ
ｌｄ ｒｉｐｅｎｉｎｇ ）による表面面積のロスの
ために寿命は制限されたものとなろう。
であろうが、吸着した不純物、そしてまた電解質への溶
解による触媒のロスおよびオスワルド熟性（Ｏｓｔｗａ
ｌｄ ｒｉｐｅｎｉｎｇ ）による表面面積のロスの
ために寿命は制限されたものとなろう。
銀や白金のような金属は、分散して基体上に被着された
ときに、電解質水溶液中で酸素を電気還元する触媒とし
て有効であることがわかった。しかし、通常ではこのよ
うな金属は電解液中で高い溶解度を持つので、増大した
粒子径（オスワルドの熟成として知られる）、酸素電極
からの全体的な触媒のロスおよび陰極触媒による陽極表
面の汚染によりこれら金属は損失を受ける。このような
問題が明らかにされたところのこの技術は水素化オ６よ
び脱水素化のような石油化学製造プロセス、燃料電池、
バッテリおよび工業用電解に適用がある。
ときに、電解質水溶液中で酸素を電気還元する触媒とし
て有効であることがわかった。しかし、通常ではこのよ
うな金属は電解液中で高い溶解度を持つので、増大した
粒子径（オスワルドの熟成として知られる）、酸素電極
からの全体的な触媒のロスおよび陰極触媒による陽極表
面の汚染によりこれら金属は損失を受ける。このような
問題が明らかにされたところのこの技術は水素化オ６よ
び脱水素化のような石油化学製造プロセス、燃料電池、
バッテリおよび工業用電解に適用がある。
この発明によれば、そのような触媒金属は酸素還元用に
用いられ、その単一層または迎単一層が金のようなかな
りの程度の貴金属または適切な合金から組成される基体
上に被着されろ。不足電位下で被着された触媒金属の層
はより貴金属的になる（通常１０分の数ボルト以上は余
分に貴金属的になると測定されているＯ６これは基体と
の相互作用による。
用いられ、その単一層または迎単一層が金のようなかな
りの程度の貴金属または適切な合金から組成される基体
上に被着されろ。不足電位下で被着された触媒金属の層
はより貴金属的になる（通常１０分の数ボルト以上は余
分に貴金属的になると測定されているＯ６これは基体と
の相互作用による。
酸素作用陰極に関連する電気化学システムにおいて触媒
金属単原子層が陽極電気状態下で被着される必要がある
。そのような状態は原子フィルムが全土の白金、全土の
銀、全土のＰｄ、Ｉｒ、Ｒｈの構造を含むときに得られ
る。酸素触媒のためのこのアプローチの実現可能性は、
全土の白金および全土の銀についての実験により実際に
示された。
金属単原子層が陽極電気状態下で被着される必要がある
。そのような状態は原子フィルムが全土の白金、全土の
銀、全土のＰｄ、Ｉｒ、Ｒｈの構造を含むときに得られ
る。酸素触媒のためのこのアプローチの実現可能性は、
全土の白金および全土の銀についての実験により実際に
示された。
この効果を達成する方法は、触媒金属のカチオンを添加
物として電解液中に導入して不足電位下で触媒金属の単
原子層の堆積物を生成することである。これは、電極が
酸素還元をなすよう作用する間貸われ得ろ。または、そ
のかわりとしてこのシステムを実用の動作に移すまえに
別の溶液中でこのことが達成され得ろ。どのような場合
でも、システムの触媒活性はその寿命、出力のパワーお
よび効率により測定さ」するように明らかな程度に助長
される。
物として電解液中に導入して不足電位下で触媒金属の単
原子層の堆積物を生成することである。これは、電極が
酸素還元をなすよう作用する間貸われ得ろ。または、そ
のかわりとしてこのシステムを実用の動作に移すまえに
別の溶液中でこのことが達成され得ろ。どのような場合
でも、システムの触媒活性はその寿命、出力のパワーお
よび効率により測定さ」するように明らかな程度に助長
される。
高効率動作に適合させられたガス供給タイプの酸素電極
に関してｊ・ま、不足電位下で被着された触媒単一層は
、安定した支持部を持つ基体上に担持される。この支持
部は電気伝導体である。好ましくは、基体１・ま金また
はその合金を含む。これはつぎの意味でより安定（永続
的）である。
に関してｊ・ま、不足電位下で被着された触媒単一層は
、安定した支持部を持つ基体上に担持される。この支持
部は電気伝導体である。好ましくは、基体１・ま金また
はその合金を含む。これはつぎの意味でより安定（永続
的）である。
（１）再生可能であること。（２）金クリスタライトが
基体に結合され、ＵＰＤ種が基体の上がわ表面の上部に
配置され基体として作用するＡｕクリスタライトがそれ
らの基体に沿って移動できないこと。これは（ａ）これ
らクリスタライトがカーボン粒子からなるそれらの基体
に結合されており、（ｂ） 触媒金属のＵＰＤ層によ
り保護されているということである。そして（３）定義
のごと＜ＵＰＤ層を生成するために不足電位被着を行う
ので電位が貴金属的ＶＣすぎて、この結果、ＵＰＤ触媒
金属のクリスタライトが生成されないということである
。より優れた安定性に加えて、そのアプローチは基体と
触媒単一層との相互作用によりもたらされるその性質上
の電子的変化を通じて触媒単一層の触媒活性を改善する
機会を与える。さら＋／Ｃ準単一層は基体および部分的
単一層を巻き込む湧き出し効果（Ｓｐｉｌｌｏｖｅｒｅ
ｆｆｅｃｔｓ）を通じて触媒効果を助長する機会７を与
える。、たと工′（ば゛Ｊ酸素分”子はその原子の１°
っを余り・リスタライトの基体に付着させ、他の酸素原
子は基体上に被着されたｐｔまたは他のＵＰＤ触媒原子
の吸着された吸着原子（（＋１着させられる。
基体に結合され、ＵＰＤ種が基体の上がわ表面の上部に
配置され基体として作用するＡｕクリスタライトがそれ
らの基体に沿って移動できないこと。これは（ａ）これ
らクリスタライトがカーボン粒子からなるそれらの基体
に結合されており、（ｂ） 触媒金属のＵＰＤ層によ
り保護されているということである。そして（３）定義
のごと＜ＵＰＤ層を生成するために不足電位被着を行う
ので電位が貴金属的ＶＣすぎて、この結果、ＵＰＤ触媒
金属のクリスタライトが生成されないということである
。より優れた安定性に加えて、そのアプローチは基体と
触媒単一層との相互作用によりもたらされるその性質上
の電子的変化を通じて触媒単一層の触媒活性を改善する
機会を与える。さら＋／Ｃ準単一層は基体および部分的
単一層を巻き込む湧き出し効果（Ｓｐｉｌｌｏｖｅｒｅ
ｆｆｅｃｔｓ）を通じて触媒効果を助長する機会７を与
える。、たと工′（ば゛Ｊ酸素分”子はその原子の１°
っを余り・リスタライトの基体に付着させ、他の酸素原
子は基体上に被着されたｐｔまたは他のＵＰＤ触媒原子
の吸着された吸着原子（（＋１着させられる。
１〜１５ ｍｏ、ｅ／ｌノＮ ａ ＯＨ４タハＫ ＯＩ
’ｌ’）フルカリ性電解質中にｐｔ、Ｉ ｒ、 Ａｇ、
Ｒｈ、 ’Ｔ７およびＰｄのＵＰＤ種を１［］ ５
〜１０〜４ｍａｉｌ／ＩＪで入れた。
’ｌ’）フルカリ性電解質中にｐｔ、Ｉ ｒ、 Ａｇ、
Ｒｈ、 ’Ｔ７およびＰｄのＵＰＤ種を１［］ ５
〜１０〜４ｍａｉｌ／ＩＪで入れた。
これら金属のバルクまたはより厚い薄膜は酸素ガス還元
または炭酸燃料の陽極酸化について触媒活性がないので
、基体上の触媒金属の層は単一層にちがいなく、このた
めこの発明の著しい効果が達成されたのだというととが
判明した。
または炭酸燃料の陽極酸化について触媒活性がないので
、基体上の触媒金属の層は単一層にちがいなく、このた
めこの発明の著しい効果が達成されたのだというととが
判明した。
第１Ａ図はこの発明による電極を示す図、第１Ｂ図は第
１Ａ図のカーボン粒子を拡大して示す図、第１Ｃ図は第
１Ｂ図の金のクリスタライトを拡大して示す図、第２図
は第１Ａ図、第１Ｂ図および第１Ｃ図で示した種類の多
孔質電極を具備する燃４′−１電池を示す図、第３図シ
ま実験的な電気化学システムを示す図、第４図は他の燃
料電池を示す図、第５図はこの発明を説明するグラフで
ある。 ２１．２１′・・・・電極、２３（２５）・・・・カー
ボン粒子、２６・・・・金のクリスタライト、２７・・
・・触媒金属、２９・・・・酸素ガス源、６３・・・・
水素ガス源、３７・・・・電解液流入口、６８・・・・
電解液家出Ｍｉ 人 インターナショナル・ビジネス
・マシー／ズｅコ〒ポレーンヨン復代理人 弁理士 澤
１） 俊 夫啼−一 匡 鎖− し
１Ａ図のカーボン粒子を拡大して示す図、第１Ｃ図は第
１Ｂ図の金のクリスタライトを拡大して示す図、第２図
は第１Ａ図、第１Ｂ図および第１Ｃ図で示した種類の多
孔質電極を具備する燃４′−１電池を示す図、第３図シ
ま実験的な電気化学システムを示す図、第４図は他の燃
料電池を示す図、第５図はこの発明を説明するグラフで
ある。 ２１．２１′・・・・電極、２３（２５）・・・・カー
ボン粒子、２６・・・・金のクリスタライト、２７・・
・・触媒金属、２９・・・・酸素ガス源、６３・・・・
水素ガス源、３７・・・・電解液流入口、６８・・・・
電解液家出Ｍｉ 人 インターナショナル・ビジネス
・マシー／ズｅコ〒ポレーンヨン復代理人 弁理士 澤
１） 俊 夫啼−一 匡 鎖− し
Claims (1)
- 室部に収容されて燃料が供給される一対の電極の間に電
解質を配してなる燃料電池において、負電極として働ら
く金の基体と、この金の基体上に担持されて燃料の還元
、酸化反応の触媒金属として働ら（金属の層であって酸
化還元反応の可逆電位を下まわる電位のもとで被着され
たものとを有することを特徴とする燃料電池。
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