JPS598273A - 燐酸燃料電池の電極 - Google Patents
燐酸燃料電池の電極Info
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- JPS598273A JPS598273A JP58109437A JP10943783A JPS598273A JP S598273 A JPS598273 A JP S598273A JP 58109437 A JP58109437 A JP 58109437A JP 10943783 A JP10943783 A JP 10943783A JP S598273 A JPS598273 A JP S598273A
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- 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
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
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】
本発明は燐酸ベースの燃料電池用の一種の電極、好まし
くはカッ−1〜、及び耐食性炭素支持体上に白金族金属
と、ゲルマニウム、クロム、タングステン、ニオ1、ジ
ルコニウム、ハフニウム、タンタル及びカリウムの一つ
またはそれ以上の酸化物との混合物を析出さけることに
よりその種の電極の効率的作用寿命を増大させる方法と
に関する。
くはカッ−1〜、及び耐食性炭素支持体上に白金族金属
と、ゲルマニウム、クロム、タングステン、ニオ1、ジ
ルコニウム、ハフニウム、タンタル及びカリウムの一つ
またはそれ以上の酸化物との混合物を析出さけることに
よりその種の電極の効率的作用寿命を増大させる方法と
に関する。
一般的に云えば、燃料電池は水素のごとき燃料及び酸素
または空気のことき酸化剤を(L(電圧DC電流に直接
変換さける電気化学的装置Cある。す1)型的には、こ
の秒の電池はl!i II電(φ(〕7ノー1〜)、酸
化剤電極(カソード)、71itか間に閥かれた電解質
、及び燃料及び酸化剤を別々に各電極に導入り−る装置
から成る。
または空気のことき酸化剤を(L(電圧DC電流に直接
変換さける電気化学的装置Cある。す1)型的には、こ
の秒の電池はl!i II電(φ(〕7ノー1〜)、酸
化剤電極(カソード)、71itか間に閥かれた電解質
、及び燃料及び酸化剤を別々に各電極に導入り−る装置
から成る。
操作に際しては、燃料(水素または適当な炭化水系のご
ときもの)がアノ−1〜で電極触媒の存在のもと(電解
質により酸化されCり・1応するヒドロ−ラムイオンを
生成り−る。酸素または空気のζどき酸素含有気体がカ
ッ−1−に供給され、−てこて電極触媒表面にて電解質
の存在のもどr:運〉しされて、それに対応してアノー
ドから外部回路庖軽C運ばれた電子が消費される。1ノ
ーi〜どカッ−]〜の間にlt生する電圧は有用に印加
され(直流に適合りるh11i!i機能を遂行するかま
/jは交流に変換りることか出来る。
ときもの)がアノ−1〜で電極触媒の存在のもと(電解
質により酸化されCり・1応するヒドロ−ラムイオンを
生成り−る。酸素または空気のζどき酸素含有気体がカ
ッ−1−に供給され、−てこて電極触媒表面にて電解質
の存在のもどr:運〉しされて、それに対応してアノー
ドから外部回路庖軽C運ばれた電子が消費される。1ノ
ーi〜どカッ−]〜の間にlt生する電圧は有用に印加
され(直流に適合りるh11i!i機能を遂行するかま
/jは交流に変換りることか出来る。
一般的に云えは、酸素の還元を促進する融媒は白金、パ
ラジウム、ルテニウム、イリジウム、Aスミラムの第■
族金属、またはそれらの組合わせ、及びそれらど1(b
)族及び他のもののことき神々の非内金属との合金Cあ
る。作用状態におい(は、それらの金属は酸化物または
イれらの他の誘導体を含むことが出来る。この型の触媒
は例え(Jアメリカ合衆国特許第3962139号に光
表されている。便利さ、効率及び耐久性を目的としてこ
の種の触媒物質はしばしばコロイドを担体上にブ)敗さ
Uるかまたは前駆塩類を溶液に溶かし次にそれを担体ま
たは支持体に直接施し、公知のh法C活性化することに
より製造される。
ラジウム、ルテニウム、イリジウム、Aスミラムの第■
族金属、またはそれらの組合わせ、及びそれらど1(b
)族及び他のもののことき神々の非内金属との合金Cあ
る。作用状態におい(は、それらの金属は酸化物または
イれらの他の誘導体を含むことが出来る。この型の触媒
は例え(Jアメリカ合衆国特許第3962139号に光
表されている。便利さ、効率及び耐久性を目的としてこ
の種の触媒物質はしばしばコロイドを担体上にブ)敗さ
Uるかまたは前駆塩類を溶液に溶かし次にそれを担体ま
たは支持体に直接施し、公知のh法C活性化することに
より製造される。
種々の支持物質が利用されており、成功の度合は異る。
例えば、水素のごとき気体燃料に対して透過性を有しそ
して製作が比較的容易なニッケル電極のごとき金属型筒
t〜を作ることが出来る。然しなから、これらの電1〜
は燐酸のごとき強酸性電解質により腐食をうけやり−く
、そのため寿命が)ρかり、維持経費がかかりぞしくそ
れに伴−)C出力が変動4′る。
して製作が比較的容易なニッケル電極のごとき金属型筒
t〜を作ることが出来る。然しなから、これらの電1〜
は燐酸のごとき強酸性電解質により腐食をうけやり−く
、そのため寿命が)ρかり、維持経費がかかりぞしくそ
れに伴−)C出力が変動4′る。
別法として、白金属触媒を施し!−炭4÷−市極か用い
られ、成る程度成功しでいる。
られ、成る程度成功しでいる。
史に、この種の電池の出力型1.Eは白金属及びまたは
炭素用体上のシンタリング効果の直接的または間接的効
宋のために変動しそしく菖しく低1・りる。
炭素用体上のシンタリング効果の直接的または間接的効
宋のために変動しそしく菖しく低1・りる。
第■族金属含有組成物、特に白金型(Φ触媒組成物を炭
素支持体に施し、還元しそして燐酸燃料電池系のカソー
ドとして用いた場合(J 、 IE Iect −ro
cbem、 3oc、 ’I 27.1219.198
0参照)、白金属触媒の表面積は漸次減少し、電(り:
か効果的に作用する青白が短くなりぞし−C高い経費を
必要としモして過容蟻が形”成される不和がある。
素支持体に施し、還元しそして燐酸燃料電池系のカソー
ドとして用いた場合(J 、 IE Iect −ro
cbem、 3oc、 ’I 27.1219.198
0参照)、白金属触媒の表面積は漸次減少し、電(り:
か効果的に作用する青白が短くなりぞし−C高い経費を
必要としモして過容蟻が形”成される不和がある。
この問題は時として[シンタリンクJ(”3in−je
ri++g” )と呼は′れ、ぞして小さい白金属(例
えIJ、白金)結晶が電極表面を横切っC泳動し、より
大きい結晶塊が生成することにより起ると信しられでい
る。その結果縁る活性金属表面(^の損失が電池電圧及
び全体的効率が次第に損失していくことに関係し−(い
る。
ri++g” )と呼は′れ、ぞして小さい白金属(例
えIJ、白金)結晶が電極表面を横切っC泳動し、より
大きい結晶塊が生成することにより起ると信しられでい
る。その結果縁る活性金属表面(^の損失が電池電圧及
び全体的効率が次第に損失していくことに関係し−(い
る。
従来、一般にはハフジン、アルミニウム、クロム及び同
様のもののごときいくつかの他の金属と白金属金属どの
合金を用い゛C燃11電池に用いる電極を改良する試み
がなされて来た、アメリカ合衆国特許第4202934
号及び第4186110号参照。他の試みはすでに析出
させた白金の表面及びまわりに第二の金属、酸化物及び
水酸化物を析出さゼる方法である、アメリカ合衆国特許
第4137372号及び第4081409号参照。なお
他の試みは複数の金属塩を析出させそしCそれらを活性
金属に還元する方法である、アメリカ合衆国特許第33
40097号参照。
様のもののごときいくつかの他の金属と白金属金属どの
合金を用い゛C燃11電池に用いる電極を改良する試み
がなされて来た、アメリカ合衆国特許第4202934
号及び第4186110号参照。他の試みはすでに析出
させた白金の表面及びまわりに第二の金属、酸化物及び
水酸化物を析出さゼる方法である、アメリカ合衆国特許
第4137372号及び第4081409号参照。なお
他の試みは複数の金属塩を析出させそしCそれらを活性
金属に還元する方法である、アメリカ合衆国特許第33
40097号参照。
7Jナタ国特許第1070290号の特許請求の範囲に
は、触媒金属を水素の層で覆い、次にそれを可溶形の共
触媒の非エツヂンク性溶液に浸漬することにより燃料電
池用アノードを製造する方法、即ち金属、酸化物または
水酸物と共触媒どの不連続層を形成させる方法が記載さ
れている。
は、触媒金属を水素の層で覆い、次にそれを可溶形の共
触媒の非エツヂンク性溶液に浸漬することにより燃料電
池用アノードを製造する方法、即ち金属、酸化物または
水酸物と共触媒どの不連続層を形成させる方法が記載さ
れている。
本発明の一つの目的は、燐1)Il型燃利′小池の電(
Φの酸性燐酸電解質により誘起される1帛食4最小にす
るかまたは回避しそしく福蝕性条fl l−cのこの(
Φの電池中C作用ηるυ2′l?、克持第Vli /I
X肖金属電極の゛坐位を完全に利用りることUある。
Φの酸性燐酸電解質により誘起される1帛食4最小にす
るかまたは回避しそしく福蝕性条fl l−cのこの(
Φの電池中C作用ηるυ2′l?、克持第Vli /I
X肖金属電極の゛坐位を完全に利用りることUある。
本発明の更に一部つの特定の目的は、燐酸竜解貿庖用い
る燃料電池にあいU 300 ’F以上にC作用 。
る燃料電池にあいU 300 ’F以上にC作用 。
りる白金2・′炭素被覆電慢のシンタリングを最小にす
ることCある。
ることCある。
上記の諸口的は、
(a ) t!ii!潤防止性グラフアイ1〜紙、金属
、炭ILタングステン及び同様のもののことき受持体、
(b)導電性の熱処理された炭素粉末またはカーホンブ
ラックまたは炭化タングステン及び同様のもののごとき
燐酸に対しC耐腐食性の導電性炭素担体。
、炭ILタングステン及び同様のもののことき受持体、
(b)導電性の熱処理された炭素粉末またはカーホンブ
ラックまたは炭化タングステン及び同様のもののごとき
燐酸に対しC耐腐食性の導電性炭素担体。
(C)少くとも一つの第■欣肖金属、即も白金と、電極
を改善づる吊のクロム、カリ「クム、ケルマニウム、ジ
ルコニウム、ニオブ、ハノニウム、タンクル及びタング
ステンの少くども一つの酸化物との混合物でありそして
上記担体に析出させIこ触媒物質、及び (d)iり潤防止性バインター から成るN極を用いる口とにより達成される。
を改善づる吊のクロム、カリ「クム、ケルマニウム、ジ
ルコニウム、ニオブ、ハノニウム、タンクル及びタング
ステンの少くども一つの酸化物との混合物でありそして
上記担体に析出させIこ触媒物質、及び (d)iり潤防止性バインター から成るN極を用いる口とにより達成される。
好ましくは、酸化物は酸化ゲルマニウム、酸化カリウム
、酸化タンタル及び酸化タングステンから選ばれる。最
も好ましくは、それは酸化タングステンまたは酸化タン
タルぐある。酸化物の金属と第■ts員金属どの合金は
ない。
、酸化タンタル及び酸化タングステンから選ばれる。最
も好ましくは、それは酸化タングステンまたは酸化タン
タルぐある。酸化物の金属と第■ts員金属どの合金は
ない。
一般に、酸化物の電極改善量は担体型炉の約30重量%
より小である。Ofましくは約20%より小、更に好ま
しくは約15%より小である。本発明において、特に酸
化物が酸化ゲルマニウムCある場合、過度に人絹の酸化
物は電i船の寿命を延長することに悪い影響を与え(q
ること及び被覆された担体を熱水で洗浄して酸化物の一
部を除去す゛ることが改善された結果を生むことが見出
された。
より小である。Ofましくは約20%より小、更に好ま
しくは約15%より小である。本発明において、特に酸
化物が酸化ゲルマニウムCある場合、過度に人絹の酸化
物は電i船の寿命を延長することに悪い影響を与え(q
ること及び被覆された担体を熱水で洗浄して酸化物の一
部を除去す゛ることが改善された結果を生むことが見出
された。
第■族の金属は触媒量にて用いられる。一般に、これは
りl\゛(担体の小量を基準にして約0.1乃〒330
重間%、好ましくは約4乃至20重量%、最しQfまし
くは約5乃至15小量%Cあろう。
りl\゛(担体の小量を基準にして約0.1乃〒330
重間%、好ましくは約4乃至20重量%、最しQfまし
くは約5乃至15小量%Cあろう。
触媒被rM担体粒子幕、1次にjJ1」シiFJ if
髪(戸1〜ラノルA口1ヂレン)または11!!の小会
(本物賀のこときバインターと合せられ、担体粒子にQ
=jりる撥水性構造がイ」与され(湿潤防止性バインタ
ー)、そし0次に該混合物をテフUンC湿潤防止性を付
与したクラファイ(−紙または金属ハのことき支持体上
に析出させる。一般に、支持体にf」加された第■族触
媒金属は支持体icm”当り約0.’−1乃至2II1
g、好ましくは約0.2乃f:、1m92C口12、最
も好ましくは約0.3乃至Q 、 7 nl(1,Cn
12の範囲であろう。
髪(戸1〜ラノルA口1ヂレン)または11!!の小会
(本物賀のこときバインターと合せられ、担体粒子にQ
=jりる撥水性構造がイ」与され(湿潤防止性バインタ
ー)、そし0次に該混合物をテフUンC湿潤防止性を付
与したクラファイ(−紙または金属ハのことき支持体上
に析出させる。一般に、支持体にf」加された第■族触
媒金属は支持体icm”当り約0.’−1乃至2II1
g、好ましくは約0.2乃f:、1m92C口12、最
も好ましくは約0.3乃至Q 、 7 nl(1,Cn
12の範囲であろう。
本発明において用いるのに適した担体物質は一般1=
ハ/L/ jJ ンTM(V u 1Can ”’)、
XC72Fく、XC72、コUンヒアン・コンタクデッ
クス1M(に olumbian Cont口+ct
ex”M>975 ま/、二は同様のもののごとき粉末
状の導電性カーポンプ”フックまたは活性炭の形である
。これらの担体物質は一般に約60〜300 n+2.
、ygの表面積及び約0゜5〜50ミクロンの粉度を有
りるであろう。これらの物質は一般に希酢酸中−C予備
洗浄され、次にその上に析出さけるべき触媒金属及び金
属酸化物を含む酸性脱イオン水中にスラリ状にされる。
ハ/L/ jJ ンTM(V u 1Can ”’)、
XC72Fく、XC72、コUンヒアン・コンタクデッ
クス1M(に olumbian Cont口+ct
ex”M>975 ま/、二は同様のもののごとき粉末
状の導電性カーポンプ”フックまたは活性炭の形である
。これらの担体物質は一般に約60〜300 n+2.
、ygの表面積及び約0゜5〜50ミクロンの粉度を有
りるであろう。これらの物質は一般に希酢酸中−C予備
洗浄され、次にその上に析出さけるべき触媒金属及び金
属酸化物を含む酸性脱イオン水中にスラリ状にされる。
上記のごとき本発明の態様の範囲内の触媒物質の第■族
員金属成分は溶液として担体に施し、次に還元しそして
所望の通り乾燥するのが都合がよい。
員金属成分は溶液として担体に施し、次に還元しそして
所望の通り乾燥するのが都合がよい。
第■族内金属成分は金属酸化物成分共に一つの溶液とし
てまたは別々の溶液としC粉末の導電性炭素担体に施さ
れ、該担体は更に単一体またはグラフアイ1−紙のごと
きグラフアイ1へ上に析出または担持される。酸化ゲル
マニウムの場合、第■族金属及び酸化物の単一溶液を用
いることが好ましい。
てまたは別々の溶液としC粉末の導電性炭素担体に施さ
れ、該担体は更に単一体またはグラフアイ1−紙のごと
きグラフアイ1へ上に析出または担持される。酸化ゲル
マニウムの場合、第■族金属及び酸化物の単一溶液を用
いることが好ましい。
触媒被覆担体の支持体上l\の析出は、担体を水のこと
き液体中に懸濁させそしてその湿潤した粒「を)濾過法
により支持体上にi#接(8出εきけるか、または別法
どしく該担14iを乾燥ネ))末どしく多孔性支持体に
施し、次に支持体を通しく水よIごは電解賀を吸いどら
I!(表面を湿、fllさけることにより行うのが都合
がよい。
き液体中に懸濁させそしてその湿潤した粒「を)濾過法
により支持体上にi#接(8出εきけるか、または別法
どしく該担14iを乾燥ネ))末どしく多孔性支持体に
施し、次に支持体を通しく水よIごは電解賀を吸いどら
I!(表面を湿、fllさけることにより行うのが都合
がよい。
第■族触媒金属は一般に1福化白金か1、塩化白金酸塩
、可溶化It PI (Ol−1> b 、まlこは
同様のもののことき酸または塩の形で用いられる。好ま
しくは、金属は白金であり、そし−C最もりfましくは
イれは可溶化H2Pt (OH) 6どして用いられ
る。
、可溶化It PI (Ol−1> b 、まlこは
同様のもののことき酸または塩の形で用いられる。好ま
しくは、金属は白金であり、そし−C最もりfましくは
イれは可溶化H2Pt (OH) 6どして用いられ
る。
触媒金属と共にまたは触媒金属の析出後に析出さt!I
こ金属酸化物成分は一般に1酸、塩酸または硝0相のご
とぎ種々の酸または水A’l化アン上ニウムのCどき希
塩基に溶かされる。次の化合物、即ち酸化ゲルマニウム
、タングステン酸、塩化クロム、h肖酸ジル」ニル、塩
化シル」ニル、h肖酸カリrンム、111plニオゾ、
硝酸ハフ1ウム、Iij酸タンタル及び同様のものを用
いc #La A9化物を提供σ″ることが出来る。酸
化物それ自体としで用いるか、または溶解し゛C酸化物
に添加づることが出来る化合物とし−C用いることが出
来る。
こ金属酸化物成分は一般に1酸、塩酸または硝0相のご
とぎ種々の酸または水A’l化アン上ニウムのCどき希
塩基に溶かされる。次の化合物、即ち酸化ゲルマニウム
、タングステン酸、塩化クロム、h肖酸ジル」ニル、塩
化シル」ニル、h肖酸カリrンム、111plニオゾ、
硝酸ハフ1ウム、Iij酸タンタル及び同様のものを用
いc #La A9化物を提供σ″ることが出来る。酸
化物それ自体としで用いるか、または溶解し゛C酸化物
に添加づることが出来る化合物とし−C用いることが出
来る。
上記の光明け、得られる燃料電池がより長い作用寿命を
4−4覆る燐酸型燃料電池用の改善された電極を提供り
゛る。また金属の泳動が減少しそして活性金属表面積の
損失が低下する。
4−4覆る燐酸型燃料電池用の改善された電極を提供り
゛る。また金属の泳動が減少しそして活性金属表面積の
損失が低下する。
一ト記の実施例は本発明を何ら限定するものでなく、そ
して部及びバーセン1−はりへて他に明示しない限り重
量基準である。
して部及びバーセン1−はりへて他に明示しない限り重
量基準である。
実施例 i pt 、、、/G60 ! 、’炭素熱処
理されI:導電性カーボンブラック[)Jホラ1〜・パ
ルカン(Cal+ot Vulcan ) X’C7
2R](表面積110 m2.yg) 45+Jを(0
,1N>酢酸水溶液中C予備洗浄しそして氷酢酸約2m
lとGe O20,61(Iを含む脱イオン水約0.7
8リツ1〜ル中のスラリとした。室温にてアミンを用い
て水にi′IJ溶とした+121〕+ (’0f−I
) Gと2.5%l) l水溶液2oomiを撹拌し
つつ上記スラリに;ノ(1え、そしく該スラリの温度を
211i’i間にわた・)C約95゛Cまで徐々に上昇
させ、それと共に還元剤どして5%蟻酸25m1を徐々
に添加した、次に該スラリを冷却し、)濾過しそしく1
;1イAン水C洗浄しIこ。このr過ケークを次に流通
窒素中(95°C45,U 16峙間乾燥した。
理されI:導電性カーボンブラック[)Jホラ1〜・パ
ルカン(Cal+ot Vulcan ) X’C7
2R](表面積110 m2.yg) 45+Jを(0
,1N>酢酸水溶液中C予備洗浄しそして氷酢酸約2m
lとGe O20,61(Iを含む脱イオン水約0.7
8リツ1〜ル中のスラリとした。室温にてアミンを用い
て水にi′IJ溶とした+121〕+ (’0f−I
) Gと2.5%l) l水溶液2oomiを撹拌し
つつ上記スラリに;ノ(1え、そしく該スラリの温度を
211i’i間にわた・)C約95゛Cまで徐々に上昇
させ、それと共に還元剤どして5%蟻酸25m1を徐々
に添加した、次に該スラリを冷却し、)濾過しそしく1
;1イAン水C洗浄しIこ。このr過ケークを次に流通
窒素中(95°C45,U 16峙間乾燥した。
丸見M−」〕比較)(”)t −炭素
実施例■を、炭素スラリにGeocをIJ[Iえること
なく、反復した。
なく、反復した。
実施例 III P t −8l 02 炭素(比較
)実施例■にて製造されたものと同様のE)(、パ炭t
i +iiCIIl 15 Qを脱イオン水0.3リツ
1〜ル中にスラリとした。該スラリに室温に−(’ N
a 2 S! 03・9 H203、5(lを含む水溶
液50n+lを加え、次に更に5%塩酸水溶液をtit
ti ’F L ’t IIH= 6 、0どし、次
に該スラリを)濾過し、洗浄しぞし゛C窒素1;’C9
5℃に(16時間乾燥した。
)実施例■にて製造されたものと同様のE)(、パ炭t
i +iiCIIl 15 Qを脱イオン水0.3リツ
1〜ル中にスラリとした。該スラリに室温に−(’ N
a 2 S! 03・9 H203、5(lを含む水溶
液50n+lを加え、次に更に5%塩酸水溶液をtit
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に該スラリを)濾過し、洗浄しぞし゛C窒素1;’C9
5℃に(16時間乾燥した。
去:娩」列 IV P t 、’WO3<炭素実施例H
にて製造されkものと同様のp l 炭南試料15(
Iを脱イAン水0.3リツi〜ル中にスラリとした。N
Ha Of−1中に溶解したl−t = WO40,
8(i及び少量のし1〜ラヂンを含む水溶液50…1を
」−記スラリに至ン蒲に(加え、次に更に5%酢酸水溶
液を摘手して111−1 =5.0とし、次に該スラリ
を濾過し、洗浄しそして窒素下−(95℃にて16時間
乾燥した。
にて製造されkものと同様のp l 炭南試料15(
Iを脱イAン水0.3リツi〜ル中にスラリとした。N
Ha Of−1中に溶解したl−t = WO40,
8(i及び少量のし1〜ラヂンを含む水溶液50…1を
」−記スラリに至ン蒲に(加え、次に更に5%酢酸水溶
液を摘手して111−1 =5.0とし、次に該スラリ
を濾過し、洗浄しそして窒素下−(95℃にて16時間
乾燥した。
実」漁」を−−y−P t 、、z Cr 203 、
′炭素実施例Hにて製造されたものと同様のl)j、′
炭素試料15(Iをl19イオン水0.3リツ]・ル中
にスラリどした。CrC13” 6H201,3gを含
む水溶液50111+を該スラリ(こ室温にて加え、次
に更に2%NH408溶液を摘手して1)l−1= 7
、0どじ、次に該スラリを騙過し、洗浄しそしC窒素
l・て95℃にて16時間乾燥した。試料をN2中40
0℃にて・1N焼した後、X線回折分析によりCr20
zの存在が確認された。
′炭素実施例Hにて製造されたものと同様のl)j、′
炭素試料15(Iをl19イオン水0.3リツ]・ル中
にスラリどした。CrC13” 6H201,3gを含
む水溶液50111+を該スラリ(こ室温にて加え、次
に更に2%NH408溶液を摘手して1)l−1= 7
、0どじ、次に該スラリを騙過し、洗浄しそしC窒素
l・て95℃にて16時間乾燥した。試料をN2中40
0℃にて・1N焼した後、X線回折分析によりCr20
zの存在が確認された。
実施例 Vf P j /”I−a ! Os 、”
r’jj素実施例■にて製造されたものと同様のP[/
炭室試料15(Iを脱イAン/J(0,3リットル中に
スラリどした。陽酸タンタル溶d々(’la+0517
゜06%)4,4りを含む水溶液50m1を挙;晶に(
該スラリに加え、次に更に2%N l−1、(−) l
−1溶液を滴[・しC吋−1=7.0とし、次に該スラ
リを)濾過1、、洗浄しイしC窒素F r 9 !−I
Cにで゛1G時間乾燥した。次に該試オ′1を窒素中
400 ℃にて1lPJ間・)、1μ焼した。
r’jj素実施例■にて製造されたものと同様のP[/
炭室試料15(Iを脱イAン/J(0,3リットル中に
スラリどした。陽酸タンタル溶d々(’la+0517
゜06%)4,4りを含む水溶液50m1を挙;晶に(
該スラリに加え、次に更に2%N l−1、(−) l
−1溶液を滴[・しC吋−1=7.0とし、次に該スラ
リを)濾過1、、洗浄しイしC窒素F r 9 !−I
Cにで゛1G時間乾燥した。次に該試オ′1を窒素中
400 ℃にて1lPJ間・)、1μ焼した。
Ll」−■Pt Ga2O3,FA素
実施例■に゛(製造されたちのど同様のPt、炭素試料
15(Iを税イオン水0.33リツ1−ル中にスラリと
した。Ga C130,85!Jを含む水溶液50+n
lを該スラリに室温(こて加え、次に史に1%N2H4
溶液を滴−FL、r ++H= 7.0どし、次に該ス
ラリを)濾過し、洗浄しそしで窒素トて95℃にて16
時間乾燥した。該試料を次に窒素中4゜0℃にて1時間
111髪焼した 実施例 ■電極の製作及び試、験 (A)実施例■(比較)の炭素支持白金触媒物資を超音
波を用いてテフロン(T E F L ON )(’1
− F Eニー30 )の水溶液中に分散させた。次に
口の触媒2・′テフロン分散液をAlCl 3を添加し
て沈澱させた。水を除いC,重吊基早にU約5%白金、
50%炭素及び45%王FE−30の組成を右づる綿状
沈殿をテフロン0涸潤防止したグラファイト紙基材上に
濾過しC0、46mg、−’cm2の白金付与量を1q
た。この)濾過ケーク及び紙を次に乾燥し、巻きそして
360℃にて15分間1)、以焼した。得られたノコソ
ードをE−1と名づ()、]」2=空気供給物を用いる
190Cにて作動する単一セル燐酸型試験用燃料電池(
150ASF)にC評価した。結果を下記の第1表に示
す。
15(Iを税イオン水0.33リツ1−ル中にスラリと
した。Ga C130,85!Jを含む水溶液50+n
lを該スラリに室温(こて加え、次に史に1%N2H4
溶液を滴−FL、r ++H= 7.0どし、次に該ス
ラリを)濾過し、洗浄しそしで窒素トて95℃にて16
時間乾燥した。該試料を次に窒素中4゜0℃にて1時間
111髪焼した 実施例 ■電極の製作及び試、験 (A)実施例■(比較)の炭素支持白金触媒物資を超音
波を用いてテフロン(T E F L ON )(’1
− F Eニー30 )の水溶液中に分散させた。次に
口の触媒2・′テフロン分散液をAlCl 3を添加し
て沈澱させた。水を除いC,重吊基早にU約5%白金、
50%炭素及び45%王FE−30の組成を右づる綿状
沈殿をテフロン0涸潤防止したグラファイト紙基材上に
濾過しC0、46mg、−’cm2の白金付与量を1q
た。この)濾過ケーク及び紙を次に乾燥し、巻きそして
360℃にて15分間1)、以焼した。得られたノコソ
ードをE−1と名づ()、]」2=空気供給物を用いる
190Cにて作動する単一セル燐酸型試験用燃料電池(
150ASF)にC評価した。結果を下記の第1表に示
す。
(B)段階△を反復して実施例■の炭素祠穿」上に支持
されたPt 、/Ge Oe 、実施例IVからのF’
(、/WO!触媒物質及び実施例VfからのP【”l
’a20s触媒物賀を用いて3種類の試験カッ−(−を
得た。(qられた試験カソードをそれぞれE−2,2−
3及びE−4と名づけ、1」己−空気供給物を用い、1
90 ’Cに(回し単〜レル燐醇型試験燃籾重油(15
0ASF)にC晶・「山しIど。試験結果を上記の第1
表に承り。
されたPt 、/Ge Oe 、実施例IVからのF’
(、/WO!触媒物質及び実施例VfからのP【”l
’a20s触媒物賀を用いて3種類の試験カッ−(−を
得た。(qられた試験カソードをそれぞれE−2,2−
3及びE−4と名づけ、1」己−空気供給物を用い、1
90 ’Cに(回し単〜レル燐醇型試験燃籾重油(15
0ASF)にC晶・「山しIど。試験結果を上記の第1
表に承り。
ト記の表かられかるように、本発明のカッ−1〜は優れ
−Cおリイして比較([−−1)のように)*り劣化し
ない。
−Cおリイして比較([−−1)のように)*り劣化し
ない。
割圃旦魅課
セル電斤
ミリ小ル1〜(1((降トを含まづ゛)触媒中の
ツノソー1〜 虞薄5afe’腹 250Wン間
1000時間 15001E−1−−074(if
30 [358E 2 Ge0z
C80(i72 G69[
: 3 WO3685G77 G74
E−4「a 20s C83C481679実
施例 IX電極触媒の、r−−ジング上記の実施例に記
載され1.、:Ij法に従い、実施例IIの同じ炭素支
持白金物質を用い(種々の酸化物を含有する触媒を製造
した。該酸化物含す触媒を次に窒素中400 ”Cにて
1時間熱処理した。X R1つ線の広がりにより測定さ
れた各触媒の白金結晶粒度及びX RDにより測定され
得る各触媒の金属酸化物含量を一ト記の第■表に示す一
6各々iqられた触媒0.39をそれぞれ濃燐酸(t−
l 3 P 04としClO3%)20g中に浸漬しC
開回路条件にて72時間204℃にて空気を飽和させた
スラリを形成Δけた。このような条件トでの触媒の白金
のシンタリングが実施例■に記載されI(単一セル試験
における2000時間後の白金のシンタリングを模做す
るものCあることかR1認された。各触媒のpt結晶の
成長がX RD mの広がりにより再ひ検査され、その
結果を1・記の第■表に示づ。
1000時間 15001E−1−−074(if
30 [358E 2 Ge0z
C80(i72 G69[
: 3 WO3685G77 G74
E−4「a 20s C83C481679実
施例 IX電極触媒の、r−−ジング上記の実施例に記
載され1.、:Ij法に従い、実施例IIの同じ炭素支
持白金物質を用い(種々の酸化物を含有する触媒を製造
した。該酸化物含す触媒を次に窒素中400 ”Cにて
1時間熱処理した。X R1つ線の広がりにより測定さ
れた各触媒の白金結晶粒度及びX RDにより測定され
得る各触媒の金属酸化物含量を一ト記の第■表に示す一
6各々iqられた触媒0.39をそれぞれ濃燐酸(t−
l 3 P 04としClO3%)20g中に浸漬しC
開回路条件にて72時間204℃にて空気を飽和させた
スラリを形成Δけた。このような条件トでの触媒の白金
のシンタリングが実施例■に記載されI(単一セル試験
における2000時間後の白金のシンタリングを模做す
るものCあることかR1認された。各触媒のpt結晶の
成長がX RD mの広がりにより再ひ検査され、その
結果を1・記の第■表に示づ。
\
\1、
\
追−エ−に
白金結晶粒度
触媒中の 金属酸化物含量
−−−2708
WO= 13.8% 27
39Ga203 6% 27
437’a = (:)% 7.9%
27 45/r02 11.3%
27 !:) 2t1402
14.6% 27 54GeO
25% 無定形 55 Cr203 b% 2−7
50結果は、本光明の電極触媒が金属酸化物成分
を含まないものよりはるかに遅い白金シンタIJンクi
!度を右づることを示しCいる。
39Ga203 6% 27
437’a = (:)% 7.9%
27 45/r02 11.3%
27 !:) 2t1402
14.6% 27 54GeO
25% 無定形 55 Cr203 b% 2−7
50結果は、本光明の電極触媒が金属酸化物成分
を含まないものよりはるかに遅い白金シンタIJンクi
!度を右づることを示しCいる。
持81出願人 エングルバーi−・コーポレーション第
1頁の続き 優先権主張 01983年4月1日■米国(US)■4
78981 0発 明 者 ロパート・ジエイ・ファロートアメリカ
合衆国ニュージャーシ イ州ウェストフィールド・セネ カプレイス277
1頁の続き 優先権主張 01983年4月1日■米国(US)■4
78981 0発 明 者 ロパート・ジエイ・ファロートアメリカ
合衆国ニュージャーシ イ州ウェストフィールド・セネ カプレイス277
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、(a)支持体、 (b)耐燐酸導電性担体、 (C)触媒量の第■族員金属ど、電極改善量のり[Jム
、カリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、ニオブ、ハ
フニウム、タンタル及びタングステンから成る群から選
ばれた金属の少くとも一つの酸化物との混合物、及び (d)湿潤防止性バインター から成ることを特徴どする、燐酸を含む燃料電池に用い
る電極。 2、酸化物が酸化ゲルマニウム、酸化タングステン、酸
化ガリウム及び酸化タンタルから選ばれる、特許請求の
範囲第1項記載の電極。 3、酸化物か担体重量の約30重量%までの量にて存在
する、特許請求の範囲第1項記載の電極。 4、酸化物含量が約15%までである、特8′[j^求
の範囲第3項記載の電極。 5、第■bχ肖金属か担体重量の約5乃至15重Φ%の
量にて存在する、特5′[請求の範囲第4項記載の電極
。 6、混合物を含む担体を支持体に街出さける前に湿潤防
止性バインターと混合させた、特許請求の範囲第1項記
載の電極。 7、支持体がグラフアイi−紙であり、第■OX員金属
が白金であり、金属酸化物が酸化カリウム、酸化タンタ
ル、酸化ゲルマニウム及び酸1シタンクスデンから選ば
れ、酸化物含量が担体φ間の約15%より小であり、第
■族肖金属含量か担体重量の約5乃至15%であり、そ
し−(湿潤防止性バ、インターがテトラフルオロエチレ
ンである、持Br(請求の範囲第1項記載の電(が。 8、クロム、ガリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、
ニオブ、ハフニウム、タンタル及びタングステンかう成
る群から選ばれた金属の酸化物を、第■族員金属と共に
析出さけそして該酸化物を酸化状態に保つことを特徴と
する、燐酸の存在−トて作用する燃料電池用炭素/第■
@内金属電極の活性金属表面積の損失及び金属の泳動を
減少させる7j法。 9、 v!化物が酸化カリウム、酸化ゲルマニウム、酸
化クンタル及び酸化タングステンlp Iら選ばれる、
特許請求の範囲第8項記載の方法。 10、酸化物が酸化タンタル及′び酸化タングステンか
う選ばれる、特許請求の範囲第9項記軟の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US39045982A | 1982-06-21 | 1982-06-21 | |
US390459 | 1982-06-21 | ||
US478981 | 1983-04-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS598273A true JPS598273A (ja) | 1984-01-17 |
Family
ID=23542540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58109437A Pending JPS598273A (ja) | 1982-06-21 | 1983-06-20 | 燐酸燃料電池の電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS598273A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60225363A (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池 |
WO2006100982A1 (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | 燃料電池用電極触媒 |
JP2007035289A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Nippon Shokubai Co Ltd | 燃料電池用電極触媒、電極組成物および燃料電池 |
JP2008171647A (ja) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用触媒、燃料電池用カソード及びこれを備えた固体高分子型燃料電池 |
JP2009502019A (ja) * | 2005-07-19 | 2009-01-22 | エルジー・ケム・リミテッド | 寿命特性が向上した電極触媒及びこれを利用した燃料電池 |
WO2009091025A1 (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池用電極触媒及びそれを用いた固体高分子型燃料電池 |
JP2011014475A (ja) * | 2009-07-06 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用電極触媒、並びにその製造方法及び固体高分子型燃料電池 |
JP2016508439A (ja) * | 2013-02-05 | 2016-03-22 | ジョンソン、マッセイ、フュエル、セルズ、リミテッドJohnson Matthey Fuel Cells Limited | 触媒 |
-
1983
- 1983-06-20 JP JP58109437A patent/JPS598273A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60225363A (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池 |
WO2006100982A1 (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | 燃料電池用電極触媒 |
JP2009502019A (ja) * | 2005-07-19 | 2009-01-22 | エルジー・ケム・リミテッド | 寿命特性が向上した電極触媒及びこれを利用した燃料電池 |
JP2007035289A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Nippon Shokubai Co Ltd | 燃料電池用電極触媒、電極組成物および燃料電池 |
JP2008171647A (ja) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用触媒、燃料電池用カソード及びこれを備えた固体高分子型燃料電池 |
WO2009091025A1 (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池用電極触媒及びそれを用いた固体高分子型燃料電池 |
JP2011014475A (ja) * | 2009-07-06 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用電極触媒、並びにその製造方法及び固体高分子型燃料電池 |
JP2016508439A (ja) * | 2013-02-05 | 2016-03-22 | ジョンソン、マッセイ、フュエル、セルズ、リミテッドJohnson Matthey Fuel Cells Limited | 触媒 |
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