JPS60230357A - 水素−酸素固体電解質燃料電池 - Google Patents

水素−酸素固体電解質燃料電池

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JPS60230357A
JPS60230357A JP59087476A JP8747684A JPS60230357A JP S60230357 A JPS60230357 A JP S60230357A JP 59087476 A JP59087476 A JP 59087476A JP 8747684 A JP8747684 A JP 8747684A JP S60230357 A JPS60230357 A JP S60230357A
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JP
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platinum black
hydrogen
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solid electrolyte
catalyst
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JP59087476A
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Osamu Nakamura
治 中村
Isao Ogino
勲 荻野
Masakazu Adachi
足立 正和
Yoshifumi Yamamoto
山本 善史
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90Selection of catalytic material
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水素極触媒として高活性を有するIC及び白
金黒の混合物を使用した水素−酸素固体電解質燃料電池
に関する。
燃料電池は、燃料と酸化剤とを電気化学的に反応させて
電流を取り出す装置であシ、その発電効率が高いことか
ら注目を集め、近年その開発が進められている。
水素−酸素固体電解質燃料電池は、基本的には水素極(
アノード)、酸化剤極(カソード)、両電極間に密接介
在する固体電解質並びに水、<<及び酸素(又は空気を
それぞれ水素極及び酸化剤極に供給するガスハウジシク
)より構成されており、6極ではそれぞれ下記の反応が
起る。
水素極H2→2M” + 21− 酸化剤極 3A 02 + 2’−→02反応全体 H
2+3A02−、H20 上記反応により得られる起電力(電圧)は、理論上は2
5℃において1.23Fであるが、実際には酸性電解質
の場合上記反応の副反応によるH2O2の生成等のため
、約0.8〜1.0V程度となる。
また、電流を取り出す際に抵抗として働く電池内部の分
極としては、電解質の抵抗としての抵抗分極、電極部に
おける分極である活性化分極(イオン化分極及び反応分
極)並びに反応ガスの供給の際生ずる渋皮分極があシ、
これら分極のため電流が大きくなるにつれて電圧が低下
する。
従って、より高い電圧及びよシ大きな電流を得るために
は上記副反応及び分極を出来る限シ抑制しなければなら
ない。このためには、高いプ0トン導電性を持つ電解質
の開発、高活性な電極触媒の開発等が必要となる。この
種の触媒としては、現在のところ白金系のものが最も優
れ、良く知られているが、高価であシ、且つ資源垣が限
られているという実用上の難点のため、これに代るもの
がめられている。
本発明者は優れたプロトン導電性を待つ(即ち抵抗分極
が小さい)固体電解質として、25°CにおいてQ、2
mho・α の導電性を示す12−′eリプトリ:Jr
11、H3MO□2PO4o・29H20(以下、12
−MPAとする)及び12−タンクストリン酸、H,W
□2PO4゜・29 H2O(以下、12−trpAと
する)を既に開発した( 0.Nalamurtx a
t、al、、 Cktm。
Lett、* 1979.17〜+8)。
また一方電極触媒として酸化剤極用の触媒について白金
系のものに代るものとしてCU 2Oが高い触媒活性を
有することを見い出し、これも既に発明を完成し出願し
た(特願昭58−128150号)。
本発明者は引き続き、電極用触媒として今度は水素極触
媒を開発すべく研究を行った過程において、rVc及び
白金黒の混合物を触媒とした場合に、杓金lIt蝶神嘴
鯨鰐tへ丸喝脅へ〜白金黒を単独で触媒とした場合及び
FCを単独で触媒とした場合と比較して、相乗効果によ
る触媒活性の向上があることを見出し、本発明を完成す
るに至った。
即ち、本発明は、水素極触媒としてIi’C及び白金黒
の混合物を使用したことを特徴とする水素−酸素固体電
解質燃料電池に係る。
本発明は水素−酸素固体電解質燃料電池の水素極触媒と
した場合と比較すると、白金黒使用量が同じ場合には、
WC及び白金黒の混合物を触媒とした場合のほうが触媒
活性は高くなる。りまシ同じ触媒活性を得るためには白
金黒の使用量が少量でよいことになる。この関係につい
て次に詳しく説明する。
でMCDとは端子間の電圧φt!0になったときの電流
値であり、性能のよい触媒線どとのM CDは大きな値
となる。
水素−酸素固体電解質燃料電池において、水素極触媒と
して白金黒を単独で使用した場合と白金黒及びWCの混
合物を使用した場合について白金黒使用量とMCDとの
関係を第1図に示す。図中(璽)は白金黒及びWCの混
合物の場合、(II)ti白金黒単独の場合を示す。第
1図より明らかなように白金黒の使用量が2,01lj
/d以下の場合には白金黒及びFCの混合物を触媒とし
て使用した場合のほうが触媒活性が高くなることがわか
る。このことより白金黒の使用量が少量の場合には、W
Cと混合することにより触媒活性向上の効果があられれ
ることかわかる。
本発明で使用するWC及び白金黒には特に制限はなく通
常のものが好適に使用できる。
本発明で社白金黒の使用量は0.1〜2 IIy/dの
範囲において効果があられれ、また白金黒とFCの混合
割合(重量比)としては1:300〜1:15の範囲が
好ましい。この場合、FCは電子導電性があるので通常
は導電材を用いる必要杜ない。
酸化剤極触媒としては従来公知のものが使用でき、例え
ば白金黒が使用できる。その他、本発明者が白金黒に代
る触媒として既に発明し九Cm aOも好適に用いられ
る。これらの触媒は通常、適当な導電材と1=10〜l
O:1(重量比)の割合で混合して使用される。
本発明において用いられる固体電解質として社、例えば
前記12−MPA又は(及び)12−FFAの粉末を単
独で又は適当な担体と共に任意の形状に任意の方法で圧
縮成形して用いることが出来るが、例えばプレス型を用
いて、100〜2000&g/dの圧力下で直径7〜5
ON、厚さ1−10鯖のペレットに成形する。この際に
用いられるプレス型はガラス繊維で補強されたエポ牛シ
樹脂製のもの等が好ましく、金属製のものは6価のtリ
プデシイオン又は(及び)タンクステンイオンと反応す
るので、12−MPA+12−H7PAを固体電解質と
したときには、用いることはできない。
次に上記で得られた固体電解質ペレットの両端面に水素
極及び酸化剤極を圧着する。この圧着法は特に制限はな
く通常行われている方法で行うことが出来るが、固体電
解質ペレット成形と同時に行うことも出来る。
同時成形する場合には、固体πを解質の両側に水素極及
び酸素極をそれぞれ位置させた後圧縮成形によって得ら
れる。
次に水素極及び酸化剤極の背後にそれぞれ水素及び酸素
のガスハウジングを装着する。
以上のようにして得られる本発明水素−酸素固体電解質
燃料電池は水素極用触媒として白金黒及びWCの混合物
を使用することによシ高価な白金黒の使用量を従来よシ
減少出来る効果があり、安価な燃料電池となることによ
り、応用範囲は更に拡大されるものと期待される。
以下実施例を挙けて、本発明を更に詳しく説明する0 実施例I WCとして日本新金凧■特級試薬、粒径4.93μのも
のを用い、第1表の割合で白金黒とメノウ乳鉢で混合し
た。
第 1 表 これを水素極用触媒とし下記の様にして、本発明水素−
酸素固体電解質燃料電池を作製した。
モリブドリン酸(氷山化学■製特級試曇)500fを1
33鮮lの水に溶かし、飽和溶液としたものを電子冷却
装置i(′t=マド化学、クールニクスCTE)で10
日間で5℃下げることによって得られた単結晶を粉砕し
て得た粉末的21を固体電解質とする。水素極としては
第1表のFF’C及び白金黒の混合物を30岬用い、酸
化剤極としては白金黒15叩と導電材としての活性炭1
5可を用い、それぞれをtリプドリンKfの画側に位置
させ、ガラス繊維強化エポ+シ樹jJI¥製プレス型を
用い、1000&9/dで加圧して直径18**(面積
2.54 d 、) 、厚さ約3flのペレットを得た
。次に水素極、酸化剤極の背後にそれぞれ水素、及び酸
素のガスハウジ。
ンジを装着し、水素−酸素固体電解質燃料電池とした。
比較例1 水素極用触媒として白金黒を用い使用量を0.3岬、0
.6岬、0.9岬、5.0#SI 5.0Mg(電極l
d当りとして、それぞれ0.1Sl、0.23wg、0
.351v、 2.OTIjy、 5.9 ’f )と
変化サセ、導電材としては、活性炭を用い白金黒との合
針鼠で30ηになるよう調整した各種の水素極を用い実
施例1と同様の方法により水素−酸素固体電解質燃料電
池を作製した。
実施例1及び比較例1の電池について外部回路に負荷と
してタケタ理研作躯TR6141定電流下のものについ
ては水素極触媒としてIV C及び白金黒の混合物を使
用した場合は、白金黒単独の場合と比較して、触媒活性
が高くなることがわかる。
比較例2 FC,W2Cを単独で水素極触媒とした場合について以
下の方法で触媒活性を調べた。
WCSW2Cとしては日本新金属■特級試薬を使用LF
 CrCCライCハW C(1) :粒径78.151
1m %及びW(’(2):m径4.93μmの2種、
W2Cは粒径78、15μmのものを用いた。
第2表の各種の水素極を用いて、実施例と同様の方法に
より水素−酸素固体電解質燃料電池を作成し、MCDを
測定した。結果を第2表に示す。
第2表 これよシWC及びF2C単独では触媒活性がないことが
わかる。
以上の実施例及び比較例より白金黒及びFCを混合物と
して水素極触媒とした場合のみそれぞれを単独で触媒と
した場合よりも活性が高くなることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は水素極触媒としての白金黒の量とMCDとの関
係を示すクラ7である。 (1)は水素極触媒としてFC及び白金黒の混合物を使
用した場合、偵)は水素極触媒として白金黒を単独で使
用した場合を示す。 (以 上) McD (mAAm2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ■ 水素極触媒としてWC及び白金黒の混合物を使用し
    たことを特徴とする水素−酸素固体電解質燃料電池。
JP59087476A 1984-04-27 1984-04-27 水素−酸素固体電解質燃料電池 Granted JPS60230357A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59087476A JPS60230357A (ja) 1984-04-27 1984-04-27 水素−酸素固体電解質燃料電池

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JP59087476A JPS60230357A (ja) 1984-04-27 1984-04-27 水素−酸素固体電解質燃料電池

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JPS60230357A true JPS60230357A (ja) 1985-11-15
JPH0412590B2 JPH0412590B2 (ja) 1992-03-05

Family

ID=13915972

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59087476A Granted JPS60230357A (ja) 1984-04-27 1984-04-27 水素−酸素固体電解質燃料電池

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JP (1) JPS60230357A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7419740B2 (en) 2000-07-29 2008-09-02 Unicore Ag & Co. Kg Membrane electrode unit for polymer electrolyte fuel cells and a process for the production thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7419740B2 (en) 2000-07-29 2008-09-02 Unicore Ag & Co. Kg Membrane electrode unit for polymer electrolyte fuel cells and a process for the production thereof

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JPH0412590B2 (ja) 1992-03-05

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