JPS61109257A - 燃料電池の燃料電極 - Google Patents
燃料電池の燃料電極Info
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- JPS61109257A JPS61109257A JP59230816A JP23081684A JPS61109257A JP S61109257 A JPS61109257 A JP S61109257A JP 59230816 A JP59230816 A JP 59230816A JP 23081684 A JP23081684 A JP 23081684A JP S61109257 A JPS61109257 A JP S61109257A
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- ruthenium
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- electrode
- catalyst
- catalyst layer
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- 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
- H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/8668—Binders
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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
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
- H01M4/8807—Gas diffusion layers
-
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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
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
- H01M4/8828—Coating with slurry or ink
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- 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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-
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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
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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】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、例えば酸性電解質型燃料電池のように化石
燃料を改質して得られる水素を用いるものであって、ル
テニウムのような一酸化炭素に対する被播防止剤を含む
燃料電池の燃料電極に関する。
燃料を改質して得られる水素を用いるものであって、ル
テニウムのような一酸化炭素に対する被播防止剤を含む
燃料電池の燃料電極に関する。
周知のように、リン酸型燃料電池に代表される酸性電解
質型燃料電池は、アルカリ型燃料電池のようＣζ、炭酸
ガス（二酸化炭素）による電解質の変質がないため、天
然ガスや灯油などの化石燃料を改質して得られる炭酸ガ
スを含んだ丈まの水素を燃料として使用でき、また空気
も戻藏ガスを除去せず使用できるという利点をもってい
る。その反面、水素が化石燃料を改質して得られること
に、よる斌けられない一酸化炭素の影響により、触媒が
被毒されるという問題も８在している。
質型燃料電池は、アルカリ型燃料電池のようＣζ、炭酸
ガス（二酸化炭素）による電解質の変質がないため、天
然ガスや灯油などの化石燃料を改質して得られる炭酸ガ
スを含んだ丈まの水素を燃料として使用でき、また空気
も戻藏ガスを除去せず使用できるという利点をもってい
る。その反面、水素が化石燃料を改質して得られること
に、よる斌けられない一酸化炭素の影響により、触媒が
被毒されるという問題も８在している。
−酸化炭素による被毒の程度は電池の運転条件によって
大きく異なり、−酸化炭素の一度が高い程、また温度が
低い程被毒のｆ！反は大きくなる。
大きく異なり、−酸化炭素の一度が高い程、また温度が
低い程被毒のｆ！反は大きくなる。
このため、燃料電池に供給される燃料ガス中の一酸化炭
素嬢度は、燃料改質装置によってあらかじめ制御され、
運転温度での被毒の程度が問題にならない濃度以下に抑
えられるよう考以されている。
素嬢度は、燃料改質装置によってあらかじめ制御され、
運転温度での被毒の程度が問題にならない濃度以下に抑
えられるよう考以されている。
しかし実際の運転では、燃料電極で水素が消費されるに
つれ、燃料ガス中の一酸化綻素濃産が高くなり、ガス利
用率（ガス流短）によっては部分的な触媒の被拗により
、１池出力が低下することが考えられる。特に起動時に
は、燃料改質装置から比較的高一度の一酸化炭素が一時
的に供給される場合があり、しかも起動時は定格運転時
より温度が低いために、上記のような一酸化炭素の濃度
勾配が生じると電池出力が低下するために、起動できな
くなる虞れがあった。
つれ、燃料ガス中の一酸化綻素濃産が高くなり、ガス利
用率（ガス流短）によっては部分的な触媒の被拗により
、１池出力が低下することが考えられる。特に起動時に
は、燃料改質装置から比較的高一度の一酸化炭素が一時
的に供給される場合があり、しかも起動時は定格運転時
より温度が低いために、上記のような一酸化炭素の濃度
勾配が生じると電池出力が低下するために、起動できな
くなる虞れがあった。
このような燃料ガス中に含まれる一酸化炭素による電極
触媒の被毒を防止するため、電極に被毒防止剤として例
えばルテニウムを添加することにより被毒が低減される
ことが知られている。第２図は、白金を触媒としたグラ
ファイト電極のルテニウム添加量と標準水素電極に対す
る電位との関係を示したものである。
触媒の被毒を防止するため、電極に被毒防止剤として例
えばルテニウムを添加することにより被毒が低減される
ことが知られている。第２図は、白金を触媒としたグラ
ファイト電極のルテニウム添加量と標準水素電極に対す
る電位との関係を示したものである。
しかしながら、従来、電極へのルテニウムの添加は、供
給される燃料ガス中に含まれる一酸化炭素の濃度が電極
面上において異なるにもかかわらず、電極全面に一様ｆ
こなされ【おり、電極のガス入口付近に添加されたルテ
ニウムは無駄になるという欠点があった。
給される燃料ガス中に含まれる一酸化炭素の濃度が電極
面上において異なるにもかかわらず、電極全面に一様ｆ
こなされ【おり、電極のガス入口付近に添加されたルテ
ニウムは無駄になるという欠点があった。
〔発明の目的〕
この発明は上記に鑑みなされたものであり、部分的触媒
被棹による電池出力の低下を抑えながら、そのための被
毒防止剤の量を極力減らすことを目的とする。
被棹による電池出力の低下を抑えながら、そのための被
毒防止剤の量を極力減らすことを目的とする。
この目的は本発明によれば、−酸化炭素により燃料電極
の触媒が被毒されるのを防止するための被毒防止剤の量
を、電極面方向で一様とせず、電池をｍ旦てた場合に燃
料ガスの出口側に近くなる部位程添加竜が多くなるよ６
、燃料ガスの供給方向に沿って電極面内で連続的にある
いは段階的に添加量を変化させることによって、ｔｔ電
極面方向の燃料ガス中の一酸化炭素濃度変化に対応させ
た耐被毒性を付与するものである。
の触媒が被毒されるのを防止するための被毒防止剤の量
を、電極面方向で一様とせず、電池をｍ旦てた場合に燃
料ガスの出口側に近くなる部位程添加竜が多くなるよ６
、燃料ガスの供給方向に沿って電極面内で連続的にある
いは段階的に添加量を変化させることによって、ｔｔ電
極面方向の燃料ガス中の一酸化炭素濃度変化に対応させ
た耐被毒性を付与するものである。
ここで、本発明の被毒防止剤の添加量は、燃料電極触媒
の種類、燃料ガス中の一酸化炭素濃度。
の種類、燃料ガス中の一酸化炭素濃度。
起動温度および被毒防止剤の性能によって実験的ζこ決
まるものであり、例えば燃料ガス入口付近での被毒の糧
度が問題にならなければ、この部分へ添加物を使用する
必要はなく、ガス出口付近のみに添加するといった場合
も考えられる。
まるものであり、例えば燃料ガス入口付近での被毒の糧
度が問題にならなければ、この部分へ添加物を使用する
必要はなく、ガス出口付近のみに添加するといった場合
も考えられる。
本発明の一つの実７ａｉ列としては、炭素粉末に貴金属
微粒子としての白金粒子を担持させた触媒（１０ｗｔ％
Ｐｔ ）と、これに−酸、化炭素に対する耐被毒性を付
与するための；阪播防止剤として、白金と同重量のルテ
ニウムを後添加した触媒とを用いる。第１図に示すよう
に、先ず初めにルテニウム添加触媒をポリテトラフルオ
ロエチレン微板子と混合し、電極基材３上に静電塗布す
る。この時、吹付用ノズルを電極基材３上方で移動させ
る速度を適当に変化させることにより、作成されるルテ
ニウム添加触媒層１の厚さを電極のガス入口側で薄く、
ガス出口側で厚くなるように調節する。この場合当然の
ことなから膜厚は吹付用ノズルの移動速度に反比例する
。
微粒子としての白金粒子を担持させた触媒（１０ｗｔ％
Ｐｔ ）と、これに−酸、化炭素に対する耐被毒性を付
与するための；阪播防止剤として、白金と同重量のルテ
ニウムを後添加した触媒とを用いる。第１図に示すよう
に、先ず初めにルテニウム添加触媒をポリテトラフルオ
ロエチレン微板子と混合し、電極基材３上に静電塗布す
る。この時、吹付用ノズルを電極基材３上方で移動させ
る速度を適当に変化させることにより、作成されるルテ
ニウム添加触媒層１の厚さを電極のガス入口側で薄く、
ガス出口側で厚くなるように調節する。この場合当然の
ことなから膜厚は吹付用ノズルの移動速度に反比例する
。
次に、ルテニウム無添加触媒を同様にポリテトラフルオ
ロエチレン微粒子と混合したものを電極基材上に静電塗
布し、ルテニウム無添加触媒層２を作成する。この場合
の膜厚は逆に電極のガス入口側で厚く、ガス出口側で薄
くなるように吹付用ノズルの移動速度を調節する。この
ようにして、全体として膜厚を一様にしたものをホウド
ブレスして′４極とする。作成した′ａ！極の白金密度
およびルテニウムリ度の平均値はそれぞれ０．２４ ｔ
ｖ’ｔｙｒｔｌ 。
ロエチレン微粒子と混合したものを電極基材上に静電塗
布し、ルテニウム無添加触媒層２を作成する。この場合
の膜厚は逆に電極のガス入口側で厚く、ガス出口側で薄
くなるように吹付用ノズルの移動速度を調節する。この
ようにして、全体として膜厚を一様にしたものをホウド
ブレスして′４極とする。作成した′ａ！極の白金密度
およびルテニウムリ度の平均値はそれぞれ０．２４ ｔ
ｖ’ｔｙｒｔｌ 。
０．１２＋夕であった。
このｉｌＬ ４ｍを燃料電極として用いると、燃料ガス
を純水素から一酸化炭素を２％含む木葉混合ガスに切換
えた場合の公傷の増大は、１３０℃、１０忙〜−におい
て１２ ｍＶであった。これに対して燃料電極の触奴と
し曵ルテニウム無添加触媒またはルテニウム添加触媒で
年−ノーを形成し、共に白金密度０．２４ ｖノとした
電極では、−酸化炭素による分極の増大は、前者で２３
５ ｍＶ 、後者で１１ ｍＶであった。
を純水素から一酸化炭素を２％含む木葉混合ガスに切換
えた場合の公傷の増大は、１３０℃、１０忙〜−におい
て１２ ｍＶであった。これに対して燃料電極の触奴と
し曵ルテニウム無添加触媒またはルテニウム添加触媒で
年−ノーを形成し、共に白金密度０．２４ ｖノとした
電極では、−酸化炭素による分極の増大は、前者で２３
５ ｍＶ 、後者で１１ ｍＶであった。
この結果から理解されるように本発明による燃料電極は
、１３０℃、 １００ ｍＡ／ｃｔｒｌにおいて、ル
テニウム無添加のものに比べて２２３ ｍＶ ％性が向
上し、ルテニウムを均一に添加したものに比べても、ル
テニウム使用量が半分であるにもかかわらず、はぼ同等
の特性が得られた。
、１３０℃、 １００ ｍＡ／ｃｔｒｌにおいて、ル
テニウム無添加のものに比べて２２３ ｍＶ ％性が向
上し、ルテニウムを均一に添加したものに比べても、ル
テニウム使用量が半分であるにもかかわらず、はぼ同等
の特性が得られた。
本発明の別の実施例としては、通常用いられる燃料電池
用燃料電極の触媒面に１０％塩化ルテニウム水溶液をは
けで塗布し、水素気流中で加熱還元することによりルテ
ニウムを添加する。このとき先の実施例と同様に、電極
面方向でのルテニウム添加量に勾配をつけるため、はけ
で塗布する量を調節し、最終的に平均０．１２ ｍＶ’
ｃＩｔのルテニウムを添加した。この場せにも先の実施
例と同等の効果が得られた。
用燃料電極の触媒面に１０％塩化ルテニウム水溶液をは
けで塗布し、水素気流中で加熱還元することによりルテ
ニウムを添加する。このとき先の実施例と同様に、電極
面方向でのルテニウム添加量に勾配をつけるため、はけ
で塗布する量を調節し、最終的に平均０．１２ ｍＶ’
ｃＩｔのルテニウムを添加した。この場せにも先の実施
例と同等の効果が得られた。
以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、燃料
１１極触媒層に一酸化炭素に対する耐被毒性を付与する
ための添Ｊ物の社を、燃料ガス中の−ｍ化炭素濃匿勾配
に対応させて変化させたので、被毒による電池出力の低
下を抑えながら添加物を無駄なく利用することができ、
被毒防止剤にかかる材料費を低減することができるとい
う利点がある。
１１極触媒層に一酸化炭素に対する耐被毒性を付与する
ための添Ｊ物の社を、燃料ガス中の−ｍ化炭素濃匿勾配
に対応させて変化させたので、被毒による電池出力の低
下を抑えながら添加物を無駄なく利用することができ、
被毒防止剤にかかる材料費を低減することができるとい
う利点がある。
第１図は本発明の実施例を示す模式図、第２図はｐｔ
（白金） −Ｒｕ （ルテニウム）を触媒とじたグラフ
ァイト電極の特性を示すグラフである。 １・・・ルテニウム添加触媒層、２・・・ルテニウム無
添加触媒層、３・・・電極基材。
（白金） −Ｒｕ （ルテニウム）を触媒とじたグラフ
ァイト電極の特性を示すグラフである。 １・・・ルテニウム添加触媒層、２・・・ルテニウム無
添加触媒層、３・・・電極基材。
Claims (1)
- 炭素粉末に貴金属微粒子を担持させた触媒と、被毒防止
剤と、結着剤より形成された触媒層を有する燃料電池の
燃料電極において、電極の面方向に流れる燃料ガスの流
れに沿って前記被毒防止剤の添加量を増大させたことを
特徴とする燃料電池の燃料電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59230816A JPS61109257A (ja) | 1984-11-01 | 1984-11-01 | 燃料電池の燃料電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59230816A JPS61109257A (ja) | 1984-11-01 | 1984-11-01 | 燃料電池の燃料電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61109257A true JPS61109257A (ja) | 1986-05-27 |
Family
ID=16913721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59230816A Pending JPS61109257A (ja) | 1984-11-01 | 1984-11-01 | 燃料電池の燃料電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61109257A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4808493A (en) * | 1987-06-16 | 1989-02-28 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell, a fuel cell electrode, and a method for making a fuel cell electrode |
| WO1996037003A1 (de) * | 1995-05-19 | 1996-11-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Photoelektrische katalysatorauftragung |
| US5712052A (en) * | 1994-11-02 | 1998-01-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell generator and method of the same |
| US5925476A (en) * | 1996-09-06 | 1999-07-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel-cells generator system and method of generating electricity from fuel cells |
| EP0948071A3 (en) * | 1998-03-31 | 2002-11-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode for fuel cell and method of producing the same |
| JP2007180038A (ja) * | 1995-04-05 | 2007-07-12 | Johnson Matthey Plc | 改良された電極 |
| JP2008041411A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用電極 |
-
1984
- 1984-11-01 JP JP59230816A patent/JPS61109257A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4808493A (en) * | 1987-06-16 | 1989-02-28 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell, a fuel cell electrode, and a method for making a fuel cell electrode |
| US5712052A (en) * | 1994-11-02 | 1998-01-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell generator and method of the same |
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| WO1996037003A1 (de) * | 1995-05-19 | 1996-11-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Photoelektrische katalysatorauftragung |
| US5925476A (en) * | 1996-09-06 | 1999-07-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel-cells generator system and method of generating electricity from fuel cells |
| EP0948071A3 (en) * | 1998-03-31 | 2002-11-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode for fuel cell and method of producing the same |
| JP2008041411A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用電極 |
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