JPS63190253A - 燃料電池電極用触媒 - Google Patents
燃料電池電極用触媒Info
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- JPS63190253A JPS63190253A JP62020091A JP2009187A JPS63190253A JP S63190253 A JPS63190253 A JP S63190253A JP 62020091 A JP62020091 A JP 62020091A JP 2009187 A JP2009187 A JP 2009187A JP S63190253 A JPS63190253 A JP S63190253A
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- Japan
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- platinum
- electrode
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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
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
- H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
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- H—ELECTRICITY
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- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8689—Positive electrodes
-
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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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- 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）
本発明は燃料電池の電極に用いられる触媒に関するもの
である。
である。
（従来の技術）
従来、炭素粉末担体に白金を微粒子状で担持した触媒が
テトラフロロエチレン微粒子などの結着剤と共に混練さ
れて燃料電池用電極の電気化学的反応層として用いられ
ているが、特にりん酸を電解質とする燃料電池のカソー
ド（空気極）に於いては、微粒状の白金が長時間の運転
中に次第に凝集し、粒子成長を起こして、白金の表面積
が減少し、燃料電池の起電力が低下するという問題があ
った。
テトラフロロエチレン微粒子などの結着剤と共に混練さ
れて燃料電池用電極の電気化学的反応層として用いられ
ているが、特にりん酸を電解質とする燃料電池のカソー
ド（空気極）に於いては、微粒状の白金が長時間の運転
中に次第に凝集し、粒子成長を起こして、白金の表面積
が減少し、燃料電池の起電力が低下するという問題があ
った。
燃料電池の空気極に於いては酸電解質型燃料電池を例に
とれば、電池外部から供給される空気中の酸素が白金な
どの触媒活性金属表面で外部回路を経由して燃料極より
流入する電子と電池内部の電解質を経由して燃料極側よ
り供給されるプロトンと化合し水を生成する反応が起こ
っている。即ち燃料電池の空気極に於いては酸素の還元
反応を迅速に行わせる為に白金などの触媒活性物質を存
在させてその目的を達成せしめんとするもであるが、こ
の反応速度は反応物質の供給速度が充分であれば触媒物
質表面の活性サイト数に依存する。
とれば、電池外部から供給される空気中の酸素が白金な
どの触媒活性金属表面で外部回路を経由して燃料極より
流入する電子と電池内部の電解質を経由して燃料極側よ
り供給されるプロトンと化合し水を生成する反応が起こ
っている。即ち燃料電池の空気極に於いては酸素の還元
反応を迅速に行わせる為に白金などの触媒活性物質を存
在させてその目的を達成せしめんとするもであるが、こ
の反応速度は反応物質の供給速度が充分であれば触媒物
質表面の活性サイト数に依存する。
かくして、使用中の触媒活性金属表面積の減少防止とい
うことは燃料電池の性能の長寿命化に重、大な効果をも
たらすものであり、従来の白金だけを導電性炭素粉末上
に担持した触媒では必ずしも満足したものではなかった
。
うことは燃料電池の性能の長寿命化に重、大な効果をも
たらすものであり、従来の白金だけを導電性炭素粉末上
に担持した触媒では必ずしも満足したものではなかった
。
（発明の目的）
本発明は、この欠点を除去するため炭素粉末上に担持さ
れた活性金属の表面積の減少を抑制し、もって燃料電池
用電極の触媒活性寿命の長期化を計らんとするものであ
る。
れた活性金属の表面積の減少を抑制し、もって燃料電池
用電極の触媒活性寿命の長期化を計らんとするものであ
る。
（問題点を解決するための手段）
本発明の燃料電池電極用触媒は、白金とニッケルとクロ
ムとの合金を含有して成ることを特徴とするものである
。
ムとの合金を含有して成ることを特徴とするものである
。
本発明において触媒中に白金とニッケルとクロムの合金
を含ませる理由は、使用中に微粒状の白金が次第に凝集
し、粒子成長を起こして白金の表面積が減少するのを抑
制するためである。
を含ませる理由は、使用中に微粒状の白金が次第に凝集
し、粒子成長を起こして白金の表面積が減少するのを抑
制するためである。
（実施例）
２．７００℃で熱処理をしてＢ、Ｅ、Ｔ法による比表面
積が１６６ｒｒｆ／ｇをＸ線回折による面間隔ｄ （０
０２）が６，７４８人、結晶子サイズＬ ｃ（００２）
が２２１人になった導電性カーボンブラック９０ｇを白
金１０ｇを含む４１のへキサクロロ白金酸（ＨｚＰ ｔ
Ｃ１ｋ＞溶液に加え充分に攪拌した。次に１．２５モ
ル濃度のギ酸ナトリウム（ＩＩＣＯＯＮａ）水溶液４１
をこれに加えて３時間激しく攪拌しながら白金を還元し
た後、濾過、洗浄をした。このものを６０℃に制御され
ている温風乾燥機にて乾燥しさらにＮ２気流中１２０℃
で乾燥処理し、粉砕して白金カーボン９７ｇを得た。
積が１６６ｒｒｆ／ｇをＸ線回折による面間隔ｄ （０
０２）が６，７４８人、結晶子サイズＬ ｃ（００２）
が２２１人になった導電性カーボンブラック９０ｇを白
金１０ｇを含む４１のへキサクロロ白金酸（ＨｚＰ ｔ
Ｃ１ｋ＞溶液に加え充分に攪拌した。次に１．２５モ
ル濃度のギ酸ナトリウム（ＩＩＣＯＯＮａ）水溶液４１
をこれに加えて３時間激しく攪拌しながら白金を還元し
た後、濾過、洗浄をした。このものを６０℃に制御され
ている温風乾燥機にて乾燥しさらにＮ２気流中１２０℃
で乾燥処理し、粉砕して白金カーボン９７ｇを得た。
これの白金含有率を化学分、析した処９．９ｗｔ％であ
った。またＸ線回折の測定によると白金粒径は３８人で
あり、電子顕微鏡による観察では白金粒子は炭素担体上
に均一に分散していた。
った。またＸ線回折の測定によると白金粒径は３８人で
あり、電子顕微鏡による観察では白金粒子は炭素担体上
に均一に分散していた。
この白金カーボン１０ｇを４００＋＋＋ｊ’の水に分散
し、水酸化アンモニウム水溶液を滴下して’Ｐ ＩＩを
８となし充分に攪拌し分散させた後、ニッケル３ｇを硝
酸ニッケルとしてまた、クロムＩｇを硝酸クロムとして
共に含有する水溶液Ｌｏｏｍ １を攪拌しながら添加し
、さらに希硝酸を滴下してＰ Ｈを５となした。連続し
て２０分間激しく攪拌を行った後、スラリーを濾過し、
６０°Ｃで乾燥した。次いでこのケーキ状触媒を粉砕し
、水素５容量％を含む窒素気流中で９２０℃、３時間熱
処理して白金−ニノケルークロム合金を導電性炭素粉末
上に担持させた触媒を９．４ｇ得た。Ｘ線回折によって
、白金は、白金−ニソケル合金又は白金−クロム合金と
は異なった合金になっていることが１ｉＩ認でき、白金
−ニッケルークロムの三元合金が生成されているものと
思われるが合金粒子が小さいため、合金中の二・ノケル
、クロムの正確な割合を決定するのは困難であった。化
学分析の結果ではこの触媒中の各金属元素の比率は重量
比で白金７９％、ニッケル１５．７％、クロム５．３％
であった。この白金−ニッケルークロム合金を担持した
触媒とテトラフロロエチレンの重量比が６：４になる様
に混練し、撥水処理をしたカーボンシート上にこれを塗
布、焼成して電極を製造し、合金粒径をＸ線回折で測定
したところ４７人であった。この電極を使用して大量の
りん酸を電解質とする半電池を組立て１９０’Ｃ１０，
８Ｖ （Ｖ、Ｓ、ＮＨＥ）の空気極として１００時間作
用させた後、合金粒径をＸ線回折で測定したところ５８
人であった。
し、水酸化アンモニウム水溶液を滴下して’Ｐ ＩＩを
８となし充分に攪拌し分散させた後、ニッケル３ｇを硝
酸ニッケルとしてまた、クロムＩｇを硝酸クロムとして
共に含有する水溶液Ｌｏｏｍ １を攪拌しながら添加し
、さらに希硝酸を滴下してＰ Ｈを５となした。連続し
て２０分間激しく攪拌を行った後、スラリーを濾過し、
６０°Ｃで乾燥した。次いでこのケーキ状触媒を粉砕し
、水素５容量％を含む窒素気流中で９２０℃、３時間熱
処理して白金−ニノケルークロム合金を導電性炭素粉末
上に担持させた触媒を９．４ｇ得た。Ｘ線回折によって
、白金は、白金−ニソケル合金又は白金−クロム合金と
は異なった合金になっていることが１ｉＩ認でき、白金
−ニッケルークロムの三元合金が生成されているものと
思われるが合金粒子が小さいため、合金中の二・ノケル
、クロムの正確な割合を決定するのは困難であった。化
学分析の結果ではこの触媒中の各金属元素の比率は重量
比で白金７９％、ニッケル１５．７％、クロム５．３％
であった。この白金−ニッケルークロム合金を担持した
触媒とテトラフロロエチレンの重量比が６：４になる様
に混練し、撥水処理をしたカーボンシート上にこれを塗
布、焼成して電極を製造し、合金粒径をＸ線回折で測定
したところ４７人であった。この電極を使用して大量の
りん酸を電解質とする半電池を組立て１９０’Ｃ１０，
８Ｖ （Ｖ、Ｓ、ＮＨＥ）の空気極として１００時間作
用させた後、合金粒径をＸ線回折で測定したところ５８
人であった。
（従来例）
実施例で作製した白金カーボンを触媒とし、これとテト
ラフロロエチレンの重量比が６：４になる様にこの触媒
とテトラフロロエチレンディスパージョン液を混練し、
１Ω水化処理をしたカーボンシート上にこれを塗布、焼
成して電極を製造した。
ラフロロエチレンの重量比が６：４になる様にこの触媒
とテトラフロロエチレンディスパージョン液を混練し、
１Ω水化処理をしたカーボンシート上にこれを塗布、焼
成して電極を製造した。
電極に成形したものの白金粒径をＸ線回折で測定したと
ころ４０人であった。この電極を使用して大量のりん酸
を電解質とする半電池を組立て１９０℃、０．８Ｖ、（
Ｖ、Ｓ、ＮＨＥ）の空気極として１００時間作用させた
後、電極を取り出し白金粒径をＸ線回折で測定したとこ
ろ８０人に増大していた。
ころ４０人であった。この電極を使用して大量のりん酸
を電解質とする半電池を組立て１９０℃、０．８Ｖ、（
Ｖ、Ｓ、ＮＨＥ）の空気極として１００時間作用させた
後、電極を取り出し白金粒径をＸ線回折で測定したとこ
ろ８０人に増大していた。
また実施例及び従来例で成形したと同じ内容の各々の電
極について電解質を１００％りん酸とする半電池を組み
、触媒電極の背面から酸素を供給し、該触媒電極と対極
との間に電流を流し、同一の電解質内に該触媒電極の電
極電位を計測できる様に配置された水素基準電極に依っ
て１９０℃で該触媒電極が９００ｍＶの電位に保持され
る様にポテンシオスタットを用いて電位規制法による酸
素還元電流を測定した。
′燃料電池の酸素還元触媒の活性度は電極電位９００
ｍ〜′に於いて電極中の白金１■当りに得られる電流値
（ｍＡ）で比較できる。
極について電解質を１００％りん酸とする半電池を組み
、触媒電極の背面から酸素を供給し、該触媒電極と対極
との間に電流を流し、同一の電解質内に該触媒電極の電
極電位を計測できる様に配置された水素基準電極に依っ
て１９０℃で該触媒電極が９００ｍＶの電位に保持され
る様にポテンシオスタットを用いて電位規制法による酸
素還元電流を測定した。
′燃料電池の酸素還元触媒の活性度は電極電位９００
ｍ〜′に於いて電極中の白金１■当りに得られる電流値
（ｍＡ）で比較できる。
従来例と同じ内容の白金を担持した触媒電極では２８ｍ
Ａ／■、実施例と同じ内容の白金−二ノケル−クロム合
金を担持した触媒電極では４５ｍＡ ／■であった。
Ａ／■、実施例と同じ内容の白金−二ノケル−クロム合
金を担持した触媒電極では４５ｍＡ ／■であった。
以上のことから明らかなように実施例の導電性炭素粉末
に白金−ニノケルークロム合金を担持した触媒は、従来
例の導電性炭素粉末に白金を担持した触媒に比べて燃料
電池の起電力低下防止に大きな効果を与える触媒活性金
属粒子の粒径増大防止に有効であり、さらに酸素還元電
極用触媒としての初期活性も優れている。
に白金−ニノケルークロム合金を担持した触媒は、従来
例の導電性炭素粉末に白金を担持した触媒に比べて燃料
電池の起電力低下防止に大きな効果を与える触媒活性金
属粒子の粒径増大防止に有効であり、さらに酸素還元電
極用触媒としての初期活性も優れている。
（発明の効果）
以上の説明で判るように、本発明の燃料電池電極用触媒
は、触媒活性金属粒子が白金単独でなく、白金−ニソケ
ルークロム合金であるから、長時間使用しても凝集し粒
子成長を起こして粒子の表面積が減少するのを抑制でき
るので、起電力低下が殆んどなく、またニッケル及びク
ロムの助触媒的作用により酸素還元触媒としての初期活
性も高いと云う効果がある。
は、触媒活性金属粒子が白金単独でなく、白金−ニソケ
ルークロム合金であるから、長時間使用しても凝集し粒
子成長を起こして粒子の表面積が減少するのを抑制でき
るので、起電力低下が殆んどなく、またニッケル及びク
ロムの助触媒的作用により酸素還元触媒としての初期活
性も高いと云う効果がある。
Claims (2)
- （１）燃料電池に使用される電極用触媒に於いて前記触
媒が白金とニッケルとクロムとの合金を含むことを特徴
とする燃料電池電極用触媒。 - （２）前記触媒が導電性の炭素上に前記合金を担持して
成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料
電池電極用触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62020091A JPS63190253A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 燃料電池電極用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62020091A JPS63190253A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 燃料電池電極用触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63190253A true JPS63190253A (ja) | 1988-08-05 |
Family
ID=12017438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62020091A Pending JPS63190253A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 燃料電池電極用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63190253A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7662740B2 (en) * | 2003-06-03 | 2010-02-16 | Symyx Technologies, Inc. | Platinum-chromium-copper/nickel fuel cell catalyst |
| CN106252677A (zh) * | 2016-08-03 | 2016-12-21 | 陕西瑞科新材料股份有限公司 | 一种炭载铂催化剂的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS618851A (ja) * | 1984-06-07 | 1986-01-16 | ガイナー・インコーポレーテツド | 燃料電池及びそのための電解触媒 |
-
1987
- 1987-01-30 JP JP62020091A patent/JPS63190253A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS618851A (ja) * | 1984-06-07 | 1986-01-16 | ガイナー・インコーポレーテツド | 燃料電池及びそのための電解触媒 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7662740B2 (en) * | 2003-06-03 | 2010-02-16 | Symyx Technologies, Inc. | Platinum-chromium-copper/nickel fuel cell catalyst |
| CN106252677A (zh) * | 2016-08-03 | 2016-12-21 | 陕西瑞科新材料股份有限公司 | 一种炭载铂催化剂的制备方法 |
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