JPS6344940A - 合金担持触媒 - Google Patents
合金担持触媒Info
- Publication number
- JPS6344940A JPS6344940A JP61189860A JP18986086A JPS6344940A JP S6344940 A JPS6344940 A JP S6344940A JP 61189860 A JP61189860 A JP 61189860A JP 18986086 A JP18986086 A JP 18986086A JP S6344940 A JPS6344940 A JP S6344940A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- platinum
- supported catalyst
- transition metal
- catalyst
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
-
- H—ELECTRICITY
- 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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- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
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- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- 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】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、電気化学セ／Ｉ／（例えば燃料電池など）
の電極に用いる電気化学触媒に関する。
の電極に用いる電気化学触媒に関する。
この種の電気化学触媒としては、例えば燃料電池の場合
には、従来より実用的なレベルの出力を得るために白金
系の触媒がよく用いられている。
には、従来より実用的なレベルの出力を得るために白金
系の触媒がよく用いられている。
特に燃料電池の分野において用いられる白金系の触媒と
しては、当初白金黒がよく用いられていたが、白金黒は
その比表面積が約ｚｏｉ／ｇと小さいことから、実用的
なレベルの出力を取り出すことが困難であった。そこで
この白金黒にかわって、より白金の比表面積の大きい触
媒として、比較的大きな表面積を有する担体を用い、こ
れに白金を担持させた、いわゆる白金担持触媒がよく用
いられるようになってきた。しかしながら、開発が進む
につれてこの白金担持触媒でさえも十分な出力特性と寿
命特性を有しているとは言い難いことが明らかになって
きた。そこで現在においては、これらを改善するために
白金単独の担持触媒にかわって、白金を主成分とし、こ
れに第２あるいは第３成分を添加した合金系の担持触媒
が使用されるよう釦なってきている。
しては、当初白金黒がよく用いられていたが、白金黒は
その比表面積が約ｚｏｉ／ｇと小さいことから、実用的
なレベルの出力を取り出すことが困難であった。そこで
この白金黒にかわって、より白金の比表面積の大きい触
媒として、比較的大きな表面積を有する担体を用い、こ
れに白金を担持させた、いわゆる白金担持触媒がよく用
いられるようになってきた。しかしながら、開発が進む
につれてこの白金担持触媒でさえも十分な出力特性と寿
命特性を有しているとは言い難いことが明らかになって
きた。そこで現在においては、これらを改善するために
白金単独の担持触媒にかわって、白金を主成分とし、こ
れに第２あるいは第３成分を添加した合金系の担持触媒
が使用されるよう釦なってきている。
そこで以下にこの合金系の担持触媒の従来技術について
、その問題点を述べる。
、その問題点を述べる。
合金系の担持触媒については、種々の成分系が検討され
ている。その代表的な系としては特開昭５５−２４９８
９に開示されている白金−バナジウム系、特開昭６０−
７９４１に開示されている白金−鉄系、特開昭６０−１
５６５５１に開示されている白金−ガリウム系、あるい
は３成分系としては、特開昭５９−１４１１６９に開示
されている白金−クロム−コバルト系、白金−バナシウ
ムーコバルト系などがある。これらの系はすべて触媒と
しての活性を向上させ、しかも触媒寿命を向上させるこ
とを目的としているが、まだこれらの諸物性を満足する
には至っていない。
ている。その代表的な系としては特開昭５５−２４９８
９に開示されている白金−バナジウム系、特開昭６０−
７９４１に開示されている白金−鉄系、特開昭６０−１
５６５５１に開示されている白金−ガリウム系、あるい
は３成分系としては、特開昭５９−１４１１６９に開示
されている白金−クロム−コバルト系、白金−バナシウ
ムーコバルト系などがある。これらの系はすべて触媒と
しての活性を向上させ、しかも触媒寿命を向上させるこ
とを目的としているが、まだこれらの諸物性を満足する
には至っていない。
この発明は、これらの従来の欠点を除去して高活性であ
り、しかも長期間にわたって活性を維持できる電気化学
セル用の担持触媒を提供することを目的とする。
り、しかも長期間にわたって活性を維持できる電気化学
セル用の担持触媒を提供することを目的とする。
この発明は、高分散な白金担持触媒（通常平均結晶子径
が２０〜３０Ａ）を母体とし、これに白金以外の遷移金
属を付加したのちに、担持された白金と白金以外の遷移
金属を合金化させる過程において、これをさらに第３の
成分となる化学種と接触させ、最終的に白金と白金以外
の遷移金属と第３の成分の合計３つの成分系からなる担
持触媒を形成するようにしたものである。Ｉ７たがって
、母体となる白金担持触媒は周知の方法で調製されてよ
く、とくにこの点にこだわるものではない。
が２０〜３０Ａ）を母体とし、これに白金以外の遷移金
属を付加したのちに、担持された白金と白金以外の遷移
金属を合金化させる過程において、これをさらに第３の
成分となる化学種と接触させ、最終的に白金と白金以外
の遷移金属と第３の成分の合計３つの成分系からなる担
持触媒を形成するようにしたものである。Ｉ７たがって
、母体となる白金担持触媒は周知の方法で調製されてよ
く、とくにこの点にこだわるものではない。
（実施例 １）
アセチレンブラックを担体とし、これに１０％の白金を
担持した触媒１０ｇ（Ｘ線回折による白金の（１１１）
面での平均結晶子径ｉ１１．２２Ｘ）を脱イオン水４０
０ｍ１に十分分散した。次いでこれに硝酸鉄Ｆｅ （Ｎ
Ｏｘ）３ ・９）（２０６，２２ｇを含有する硝酸鉄水
溶液１００ｍ１を添加し十分攪拌した。この後に溶液を
攪拌しながら、系の温度を約５０°Ｃに昇温しこの温度
にて約３０分攪拌を続けた。この時点てて硝酸鉄の薄い
オレンジ色が消え、鉄が触媒−にに吸着したことが確認
できた。
担持した触媒１０ｇ（Ｘ線回折による白金の（１１１）
面での平均結晶子径ｉ１１．２２Ｘ）を脱イオン水４０
０ｍ１に十分分散した。次いでこれに硝酸鉄Ｆｅ （Ｎ
Ｏｘ）３ ・９）（２０６，２２ｇを含有する硝酸鉄水
溶液１００ｍ１を添加し十分攪拌した。この後に溶液を
攪拌しながら、系の温度を約５０°Ｃに昇温しこの温度
にて約３０分攪拌を続けた。この時点てて硝酸鉄の薄い
オレンジ色が消え、鉄が触媒−にに吸着したことが確認
できた。
次いで、系の温度を約２０’Ｃｔで下げ、この温度にて
系のＰＨが約８になるように水酸化アンモニウムを徐々
に添加した。添加完了後、この温度にて約３０分間攪拌
を続けた後に反応液を濾過し脱イオン水にて十分洗浄し
た。洗浄の後、ケーキを５０℃の温度にて約１２時間真
空乾燥した。出来上がった触媒を粉砕した後に環状の熱
処理炉にセットし炉内の酸素を除去すべく約３０分間窒
素にてパージをした。この後に３５０’Ｃ４で昇温の後
に炉内の 囲気を窒素から一酸化炭素に切り換えた。３
５０℃の一酸化炭素の（囲気にて３０分間処理した後に
再び炉内の殊囲気を窒素とした後に再び昇温を開始した
。炉の温度が約９００℃に達した後にこの温度にて約１
時間処理した。この後炉の温度を窒素藪囲気にて室温ま
で下げ、試料を取り出した。出来上がった触媒の平均結
晶子径をＸ線回折法により測定した結果、平均結晶子径
は約４ＯＡであった。さらにＸ線回折のデータを詳細に
検討した結果、白金単独での回折ピーク（２θ＝、＝３
９．７（１１１）、２ｅ＝４６．２（２００）、２θ＝
６７．５ｐｔ（２２０））および、鉄単独のピーク（２
θ＝４４．７ （１１０）、２θ： ６５．０（２００
）、２ｅ＝８２．３ （２１１） ）ハ観察すれず、白
金−鉄一炭素の３成分系（Ｆｅ３ＰｔＣ）のピーク（２
θ＝４０．５（１１１）、２θ＝４７．１（２００）、
２θ＝６８．０（２２０））が観察され合金化されてい
ることが確認された。
系のＰＨが約８になるように水酸化アンモニウムを徐々
に添加した。添加完了後、この温度にて約３０分間攪拌
を続けた後に反応液を濾過し脱イオン水にて十分洗浄し
た。洗浄の後、ケーキを５０℃の温度にて約１２時間真
空乾燥した。出来上がった触媒を粉砕した後に環状の熱
処理炉にセットし炉内の酸素を除去すべく約３０分間窒
素にてパージをした。この後に３５０’Ｃ４で昇温の後
に炉内の 囲気を窒素から一酸化炭素に切り換えた。３
５０℃の一酸化炭素の（囲気にて３０分間処理した後に
再び炉内の殊囲気を窒素とした後に再び昇温を開始した
。炉の温度が約９００℃に達した後にこの温度にて約１
時間処理した。この後炉の温度を窒素藪囲気にて室温ま
で下げ、試料を取り出した。出来上がった触媒の平均結
晶子径をＸ線回折法により測定した結果、平均結晶子径
は約４ＯＡであった。さらにＸ線回折のデータを詳細に
検討した結果、白金単独での回折ピーク（２θ＝、＝３
９．７（１１１）、２ｅ＝４６．２（２００）、２θ＝
６７．５ｐｔ（２２０））および、鉄単独のピーク（２
θ＝４４．７ （１１０）、２θ： ６５．０（２００
）、２ｅ＝８２．３ （２１１） ）ハ観察すれず、白
金−鉄一炭素の３成分系（Ｆｅ３ＰｔＣ）のピーク（２
θ＝４０．５（１１１）、２θ＝４７．１（２００）、
２θ＝６８．０（２２０））が観察され合金化されてい
ることが確認された。
（実施例 ２）
実施例１にて触媒の熱処理を以下の方法で行ったこと以
外は実施例１と同じである。炉内にセットした触媒をヘ
リウ佇チ囲気で約３０分間パージした後に約３７０ ’
Ｃ″１で昇温した。この後に炉の檗囲気をヘリウムから
一酸化炭素に切り換えた後に、この温度にて約３０分間
処理した。この後炉内の炉囲気を一酸化炭素からヘリウ
ムに切り換えた後に炉の温度を約９２０ ℃に昇温した
。昇温完了後、この温度にて約１時間保持した。この後
炉の温度を下げた。この触媒の物性をＸ線回折で評価し
た結果、その平均結晶子径は約４２穴であった。また、
Ｘ線回折の回折ピークを解析した結果実施例１と同様な
効果が得られていることが確認できた。
外は実施例１と同じである。炉内にセットした触媒をヘ
リウ佇チ囲気で約３０分間パージした後に約３７０ ’
Ｃ″１で昇温した。この後に炉の檗囲気をヘリウムから
一酸化炭素に切り換えた後に、この温度にて約３０分間
処理した。この後炉内の炉囲気を一酸化炭素からヘリウ
ムに切り換えた後に炉の温度を約９２０ ℃に昇温した
。昇温完了後、この温度にて約１時間保持した。この後
炉の温度を下げた。この触媒の物性をＸ線回折で評価し
た結果、その平均結晶子径は約４２穴であった。また、
Ｘ線回折の回折ピークを解析した結果実施例１と同様な
効果が得られていることが確認できた。
第１図にこの発明にて調製した触媒（実施例１、実施例
２）と触媒調製の母体とした１０％白金担持触媒の経時
的な出力特性の比較を示す。第１図よや明らかなように
１０％白金担持触媒と比較して、本発明の方法により調
製ｊ〜た触媒は初期における特性もよく、しかも経時的
な出力特性も優れていることがわかった。
２）と触媒調製の母体とした１０％白金担持触媒の経時
的な出力特性の比較を示す。第１図よや明らかなように
１０％白金担持触媒と比較して、本発明の方法により調
製ｊ〜た触媒は初期における特性もよく、しかも経時的
な出力特性も優れていることがわかった。
この発明によれば、白金−鉄一炭素の３成分の合金触媒
を担体に担持てきるために、従来と比較して、初期の出
力特性も高く、しかも経時的な出力特性も良い触媒が得
られ、電気化学セルの特性の向上が図れる。
を担体に担持てきるために、従来と比較して、初期の出
力特性も高く、しかも経時的な出力特性も良い触媒が得
られ、電気化学セルの特性の向上が図れる。
第１図は本発明で得られた触媒（実施例１，２）とその
母体の１０％白金担持触媒における特性比較を示すグラ
フ。
母体の１０％白金担持触媒における特性比較を示すグラ
フ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）電気化学セルに用いる触媒において、その触媒成分
が白金と白金以外の遷移金属とさらにこれら以外の第３
の成分を含有し、しかもこれらが合金として存在するこ
とを特徴とする合金担持触媒。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の合金担持触媒におい
て、白金以外の遷移金属として鉄を含有することを特徴
とする合金担持触媒。 ３）特許請求の範囲第１項に記載の合金担持触媒におい
て、第３の成分として炭素を含有することを特徴とする
合金担持触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189860A JPS6344940A (ja) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | 合金担持触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189860A JPS6344940A (ja) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | 合金担持触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6344940A true JPS6344940A (ja) | 1988-02-25 |
Family
ID=16248392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61189860A Pending JPS6344940A (ja) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | 合金担持触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6344940A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01210035A (ja) * | 1988-02-18 | 1989-08-23 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 白金触媒とその製造方法 |
| WO1994010715A1 (en) * | 1992-10-23 | 1994-05-11 | International Fuel Cells Corporation | Platinum-rhodium-iron catalyst |
| JP2007268360A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Osaka Prefecture | 触媒およびその製造方法 |
| JP2012500720A (ja) * | 2008-08-26 | 2012-01-12 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 触媒の連続的な製造方法 |
-
1986
- 1986-08-13 JP JP61189860A patent/JPS6344940A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01210035A (ja) * | 1988-02-18 | 1989-08-23 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 白金触媒とその製造方法 |
| WO1994010715A1 (en) * | 1992-10-23 | 1994-05-11 | International Fuel Cells Corporation | Platinum-rhodium-iron catalyst |
| JP2007268360A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Osaka Prefecture | 触媒およびその製造方法 |
| JP2012500720A (ja) * | 2008-08-26 | 2012-01-12 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 触媒の連続的な製造方法 |
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