JPWO2013054689A1 - 触媒粒子、触媒インク、燃料電池用電極触媒層、膜電極接合体、及び固体高分子形燃料電池並びにそれらの製造方法 - Google Patents
触媒粒子、触媒インク、燃料電池用電極触媒層、膜電極接合体、及び固体高分子形燃料電池並びにそれらの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2013054689A1 JPWO2013054689A1 JP2013538500A JP2013538500A JPWO2013054689A1 JP WO2013054689 A1 JPWO2013054689 A1 JP WO2013054689A1 JP 2013538500 A JP2013538500 A JP 2013538500A JP 2013538500 A JP2013538500 A JP 2013538500A JP WO2013054689 A1 JPWO2013054689 A1 JP WO2013054689A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- particles
- polymer electrolyte
- carbon particles
- humidified atmosphere
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H01M4/9075—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers
- H01M4/9083—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
-
- 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
- H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/8668—Binders
-
- 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
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
- H01M4/8828—Coating with slurry or ink
-
- 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
- H01M4/9041—Metals or alloys
- H01M4/905—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
- H01M4/9058—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC of noble metals or noble-metal based alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
電極触媒層の製造では、触媒物質を担持した炭素粒子つまり触媒粒子と高分子電解質とが互いに混合される前に、前記炭素粒子に加熱処理が施される場合がある。たとえば炭素粒子に触媒物質を担持させることで、炭素粒子の表面における触媒物質の析出が、触媒物質と炭素粒子とを含む溶液の蒸発乾固で行われる場合がある。仮に触媒物質の担持が上述した加湿の後に行われると、加湿後の触媒粒子の含水率が、蒸発乾固時の加熱に応じて低下してしまう。その結果、たとえば炭素粒子による触媒物質の担持が加湿の前に行われる方法と比べて、加湿による上記の効果が減少してしまう。
上述したように、電極触媒層の製造では、触媒物質を担持した炭素粒子つまり触媒粒子と高分子電解質とが互いに混合される前に、炭素粒子が大気圧下で加熱される場合がある。この点、上記の態様によれば、炭素粒子が溶媒に加えられるまで、炭素粒子の温度が加湿温度未満に保たれる。そのため、加湿後の触媒粒子の含水率が低くなることを抑えることができる。ひいては加湿による上記の効果が低くなることを抑えられる。
上記態様によれば、加湿雰囲気の温度が80℃以上130℃以下である。よって、たとえば加湿雰囲気の温度が室温であるような場合と比べて、加湿雰囲気における飽和蒸気圧を高めることが可能になる。それゆえに、たとえば加湿雰囲気の温度が室温であるような場合と比べて、触媒粒子の含水率を所定値にまで高めるための加湿時間を短くすることが可能である。
上記態様によれば、加湿雰囲気の相対湿度が90%RH以上100%RH未満である。たとえば前記相対湿度が90%RHに満たない場合と比べて、触媒粒子の含水率を所定値にまで高めるための加湿時間を短くすることが可能である。
本開示によって提供される触媒インクの製造方法は、前記触媒粒子と、高分子電解質とを溶媒に分散させることで、触媒インクを生成することと;前記触媒物質を担持した前記炭素粒子である触媒粒子の重量に対する、前記高分子電解質の重量の比である重量比率を、0.04以上3.00以下にすることとを有する。
本開示によって提供される触媒粒子は、触媒物質と、前記触媒物質を担持した炭素粒子とからなり、前記触媒粒子の含水率は4.8質量%以上20質量%以下である。
上記態様によれば、加湿雰囲気において触媒粒子が有する微細孔が含水されやすくなる。ひいては膜電極接合体におけるガスの拡散性が適切な範囲に保たれる。
本開示によって提供される燃料電池用の電極触媒層は、上記触媒インクが基材に塗布されることで前記基材に形成される。
一般に燃料電池では、燃料極における反応の反応障壁よりも、空気極における反応の反応障壁の方が大きい。このため、空気極における反応の活性の方が、電極反応の進行に与える影響が大きい。この点、上記態様によれば、空気極の電極触媒層において触媒物質の利用効率が高まるため、少なくとも空気極における反応が活性化される。その結果、たとえば燃料極の一部を構成する電極触媒層のみが事前の加湿を経て製造されるような場合と比較して、固体高分子形燃料電池の出力電圧を高めることが可能となる。
このような固体高分子形燃料電池では、出力電圧を効率的に高めることが可能となる。
図2(a)に示すように、まずステップS11の担持工程では炭素粒子P1が、金属元素からなる触媒物質P2を担持する。たとえば触媒物質P2を構成する金属元素からなる金属塩と、炭素粒子の前駆体とが互いに混合されることで混合物が生成される。その後、前記混合物が焼成されることで、炭素粒子P1が触媒物質P2を担持する。以下、触媒物質P2を担持した炭素粒子P1を、炭素粒子担持炭素体つまり担持炭素体ということがあり、担持炭素体は触媒粒子P3である。つまり触媒粒子P3は、たとえば触媒物質P2と炭素粒子P1とを含む溶液が焼成されることで形成される。
次いでステップS12の加湿工程つまり加湿処理では、図2(b)に示すように、触媒物質P2を担持した炭素粒子P1つまり触媒粒子P3が、加湿雰囲気Mに曝される。たとえば所定相対湿度、温度、及び圧力であるように管理された加湿雰囲気Mを有する恒温槽内に触媒粒子P3が搬入され、前記触媒粒子P3が所定時間だけ加湿雰囲気Mに曝される。これによって、触媒粒子P3の表面及び内部の含水率が高まる。図2(b)は、触媒粒子P3が含水したことを点模様のハッチングで示す。
次いでステップS13の分散工程では、図2(c)に示すように、ステップS12の加湿工程を経た触媒粒子P3と、高分子電解質PEとがインク溶媒Sに分散されることで、触媒インクが生成される。つまり本実施形態では、触媒物質P2を担持した炭素粒子P1つまり触媒粒子P3と、高分子電解質PEとがステップS13で互いに混合される前に、ステップS12で触媒粒子P3が加湿雰囲気Mに曝される。このため、たとえばこうした加湿工程つまりステップS12が触媒粒子P3に施されないような方法と比べて、触媒粒子P3の表面と高分子電解質PEとの親和性が高まる。それゆえに本実施形態によれば、触媒物質P2を担持した炭素粒子P1と、高分子電解質PEとが分散した触媒インクにおいて、触媒粒子P3と高分子電解質PEとの均一性が高まる。触媒インクの生成に際しては、触媒インクの粘度を所定値に調整すべく、また触媒インク中の粒子のサイズを所定値に調整すべく、分散機を用いた分散処理が必要に応じて行われる。分散処理には、たとえばボールミルやロールミルを用いた処理、剪断ミルを用いた処理、湿式ミルを用いた処理、超音波分散機を用いた処理、遠心力で攪拌を行うホモジナイザーなどを用いた処理などが挙げられる。
次いでステップS14の成膜工程では、上記触媒インクが基材上に塗布され、触媒インクの乾燥工程を経ることで電極触媒層52A,52Fが形成される。先に行われたステップS12の加湿工程とステップS13の分散工程とによって触媒粒子P3と高分子電解質PEとの均一性が高められているため、電極触媒層52A,52Fでも同じく、触媒粒子P3と高分子電解質PEとの均一性が高まることになる。基材には、高分子電解質膜51、ガス拡散層53A,53F、及び転写シートのうちの少なくとも一つが用いられる。基材として転写シートが用いられる場合には、転写シートにそれぞれ形成された電極触媒層52A,52Fが、高分子電解質膜51の両面に接合される。その後、電極触媒層52A,52Fから転写シートが剥がされる。一方、高分子電解質膜51及びガス拡散層53A,53Fのうちの少なくとも一つが基材として用いられる場合には、電極触媒層52A,52Fから基材を剥離する工程がそもそも不要である。
次いでステップS15の接合工程では、高分子電解質膜51の両面に電極触媒層52A,52Fが接合され、さらに電極触媒層52A,52Fの上にガス拡散層53A,53Fが接合されることで、膜電極接合体56が形成される。
上記のようにして形成された膜電極接合体56が、一対のセパレーター57A,57Fで挟持されることで固体高分子形燃料電池50が製造される。セパレーター57A,57Fには、たとえばカーボンタイプあるいは金属タイプが用いられる。セパレーター57A,57Fは、ガス拡散層53A,53Fと予め一体的に構成されてもよい。セパレーター57A,57Fまたは電極触媒層52A,52Fが、ガス拡散層53A,53Fと同じくガスの拡散機能を有する場合には、ガス拡散層53A,53Fが省略されてもよい。
[ステップS12の加湿工程]
触媒物質P2を担持した炭素粒子P1つまり触媒粒子P3として、白金担持カーボン(商品名:TEC10E50E、田中貴金属社製)を用いる。温度が80℃、相対湿度が90%RH、圧力が大気圧となる加湿雰囲気Mを恒温槽内に形成し、触媒粒子P3を加湿雰囲気Mに100時間曝した。実施例1の触媒粒子P3の含水率を、示差熱熱重量同時測定装置(TG/DTA:エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)によって計測した。この際、まず実施例1の触媒粒子P3を窒素雰囲気の室温下で1時間保持し、その後に実施例1の触媒粒子P3の重量を初期重量として計測した。次いで触媒粒子P3を1℃/分の昇温速度で180℃まで昇温させ、触媒粒子P3を180℃で5時間保持した後、触媒粒子P3の重量と先の初期重量との差分から含水率を算出した。
次に、高分子電解質PE及びインク溶媒Sとして、20質量%の高分子電解質溶液であるナフィオン(登録商標、デュポン社製)を用い、高分子電解質溶液と実施例1の触媒粒子P3とを遊星ボールミル(商品名:P−7、フリッチュ・ジャパン社製)を用いて分散することで触媒インクを得た。この際、ボールミルのポット及びボールにはジルコニア製のものを用いた。触媒粒子P3の質量と高分子電解質PEの質量との比が1:0.8になるように、触媒粒子P3と高分子電解質PEとの組成を調整した。超純水の体積と1−プロパノールの体積との比が1:1になるように、インク溶媒Sの組成を調整した。
次いで実施例1の触媒インクを、ドクターブレード法によって転写シートに塗布した。転写シート上に塗布された触媒インクを、温度が80℃の大気雰囲気中で5分間乾燥させることで実施例1の電極触媒層52A,52Fを得た。この際、触媒物質P2の担持量が0.4mg/cm2になるように、電極触媒層52A,52Fの厚さを調節した。
続いて、高分子電解質膜51としてナフィオン(登録商標)212(デュポン社製)を用い、5cm2の正方形状に打ち抜かれた実施例1の電極触媒層52A,52Fと、高分子電解質膜51の両面とが互いに向い合うように、2つの転写シートと高分子電解質膜51とを配置した。その後、これら2つの転写シートで挟まれた高分子電解質膜51を、130℃に加熱するとともに加圧下で10分間保持するホットプレスを行った。さらに、ガス拡散層53A,53Fとして目処め層が形成された2つのカーボンクロスを用い、実施例1の膜電極接合体56の両面に一対のカーボンクロスを配置し、これらを一対のセパレーター57A,57Fで挟持することで、実施例1における単セルの固体高分子形燃料電池50を得た。燃料電池測定装置(東陽テクニカ社製APMT−02)を用い、実施例1の固体高分子形燃料電池50のI−V特性を計測した。この際、燃料ガスとして純水素を用い、酸化剤ガスとして空気を用い、参照電極として可逆水素電極(RHE)を用い、0.5A/cm2出力時の出力電圧を計測した。実施例1の触媒粒子P3の含水率を表1に示し、実施例1の固体高分子形燃料電池50における出力電圧の測定結果を図3に示す。
温度が80℃、相対湿度が90%RH、圧力が大気圧である加湿雰囲気Mを恒温槽内に形成し、加湿雰囲気Mに白金担持カーボンつまり触媒粒子P3を20時間曝した。その後、実施例1と同様の工程を経て、実施例2の電極触媒層52A,52F及び固体高分子形燃料電池50を得た。
温度が130℃、相対湿度が90%RH、圧力が大気圧である加湿雰囲気Mを恒温槽内に形成し、加湿雰囲気Mに触媒粒子P3を20時間曝することでステップS12の加湿工程を行った。その後、実施例1と同様の工程を経て、実施例3の電極触媒層52A,52F及び固体高分子形燃料電池50を得た。
温度が40℃、相対湿度が90%RH、圧力が大気圧である加湿雰囲気Mを恒温槽内に形成し、加湿雰囲気Mに触媒粒子P3を1時間曝することでステップS12の加湿工程を行った。その後、実施例1と同様の工程を経て、実施例4の電極触媒層52A,52F及び固体高分子形燃料電池50を得た。
上述したステップS12の加湿工程を行うことなく、それ以外の工程を実施例1と同じくして、比較例1の電極触媒層及び固体高分子形燃料電池を得た。
(1)触媒物質P2を担持した炭素粒子P1つまり触媒粒子P3と、高分子電解質PEとがステップS13で互いに混合される前に、ステップS12で触媒粒子P3(炭素粒子P1)が加湿雰囲気Mに曝される。このため、たとえばこうした加湿工程が触媒粒子P3(炭素粒子P1)に施されないような方法と比べて、触媒粒子P3(炭素粒子P1)の表面と高分子電解質PEとの親和性が高まる。それゆえに触媒インクにおいて、触媒粒子P3と高分子電解質PEとの均一性が高まる。ひいては電極触媒層52A,52Fにおいて、触媒物質P2の利用効率が高まる。つまり上記製造方法によって製造された電極触媒層52A,52Fを有する固体高分子形燃料電池50の、出力電圧が高まる。
(実施例11)
温度が130℃、相対湿度が90%RH、圧力が大気圧である加湿雰囲気Mを恒温槽内に形成し、白金担持カーボン(商品名:TEC10E50E、田中貴金属社製)としての触媒粒子P3を加湿雰囲気Mに10時間曝した。その後、実施例1と同様の工程を経て、実施例11の電極触媒層52A,52F及び固体高分子形燃料電池50を得た。
(実施例12)
実施例11と同様の加湿工程,分散工程,および成膜工程を経て空気極54用の電極触媒層52Aを得た。一方、ステップS12の加湿工程を行わずに、実施例11と同様の分散工程と成膜工程を経て燃料極55用の電極触媒層52Fを得た。こうして得られた空気極54用の電極触媒層52Aと、燃料極55用の電極触媒層52Fとを用い、実施例11と同様の接合工程を経て、実施例12の膜電極接合体56を得た。電極触媒層52Aが配された面を空気極54とし、電極触媒層52Fが配された面を燃料極55として、実施例12の固体高分子形燃料電池50を得た。実施例11と同様に出力電圧を測定した。
ステップS12の加湿工程を行わずに、実施例11と同様の分散工程と成膜工程を経て空気極54用の電極触媒層52Aを得た。一方、実施例11と同様の加湿工程,分散工程,および成膜工程を経て、燃料極55用の電極触媒層52Fを得た。こうして得られた電極触媒層52Aと電極触媒層52Fを用い、実施例11と同様の接合工程を経て、実施例13の膜電極接合体56を得た。
温度が80℃、相対湿度が90%RH、圧力が大気圧である加湿雰囲気Mを恒温槽内に形成し、加湿雰囲気Mに白金担持カーボンである触媒粒子P3を20時間曝すことでステップS12の加湿工程を行った。その後、実施例11と同様の工程を経て、実施例14の膜電極接合体56及び固体高分子形燃料電池50を得た。
温度が40℃、相対湿度が90%RH、圧力が大気圧である加湿雰囲気Mを恒温槽内に形成し、加湿雰囲気Mに触媒粒子P3を10時間曝すことでステップS12の加湿工程を行った。その後、実施例11と同様の工程を経て、実施例15の膜電極接合体56及び固体高分子形燃料電池50を得た。
空気極54用の電極触媒層52Aと、燃料極55用の電極触媒層52Fとの双方を、ステップS12の加湿工程を行うことなく、それ以外の工程を実施例11と同じくすることで製造した。そして比較例2の膜電極接合体と固体高分子形燃料電池を得た。
上記の実施例や比較例では、触媒物質P2の担持量つまり白金担持量が0.4mg/cm2であった。しかし実施例16では、触媒物質P2の担持量を0.22mg/cm2にした。たとえばステップS14の製膜工程での電極触媒層52A,52Fの厚さを調節することで、触媒物質P2の担持量を変更した。ステップS12の加湿工程では、実施例11と同様に温度が130℃、相対湿度が90%RH、圧力が大気圧である加湿雰囲気Mを恒温槽内に形成し、加湿雰囲気Mに触媒粒子P3を10時間曝した。その後、実施例11と同様の工程を経て、実施例16の膜電極接合体56及び固体高分子形燃料電池50を得た。
触媒物質P2の担持量を実施例16よりも減らし、0.17mg/cm2にした。ステップS12の加湿工程では、実施例16と同様に温度が130℃、相対湿度が90%RH、圧力が大気圧である加湿雰囲気Mを恒温槽内に形成し、加湿雰囲気Mに触媒粒子P3を10時間曝した。その後、実施例16と同様の工程を経て、実施例17の膜電極接合体56及び固体高分子形燃料電池50を得た。
触媒物質P2の担持量を、比較例2よりも減らして0.30mg/cm2にした。他の工程は比較例2と同様にした。つまり空気極54用の電極触媒層52Aと、燃料極55用の電極触媒層52Fとの双方を、ステップS12の加湿工程を行わずに製造した。そして比較例3の膜電極接合体と固体高分子形燃料電池を得た。
(11)膜電極接合体56が有する2つの電極触媒層52A,52Fのうち、空気極54の一部を構成する電極触媒層52Aを、加湿工程を経て形成してもよい。これによれば、空気極54の電極触媒層52Aにおいて触媒物質P2の利用効率が高まる。このため空気極54の反応が活性化されるので、たとえば燃料極55の一部を構成する電極触媒層52Fのみが加湿工程を経て形成されるような場合と比較して、固体高分子形燃料電池50の出力電圧が高まる。
上記実施形態を以下のように変更することが可能である。
・ステップS12の加湿雰囲気Mの温度は、80℃よりも低くてもよく、あるいは130℃よりも高くてもよい。このような方法であっても、上記に準じた効果を得ることは可能である。
Claims (15)
- 触媒物質を担持した炭素粒子である触媒粒子と、高分子電解質とを触媒インクの溶媒に分散させるよりも前に、前記炭素粒子を加湿雰囲気に曝すことを有する、
触媒粒子の製造方法。 - 前記製造方法はさらに、
前記炭素粒子を前記加湿雰囲気に曝すよりも前に、前記炭素粒子が前記触媒物質を担持するようにさせることを有する、
請求項1記載の製造方法。 - 前記製造方法はさらに、
前記炭素粒子が前記溶媒に加えられるまでは、前記炭素粒子の温度を、前記加湿雰囲気の温度未満であるようにすることを有する、
請求項1または2記載の製造方法。 - 前記炭素粒子を加湿雰囲気に曝すことは、
前記触媒物質を担持した前記炭素粒子としての触媒粒子の含水率を、4.8質量%以上11.4質量%以下にすることを有する、
請求項1〜3何れか一項記載の製造方法。 - 前記炭素粒子を加湿雰囲気に曝すことは、
80℃以上130℃以下の温度を有する前記加湿雰囲気に、前記炭素粒子を曝すことを有する、
請求項1〜4何れか一項記載の製造方法。 - 前記炭素粒子を加湿雰囲気に曝すことは、
90%RH以上100%RH未満の相対湿度を有する前記加湿雰囲気に、前記炭素粒子を曝すことを有する、
請求項1〜5何れか一項記載の製造方法。 - 前記製造方法はさらに、前記加湿雰囲気に曝す前記炭素粒子として、JIS K 6217−2を用いて測定された200m2/g以上1500m2/g以下の比表面積の炭素粒子を用意することを有する、
請求項1〜6何れか一項記載の製造方法。 - 請求項1〜7何れか一項記載の製造方法で製造された前記触媒粒子と、高分子電解質とを溶媒に分散させることで、触媒インクを生成することと;
前記触媒物質を担持した前記炭素粒子である触媒粒子の重量に対する、前記高分子電解質の重量の比である重量比率を、0.04以上3.00以下にすることと
を有する、
触媒インクの製造方法。 - 触媒物質と、前記触媒物質を担持した炭素粒子とからなる触媒粒子であって、
前記触媒粒子の含水率は4.8質量%以上20質量%以下である、
触媒粒子。 - JIS K 6217−2を用いて測定された前記触媒粒子の比表面積は、200m2/g以上1500m2/g以下である、
請求項9記載の触媒粒子。 - 前記触媒粒子の含水率は、前記触媒粒子と高分子電解質とを触媒インクの溶媒に分散させるよりも前に、前記炭素粒子が加湿雰囲気に曝されることで実現される、
請求項9または10記載の触媒粒子。 - 請求項9〜11何れか一項の触媒粒子と、高分子電解質とが溶媒に分散されることで生成される触媒インクであって、
前記触媒粒子の重量に対する、前記高分子電解質の重量の比である重量比率は、0.04以上3.00以下である、
触媒インク。 - 請求項12記載の触媒インクが基材に塗布されることで前記基材に形成される、
燃料電池用の電極触媒層。 - 請求項13記載の電極触媒層を、燃料極と空気極とのうちの少なくとも空気極を構成するために有する、
固体高分子形燃料電池の膜電極接合体。 - 請求項14記載の膜電極接合体と、
前記膜電極接合体を間に挟む一対のセパレーターと
を有する、固体高分子形燃料電池。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011226914 | 2011-10-14 | ||
JP2011226914 | 2011-10-14 | ||
JP2012071731 | 2012-03-27 | ||
JP2012071731 | 2012-03-27 | ||
PCT/JP2012/075456 WO2013054689A1 (ja) | 2011-10-14 | 2012-10-02 | 触媒粒子、触媒インク、燃料電池用電極触媒層、膜電極接合体、及び固体高分子形燃料電池並びにそれらの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2013054689A1 true JPWO2013054689A1 (ja) | 2015-03-30 |
JP6070564B2 JP6070564B2 (ja) | 2017-02-01 |
Family
ID=48081746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013538500A Expired - Fee Related JP6070564B2 (ja) | 2011-10-14 | 2012-10-02 | 触媒粒子、触媒インク、及びこれらの製造方法、並びに、燃料電池用電極触媒層、膜電極接合体、及び固体高分子形燃料電池の各々の製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9843051B2 (ja) |
EP (1) | EP2768054A4 (ja) |
JP (1) | JP6070564B2 (ja) |
KR (1) | KR20140082971A (ja) |
CN (1) | CN103858261B (ja) |
WO (1) | WO2013054689A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017176306A1 (en) | 2016-04-04 | 2017-10-12 | Dioxide Materials, Inc. | Catalyst layers and electrolyzers |
JP2015090851A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | 凸版印刷株式会社 | 固体高分子形燃料電池用電極触媒層を形成する触媒インクの製造方法、固体高分子形燃料電池の製造方法、固体高分子形燃料電池用電極触媒層が含む白金担持炭素粒子 |
US20150167181A1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-06-18 | Timothy D. Vaden | Synthesis of Molybdenum Catalyst Formulations for Hydrogen Generation |
WO2015146300A1 (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-01 | 日産自動車株式会社 | ガス拡散層、その製造方法ならびにこれを用いる膜電極接合体および燃料電池 |
US11456463B1 (en) * | 2018-05-31 | 2022-09-27 | Triad National Security, Llc | 3D-printed electrode, gas diffusion electrode (GDE) and gas diffusion layer (GDL) for fuel cell applications |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07134995A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池 |
JPH09274924A (ja) * | 1996-02-05 | 1997-10-21 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用電極構造体の製造方法 |
JP2003282074A (ja) * | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池用電極とその製造方法 |
JP2004199915A (ja) * | 2002-12-17 | 2004-07-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池の製造方法 |
JP2006140062A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池の電極用ペースト、電極及び膜電極接合体並びに燃料電池システムの製造方法 |
JP2006155921A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Nippon Steel Corp | 固体高分子形燃料電池用電極 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100441800B1 (ko) * | 2000-08-04 | 2004-07-27 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 고분자 전해질형 연료전지 및 그 제조방법 |
KR100919326B1 (ko) | 2004-04-22 | 2009-09-25 | 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 | 연료 전지 및 연료 전지용 가스 확산 전극 |
JP2006331845A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Gs Yuasa Corporation:Kk | 固体高分子形燃料電池用触媒粉末およびその製造方法ならびにその触媒粉末を含む固体高分子形燃料電池用電極。 |
US20070160899A1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-12 | Cabot Corporation | Alloy catalyst compositions and processes for making and using same |
CN100452509C (zh) * | 2007-04-27 | 2009-01-14 | 新源动力股份有限公司 | 催化层支撑质子交换膜燃料电池复合膜电极及其制备方法 |
JP2010198844A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用電極触媒層およびその製造方法 |
JP5374273B2 (ja) | 2009-03-31 | 2013-12-25 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池用電極触媒スラリーの製造方法ならびに固体高分子型燃料電池用の電極および膜・電極接合体 |
CN101615677A (zh) * | 2009-07-24 | 2009-12-30 | 华南理工大学 | 用于燃料电池膜电极的电催化剂及其制备方法及燃料电池膜电极 |
-
2012
- 2012-10-02 KR KR1020147009434A patent/KR20140082971A/ko not_active Application Discontinuation
- 2012-10-02 JP JP2013538500A patent/JP6070564B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2012-10-02 CN CN201280049882.XA patent/CN103858261B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-10-02 WO PCT/JP2012/075456 patent/WO2013054689A1/ja active Application Filing
- 2012-10-02 EP EP12840540.4A patent/EP2768054A4/en not_active Withdrawn
-
2014
- 2014-04-09 US US14/248,917 patent/US9843051B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07134995A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池 |
JPH09274924A (ja) * | 1996-02-05 | 1997-10-21 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用電極構造体の製造方法 |
JP2003282074A (ja) * | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池用電極とその製造方法 |
JP2004199915A (ja) * | 2002-12-17 | 2004-07-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池の製造方法 |
JP2006140062A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池の電極用ペースト、電極及び膜電極接合体並びに燃料電池システムの製造方法 |
JP2006155921A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Nippon Steel Corp | 固体高分子形燃料電池用電極 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6070564B2 (ja) | 2017-02-01 |
KR20140082971A (ko) | 2014-07-03 |
CN103858261B (zh) | 2016-10-12 |
US9843051B2 (en) | 2017-12-12 |
EP2768054A4 (en) | 2014-11-05 |
CN103858261A (zh) | 2014-06-11 |
WO2013054689A1 (ja) | 2013-04-18 |
EP2768054A1 (en) | 2014-08-20 |
US20140220474A1 (en) | 2014-08-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5481820B2 (ja) | マイクロポーラス層およびこれを有するガス拡散層 | |
JP6070564B2 (ja) | 触媒粒子、触媒インク、及びこれらの製造方法、並びに、燃料電池用電極触媒層、膜電極接合体、及び固体高分子形燃料電池の各々の製造方法 | |
JP5532630B2 (ja) | 膜電極接合体及びその製造方法並びに固体高分子形燃料電池 | |
JPWO2009004958A1 (ja) | 膜電極接合体及び膜電極接合体の製造方法、固体高分子形燃料電池 | |
JP2015162309A (ja) | 膜電極接合体の製造方法、膜電極接合体、及び固体高分子形燃料電池 | |
WO2010070994A1 (ja) | 固体高分子型燃料電池のアノード触媒層 | |
JP5332294B2 (ja) | 膜電極接合体の製造方法 | |
JP6364821B2 (ja) | 触媒インクの製造方法、固体高分子形燃料電池の製造方法、及び白金担持炭素粒子 | |
JP2014007099A (ja) | 燃料電池用電極触媒層およびその製造方法 | |
JP2013073892A (ja) | 燃料電池用膜電極接合体の製造方法 | |
JP2015191704A (ja) | 膜電極接合体の製造方法、膜電極接合体及びその膜電極接合体を備える固体高分子形燃料電池 | |
JP4271127B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池の電極構造体 | |
CN111095637B (zh) | 制备催化剂层的方法、催化剂层和包括该催化剂层的膜电极组件及燃料电池 | |
JP6074978B2 (ja) | 燃料電池用膜電極接合体の製造方法および固体高分子形燃料電池の製造方法 | |
JP6252065B2 (ja) | 膜電極接合体の製造方法、膜電極接合体、及び固体高分子形燃料電池 | |
JP5885007B2 (ja) | 燃料電池用電極シートの製造方法 | |
JP5501044B2 (ja) | 膜電極接合体および燃料電池 | |
WO2014155929A1 (ja) | 燃料電池用触媒層の製造方法、燃料電池用触媒層および燃料電池 | |
KR102187990B1 (ko) | 연료전지용 전극 촉매층 형성을 위한 촉매 잉크의 제조 방법 | |
JP6620467B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池の製造方法 | |
JP2006331845A (ja) | 固体高分子形燃料電池用触媒粉末およびその製造方法ならびにその触媒粉末を含む固体高分子形燃料電池用電極。 | |
JP2015090851A (ja) | 固体高分子形燃料電池用電極触媒層を形成する触媒インクの製造方法、固体高分子形燃料電池の製造方法、固体高分子形燃料電池用電極触媒層が含む白金担持炭素粒子 | |
JP5964549B2 (ja) | 燃料電池用電極触媒層の製造方法ならびに燃料電池用電極触媒層、燃料電池用膜電極接合体および固体高分子形燃料電池 | |
JP2010257669A (ja) | 膜電極接合体及びその製造方法並びに固体高分子形燃料電池 | |
JP2010062062A (ja) | 膜電極接合体の製造方法、膜電極接合体、固体高分子型燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150918 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160607 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160803 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161219 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6070564 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |