WO2021193661A1 - 電極用触媒の製造システムおよび製造方法 - Google Patents

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WO2021193661A1
WO2021193661A1 PCT/JP2021/012058 JP2021012058W WO2021193661A1 WO 2021193661 A1 WO2021193661 A1 WO 2021193661A1 JP 2021012058 W JP2021012058 W JP 2021012058W WO 2021193661 A1 WO2021193661 A1 WO 2021193661A1
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安宏 関
明伸 竹野谷
誠 西別当
聖崇 永森
五十嵐　寛
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エヌ・イーケムキャット株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing system and a manufacturing method of a catalyst for electrodes.
  • PEFC Polymer Electrolyte Fuel Cell
  • an electrode catalyst for PEFC for example, an electrode catalyst in which a platinum (Pt) or a platinum (Pt) alloy, which is a catalyst component for an electrode, is supported on carbon as a carrier is known.
  • a platinum (Pt) or a platinum (Pt) alloy which is a catalyst component for an electrode, is supported on carbon as a carrier.
  • the electrode catalyst contains a large amount of impurities derived from the raw material and impurities mixed from the manufacturing equipment thereof. This may not be possible, or the catalyst layer may corrode, shortening the life of the fuel cell. Therefore, it is preferable to keep the content of impurities in the electrode catalyst low.
  • the impurities include chemical species belonging to halogen (ions and salts thereof), organic substances (organic acids, salts thereof, condensates of organic acids) and the like.
  • a step of removing chlorine after manufacturing the electrode catalyst precursor, which is a raw material of the electrode catalyst may be performed.
  • a second catalyst metal precursor solution is mixed with a first catalyst metal precursor mixture and a carbon-based carrier mixture, pH adjustment, heating and cooling processes are repeated, and the obtained catalyst is centrifuged. It is disclosed that it is washed with a separator 3 to 4 times and dried with a freeze dryer.
  • Patent Documents 2 and 3 as a wet dechlorination method for ultrafine titanium dioxide that can be used as a catalyst for a fuel cell, titanium dioxide is suspended in water and chlorine transferred to the liquid phase is removed from the system by a filter press. The method of separation is mentioned.
  • JP-A-2007-214130 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-265094 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-57552
  • Patent Documents 2 and 3 a filter press is used for dechlorination of the fuel cell catalyst, but the conditions of the cleaning and filtration steps such as the specific configuration and process of the device for performing the filter press are specifically described. There is no.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and by eliminating the work of scraping the catalyst precursor for electrodes by an operator and shortening the cleaning time of the catalyst precursor for electrodes, the present invention is used for electrodes.
  • a catalyst manufacturing system and a manufacturing method for an electrode which can significantly reduce the labor and time for manufacturing the catalyst.
  • an electrode catalyst precursor manufacturing apparatus for producing an electrode catalyst precursor which is a raw material of an electrode catalyst containing a conductive carrier and catalyst particles supported on the conductive carrier, and an electrode catalyst precursor manufacturing apparatus.
  • a cleaning device that cleans the catalyst precursor for electrodes with a filter press
  • a manufacturing system for manufacturing an electrode catalyst which comprises a drying device for drying the electrode catalyst precursor after cleaning, which has been cleaned by the cleaning device.
  • the cleaning device The plate closing process of tightening the filter plate to form a filter chamber, A press-fitting step in which a liquid containing the catalyst precursor for an electrode is press-fitted into the filter chamber from a stock solution supply pipe, filtered, and the filtrate is discharged from a filtrate discharge port.
  • a normal cleaning step in which washing water is supplied from the stock solution supply pipe to the filter chamber, passed through a cake containing the catalyst precursor for electrodes, and then discharged from the filtrate discharge port.
  • a filtrate different from the filtrate discharge port for supplying the washing water after the washing water is supplied from the filtrate discharge port to the filter chamber and passed through the cake containing the catalyst precursor for the electrode.
  • the reverse cleaning process that discharges from the discharge port and The plate opening step of opening the filter plate forming the filter chamber, and A means for executing a cake peeling step of lowering the filter cloth to peel and drop the cake containing the electrode catalyst precursor is provided.
  • the cake is formed so as to have a thickness range experimentally determined in advance in consideration of the degree of cleaning and the cleaning time required for the catalyst precursor for the electrode to be used.
  • Provided is a manufacturing system of a catalyst for an electrode.
  • the thickness of the cake containing the electrode catalyst precursor at the time of the press-fitting step may be 5 to 10 mm.
  • the electrode catalyst manufacturing system may further include means for the cleaning device to perform a filter cloth cleaning step of cleaning the filter cloth with cleaning water after the cake peeling step.
  • the cleaning time of the back cleaning step may be as long as the cleaning time of the normal cleaning step.
  • an electrode catalyst precursor production step for producing an electrode catalyst precursor which is a raw material of an electrode catalyst containing a conductive carrier and catalyst particles supported on the conductive carrier, and a step of producing an electrode catalyst precursor.
  • a cleaning step of cleaning the electrode catalyst precursor with a filter press, and A production method for producing an electrode catalyst which comprises a drying step of drying the electrode catalyst precursor after cleaning, which has been washed in the cleaning step.
  • the cleaning step The plate closing process of tightening the filter plate to form a filter chamber, A press-fitting step in which a liquid containing the catalyst precursor for an electrode is press-fitted into the filter chamber from a stock solution supply pipe, filtered, and the filtrate is discharged from a filtrate discharge port.
  • a normal cleaning step in which washing water is supplied from the stock solution supply pipe to the filter chamber, passed through a cake containing the catalyst precursor for electrodes, and then discharged from the filtrate discharge port.
  • a filtrate different from the filtrate discharge port for supplying the washing water after the washing water is supplied from the filtrate discharge port to the filter chamber and passed through the cake containing the catalyst precursor for the electrode.
  • the reverse cleaning process that discharges from the discharge port and The plate opening step of opening the filter plate forming the filter chamber, and It includes a cake peeling step of lowering the filter cloth to peel and drop the cake containing the catalyst precursor for the electrode.
  • the cake is formed so as to have a thickness range experimentally set in advance in consideration of the degree of cleaning and the cleaning time required for the catalyst precursor for the electrode to be used.
  • the thickness of the cake containing the electrode catalyst precursor at the time of the press-fitting step may be 5 to 10 mm.
  • the washing step may further include a filter cloth washing step of washing the filter cloth with washing water after the cake peeling step.
  • the cleaning time in the back cleaning step may be as long as the cleaning time in the normal cleaning step.
  • the halogen content is eliminated by eliminating the work of scraping the electrode catalyst precursor by the operator and shortening the cleaning time of the electrode catalyst precursor.
  • the labor and time required to manufacture an electrode catalyst having a low chlorine content can be significantly reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the electrode catalyst manufacturing system 10 according to the present embodiment.
  • the electrode catalyst manufacturing system 10 comprises an electrode catalyst precursor manufacturing apparatus 12 for manufacturing an electrode catalyst precursor, which is a raw material for the electrode catalyst 1 (see FIG. 11), and an electrode catalyst precursor by a filter press. It has a cleaning device 13 for cleaning and a drying device 14 for drying the electrode catalyst precursor 41 (see FIG. 15) after cleaning that has been cleaned by the cleaning device 13.
  • the electrode catalyst precursor manufacturing apparatus 12 manufactures an electrode catalyst precursor which is a raw material of the electrode catalyst 1.
  • the electrode catalyst precursor manufacturing apparatus 12 includes a reaction step execution means 21 for executing a reaction step for manufacturing the electrode catalyst precursor.
  • the electrode catalyst precursor which is the raw material of the electrode catalyst 1
  • the carrier 2 (FIG. 11). reference).
  • the method for producing the catalyst precursor for the electrode is not particularly limited as long as the catalyst component of the catalyst 1 for the electrode can be supported on the carrier 2.
  • an impregnation method in which a solution containing the catalyst component of the electrode catalyst 1 is brought into contact with the carrier 2 to impregnate the carrier 2 with the catalyst component, or a reducing agent is added to the solution containing the catalyst component of the electrode catalyst 1.
  • Liquid phase reduction method electrochemical precipitation method such as underpotential precipitation (UPD) method, chemical reduction method, reduction precipitation method using adsorbed hydrogen, surface leaching method of alloy catalyst, substitution plating method, sputtering method, vacuum deposition method, etc.
  • the adopted manufacturing method can be exemplified.
  • the cleaning device 13 cleans the electrode catalyst precursor manufactured by the electrode precursor manufacturing device 12 described above by a filter press. In the cleaning device 13, filtration and dehydration are performed as well as cleaning of the catalyst precursor for electrodes.
  • FIG. 2 shows an example of a cleaning device 13 that performs a filter press.
  • a plurality of dehydrating devices 104 are arranged in parallel in the horizontal direction on a guide rail 103 bridged between the front frame 101 and the rear frame 102. These dehydrators 104 are supported so that they can move horizontally on the guide rail 103.
  • an electric cylinder 105 is supported on the rear frame 102, and the dehydrator 104 is tightened by a pressing member 106 that reciprocates by the driving force of the electric cylinder 105.
  • Such a filter press cleaning device 13 is conventionally known, and for example, the one described in Japanese Patent No. 5950207 is known.
  • the dehydrator 104 those described in Japanese Patent No. 5327,000 are known, for example.
  • the outline of the cleaning flow by the filter press will be described (see FIGS. 3 to 10).
  • the undiluted solution 30 passes through the filter cloth 113 and is filtered, and the filtrate 42 is discharged to the outside.
  • the solid matter captured by the filter cloth 113 is dehydrated while forming a cake layer.
  • the electric cylinder 105 is contracted to open the plurality of filter plates 111 and 111'at the same time, and at the same time, the dehydrated cake 40 is discharged while the filter cloth 113 is moved downward.
  • the cleaning device 13 includes a plate closing process, a press-fitting process, a normal cleaning process, a reverse cleaning process, a plate opening process, a cake peeling process, and a filter cloth cleaning process, respectively.
  • the filter cloth cleaning process execution means 37 The configurations of the steps S21 to S27 also shown in the flow chart of the method for manufacturing the electrode catalyst 1 of FIG. 16 to be described later will be described below.
  • the plate closing step S21 is a step of tightening the filter plates 111 and 111'to form the filter chamber 112, and is executed by the plate closing process executing means 31.
  • FIG. 3 is a view obtained by extracting one dehydrating device 104 in the cleaning device 13 of FIG. 2, and shows a preferred embodiment of the operating state in the plate closing step S21.
  • the plate closing process executing means 31 drives the electric cylinder 105 to move the pressing member 106 toward the front frame 101, thereby bringing the two filter plates 111 and 111'of the dehydrator 104 closer to each other and tightening the filter chamber.
  • the press-fitting step S22 is a step of press-fitting the liquid (stock solution) 30 containing the catalyst precursor for the electrode into the filter chamber 112 from the stock solution supply pipe 114, filtering the liquid, and discharging the filtrate 42 from the filtrate discharge ports 115 and 115'. Yes, it is executed by the press-fitting process execution means 32.
  • FIG. 4 is a view obtained by extracting one dehydrating device 104 in the cleaning device 13 of FIG. 2, and shows a preferred embodiment of the operating state in the press-fitting step S22.
  • the water content of the liquid 30 containing the electrode catalyst precursor is filtered through the filter cloth 113. It oozes out to 116 and is discharged to the outside from the filtrate discharge ports 115 and 115'.
  • the liquid 30 containing the catalyst precursor for the electrode press-fitted into the filter chamber 112 is filtered. That is, the solid component in the liquid 30 containing the catalyst precursor for the electrode remains in the filter chamber 112 as the cake 40 containing the catalyst precursor for the electrode, and the water content of the liquid 30 containing the catalyst precursor for the electrode remains as the filtrate 42 to the outside. It is discharged.
  • the cake 40 containing the catalyst precursor for the electrode is formed so as to have a thickness range experimentally determined in advance.
  • the thickness of the cake 40 is determined experimentally in advance in consideration of the degree of cleaning and the cleaning time required for the catalyst precursor for the electrode to be used.
  • the thickness T of the cake 40 at the time of the press-fitting step S22 is adjusted to 5 to 10 mm.
  • the thickness T of the cake 40 is 10 mm or less, a sufficient cleaning effect can be obtained relatively easily by adjusting the cleaning time of the normal cleaning step and / or the back cleaning step described later.
  • the thickness T of the cake 40 exceeds 10 mm, there is a large tendency that a sufficient cleaning effect cannot be obtained even if the cleaning time of the normal cleaning step and / or the back cleaning step described later is lengthened.
  • the thickness T of the cake 40 is 5 mm or more, cracks are less likely to be formed in the cake, and the washing water does not pass through the cake from the upstream side surface of the cake to the downstream side surface of the cake. There is a greater tendency to prevent the formation of circulating paths.
  • FIG. 5 is a diagram in which one dehydrator 104 in the cleaning device 13 of FIG. 2 is extracted, and shows a preferred embodiment of the operating state in the normal cleaning step S23.
  • the cleaning water 43 is flowed from the stock solution supply pipe 114 toward the filtrate discharge ports 115 and 115'by the normal cleaning step execution means 33, and the cake 40 containing the catalyst precursor for the electrode remaining in the filter chamber 112 is washed in the press-fitting step S22. do.
  • the electric conductivity ⁇ of the filtrate measured by the JIS standard test method JIS K0522
  • the halogen content particularly the chlorine content of the catalyst precursor for the electrode can be reduced.
  • the washing water 43 can be switched from room temperature water (for example, 23 ° C.) to warm water (for example, 70 ° C.) when the electric conductivity ⁇ of the filtrate becomes equal to or less than a predetermined value.
  • the predetermined value of the electrical conductivity ⁇ of the filtrate is preferably a value selected from the range of 20 to 40 ⁇ S / cm.
  • the temperature of room temperature water is preferably 20 to 25 ° C.
  • the temperature of the warm water is preferably 60 to 80 ° C.
  • FIG. 6 is a diagram in which one dehydrator 104 in the cleaning device 13 of FIG. 2 is extracted, and shows a preferred embodiment of the operating state in the reverse cleaning step S24.
  • the dehydrator 104 includes, for example, at least two filtrate outlets 115, 115'.
  • the cleaning water 43 is flowed from the filtrate discharge port 115 toward the filter chamber 112 by the reverse cleaning step execution means 34, so that the electrode catalyst precursor remaining in the filter chamber 112 is included. Wash cake 40.
  • the filtrate 42 is discharged from, for example, another filtrate discharge port 115'which is different from the filtrate discharge port 115 for supplying the washing water 43.
  • the electric conductivity ⁇ of the filtrate can be further lowered, and the halogen content, particularly the chlorine content, of the catalyst precursor for the electrode can be further reduced.
  • cleaning may be performed with normal temperature water (for example, 23 ° C.), but since the electrical conductivity ⁇ of the filtrate has decreased to some extent at the end of the normal cleaning step S23, warm water (for example, 23 ° C.) is used from the beginning. For example, it is preferable to perform cleaning at 70 ° C.).
  • the temperature of the warm water is preferably 60 to 80 ° C.
  • the plate opening step S25 is a step of opening the filter plates 111, 111'forming the filter chamber 112, and is executed by the plate opening process executing means 35.
  • FIG. 7 is a view obtained by extracting one dehydrating device 104 in the cleaning device 13 of FIG. 2, and shows a preferred embodiment of the operating state in the plate opening step S25.
  • the plate opening process executing means 35 drives the electric cylinder 105 to move the pressing member 106 toward the rear frame 102, thereby releasing the tightening of the dehydrating device 104. In this way, the two filter plates 111 and 111'of the dehydrator 104 are separated from each other, and the filter chamber 112 is opened.
  • the cake peeling step S26 is a step of lowering the filter cloth to peel and drop the cake 40 containing the dehydrated electrode catalyst precursor, and is executed by the cake peeling step executing means 36.
  • FIG. 8 is a diagram in which one dehydrator 104 in the cleaning device 13 of FIG. 2 is extracted, and shows a preferred embodiment of the operating state in the cake peeling step S26.
  • the water content (moisture content) of the cake 40 is a value obtained by dividing the weight of the water content in the cake 40 by the weight of the catalyst powder contained in the cake 40 + the weight of the water content, and the water content of the cake 40 at this time.
  • the water content is preferably 60 to 80 wt%.
  • the filter cloth washing step S27 is a step of washing the filter cloth 113 with the washing water 43 after the cake peeling step S26, and is executed by the filter cloth washing step executing means 37.
  • FIG. 9 is a diagram in which one dehydrator 104 in the cleaning device 13 of FIG. 2 is extracted, and shows a preferred embodiment of the operating state in the filter cloth cleaning step S27. After the cake 40 containing the catalyst precursor for the electrode is peeled off from the filter cloth 113, the filter cloth 113 runs upward and returns to the original position.
  • the cleaning water 43 is supplied from the cleaning water pipe 117 provided below the dehydrator 104 by a filter cloth cleaning pump (not shown) while the filter cloth 113 is traveling upward by the filter cloth cleaning process executing means 37. NS.
  • the filter cloth 113 By spraying the washing water 43 onto the filter cloth 113, the filter cloth 113 is washed, clogging of the filter cloth 113 is prevented, and the catalyst precursor for the electrode and the like adhering to the filter cloth 113 are reliably recovered. That is, since the wastewater during cleaning the filter cloth contains the catalyst precursor for the electrode, it is preferable to collect all of the wastewater. By flowing and recovering the electrode catalyst precursor adhering to the filter cloth 113 in this way, the yield of the electrode catalyst precursor can be increased. Further, for example, the amount of the catalyst precursor for the electrode can be further increased by washing the filter cloth 113 while repeatedly running it up and down.
  • the pressing step may be performed after the normal washing step S23 and / or after the back washing step S24.
  • the squeezing step is a step of further squeezing and dehydrating the cake 40 containing the catalyst precursor for the electrode, and is executed by a squeezing step executing means (not shown).
  • FIG. 10 is an extracted view of one dehydrating device 104 in the cleaning device 13 of FIG. 2, and shows a preferred embodiment of an operating state in the squeezing step.
  • the solid content concentration of the cake 40 containing the catalyst precursor for the electrode is increased, and the cake 40 containing the catalyst precursor for the electrode having an extremely low water content is produced.
  • the pressurized water 119 is drained from the diaphragm 118 after the completion of the pressing step, the pressing by the diaphragm 118 is eliminated, and the filter cloth 113 pressed by the diaphragm 118 is easily peeled off from the cake 40, which is preferable.
  • the other filter plate 111 may also have a diaphragm (not shown).
  • pressurized water is also injected into a diaphragm (not shown) provided on the side of the filter plate 111, so that the cake 40 containing the catalyst precursor for the electrode can be squeezed and dehydrated.
  • the pressurized water is drained from the diaphragm after the pressing step is completed, the pressing by the diaphragm (not shown) is eliminated, so that the filter cloth 113 pressed by the diaphragm (not shown) is released from the cake 40. It is preferable because it is easily peeled off.
  • all the dehydrators 104 can perform the same operation, so that the amount processed by one apparatus at one time can be determined. This can be increased, and the production efficiency of the electrode catalyst is improved. Further, since the dehydrator 104 has a large filtration area and a high pressure resistance structure, the processing speed can be improved. Further, since the processing from the introduction of the undiluted solution to the discharge of the cake to the cleaning of the apparatus can be performed fully automatically, the labor and time of the processing in the cleaning process can be reduced. Further, since a resin, a lining material, or the like can be selected as the material of the device, it is possible to improve the corrosion resistance of the device.
  • the electrical conductivity ⁇ measured by the JIS standard test method (JIS K0522) of the filtrate obtained after the normal cleaning step S23 and / or the back cleaning step S24 is equal to or less than a preset set value. Therefore, the processing conditions such as the normal cleaning time in the normal cleaning step S23 and the back cleaning time in the back cleaning step S24 are adjusted. For example, if the cleaning time of the back cleaning step is lengthened to the same level as the cleaning time of the normal cleaning step, the cleaning effect is increased. The same degree means a difference of 0 to 15 minutes (absolute value of the difference between the cleaning time in the normal cleaning process and the cleaning time in the back cleaning process). Further, the filtrate is a liquid that is drained from the filtrate discharge port after cleaning, and it is preferable to use the whole filtrate discharged in the step.
  • the set value of the electrical conductivity ⁇ of the filtrate obtained after the normal cleaning step S23 is preferably a value selected from the range of 20 ⁇ S / cm or less.
  • the set value of the electrical conductivity ⁇ of the filtrate obtained after the backwashing step S24 is preferably a value selected from the range of 10 ⁇ S / cm or less.
  • the cleaning water 43 used in the cleaning device 13 may be pure water such as ultrapure water, but may not be pure water.
  • pH 6 ⁇ 8 JIS standard test method (JIS K0522) electrical conductivity is measured by [rho i uses an ion-exchange water or the like of less than 10 [mu] S / cm.
  • the drying device 14 dries the catalyst precursor 41 for the electrode after cleaning, which has been cleaned by the cleaning device 13.
  • the drying device 14 includes a drying step execution means 51 that executes a drying step for drying the catalyst precursor 41 for the electrode after cleaning that has been washed by the cleaning device 13.
  • a drying method in the drying step in addition to a drying method using a shelf-stage vacuum dryer (not shown) in which crushed electrode catalyst precursors are arranged on a shelf and vacuum-dried as in the conventional case, ribocorn (not shown) is used.
  • a drying method using a vacuum mixer (not shown) or a PV mixer (not shown) can be adopted.
  • the structure of the electrode catalyst produced in the present embodiment is not particularly limited, and the carrier of the conductive carrier (conductive carbon carrier, conductive metal oxide carrier, etc.) may have a structure in which the noble metal catalyst particles are supported. Just do it.
  • the carrier of the conductive carrier may have a structure in which the noble metal catalyst particles are supported. Just do it.
  • it may be a so-called Pt catalyst, a Pt alloy catalyst (PtCo catalyst, PtNi catalyst, etc.) and a so-called core-shell catalyst having a core-shell structure.
  • a core-shell catalyst in which palladium is used as a constituent element of the core portion 4 and platinum is used as a constituent element of the shell portion 5 is chlorine such as a chloride salt of platinum (Pt) and a chloride salt of palladium (Pd).
  • Materials containing (Cl) seeds are often used as raw materials. According to the electrode catalyst manufacturing system and manufacturing method according to the present embodiment, it is possible to manufacture an electrode catalyst in which the content of these chlorine (Cl) species is reduced.
  • the electrode catalyst 1 having a core-shell structure includes a carrier 2 and a catalyst supported on the carrier 2. Includes particles 3.
  • the catalyst particle 3 includes a core portion 4 and a shell portion 5 formed so as to cover at least a part of the core portion 4.
  • the catalyst particles 3 have a so-called core-shell structure including a core portion 4 and a shell portion 5 formed on the core portion 4.
  • the electrode catalyst 1 has catalyst particles 3 supported on a carrier 2, and the catalyst particles 3 have a core portion 4 as a core and a shell portion 5 as a shell. It has a structure that covers the surface of the particle. Further, the constituent elements (chemical composition) of the core portion 4 and the constituent elements (chemical composition) of the shell portion 5 have different configurations.
  • the electrode catalyst 1A covers the core portion 4, a part of the surface of the core portion 4, the shell portion 5a, and the other surfaces of the core portion 4. It has catalyst particles 3a composed of a shell portion 5b that partially covers the shell portion 5b.
  • the electrode catalyst 1B has a core portion 4 and catalyst particles 3 composed of a shell portion 5 that covers substantially the entire surface of the core portion 4, and the shell portion 5 is the first shell portion 6. It is a two-layer structure including a second shell portion 7 and a second shell portion 7. Further, in FIG.
  • the electrode catalyst 1C is composed of a core portion 4, a shell portion 5a that covers a part of the surface of the core portion 4, and a shell portion 5b that covers a part of the other surface of the core portion 4.
  • the shell portion 5a has a two-layer structure including the first shell portion 6a and the second shell portion 7a, and the shell portion 5b has the first shell portion 6b and the second shell portion 7b. It is a two-layer structure equipped with.
  • the chlorine (Cl) species refers to a chemical species containing chlorine as a constituent element.
  • the chemical species containing chlorine include chlorine atom (Cl), chlorine molecule (Cl 2 ), chlorinated ion (Cl ⁇ ), chlorine radical (Cl ⁇ ), polyatomic chlorine ion, and chlorine compound (X). -Cl, etc., where X is a counter ion) is included.
  • the bromine (Br) species refers to a chemical species containing bromine as a constituent element.
  • chemical species containing bromine include bromine atom (Br), bromine molecule (Br 2 ), bromide ion (Br ⁇ ), bromine radical (Br ⁇ ), polyatomic bromine ion, and bromine compound (X). -Br etc., where X is a counter ion) is included.
  • the method for producing an electrode catalyst according to the present embodiment includes an electrode catalyst precursor production step S1 for producing an electrode catalyst precursor which is a raw material for an electrode catalyst, and an electrode catalyst precursor.
  • Each step S1, S2, S3 can be executed by the electrode catalyst precursor manufacturing apparatus 12, the cleaning apparatus 13, and the drying apparatus 14 of the electrode catalyst manufacturing system 10 described above, respectively.
  • the cleaning step S2 includes a plate closing step S21, a press-fitting step S22, a normal cleaning step S23, a reverse cleaning step S24, a plate opening step S25, a cake peeling step S26, and a filter cloth cleaning step. Includes S27.
  • the electrode catalyst precursor 41 after cleaning can be obtained by cleaning, filtering and dehydrating the liquid 30 containing the electrode catalyst precursor produced in the electrode catalyst precursor production step S1. ..
  • the squeezing step may be performed after the normal washing step S23 and / or after the back washing step S24.
  • the configurations of each step S21 to S27 and the pressing step are as described in the above-mentioned ⁇ Electrode catalyst manufacturing system> (cleaning apparatus).
  • ⁇ Manufacturing of catalyst precursor for electrodes (reaction step, step of producing catalyst precursor for electrodes)> (Manufacturing Example 1)
  • a precursor of a catalyst precursor for an electrode a precursor of a Pt particle-supported carbon catalyst (hereinafter referred to as "Pt / C catalyst”; manufactured by NECHEMCAT, Pt-supporting ratio of 50 wt%, trade name: "SA50BK”) Manufactured.
  • a catalyst precursor for an electrode to be used in the present embodiment was prepared by adding a water-soluble reducing agent to water containing this carrier and a water-soluble Pt salt and advancing the reduction reaction of the Pt component at a predetermined temperature.
  • Example 1 ⁇ Manufacturing of catalysts for electrodes> (Example 1) [Treatment by cleaning device (cleaning step)]
  • the liquid containing the catalyst precursor for electrodes obtained in Production Example 1 was introduced into a cleaning apparatus and subjected to cleaning treatment.
  • Table 1 shows the processing time of each step in the cleaning device. First, a press-fitting step was performed in 20 minutes. The thickness of the cake containing the catalyst precursor for the electrode in the press-fitting step was 5 to 10 mm.
  • the thickness of this cake is in the range of the thickness determined in advance by the preliminary experiment in consideration of the degree of cleaning and the cleaning time required for the catalyst precursor for the electrode to be used.
  • a normal cleaning process was performed.
  • the normal washing step first treat with washing water at room temperature (23 ° C.) for 24 minutes, switch to warming water (70 ° C.) when the electrical conductivity ⁇ of the filtrate becomes 40 ⁇ S / cm or less, and use warming water 50. The treatment was carried out for a minute. After the normal washing step, the squeezing step was performed for 5 minutes. Then, a backwashing step was carried out, and in the backwashing step, the treatment was carried out with washing water of warm water (70 ° C.) for 73 minutes. A total of about 2.9 hours of cleaning treatment was performed.
  • Ion-exchanged water was used as the washing water.
  • the electrical conductivity ⁇ i of the ion-exchanged water used at room temperature (23 ° C.) is 7.70 ⁇ S / cm, and the electrical conductivity ⁇ i at heating (70 ° C.) is 4.6 ⁇ S / cm.
  • the thickness of this cake is in a range outside the range of the thickness determined in advance by the preliminary experiment in consideration of the degree of cleaning and the cleaning time required for the catalyst precursor for the electrode to be used.
  • a normal cleaning process was performed.
  • the normal washing step first treat with washing water at room temperature (23 ° C.) for 33 minutes, switch to warming water (70 ° C.) when the electrical conductivity ⁇ of the filtrate becomes 40 ⁇ S / cm or less, and use warming water for 60.
  • the treatment was carried out for a minute.
  • the pressing step was performed for 5 minutes, and then the backwashing step was performed.
  • the conductivity ⁇ of the filtrate did not change from the electrical conductivity ⁇ of the filtrate at the end of the normal cleaning step.
  • the backwashing step was performed for 36 minutes, that is, after a total of about 2.9 hours of washing treatment, the treatment was interrupted.
  • Ion-exchanged water was used as the washing water.
  • the electrical conductivity ⁇ i of the ion-exchanged water used at room temperature (23 ° C.) is 7.70 ⁇ S / cm, and the electrical conductivity ⁇ i at heating (70 ° C.) is 4.6 ⁇ S / cm.
  • Example 1 the electric conductivity ⁇ of the filtrate at the end of the normal washing step was 15.9 ⁇ S / cm, whereas the electric conductivity of the filtrate at the end of the backwashing step was 15.9 ⁇ S / cm. ⁇ decreased to 9.7 ⁇ S / cm. With a cleaning treatment time of less than 3 hours, the electrical conductivity ⁇ of the filtrate could be reduced to 10 ⁇ S / cm or less. On the other hand, in Comparative Example 1, the electric conductivity ⁇ of the filtrate at the end of the normal cleaning step decreased to 19.3 ⁇ S / cm, but even if the reverse cleaning step was performed thereafter, it did not decrease at all from 19.3 ⁇ S / cm. rice field.
  • Comparative Example 2 which was washed using a centrifuge as in the conventional case, it took 15 to 19 hours as a result of three times to reduce the electric conductivity ⁇ of the filtrate to 10 ⁇ S / cm or less. bottom.
  • Table 2 shows a comparison of the processing times of Example 1 and Comparative Example 2.
  • Table 2 shows the processing time from the raw material feed to the solid-liquid separation and the time required for cake washing and dehydration separately.
  • the time required for the treatment by the cleaning device is reduced to 1/5 or less as compared with the treatment using the conventional centrifuge. It can be shortened significantly. Further, in the cleaning apparatus according to the present embodiment, the cake containing the catalyst precursor for the electrode is automatically peeled off, so that the operator can eliminate the work of scraping the catalyst precursor for the electrode, and the labor is greatly reduced. can do.
  • the present invention has been described above based on the embodiments and examples, the present invention can be modified in various ways.
  • the electrode catalyst precursor manufacturing apparatus 12 reaction step, electrode catalyst precursor manufacturing apparatus step S1 and the drying apparatus 14 (drying step S3) are not particularly limited, and various modifications are adopted. be able to.
  • the structure of the cleaning device 13 is not limited to that shown in FIG. 2, and the structure of the filter chamber 112 is not limited to that shown in FIGS. 3 to 10, and the cleaning step according to the present embodiment is not limited to that shown in FIGS.
  • Various modified examples can be adopted as long as the structure is such that the same action and effect can be obtained in each of the steps S21 to S27 of S2 and the pressing step.
  • Electrode catalyst 2 Carrier 3 Catalyst particles 4 Core part 5 Shell part 10
  • Electrode catalyst production system 12
  • Electrode catalyst precursor production equipment 13
  • Cleaning equipment 14
  • Drying equipment 30
  • Liquid containing electrode catalyst precursor (stock solution) 40
  • Cake containing catalyst precursor for electrodes 41
  • Catalyst precursor for electrodes after cleaning 42
  • Filtration 43
  • Washing water 111, 111'Filter plate 112
  • Filter chamber 113 Filter cloth 114 Undiluted solution supply pipe 115, 115' Filtration outlet 116 Filtration Floor T Thickness of cake containing catalyst precursor for electrode
  • S1 Catalyst precursor for electrode manufacturing step S2
  • Cleaning step S3 Drying step S21 Plate closing process S22 Press-fitting process S23 Normal cleaning process S24 Reverse cleaning process S25
  • the halogen content is eliminated by eliminating the work of scraping the electrode catalyst precursor by the operator and shortening the cleaning time of the electrode catalyst precursor.
  • the labor and time required to manufacture an electrode catalyst having a low chlorine content can be significantly reduced.
  • the present invention is a manufacturing system and manufacturing method for electrode catalysts that can be applied not only to the electrical equipment industry such as fuel cells, fuel cell automobiles, and mobile mobiles, but also to ENE-FARM, cogeneration systems, and the like, and energy. Contribute to the development of industry and environmental technology.

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Abstract

作業者による電極用触媒前駆体の掻き取り作業をなくし、且つ、電極用触媒前駆体の洗浄時間を短縮することができる電極用触媒の製造システムおよび製造方法を提供する。電極用触媒の製造システム10が、電極用触媒前駆体製造装置12と、洗浄装置13と、乾燥装置14とを有し、洗浄装置13が、閉板工程Ｓ２１および圧入工程Ｓ２２の実行後に、洗浄水43を原液供給管114からろ室112に供給して電極用触媒前駆体を含むケーキ40の中を通過させた後にろ液排出口115，115'から排出させる正洗浄工程Ｓ２３と、洗浄水43をろ液排出口115からろ室112に供給して電極用触媒前駆体を含むケーキ40の中を通過させた後に、洗浄水43を供給するろ液排出口115とは異なるろ液排出口115'から排出する逆洗浄工程Ｓ２４とを実行し、さらに開板工程Ｓ２５およびケーキ剥離工程Ｓ２６を実行する手段を備え、圧入工程Ｓ２２時の電極用触媒前駆体を含むケーキの厚さを予め実験的に設定された範囲に調節する構成とした。

Description

電極用触媒の製造システムおよび製造方法
　本発明は、電極用触媒の製造システムおよび製造方法に関する。
　いわゆる固体高分子形燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ：以下、必要に応じて「ＰＥＦＣ」という）は、作動温度が室温から８０℃程度である。また、ＰＥＦＣは、燃料電池本体を構成する部材に安価な汎用プラスチック等を採用することができるので、軽量化が可能となる。さらに、ＰＥＦＣは、固体高分子電解質膜の薄膜化が可能であり、電気抵抗を小さくすることができ、発電ロスを比較的容易に少なくすることができる。このようにＰＥＦＣは、多くの利点を有しているので、燃料電池自動車、家庭用コジェネレーションシステム等への応用が可能となっている。
　ＰＥＦＣ用の電極用触媒として、例えば担体であるカーボンに電極用触媒成分である白金（Ｐｔ）または白金（Ｐｔ）合金が担持された電極用触媒が知られている。こうした電極用触媒を燃料電池用の電極用触媒として使用する場合、電極用触媒に、その原料に由来する不純物やその製造設備から混入する不純物の含有量が多いと、十分な触媒活性を得ることができなかったり、触媒層の腐食が発生し、燃料電池の寿命が短縮してしまったりする。そのため、電極用触媒の不純物の含有量を低く抑えることが好ましい。ここで、不純物としては、ハロゲンに属する化学種（イオンやその塩など）、有機物（有機酸、その塩、有機酸の縮合物）などが挙げられる。
　例えば、電極用触媒のハロゲン含有量、特に塩素含有量を低く抑える目的で、電極用触媒の原料である電極用触媒前駆体を製造後に塩素を除去する工程が行われる場合がある。例えば特許文献１では、第１触媒金属前駆体混合物とカーボン系担体混合物とに第２触媒金属前駆体溶液を混合し、ｐＨ調節、加熱および冷却過程を繰り返して実施し、得られた触媒を遠心分離機で３～４回洗浄して、凍結乾燥器で乾燥することが開示されている。また、特許文献２および３では、燃料電池用触媒に利用できる超微粒子状二酸化チタンの湿式脱塩素方法として、二酸化チタンを水に懸濁させ、液相に移行した塩素をフィルタープレスによって系外に分離する方法が挙げられている。
特開２００７－２１４１３０号公報 特開２００６－２６５０９４号公報 特開２０１１－５７５５２号公報
　特許文献１のように電極用触媒前駆体を遠心分離機で洗浄する場合、電極用触媒前駆体が遠心力により遠心分離器のチャンバーの内壁にこびり付いてしまい、こびり付いた電極用触媒を作業者が人手で掻き取る必要がある。
　また、例えば電極用触媒前駆体に含まれる塩素成分を十分に除去するには、水による洗浄とろ過を繰り返す必要があり、例えば、触媒１０～５０ｋｇを遠心機１台で洗浄・ろ過するために少なくとも２～４日要する場合がある。このように、遠心分離器による洗浄は、手間と時間がかかり、効率が悪いという問題がある。
　また、特許文献２および３では、燃料電池用触媒の脱塩素にフィルタープレスを用いているが、フィルタープレスを行う装置の具体的な構成や工程等、洗浄およびろ過工程の条件について具体的な記載がない。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、作業者による電極用触媒前駆体の掻き取り作業をなくし、且つ、電極用触媒前駆体の洗浄時間を短縮することで、電極用触媒を製造するための手間と時間を大幅に低減することができる電極用触媒の製造システムおよび製造方法を提供する。
　本発明はかかる課題を解決するため、
　導電性担体と当該導電性担体に担持された触媒粒子とを含む電極用触媒の原料である電極用触媒前駆体を製造する電極用触媒前駆体製造装置と、
　前記電極用触媒前駆体をフィルタープレスにより洗浄する洗浄装置と、
　前記洗浄装置により洗浄された洗浄後の前記電極用触媒前駆体を乾燥する乾燥装置とを有する、電極用触媒を製造するための製造システムであって、
　前記洗浄装置は、
　ろ板を締め付けてろ室を形成する閉板工程と、
　前記電極用触媒前駆体を含む液を原液供給管から前記ろ室に圧入してろ過し、ろ液をろ液排出口から排出する圧入工程と、
　洗浄水を前記原液供給管から前記ろ室に供給して前記電極用触媒前駆体を含むケーキの中を通過させた後に前記ろ液排出口から排出させる正洗浄工程と、
　洗浄水を前記ろ液排出口から前記ろ室に供給して前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキの中を通過させた後に、前記洗浄水を供給する前記ろ液排出口とは異なるろ液排出口から排出する逆洗浄工程と、
　前記ろ室を形成する前記ろ板を開く開板工程と、
　ろ布を下降させて前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキを剥離落下させるケーキ剥離工程とを実行する手段を備えており、
　前記圧入工程において、使用する前記電極用触媒前駆体に対して要求される洗浄度合と洗浄時間とを考慮して予め実験的に決定された厚さの範囲となるように前記ケーキを形成する、
電極用触媒の製造システムを提供する。
　前記電極用触媒の製造システムは、前記導電性担体が導電性カーボンである場合、前記圧入工程時の前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキの厚さが５～１０ｍｍである場合がある。
　前記電極用触媒の製造システムは、前記洗浄装置が、前記ケーキ剥離工程後に、洗浄水で前記ろ布を洗浄するろ布洗浄工程を実行する手段をさらに備える場合がある。
　前記電極用触媒の製造システムは、前記逆洗浄工程の洗浄時間が、前記正洗浄工程の洗浄時間と同程度の長さである場合がある。
　また、本発明は、
　導電性担体と当該導電性担体に担持された触媒粒子とを含む電極用触媒の原料である電極用触媒前駆体を製造する電極用触媒前駆体製造ステップと、
　前記電極用触媒前駆体をフィルタープレスにより洗浄する洗浄ステップと、
　前記洗浄ステップで洗浄された洗浄後の前記電極用触媒前駆体を乾燥する乾燥ステップとを含む、電極用触媒を製造するための製造方法であって、
　前記洗浄ステップは、
　ろ板を締め付けてろ室を形成する閉板工程と、
　前記電極用触媒前駆体を含む液を原液供給管から前記ろ室に圧入してろ過し、ろ液をろ液排出口から排出する圧入工程と、
　洗浄水を前記原液供給管から前記ろ室に供給して前記電極用触媒前駆体を含むケーキの中を通過させた後に前記ろ液排出口から排出させる正洗浄工程と、
　洗浄水を前記ろ液排出口から前記ろ室に供給して前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキの中を通過させた後に、前記洗浄水を供給する前記ろ液排出口とは異なるろ液排出口から排出する逆洗浄工程と、
　前記ろ室を形成する前記ろ板を開く開板工程と、
　ろ布を下降させて前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキを剥離落下させるケーキ剥離工程とを含んでおり、
　前記圧入工程において、使用する前記電極用触媒前駆体に対して要求される洗浄度合と洗浄時間とを考慮して予め実験的に設定された厚さの範囲となるように前記ケーキを形成する、
電極用触媒の製造方法を提供する。
　前記電極用触媒の製造方法において、前記導電性担体が導電性カーボンである場合、前記圧入工程時の前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキの厚さが５～１０ｍｍである場合がある。
　前記電極用触媒の製造方法において、前記洗浄ステップが、前記ケーキ剥離工程後に、洗浄水で前記ろ布を洗浄するろ布洗浄工程をさらに含む場合がある。
　前記電極用触媒の製造方法において、前記逆洗浄工程の洗浄時間が、前記正洗浄工程の洗浄時間と同程度の長さである場合がある。
　本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法によれば、作業者による電極用触媒前駆体の掻き取り作業をなくし、且つ、電極用触媒前駆体の洗浄時間を短縮することで、ハロゲン含有量、特に塩素含有量を低く抑えた電極用触媒を製造するための手間と時間を大幅に低減することができる。
本発明の電極用触媒の製造システムの好適な一実施形態を示すブロック図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法の洗浄装置の好適な一実施形態を示す側面図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法の閉板工程における脱水装置の動作状態の好適な一実施形態を示す斜視図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法の圧入工程における脱水装置の動作状態の好適な一実施形態を示す斜視図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法の正洗浄工程における脱水装置の動作状態の好適な一実施形態を示す斜視図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法の逆洗浄工程における脱水装置の動作状態の好適な一実施形態を示す斜視図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法の開板工程における脱水装置の動作状態の好適な一実施形態を示す斜視図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法のケーキ剥離工程における脱水装置の動作状態の好適な一実施形態を示す斜視図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法のろ布洗浄工程における脱水装置の動作状態の好適な一実施形態を示す斜視図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法の圧搾工程における脱水装置の動作状態の好適な一実施形態を示す斜視図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法で製造できる電極用触媒（コア・シェル触媒）の構造の一例を示す模式断面図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法で製造できる電極用触媒（コア・シェル触媒）の構造の別の一例を示す模式断面図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法で製造できる電極用触媒（コア・シェル触媒）の構造の別の一例を示す模式断面図である。 本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法で製造できる電極用触媒（コア・シェル触媒）の構造の別の一例を示す模式断面図である。 本発明の電極用触媒の製造方法の流れの好適な一実施形態を示すフロー図である。 本発明の電極用触媒の製造方法の洗浄ステップの流れの好適な一実施形態を示すフロー図である。
　以下、図面を参照して、本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法の好適な実施形態について説明する。
＜電極用触媒の製造システム＞
　図１は、本実施形態に係る電極用触媒の製造システム10の概略を示すブロック図である。電極用触媒の製造システム10は、電極用触媒１（図１１を参照）の原料である電極用触媒前駆体を製造する電極用触媒前駆体製造装置12と、電極用触媒前駆体をフィルタープレスにより洗浄する洗浄装置13と、洗浄装置13により洗浄された洗浄後の電極用触媒前駆体41（図１５を参照）を乾燥する乾燥装置14とを有する。
（電極用触媒前駆体製造装置）
　電極用触媒前駆体製造装置12は、電極用触媒１の原料である電極用触媒前駆体を製造する。電極用触媒前駆体製造装置12は、電極用触媒前駆体を製造するための反応工程を実行する反応工程実行手段21を含む。反応工程では、電極用触媒１の原料である電極用触媒前駆体が、電極用触媒１の触媒成分（コア部４、シェル部５）を担体２に担持させることにより製造される（図１１を参照）。電極用触媒前駆体の製造方法は、担体２に電極用触媒１の触媒成分を担持させることができる方法であれば、特に制限されるものではない。例えば、担体２に電極用触媒１の触媒成分を含有する溶液を接触させ、担体２に触媒成分を含浸させる含浸法、電極用触媒１の触媒成分を含有する溶液に還元剤を投入して行う液相還元法、アンダーポテンシャル析出（ＵＰＤ）法等の電気化学的析出法、化学還元法、吸着水素による還元析出法、合金触媒の表面浸出法、置換めっき法、スパッタリング法、真空蒸着法等を採用した製造方法を例示することができる。
（洗浄装置）
　洗浄装置13は、上記の電極用前駆体製造装置12で製造された電極用触媒前駆体をフィルタープレスにより洗浄する。当該洗浄装置13では、電極用触媒前駆体の洗浄とともにろ過および脱水も行われる。
　図２は、フィルタープレスを行う洗浄装置13の一例を示すものである。同図に示す洗浄装置13は、フロントフレーム101とリアフレーム102に橋架したガイドレール103上に、複数の脱水装置104が水平方向に並列に配置されている。これらの脱水装置104は、ガイドレール103上を水平方向に移動し得るように支持される。リアフレーム102には例えば電動シリンダ105が支架し、電動シリンダ105の駆動力で往復移動する押圧部材106により脱水装置104が締め付けられる。このようなフィルタープレスの洗浄装置13は従来公知であり、例えば特許第５９５０２０７号公報に記載されたものが知られている。特に脱水装置104については、例えば特許第５３２７０００号公報に記載されたものが知られている。
　フィルタープレスによる洗浄の流れの概略を説明する（図３～図１０を参照）。まず閉板したろ板111，111’間のろ室112に原液30を供給すると、原液30がろ布113を通過してろ過され、ろ液42が外部に排出される。ろ布113で捕捉された固形物はケーキ層を形成しながら脱水される。脱水終了後、電動シリンダ105を収縮して複数のろ板111，111’を一斉に開板すると同時に、ろ布113を下降走行させながら、脱水されたケーキ40を排出する。
　洗浄装置13は、図１のブロック図に示すように、閉板工程と、圧入工程と、正洗浄工程と、逆洗浄工程と、開板工程と、ケーキ剥離工程と、ろ布洗浄工程とをそれぞれ実行する手段である、閉板工程実行手段31と、圧入工程実行手段32と、正洗浄工程実行手段33と、逆洗浄工程実行手段34と、開板工程実行手段35と、ケーキ剥離工程実行手段36と、ろ布洗浄工程実行手段37とを備える。後述する図１６の電極用触媒１の製造方法のフロー図にも示す各工程Ｓ２１～Ｓ２７の構成について以下に説明する。
［閉板工程］
　閉板工程Ｓ２１は、ろ板111，111’を締め付けてろ室112を形成する工程であり、閉板工程実行手段31により実行される。図３は、図２の洗浄装置13における１つの脱水装置104を抜き出した図であり、閉板工程Ｓ２１における動作状態の好適な一実施形態を示す。閉板工程実行手段31は、電動シリンダ105を駆動して押圧部材106をフロントフレーム101側に移動させることにより、脱水装置104の２枚のろ板111，111’を接近させて締め付け、ろ室112を形成する。
［圧入工程］
　圧入工程Ｓ２２は、電極用触媒前駆体を含む液（原液）30を原液供給管114からろ室112に圧入してろ過し、ろ液42をろ液排出口115，115’から排出する工程であり、圧入工程実行手段32により実行される。図４は、図２の洗浄装置13における１つの脱水装置104を抜き出した図であり、圧入工程Ｓ２２における動作状態の好適な一実施形態を示す。圧入工程実行手段32により、電極用触媒前駆体を含む液30を原液供給管114からろ室112に圧入すると、電極用触媒前駆体を含む液30の水分は、ろ布113を介してろ過床116にしみだし、ろ液排出口115，115’から外部に排出される。これにより、ろ室112に圧入された電極用触媒前駆体を含む液30はろ過される。すなわち、電極用触媒前駆体を含む液30中の固形成分は電極用触媒前駆体を含むケーキ40としてろ室112に残留し、電極用触媒前駆体を含む液30の水分はろ液42として外部に排出される。
　また、この圧入工程Ｓ２２においては、電極用触媒前駆体を含むケーキ40について、予め実験的に決定された厚さの範囲となるように形成する。ケーキ40の厚さは、使用する電極用触媒前駆体に対して要求される洗浄度合と洗浄時間とを考慮して予め実験的に決定される。
　ここで、使用する電極触媒が、担体として導電性カーボンを使用する場合、圧入工程Ｓ２２時のケーキ40の厚さＴは５～１０ｍｍに調整されていることが好ましい。ケーキ40の厚さＴが１０ｍｍ以下であると後述する正洗浄工程および／または逆洗浄工程の洗浄時間を調節することにより比較的容易に十分な洗浄効果を得ることができる。ケーキ40の厚さＴが１０ｍｍを超えると、後述する正洗浄工程および／または逆洗浄工程の洗浄時間を長くしても、十分な洗浄効果が得られない傾向が大きくなる。
　また、ケーキ40の厚さＴが５ｍｍ以上とするとケーキに亀裂が形成されにくくでき、洗浄水がケーキの上流の側の面からケーキの下流側の面に向けて当該ケーキ内を通過せずに流通してしまうパスが形成されることを防止できる傾向が大きくなる。
［正洗浄工程］
　正洗浄工程Ｓ２３は、洗浄水43を原液供給管114からろ室112に供給して電極用触媒前駆体を含むケーキ40の中を通過させた後にろ液排出口115，115’から排出させる工程であり、正洗浄工程実行手段33により実行される。図５は、図２の洗浄装置13における１つの脱水装置104を抜き出した図であり、正洗浄工程Ｓ２３における動作状態の好適な一実施形態を示す。正洗浄工程実行手段33により、原液供給管114からろ液排出口115，115’に向けて洗浄水43を流し、圧入工程Ｓ２２でろ室112に残留した電極用触媒前駆体を含むケーキ40を洗浄する。これにより、ＪＩＳ規格試験法（ＪＩＳ　Ｋ０５２２）により測定されるろ液の電気伝導率ρを下げ、電極用触媒前駆体のハロゲン含有量、特に塩素含有量を低減することができる。
　正洗浄工程Ｓ２３では、洗浄中に、ろ液の電気伝導率ρが所定の値以下になった時点で、洗浄水43の温度を切り替えることが好ましい。例えば、ろ液の電気伝導率ρが所定の値以下になった時点で洗浄水43を常温水（例えば２３℃）から加温水（例えば７０℃）に切り替えることができる。前記ろ液の電気伝導率ρの所定の値は、２０～４０μＳ／ｃｍの範囲から選択される値とすることが好ましい。常温水の温度は、２０～２５℃とすることが好ましい。加温水の温度は６０～８０℃とすることが好ましい。
［逆洗浄工程］
　逆洗浄工程Ｓ２４は、洗浄水43をろ液排出口115からろ室112に供給して電極用触媒前駆体を含むケーキ40の中を通過させた後に、洗浄水43を供給するろ液排出口115とは異なる別のろ液排出口115’から排出する工程であり、逆洗浄工程実行手段34により実行される。図６は、図２の洗浄装置13における１つの脱水装置104を抜き出した図であり、逆洗浄工程Ｓ２４における動作状態の好適な一実施形態を示す。脱水装置104は例えば少なくとも２つのろ液排出口115，115’を備える。正洗浄工程Ｓ２３とは逆に、逆洗浄工程実行手段34により、ろ液排出口115からろ室112に向けて洗浄水43を流すことで、ろ室112に残留した電極用触媒前駆体を含むケーキ40を洗浄する。ろ液42は、例えば、洗浄水43を供給するろ液排出口115とは異なる別のろ液排出口115’から排出される。逆洗浄工程Ｓ２４を行うことで、ろ液の電気伝導率ρをさらに下げ、電極用触媒前駆体のハロゲン含有量、特に塩素含有量をより低減することができる。
　逆洗浄工程Ｓ２４では、常温水（例えば２３℃）での洗浄を行ってもよいが、正洗浄工程Ｓ２３の終了時点でろ液の電気伝導率ρがある程度低下しているので、初めから加温水（例えば７０℃）での洗浄を行うことが好ましい。加温水の温度は６０～８０℃とすることが好ましい。
［開板工程］
　開板工程Ｓ２５は、ろ室112を形成するろ板111，111’を開く工程であり、開板工程実行手段35により実行される。図７は、図２の洗浄装置13における１つの脱水装置104を抜き出した図であり、開板工程Ｓ２５における動作状態の好適な一実施形態を示す。開板工程実行手段35は、電動シリンダ105を駆動して、押圧部材106をリアフレーム102側に移動させることにより、脱水装置104の締め付けを解除する。こうして脱水装置104の２枚のろ板111，111’が引き離され、ろ室112が開かれる。
［ケーキ剥離工程］
　ケーキ剥離工程Ｓ２６は、ろ布を下降させて脱水された電極用触媒前駆体を含むケーキ40を剥離落下させる工程であり、ケーキ剥離工程実行手段36により実行される。図８は、図２の洗浄装置13における１つの脱水装置104を抜き出した図であり、ケーキ剥離工程Ｓ２６における動作状態の好適な一実施形態を示す。ケーキ剥離工程実行手段36により、脱水装置104の２枚のろ板111，111’が所定の距離まで引き離されると、電極用触媒前駆体を含むケーキ40を保持していたろ布113が下方へ走行する。こうして電極用触媒前駆体を含むケーキ40はろ布113から自動的に剥離される。ここでケーキ40の含水量（水分量）は、ケーキ40に含まれる水分の重量を、ケーキ40に含まれる触媒粉体の重量＋水分の重量で割った値であり、このときのケーキ40の含水率が６０～８０ｗｔ％とすることが好ましい。
［ろ布洗浄工程］
　ろ布洗浄工程Ｓ２７は、ケーキ剥離工程Ｓ２６後に、洗浄水43でろ布113を洗浄する工程であり、ろ布洗浄工程実行手段37により実行される。図９は、図２の洗浄装置13における１つの脱水装置104を抜き出した図であり、ろ布洗浄工程Ｓ２７における動作状態の好適な一実施形態を示す。電極用触媒前駆体を含むケーキ40がろ布113から剥離された後、ろ布113は上方に走行し、元の位置まで戻る。ろ布洗浄工程実行手段37により、ろ布113が上方に走行中に、ろ布洗浄用のポンプ（図示せず）で脱水装置104の下方に設けられた洗浄水管117から洗浄水43が供給される。この洗浄水43をろ布113に噴射することによりろ布113を洗浄し、ろ布113の目詰まりを防止するとともに、ろ布113に付着した電極用触媒前駆体等を確実に回収する。すなわち、ろ布洗浄時の排水は、電極用触媒前駆体を含むため、全て回収することが好ましい。このようにして、ろ布113に付着した電極用触媒前駆体を流して回収することで、電極用触媒前駆体の収率を高めることができる。また、例えばろ布113を上下に繰り返し走行させながら洗浄することで、電極用触媒前駆体の回収量をさらに高めることもできる。
［圧搾工程］
　尚、正洗浄工程Ｓ２３の後、および／または、逆洗浄工程Ｓ２４の後に、圧搾工程を行ってもよい。圧搾工程は、電極用触媒前駆体を含むケーキ40をさらに圧搾脱水する工程であり、圧搾工程実行手段（図示せず）により実行される。図１０は、図２の洗浄装置13における１つの脱水装置104を抜き出した図であり、圧搾工程における動作状態の好適な一実施形態を示す。圧搾工程実行手段により、一方のろ板111’に設けられたダイアフラム118の中に加圧水119を注入することで、電極用触媒前駆体を含むケーキ40をさらに圧搾脱水する。圧搾工程により、電極用触媒前駆体を含むケーキ40の固形分濃度が高められ、含水率の極めて低い電極用触媒前駆体を含むケーキ40が生成される。
　ここで、圧搾工程の終了後にダイアフラム118から加圧水119を抜くように構成すると、ダイアフラム118による押圧がなくなるため、ダイアフラム118により押圧されていたろ布113がケーキ40から剥離されやすくなるので好ましい。
　なお、この圧搾工程においては、他方のろ板111にもダイアフラム（図示せず）を具備する構成を有していてもよい。この場合、ろ板111の側に設けられたダイアフラム（図示せず）の中にも加圧水を注入し、電極用触媒前駆体を含むケーキ40を圧搾脱水できるようになる。この場合にも、圧搾工程の終了後、ダイアフラムから加圧水を抜くように構成すると、ダイアフラム（図示せず）による押圧がなくなるため、ダイアフラム（図示せず）により押圧されていたろ布113がケーキ40から剥離されやすくなるので好ましい。
　上記では１つの脱水装置104について説明したが、図２のような洗浄装置13によれば、全ての脱水装置104が同じ動作をすることができるので、一台の装置で一度に処理する量を増大させることができ、電極用触媒の生産効率が向上する。また上記脱水装置104は、ろ過面積が大きく、高耐圧構造であるので、処理速度を向上することができる。また、原液の導入からケーキの排出を経て装置の洗浄まで全自動で処理することができるので、洗浄工程における処理の手間と時間を低減することができる。さらに、装置の材料として樹脂やライニング材等を選定することができるので、装置の高耐食化が可能である。
［ろ液の電気伝導率ρ］
　正洗浄工程Ｓ２３を経た後、および／または、逆洗浄工程Ｓ２４を経た後に得られるろ液のＪＩＳ規格試験法（ＪＩＳ　Ｋ０５２２）により測定される電気伝導率ρが、予め設定された設定値以下となるように、正洗浄工程Ｓ２３の正洗浄時間や、逆洗浄工程Ｓ２４の逆洗浄時間等の処理条件を調整する。例えば、逆洗浄工程の洗浄時間を、正洗浄工程の洗浄時間と同程度に長くすると洗浄効果が増大する。同程度とは、０～１５分の違い（正洗浄工程の洗浄時間と逆洗浄工程の洗浄時間との差の絶対値）であることを意味する。また、ろ液は、洗浄後にろ液排出口から排水される液であり、その工程で排出される全ろ液を使用することが好ましい。
　正洗浄工程Ｓ２３を経た後に得られるろ液の電気伝導率ρの設定値は、２０μＳ／ｃｍ以下の範囲から選択される値とすることが好ましい。逆洗浄工程Ｓ２４を経た後に得られるろ液の電気伝導率ρの設定値は、１０μＳ／ｃｍ以下の範囲から選択される値とすることが好ましい。ろ液の電気伝導率ρが１０μＳ／ｃｍ以下であれば、燃料電池用の電極用触媒として実用できる程度に電極用触媒前駆体に含まれる塩素（Ｃｌ）種や臭素（Ｂｒ）種の濃度が低減されている。
　洗浄装置13で使用する洗浄水43は、超純水等の純水を使用することもできるが、純水でなくてもよい。例えばｐＨ６～８、ＪＩＳ規格試験法（ＪＩＳ　Ｋ０５２２）により測定される電気伝導率ρｉが１０μＳ／ｃｍ未満のイオン交換水等を使用することができる。
（乾燥装置）
　乾燥装置14は、上記の洗浄装置13で洗浄された洗浄後の電極用触媒前駆体41を乾燥する。乾燥装置14は、洗浄装置13で洗浄された洗浄後の電極用触媒前駆体41を乾燥するための乾燥工程を実行する乾燥工程実行手段51を含む。乾燥工程における乾燥方法としては、従来のように解砕した電極用触媒前駆体を棚に並べて真空乾燥させる棚段真空乾燥機（図示せず）等を使用した乾燥方法の他、リボコーン（図示せず）やＰＶミキサー（図示せず）を使用した乾燥方法を採用することができる。
＜電極用触媒＞
　本実施形態で製造する電極用触媒の構造は特に限定されず、導電性担体（導電性カーボン担体、導電性金属酸化物担体など）の担体に貴金属触媒粒子が担持された構造を有していればよい。例えば、いわゆるPt触媒、Pt合金触媒（PtCo触媒、PtNi触媒など）及びコア・シェル構造を有するいわゆるコア・シェル触媒であってもよい。
　例えば、コア部４の構成元素としてパラジウム、シェル部５の構成元素として白金を採用した構成のコア・シェル触媒は、白金（Ｐｔ）の塩化物塩、パラジウム（Ｐｄ）の塩化物塩などの塩素（Ｃｌ）種を含む材料が原料として使用される場合が多い。本実施形態に係る電極用触媒の製造システムおよび製造方法によれば、これらの塩素（Ｃｌ）種の含有量を低減した電極用触媒を製造することができる。
　電極用触媒の構造の一例について図を参照してより詳しく説明すると、コア・シェル構造を有する電極用触媒１は、図１１に示すように、担体２と、当該担体２上に担持された触媒粒子３とを含む。触媒粒子３は、コア部４と、コア部４の少なくとも一部を被覆するように形成されたシェル部５とを備える。触媒粒子３はコア部４とコア部４上に形成されるシェル部５とを含むいわゆるコア・シェル構造を有する。
　すなわち、電極用触媒１は、担体２に担持された触媒粒子３を有しており、この触媒粒子３は、コア部４を核（コア）とし、シェル部５がシェルとなってコア部４の表面を被覆する構造を備える。また、コア部４の構成元素（化学組成）と、シェル部５の構成元素（化学組成）は異なる構成となっている。
　コア・シェル構造の具体例をさらに例示すると、図１２では、電極用触媒１Ａが、コア部４と、コア部４の表面の一部を被覆するシェル部５ａおよびコア部４の他の表面の一部を被覆するシェル部５ｂから構成される触媒粒子３ａを有する。また図１３では、電極用触媒１Ｂが、コア部４と、コア部４の表面の略全域を被覆するシェル部５から構成される触媒粒子３を有し、シェル部５が第１シェル部６と第２シェル部７とを備えた二層構造である。さらに図１４では、電極用触媒１Ｃが、コア部４と、コア部４の表面の一部を被覆するシェル部５ａ、およびコア部４の他の表面の一部を被覆するシェル部５ｂから構成される触媒粒子３ａを有し、シェル部５ａが第１シェル部６ａと第２シェル部７ａとを備えた二層構造であり、シェル部５ｂが第１シェル部６ｂと第２シェル部７ｂとを備えた二層構造である。
　本実施形態において、塩素（Ｃｌ）種とは、構成成分元素として塩素を含む化学種をいう。具体的には、塩素を含む化学種には、塩素原子（Ｃｌ）、塩素分子（Ｃｌ２）、塩素化物イオン（Ｃｌ－）、塩素ラジカル（Ｃｌ・）、多原子塩素イオン、塩素化合物（Ｘ－Ｃｌ等、ここで、Ｘは対イオン）が含まれる。
　本実施形態において、臭素（Ｂｒ）種とは、構成成分元素として臭素を含む化学種をいう。具体的には、臭素を含む化学種には、臭素原子（Ｂｒ）、臭素分子（Ｂｒ２）、臭素化物イオン（Ｂｒ－）、臭素ラジカル（Ｂｒ・）、多原子臭素イオン、臭素化合物（Ｘ－Ｂｒ等、ここで、Ｘは対イオン）が含まれる。
＜電極用触媒の製造方法＞
　図１５に示すように、本実施形態に係る電極用触媒の製造方法は、電極用触媒の原料である電極用触媒前駆体を製造する電極用触媒前駆体製造ステップＳ１と、電極用触媒前駆体製造ステップＳ１で製造された電極用触媒前駆体を含む液30をフィルタープレスにより洗浄する洗浄ステップＳ２と、洗浄ステップＳ２で洗浄された洗浄後の電極用触媒前駆体41を乾燥する乾燥ステップＳ３とを含む。各ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、上述の電極用触媒の製造システム10の電極用触媒前駆体製造装置12、洗浄装置13、および、乾燥装置14でそれぞれ実行されることができる。
　洗浄ステップＳ２は、図１６に示すように、閉板工程Ｓ２１と、圧入工程Ｓ２２と、正洗浄工程Ｓ２３と、逆洗浄工程Ｓ２４と、開板工程Ｓ２５と、ケーキ剥離工程Ｓ２６と、ろ布洗浄工程Ｓ２７とを含む。洗浄ステップＳ２では、電極用触媒前駆体製造ステップＳ１で製造された電極用触媒前駆体を含む液30を洗浄、ろ過および脱水することにより、洗浄後の電極用触媒前駆体41を得ることができる。また、正洗浄工程Ｓ２３の後、および／または、逆洗浄工程Ｓ２４の後に、圧搾工程を実行してもよい。各工程Ｓ２１～Ｓ２７および圧搾工程の構成は上述の＜電極用触媒の製造システム＞（洗浄装置）で説明した通りである。
　ここに記述される実施例は本発明の実施形態を例示するものであり、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
＜電極用触媒前駆体の製造（反応工程、電極用触媒前駆体製造ステップ）＞
（製造例１）
　電極用触媒前駆体の前駆体として、Ｐｔ粒子担持カーボン触媒（以下、「Ｐｔ／Ｃ触媒」という。Ｎ.Ｅ.ＣＨＥＭＣＡＴ社製、Ｐｔ担持率５０ｗｔ％、商品名：「ＳＡ５０ＢＫ」）の前駆体を製造した。
　この前駆体の担体には、市販の導電性中空カーボン担体｛ライオン株式会社製、商品名「カーボンＥＣＰ」（登録商標）（ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ）、比表面積７５０～８００ｍ２／ｇ｝を使用した。この担体と水溶性Pt塩とを含む水に、水溶性還元剤を添加し所定の温度でPt成分の還元反応を進行させることにより、本実施形態で使用する電極用触媒前駆体を調製した。
［電極用触媒前駆体を含む液（原液）の調製］
　上述のようにして得られた電極用触媒前駆体を含む液を乾燥させずにケトルに分散させて、洗浄装置で処理する原液として使用した。
＜電極用触媒の製造＞
（実施例１）
［洗浄装置による処理（洗浄ステップ）］
　製造例１で得られた電極用触媒前駆体を含む液を洗浄装置に導入し、洗浄処理を行った。洗浄装置における各工程の処理時間を表１に示す。まず、２０分間で圧入工程を行った。圧入工程における電極用触媒前駆体を含むケーキの厚さは５～１０ｍｍとした。
　このケーキの厚さは、使用する電極用触媒前駆体に対して要求される洗浄度合と洗浄時間とを考慮して予備実験により予め決定された厚さの範囲である。
　次に、正洗浄工程を行った。正洗浄工程では、まず常温（２３℃）の洗浄水で２４分間処理し、ろ液の電気伝導率ρが４０μＳ／ｃｍ以下になった時点で加温水（７０℃）に切り替え、加温水で５０分間処理を行った。正洗浄工程の後、５分間で圧搾工程を行った。その後、逆洗浄工程を行い、当該逆洗浄工程では、加温水（７０℃）の洗浄水で７３分間処理を行った。合計で約２．９時間の洗浄処理を行った。
　洗浄水はイオン交換水を使用した。使用したイオン交換水の常温（２３℃）時の電気伝導率ρｉは７．７０μＳ／ｃｍ、加温（７０℃）時の電気伝導率ρｉは４．６μＳ／ｃｍである。
［乾燥装置による処理（乾燥ステップ）］
　洗浄装置による処理後に得られた電極用触媒前駆体を含むケーキを乾燥装置で、温度７０℃、空気中、２４時間の条件下で乾燥し、電極用触媒を得た。
（比較例１）
［洗浄装置による処理（洗浄ステップ）］
　製造例１で得られた電極用触媒前駆体を含む液を洗浄装置に導入し、洗浄処理を行った。洗浄装置における各工程の処理時間を表１に示す。まず、４０分間で圧入工程を行った。圧入工程における電極用触媒前駆体を含むケーキの厚さは１１～１５ｍｍとした。
　このケーキの厚さは、使用する電極用触媒前駆体に対して要求される洗浄度合と洗浄時間とを考慮して予備実験により予め決定された厚さの範囲から外れた範囲にある。
　次に、正洗浄工程を行った。正洗浄工程では、まず常温（２３℃）の洗浄水で３３分間処理し、ろ液の電気伝導率ρが４０μＳ／ｃｍ以下になった時点で加温水（７０℃）に切り替え、加温水で６０分間処理を行った。正洗浄工程の後、圧搾工程を５分間行い、続いて、逆洗浄工程を行ったが、ろ液の伝導率ρが、正洗浄工程終了時のろ液の電気伝導率ρから変化がなかったため、逆洗浄工程を３６分間行った後、すなわち合計約２．９時間の洗浄処理後、処理を中断した。
　洗浄水はイオン交換水を使用した。使用したイオン交換水の常温（２３℃）時の電気伝導率ρｉは７．７０μＳ／ｃｍ、加温（７０℃）時の電気伝導率ρｉは４．６μＳ／ｃｍである。
［乾燥装置による処理（乾燥ステップ）］
　洗浄装置による処理後に得られた電極用触媒前駆体を含むケーキを乾燥装置で、温度７０℃、空気中、２４時間の条件下で乾燥し、電極用触媒を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（比較例２）
　製造例１で得られた電極用触媒前駆体を含む液を遠心分離機に導入し、洗浄処理を行った。ＪＩＳ規格試験法（ＪＩＳ　Ｋ０５２２）により測定されるろ液の電気伝導率ρが１０μＳ／ｃｍ以下になるまで洗浄を繰り返し、得られた電極用触媒前駆体を超純水に分散させて分散液を調製し、当該分散液をろ過した。ろ過により得られたろ物を乾燥装置で、温度７０℃、空気中、２４時間の条件下で乾燥し、電極用触媒を得た。
＜評価結果＞
　表１に示すように、実施例１では、正洗浄工程終了時のろ液の電気伝導率ρが１５．９μＳ／ｃｍであったのに対し、逆洗浄工程終了時のろ液の電気伝導率ρは９．７μＳ／ｃｍまで低下した。３時間未満の洗浄処理時間で、ろ液の電気伝導率ρを１０μＳ／ｃｍ以下まで低下させることができた。一方、比較例１では、正洗浄工程終了時のろ液の電気伝導率ρは１９．３μＳ／ｃｍまで低下したが、その後、逆洗浄工程を行っても、１９．３μＳ／ｃｍから全く下がらなかった。また、従来のように遠心分離機を使用して洗浄した比較例２では、ろ液の電気伝導率ρを１０μＳ／ｃｍ以下まで低下させるには、３回実施した結果、１５～１９時間を要した。表２に、実施例１および比較例２の処理時間を比較して示す。表２では、原料フィード～固液分離までの処理時間と、ケーキ洗浄および脱水に要する時間とを分けて示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　したがって、本実施形態の電極用触媒の製造システムおよび製造方法によれば、洗浄装置による処理（洗浄ステップ）に要する時間を、従来の遠心分離機を使用した処理に比べて、１／５以下に大幅に短縮することができる。さらに、本実施形態に係る洗浄装置では、電極用触媒前駆体を含むケーキが自動で剥離されるので、作業者が電極用触媒前駆体を掻き取る作業をなくすことができ、手間も大幅に低減することができる。
　以上、本発明を実施形態および実施例に基づいて説明したが、本発明は種々の変形実施をすることができる。特に、電極用触媒前駆体製造装置12（反応工程、電極用触媒前駆体製造装置ステップＳ１）、および、乾燥装置14（乾燥ステップＳ３）については、特に限定されず、種々の変形例を採用することができる。また、洗浄装置13においても、その構造は図２に示すものに限定されず、ろ室112の構造も図３～図１０に示すものに限定されるものではなく、本実施形態に係る洗浄ステップＳ２の各工程Ｓ２１～Ｓ２７および圧搾工程において同様の作用効果を得られる構造のものであれば、種々の変形例を採用することができる。
　１　電極用触媒
　２　担体
　３　触媒粒子
　４　コア部
　５　シェル部
　10　電極用触媒の製造システム
　12　電極用触媒前駆体製造装置
　13　洗浄装置
　14　乾燥装置
　30　電極用触媒前駆体を含む液（原液）
　40　電極用触媒前駆体を含むケーキ
　41　洗浄後の電極用触媒前駆体
　42　ろ液
　43　洗浄水
　111，111’　ろ板
　112　ろ室
　113　ろ布
　114　原液供給管
　115，115’　ろ液排出口
　116　ろ過床
　Ｔ　電極用触媒前駆体を含むケーキの厚さ
　Ｓ１　電極用触媒前駆体製造ステップ
　Ｓ２　洗浄ステップ
　Ｓ３　乾燥ステップ
　Ｓ２１　閉板工程
　Ｓ２２　圧入工程
　Ｓ２３　正洗浄工程
　Ｓ２４　逆洗浄工程
　Ｓ２５　開板工程
　Ｓ２６　ケーキ剥離工程
　Ｓ２７　ろ布洗浄工程
　ρ　ろ液の電気伝導率
　ρｉ　イオン交換水の電気伝導率
　本発明の電極用触媒の製造システムおよび製造方法によれば、作業者による電極用触媒前駆体の掻き取り作業をなくし、且つ、電極用触媒前駆体の洗浄時間を短縮することで、ハロゲン含有量、特に塩素含有量を低く抑えた電極用触媒を製造するための手間と時間を大幅に低減することができる。
　したがって、本発明は、燃料電池や燃料電池自動車、携帯モバイル等の電機機器産業のみならず、エネファームやコジェネレーションシステム等に適用することができる電極用触媒の製造システムおよび製造方法であり、エネルギー産業や環境技術関連の発達に寄与する。

 

Claims (10)

  1. 　導電性担体と当該導電性担体に担持された触媒粒子とを含む電極用触媒の原料である電極用触媒前駆体を製造する電極用触媒前駆体製造装置と、
    　前記電極用触媒前駆体をフィルタープレスにより洗浄する洗浄装置と、
    　前記洗浄装置により洗浄された洗浄後の前記電極用触媒前駆体を乾燥する乾燥装置とを有する、電極用触媒を製造するための製造システムであって、
    　前記洗浄装置は、
    　ろ板を締め付けてろ室を形成する閉板工程と、
    　前記電極用触媒前駆体を含む液を原液供給管から前記ろ室に圧入してろ過し、ろ液をろ液排出口から排出する圧入工程と、
    　洗浄水を前記原液供給管から前記ろ室に供給して前記電極用触媒前駆体を含むケーキの中を通過させた後に前記ろ液排出口から排出させる正洗浄工程と、
    　洗浄水を前記ろ液排出口から前記ろ室に供給して前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキの中を通過させた後に、前記洗浄水を供給する前記ろ液排出口とは異なるろ液排出口から排出する逆洗浄工程と、
    　前記ろ室を形成する前記ろ板を開く開板工程と、
    　ろ布を下降させて前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキを剥離落下させるケーキ剥離工程とを実行する手段を備えており、
    　前記圧入工程において、使用する前記電極用触媒前駆体に対して要求される洗浄度合と洗浄時間とを考慮して予め実験的に決定された厚さの範囲となるように前記ケーキを形成する、
    電極用触媒の製造システム。
  2. 　前記導電性担体が導電性カーボンである場合、
    　前記圧入工程時の前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキの厚さが５～１０ｍｍである請求項１に記載の電極用触媒の製造システム。
  3. 　前記洗浄装置が、前記ケーキ剥離工程後に、洗浄水で前記ろ布を洗浄するろ布洗浄工程を実行する手段をさらに備える請求項１または２に記載の電極用触媒の製造システム。
  4. 　前記逆洗浄工程の洗浄時間が、前記正洗浄工程の洗浄時間と同程度の長さである請求項１～３のいずれか１項に記載の電極用触媒の製造システム。
  5. 　前記ケーキ剥離工程で剥離落下させた前記ケーキの含水率が６０～８０ｗｔ％である請求項１～４のいずれか１項に記載の電極用触媒の製造システム。
  6. 　導電性担体と当該導電性担体に担持された触媒粒子とを含む電極用触媒の原料である電極用触媒前駆体を製造する電極用触媒前駆体製造ステップと、
    　前記電極用触媒前駆体をフィルタープレスにより洗浄する洗浄ステップと、
    　前記洗浄ステップで洗浄された洗浄後の前記電極用触媒前駆体を乾燥する乾燥ステップとを含む、電極用触媒を製造するための製造方法であって、
    　前記洗浄ステップは、
    　ろ板を締め付けてろ室を形成する閉板工程と、
    　前記電極用触媒前駆体を含む液を原液供給管から前記ろ室に圧入してろ過し、ろ液をろ液排出口から排出する圧入工程と、
    　洗浄水を前記原液供給管から前記ろ室に供給して前記電極用触媒前駆体を含むケーキの中を通過させた後に前記ろ液排出口から排出させる正洗浄工程と、
    　洗浄水を前記ろ液排出口から前記ろ室に供給して前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキの中を通過させた後に、前記洗浄水を供給する前記ろ液排出口とは異なるろ液排出口から排出する逆洗浄工程と、
    　前記ろ室を形成する前記ろ板を開く開板工程と、
    　ろ布を下降させて前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキを剥離落下させるケーキ剥離工程とを含んでおり、
    　前記圧入工程において、使用する前記電極用触媒前駆体に対して要求される洗浄度合と洗浄時間とを考慮して予め実験的に設定された厚さの範囲となるように前記ケーキを形成する、
    電極用触媒の製造方法。
  7. 　前記導電性担体が導電性カーボンである場合、
    　前記圧入工程時の前記電極用触媒前駆体を含む前記ケーキの厚さが５～１０ｍｍである請求項６に記載の電極用触媒の製造方法。
  8. 　前記洗浄ステップが、前記ケーキ剥離工程後に、洗浄水で前記ろ布を洗浄するろ布洗浄工程をさらに含む請求項６または７に記載の電極用触媒の製造方法。
  9. 　前記逆洗浄工程の洗浄時間が、前記正洗浄工程の洗浄時間と同程度の長さである請求項６～８のいずれか１項に記載の電極用触媒の製造方法。
  10. 　前記ケーキ剥離工程で剥離落下させた前記ケーキの含水率が６０～８０ｗｔ％である請求項６～９のいずれか１項に記載の電極用触媒の製造方法。

     
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