JP2005108546A - Method for producing electrode for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は燃料電池用電極の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a fuel cell electrode.
大気の汚染をできる限り減らすために自動車の排ガス対策が重要になっており、その対策の一つとして電気自動車が使用されているが、充電設備や走行距離などの問題で普及に至っていない。 In order to reduce air pollution as much as possible, measures for exhaust gas from automobiles are important, and electric vehicles are used as one of the countermeasures. However, they are not widely used due to problems such as charging facilities and mileage.
大気汚染防止、CO2排出規制および石油資源枯渇といった地球規模での環境・資源問題に対処するため、クリーンでエネルギー密度が高く、充電時間が不要な燃料電池は最も脚光を浴び、世界中で急ピッチに研究開発が進められている。すなわち、燃料電池は水素と酸素を使用して電気分解の逆反応で発電し、水以外の排出物がなくクリーンな発電装置として注目されている。この燃料電池を使用した自動車が最も将来性のあるクリーンな自動車であると見られている。燃料電池の中でも固体高分子電解質型燃料電池が低温で作動するため自動車用として最も有望である。また家庭用、業務用などの定置用としても有望視されている。 Air pollution, to deal with environmental and resource problems on a global scale, such as CO 2 emission regulations and depletion of oil resources, high energy density clean, unnecessary fuel cell charging time attracting the most limelight, rapid worldwide Research and development is underway on the pitch. That is, a fuel cell is attracting attention as a clean power generation device that generates electricity by reverse reaction of electrolysis using hydrogen and oxygen and has no emissions other than water. Cars using this fuel cell are considered to be the most promising clean cars. Among fuel cells, solid polymer electrolyte fuel cells are most promising for automobiles because they operate at low temperatures. It is also promising for stationary use for home use and business use.
固体高分子電解質型燃料電池は、一般的に多数の単セルが積層されて構成されている。単セルは、二つの電極(燃料極と酸化剤極)で固体高分子電解質膜を挟持して接合した膜・電極接合体を、燃料ガスまたは酸化剤ガスのガス流路を有するセパレータで挟んだ構造をしている。 A solid polymer electrolyte fuel cell is generally configured by laminating a large number of single cells. In a single cell, a membrane / electrode assembly formed by sandwiching and joining a solid polymer electrolyte membrane between two electrodes (a fuel electrode and an oxidant electrode) is sandwiched by a separator having a gas flow path of fuel gas or oxidant gas. Has a structure.
従来一般的な電極として、ガス拡散のできるガス拡散層と集電体の役割を併せ持つ多孔質の電極構造体の平面上に、触媒を担持させたカーボン粒子と固体高分子電解質からなる触媒層が設けられている。触媒には白金、白金系合金などの貴金属が使用されている。高価な貴金属の使用量を減らすために、触媒を担持させたカーボン粒子として比表面積が非常に大きなカーボンブラックに貴金属を担持させた触媒担持カーボンが一般的に用いられている。 Conventionally, as a general electrode, a catalyst layer made of carbon particles carrying a catalyst and a solid polymer electrolyte is provided on the plane of a porous electrode structure having both a gas diffusion layer capable of gas diffusion and a current collector. Is provided. As the catalyst, noble metals such as platinum and platinum-based alloys are used. In order to reduce the amount of expensive noble metal used, catalyst-supported carbon in which a noble metal is supported on carbon black having a very large specific surface area is generally used as carbon particles supporting the catalyst.
この触媒層を固体高分子電解質膜側に対向させて膜・電極接合体が構成されている。発電時には、水素を含有する燃料ガスが燃料極に供給され、酸素を含有する酸化剤ガスが酸化剤極に供給され、燃料極では式(1)の反応が、酸化剤極では式(2)の反応が起き発電される。 This catalyst layer is opposed to the solid polymer electrolyte membrane side to form a membrane / electrode assembly. During power generation, a fuel gas containing hydrogen is supplied to the fuel electrode, an oxidant gas containing oxygen is supplied to the oxidant electrode, and the reaction of the equation (1) is performed at the fuel electrode, and the equation (2) at the oxidant electrode. The reaction occurs and power is generated.
H2 →2H++2e−・・・(1)
2H++2e−+(1/2)O2 →H2O・・・(2)
式(1)および式(2)の反応には、反応ガス(燃料ガスや酸化剤ガス)の供給、プロトン(H+)および電子(e−)の授受が必要であり、これらが同時に満たされる電極内の三相界面すなわち反応ガス、触媒、固体高分子電解質の界面のみにおいて進行する。
H 2 → 2H + + 2e − (1)
2H + + 2e − + (1/2) O 2 → H 2 O (2)
The reactions of formula (1) and formula (2) require supply of reaction gas (fuel gas or oxidant gas), exchange of protons (H + ) and electrons (e − ), which are satisfied simultaneously. It proceeds only at the three-phase interface in the electrode, that is, the reaction gas, catalyst, and solid polymer electrolyte interface.
上記した一般的な触媒を担持させたカーボン粒子を使用する方法では三相界面に存在し反応に寄与する触媒の割合(触媒利用率)が低いことが問題となる。これを解決するためにカーボン粒子と固体高分子電解質を含む層を形成し、これに触媒前駆物質を吸着または含浸させたのちに還元処理する燃料電池用電極の製造方法が報告されている。しかし、触媒前駆物質の還元には180℃という高温が必要であり、これによって固体高分子電解質が分解または劣化する問題がある。固体高分子電解質が分解または劣化すると三相界面での反応が低下し、発電性能が低下する。 In the above-described method using carbon particles carrying a general catalyst, there is a problem that the ratio of the catalyst present at the three-phase interface and contributing to the reaction (catalyst utilization rate) is low. In order to solve this problem, a method for producing a fuel cell electrode has been reported in which a layer containing carbon particles and a solid polymer electrolyte is formed, and a catalyst precursor is adsorbed or impregnated thereon, followed by reduction treatment. However, the reduction of the catalyst precursor requires a high temperature of 180 ° C., which causes a problem that the solid polymer electrolyte is decomposed or deteriorated. When the solid polymer electrolyte is decomposed or deteriorated, the reaction at the three-phase interface is lowered, and the power generation performance is lowered.
特許文献1には、固体高分子電解質(陽イオン交換樹脂)とカーボン粒子とを含む固体高分子電解質に触媒金属元素を含む陽イオンを吸着させたのち、水素を含む加圧ガスによって還元する燃料電池用電極の製造方法が開示されている。
本発明は上記課題を解決したもので、還元温度を低くし固体高分子電解質の劣化を防止できる燃料電池用電極の製造方法を提供する。 The present invention solves the above-described problems, and provides a method for producing an electrode for a fuel cell that can reduce the reduction temperature and prevent the deterioration of the solid polymer electrolyte.
上記技術的課題を解決するために、請求項1の発明では、気相成長炭素繊維と固体高分子電解質と触媒前駆物質を含む第1材料を前記固体高分子電解質の劣化温度より低い温度かつ水素を含む非酸化性雰囲気で処理し前記触媒前駆物質を還元する還元工程が備えられていることを特徴とする燃料電池用電極の製造方法としている。 In order to solve the above technical problem, according to the first aspect of the present invention, the first material containing the vapor-grown carbon fiber, the solid polymer electrolyte, and the catalyst precursor is heated to a temperature lower than the deterioration temperature of the solid polymer electrolyte and hydrogen. And a reduction step of reducing the catalyst precursor by treatment in a non-oxidizing atmosphere containing a fuel cell electrode.
請求項2の発明では、前記第1材料は、気相成長炭素繊維と固体高分子電解質を含む第2材料を混合する第2材料混合工程と、前記第2材料をシートに成形するシート成形工程と、前記シートを前記触媒前駆物質を含む溶液に含浸する含浸工程が備えられた工程によって製造されることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用電極の製造方法としている。 In the invention of claim 2, the first material is a second material mixing step of mixing a second material containing vapor grown carbon fiber and a solid polymer electrolyte, and a sheet forming step of forming the second material into a sheet. 2. The method for producing a fuel cell electrode according to claim 1, wherein the sheet is produced by a step provided with an impregnation step of impregnating the sheet with a solution containing the catalyst precursor.
請求項3の発明では、前記気相成長炭素繊維が多層カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池用電極の製造方法としている。 The invention according to claim 3 is the method for producing a fuel cell electrode according to claim 1 or 2, wherein the vapor-grown carbon fiber is a multi-walled carbon nanotube.
請求項4の発明では、前記触媒前駆物質がヘキサクロロ白金(IV)酸であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池用電極の製造方法としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method for producing a fuel cell electrode according to any one of the first to third aspects, wherein the catalyst precursor is hexachloroplatinic (IV) acid.
請求項1の発明によれば、気相成長炭素繊維を使用することによって触媒先駆物質の還元温度を著しく低下できるという効果がある。この結果、固体高分子電解質の劣化を防止でき、発電性能に優れた燃料電池ができる。 According to the first aspect of the present invention, there is an effect that the reduction temperature of the catalyst precursor can be remarkably lowered by using the vapor growth carbon fiber. As a result, deterioration of the solid polymer electrolyte can be prevented, and a fuel cell excellent in power generation performance can be obtained.
請求項2の発明によれば、シートを成形したのちに触媒前駆物質を付着させているので、触媒反応が起こる触媒層表面に多くに触媒を分布させることができ、発電性能に優れた燃料電池ができる。 According to the invention of claim 2, since the catalyst precursor is adhered after the sheet is formed, the catalyst can be distributed in a large amount on the surface of the catalyst layer where the catalytic reaction occurs, and the fuel cell having excellent power generation performance Can do.
請求項3の発明によれば、気相成長炭素繊維として多層カーボンナノチューブを使用しているので、還元温度を著しく低下できるという効果がある。 According to the invention of claim 3, since the multi-walled carbon nanotube is used as the vapor growth carbon fiber, there is an effect that the reduction temperature can be remarkably lowered.
請求項4の発明によれば、触媒前駆物質としてそれ自身の還元温度が低いヘキサクロロ白金(IV)酸を使用しているで、元温度を30℃以下という極めて低い常温付近にできる効果がある。 According to the invention of claim 4, since hexachloroplatinic (IV) acid having a low reduction temperature of itself is used as the catalyst precursor, there is an effect that the original temperature can be brought to around 30 ° C. or less and a very low room temperature.
本発明者は触媒前駆物質の還元温度を低下させるために鋭意研究した結果、触媒層の炭素材料として気相成長炭素繊維を使用することによって触媒前駆物質の還元温度を著しく低下できることを発見した。 As a result of diligent research to reduce the reduction temperature of the catalyst precursor, the present inventor has found that the reduction temperature of the catalyst precursor can be significantly reduced by using vapor-grown carbon fibers as the carbon material of the catalyst layer.
気相成長炭素繊維とは炭化水素などの炭素を含む材料を炭素源として気相法によって製造された繊維状の炭素材料である。気相法には化学気相成長法、液パルスインジェクション法などがある。本発明に使用される気相成長炭素繊維として、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブなどがある。カーボンナノファイバーには一層のチューブからなる単層カーボンナノチューブ、チューブが何層にも重なった多層カーボンナノチューブ(マルチウォール型カーボンナノチューブ)、繊維軸方向に結晶面が直交するグラファイト構造を有するナノファイバーがある。中でも多層カーボンナノチューブを用いると常温で触媒前駆物質を還元できる。 Vapor-grown carbon fiber is a fibrous carbon material produced by a vapor phase method using a carbon-containing material such as hydrocarbon as a carbon source. The vapor phase method includes a chemical vapor deposition method and a liquid pulse injection method. Examples of vapor grown carbon fibers used in the present invention include carbon nanofibers and carbon nanotubes. Carbon nanofibers include single-walled carbon nanotubes composed of a single tube, multi-walled carbon nanotubes with multiple tubes (multi-walled carbon nanotubes), and nanofibers with a graphite structure whose crystal plane is perpendicular to the fiber axis direction. is there. Above all, when multi-walled carbon nanotubes are used, the catalyst precursor can be reduced at room temperature.
触媒としては上記した式(1)または式(2)の触媒として機能できるものなら何でも使用できる。一般的には貴金属触媒なかでも白金触媒や白金−ルテニウム触媒が利用されている。触媒前駆物質は還元により触媒になる物質なら何でも利用できる。例えば、白金触媒の場合、ヘキサクロロ白金(IV)酸、テトラクロロ白金(II)酸等の陰イオン型錯体とその塩、ヘキサアンミン白金(IV)塩化物、テトラアンミン白金(II)塩化物等の陽イオン型錯体塩、ジニトロジアンミン白金(II)等の中性錯体等などがある。ヘキサクロロ白金(IV)酸(通称:塩化白金酸と称する。)はそれ自身の還元温度が低いので、燃料電池用電極の触媒前駆物質として望ましい。 Any catalyst can be used as long as it can function as the catalyst of formula (1) or formula (2). In general, a platinum catalyst or a platinum-ruthenium catalyst is used among noble metal catalysts. As the catalyst precursor, any substance that becomes a catalyst upon reduction can be used. For example, in the case of a platinum catalyst, an anionic complex such as hexachloroplatinum (IV) acid, tetrachloroplatinum (II) acid and its salts, positive ions such as hexaammineplatinum (IV) chloride, tetraammineplatinum (II) chloride, etc. Examples include ionic complex salts and neutral complexes such as dinitrodiammineplatinum (II). Hexachloroplatinic (IV) acid (commonly referred to as chloroplatinic acid) is desirable as a catalyst precursor for fuel cell electrodes because of its low reduction temperature.
固体高分子電解質としてはナフィオン(デュポン株式会社の登録商標)に代表されるフッ素置換炭化水素骨格を有するもの、ポリスチレンをスルホン化したものなど各種炭化水素系の電解質などが使用できる。還元処理の雰囲気ガスとして純水素や、不活性ガスと水素の混合ガスなど酸化性ガスを含まず水素を含むガスが使用できる。このときのガス圧力は特に限定されないが、0.2MPa以下の圧力で十分である。還元温度としては固体高分子電解質の劣化温度より低い温度であればよい。ここで固体高分子電解質の劣化温度とは固体高分子電解質の含水率が低下する温度である。還元温度としては望ましくは100℃以下が良く、さらに望ましくは60℃以下、40℃以下、30℃以下が良い。還元温度が低いほど固体高分子電解質への影響は少なく、また処理コストを低くできる。 As the solid polymer electrolyte, various hydrocarbon electrolytes such as those having a fluorine-substituted hydrocarbon skeleton typified by Nafion (registered trademark of DuPont Co., Ltd.) and those sulfonated with polystyrene can be used. As an atmosphere gas for the reduction treatment, a gas containing hydrogen without containing an oxidizing gas such as pure hydrogen or a mixed gas of an inert gas and hydrogen can be used. The gas pressure at this time is not particularly limited, but a pressure of 0.2 MPa or less is sufficient. The reduction temperature may be a temperature lower than the deterioration temperature of the solid polymer electrolyte. Here, the deterioration temperature of the solid polymer electrolyte is a temperature at which the water content of the solid polymer electrolyte decreases. The reduction temperature is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. or lower, 40 ° C. or lower, or 30 ° C. or lower. The lower the reduction temperature, the less the influence on the solid polymer electrolyte and the lower the processing cost.
第2材料は少なくとも気相成長炭素繊維と固体高分子電解質を含むものであり、第1材料は第2材料にさらに触媒前駆物質を含むものである。第1材料、第2材料には必要に応じて他の材料を含んでいてもかまわない。例えば、触媒層の撥水性を制御しガスが三相界面に到達しやすくするためにテトラフルオロエチレンなどの撥水材料を加える場合がある。 The second material includes at least a vapor-grown carbon fiber and a solid polymer electrolyte, and the first material further includes a catalyst precursor in addition to the second material. The first material and the second material may contain other materials as necessary. For example, a water repellent material such as tetrafluoroethylene may be added in order to control the water repellency of the catalyst layer and make it easy for the gas to reach the three-phase interface.
第2材料をシートに成形したのちに触媒前駆物質を含浸させても、第2材料に触媒前駆物質を含浸させたのちにシートに成形しても、第2材料に触媒前駆物質を含浸させ還元処理したのちシートに成形してもよい。第2材料をシートに成形したのちに触媒前駆物質を含浸させればシートの表面に触媒物質が相対的に多く分布する。その結果、還元処理したのちの触媒が表面に相対的に多く分布する。燃料電池の膜・電極接合体を作製するときに、この表面を固体高分子電解質膜側にして接合すれば、電極反応が起こる固体高分子電解質膜との海面付近に相対的に多くの触媒が分布するので、電極反応効率を向上でき、発電性能を向上できる。 Whether the second material is molded into a sheet and then impregnated with the catalyst precursor, or the second material is impregnated with the catalyst precursor and then molded into the sheet, the second material is impregnated with the catalyst precursor and reduced. You may shape | mold into a sheet | seat after processing. If the catalyst precursor is impregnated after forming the second material into a sheet, a relatively large amount of the catalyst substance is distributed on the surface of the sheet. As a result, a relatively large amount of the catalyst after the reduction treatment is distributed on the surface. When producing a membrane / electrode assembly for a fuel cell, if this surface is bonded to the solid polymer electrolyte membrane side, a relatively large amount of catalyst is present near the sea surface with the solid polymer electrolyte membrane where the electrode reaction takes place. Since it is distributed, the electrode reaction efficiency can be improved and the power generation performance can be improved.
シート成形工程において、シートは導電性とガス透過性を有するガス拡散層の上に成形し触媒層付きガス拡散層としてよいし、ETFEフィルムなどの高分子フィルム上にシート成形してもよい。後者の場合、このシートは触媒前駆物質の含浸・還元処理を経て触媒層とされたのち固体高分子電解質膜に接合される。この接合後、高分子フィルムは剥離除去される。 In the sheet forming step, the sheet may be formed on a gas diffusion layer having conductivity and gas permeability to form a gas diffusion layer with a catalyst layer, or may be formed on a polymer film such as an ETFE film. In the latter case, the sheet is impregnated with a catalyst precursor and reduced to form a catalyst layer, which is then joined to a solid polymer electrolyte membrane. After this joining, the polymer film is peeled off.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
気相成長炭素繊維として昭和電工株式会社製のVGCF(昭和電工株式会社の登録商標)を用いた。VGCFは炭素網面が繊維軸に平行なチューブが多層になっている多層カーボンナノチューブで、気相成長法で作製された気相成長炭素繊維の一種である。炭素網面とは6個の炭素原子の共有結合で形成される六員環が連続している面のことである。使用したVGCFは平均外径120nm、平均長さ約3μmである。 VGCF (registered trademark of Showa Denko KK) manufactured by Showa Denko Co., Ltd. was used as the vapor growth carbon fiber. VGCF is a multi-walled carbon nanotube in which tubes having a carbon network surface parallel to the fiber axis are multi-layered, and is a kind of vapor-grown carbon fiber produced by a vapor growth method. The carbon network surface is a surface in which six-membered rings formed by covalent bonds of six carbon atoms are continuous. The VGCF used has an average outer diameter of 120 nm and an average length of about 3 μm.
固体高分子電解質として旭化学株式会社製のアシプレックス(旭化学株式会社の登録商標)SS−1100/50膜液を使用した。アシプレックスSS−1100はフッ化水素系の固体高分子電解質で、これをアルコール系の溶媒に溶解して膜液としたものがアシプレックスSS−1100/50(濃度5wt%)である。触媒前駆物質としてヘキサクロロ白金(IV)酸(石福金属興業株式会社製)を使用した。 Asiplex (registered trademark of Asahi Chemical Co., Ltd.) SS-1100 / 50 membrane solution manufactured by Asahi Chemical Co., Ltd. was used as the solid polymer electrolyte. Aciplex SS-1100 is a hydrogen fluoride-based solid polymer electrolyte. Aciplex SS-1100 / 50 (concentration 5 wt%) is obtained by dissolving this in an alcohol solvent. Hexachloroplatinum (IV) acid (Ishifuku Metal Industry Co., Ltd.) was used as a catalyst precursor.
はじめにVGCF1gとアシプレックス24gを混合し、超音波ホモジナイザーで15分間処理し分散液を得た(第2材料混合工程)。この分散液はペーストになっている。 First, 1 g of VGCF and 24 g of Aciplex were mixed and treated with an ultrasonic homogenizer for 15 minutes to obtain a dispersion (second material mixing step). This dispersion is a paste.
次にこのペーストを使用して厚さ100μmのETEF(エチレンーテトラフルオロエチレン)フィルム上にアプリケータにより300μmの厚さになるよう均一に塗布したのち、常温で約24時間放置し乾燥させてETFEフィルム付シートを成形した(シート成形工程)。 Next, this paste was applied uniformly on an ETEF (ethylene-tetrafluoroethylene) film having a thickness of 100 μm with an applicator to a thickness of 300 μm, and then allowed to stand at room temperature for about 24 hours and dried to give ETFE A sheet with film was formed (sheet forming step).
その後、ETFEフィルム付シートを1wt%エタノール水溶液500cm3にヘキサクロロ白金(IV)酸1gを溶解した触媒前駆物質溶液中に常温で約12時間浸漬した(含浸工程)。触媒前駆物質溶液にわずかにエタノールを含ませたのは溶液をシートに浸透させやすくするためである。ETFEフィルム付シートを触媒前駆物質溶液中から取り出し、表面に付着した溶液をエアブローで除去したのち常温で24時間放置し乾燥させ、第1材料を作製した。 Thereafter, the sheet with the ETFE film was immersed for about 12 hours at room temperature in a catalyst precursor solution in which 1 g of hexachloroplatinic (IV) acid was dissolved in 500 cm 3 of a 1 wt% aqueous ethanol solution (impregnation step). The reason why a slight amount of ethanol is contained in the catalyst precursor solution is to facilitate the penetration of the solution into the sheet. The sheet with the ETFE film was taken out from the catalyst precursor solution, and the solution adhering to the surface was removed by air blowing, then allowed to stand at room temperature for 24 hours and dried to produce a first material.
その後、第1材料を30℃、0.2MPaの水素気流(流量:1000cm3/min)中で1時間還元処理した(還元工程)。最後に未還元のヘキサクロロ白金(IV)酸等を除去するため1N塩酸の1wt%エタノール溶液に浸漬し6時間放置したのちに取り出し、純水洗浄後乾燥した。こうしてETFEフィルム上に燃料電池用電極の触媒層が作製される。 Thereafter, the first material was reduced for 1 hour in a hydrogen stream (flow rate: 1000 cm 3 / min) at 30 ° C. and 0.2 MPa (reduction process). Finally, in order to remove unreduced hexachloroplatinic (IV) acid and the like, it was immersed in a 1 wt% ethanol solution of 1N hydrochloric acid, left for 6 hours, taken out, washed with pure water and dried. Thus, the catalyst layer of the fuel cell electrode is produced on the ETFE film.
作製された触媒層の一部を採取し、粉末X線回折分析を行ってヘキサクロロ白金(IV)酸の還元状態を調査した。粉末X線回折分析のX線源はCuKα線である。 A part of the prepared catalyst layer was sampled and subjected to powder X-ray diffraction analysis to investigate the reduction state of hexachloroplatinic (IV) acid. The X-ray source for powder X-ray diffraction analysis is CuKα rays.
気相成長炭素繊維の代わりにカーボンブラックを使用した。カーボンブラックは炭化水素の不完全燃焼による熱分解で生成される炭素粉末である。比較例1で使用したカーボンブラックはキャボット株式会社製のバルカン(キャボット株式会社製の登録商標)XC−72Rである。 Carbon black was used instead of vapor grown carbon fiber. Carbon black is a carbon powder produced by pyrolysis due to incomplete combustion of hydrocarbons. The carbon black used in Comparative Example 1 is Vulcan manufactured by Cabot Corporation (registered trademark manufactured by Cabot Corporation) XC-72R.
VGCFのかわりにバルカンXC−72Rを使用した以外は実施例1と同様にしてETFEフィルム上に燃料電池用電極の触媒層を作製し、実施例1と同様に粉末X線回折分析を行った。 A catalyst layer for a fuel cell electrode was prepared on an ETFE film in the same manner as in Example 1 except that Vulcan XC-72R was used instead of VGCF, and powder X-ray diffraction analysis was performed in the same manner as in Example 1.
図1は実施例1の粉末X線回折チャート図であり、図2は比較例1の粉末X線回折チャート図である。それぞれの横軸は2θの角度(単位:度)を表している。縦軸はX線回折強度である。実施例1では明瞭な金属白金の回折ピークが見られる。回折ピークの半値幅から金属白金の結晶粒子の大きさは約4nmであることがわかる。これに対して比較例1では金属白金の回折ピークはわずかしか見られない。 FIG. 1 is a powder X-ray diffraction chart of Example 1, and FIG. 2 is a powder X-ray diffraction chart of Comparative Example 1. Each horizontal axis represents an angle (unit: degree) of 2θ. The vertical axis represents the X-ray diffraction intensity. In Example 1, a clear diffraction peak of metallic platinum is observed. From the half-value width of the diffraction peak, it can be seen that the size of the metal platinum crystal particles is about 4 nm. On the other hand, in Comparative Example 1, only a slight diffraction peak of platinum metal is observed.
したがって、VGCFを使用すれば30℃という低温でヘキサクロロ白金(IV)酸を還元することができるため、固体高分子電解質を全く劣化させることなく触媒を還元することができる。 Therefore, if VGCF is used, hexachloroplatinic (IV) acid can be reduced at a low temperature of 30 ° C., so that the catalyst can be reduced without any deterioration of the solid polymer electrolyte.
触媒層は燃料極、酸化剤極とも同様に作製され、ETFEフィルム付のまま固体高分子電解質を燃料極触媒層と酸化剤極触媒層で挟持してホットプレスし接合したのちETFEフィルムを剥離除去する。その後、燃料極触媒層、酸化剤極触媒層のその側にそれぞれガス拡散層を接合し膜・電極接合体を作製する。膜・電極接合体の両側を燃料ガスまたは酸化剤ガスの通路を有するセパレータで挟持することにより燃料電池の単セルが構成される。一般的には単セルを複数個積層することにより燃料電池が構成される。上記した製造方法で製造した燃料電池用電極を使用することによって発電性能に優れた燃料電池ができる。 The catalyst layer is prepared in the same manner for both the fuel electrode and the oxidant electrode. The ETFE film is peeled and removed after the solid polymer electrolyte is sandwiched between the fuel electrode catalyst layer and the oxidant electrode catalyst layer with hot press bonding. To do. Thereafter, a gas diffusion layer is bonded to each of the fuel electrode catalyst layer and the oxidant electrode catalyst layer to produce a membrane / electrode assembly. A single cell of the fuel cell is configured by sandwiching both sides of the membrane-electrode assembly with a separator having a fuel gas or oxidant gas passage. In general, a fuel cell is formed by stacking a plurality of single cells. By using the fuel cell electrode manufactured by the above-described manufacturing method, a fuel cell excellent in power generation performance can be obtained.
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|---|---|
| JP (1) | JP2005108546A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100682030B1 (en) | 2005-12-28 | 2007-02-15 | (주)퓨얼셀플러스 | Method for preparing a metal catalyst-impregnated polymer electrolyte membrane using a supercritical fluid and polymer electrolyte membrane prepared by the method |
-
2003
- 2003-09-29 JP JP2003338333A patent/JP2005108546A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100682030B1 (en) | 2005-12-28 | 2007-02-15 | (주)퓨얼셀플러스 | Method for preparing a metal catalyst-impregnated polymer electrolyte membrane using a supercritical fluid and polymer electrolyte membrane prepared by the method |
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