JP4620341B2 - 燃料電池用電極触媒 - Google Patents
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Description
石油系ピッチを原料とし、窒素ガス中400℃〜700℃で炭化処理した後、炭酸ガスを一定流速で流した加熱炉中で、900℃〜1100℃で1〜3時間処理(賦活処理)することにより炭素表面に細孔を導入した。表1に上述の方法で作製したアモルファス炭素の各種物性をまとめて示す。表中の各種物性は以下の方法で測定した。平均粒子径dprimは透過電子顕微鏡写真をもとにして、約100個の粒子サイズの統計的平均値を採用した。アモルファス炭素の比表面積SBET、全細孔容積Vt、ミクロ細孔容積Vmicroは、窒素ガスの吸着測定により評価した。ガス吸着測定は日本ベル社製のBELSOROP36を用い、付属する解析ソフトにより各種物性値を算出した。即ち、比表面積SBETはBET解析により表面積を算出し、ミクロ細孔容積Vmicroは、いわゆるt−プロット解析法を適用して算出した。全細孔容積Vtは、BJH法による解析の細孔容積(ミクロ孔の容積を含まない容積が算出される)とVmicroとの和として算出した。ここで、ミクロ孔は2nm未満のサイズ(円柱状の細孔であれば直径、スリット形状の細孔であればスリット幅に相当)の細孔を表すものである。
市販品のカーボンブラックであるVulcan XC−72(昭和キャボット社製)を担体に用いた。平均粒子径は30nm、BET法による比表面積は215m2/g、直径2nm未満のミクロ細孔容積は0.0cm3/gであった。
実施例1で作製したアモルファス炭素1に白金を30質量%担持した電極触媒と造孔剤(三井・デュポンフロロケミカル株式会社製PTFE分散液30−J)及び高分子固体電解質(アルドリッチ製試薬5%ナフィオン溶液)を用いて調製したスラリーをポリテトラフルオロエチレンシート上に塗布、乾燥し、触媒層を形成した。得られた触媒層を2.5cm角に切り取り、ホットプレス(130℃、100kg/cm2)で固体高分子電解質膜(デュポン社製Nafion112)に圧着し、ポリテトラフルオロエチレンシートを剥がして、電極薄膜の有効面積6.25cm2である膜・電極集合体を作製した。このときの、電極有効面積あたりのアノード白金使用量が0.03mg/cm2、カソード白金使用量が0.059mg/cm2であった。この膜・電極集合体を市販の試験用セルに装着し、80℃、1気圧、水蒸気飽和の純水素200ml/min.と純酸素200ml/min.を導入したときの燃料電池出力電圧と電流の関係を測定し、その結果を図1にプロットした。電極触媒の全白金使用量が電極有効面積当たり0.1mg/cm2以下ながら、出力電流密度0.1A/cm2における出力電圧が0.814Vの高い値であり、かつ大きい出力電流密度、例えば1A/cm2における出力電圧が0.575Vであり、その低下が小さい。
実施例2において、電極有効面積当たりのカソード白金使用量を0.018mg/cm2とした他は、実施例2と同様の燃料電池試験セルを作製し、実施例2と同様の条件で燃料電池出力電圧と電流の関係を測定し、その結果を図1にプロットした。電極触媒の全白金使用量が電極有効面積当たり0.05mg/cm2以下と、実施例2よりさらなる削減し、カソード白金量を0.018mg/cm2の顕著に少ない使用量ながら、出力電流密度0.1A/cm2における出力電圧が0.762Vの高い値であり、かつ比較的に大きい出力電流密度、例えば0.6A/cm2においても燃料電池として機能していることが確認された。
比較例1で作製した電極触媒を用い、アノード白金使用量が0.03mg/cm2、カソード白金使用量が0.063mg/cm2(比較例2)と0.038mg/cm2(比較例3)である燃料電池試験セルを、実施例2と同様の方法で作製し、実施例2と同様の条件で燃料電池出力電圧と電流の関係を測定し、その結果を図1にプロットした。
実施例1で作製したアモルファス炭素1〜3を電極触媒の担体に使用して、実施例1と同様の触媒担持方法で白金を担持し、白金質量%が5%、20%、40%、60%、及び70%である電極触媒を得た。かかる電極触媒を用い、実施例2と同様の膜・電極集合体方法で、電極有効面積当たり、アノード白金使用量が約0.03mg/cm2、カソード白金使用量が約0.06mg/cm2である膜・電極集合体を作製し、これを燃料電池試験セルに組み込み、実施例2と同様の条件で燃料電池出力電圧と電流の関係を測定した。表2、3に、出力電流密度が0.1A/cm2と1A/cm2における電池電圧を示す。
比較例1と同様にして、白金質量%が5%、20%、40%、60%、及び70%である電極触媒を得た。かかる電極触媒を用い、実施例2と同様の膜・電極集合体方法で、電極有効面積当たり、アノード白金使用量が約0.03mg/cm2、カソード白金使用量が約0.06mg/cm2である膜・電極集合体を作製し、これを燃料電池試験セルに組み込み、実施例2と同様の条件で燃料電池出力電圧と電流の関係を測定した。表2に、出力電流密度が0.1A/cm2における電池電圧を示す。
Claims (6)
- 触媒を担持してなる担体がアモルファス炭素粉末であり、担持される触媒は少なくとも白金である燃料電池用電極触媒であって、
前記アモルファス炭素粉末が、15〜80nmの平均粒子径、2000m2/g以上のBET法による比表面積を有すると共に、直径2nm未満の細孔の細孔容積の総計が0.8cm3/g以上、かつ、直径2nm未満の細孔が占める細孔容積の総計が全細孔容積の60%以上、担持される触媒量が触媒全体の5〜70質量%であることを特徴とする燃料電池用電極触媒。 - 前記比表面積が2500m2/g以上である請求項1記載の燃料電池用電極触媒。
- 前記2nm未満の細孔が占める細孔容積の総計が全細孔容積の85%以上である請求項1記載の燃料電池用電極触媒。
- 前記白金の担持量が触媒全体の20〜70質量%である請求項1記載の燃料電池用電極触媒。
- 前記電極触媒が、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、銅及びバナジウムから選ばれる1種以上の金属をさらに含有する請求項4記載の燃料電池用電極触媒。
- 前記電極触媒が、固体高分子型燃料電池用カソード電極触媒である請求項1〜5のいずれかに記載の燃料電池用電極触媒。
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JP2007250274A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Cataler Corp | 貴金属利用効率を向上させた燃料電池用電極触媒、その製造方法、及びこれを備えた固体高分子型燃料電池 |
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JP5998275B2 (ja) * | 2013-04-25 | 2016-09-28 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池用触媒ならびに当該燃料電池用触媒を用いる電極触媒層、膜電極接合体および燃料電池 |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003292316A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Osaka Gas Co Ltd | 金属担持炭素材料、該炭素材料からなるガス吸蔵材及び該ガス吸蔵材を用いるガス貯蔵方法並びに燃料電池用電極材料 |
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JPH05166513A (ja) * | 1991-12-16 | 1993-07-02 | Osaka Gas Co Ltd | 燃料電池用電極基板及びその製造法 |
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---|---|---|---|---|
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