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J-GLOBAL ID：200903015921416787

燃料電池及び膜電極接合体

Inventor： 大門 英夫 ,  山本 友紀子
Applicant, Patent owner： 日立マクセル株式会社
Agent (1)： 稲毛 諭
Gazette classification：公開公報
Application number (International application number)：2005097700
Publication number (International publication number)：2006278217
Application date： Mar. 30, 2005
Publication date： Oct. 12, 2006
Summary：

【課題】PtRuにSiを含有させる事により、活性の高い(100)面を優先的に配向させたPtRuSi触媒を得る。これにより、PtRuSi触媒の水素及びメタノール酸化活性が高まり、高出力密度の燃料電池を得ることが出来る。同時に、非多孔質担体の使用により、触媒粒子を全て担体表面上に析出担持させて触媒の利用効率を高める事が出来る。【解決手段】少なくとも、燃料極と、酸素極と、これら燃料極と酸素極との間に間挿された固体高分子電解質膜を有する燃料電池及び膜電極接合体において、前記燃料極は、非多孔質カーボン担体上に下記の一般式、 PtRuSi(式中、PtとRuの原子比が40:60〜90:10であり、Si含有量は2~50at.%である)から成る三元系触媒が担持された事を特徴とする燃料電池及び膜電極接合体。【選択図】無し。

Claim (excerpt)：

少なくとも、燃料極と、酸素極と、これら燃料極と酸素極との間に間挿された固体高分子電解質膜を有する燃料電池において、前記燃料極はカーボン担体上に下記の一般式、 PtRuSi で示される三元系微粒子かなる触媒が担持された事を特徴とする燃料電池。

IPC (5)：

H01M 4/92 ,  H01M 4/90 ,  H01M 4/96 ,  H01M 8/02 ,  H01M 8/10

FI (5)：

H01M4/92 ,  H01M4/90 M ,  H01M4/96 B ,  H01M8/02 E ,  H01M8/10

F-Term (30)：

5H018AA06 ,  5H018AA07 ,  5H018AS02 ,  5H018AS07 ,  5H018BB01 ,  5H018BB03 ,  5H018BB06 ,  5H018BB08 ,  5H018BB12 ,  5H018BB13 ,  5H018BB16 ,  5H018BB17 ,  5H018DD08 ,  5H018EE03 ,  5H018EE05 ,  5H018EE08 ,  5H018EE10 ,  5H018EE17 ,  5H018HH02 ,  5H018HH05 ,  5H026AA06 ,  5H026AA08 ,  5H026CX04 ,  5H026EE02 ,  5H026EE05 ,  5H026EE08 ,  5H026EE18 ,  5H026HH01 ,  5H026HH02 ,  5H026HH05

Patent cited by the Patent：

Cited by applicant (2)

• 特開昭56-155645号公報
  
• 特開昭57-5266号公報一般的に、高比表面積のカーボン担体を使用してPt触媒を合成すると、Pt触媒の粒径が減少し、高比表面積のPt触媒が得られる事が知られている(例えば参考文献3)。この傾向は、PtRu触媒についても同様である(例えば参考文献4)。しかし、高比表面積のカーボン担体は多孔質であり、担体中には極めて多くの微細孔が存在する。この微細孔内に析出した触媒粒子はメタノールや水素ガスの酸化反応に関与する確立が大きく低下する。このため、高価なPtRu触媒の使用効率を向上させ、出来るだけ少ない触媒量で電池特性を高めるという目標に対して、多孔質カーボン担体の使用は逆行するものである。高比表面積の多孔質カーボン担体を使用すると、粒径5nm未満のPtRu触媒を合成する事は可能になるが、触媒の利用効率向上の観点からはマイナスの効果になる。このように触媒粒径減少による活性向上と触媒利用効率向上の間にはトレードオフの関係がある。一方、アセチレンブラックやマルチウォールカーボンナノチューブの非多孔質カーボン担体を使用すれば、全てのPtRu触媒粒子を担体表面に析出させる事が出来、触媒の利用効率を大幅に高める事が出来る。しかし、これらの非多孔質カーボン担体には微細孔が全く存在しないため、その比表面積は20〜140m2/gと小さい(例えば、非多孔質マルチウォールカーボンナノチューブの比表面積は20〜35m2/g程度、非孔質アセチレンブラックの比表面積は60〜140m2/g程度である。非多孔質カーボン担体の比表面積は、例えば、多孔質カーボン担体であるケッチェンブラック600JDの比表面積1270m2/gに比べて一桁から二桁小さい)。比表面積の小さいカーボン担体を使用してPtやPtRu触媒を合成すると、その粒径が増大する事は前記した参考文献に示されている。従って、先にも述べたが、触媒粒子の利用効率を高めるため、微細孔が無い非多孔質カーボン担体を使用すると、PtRu触媒の粒径が増大し、PtRu触媒の比表面積が減少して触媒活性が低下するというトレードオフの関係が存在している。