DE60304517T2 - Anode für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen - Google Patents

Anode für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen Download PDF

Info

Publication number
DE60304517T2
DE60304517T2 DE60304517T DE60304517T DE60304517T2 DE 60304517 T2 DE60304517 T2 DE 60304517T2 DE 60304517 T DE60304517 T DE 60304517T DE 60304517 T DE60304517 T DE 60304517T DE 60304517 T2 DE60304517 T2 DE 60304517T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
water
fuel
layer
catalyst
polymer electrolyte
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60304517T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60304517D1 (de
Inventor
Tomoyuki Hiratsuka-shi Tada
Masahiko Hiratsuka-shi Inoue
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd, Tanaka Kikinzoku Kogyo KK filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of DE60304517D1 publication Critical patent/DE60304517D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60304517T2 publication Critical patent/DE60304517T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • 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
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • 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
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H01M4/861—Porous electrodes with a gradient in the porosity
    • 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
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H01M4/8615—Bifunctional electrodes for rechargeable cells
    • 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
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8807—Gas diffusion layers
    • 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
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/881—Electrolytic membranes
    • 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
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • 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
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
    • H01M4/926—Metals of platinum group 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
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04171—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal using adsorbents, wicks or hydrophilic material
    • 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
    • H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
    • H01M2004/8684—Negative electrodes
    • 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
    • H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
    • H01M4/8657—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites layered
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04238—Depolarisation
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle, in welcher die Reduktion der Elektrodenleitungsfähigkeit auch unter durch eine Unterbrechung der Brennstoffzufuhr oder dergleichen verursachten Bedingungen eines niedrigen Brennstoffstands erschwert stattfindet.
  • BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
  • Brennstoffzellen sind für ein Energieerzeugungssystem der nächsten Generation sehr aussichtsreich. Insbesondere ist eine feste Polymerelektrolytbrennstoffzelle unter Verwendung eines festen Polymerelektrolyten als Elektrolyt als Energieversorgung für elektrische Fahrzeuge viel versprechend, da sie verglichen mit anderen Brennstoffzelltypen wie eine Phosphorsäurebrennstoffzelle bei relativ geringen Temperaturen arbeitet und kompakt ist.
  • 3 zeigt schematisch die Struktur einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle. Wie in 3 dargestellt, weist die feste Elektrolytbrennstoffzelle 1 eine laminierte Struktur auf, die aus zwei Elektroden, einer Brennstoffelektrode 10 und einer Luftelektrode 11, und einer zwischen diesen Elektroden eng gehaltenen festen Polymerelektrolytmembran 12 besteht. Zudem ist eine Dispersionsschicht 13 zum Zuführen von Brennstoff über jede der Elektroden bereitgestellt, und des Weiteren ist eine Mehrzahl an Brennelementen 14 zum Unterteilen der Zellen der Brennstoffzelle eingebaut. In dieser festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle 1 wird der aus Wasserstoff oder Methanol bestehende Brennstoff der Brennstoffelektrode 10 zugeführt, um zum Erzeugen eines Proton oxidiert zu werden; wird Sauerstoff oder Luft der anderen Luftelektrode 12 zugeführt, um zu einem Sauerstoffion reduziert zu werden; und wird das Sauerstoffion mit dem von der Brennstoffelektrode 10 an der festen Polymerelektrolytmembran 12 vorbei gewanderten Proton kombiniert, um Wasser zu bilden, wobei diese Reaktionen zur Erzeugung von elektrischer Energie führen.
  • Die festen Polymerelektrolytbrennstoffzellen, die Anforderungen wie ausreichende Energieerzeugungsleistungsfähigkeit oder Reduktion der Gerätgröße erfüllen, wurden entwickelt und werden zur praktischen Verwendung weiterentwickelt. Jedoch wurde in den letzten Jahren das neue Problem erkannt, dass die Zellleistungsfähigkeit unter Brennstoffmangel beim Betrieb der Brennstoffzelle reduziert wird. Spezieller wird, wenn aus gewissen Gründen während des Normalbetriebs der Brennstoffzelle abnormale Zustände der Brennstoffzufuhr auftreten, die Elektrodenleistungsfähigkeit in der Brennstoffelektrode durch den Brennstoffmangel reduziert, wodurch die Zellleistungsfähigkeit reduziert und dadurch die konstante Zufuhr von elektrischer Energie unterbrochen wird.
  • Beim Auftreten einer derartigen Reduktion der Elektrodenleistungsfähigkeit aufgrund von Brennstoffmangel wäre die Aufhebung der elektrischen Energiezufuhr zeitlich begrenzt und nicht kritisch, wenn die Leistungsfähigkeit durch die erneute Normalisierung der Brennstoffzufuhr wieder hergestellt werden könnte. Jedoch wurde gemäß den früheren Berichten erkannt, dass die Reduktion der Elektrodenleistungsfähigkeit aufgrund von Brennstoffmangel unumkehrbar ist und nicht vollständig wieder hergestellt werden kann, wenn die Brennstoffzufuhr wieder anläuft.
  • Unter den Maßnahmen für diese Probleme der unumkehrbaren Leistungsfähigkeitsreduktion aufgrund von Brennstoffmangel würde es sich erstens darum handeln, ein Zufuhrsystem zu errichten, in welchem die Brennstoffzufuhr niemals stoppt. Jedoch wäre es auch dann, wenn Verbesserungen eines derartigen peripheren Systems möglich wären, bevorzugt, Verbesserungen auch an einer Brennstoffzelle oder an einer Elektrode selbst durchzuführen, die die Leistungsfähigkeitsreduktion während des Brennstoffmangels verhindern, wenn mögliche Störfälle vermutet werden.
  • Als Maßnahmen für eine Brennstoffzelle oder eine Elektrode selbst wurden Verbesserungen der die Elektroden oder die Elektrodenstruktur zusammensetzenden Katalysatoren genannt. Als Verbesserung von Katalysatoren ist es z.B. bekannt, einer Katalysatorschicht Rutheniumoxid (RuO2) oder Iridiumoxid (IrO2) zuzusetzen. Als zusätzliche Maßnahmen zur Verbesserung ist es wirksam, dass der aufzubringende Träger aus denjenigen Trägern, die stabile Oxidationseigenschaften aufweisen, wie gaphitischem Kohlenstoff oder Titanoxid (Ti4O7) ausgewählt wird, und dass zudem die Ladung der Katalysatorteilchen auf dem Träger erhöht wird (verwiesen wird auf die internationalen Veröffentlichungen WO 01/15247 und WO 01/15254 für Einzelheiten über die Verbesserungsmodelle in Bezug auf diese Katalysatoren).
  • Des Weiteren ist es als Maßnahmen in Bezug auf die Verbesserung von Elektrodenstrukturen möglich, die Leistungsfähigkeitsreduktion während eines Brennstoffmangels durch das Verfahren zum Erhöhen des Wassergehalts in Elektroden oder durch Ermöglichen der Unterdrückung der Abfuhr von Wasser für die Katalysatorschicht oder die Diffusionsschicht, die die Elektroden zusammensetzt, zu minimieren (verwiesen wird auf die internationale Veröffentlichung WO 01/15255 für Details über das Verbesserungsmodell).
  • Obwohl diese Maßnahmen wirksam sind, sind sie nach Meinung der Erfinder jedoch nicht ausreichend, und eine messbare Reduktion der Leistungsfähigkeit während eines Brennstoffmangels ist auch dann zu erkennen, wenn diese Maßnahmen ergriffen werden. Deshalb besteht Bedarf danach, nach weiteren Verbesserungen zu suchen, die sich von diesen Maßnahmen unterscheiden.
  • WO 00/72391 beschreibt eine Membran-Elektroden-Anordnung zur Verwendung in einer Brennstoffzelle, die ein Gemisch aus einem ionomeren Material, einem elektrisch leitenden Material und einem Katalysator umfasst.
  • US 2002/0015879 offenbart eine ein Substrat und einen Bestandteil auf Kohlenstoffbasis umfassende Brennstoffzellen-Anoden-Struktur, die angeblich wenig oder keine Korrosionsfestigkeit aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter dem vorstehend beschriebenen Hintergrund gebildet, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle bereitzustellen, in welcher die Reduktion der Elektrodenleistungsfähigkeit auch bei der möglichen Bildung von Brennstoffmangel erschwert stattfindet.
  • WO-A-01/15247 offenbart eine Brennstoffzelle mit einer Anodenstruktur für einen Spannungsumkehrspielraum. Eine Zellspannungsumkehr kann auftreten, wenn die Zelle eine unangemessene Brennstoffzufuhr erhält (d.h. Brennstoffentkräftung). Während der Entkräftung können andere Reaktionen als Brennstoffoxidation an der Brennstoffzellanode, einschließlich Wasserelektrolyse und Oxidation von Anodenbestandteilen stattfinden. Den Brennstoffzellen kann durch gegenüber der Oxidation von Anodenbestandteilen begünstigte Wasserelektrolyse durch Einbringen einer Katalysatorzusammensetzung an der Anode zum Begünstigen der Wasserelektrolysereaktion zusätzlich zu dem typischen Anodenelektrokatalysator zum Begünstigen von Brennstoffoxidation ein zusätzlicher Spielraum geschaffen werden. Die Brennstoffelektrode dieses früheren Dokuments schließt mindestens eine Reaktionsschicht und mindestens eine wasserzersetzende Schicht ein. Dieses Dokument bildet den vorcharakterisierenden Teil von Anspruch 1.
  • Erfindungsgemäß ist eine Apparatur und ein Verfahren wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt bereitgestellt. Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung klar.
  • Zum Erzielen der vorstehenden Aufgabe untersuchten die Erfinder zuerst die Faktoren der Leistungsfähigkeitsreduktion von Brennstoffelektroden während eines Brennstoffmangels und überlegten, dass der Faktor die Tatsache beinhaltet, dass eine in den Brennstoffelektroden erzeugte dominant Reaktion während des Brennstoffmangels variiert.
  • Dieser Punkt wird nun erklärt, indem als Beispiel ein Fall verwendet wird, in welchem Wasserstoff als Brennstoff angewandt wird. An der Brennstoffelektrode in einem Zustand, in welchem Brennstoff zugeführt wird, wird durch eine katalytische Oxidation von Wasserstoffmolekülen ein Proton erzeugt, und diese Zersetzungsreaktion von Wasserstoffmolekülen ist gewöhnlich dominant. Das Potential der Brennstoffelektrode in diesem Zustand beträgt etwa 0 V (in Bezug auf die Wasserstoffelektrode). Dem gegenüber erfolgt beim Bilden des Brennstoffmangels die Elektrolysereaktion des im Brennstoff enthaltenen oder von der Brennstoffelektrode oder einem festen Polymerelektrolyten festgehaltenen Wassers an der Brennstoffelektrode, um ein fehlendes Proton zuzuführen, und diese Reaktion wird dominant. Das Potential der Elektrolyse von Wasser beträgt 1,23 V oder hö her (in Bezug auf die Wasserstoffelektrode). Deshalb erhöht die Bildung des Brennstoffmangels das Potential der Brennstoffelektrode.
  • Die Erfinder überlegten, dass derartige Veränderungen der Umgebung für die Brennstoffelektrode (Zunahme des Potentials) eine gewisse Veränderung im Brennstoffelektrodenkatalysator verursachten, was zur Reduktion der Aktivierung führte. Folglich untersuchten die Erfinder die am Katalysator erfolgende Veränderung und überlegten, dass die Potentialzunahme die Bildung eines gewissen Films auf der Oberfläche des Katalysators verursacht und der Film die Aktivität des Katalysators reduziert. Zudem überlegten die Erfinder, dass die Bildung des Films unumkehrbar ist und der Film sich auch dann nicht zersetzt oder verschwindet, wenn die Brennstoffzufuhr nach dem Brennstoffmangel normalisiert wird, sondern auf der Oberfläche des Katalysators zurück bleibt, wodurch die Reaktivierung des Katalysators verhindert wird.
  • Nach der vorstehend beschriebenen Überlegung fanden die Erfinder, dass das durch die vorliegende Erfindung zu lösende Problem durch Bereitstellen einer Brennstoffelektrode mit einer mehrschichtigen Struktur gelöst werden kann, in welcher als Mittel zum Unterdrücken der Leistungsfähigkeitsreaktion der Brennstoffelektrode aufgrund von Brennstoffmangel eine Schicht zum bevorzugten Begünstigen der Elektrolysereaktion von Wasser während eines Brennstoffmangels bereitgestellt wird, so dass das Auftreten der Elektrolysereaktion von Wasser in dem Bereich zum Beschleunigen der Brennstoffzellreaktion verhindert wird, und stießen auf die vorliegende Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle zum Beschleunigen einer Brennstoffzellreaktion zum Oxidieren des durch die Diffusionsschicht eingebrachten Brennstoffs bereit, umfassend mindestens eine Reaktionsschicht, welche mit einer festen Polymerelekt rolytmembran in Kontakt ist und die Brennstoffzellreaktion beschleunigt, und mindestens eine wasserzersetzende Schicht, die mit der Diffusionsschicht in Kontakt ist und das Wasser in der Brennstoffelektrode elektrolytisch zersetzt und welche ein Gemisch aus einem Edelmetallkatalysator und einem wasserabweisenden Harz umfasst.
  • Folglich stellt die vorliegende Erfindung eine Brennstoffzellelektrode mit einer mehrschichtigen Struktur bereit, die im Allgemeinen eine einzelne Schicht und mindestens eine Elektrodenschicht (wasserzersetzende Schicht), zum bevorzugten Durchführen der Wasserzersetzung, aufweist, wodurch das Vermeiden des Einflusses der Elektrolyse von Wasser auf die andere Elektrodenschicht (Reaktionsschicht) die die Ladung der Brennstoffzellreaktion annimmt, ermöglicht wird. Mit dieser Struktur erfolgt auch während eines Brennstoffmangels keine Wasserzersetzungsreaktion an der Reaktionsschicht, so dass die Reduktion der Leistungsfähigkeit, insbesondere die unumkehrbare Reaktion der Leistungsfähigkeit erschwert stattfindet.
  • Folglich enthalten derartige Strukturen der wasserzersetzenden Schicht, die die Wasserelektrolyse bevorzugt durchführen, ein wasserabweisendes Harz zusätzlich zu dem Katalysator, der die Elektrolysereaktion von Wasser begünstigen kann. Die Elektrode für Brennstoffzellen schließt typischerweise ein Gemisch aus einem Katalysator zum Begünstigen der Brennstoffzellreaktion und ein Ionenaustauschharz ein. Wie hier nachstehend beschrieben, schließt die Reaktionsschicht zum Beschleunigen der Brennstoffzellreaktion in der vorliegenden Erfindung häufig eine derartige Konstruktion ein. Dem gegenüber ist es nötig, das das Ionenaustauschharz ersetzende wasserabweisende Harz zuzumischen, um eine Funktion als wasserzersetzende Schicht aufzuweisen. Obwohl der Faktor zum Begünstigen der Wasserzersetzung durch Annehmen einer derartigen Konstruktion nicht unbedingt klar ist, überlegen die Erfinder, dass das Mischen des Katalysators mit dem wasserabweisenden Harz die Besetzung von Wasser in den Löchern der Gemisch schicht unterdrückt. Insbesondere werden die Löcher in der Gemischschicht des Katalysators und des Ionenaustauschharzes leicht von Wasser besetzt, und sind die Löcher mit Wasser gefüllt, wird die Diffusion von durch die Elektrolyse von Wasser gebildetem Sauerstoff verhindert, so dass das Fortschreiten der Elektrolysereaktion von Wasser unterbrochen wird, wodurch die bevorzugte Wasserzersetzungsreaktion verhindert wird. Dem gegenüber wird erwogen, dass das Mischen des wasserabweisenden Harzes die Besetzung der Löcher in der Schicht mit Wasser vermeiden und den Diffusionsweg des herzustellenden Wassers gewährleisten kann, wodurch die Elektrolysereaktion von Wasser begünstigt wird.
  • Die Katalysatoren zum Zusammensetzen der wasserzersetzenden Schicht schließen vorzugsweise Edelmetallkatalysatoren in Bezug auf die katalytische Aktivität und vorzugsweise diejenigen, in welchen ein oder mehrere Edelmetalle, ausgewählt aus Platin, Ruthenium, Iridium und Silber auf einem Träger als Katalysatorbestandteile getragen werden, ein. Des Weiteren schließen die Katalysatoren besonders bevorzugt diejenigen ein, in welchen eine Legierung aus mindestens zwei Metallen von diesen Edelmetallen wie Platin-Ruthenium oder Platin-Iridium getragen werden. Daher sind diese Legierungskatalysatoren in Bezug auf die katalytische Aktivität und Stabilität ausgezeichnet. Kohlenstofffeinpulver, die als Katalysatorträger allgemein verwendet wurden, sind für den Träger bevorzugt. Weiterhin beträgt die Beladung der katalytischen Bestandteile zu dem Träger vorzugsweise 10 bis 60% in Bezug auf das Gewährleisten von Aktivität und Reduzierung der Größe der gesamten Elektrode.
  • Wasserabweisende Harze wie PTFE, PFA, PVDF und PFEP können angewandt werden. Das Verhältnis des Katalysators zu dem wasserabweisenden Harz zum Zusammensetzen der wasserzersetzenden Schicht beträgt vorzugsweise 4:1 bis 1:4 in Bezug auf das Gewichtsverhältnis des Katalysatorträgergewichts zu dem Gewicht des wasserabweisenden Harzes. Damit die wasserzersetzende Schicht die Elektrolyse von Wasser bevorzugt durchführt, ist es nötig, dass ein gewisser Ge halt an wasserabweisendem Harz zugemischt wird, da das Eindringen von Wasser in die Löcher unterdrückt werden muss. Ist jedoch der Gehalt an wasserabweisendem Harz zu hoch, nimmt das Vermögen der wasserzersetzenden Schicht zum Tragen von Wasser ab, was dazu führt, dass zugelassen wird, dass die Elektrolyse von Wasser nur schwer stattfindet. In Bezug auf das Gleichgewicht der Beiden ist der vorstehend beschriebene Bereich geeignet.
  • Die wasserzersetzende Schicht kann auch eine kleine Menge des Ionenaustauschharzes einschließen. Jedoch ist der Gehalt (das Verhältnis) des Ionenaustauschharzes in diesem Falle vorzugsweise kleiner als der Gehalt des Ionenaustauschharzes in der nachstehend zu beschreibenden Brennstoffelektrode. Dies liegt daran, dass ein zu hoher Gehalt des Ionenaustauschharzes die Besetzung der Löcher in der wasserzersetzenden Schicht erhöht und eine Sauerstoffdiffusion verhindern kann. Folglich beträgt der Gehalt des Ionenaustauschharzes speziell vorzugsweise 33 Gew.-% oder weniger in Bezug auf das Gesamte des Katalysators und des wasserabweisenden Harzes.
  • Zudem wird gemäß den Erfindern die Wirkung zum Zersetzen des Wassers in der wasserzersetzenden Schicht durch Versehen der wasserzersetzenden Schicht mit einer porösen Struktur, die poröser als die Reaktionsschicht ist, beachtlich. Dies ist deutlich zu beobachten, wenn die wasserzersetzende Schicht ein Gemisch aus dem Katalysator, dem wasserabweisenden Harz und dem Ionenaustauschharz ist und die Reaktionsschicht auch in einer ähnlichen Struktur wie vorstehend beschrieben gebildet wird. Die Wirksamkeit zum Zersetzen von Wasser in der wasserzersetzenden Schicht wird verbessert, da die poröse Struktur die Löcher zum Verbessern der Diffusion von Sauerstoff erhöht wird, wodurch die Wasserelektrolyse begünstigt wird.
  • Verglichen mit der vorstehend beschriebenen wasserzersetzenden Schicht werden diejenigen mit einer ähnlichen Konstruktion wie herkömmliche Brennstoffelektroden für Brennstoffzellen auf die Reaktionsschicht in Kontakt mit der festen Polymerelektrolytmembran aufgebracht. Hier schließt die Konstruktion für die Reaktionsschicht grundsätzlich ein Gemisch aus dem Katalysator zum Begünstigen der Brennstoffzellreaktion und dem Ionenaustauschharz ein. Für den Katalysator werden Edelmetallkatalysatoren wie ein Platinkatalysator und ein Platin-Ruthenium-Legierungskatalysator verwendet. Die Beladung des Katalysators beträgt vorzugsweise 30 bis 60%. Des Weiteren schließen die aufzubringenden Austauschharze diejenigen mit denselben Eigenschaften wie diejenigen, die in der festen Polymerelektrolytmembran verwendet werden, z.B. Perfluorsulfonsäure ein. Das Mischverhältnis des Katalysators zu dem Ionenaustauschharz beträgt vorzugsweise 1:0,5 bis 1:2,0 in Bezug auf das Gewichtsverhältnis des Gewichts des Trägers des Katalysators zu dem Gewicht des Ionenaustauschharzes.
  • Die Reaktionsschicht kann in einigen Fällen wasserabweisende Harze einschließen. Für das wasserabweisende Harz kann in diesen Fällen dasjenige verwendet werden, das denjenigen, die in der wasserzersetzenden Schicht verwendet werden, gleicht. Die zuzusetzende Menge des wasserabweisenden Harzes beträgt vorzugsweise 33 Gew.-% oder weniger in Bezug auf das Gesamte des Katalysators und des Ionenaustauschharzes.
  • Die erfindungsgemäße Brennstoffelektrode kann sowohl für die Reaktionsschicht als auch die wasserzersetzende Schicht mindestens eine Schicht einschließen, jedoch kann jede der Schichten eine Mehrzahl an Schichten einschließen. Zum Beispiel kann die wasserzersetzende Schicht ein Laminat aus einer Mehrzahl an wasserzersetzenden Schichten mit unterschiedlichen Mischverhältnissen oder dergleichen des Katalysators zu dem wasserabweisenden Harz einschließen. Auch waren für die Reaktionsschicht Brennstoffelektroden mit einer mehrschichtigen Struktur mit unterschiedlichen Katalysatortypen und Mischverhältnissen bekannt, und die Reaktionsschicht der vorliegenden Erfindung kann eine derartige Struktur einschließen. Jedoch schließt eine bevorzugte Form diejenige ein, bei welcher beide Schichten einzelne Schichten einschließen, und besonders bevorzugt ist diejenige, in welcher die wasserzersetzende Schicht einzeln vorliegt. Da die Herstellung der Elektrode durch die einzelne Schicht leichter wird, und zum Unterdrücken der Leistungsfähigkeitsreduktion während eines Brennstoffmangels ist dadurch, dass eine Mehrzahl an wasserzersetzenden Schichten vorliegt, keine besondere Verbesserung in der Wirkung zu beobachten.
  • Gemäß der vorstehenden Beschreibung schließen die Modi der Brennstoffelektrode für eine erfindungsgemäße feste Polymerelektrolytbrennstoffzelle vier in 1 dargestellte Typen ein. 1 veranschaulicht insgesamt vier Muster, einschließlich zwei Mustern ((a) und (b)) für die Fälle des Aufbringens eines Gemischs aus einem Katalysator und einem Ionenaustauschharz auf eine Reaktionsschicht, und zwei Muster ((c) und (d)) für die Fälle, in welchen die Reaktionsschicht des Weiteren ein wasserabweisendes Harz einschließt. Diese vier Muster werden als Grundmuster verwendet, in welchen die Typen und Mischverhältnisse für jeden der Bestandteile geeignet eingestellt werden können, um Brennstoffelektroden abhängig von verschiedenen Verwendungen von Brennstoffzellen herzustellen.
  • Die erfindungsgemäße Brennstoffelektrode weist eine mehrschichtige Struktur auf, die aus mindestens zwei Schichten besteht. Zur Herstellung derselben ist es bevorzugt, eine Reaktionsschicht auf der Oberfläche einer festen Polymerelektrolytmembran zu bilden, eine wasserzersetzende Schicht auf einer Diffusionsschicht zu bilden und die Reaktionsschicht und die wasserzersetzende Schicht zu verbinden. Bei der Herstellung von Brennstoffzellelektroden wird im allgemeinen eine gemischte Paste (Katalysatorpaste) eines Katalysators mit einem Harz hergestellt und die Paste auf die Oberfläche entweder einer festen Polymerelektrolytmembran oder einer Diffusionsschicht aufgebracht, getrocknet und heißgepresst, um eine feste Elektrode zu bilden. In diesem Fall hängt die Dichte der Elektrode von dem Substrat, auf welches die Paste aufgebracht wird, ab, und eine poröse Elektrode kann durch Aufbringen der Paste auf ein poröses Substrat und Ausbrennen hergestellt werden. Wie vorstehend beschrieben, ist die wasserzersetzende Schicht vorzugsweise porös. Nach dieser Überlegung ist es möglich, eine poröse wasserzersetzende Schicht unter Verwendung einer porösen Diffusionsschicht als Substrat zum Aufbringen der Paste herzustellen. Folglich ist es möglich, eine Elektrode mit mehrschichtiger Struktur einer bevorzugten Ausführungsform durch Bilden einer porösen wasserzersetzenden Schicht auf der Diffusionsschichtseite und Bilden einer Reaktionsschicht auf der Polymermembranseite zu erzielen, wodurch ein Unterschied in den Dichten zwischen den beiden Schichten bereitgestellt wird.
  • Jedoch erkannten die Erfinder, dass die Wirkung der vorliegenden Erfindung unter Verwendung z.B. eines Katalysator/Ionenaustauschharz-Gemischs für die Reaktionsschicht und eines Gemischs aus Katalysator/wasserabweisendem Harz für die wasserzersetzende Schicht ohne die Verwendung einer porösen wasserzersetzenden Schicht gezeigt wird. Folglich kann, wenn die Dichte der wasserzersetzenden Schicht erwägungshalber nicht verschlechtert ist, die Brennstoffelektrode durch Bilden sowohl der Reaktionsschicht als auch der wasserzersetzenden Schicht auf entweder einer Polymermembran oder einer Diffusionsschicht bereitgestellt werden.
  • Des Weiteren ist der Brennstoff, der der erfindungsgemäßen Brennstoffelektrode zuzuführen ist, nicht besonders beschränkt und kann so genannten Spaltwasserstoff, der direkt von einer flüssigen Brennstoffzelle zugeführt wird, natürliches Gas oder dergleichen einschließen. Jedoch enthält der Spaltwasserstoff häufig eine sehr kleine Menge Verunreinigungen wie Kohlenmonoxid. Deshalb ist es unter Berücksichtigung der Beständigkeit gegenüber Katalysatorvergiftung durch Kohlenmonoxid schwierig, dass die Brennstoffzelle, welcher der Spaltwasserstoff direkt zugeführt wird, auch durch die vorliegende Erfindung die Leistungsfähig keit während eines Brennstoffmangels beibehält. Folglich ist es zum Gewährleisten des Aufweisens der Wirkung der vorliegenden Erfindung bevorzugt, als Brennstoff Wasserstoff anzuwenden, der kein Kohlenmonoxid enthält (reinen Wasserstoff).
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 veranschaulicht die Typen der Brennstoffelektrode der erfindungsgemäßen festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle;
  • 2 veranschaulicht die Einzelzellleistungsfähigkeit vor und nach einem Brennstoffmangeltest für Vergleichsbeispiel 1; und
  • 3 veranschaulicht die Konstruktion einer typischen festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun zusammen mit Zeichnungen und Vergleichsbeispielen beschrieben. In den folgenden Ausführungsformen werden eine Reaktionsschicht und eine wasserzersetzende Schicht mit einem spezifischen Mischverhältnis für vier Modi der in 1 dargestellten Brennstoffelektroden gebildet, und die Brennstoffelektroden wurden für jeden der Modi für die Untersuchung der Leistungsfähigkeit hergestellt. Für die Katalysatoren, die Ionenaustauschharze und die wasserabweisenden Harze zum Zusammensetzen von jeder der Schichten werden Folgende bereitgestellt.
  • Erstens wurde ein Platin-Ruthenium-Katalysator für den Katalysator für die Reaktionsschicht verwendet. Der Platin-Ruthenium-Katalysator wurde hergestellt, indem zuerst ein Platinkatalysator hergestellt wurde und man den Platinkatalysator dann Ruthenium tragen sowie das Platin und Ruthenium legieren ließ. Der Platinkatalysator wurde durch Imprägnieren von im Handel erhältlichen Kohlenstofffeinpulvern (Markenbezeichnung: Ketjenblack EC, spezifischer Oberflächenbereich 800 m2/g) als Träger mit einer Lösung von Dinitrodiaminplatin in Salpetersäure mit einer Platinkonzentration von 2,2 Gew.-%, Zugabe eines Reduktionsmittels (Ethanol), Rühren bei 95°C für eine Dauer von 6 Stunden, Filtrieren und Trocknen hergestellt. Der Platin-Ruthenium-Legierungskatalysator wurde durch Imprägnieren des Platinkatalysators mit einer Rutheniumchloridlösung, enthaltend 6,24 Gew.-% Ruthenium, und Trocknen zum Tragen von Ruthenium auf dem Platinkatalysator und des Weiteren durch Beibehalten dessen bei 900°C für eine Dauer von 1 Stunde in 50%igem Wasserstoffgas (Rest: Stickstoffgas) zum Legieren hergestellt. Der Platin-Ruthenium-Katalysator wies ein Beladungsverhältnis (Molverhältnis) von Platin zu Ruthenium von 1:1 und eine Beladung der Katalysatorbestandteile von 50% auf.
  • Ein Platinkatalysator wurde für den Katalysator in der wasserzersetzenden Schicht verwendet. Für diesen Platinkatalysator wurde der Platinkatalysator verwendet, der im vorstehenden beschrieben Verfahren zur Herstellung des Platin-Ruthenium-Legierungskatalysators erhalten wurde (Beladung 40%). Zudem wurden Perfluorsulfonsäure (Markenbezeichnung: Nafion, erhältlich von DuPont Corporation) für das Ionenaustauschharz und PTFE (Markenbezeichnung: Lubron, erhältlich von Daikin Industries, Ltd.) für das wasserabweisende Harz verwendet.
  • Erste Ausführungsform: In der vorliegenden Ausführungsform wurde die Brennstoffelektrode, entsprechend (a) in 1, hergestellt. Zuerst wurde 1 g Feinpulver des Harzes, hergestellt durch Sprühtrocknen einer 5%igen Lösung des vorstehend beschriebenen Ionenaustauschharzes und 2 g des vorstehend beschriebenen Platin-Ruthenium-Katalysators, zu 25 ml einer wässrigen Lösung von 1-Propanol zugesetzt, und sie wurden für eine Dauer von 50 Minuten mit einer Kugelmühle unter Herstellung einer Katalysatorpaste gemischt. Als nächstes wurde die Katalysatorpaste zum Drucken auf die Oberfläche einer Polymerelektrolytmembran (Nafion 112) derart, dass die Beladung von Platin 0,2 mg/cm2 betrug, unter Bildung der Reaktionsschicht aufgebracht.
  • Dem gegenüber wurden für die wasserzersetzende Schicht 1 g des vorstehend beschriebenen Feinpulvers des wasserabweisenden Harzes und 1,7 g des vorstehend beschriebenen Platinkatalysators zu 25 ml einer wässrigen Lösung von 1-Propanol zugesetzt, und sie wurden für eine Dauer von 50 Minuten mit einer Kugelmühle unter Herstellung einer Katalysatorpaste gemischt. Als nächstes wurde die Katalysatorpaste durch Drucken auf die Oberfläche einer Diffusionsschicht derart, dass die Beladung von Platin 0,1 mg/cm2 betrug, unter Bildung der wasserzersetzenden Schicht aufgebracht. Anzumerken ist, dass für die Diffusionsschicht ein Kohlenstoffpapier mit Kohlenstoff und auf der oberen Schicht aufgetragenem PTFE verwendet wurde.
  • Dann wurden die Reaktionsschicht (Polymerelektrolytmembran) und die wasserzersetzende Schicht (Diffusionsschicht), die in dem vorstehenden Verfahren hergestellt wurden, einander gegenüber aufeinander gelegt und in eine Messzelle für den nachstehend zu beschreibenden Test eingebracht, indem die beiden Schichten unter Bildung der Brennstoffelektrode miteinander verbunden wurden.
  • Zweite Ausführungsform: In der vorliegenden Ausführungsform wurde die Brennstoffelektrode, entsprechend (b) in 1, hergestellt. Die Reaktionsschicht wurde in einer ähnlichen Weise wie die erste Ausführungsform hergestellt. Dem gegenüber wurde des Weiteren ein Ionenaustauschharz der wasserzersetzenden Schicht in der vorliegenden Erfindung zugesetzt. Insbesondere wurde des Weiteren 1 g Feinpulver des Ionenaustauschharzes zugesetzt, als die Katalysatorpaste für die wasserzersetzende Schicht hergestellt wurde, wobei andere Verfahren der ersten Ausführungsform ähnelten. Die hergestellte Reaktionsschicht und wasserzersetzende Schicht wurden unter Bildung der Brennstoffelektrode durch ein ähnliches Verfahren wie die erste Ausführungsform verbunden.
  • Dritte Ausführungsform: In der vorliegenden Ausführungsform wurde die Brennstoffelektrode, entsprechend (c) in 1, hergestellt. Ein wasserabweisendes Harz wurde des Weiteren der Reaktionsschicht dieser Ausführungsform zugesetzt. Insbesondere wurde des Weiteren 1 g Feinpulver des wasserabweisenden Harzes zugesetzt, als die Katalysatorpaste für die Reaktionsschicht hergestellt wurde, wobei andere Verfahren denjenigen der ersten Ausführungsform ähnelten. Dem gegenüber wurde die wasserzersetzende Schicht in einer ähnlichen Weise wie die erste Ausführungsform hergestellt. Die hergestellte Reaktionsschicht und wasserzersetzende Schicht wurden unter Bildung der Brennstoffelektrode durch ein ähnliches Verfahren wie die erste Ausführungsform verbunden.
  • Vierte Ausführungsform: In der vorliegenden Ausführungsform wurde die Brennstoffelektrode entsprechend (d) in 1, hergestellt. Die Reaktionsschicht und die wasserzersetzende Schicht wurden durch ein ähnliches Verfahren wie die dritte Ausführungsform bzw. die zweite Ausführungsform hergestellt, und die endgültige Bindung der beiden Schichten wurde in einer ähnlichen Weise wie die erste Ausführungsform durchgeführt.
  • Fünfte Ausführungsform: In der vorliegenden Erfindung wurde die Brennstoffzellelektrode, die (d) in 1 entspricht, wie die vierte Ausführungsform hergestellt, die derart eingestellt wird, dass der Gehalt des Ionenaustauschharzes in der wasserzersetzenden Schicht kleiner als derjenige in der Reaktionsschicht ist. Die wasserzersetzende Schicht wurde in einer ähnlichen Weise wie die zweite Ausführungsform hergestellt, jedoch wurde das Ionenaustauschharz in einer Menge von 0,5 g (15,6%) zum Einstellen des Gehalts zugesetzt.
  • Vergleichsbeispiel 1: Als Vergleichsbeispiel für die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde eine herkömmliche Brennstoffelektrode (einzelne Schicht) hergestellt. Die in einem ähnlichen Verfahren wie die erste Ausführungsform hergestellte Katalysatorpaste für die Reaktionsschicht wurde durch Drucken auf die Oberfläche einer Polymerelektrolytmembran (Nafion 112) derart, dass die Beladung von Platin 0,2 mg/cm2 betrug, unter Bildung der Brennstoffelektrode aufgebracht.
  • Vergleichsbeispiele 2 und 3: Diese Vergleichsbeispiele sollen die Wirkung der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Elektrode bestätigen, die einzelne Elektroden (Katalysator/wasserabweisendes Harz und Katalysator/wasserabweisendes Harz/Ionenaustauschharz), einschließlich ein wasserabweisendes Harz aufweisen. Vergleichsbeispiel 2 wird in einer einzelnen Schicht in einer ähnlichen Konstruktion wie die wasserzersetzende Schicht der ersten Ausführungsform (Katalysator/wasserabweisendes Harz) gebildet. Auch wird Vergleichsbeispiel 3 in einer einzelnen Schicht in einer ähnlichen Konstruktion wie die Reaktionsschicht der dritten Ausführungsform (Katalysator/wasserabweisendes Harz/Ionenaustauschharz) gebildet. Die Katalysatorpaste wurde durch Drucken auf die Diffusionsschicht für Vergleichsbeispiel 2 bzw. auf die Polymerelektrolytmembran für Vergleichsbeispiel 3 derart, dass die Beladung von Platin 0,2 mg/cm2 betrug, unter Bildung dieser Brennstoffelektroden aufgebracht.
  • Dann wurden die Brennstoffelektroden gemäß den vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen und Vergleichsbeispielen 1 bis 3 bzw. mit Luftelektroden unter Bildung von Brennstoffzellen kombiniert, um die Veränderung der Einzelzellleistungsfähigkeit während eines Brennstoffmangels zu untersuchen, wobei ein Gemisch aus dem Platinkatalysator und dem Ionenaustauschharz für die Elektrode verwendet wurde.
  • Der Brennstoffmangeltest wurde gemäß dem folgenden Verfahren durchgeführt. Zuerst wurden Wasserstoff und Sauerstoff durch die Brennstoffelektrode bzw. die Luftelektrode zugeführt (Fließgeschwindigkeit 1l/Min. bzw. 1l/Min.), und die Einzelzellleistungsfähigkeit (Stromdichte-Potential-Leistungsfähigkeit) wurde zu diesem Zeitpunkt gemessen. Dann wurde die Gaszufuhr zu beiden Elektroden unterbrochen; nasses Stickstoffgas wurde beiden Elektroden zugeführt; und Strom mit 200 mA/cm3 wurde für eine Dauer von 11 Minuten zwangsweise durchgeleitet (hier nachstehend wird dieser Schritt als Brennstoffmangeltest bezeichnet). Zu diesem Zeitpunkt wurde das Potential der Brennstoffelektrode bei 1,4 V oder darüber (dem Potential des elektrolytischen Potentials von Wasser oder darüber) gehalten. Nach diesem Brennstoffmangeltest wurden der Brennstoffelektrode bzw. der Luftelektrode wieder Wasserstoff und Sauerstoff zugeführt, und die Einzelzellleistungsfähigkeit zu diesem Zeitpunkt wurde gemessen. Bei der Messung der Einzelzellleistungsfähigkeit vor und nach dem Brennstoffmangeltest wurden jeweils die Potentialwerte mit spezifischen Stromdichten (1 A/cm2, 2 A/cm2 und 3 A/cm2) bestimmt, und der Unterschied der Potentialwerte bei jeder Stromdichte, ΔV, wurde berechnet. Die Gegenwart oder Abwesenheit der Leistungsfähigkeitsreduktion nach dem Brennstoffmangeltest ist als die Größenordnung des ΔV zu bestimmen.
  • 2 zeigt die Ergebnisse des Brennstoffmangeltests für Vergleichsbeispiel 1. Wie aus 2 klar, ist das Potential nach dem Brennstoffmangeltest geringer als vor dem Brennstoffmangel in der Brennstoffelektrode für Vergleichsbeispiel 1. Spezieller betragen die ΔVs für die Stromdichten von 1 A/cm2, 2 A/cm2 und 3 A/cm2 18 mV, 78 mV bzw. 400 mV oder mehr. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass der Verlust der Elektrodeleistungsfähigkeit in Vergleichsbeispiel 1 aufgrund des Brennstoffmangels erfolgte.
  • Der Brennstoffmangeltest wurde für jede Ausführungsform und jedes Vergleichsbeispiel in ähnlicher Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt, und ΔV wurde in jeder Stromdichte bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
    Figure 00190001
    • nicht messbar
  • Wie aus Tabelle 1 klar, sind die ΔV-Werte in den Brennstoffelektroden gemäß jeder der Ausführungsformen als deutlich geringer diejenigen in Vergleichsbeispiel 1 (mit derselben Konstruktion wie herkömmliche Brennstoffelektroden). Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Leistungsfähigkeitsreduktion durch den Brennstoffmangel in der Brennstoffelektrode mit einer mehrschichtigen Struktur gemäß jeder der Ausführungsformen unterdrückt wird. Dem gegenüber zeigt Vergleichsbeispiel 3 ein ähnliches Verhalten wie Vergleichsbeispiel 1, was darauf hinweist, dass Vergleichsbeispiel 3 keine Wirkung auf den Brennstoffmangel aufweist. Vergleichsbeispiel 2 war nicht messbar. Dieses Ergebnis weist darauf hin, dass Vergleichsbeispiel 2, das kein Ionenaustauschharz einschließt, nicht die inhärente Wirkung der Brennstoffelektrode (zum Begünstigen der Brennstoffzellreaktion) aufweist.
  • Sechste Ausführungsform: In der vorliegenden Ausführungsform wurde die Konstruktion der wasserzersetzenden Schicht von einem Platinkatalysator in der ersten Ausführungsform in einen Platin-Ruthenium-Legierungskatalysator zum Herstellen der Brennstoffelektrode geändert. Dieser Platin-Ruthenium-Legierungskatalysator gleicht demjenigen, der in der ersten Ausführungsform verwendet wird. Des Weiteren wurde die wasserzersetzende Schicht durch ein ähnliches Verfahren wie die erste Ausführungsform hergestellt, außer dass die Mischmenge des Katalysators in 2,0 g bei der Herstellung der Katalysatorpaste für die wasserzersetzende Schicht in der ersten Ausführungsform geändert wurde. Anzumerken ist, dass die Reaktionsschicht in einer ähnlichen Weise wie die erste Ausführungsform hergestellt wurde.
  • Siebte Ausführungsform: In der vorliegenden Ausführungsform wurde die Konstruktion der wasserzersetzenden Schicht von einem Platinkatalysator in der ersten Ausführungsform in einen Platin-Iridium-Legierungskatalysator zum Herstellen der Brennstoffelektrode geändert. Der Platin-Iridium-Legierungskatalysator wurde durch Imprägnieren des vorstehend beschriebenen Platinkatalysators mit einer Iridiumchloridlösung, enthaltend 6,0 Gew.-% Iridium, und Trocknen zum Tragen von Iridium auf dem Platin-Iridium-Katalysator und des Weiteren durch Beibehalten deren bei 900°C für eine Dauer von 1 Stunde in 50%igem Wasser stoffgas (Rest: Stickstoffgas) zum Legieren hergestellt. Der Platin-Iridium-Katalysator wies ein Beladungsverhältnis (Molverhältnis) von Platin zu Iridium von 1:1 und eine Beladung der Katalysatorbestandteile von 57% auf.
  • Der Platin-Iridium-Katalysator wurde zum Herstellen der wasserzersetzenden Schicht zum Herstellen der Brennstoffelektrode verwendet. Die wasserzersetzende Schicht wurde durch ein ähnliches Verfahren wie die erste Ausführungsform hergestellt, außer dass die Mischmenge des Katalysators in 2,33 g, bei der Herstellung der Katalysatorpaste für die wasserzersetzende Schicht in der ersten Ausführungsform geändert wurde. Anzumerken ist, dass die Reaktionsschicht in einer ähnlichen Weise wie die erste Ausführungsform hergestellt wurde.
  • Der Brennstoffmangeltest wurde für die in den vorstehenden sechsten und siebten Ausführungsformen in einer ähnlichen Weise wie die ersten bis fünften Ausführungsformen hergestellten Brennstoffelektroden durchgeführt, und die ΔVs wurden aus den Ergebnissen der Messungen der Einzelzellleistungsfähigkeit vor und nach dem Brennstoffmangeltest berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 zeigt auch dazu das Ergebnis der ersten Ausführungsform 1. Tabelle 2
    Figure 00220001
  • Wie aus Tabelle 2 klar, sind die ΔV-Werte in den Brennstoffelektroden gemäß der sechsten und siebten Ausführungsform deutlich niedriger als diejenigen in den Vergleichsbeispielen, was darauf hinweist, dass die Leistungsfähigkeitsreduktion durch den Brennstoffmangel unterdrückt wird. Insbesondere sind die ΔV-Werte in diesen Ausführungsformen des Weiteren etwas geringer als diejenigen in der ersten Ausführungsform, was auf eine bessere Wirkung hinweist.
  • Wie vorstehend beschrieben kann die Brennstoffelektrode der erfindungsgemäßen festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle die Leistungsfähigkeitsreduktion aufgrund des Unterbrechens der Brennstoffzufuhr unterdrücken. Insbesondere bestätigte es sich, dass die Leistungsfähigkeit durch Normalisierung der Brennstoffzufuhr ohne die unumkehrbare in herkömmlichen Brennstoffelektroden beobachtete Reduktion der Leistungsfähigkeit reaktiviert wird. Die vorliegende Erfindung kann die Zuverlässigkeit der festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle verbessern und zu der Förderung ihrer Kommerzialisierung beitragen.

Claims (9)

  1. Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle zum Beschleunigen einer Brennstoffzellenreaktion zum Oxidieren des durch eine Diffusionsschicht eingebrachten Brennstoffs, umfassend: mindestens eine Reaktionsschicht, welche mit einer festen Polymerelektrolytmembran in Kontakt ist und die Brennstoffzellreaktion durch auf einen Katalysatorträger geladene Katalysatorbestandteile beschleunigt, und mindestens eine wasserzersetzende Schicht, welche mit der Diffusionsschicht in Kontakt ist und das Wasser in der Brennstoffelektrode durch darauf geladene Katalysatorbestandteile eletrolytisch zersetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserzersetzende Schicht ein Gemisch aus einem Edelmetallkatalysator und einem wasserabweisenden Harz umfasst, wobei das Gewichtsverhältnis des Gewichts des Katalysatorträgers zum Gewicht des wasserabweisenden Harzes 4:1 bis 1:4 beträgt.
  2. Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der Edelmetallkatalysator einen Träger umfasst, der ein beliebiges oder mehrere beliebige Edelmetalle, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Platin, Ruthenium, Iridium und Silber oder eine Legierung von mindestens zwei der Edelmetalle als Katalysatorbestandteil, darauf trägt.
  3. Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle nach Anspruch 2, wobei die wasserzersetzende Schicht des Weiteren ein Ionenaustauschharz umfasst.
  4. Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Reaktionsschicht ein Gemisch aus dem Edelmetallkatalysator und dem Ionenaustauschharz ist.
  5. Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle nach Anspruch 4, wobei der Edelmetallkatalysator einen Träger und Platin umfasst, wobei das Platin als Katalysatorbestandteil auf dem Träger getragen wird.
  6. Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Reaktionsschicht des Weiteren das wasserabweisende Harz umfasst.
  7. Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der durch die Diffusionsschicht eingebrachte Brennstoff reiner Wasserstoff ist.
  8. Verfahren zur Herstellung der Brennstoffelektrode einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die Schritte: Bilden der Reaktionsschicht auf der Oberfläche der festen Polymerelektrolytmembran, Bilden der wasserzersetzenden Schicht auf der Diffusionsschicht, und Verbinden der Reaktionsschicht und der wasserzersetzenden Schicht.
  9. Verfahren zum Betreiben einer festen Polymerelektrolytbrennstoffzelle, umfassend die Schritte des Bereitstellens von reinem Wasserstoff als Brennstoff und Zuführen des Brennstoffs zu einer Brennstoffelektrode durch eine Diffusionsschicht, wobei die Brennstoffelektrode so konstruiert ist, dass sie eine mehrschichtige Struktur aufweist, umfassend: mindestens eine Reaktionsschicht, welche mit einer festen Polymerelektrolytmembran in Kontakt ist und die Brennstoffzellenreaktion durch auf einem Katalysatorträger geladene Katalysatorbestandteile beschleunigt, und mindestens eine wasserzersetzende Schicht, welche mit der Diffusionsschicht in Kontakt ist und das Wasser in der Brennstoffelektrode durch darauf geladene Katalysatorbestandteile elektrolytisch zersetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserzersetzende Schicht ein Gemisch aus einem Edelmetallkatalysator und einem wasserabweisenden Harz umfasst, wobei das Gewichtsverhältnis des Gewichts des Katalysatorträgers zum Gewicht des wasserabweisenden Harzes 4:1 bis 1:4 beträgt.
DE60304517T 2002-06-20 2003-06-18 Anode für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen Expired - Lifetime DE60304517T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002180105A JP3621078B2 (ja) 2002-06-20 2002-06-20 高分子固体電解質形燃料電池の燃料極
JP2002180105 2002-06-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60304517D1 DE60304517D1 (de) 2006-05-24
DE60304517T2 true DE60304517T2 (de) 2006-12-14

Family

ID=29774072

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60315360T Expired - Lifetime DE60315360T2 (de) 2002-06-20 2003-06-18 Anode für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen
DE60304517T Expired - Lifetime DE60304517T2 (de) 2002-06-20 2003-06-18 Anode für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60315360T Expired - Lifetime DE60315360T2 (de) 2002-06-20 2003-06-18 Anode für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen

Country Status (6)

Country Link
US (2) US7147949B2 (de)
EP (2) EP1626451B1 (de)
JP (1) JP3621078B2 (de)
KR (1) KR100967758B1 (de)
CN (1) CN1316655C (de)
DE (2) DE60315360T2 (de)

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4715107B2 (ja) * 2004-04-28 2011-07-06 日産自動車株式会社 燃料電池用触媒、および白金−イリジウム合金粒子の製造方法
JP2006092957A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Shinshu Univ 固体高分子形燃料電池用カソード触媒、該触媒を備えてなるカソード電極、該電極を有する固体高分子形燃料電池、ならびに該触媒の製造方法
KR100665689B1 (ko) 2004-11-18 2007-01-10 한국과학기술연구원 이온전도성을 갖도록 개질된 담체를 이용한저온연료전지용 촉매, 그 제조방법, 상기 촉매를 이용한저온연료전지용 전극, 그 제조방법, 상기 촉매를 이용한저온연료전지용 막전극접합체, 그 제조방법, 상기 촉매를이용한 저온연료전지 및 그 제조방법
JP4405934B2 (ja) 2005-03-28 2010-01-27 Ｔａｎａｋａホールディングス株式会社 固体高分子形燃料電池の燃料極用触媒
KR100738059B1 (ko) * 2006-02-08 2007-07-10 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 구비한 연료전지
JP5040138B2 (ja) 2006-03-29 2012-10-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池セルの運転方法
JP5055803B2 (ja) * 2006-03-30 2012-10-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用燃料極およびそれを備えた燃料電池
JP2007273340A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Cataler Corp 高耐久性燃料電池用電極触媒、及びその電極触媒を用いた燃料電池
JP5151061B2 (ja) 2006-04-14 2013-02-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
JP5298405B2 (ja) 2006-04-14 2013-09-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用膜電極接合体の製造方法
US7608358B2 (en) 2006-08-25 2009-10-27 Bdf Ip Holdings Ltd. Fuel cell anode structure for voltage reversal tolerance
WO2008024465A2 (en) * 2006-08-25 2008-02-28 Bdf Ip Holdings Ltd. Fuel cell anode structure for voltage reversal tolerance
JP4977911B2 (ja) * 2006-08-28 2012-07-18 アタカ大機株式会社 水素−空気／固体高分子電解質型可逆セルの空気極用の電極触媒粉末、それを用いた空気極を有する電極−電解質膜接合体（ｍｅａ）および可逆セル
JP4797942B2 (ja) * 2006-11-08 2011-10-19 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置とその使用方法
KR100829060B1 (ko) * 2006-12-22 2008-05-19 한국과학기술연구원 이중 전극을 갖는 막-전극 바인더, 이의 제조방법 및 이를포함하는 연료 전지
JP2008243776A (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Electric Power Dev Co Ltd 固体高分子電解質型燃料電池およびその膜電極接合体
JP2008269902A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Hitachi Ltd 膜／電極接合体及び直接メタノール型燃料電池
US20090081527A1 (en) * 2007-09-24 2009-03-26 Ping He Fuel cell system
JP5432443B2 (ja) * 2007-09-25 2014-03-05 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 膜電極接合体および燃料電池
US7985805B2 (en) * 2008-05-09 2011-07-26 GM Global Technology Operations LLC Polyelectrolyte membranes comprised of blends of PFSA and sulfonated PFCB polymers
US8030405B2 (en) * 2008-05-09 2011-10-04 GM Global Technology Operations LLC Blended PEM's with elastomers for improved mechanical durability
US8008404B2 (en) * 2008-05-09 2011-08-30 GM Global Technology Operations LLC Composite membrane
US7888433B2 (en) * 2008-05-09 2011-02-15 Gm Global Technology Operations, Inc. Sulfonated-polyperfluoro-cyclobutane-polyphenylene polymers for PEM fuel cell applications
US7897692B2 (en) * 2008-05-09 2011-03-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Sulfonated perfluorocyclobutane block copolymers and proton conductive polymer membranes
US7897691B2 (en) * 2008-05-09 2011-03-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Proton exchange membranes for fuel cell applications
US7897693B2 (en) * 2008-05-09 2011-03-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Proton conductive polymer electrolytes and fuel cells
US8003732B2 (en) * 2008-08-25 2011-08-23 GM Global Technology Operations LLC Gradient reinforced proton exchange membrane
US7976730B2 (en) * 2008-08-25 2011-07-12 GM Global Technology Operations LLC Blends of low equivalent molecular weight PFSA ionomers with Kynar 2751
EP2426763B1 (de) 2009-04-27 2017-01-11 W.L. Gore & Associates, Co., Ltd. Anodenseitige katalysatorzusammensetzung für eine brennstoffzelle und membranelektrodenanordnung (mea) für eine festpolymerbrennstoffzelle
JP5479814B2 (ja) * 2009-08-14 2014-04-23 光騰光電股▲ふん▼有限公司 微保護層を備える拡散層及びその製法
US20110045381A1 (en) * 2009-08-18 2011-02-24 Gm Global Technology Operations, Inc. Hydrocarbon PEM Membranes with Perfluorosulfonic Acid Groups for Automotive Fuel Cells
GB0914562D0 (en) * 2009-08-20 2009-09-30 Johnson Matthey Plc Catalyst layer
US8852823B2 (en) * 2009-08-26 2014-10-07 GM Global Technology Operations LLC Sodium stannate additive to improve the durability of PEMS for H2/air fuel cells
US8053530B2 (en) * 2009-08-26 2011-11-08 GM Global Technology Operations LLC Polyelectrolyte membranes made of poly(perfluorocyclobutanes) with pendant perfluorosulfonic acid groups and blends with poly(vinylidene fluoride)
US20110053008A1 (en) * 2009-08-28 2011-03-03 Gm Global Technology Operations, Inc. Water vapor transfer membrane and paper integrated assembly
US8058352B2 (en) * 2009-08-28 2011-11-15 GM Global Technology Operations LLC Perfluorocyclobutane based water vapor transfer membranes
US8354201B2 (en) * 2009-08-28 2013-01-15 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell with spatially non-homogeneous ionic membrane
US7972732B2 (en) * 2009-08-28 2011-07-05 GM Global Technology Operations LLC Perfluorocyclobutane based water vapor transfer membranes with side chain perfluorosulfonic acid moieties
US20110053009A1 (en) * 2009-08-28 2011-03-03 Gm Global Technology Operations, Inc. Customized water vapor transfer membrane layered structure
US8048963B2 (en) * 2009-08-31 2011-11-01 GM Global Technology Operations LLC Ion exchange membrane having lamellar morphology and process of making the same
US8409765B2 (en) * 2009-08-31 2013-04-02 GM Global Technology Operations LLC Co(II)tetramethoxyphenylporphyrin additive to PFSA PEMS for improved fuel cell durability
US8252712B2 (en) * 2009-11-13 2012-08-28 GM Global Technology Operations LLC Polymer dispersant addition to fuel cell electrode inks for improved manufacturability
KR101575364B1 (ko) * 2009-12-02 2015-12-08 현대자동차주식회사 차량용 연료전지의 물 제거 장치 및 방법
US20110159404A1 (en) * 2009-12-29 2011-06-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Polyolefin Support to Prevent Dielectric Breakdown in PEMS
US20110159405A1 (en) * 2009-12-30 2011-06-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Hydrophilic Polyelectrolyte Membranes Containing Poly(Vinyl Acetate) and Poly(Vinyl Alcohol)
US20110165497A1 (en) * 2010-01-06 2011-07-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for Mitigating Fuel Cell Chemical Degradation
US20110159403A1 (en) * 2010-03-02 2011-06-30 Ford Global Technologies, Llc Layered Catalyst Assembly and Electrode Assembly Employing the Same
US20110159400A1 (en) * 2010-03-02 2011-06-30 Ford Global Technologies, Llc Hybrid Catalyst System and Electrode Assembly Employing the Same
US7989512B1 (en) 2010-03-17 2011-08-02 GM Global Technology Operations LLC Polyelectrolyte membranes derived from soluble perfluorocyclobutane polymers with sulfonyl chloride groups
US8044146B1 (en) 2010-04-16 2011-10-25 GM Global Technology Operations LLC Combination of main-chain and side-chain sulfonation of PFCB-6F high-temperature fuel cell membranes
US8735021B2 (en) 2010-04-16 2014-05-27 GM Global Technology Operations LLC Cobalt(II) tetramethoxyphenylporphyrin (CoTMPP) ionomer stabilization to prevent electrode degradation
JP2012094315A (ja) 2010-10-26 2012-05-17 Nihon Gore Kk 燃料電池用アノード側触媒組成物およびこれを含んでなる固体高分子形燃料電池用膜電極接合体（ｍｅａ）
US8609739B2 (en) 2011-02-17 2013-12-17 GM Global Technology Operations LLC Poly(perfluorocyclobutane) ionomer with phosphonic acid groups for high temperature fuel cells
KR101438891B1 (ko) * 2012-07-03 2014-09-05 현대자동차주식회사 연료전지용 애노드의 제조방법
JP6347259B2 (ja) * 2016-01-15 2018-06-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用触媒層の製造方法
CN110945697A (zh) 2017-07-26 2020-03-31 百拉得动力***公司 具有氟代烃基化合物添加剂的膜电极组件
GB201719463D0 (en) * 2017-11-23 2018-01-10 Johnson Matthey Fuel Cells Ltd Catalyst

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4232958C1 (de) * 1992-10-01 1993-09-16 Deutsche Aerospace Ag, 80804 Muenchen, De
JPH08162123A (ja) * 1994-12-05 1996-06-21 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 高分子電解質型電気化学セル及びその製造方法
GB9507012D0 (en) * 1995-04-05 1995-05-31 Johnson Matthey Plc Improved electrode
US5607785A (en) * 1995-10-11 1997-03-04 Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. Polymer electrolyte electrochemical cell and process of preparing same
JP3755840B2 (ja) * 1996-03-11 2006-03-15 田中貴金属工業株式会社 高分子固体電解質型燃料電池用電極
JPH09316675A (ja) * 1996-05-31 1997-12-09 Shinko Pantec Co Ltd 高純度酸素の製法および電解セル
JP3523484B2 (ja) * 1998-03-17 2004-04-26 三洋電機株式会社 燃料電池
US6403245B1 (en) * 1999-05-21 2002-06-11 Microcoating Technologies, Inc. Materials and processes for providing fuel cells and active membranes
US6936370B1 (en) * 1999-08-23 2005-08-30 Ballard Power Systems Inc. Solid polymer fuel cell with improved voltage reversal tolerance
WO2001015254A2 (en) 1999-08-23 2001-03-01 Ballard Power Systems Inc. Supported catalysts for the anode of a voltage reversal tolerant fuel cell
US6517962B1 (en) 1999-08-23 2003-02-11 Ballard Power Systems Inc. Fuel cell anode structures for voltage reversal tolerance
ATE256921T1 (de) * 1999-08-23 2004-01-15 Ballard Power Systems Brennstoffzellenanodenstruktur mit verbesserter toleranz gegenüber für spannungsumpolung
US6866960B2 (en) * 2000-07-21 2005-03-15 Japan Storage Battery Co., Ltd. Electrodes for fuel cell and processes for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP1383185A1 (de) 2004-01-21
DE60304517D1 (de) 2006-05-24
EP1626451A1 (de) 2006-02-15
US20070042242A1 (en) 2007-02-22
KR20030097693A (ko) 2003-12-31
CN1471185A (zh) 2004-01-28
CN1316655C (zh) 2007-05-16
JP2004022503A (ja) 2004-01-22
JP3621078B2 (ja) 2005-02-16
EP1626451B1 (de) 2007-08-01
US20040214058A1 (en) 2004-10-28
EP1383185B1 (de) 2006-04-12
KR100967758B1 (ko) 2010-07-05
DE60315360D1 (de) 2007-09-13
DE60315360T2 (de) 2008-05-08
US7147949B2 (en) 2006-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60304517T2 (de) Anode für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen
DE19958959B4 (de) Brennstoffzellenelektrode und Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenelektrode
EP0880188B1 (de) CO-toleranter Anodenkatalysator für PEM-Brennstoffzellen und Verfahren zu seiner Herstellung
DE60303856T2 (de) Membran-Elektroden-Einheit für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen
DE3400022C2 (de)
DE112005001378B4 (de) Membranelektrodenanordnung
DE69302827T2 (de) Bifunktionelle Luftelektrode
DE112006001111B4 (de) Brennstoffzellen
DE69600422T2 (de) Elektrode mit zwei Elektrokatalysatoren
DE69622747T2 (de) Vorrichtung zur verringerung des reaktandenübertritts in einer elektrochemischen brennstoffzelle
DE102008046403B4 (de) Sauerstoffentwicklungsreaktionskatalysatoren enthaltende Elektroden
EP1266687A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Anodenkatalysators für PEM-Brennstoffzellen und damit hergestellter Anodenkatalysator
DE102013205431B4 (de) Membranelektrodenanordnungen und Brennstoffzellensysteme mit oberflächenmodifizierten Elektrokatalysatoren und Verfahren zur Elektrokatalysator-Oberflächenmodifizierung
DE10258177A1 (de) Membranelektrodenanordnung für eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle
DE3623686A1 (de) Platinlegierung-elektrokatalysator und elektrode fuer saeure-elektrolyt-brennstoffzellen, die diesen verwenden
DE10130828A1 (de) Brennstoffzelle
DE19837669A1 (de) Katalysatorschicht für Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen
DE112013007069T5 (de) Verfahren zum Herstellen eines feinen Katalysatorpartikels und Brennstoffzelle umfassend ein durch das Herstellverfahren hergestelltes feines Katalysatorpartikel
DE102012219337A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenanode
DE10392493T5 (de) Brennstoffzellen und Brennstoffzellenkatalysatoren
DE112013004009T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines katalytischen Materials
DE102011118236A1 (de) Verbesserte Brennstoffzellen-Lebensdauer durch auf Oxid getragene Edelmetalle in einer Membran
DE69805579T2 (de) CO-tolerante Pt-Zn Legierung für Brennstoffzellen
DE102013208119A1 (de) Katalysator für eine brennstoffzelle, elektrode für eine brennstoffzelle, membranelektrodenbaugruppe für eine brennstoffzelle und brennstoffzellensystem, das mit diesen ausgerüstet ist
DE102020213447A1 (de) Elektrolytmembran für Brennstoffzellen mit einem Wasserstoffperoxid erzeugenden Katalysator und einem Wasserstoffperoxid zersetzenden Katalysator, sowie Herstellungsverfahren dafür

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition