JP2001015122A - 高分子固体電解質型燃料電池用触媒及び高分子固体電解質型燃料電池 - Google Patents
高分子固体電解質型燃料電池用触媒及び高分子固体電解質型燃料電池Info
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【解決課題】 耐一酸化炭素触媒被毒性に優れるとして
知られる白金／ルテニウム２元系高分子固体電解質型燃
料電池用触媒と同等の耐一酸化炭素触媒被毒性を有する
と共に、製造コストが低廉な高分子固体電解質型燃料電
池用触媒及び高分子固体電解質型燃料電池を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明は、炭素粉末担体上に白金と金属
との２種類の金属が担持された高分子固体電解質型燃料
電池用触媒において、白金とタングステンとが９〜４：
１〜６（モル比）の比率で担持されていることを特徴と
する。そして、この白金とタングステンとの担持比率
は、白金：タングステン＝９〜７：１〜３（モル比）と
することで、特に経済性に優れた高分子固体電解質型燃
料電池用触媒とすることができる。また、両貴金属粒子
を更に近接させて合金化した状態で担持させたとき、触
媒の耐一酸化炭素触媒被毒性は更に向上することとな
る。
知られる白金／ルテニウム２元系高分子固体電解質型燃
料電池用触媒と同等の耐一酸化炭素触媒被毒性を有する
と共に、製造コストが低廉な高分子固体電解質型燃料電
池用触媒及び高分子固体電解質型燃料電池を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明は、炭素粉末担体上に白金と金属
との２種類の金属が担持された高分子固体電解質型燃料
電池用触媒において、白金とタングステンとが９〜４：
１〜６（モル比）の比率で担持されていることを特徴と
する。そして、この白金とタングステンとの担持比率
は、白金：タングステン＝９〜７：１〜３（モル比）と
することで、特に経済性に優れた高分子固体電解質型燃
料電池用触媒とすることができる。また、両貴金属粒子
を更に近接させて合金化した状態で担持させたとき、触
媒の耐一酸化炭素触媒被毒性は更に向上することとな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高分子固体電解質型
燃料電池用触媒、特に、製造コストが低廉で耐一酸化炭
素触媒被毒性に優れる高分子固体電解質型燃料電池用触
媒に関するものである。
燃料電池用触媒、特に、製造コストが低廉で耐一酸化炭
素触媒被毒性に優れる高分子固体電解質型燃料電池用触
媒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は次世代の発電システムとして
大いに期待されるものであり、その中で高分子固体電解
質を電解質として用いる高分子固体電解質型燃料電池
は、他の型の燃料電池と比較して低い温度で電力を取り
出せ、かつコンパクトであることから、電気自動車用電
源として有望視されている。
大いに期待されるものであり、その中で高分子固体電解
質を電解質として用いる高分子固体電解質型燃料電池
は、他の型の燃料電池と比較して低い温度で電力を取り
出せ、かつコンパクトであることから、電気自動車用電
源として有望視されている。
【０００３】高分子固体電解質型燃料電池は、水素極及
び空気極の２つの電極層と、これら電極に挟持される高
分子固体電解質層とからなる積層構造として形成され、
水素極に水素を空気極には酸素又は空気を供給し、それ
ぞれの電極で生じる酸化、還元反応により電力を取り出
すようにしている。そして、高分子固体電解質型燃料電
池の両電極としては、電気化学的反応を促進させるため
の貴金属触媒、特に、白金を担持させた白金触媒と、水
素極で発生する水素イオンを空気極まで伝達させるため
の固体電解質、との混合体が一般に適用されている。
び空気極の２つの電極層と、これら電極に挟持される高
分子固体電解質層とからなる積層構造として形成され、
水素極に水素を空気極には酸素又は空気を供給し、それ
ぞれの電極で生じる酸化、還元反応により電力を取り出
すようにしている。そして、高分子固体電解質型燃料電
池の両電極としては、電気化学的反応を促進させるため
の貴金属触媒、特に、白金を担持させた白金触媒と、水
素極で発生する水素イオンを空気極まで伝達させるため
の固体電解質、との混合体が一般に適用されている。
【０００４】ところで、高分子固体電解質型燃料電池の
水素極へ燃料として供給される水素としては、その取り
扱い性や、経済性等の観点から、メタノール等の液体燃
料を改質して得られる水素の適用が検討されている。し
かしながら、この改質によって得られる水素中には微量
ながら不純物として一酸化炭素が含まれており、これが
触媒を失活させるという問題がある。これは、一酸化炭
素が水素に比して白金に対する吸着能が高いことから、
優先的に白金に吸着し水素の吸着・反応を阻害すること
によるものである。この一酸化炭素による触媒被毒の問
題に対するとしては、従来、次の２つの方策がとられて
いる。
水素極へ燃料として供給される水素としては、その取り
扱い性や、経済性等の観点から、メタノール等の液体燃
料を改質して得られる水素の適用が検討されている。し
かしながら、この改質によって得られる水素中には微量
ながら不純物として一酸化炭素が含まれており、これが
触媒を失活させるという問題がある。これは、一酸化炭
素が水素に比して白金に対する吸着能が高いことから、
優先的に白金に吸着し水素の吸着・反応を阻害すること
によるものである。この一酸化炭素による触媒被毒の問
題に対するとしては、従来、次の２つの方策がとられて
いる。
【０００５】触媒被毒の問題に対する第１の手段として
は、燃料電池の運転面からの対策である。これは一般に
Ａｉｒ−Ｂｌｅｅｄｉｎｇといわれているものであり、
この運転法は、燃料である水素ガス中に空気を混合し、
この空気中の酸素により触媒に吸着した一酸化炭素を酸
化、除去するものである。この運転方法によれば、一酸
化炭素を含有する水素を用いた場合でも、純粋な水素を
用いた場合と同様に触媒の失活を考慮せず燃料電池を作
動させることが可能となる。
は、燃料電池の運転面からの対策である。これは一般に
Ａｉｒ−Ｂｌｅｅｄｉｎｇといわれているものであり、
この運転法は、燃料である水素ガス中に空気を混合し、
この空気中の酸素により触媒に吸着した一酸化炭素を酸
化、除去するものである。この運転方法によれば、一酸
化炭素を含有する水素を用いた場合でも、純粋な水素を
用いた場合と同様に触媒の失活を考慮せず燃料電池を作
動させることが可能となる。
【０００６】しかしながら、この方法により白金のみが
担持された一般的な触媒を適用する燃料電池を作動させ
る際には、一酸化炭素を完全に除去するため５％程度の
空気を水素中に混合させる必要があり、燃料ガス中の水
素の分量が減らされるだけでなく、空気中の酸素が燃料
ガス中の水素をも酸化させてしまうため水素が無駄に消
費され、エネルギー効率の観点から好ましくないという
問題がある。
担持された一般的な触媒を適用する燃料電池を作動させ
る際には、一酸化炭素を完全に除去するため５％程度の
空気を水素中に混合させる必要があり、燃料ガス中の水
素の分量が減らされるだけでなく、空気中の酸素が燃料
ガス中の水素をも酸化させてしまうため水素が無駄に消
費され、エネルギー効率の観点から好ましくないという
問題がある。
【０００７】触媒被毒の問題に対する第２の手段として
は、触媒の改良という方面からの対策であり、白金粒子
が単独で担持されるものに替えて、更にルテニウムを担
持させた２元系の複合触媒を適用するものである。この
複合触媒は、ルテニウムの親水性を利用して、このルテ
ニウムと結合したＯＨ−が近接する白金上に吸着した一
酸化炭素を酸化、除去させることができる。そして、こ
の白金／ルテニウム触媒の耐一酸化炭素触媒被毒性につ
いての有効性については多くの検討例があり、特に、ル
テニウムを白金と同等以上の比率で担持させた触媒は、
上記Ａｉｒ−Ｂｌｅｅｄｉｎｇ法と併用せずとも高い耐
一酸化炭素触媒被毒性を示すが、Ａｉｒ−Ｂｌｅｅｄｉ
ｎｇ法を併用した場合には混合させる空気量を１％未満
と極少量に押さえることができ、効率の良い運転を可能
にすることができるとされている。
は、触媒の改良という方面からの対策であり、白金粒子
が単独で担持されるものに替えて、更にルテニウムを担
持させた２元系の複合触媒を適用するものである。この
複合触媒は、ルテニウムの親水性を利用して、このルテ
ニウムと結合したＯＨ−が近接する白金上に吸着した一
酸化炭素を酸化、除去させることができる。そして、こ
の白金／ルテニウム触媒の耐一酸化炭素触媒被毒性につ
いての有効性については多くの検討例があり、特に、ル
テニウムを白金と同等以上の比率で担持させた触媒は、
上記Ａｉｒ−Ｂｌｅｅｄｉｎｇ法と併用せずとも高い耐
一酸化炭素触媒被毒性を示すが、Ａｉｒ−Ｂｌｅｅｄｉ
ｎｇ法を併用した場合には混合させる空気量を１％未満
と極少量に押さえることができ、効率の良い運転を可能
にすることができるとされている。
【０００８】しかし、ルテニウムは埋蔵量の少ない白金
族金属の一つであり、高価であるという難点を有してい
る。従って、ルテニウムを白金と同等あるいはそれ以上
の比率で担持させた触媒を適用していくことは、燃料電
池のコスト上昇の原因になり得る。特に、高分子固体電
解質型燃料電池用触媒は上述のように自動車などへの適
用が有望視されていることから、今後このような一般消
費財へ高分子固体電解質型燃料電池用触媒が広く利用さ
れるとすれば、ルテニウムの需要は拡大し、その価格が
更に上昇するおそれもある。
族金属の一つであり、高価であるという難点を有してい
る。従って、ルテニウムを白金と同等あるいはそれ以上
の比率で担持させた触媒を適用していくことは、燃料電
池のコスト上昇の原因になり得る。特に、高分子固体電
解質型燃料電池用触媒は上述のように自動車などへの適
用が有望視されていることから、今後このような一般消
費財へ高分子固体電解質型燃料電池用触媒が広く利用さ
れるとすれば、ルテニウムの需要は拡大し、その価格が
更に上昇するおそれもある。
【０００９】このように、高分子固体電解質型燃料電池
における触媒被毒の問題に対してはいくつかの方策がと
られているものの、運転効率及びコストの観点から見れ
ば、必ずしも十分なものということはできない。
における触媒被毒の問題に対してはいくつかの方策がと
られているものの、運転効率及びコストの観点から見れ
ば、必ずしも十分なものということはできない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、白
金／ルテニウム触媒と同等の耐一酸化炭素触媒被毒性を
有すると共に、製造コストが低廉な高分子固体電解質型
燃料電池用触媒及び高分子固体電解質型燃料電池を提供
することを目的とする。
金／ルテニウム触媒と同等の耐一酸化炭素触媒被毒性を
有すると共に、製造コストが低廉な高分子固体電解質型
燃料電池用触媒及び高分子固体電解質型燃料電池を提供
することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、白金触媒
にルテニウムに替わる新たな元素を担持させることで上
記目的を達成できるとの考えに基づき、鋭意研究を重ね
た結果、白金とタングステンとを担持させた触媒に、耐
一酸化炭素触媒被毒性があることを見出し、更に、この
白金／タングステン触媒に白金／ルテニウム触媒とは異
なる特性があることを見出した。
にルテニウムに替わる新たな元素を担持させることで上
記目的を達成できるとの考えに基づき、鋭意研究を重ね
た結果、白金とタングステンとを担持させた触媒に、耐
一酸化炭素触媒被毒性があることを見出し、更に、この
白金／タングステン触媒に白金／ルテニウム触媒とは異
なる特性があることを見出した。
【００１２】図１は、本発明者により得られた、種々の
タングステンの担持比率で作成した白金／タングステン
触媒を用いて得られた、一酸化炭素を混合した水素ガス
中における水素極ハーフセルの分極値の変化を模式的に
示すものである。図１では、比較としてルテニウムの比
率を変化させた従来の白金／ルテニウム触媒の分極値も
示している。この図から、従来の白金／ルテニウム触媒
においては、ある程度の比率のルテニウムを担持させな
いと触媒の分極値の低下は望めず、また、一定比率以上
のルテニウムを担持させるとその分極値に限界点が現れ
る。一方、白金／タングステン触媒は、微量のタングス
テンの添加で著しい分極値の低下が見られ、更に、極め
て広い組成範囲で白金／ルテニウム触媒の最低分極値に
近い分極値を示している。
タングステンの担持比率で作成した白金／タングステン
触媒を用いて得られた、一酸化炭素を混合した水素ガス
中における水素極ハーフセルの分極値の変化を模式的に
示すものである。図１では、比較としてルテニウムの比
率を変化させた従来の白金／ルテニウム触媒の分極値も
示している。この図から、従来の白金／ルテニウム触媒
においては、ある程度の比率のルテニウムを担持させな
いと触媒の分極値の低下は望めず、また、一定比率以上
のルテニウムを担持させるとその分極値に限界点が現れ
る。一方、白金／タングステン触媒は、微量のタングス
テンの添加で著しい分極値の低下が見られ、更に、極め
て広い組成範囲で白金／ルテニウム触媒の最低分極値に
近い分極値を示している。
【００１３】本発明はこのような現象に着目してなされ
たもので、白金：タングステン＝９〜４：１〜６の比率
で担持させることで、高価なルテニウムを全く使用する
ことなく耐一酸化炭素触媒被毒性に優れた触媒とするも
のである。そして、本発明によれば、高価なルテニウム
を使用する必要がないため触媒のコストを大きく低減さ
せることができる。また、本発明に係る触媒は、耐一酸
化炭素触媒被毒性が通常の白金触媒よりも改善されてい
ることから、燃料電池への適用に際して上記Ａｉｒ−Ｂ
ｌｅｅｄｉｎｇ運転を行う際にも、空気混合量を１％未
満でまで低減させることができる。
たもので、白金：タングステン＝９〜４：１〜６の比率
で担持させることで、高価なルテニウムを全く使用する
ことなく耐一酸化炭素触媒被毒性に優れた触媒とするも
のである。そして、本発明によれば、高価なルテニウム
を使用する必要がないため触媒のコストを大きく低減さ
せることができる。また、本発明に係る触媒は、耐一酸
化炭素触媒被毒性が通常の白金触媒よりも改善されてい
ることから、燃料電池への適用に際して上記Ａｉｒ−Ｂ
ｌｅｅｄｉｎｇ運転を行う際にも、空気混合量を１％未
満でまで低減させることができる。
【００１４】そして、触媒のコストを更に考慮するなら
ば、タングステンの担持比率を更に下げ白金：タングス
テン＝９〜７：１〜３とするのが好ましい。添加する第
２元素の比率を下げることは触媒のコストダウンにも繋
がる上に、この組成範囲にしても耐一酸化炭素触媒被毒
性が低下することはないからである。
ば、タングステンの担持比率を更に下げ白金：タングス
テン＝９〜７：１〜３とするのが好ましい。添加する第
２元素の比率を下げることは触媒のコストダウンにも繋
がる上に、この組成範囲にしても耐一酸化炭素触媒被毒
性が低下することはないからである。
【００１５】更に、また、本発明に係る高分子固体電解
質型燃料電池用触媒は、白金とタングステンとが合金化
した状態である方が耐一酸化炭素触媒被毒性に優れる。
この白金とタングステンとが合金化した触媒は、触媒に
熱処理を施すことで製造することができる。そして、こ
の熱処理による合金化は６００℃〜９００℃の範囲で行
うのが好ましい。６００℃以下では貴金属粒子の合金化
が不完全である一方、９００℃以上では触媒粒子の凝集
が進んで粒径が過大となり、触媒の活性に影響を与える
からである。
質型燃料電池用触媒は、白金とタングステンとが合金化
した状態である方が耐一酸化炭素触媒被毒性に優れる。
この白金とタングステンとが合金化した触媒は、触媒に
熱処理を施すことで製造することができる。そして、こ
の熱処理による合金化は６００℃〜９００℃の範囲で行
うのが好ましい。６００℃以下では貴金属粒子の合金化
が不完全である一方、９００℃以上では触媒粒子の凝集
が進んで粒径が過大となり、触媒の活性に影響を与える
からである。
【００１６】以上のように、本発明においては、従来の
ルテニウムに替えてタングステンを所定比率で担持させ
ることで、低コストかつ耐一酸化炭素触媒被毒性に優れ
た触媒となるものである。ここで、本発明者らは、この
触媒をより有効に機能させるため、これら貴金属を担持
させる担体についても検討を行った。その結果、直径６
０オングストローム以下の細孔を全細孔に対して２０％
以下の割合で有し、比表面積が６００〜１２００ｍ２/g
の炭素粉末が担体として特に好ましいとの結論に至っ
た。その理由としては以下のようなものが考えられてい
る。
ルテニウムに替えてタングステンを所定比率で担持させ
ることで、低コストかつ耐一酸化炭素触媒被毒性に優れ
た触媒となるものである。ここで、本発明者らは、この
触媒をより有効に機能させるため、これら貴金属を担持
させる担体についても検討を行った。その結果、直径６
０オングストローム以下の細孔を全細孔に対して２０％
以下の割合で有し、比表面積が６００〜１２００ｍ２/g
の炭素粉末が担体として特に好ましいとの結論に至っ
た。その理由としては以下のようなものが考えられてい
る。
【００１７】上述したように、高分子固体電解質型燃料
電池の水素極の電極は、電極反応を促進させる触媒と電
極反応により生じる水素イオンを伝達させる固体電解質
との混合体である。そして、触媒の担体となる炭素微粉
末は無数の細孔を有し貴金属粒子はこの細孔の内部にま
で担持されている。しかし、固体電解質粒子は貴金属粒
子に比べて粒径が過大であり、直径６０オングストロー
ム以下の極微小細孔には侵入することができない。従っ
て、このような極微小細孔中にある貴金属粒子上で生じ
た水素イオンは固体電解質に伝達されない。即ち、高分
子固体電解質型燃料電池用触媒にあっては、担体中の極
微小細孔が全細孔に占める割合と触媒の利用効率とに密
接な関係がある。そこで、本発明では、担体の細孔分布
を細孔の全細孔に対する割合を２０％以下と制限し、触
媒の利用効率を確保することとしたものである。
電池の水素極の電極は、電極反応を促進させる触媒と電
極反応により生じる水素イオンを伝達させる固体電解質
との混合体である。そして、触媒の担体となる炭素微粉
末は無数の細孔を有し貴金属粒子はこの細孔の内部にま
で担持されている。しかし、固体電解質粒子は貴金属粒
子に比べて粒径が過大であり、直径６０オングストロー
ム以下の極微小細孔には侵入することができない。従っ
て、このような極微小細孔中にある貴金属粒子上で生じ
た水素イオンは固体電解質に伝達されない。即ち、高分
子固体電解質型燃料電池用触媒にあっては、担体中の極
微小細孔が全細孔に占める割合と触媒の利用効率とに密
接な関係がある。そこで、本発明では、担体の細孔分布
を細孔の全細孔に対する割合を２０％以下と制限し、触
媒の利用効率を確保することとしたものである。
【００１８】また、担体の比表面積を６００〜１２００
ｍ２/gの範囲とするのは、比表面積を６００ｍ２／ｇ以
上とし、触媒が付着する面積を増加させることができる
ので貴金属粒子を高い状態で分散することができる一
方、比表面積１２００ｍ２／ｇ以上とあまりに大きくす
ると、触媒の利用効率を低下させる極微小細孔の割合が
増加するからである。即ち、比表面積を上記の範囲とす
ることで、貴金属粒子を高い状態で分散させ触媒単位質
量あたりの活性を向上させる一方、触媒の利用効率を確
保することができるのである。
ｍ２/gの範囲とするのは、比表面積を６００ｍ２／ｇ以
上とし、触媒が付着する面積を増加させることができる
ので貴金属粒子を高い状態で分散することができる一
方、比表面積１２００ｍ２／ｇ以上とあまりに大きくす
ると、触媒の利用効率を低下させる極微小細孔の割合が
増加するからである。即ち、比表面積を上記の範囲とす
ることで、貴金属粒子を高い状態で分散させ触媒単位質
量あたりの活性を向上させる一方、触媒の利用効率を確
保することができるのである。
【００１９】このように、本発明に係る高分子固体電解
質型燃料電池用触媒は、高価なルテニウムを全く使用す
ることなく耐一酸化炭素触媒被毒性に優れていることか
ら、この高分子固体電解質型燃料電池用触媒を含んでな
る電極を水素極として備える高分子固体電解質型燃料電
池は、一酸化炭素による電極性能の悪化も少なく、か
つ、その製造コストを大幅も低減されたものとすること
ができる。
質型燃料電池用触媒は、高価なルテニウムを全く使用す
ることなく耐一酸化炭素触媒被毒性に優れていることか
ら、この高分子固体電解質型燃料電池用触媒を含んでな
る電極を水素極として備える高分子固体電解質型燃料電
池は、一酸化炭素による電極性能の悪化も少なく、か
つ、その製造コストを大幅も低減されたものとすること
ができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な実施例を示
す。
す。
【００２１】〔担体の選択〕本実施形態で担体として使
用した炭素微粉末（商品名：ケッチェンブラックＥＣ）
の細孔分布をを図２に示す。細孔分布の測定はガス吸着
法により行っている。この図で示されるように、本実施
形態で使用した本発明に係る触媒の担体となる炭素粉末
は、数十オングストロームオーダーの微小径細孔の全細
孔に対する比率が低い。また、この担体の比表面積をＢ
ＥＴ１点法にて測定したところ、８００ｍ２／ｇであっ
た。
用した炭素微粉末（商品名：ケッチェンブラックＥＣ）
の細孔分布をを図２に示す。細孔分布の測定はガス吸着
法により行っている。この図で示されるように、本実施
形態で使用した本発明に係る触媒の担体となる炭素粉末
は、数十オングストロームオーダーの微小径細孔の全細
孔に対する比率が低い。また、この担体の比表面積をＢ
ＥＴ１点法にて測定したところ、８００ｍ２／ｇであっ
た。
【００２２】[白金触媒の調整]０．３ｗｔ％の白金溶液
に前記炭素粉末を２２３３ｇ（白金含有量：６．７０
ｇ）混合させ攪拌後、還元剤として１００％エタノール
を２５０ｍｌ添加した。この溶液を沸点（約９５℃）で
６時間、攪拌、混合し、白金を炭素粉末に担持させた。
に前記炭素粉末を２２３３ｇ（白金含有量：６．７０
ｇ）混合させ攪拌後、還元剤として１００％エタノール
を２５０ｍｌ添加した。この溶液を沸点（約９５℃）で
６時間、攪拌、混合し、白金を炭素粉末に担持させた。
【００２３】〔タングステンの担持〕０．４ｗｔ％のタ
ングステン溶液３５３g（タングステン含有量：１．４
１g）に、上記の操作により製造した白金触媒１５ｇを
浸漬させた。そしてこの混合溶液を６時間、攪拌し、ろ
過、洗浄して６０℃で乾燥させて触媒を得た。
ングステン溶液３５３g（タングステン含有量：１．４
１g）に、上記の操作により製造した白金触媒１５ｇを
浸漬させた。そしてこの混合溶液を６時間、攪拌し、ろ
過、洗浄して６０℃で乾燥させて触媒を得た。
【００２４】[熱処理]白金とタングステンとの合金化熱
処理は、５０％水素ガス（窒素バランス）中で、１時
間、９００℃に保持することにより行った。
処理は、５０％水素ガス（窒素バランス）中で、１時
間、９００℃に保持することにより行った。
【００２５】以上の操作により製造される、白金タング
ステン触媒の各担持金属の比率は８：２である。この比
率は、混合溶液中のタングステン含有量により容易に制
御することができる。
ステン触媒の各担持金属の比率は８：２である。この比
率は、混合溶液中のタングステン含有量により容易に制
御することができる。
【００２６】以上の製造方法により製造した白金／タン
グステン触媒について、水素極側ハーフセルにより、そ
の分極値を測定することで各触媒の耐一酸化炭素触媒被
毒性の評価を行った。測定は、１００ｐｐｍの一酸化炭
素を混合した水素ガス中で行っている。その測定結果を
図３に示す。図３では、縦軸に電流密度５００ｍＡ／ｃ
ｍ２における分極値を、横軸には白金を１としたときの
タングステンの担持比をとり、各比で作製した触媒の分
極値をプロットした。更に、図３には、比較のため、同
一条件で測定した白金／ルテニウム触媒（白金：ルテニ
ウム＝５：５）より作成したハーフセルの分極値（７０
ｍＶ）を示している。白金：ルテニウム＝５：５の触媒
の分極値を記載するのは、この組成の白金／ルテニウム
触媒が最も高い耐一酸化炭素触媒被毒性を示すことが知
られているからである。
グステン触媒について、水素極側ハーフセルにより、そ
の分極値を測定することで各触媒の耐一酸化炭素触媒被
毒性の評価を行った。測定は、１００ｐｐｍの一酸化炭
素を混合した水素ガス中で行っている。その測定結果を
図３に示す。図３では、縦軸に電流密度５００ｍＡ／ｃ
ｍ２における分極値を、横軸には白金を１としたときの
タングステンの担持比をとり、各比で作製した触媒の分
極値をプロットした。更に、図３には、比較のため、同
一条件で測定した白金／ルテニウム触媒（白金：ルテニ
ウム＝５：５）より作成したハーフセルの分極値（７０
ｍＶ）を示している。白金：ルテニウム＝５：５の触媒
の分極値を記載するのは、この組成の白金／ルテニウム
触媒が最も高い耐一酸化炭素触媒被毒性を示すことが知
られているからである。
【００２７】図３から、本発明に係る白金／タングステ
ン触媒は、従来の白金／ルテニウム触媒（白金：ルテニ
ウム＝５：５）の分極値（７０ｍＶ）とほぼ同等の分極
値を示し、耐一酸化炭素触媒被毒性に優れていることが
確認された。
ン触媒は、従来の白金／ルテニウム触媒（白金：ルテニ
ウム＝５：５）の分極値（７０ｍＶ）とほぼ同等の分極
値を示し、耐一酸化炭素触媒被毒性に優れていることが
確認された。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高価なルテニウムを全く使用することなく耐一酸化炭素
触媒被毒性に優れた高分子固体電解質型燃料電池用触媒
を得ることができる。そして、その結果、触媒のコスト
を大幅に低減させることができる。また、本発明の触媒
は、適当な炭素微粉末を担体として用い、金属担持後に
熱処理を施すことで担持された金属を合金化させること
ができ、より高い耐一酸化炭素触媒被毒性を有する触媒
を製造することができる。
高価なルテニウムを全く使用することなく耐一酸化炭素
触媒被毒性に優れた高分子固体電解質型燃料電池用触媒
を得ることができる。そして、その結果、触媒のコスト
を大幅に低減させることができる。また、本発明の触媒
は、適当な炭素微粉末を担体として用い、金属担持後に
熱処理を施すことで担持された金属を合金化させること
ができ、より高い耐一酸化炭素触媒被毒性を有する触媒
を製造することができる。
【図１】従来の白金／ルテニウム触媒及び本発明の白金
／タングステン触媒の担持率を変化させた場合の耐一酸
化炭素触媒被毒性（分極値）の変化を模式的に示すグラ
フ。
／タングステン触媒の担持率を変化させた場合の耐一酸
化炭素触媒被毒性（分極値）の変化を模式的に示すグラ
フ。
【図２】本実施形態で用いた炭素粉末の細孔分布を示す
グラフ。
グラフ。
【図３】異なる白金タングステン比で担持させた複合触
媒の水素極ハーフセル電池性能の比較を示すグラフ。
媒の水素極ハーフセル電池性能の比較を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 昌彦 神奈川県平塚市新町２番73号 田中貴金属 工業株式会社技術開発センター内 (72)発明者 山本 夕美 神奈川県平塚市新町２番73号 田中貴金属 工業株式会社技術開発センター内 Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS02 BB05 CC06 EE02 EE03 EE05 EE10 HH02 HH03 HH05 5H026 AA06 EE02 EE05 EE08 HH02 HH03 HH05
Claims (5)
- 【請求項１】炭素粉末担体上に白金と金属との２種類の
金属が担持された高分子固体電解質型燃料電池用触媒に
おいて、白金とタングステンとが９〜４：１〜６（モル
比）の比率で担持されていることを特徴とする高分子固
体電解質型燃料電池用触媒。 - 【請求項２】白金とタングステンとが９〜７：１〜３
（モル比）の比率で担持されている請求項１記載の高分
子固体電解質型燃料電池用触媒。 - 【請求項３】担体上の金属粒子が合金化した状態で担持
されている請求項１又は請求項２のいずれかに記載の高
分子固体電解質型燃料電池用触媒。 - 【請求項４】担体は、直径６０オングストローム以下の
細孔を全細孔に対して２０％以下の割合で有し、比表面
積が６００〜１２００ｍ２／ｇの炭素粉末である請求項
１〜請求項３のいずれかに記載の高分子固体電解質型燃
料電池用触媒。 - 【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれかに記載の高
分子固体電解質型燃料電池用触媒を含んでなる電極を水
素極として備える高分子固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11185252A JP2001015122A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 高分子固体電解質型燃料電池用触媒及び高分子固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11185252A JP2001015122A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 高分子固体電解質型燃料電池用触媒及び高分子固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015122A true JP2001015122A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16167571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11185252A Pending JP2001015122A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 高分子固体電解質型燃料電池用触媒及び高分子固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001015122A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009506500A (ja) * | 2005-08-25 | 2009-02-12 | 本田技研工業株式会社 | 白金、タングステン、およびニッケルまたはジルコニウムを含有する電極触媒 |
| JP2009518814A (ja) * | 2005-12-06 | 2009-05-07 | 本田技研工業株式会社 | 白金およびタングステンを含有する電極触媒 |
| JP2009152143A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Asahi Glass Co Ltd | 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体および固体高分子形燃料電池用膜電極接合体の製造方法 |
| JP2009543682A (ja) * | 2006-07-10 | 2009-12-10 | 本田技研工業株式会社 | カーボンに担持された白金・タングステン電極触媒およびその製造方法 |
| US7960070B2 (en) | 2002-10-11 | 2011-06-14 | Isamu Uchida | Electrocatalyst for ethanol oxidation and direct ethanol fuel cell using the same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS58177145A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-17 | ユナイテツド・テクノロジ−ズ・コ−ポレイシヨン | 触媒性能の改善のためのプロセス |
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-
1999
- 1999-06-30 JP JP11185252A patent/JP2001015122A/ja active Pending
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