JP2003502827A - ガス拡散基材および電極 - Google Patents

ガス拡散基材および電極

Info

Publication number
JP2003502827A
JP2003502827A JP2001505092A JP2001505092A JP2003502827A JP 2003502827 A JP2003502827 A JP 2003502827A JP 2001505092 A JP2001505092 A JP 2001505092A JP 2001505092 A JP2001505092 A JP 2001505092A JP 2003502827 A JP2003502827 A JP 2003502827A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas diffusion
diffusion substrate
substrate according
catalyst
catalyst component
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.)
Pending
Application number
JP2001505092A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2003502827A5 (ja
Inventor
サラ、キャロライン、ボール
スーザン、ジョイ、クーパー
グラハム、アラン、ハーズ
グレゴア、ホーガーズ
デイビッド、トムプセット
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.)
Johnson Matthey PLC
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
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 Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Publication of JP2003502827A publication Critical patent/JP2003502827A/ja
Publication of JP2003502827A5 publication Critical patent/JP2003502827A5/ja
Pending 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
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9075—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers
    • 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
    • H01M4/90—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
    • H01M8/10—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
    • 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
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • 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
    • 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
    • H01M4/921—Alloys or mixtures with metallic elements
    • 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
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/49115—Electric battery cell making including coating or impregnating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 電導性多孔質構造と第１の触媒成分とを含んでなる、不純なガス流からの酸化可能な不純物を除去することが可能な電導性ガス拡散基材であって、ここで、第１の触媒成分は非電導性支持体上に支持された第１の触媒を開示する。さらに、前記電導性ガス拡散基材をそれぞれ含んでなる電極、膜電極アッセンブリーおよび燃料電池を開示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、特にプロトン交換膜燃料電池における使用に適する、ガス拡散基材
を含んでなる、改良された電導性ガス拡散基材および電極に関するものである。
本発明は、前記基材と前記電極とを含んでなる、膜電極アセンブリーと燃料電池
とにさらに関するものである。
【０００２】 電気化学的電池は、必ず、その基本的な水準において、固体若しくは液体電解
質、並びに所望の電気化学的反応が生じる２つの電極、すなわち、アノードおよ
びカソード、を含んでなる。燃料電池は、その燃料の貯蔵された燃料を電気エネ
ルギーに効率よく変換するエネルギー変換装置であって、そのエネルギー交換は
、気体として貯蔵された水素、または液体若しくは気体として貯蔵されたメタノ
ールのいずれかを、酸素と組み合わせて電力を発生させることによって起こる。
水素またはメタノールはアノードにおいて酸化され、そして酸素はカソードにお
いて還元される。これらの電池内で、気体反応体および／または生成物は、電池
電極構造の中におよび／または電池電極構造から外へ拡散されなければならない
。したがって、この電極は、電極内の反応体と反応サイト間の接触を最適化して
反応速度を最大限にするためにガスが拡散するよう、特に多孔性のものとして設
計されている。双方の電極に接触し、アルカリ性または酸性、液体または固体で
あることのできる電解質が必要である。プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）
としても知られる、固体ポリマー燃料電池（ＳＰＦＣ）において、この電解質は
、通常、過フルオロスルホン酸材料に基づいた固体プロトン伝導性ポリマー膜で
ある。これらの電解質は、作用中、水和状態に維持され、電解質を通り抜けるイ
オン伝導の損失を防止しなければならない。このことは前記ＰＥＭＦＣの作用温
度を、作用圧力に応じて、７０℃〜１２０℃に制限する。しかしながら、このＰ
ＥＭＦＣは、他の型の燃料電池よりも非常に高い電力密度量出力を提供し、より
低い温度において効率よく作用する。このことから、このＰＥＭＦＣは、乗り物
（車両）発電および小規模住宅用発電の用途して見出されるであろうと考察され
ている。特に、将来、燃焼エンジンの使用を制限するであろう、アメリカ合衆国
のいくつかの地域において車両のゼロ排出規定が可決されている。現在、市販前
のＰＥＭＦＣ電力バスおよび原型ＰＥＭＦＣ電力車両が、利用に向けて公開実験
されている。
【０００３】 これらのシステムの作用温度が比較的低いことから、酸化および還元反応は、
効果的な速度で進行するために触媒を用いることを必要とする。電気化学的反応
、例えば燃料電池における酸素還元および水素酸化、の速度を促進する触媒は、
しばしば電気触媒と呼ばれる。貴金属、特に白金は、３００℃未満において作用
する全ての低温燃料電池にとって、最も効率的で安定した電気触媒であることが
見出されている。この白金電気触媒は、表面積が大きく非常に小さな粒子（〜２
０−５０Å）として提供され、それは、しばしば、しかし常時ではなく、より大
きな巨視的伝導性炭素粒子の上に散布および支持されて所望の触媒添加量を提供
する。伝導性炭素はこの触媒を支持するのに好ましい材料である。
【０００４】 前記ＰＥＭＦＣにおいて、前記膜と２つの電極から形成された結合積層構造は
、膜電極アセンブリー（ＭＥＡ）として知られる。このＭＥＡは典型的にいくつ
かの層を含んでなるであろうが、基本的な水準として５つの層を有すると一般的
に考えることができ、これら５つの層は主にその機能により定義される。前記膜
のいずれかそ側面上に、アノードおよびカソード電気触媒が組み入れられて、所
望の電極反応の速度を上昇させる。層を含有する前記電気触媒に、前記膜と接触
している面とは反対の表面上で接触しているのは、アノードおよびカソードのガ
ス拡散基材層である。アノードガス拡散基材は、多孔性のものとして設計されて
おり、これにより反応体水素またはメタノールは、この基材がそれら反応体燃料
供給物に曝されている表面から進入し、そして、基材の厚みを通って、電気触媒
、通常白金金属系のもの、を含有する前記の層に拡散し、水素およびメタノール
の電気化学的酸化を最大限にする。前記アノード電気触媒層もまた、同じ電気触
媒反応サイトと接触しているいくらかの量のプロトン伝導性電解質を含んでなる
ように設計されている。酸性型電解質を伴うアノード反応の生成物はプロトンで
あって、この場合、これらは、アノード反応サイトからこの電解質を通ってカソ
ード層へ効率よく輸送されることができる。このカソードもまた多孔性のものと
して設計されており、これにより酸素または空気は前記基材に進入し、電気触媒
層反応サイトまで拡散する。このカソード電気触媒は、プロトンと酸素を結合さ
せて水を生成する。その後、生成水、このカソード構造から外へ拡散しなければ
ならない。カソードの構造は、効率的にこの生成水を除去できるようなものとし
て設計されなければならない。水がカソード内で増加した場合、反応体酸素が反
応サイトへ拡散することがより困難になり、したがって燃料電池の性能は低下す
る。メタノールを燃料とするＰＥＭＦＣの場合、メタノール中の含有水のため、
追加の水が存在し、それは前記膜を通ってアノードからカソード側へ輸送されう
る。カソードにおける増加した水量を除去する必要がある。しかしながら、多く
の水がカソード構造から除去されると、膜は乾いて燃料電池の性能は同様に低下
するということが、プロトン交換膜電解質の場合にもまた存在する。
【０００５】 いくつかの方法により完全なＭＥＡを構築することができる。前記電気触媒層
をガス拡散基材の一表面に結合し、ガス拡散電極として知られるものを形成する
ことができ、この電極はアノードまたはカソードのいずれにもなり得る。そして
、２つのガス拡散電極と固体プロトン伝導性膜とを結合することによってＭＥＡ
が形成される。あるいは、２つの多孔性ガス拡散基材と、両面に触媒作用を及ぼ
す固体プロトン伝導性ポリマー膜とからＭＥＡを形成することができ、または、
実際、１つのガス拡散電極と、１つのガス拡散基材と、このガス拡散基材の側面
に触媒作用を及ぼす固体プロトン伝導性ポリマーとからＭＥＡを形成することが
できる。
【０００６】 ガス拡散基材または電極は、燃料電池に加えて、金属空気電池、電気化学的ガ
スセンサーおよび有用な化学化合物の電気合成のための電気化学的反応装置を包
含する多数の異なる電気化学的装置において使用される。
【０００７】 最も実用的な燃料電池機構において、再生として知られる工程で、炭化水素系
燃料（例えばメタン）または酸素化炭化水素燃料（例えばメタノール）を水素に
転換することにより、水素燃料を生成する。改質ガソリンと呼ばれるこの燃料は
、（水素に加えて）約２５％を占める大量の二酸化炭素（ＣＯ２）と典型的には
約１％程度の少量の不純物、例えば一酸化炭素（ＣＯ）、を含有する。２００℃
未満の温度で作用する燃料電池および特に約１００℃の温度で作用するＰＥＭＦ
Ｃにとって、ＣＯは、たとえ１〜１０ｐｐｍの量であっても、電極中に存在する
白金電気触媒に対して耐え難い被毒物であるということはよく知られている。こ
のことは深刻な燃料電池の性能低下、すなわち一定の電流密度における電池電圧
が低下する。この有害な影響は、より低い温度で作用するＰＥＭＦＣにおいては
さらに顕著である。
【０００８】 アノードＣＯ被毒作用を軽減するために様々な方法がなされてきた。例えば、
再生技術が、優先的若しくは選択的酸化反応装置として知られる追加の触媒反応
装置を包含するように再設計されている。この技術は、水素を含有する反応体ガ
ス流が選択的酸化触媒の上を通過する前に、空気または酸素をこのガス流の中に
注入して、ＣＯをＣＯ２に酸化することを必要とする。このことにより、ＣＯ量
を１〜２％減から１００ｐｐｍ未満にまで削減することができる。しかしながら
、たとえこれらの量であっても、ＰＥＭＦＣにおけるアノード電気触媒は依然と
して被毒される。
【０００９】 ＣＯ被毒を低減するさらなる方法は、そのもの自体がＣＯに対して寛容な程度
の電気触媒を使用することであり、例えば、Niedrach他により Electrochem. Te
chnol., 5, 318, (1967)に記載されているような、白金／ルテニウムのものであ
る。しかしながら、単離状態においてこの方法を用いることにより、純粋な水素
上で、すなわち燃料流中にＣＯの存在しないところで観測される性能を完全に達
成することは不可能である。
【００１０】 前記アノードガス流がこの燃料電池自体のアノードチャンバーに進入する直前
に、このガス流の中に直接流れ入る酸素または空気を使用することによって、１
〜１００ｐｐｍ量のＣＯによる電気触媒の被被毒を軽減することができるという
こともまた見出されている。このことは、Gottesfeld and Pafford により、J.E
lectrochem. Soc., 135, 2651 et seq (1998)に記載されている。この技術は、
燃料中の残留ＣＯをＣＯ２に酸化する効果、つまりアノードに存在する電気触媒
サイトにより触媒作用を及ぼす反応によるものと信じられている。 ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２
【００１１】 この技術は、前記燃料流中にＣＯが存在しない場合に観測される性能と極めて
近似した燃料電池の性能を提供する。
【００１２】 空気抜きの使用との組合せにおける改良された構造は、この構造が、例えば、
ＥＰ−Ａ−０７３６９２１号に記載されているように、水素の存在によりＣＯを
酸化しうる第の第２の触媒成分（「気相触媒」）を添加されていることである。
追加のガス相触媒の使用はガス相触媒を有しない対応電極以上に改良された電極
性能を付与する。しかしながら、ガス相触媒がＥＰ−Ａ−０７３６９２１号に記
載されている導電性炭素支持体上に支持されている場合、全ての電極性能からガ
ス相触媒を単離することが不可能となる。ガス相触媒粒子上の酸素の存在はガス
相触媒の能力を引き起こし、さらなる酸化、即ち、非常に高い性能を高めること
となる。その後、電極の全ては水素酸化性能より非常に高い混合電池性能を表す
ことができ、電気効率の損失となる。言い換えれば、電気伝導率はまた、低い性
能のアノードに対して選択的酸化触媒の性能を留めることが可能となり、これは
水素酸化性能の閉鎖する。これが選択性酸化触媒の能力に影響を及ぼすことによ
り、酸素存在中であってもＣＯを酸化しうる。
【００１３】 ガス相触媒の使用はまた、空気抜きの存在が要求され、およびこのアプローチ
が実行されるとき、電池性能の実質的な長期間の関心事となる。これは、特に、
高いレベルの空気抜きのケースの場合、全改質ガソリン燃料の容積と同等量から
４％およびそれ以上が要求される。
【００１４】 本発明の目的は、電導性ガス拡散基材とガス流からの酸化可能な不純物を除去
することが可能な電極とを提供するものであり、ここでガス相触媒が電気化学的
反応で関係しうることができないものである。これは、ガス相触媒と電極での電
気触媒との両者の性能の最適化を許容する。従って、低級レベルの空気抜きがい
くつかの性能を与えるように要求されるか、または通常レベルの空気抜きを用い
て、非常に高い性能を得る。
【００１５】 従って、本発明は、導電性多孔質構造と、第１の触媒成分とを含んでなり、 ここで、第１の触媒成分が非導電性支持体上に支持された第１の触媒であるこ
とを特徴とする、導電性ガス拡散基材を提供するものである。
【００１６】 導電性多孔質構造は、織もしくは不織の繊維物質である。例えば、多孔性構造
は例えばToray社製造のＴＧＰシリーズのような剛性炭素繊維紙、織炭素布、例
えばゾルテック社製造のＰＷＢ−３、または不織炭素繊維構造、例えばTechnica
l Fibre Products社製Optimat 203であってよい。もしくは、多孔質構造は、ポ
リマー、例えばWO98/27606公報に記載されているような膨張ポリマーメッシュか
ら形成されてよい。あるいは、多孔質構造は、金属メッシュ、例えば、ニッケル
、ステールのメッシュであってもよい。導電性多孔質構造はフィラー物質の添加
により改良されてよい。適切には、フィラー物質は、粒状カーボンとポリマーと
の混合物を含んでなり、カーボンは適切には粉末の形態である。カーボン粉末は
、一般にアセチレンブラック、ファーネスブラック、ピッチ、コークスベース粉
末およびこれらの物質の黒鉛化形態と称される物質のいずれかであってよい。適
切には、天然および合成黒鉛の双方をこの用途に使用してよい。このような物質
は単独または組合せのいずれかで使用してよい。フィラー物質中の粒状カーボン
、またはカーボンは、１以上のポリマーによって結束している。使用されるポリ
マー物質は、本質的な電極構造特性、例えば、気孔サイズの分布、疎水性／親水
性のバランス調整およびガス拡散層の物質的強度に寄与する。このようなポリマ
ーの例として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレン−
プロピレン（ＦＥＰ）、二フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、ヴィトンＡ、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンが挙げられる。好ましい最
終ポリマーは、ＰＴＦＥまたはＦＥＰである。フィラー物質は好適には多孔質構
造内に埋め込まれてなるものである。
【００１７】 好適には、汚染ガスがリフォーマーから供給されるとき、第１の触媒は燃料電
池または酸化剤供給流中の汚染ガス、例えば水素燃料中の一酸化炭素、を除去す
るようにデザインされたガス相触媒である。好適には、第１の触媒は貴金属、例
えば、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、または金、または非貴金属、
例えば、クロム、モリブデン、ニッケル、マンガン、または一以上の貴金属およ
び／または非貴金属の組合せである。好適には、第１の触媒は貴金属、例えばロ
ジウムである。第１の触媒は非導電性支持体に支持されてなり、ここで、触媒が
金の場合、この支持体は酸化支持体、例えば、アルミナ、シリカ、セリア、ジル
コニア、鉄の酸化物、例えばＦｅ２Ｏ３、酸化マンガン、例えばＭｎＯ２または
チタニアである。好適には、支持体はアルミナまたはシリカである。
【００１８】 第１の触媒成分が多孔質構造内に埋め込まれてなるかまたは、表面層として前
記多孔質構造に塗布されてなるものである。表面相として多孔質構造に塗布する
場合、第１の触媒成分が好適には導電性粒子、例えばカーボンブラックのような
炭素粒子との混合物として塗布されてなるのが好ましい。第１の触媒成分が多孔
質構造内に埋め込まれる場合、第１の触媒成分が必要に応じて導電性粒子とで混
合されてよい。
【００１９】 本発明の電導性ガス拡散基材は、追加のフィラー物質を伴ってまたは伴わず、
予備形成された多孔質構造を用いて、続いて第１の触媒成分で満たし、または表
面層として第１の触媒成分を塗布されて、調製されてよい。第１の触媒成分が多
孔質構造内に埋め込まれた場合、触媒成分の大部分が多孔質構造の構造内で強化
されうるが、けれども、少量はその表面に残る。第１の触媒成分は当業界で知ら
れている通常の方法、例えば濾過、粉体真空堆積、スプレー堆積、電気的堆積、
押し出し、プリント、ローラー、Ｋ−バー、ドクターブレード法、または薄層キ
ャステイング、により多孔質構造内に埋め込まれる。第１の触媒成分が電導性多
孔質の表面に、必要に応じて電導性粒子とともに混合されて、電導性多孔質構造
の表面に塗布する場合、これは当業界で知られている通常の方法、例えば濾過、
粉体真空堆積、スプレー堆積、電気的堆積、押し出し、プリント、ローラー、Ｋ
−バー、ドクターブレード法、または薄層キャステイング、を用いて実行されう
る。
【００２０】 あるいは、不織繊維構造が用いられる場合には、ガス拡散基材は、連続製造技
術、例えば製紙、押し出し、またはプルトルーションを適合させることによって
、単一工程方法で製造されてもよい。
【００２１】 本発明の第二の態様は、上述した導電性ガス拡散基材と第２の触媒成分を含ん
でなる、ガス拡散電極を提供する。
【００２２】 好ましくは、第２の触媒成分は、が電気化学的反応を促進する電気触媒、例え
ば金属として貴金属または遷移金属または金属酸化物であり、炭素支持体上に分
散形態で支持されまたは支持されていないものであり；表面積が大きい形態の微
粉砕の粉末または繊維での、有機錯体であり；またはこれらの組合せである。最
も好適には、第２の触媒成分がカーボンブラックに支持された白金／ルテニウム
合金またはカーボンブラックに支持された白金である。
【００２３】 ガス拡散電極として機能するとき、第１の触媒成分は電気化学的反応に加える
ことができない。それは、第１の触媒成分が非電導性支持体で支持され、従って
混合燃料性能が得られないからである。
【００２４】 本発明の電極はアノードまたはカソードとしていずれにも使用されてよく、好
適にはその電極をアノードとして使用し、第１の触媒成分は汚れた水素供給から
ＣＯを除去するように選択される。カソードとして使用される場合、第１の触媒
成分はいくつかの酸化可能な不純物が除去さるように選択され、空気輸送される
燃料または未反応燃料はアノードを横切る。
【００２５】 第２の触媒成分は分離層として、ガス拡散基材に塗布されてもよいし、第１の
触媒成分が多孔質構造内に埋め込まれてもよいし、或いは表面層として塗布され
てもよい。或いは、第２の触媒成分は第１の触媒成分との混合により表面層とし
て多孔質構造に塗布されてもよい。第１の触媒成分と第２の触媒成分が多孔質構
造に用いられる前に混合される場合、その混合層に包含される追加の電導性基材
があってもなくてもよい。それはこの特性が第２の触媒成分で付与されるからで
ある。
【００２６】 第１の触媒成分と別に塗布されたかまたは混合された第２の触媒成分はガス拡
散基材または電導性多孔質の表面に塗布されてもよい。この塗布は、当業界で知
られている通常の方法、例えば濾過、粉体真空堆積、スプレー堆積、電気的堆積
、押し出し、プリント、ローラー、Ｋ−バー、ドクターブレード法、または薄層
キャステイングである。
【００２７】 本発明の第三の態様は、前述した、本発明によるガス拡散電極と、本発明の電
極であってもそうでなくてもよい第二のガス拡散電極と、固体ポリマー膜、例え
ばNafion（商品名）とを含んでなる、膜電極アセンブリーを提供する。あるいは
、本発明は、前述した、本発明によるガス拡散電極と、本発明による基材であっ
てもそうでなくてもよいガス拡散基材と、固体ポリマー膜、例えばNafion（商品
名）とを含んでなり、電気触媒層が、ガス拡散基材に面している膜の側面に塗布
されてなる、膜電極アセンブリーを提供する。あるいは、本発明は、前述した、
本発明によるガス拡散基材と、本発明による電極であってもそうでなくてもよい
ガス拡散電極と、固体ポリマー膜、例えばNafion（商品名）とを含んでなり、電
気触媒層が、ガス拡散基材に面している膜の側面に塗布されてなる、膜電極アセ
ンブリーを提供する。あるいは、本発明は、前述した、本発明によるガス拡散基
材と、本発明の基材であってもそうでなくてもよい第二のガス拡散基材と、固体
ポリマー膜、例えばNafion（商品名）とを含んでなり、電気触媒層が固体ポリマ
ー膜の両面に塗布されてなる、膜電極アセンブリーを提供する。
【００２８】 本発明のさらに別の態様は、本発明によるガス拡散基材を含んでなる、燃料電
池を提供する。また別の態様は、本発明によるガス拡散電極を含んでなる、燃料
電池を提供する。また別の態様は、本発明による膜電極アッセンブリーを含んで
なる、燃料電池を提供する。
【００２９】
【実施例】
本発明は参考としての下記の諸例でさらに記載されうる。
【００３０】比較例１−Ｐｔ／ショーニンガン（Ｓｈａｗｉｎｉｇａｎ）カーボン ガス相選択的酸化触媒層をＥＰ−Ａ−０７３６９２１号の例１に記載されてい
るように、０．１９ｍｇ／ｃｍ２のＰｔの金属担持で付与するように、ショーニ
ンガンアセチレンカーボン触媒に支持された２０重量％Ｐｔ（ジョンソンマッセ
イインク、Ｗｅｓｔ、Ｄｅｐｔｆｏｒｄ、ＮＪ、ＵＳＡで得られる）で調製した
。
【００３１】比較例２−Ｐｔ／ショーニンガン（Ｓｈａｗｉｎｉｇａｎ）カーボン ガス相選択的酸化触媒層を比較例１で記載されているように、ショーニンガン
アセチレンカーボン触媒に支持された２０重量％Ｐｔ、０．３３ｍｇ／ｃｍ２の
Ｐｔの金属担持で、調製した。
【００３２】例１−Ｒｈ／アルミナ５２４ ガス相選択的酸化触媒層をジョンソンマッセイアフラ（型５２４アルミナ、名
目上の表面積１４１ｍ２／ｇ）から得たアルミナ触媒に支持された５重量％Ｒｈ
を用いて調製した。ＰＴＦＥ含有インク（触媒重量に関して３５重量％固体）を
ＥＰ−Ａ−０７３６９２１号に記載された同様の方法によりロジウム触媒から調
製した。ロジウムインクのガス相選択的酸化層を予備テフロン（登録商標）化し た東レＴＰＧ９０紙の片面に塗布して、Ｒｈ担持０．１２ｍｇ／ｃｍ２を付与し た。
【００３３】例２−Ｒｈ／アルミナ５２６ ガス相選択的酸化触媒層を例１の記載により、０．１ｍｇ／ｃｍ２のＰｔ担持
を付与するように、ジョンソンマッセイアフラから得たアルミナ触媒（型５２６
アルミナ、名目上の表面積１５０ｍ２／ｇ）に５％Ｒｈを用いて調製した。
【００３４】例３−Ｒｈ／アルミナ５２６ ガス相選択的酸化触媒層を例１の記載により、０．２ｍｇ／ｃｍ２のＲｈ担持
を付与するように、ジョンソンマッセイアフラから得たアルミナ触媒（型５２６
アルミナ、名目上の表面積１５０ｍ２／ｇ）に５％Ｒｈを用いて調製した。
【００３５】例４−Ｒｈ／アルミナＳＣＦ−１４０ ＳＣＦ−１４０アルミナ（Ｃｏｎｄｅａ Ｃｈｅｍｉｅ、ＧｍｂＨ、Ｈａｍｂ
ｕｒｇ）上に５％Ｒｈの少量組成物の触媒試料を沈殿ルートで調製した。ＳＣＦ
１４０アルミナ（１４ｇ）を蒸留水（１５０ｃｍ３）でスラーリ化し、水性アン
モニア溶液を添加してｐＨを７．５に調整した。このスラリーを撹拌し、８０℃
に加熱した。硝酸ロジウム溶液（５ｇ、ジョンソンマッセイアフレ、１４．２重
量％Ｒｈ）を水の添加により１０ｃｍ３に希釈し、前記スラリーに液下し、そし
て撹拌中にｐＨを７〜８の間に維持した水性アンモニアを周期的に加えた。触媒
を１００℃で２時間空気中で乾燥し、続いて１０％Ｈ２／Ｎ２で２５０℃、２時
間還元した。ガス相選択的酸化層を例１に記載された触媒により調製し、０．２
ｍｇ／ｃｍ２のＲｈを担持した。
【００３６】例５−Ｒｈ／シリカ ガス相選択的酸化層を例１に記載の通りに調製し、ジョンソンマッセイアフレ
から得られたシリカ粉末触媒の上に５％Ｒｈを用いて、０．０９ｍｇ／ｃｍ２の
Ｒｈを担持した。
【００３７】ＥＸ−ＳＩＴＵ試料評価 比較例１および２、例１〜５のガス相選択的酸化層を、燃料電池で行われるの
と同様の始動試験において、空気抜きの追加でＨ２リッチガス流からＣＯを除去
するこでテストした。これはＥＸ−ＳＩＴＵ試料評価と呼ばれている。選択的酸
化層を、「カソード」として一枚のそのままの東レＴＧＰ９０と、膜として一枚
のナフロン１１５または一枚の薄膜光学複写透明膜のいずれか一項とを用いて小
さいＭＥＡ（６．４５ｃｍ２）の中に組み立てた。このＭＥＡを選択的酸化電極
をアノードとして機能させて、小さな燃料電池内でテストした。Ｈ２中のＣＯ１
００ｐｐｍの加湿燃料流を０．２ＳＬＭのガス流量、３０ｐｓｉの圧力で使用し
た。同様の流量比および圧力で加湿Ｈ２中を「カソード」流として使用した。選
択的酸化電極の効果を燃料流の中に異なったレベルの空気抜きを導入することに
よって、およびＳｉｇｎａｌ２０００低級流ＣＯ分析を用いて放出ガス流中のＣ
Ｏレベルをモニターすることによって、評価した。電気的な負荷を電極に全く与
えないで、しかしテストは燃料電池内に存在する別の近似した温度、加湿、およ
び流量の条件で行った。
【００３８】 表１は異なった空気抜きのレベルを適用した時、ＣＯレベルを出口ガス流で測
定した。表１でのそれぞれケースの表示は実験状態から３０分後の測定であった
。 表１ 例 触媒 金属担持 実験状態で３０分後の （ｍｇ／ｃｍ ２ ） ＣＯレベル／ｐｐｍ 空気抜き １％ ２％ ５％ 例１ ５％Ｒｈ／ ０．１２ １２ ６ ６ アルミナ５２４ 例２ ５％Ｒｈ／ ０．１ ７２ ２５ ２ アルミナ５２６ 例３ ５％Ｒｈ／ ０．２ ４０ １１ ２ アルミナ５２６ 例４ ５％Ｒｈ／ ０．２２ １０ ７ ６ アルミナ５２４ 例５ ５％Ｒｈ／ ０．２ ７５ ３０ １２ シリカ 比較例１ ２０％Ｐｔ／ ０．１９ ８３ ７４ ４ ショーニンガン カーボン 比較例２ ２０％Ｐｔ／ ０．３３ ７５ １２ ４ ショーニンガン カーボン
【００３９】 非伝導性支持体の全ての触媒は、同量または少ない金属担持で触媒に支持され
たＰｔ／カーボンに対応して優れた空気抜きを表している。このｅｘ−ｓｉｔｕ
テストは例１が燃料電池テスト用の最も優れた公報であることを表した。下が手
、このガス相選択的酸化層を使用した燃料電池アノードを下記したように調製し
、テストした。
【００４０】比較例３−Ｐｔ（Ｐｔ／Ｒｕ） 燃料電池アノード（２４０ｃｍ２）活性幾何学領域を、比較例１で記載したよ
うにショーニンガンカーボン上に支持した２０重量％Ｐｔで調製したガス相触媒
層を用いてＥＰ−Ａ−０７３６９２１号の例１の記載により、調製した。これは
、白金担持量が０．２ｍｇ／ｃｍ２のＰｔと、および０．２７ｍｇ／ｃｍ２の白
金担持量のＰｔおよび０．１４ｍｇ／ｃｍ２のＲｕの白金／ルテニウム電気触媒
とを与えられている。
【００４１】例６−（Ｒｈ／アルミナ）／（Ｐｔ／Ｒｕ） 燃料電池アノード（２４０ｃｍ２）活性幾何学領域を、例１で記載したように
５２４型アルミナに支持した５重量％Ｒｈ触媒で調製したガス相触媒層を用いて
ＥＰ−Ａ−０７３６９２１号の例１の記載により調製した。これは、白金担持量
が０．２ｍｇ／ｃｍ２のＰｔと、および０．２７ｍｇ／ｃｍ２の白金担持量のＰ
ｔおよび０．１４ｍｇ／ｃｍ２のＲｕの白金／ルテニウム電気触媒とを与えられ
ている。ロジウム含有触媒インクの層を予備テフロン化した東レＴＰＧ９０紙の
一側に塗布し、０．１２ｍｇ／ｃｍ２のＲｈ担持を与えて、そのようにロジウム
インクを東レ紙内に埋め込んで、基材を通じて導電性与えることができる。電気
触媒インクを、比較例３に記載された同様の方法で、Ｃａｂｏｔ Ｖｕｌｃａｎ
ＸＣ７２Ｒカーボンに少量の担持の２０重量％Ｐｔと１０重量％Ｒｕとによる
ＰｔＲｕ合金触媒を支持してなるものを含んでなるものを調製する。電気触媒イ
ンクを東レ紙基材の片面に塗布して、Ｐｔ担持０．２９ｍｇ／ｃｍ２とＲｕ担持
０．１５ｍｇ／ｃｍ２を付与した。
【００４２】 燃料電池評価 比較例３および例６に記載によりアノードを製造し、二つの膜電アッセンブリ
ーをナフロン１１５と通常のカソードを使用して、少量のＰｔ担持０．７５ｍｇ
／ｃｍ２で調製した。ＭＥＡを膜にアノードとカソードとの間に加熱圧をして調
製した。その後、試料を単一電池中でそれぞれ燃料と酸化剤として純粋水素およ
び空気に一晩調製した。その後、水素中の１００ｐｐｍＣＯの燃料流と性能を評
価した。図１および図２は例６および比較例３のＭＥＡのそれぞれの性能データ
を示したものである。最初、純粋水素および空気（カソードで）での性能を記録
した。数分後、アノードガス流を比較例３用約２００ｍＶおよび例６用約２２０
ｍＶで電池電圧の劣化が生じる水素中の１００ｐｐｍＣＯに変える。性能が安定
した後、増加レベル、１％初期の空気抜きを適用する。例６は性能損失をゆっく
り回復しているが、２％の空気抜きでほとんど完全に回復していることを示して
いる。比較例３は空気抜きレベルが２％まで純粋な水素を用いる場合より８０ｍ
Ｖまでの性能を示している。単に５％空気抜きレベルは正味の完全な回復が観察
された。
【００４３】 Ｈ２中にＣＯを含有する燃料流と空気抜きを伴った燃料電池を操作した時に、
非伝導性選択的酸化触媒の存在は、Ｐｔを基礎とする選択的酸化触媒支持した通
常のカーボンにおいて優れた性能を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ＭＥＡ８ｂ１の空気抜き応答について示した図である。
【図２】 図２は、ＭＥＡ９２３の空気抜き応答について示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グラハム、アラン、ハーズ イギリス国レディング、トウカーズ、グリ ーン、トウカーズ、グリーン、レイン、チ ェスナット、コテージ (72)発明者 グレゴア、ホーガーズ ドイツ連邦共和国ビルケンフェルト、ピ ー．オー．ボックス、1380、ウムベルト- カムプス、ビルケンフェルト、ファッハホ ッシュシューレ、トリエル (72)発明者 デイビッド、トムプセット イギリス国レディング、ケバシャム、ハイ ムーア、ロード、53 Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS02 AS03 DD01 EE02 EE03 EE08 EE10 EE12 EE17 5H026 AA06 BB04

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性多孔質構造と、第１の触媒成分とを含んでなり、 ここで、第１の触媒成分が非導電性支持体上に支持された第１の触媒であるこ
    とを特徴とする、導電性ガス拡散基材。
  2. 【請求項２】 前記第１の触媒がガス相触媒である、請求項に記載のガス拡散基材。
  3. 【請求項３】 前記第１の触媒が、一以上の、貴金属または非貴金属またはこれらの組合せで
    ある、請求項に記載のガス拡散基材。
  4. 【請求項４】 前記第１の触媒が白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、金、クロム、モ
    リブデン、ニッケル、およびマンガン、またはこらの組合せからなる群から選択
    される一以上の金属である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス拡散基材
    。
  5. 【請求項５】 非導電性支持体が酸化性支持体である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の
    ガス拡散基材。
  6. 【請求項６】 前記酸化性支持体が、アルミナ、シリカ、セリア、ジルコニア、鉄の酸化物、
    酸化マンガンまたはチタニアである、請求項５に記載のガス拡散基材。
  7. 【請求項７】 前記多孔質構造が織または不織の繊維物質である、請求項１〜６のいずれか一
    項に記載のガス拡散基材。
  8. 【請求項８】 前記多孔質構造がポリマーで形成されてなるものである、請求項１〜６のいず
    れか一項に記載のガス拡散基材。
  9. 【請求項９】 前記多孔質構造が金属メッシュである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の
    ガス拡散基材。
  10. 【請求項１０】 前記多孔質構造がフィラー物質をさらに含んでなるものである、請求項７〜９
    のいずれか一項に記載のガス拡散基材。
  11. 【請求項１１】 前記第１の触媒成分が前記多孔質構造内に埋め込まれてなるものである、請求
    項１〜８のいずれか一項に記載のガス拡散基材。
  12. 【請求項１２】 前記第１の触媒成分が表面層として前記多孔質構造に塗布されてなる、請求項
    １〜１０のいずれか一項に記載のガス拡散基材。
  13. 【請求項１３】 前記第１の触媒成分が導電性粒子と混合されてなるものである、請求項１２に
    記載のガス拡散基材。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のガス拡散基材を製造する方法であって
    、 予備形成された多孔質構造に第１の触媒成分を満たしてなること、または第１
    の触媒成分を予備形成された多孔質構造に塗布してなることを含んでなるもので
    ある、方法。
  15. 【請求項１５】 前記請求項１〜１３のいずれか一項に記載の導電性ガス拡散基材と、第２の触
    媒成分とを含んでなる、ガス拡散電極。
  16. 【請求項１６】 第２の触媒成分が電気触媒を含んでなる、請求項１５に記載のガス拡散電極。
  17. 【請求項１７】 前記第２の触媒成分が、金属成分として貴金属または遷移金属または金属酸化
    物であり、炭素支持体上に分散形態で支持されまたは支持されていないものであ
    り、炭素または有機錯体であり、表面積が大きい形態の微粉砕の粉末または繊維
    、またはこれらの組合せである、請求項１５または１６に記載のガス拡散電極。
  18. 【請求項１８】 前記第２の触媒成分がカーボンブラックに支持された白金／ルテニウムまたは
    カーボンブラックに支持された白金である、請求項１７に記載のガス拡散電極。
  19. 【請求項１９】 請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のガス拡散電極と、第２のガス拡散電
    極と、固体ポリマー膜とを含んでなる、膜電極アッセンブリー。
  20. 【請求項２０】 請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のガス拡散電極と、ガス拡散基材と、
    固体ポリマー膜とを含んでなり、ここで、電気触媒層が前記ガス拡散基材に面す
    る膜の側に塗布されてなる、膜電極アッセンブリー。
  21. 【請求項２１】 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のガス拡散基材と、ガス拡散電極と、固
    体ポリマー膜とを含んでなり、ここで、電気触媒層が前記ガス拡散基材に面する
    膜の側に塗布されてなる、膜電極アッセンブリー。
  22. 【請求項２２】 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のガス拡散基材と、第２のガス拡散基材
    と、固体ポリマー膜とを含んでなり、ここで、電気触媒層が前記固体ポリマー膜
    の両側に塗布されてなる、膜電極アッセンブリー。
  23. 【請求項２３】 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のガス拡散基材を含んでなる、燃料電池
    。
  24. 【請求項２４】 請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のガス拡散電極を含んでなる、燃料電
    池。
  25. 【請求項２５】 請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の膜電極アッセンブリーを含んでなる
    、燃料電池。
JP2001505092A 1999-06-17 2000-06-14 ガス拡散基材および電極 Pending JP2003502827A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9914023.8A GB9914023D0 (en) 1999-06-17 1999-06-17 Gas diffusion substrate and electrode
GB9914023.8 1999-06-17
PCT/GB2000/002305 WO2000079628A1 (en) 1999-06-17 2000-06-14 Gas diffusion substrate and electrode

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013087574A Division JP5792220B2 (ja) 1999-06-17 2013-04-18 ガス拡散基材および電極

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003502827A true JP2003502827A (ja) 2003-01-21
JP2003502827A5 JP2003502827A5 (ja) 2011-07-21

Family

ID=10855473

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001505092A Pending JP2003502827A (ja) 1999-06-17 2000-06-14 ガス拡散基材および電極
JP2013087574A Expired - Fee Related JP5792220B2 (ja) 1999-06-17 2013-04-18 ガス拡散基材および電極

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013087574A Expired - Fee Related JP5792220B2 (ja) 1999-06-17 2013-04-18 ガス拡散基材および電極

Country Status (7)

Country Link
US (2) US7338732B1 (ja)
EP (1) EP1192681B1 (ja)
JP (2) JP2003502827A (ja)
CA (1) CA2374238C (ja)
DE (1) DE60006818T2 (ja)
GB (1) GB9914023D0 (ja)
WO (1) WO2000079628A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086188A (ja) * 2001-06-27 2003-03-20 Basf Ag 燃料電池
JP2005063902A (ja) * 2003-08-19 2005-03-10 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 固体高分子型燃料電池用電解質膜電極接合体および固体高分子型燃料電池
JP2006512724A (ja) * 2002-12-30 2006-04-13 ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト 燃料電池用の触媒含有ガス拡散層並びにその製造方法
JP2006210135A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Sony Corp 触媒電極材料、触媒電極、及びこれらの製造方法、電極触媒用の担体材料、並びに電気化学デバイス
JP2008541399A (ja) * 2005-05-16 2008-11-20 ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・インコーポレーテッド 燃料電池電極用触媒
US7670713B2 (en) 2004-11-09 2010-03-02 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell electrode and membrane-electrode assembly and fuel cell system
JP2011076815A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Hitachi Ltd 燃料電池用膜／電極接合体

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6828056B2 (en) 2000-09-27 2004-12-07 Proton Energy Systems, Inc. Electrode catalyst composition, electrode, and membrane electrode assembly for electrochemical cells
EP1298751A3 (en) * 2001-09-27 2006-04-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Polymer electrolyte fuel cell and production method thereof
US7759017B2 (en) * 2005-05-18 2010-07-20 Gm Global Technology Operations, Inc. Membrane electrode assembly (MEA) architecture for improved durability for a PEM fuel cell
JP5125461B2 (ja) * 2007-01-18 2013-01-23 株式会社豊田中央研究所 リチウム空気電池
US8247521B2 (en) * 2007-06-27 2012-08-21 Advent Technologies Acid-doped polyelectrolyte modified carbon nanotubes and their use in high temperature PEM fuel cell electrodes
KR101045207B1 (ko) * 2009-01-16 2011-06-30 삼성전자주식회사 연료전지 스택
US20120122016A1 (en) * 2010-11-15 2012-05-17 Gm Global Technology Operations, Inc. Fuel Cell Durability Through Oxide Supported Precious Metals in Membrane
DE102019211127A1 (de) * 2019-07-26 2021-01-28 Greenerity Gmbh Membranelektrodenanordnung und Brennstoffzelle
NL2023696B1 (en) * 2019-08-23 2021-05-04 Hyet Holding B V Solid-state electro-chemical compressor

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03203165A (ja) 1989-12-28 1991-09-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体高分子電解質型燃料電池装置と発電方法
JPH07309603A (ja) 1994-05-17 1995-11-28 Idemitsu Kosan Co Ltd 燃料電池用水素含有ガスの製造方法
JPH0927326A (ja) * 1995-04-05 1997-01-28 Johnson Matthey Plc 改良された電極
JPH09129243A (ja) * 1995-11-02 1997-05-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 低温型燃料電池
WO1997023010A1 (en) * 1995-12-18 1997-06-26 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for reducing reactant crossover in an electrochemical fuel cell
WO1997040542A1 (de) * 1996-04-19 1997-10-30 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Gemeinnützige Stiftung Vorrichtung und verfahren zur kombinierten reinigung und kompression von co-haltigem wasserstoff sowie ihre verwendung in brennstoffzellenanlagen
JPH1083825A (ja) * 1996-07-19 1998-03-31 Asahi Chem Ind Co Ltd 燃料電池用水素を精製する方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3992512A (en) * 1971-06-16 1976-11-16 Prototech Company Finely particulated colloidal platinum compound and sol for producing the same, and method of preparation
US3881957A (en) * 1972-03-17 1975-05-06 Universal Oil Prod Co Electrochemical cell comprising a catalytic electrode of a refractory oxide and a carbonaceous pyropolymer
US4647359A (en) 1985-10-16 1987-03-03 Prototech Company Electrocatalytic gas diffusion electrode employing thin carbon cloth layer
CA2111882A1 (en) * 1992-12-25 1994-06-26 De Nora S.P.A. Gas electrode, catalyst for gas electrode, and process for production thereof
GB9324101D0 (en) 1993-11-23 1994-01-12 Johnson Matthey Plc Improved manufacture of electrodes
US5523177A (en) 1994-10-12 1996-06-04 Giner, Inc. Membrane-electrode assembly for a direct methanol fuel cell
JP3353518B2 (ja) * 1995-01-31 2002-12-03 松下電器産業株式会社 固体高分子型燃料電池
US5863673A (en) 1995-12-18 1999-01-26 Ballard Power Systems Inc. Porous electrode substrate for an electrochemical fuel cell
DE69701103T3 (de) 1996-02-28 2006-02-02 Johnson Matthey Plc Katalytisch aktive Gasdiffusionselektroden mit Faservliessubstrat

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03203165A (ja) 1989-12-28 1991-09-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体高分子電解質型燃料電池装置と発電方法
JPH07309603A (ja) 1994-05-17 1995-11-28 Idemitsu Kosan Co Ltd 燃料電池用水素含有ガスの製造方法
JPH0927326A (ja) * 1995-04-05 1997-01-28 Johnson Matthey Plc 改良された電極
JPH09129243A (ja) * 1995-11-02 1997-05-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 低温型燃料電池
WO1997023010A1 (en) * 1995-12-18 1997-06-26 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for reducing reactant crossover in an electrochemical fuel cell
WO1997040542A1 (de) * 1996-04-19 1997-10-30 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Gemeinnützige Stiftung Vorrichtung und verfahren zur kombinierten reinigung und kompression von co-haltigem wasserstoff sowie ihre verwendung in brennstoffzellenanlagen
JPH1083825A (ja) * 1996-07-19 1998-03-31 Asahi Chem Ind Co Ltd 燃料電池用水素を精製する方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086188A (ja) * 2001-06-27 2003-03-20 Basf Ag 燃料電池
JP2006512724A (ja) * 2002-12-30 2006-04-13 ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト 燃料電池用の触媒含有ガス拡散層並びにその製造方法
JP2005063902A (ja) * 2003-08-19 2005-03-10 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 固体高分子型燃料電池用電解質膜電極接合体および固体高分子型燃料電池
US7670713B2 (en) 2004-11-09 2010-03-02 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell electrode and membrane-electrode assembly and fuel cell system
JP2006210135A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Sony Corp 触媒電極材料、触媒電極、及びこれらの製造方法、電極触媒用の担体材料、並びに電気化学デバイス
JP2008541399A (ja) * 2005-05-16 2008-11-20 ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・インコーポレーテッド 燃料電池電極用触媒
JP2011076815A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Hitachi Ltd 燃料電池用膜／電極接合体
US8338050B2 (en) 2009-09-30 2012-12-25 Hitachi, Ltd. Membrane electrode assembly for fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP5792220B2 (ja) 2015-10-07
EP1192681A1 (en) 2002-04-03
DE60006818D1 (de) 2004-01-08
GB9914023D0 (en) 1999-08-18
US7678162B2 (en) 2010-03-16
CA2374238C (en) 2010-01-12
US7338732B1 (en) 2008-03-04
DE60006818T2 (de) 2004-08-12
JP2013179061A (ja) 2013-09-09
CA2374238A1 (en) 2000-12-28
US20080187817A1 (en) 2008-08-07
WO2000079628A1 (en) 2000-12-28
EP1192681B1 (en) 2003-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5792220B2 (ja) ガス拡散基材および電極
US5795669A (en) Electrode
US20070292742A1 (en) Fuel Cell System
JP6482473B2 (ja) アノード触媒層の使用
US7851095B2 (en) Anode structure
JP2003036859A (ja) 固体高分子型燃料電池及びその製造方法
US7176157B2 (en) Anode structure
WO2006046033A1 (en) Fuel cell stack
US20230411638A1 (en) Electrochemical cell with bilayer electrocatalyst structure
조윤환 Studies on performance and degradation of Pd-Pt core-shell electrocatalyst in polymer electrolyte membrane fuel cells

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070515

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110204

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110502

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110512

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110606

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20110606

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120302

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120604

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20121018

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20121218

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130418

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20130520

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20130726