JP3195180B2 - 燃料電池用電極触媒の製造方法 - Google Patents
燃料電池用電極触媒の製造方法Info
- Publication number
- JP3195180B2 JP3195180B2 JP31753394A JP31753394A JP3195180B2 JP 3195180 B2 JP3195180 B2 JP 3195180B2 JP 31753394 A JP31753394 A JP 31753394A JP 31753394 A JP31753394 A JP 31753394A JP 3195180 B2 JP3195180 B2 JP 3195180B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- noble metal
- fuel cell
- producing
- electrode catalyst
- 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
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
- H01M4/92—Metals of platinum group
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池、特にリン酸型
燃料電池に好適な電極触媒の製造方法に関する。
燃料電池に好適な電極触媒の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の貴金属合金触媒の製造方
法としては、下記のような方法が考えられていた。１つ
の方法としては、白金をカーボン粉末に担持した触媒を
水に濡らし、これに合金成分となる１種又は２種の重金
属を含む溶液を加えて混合し、スラリー化した後乾固さ
せた。その後水蒸気流下で加熱して還元、合金化処理を
行っていた。ところがこの方法では合金組成中の重金属
の割合を増やすことが困難であり、合金組成比を目標で
あるＰｔ：重金属＝１：１にすることができなかった。
また白金を担持させたカーボン粉末の触媒を溶液と混合
させた後乾固させる為、重金属成分が塩の結晶となって
不均一に析出し、触媒中での重金属成分の偏在が起こ
る。このような問題を解決するため、貴金属又は貴金属
合金触媒に重金属を無電解めっきし熱処理をして合金化
するという方法が考えられている。この方法により重金
属の偏りがなくなり、また触媒の合金組成を自由にコン
トロールすることが可能となった。ところが従来は合金
化処理のための好適な加熱条件が明らかになっておら
ず、時として質量活性の低い合金触媒となってしまうこ
とがあった。
法としては、下記のような方法が考えられていた。１つ
の方法としては、白金をカーボン粉末に担持した触媒を
水に濡らし、これに合金成分となる１種又は２種の重金
属を含む溶液を加えて混合し、スラリー化した後乾固さ
せた。その後水蒸気流下で加熱して還元、合金化処理を
行っていた。ところがこの方法では合金組成中の重金属
の割合を増やすことが困難であり、合金組成比を目標で
あるＰｔ：重金属＝１：１にすることができなかった。
また白金を担持させたカーボン粉末の触媒を溶液と混合
させた後乾固させる為、重金属成分が塩の結晶となって
不均一に析出し、触媒中での重金属成分の偏在が起こ
る。このような問題を解決するため、貴金属又は貴金属
合金触媒に重金属を無電解めっきし熱処理をして合金化
するという方法が考えられている。この方法により重金
属の偏りがなくなり、また触媒の合金組成を自由にコン
トロールすることが可能となった。ところが従来は合金
化処理のための好適な加熱条件が明らかになっておら
ず、時として質量活性の低い合金触媒となってしまうこ
とがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、合金
化処理時に触媒の質量活性を下げることなく、安定して
質量活性の高い合金触媒を製造することができる、燃料
電池用電極触媒の製造方法を提供する。
化処理時に触媒の質量活性を下げることなく、安定して
質量活性の高い合金触媒を製造することができる、燃料
電池用電極触媒の製造方法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の燃料電池用電極の製造方法は粉末状の担体に
担持された貴金属又は貴金属合金触媒を熱水中に分散し
て触媒スラリーとする一方、重金属を含む無電解めっき
液を前記触媒スラリーに投入して無電解めっきし、重金
属がめっきされ、担体に担持された貴金属又は貴金属合
金触媒を所要雰囲気下で加熱して合金化処理する貴金属
合金触媒の製造方法において、上記合金化処理が 850℃
以上 950℃以下にて２乃至10分間の加熱であることを特
徴とするものである。前記担体としてはカーボン等が用
いられ、また貴金属又は貴金属合金としては、白金又は
白金合金等が用いられる。さらに前記重金属としては、
ニッケル、コバルト、クロム、マンガン及び鉄より選ば
れる１種又は２種以上が用いられる。前記所要雰囲気は
水素含有気流中であることが好ましく、３％Ｈ2 乃至50
％Ｈ2 残Ｎ2 気流中がさらに好ましい。また本発明で用
いる担体の表面積としては60乃至 300m2/gのものが電極
触媒の粒径を確保するために好ましい。また重金属がめ
っきされてカーボンブラックに担持された貴金属又は貴
金属合金触媒中の貴金属濃度は本触媒を用いた電極の厚
みをＰｔローディング量 1.0〜 1.5mg/cm2のときある程
度の厚み以下にするという理由から10乃至30％であるこ
とが好ましい。
の本発明の燃料電池用電極の製造方法は粉末状の担体に
担持された貴金属又は貴金属合金触媒を熱水中に分散し
て触媒スラリーとする一方、重金属を含む無電解めっき
液を前記触媒スラリーに投入して無電解めっきし、重金
属がめっきされ、担体に担持された貴金属又は貴金属合
金触媒を所要雰囲気下で加熱して合金化処理する貴金属
合金触媒の製造方法において、上記合金化処理が 850℃
以上 950℃以下にて２乃至10分間の加熱であることを特
徴とするものである。前記担体としてはカーボン等が用
いられ、また貴金属又は貴金属合金としては、白金又は
白金合金等が用いられる。さらに前記重金属としては、
ニッケル、コバルト、クロム、マンガン及び鉄より選ば
れる１種又は２種以上が用いられる。前記所要雰囲気は
水素含有気流中であることが好ましく、３％Ｈ2 乃至50
％Ｈ2 残Ｎ2 気流中がさらに好ましい。また本発明で用
いる担体の表面積としては60乃至 300m2/gのものが電極
触媒の粒径を確保するために好ましい。また重金属がめ
っきされてカーボンブラックに担持された貴金属又は貴
金属合金触媒中の貴金属濃度は本触媒を用いた電極の厚
みをＰｔローディング量 1.0〜 1.5mg/cm2のときある程
度の厚み以下にするという理由から10乃至30％であるこ
とが好ましい。
【０００５】
【作用】従来の方法では重金属成分が貴金属又は貴金属
合金上に不均一に付着しているため、重金属と貴金属又
は貴金属合金を混合させるため高温で長時間の処理が必
要となっていた。このため出来上がった貴金属又は貴金
属合金触媒粒子は大きな粒子となってしまい、すなわち
触媒の比表面積の低下となり触媒の質量活性を下げてい
た。本発明の燃料電池用電極触媒の製造方法では、無電
解めっきで重金属が貴金属又は貴金属合金上に均一に付
着しているため従来必要であった長時間の熱処理を取り
止め、加熱時間を２分乃至10分間と短時間に限定するこ
とにより、合金触媒粒子径が大きくならず、触媒の比表
面積を大きく維持でき、触媒の質量活性を上げることが
できる。なおこのとき得られる合金触媒粒子の大きさと
しては 4.0nm以上 5.0nm以下であることが好ましく、
5.0nmを超えると質量活性が低下してしまい、また 4.0n
m未満では合金触媒粒子の耐久性が低下してしまう。
合金上に不均一に付着しているため、重金属と貴金属又
は貴金属合金を混合させるため高温で長時間の処理が必
要となっていた。このため出来上がった貴金属又は貴金
属合金触媒粒子は大きな粒子となってしまい、すなわち
触媒の比表面積の低下となり触媒の質量活性を下げてい
た。本発明の燃料電池用電極触媒の製造方法では、無電
解めっきで重金属が貴金属又は貴金属合金上に均一に付
着しているため従来必要であった長時間の熱処理を取り
止め、加熱時間を２分乃至10分間と短時間に限定するこ
とにより、合金触媒粒子径が大きくならず、触媒の比表
面積を大きく維持でき、触媒の質量活性を上げることが
できる。なおこのとき得られる合金触媒粒子の大きさと
しては 4.0nm以上 5.0nm以下であることが好ましく、
5.0nmを超えると質量活性が低下してしまい、また 4.0n
m未満では合金触媒粒子の耐久性が低下してしまう。
【０００６】
【実施例】本発明の燃料電池用電極触媒の製造方法の実
施例を従来例と共に説明する。表面積 100m2/gのカーボ
ンブラックに白金2.85ｇ担持された白金−カーボン触媒
を沸とう水 180mlに浸し、撹拌しながら超音波ホモジナ
イザーで分散して触媒スラリーとなした。一方、重金属
塩として塩化ニッケル1.94ｇ、塩化コバルト1.93ｇ、キ
レート剤として酒石酸ナトリウム 29.58ｇ、還元剤とし
て塩化ヒドラジン 13.49ｇを 320mlの水溶液とし、50％
ＮａＯＨ溶液でｐＨ12.8に調整してめっき液とした。こ
のめっき液を前記触媒スラリーに全量一度に投入し、撹
拌しながら超音波ホモジナイザーで２分間分散した。そ
して１時間撹拌し、低温で無電解めっきし、重金属であ
るニッケル、コバルトがめっきされてカーボンブラック
に担持された濃度20％、粒子径 2.0nmの白金触媒を得
た。この白金触媒は濾過した後、洗浄液が中性になるま
で水で数回洗浄し、乾燥した。最後にＮ2 97％、Ｈ2 ３
％の雰囲気下で、下記の表１に示す条件にて実施例１〜
３、従来例１、２を加熱して合金化処理し、燃料電池用
電極触媒を得た。
施例を従来例と共に説明する。表面積 100m2/gのカーボ
ンブラックに白金2.85ｇ担持された白金−カーボン触媒
を沸とう水 180mlに浸し、撹拌しながら超音波ホモジナ
イザーで分散して触媒スラリーとなした。一方、重金属
塩として塩化ニッケル1.94ｇ、塩化コバルト1.93ｇ、キ
レート剤として酒石酸ナトリウム 29.58ｇ、還元剤とし
て塩化ヒドラジン 13.49ｇを 320mlの水溶液とし、50％
ＮａＯＨ溶液でｐＨ12.8に調整してめっき液とした。こ
のめっき液を前記触媒スラリーに全量一度に投入し、撹
拌しながら超音波ホモジナイザーで２分間分散した。そ
して１時間撹拌し、低温で無電解めっきし、重金属であ
るニッケル、コバルトがめっきされてカーボンブラック
に担持された濃度20％、粒子径 2.0nmの白金触媒を得
た。この白金触媒は濾過した後、洗浄液が中性になるま
で水で数回洗浄し、乾燥した。最後にＮ2 97％、Ｈ2 ３
％の雰囲気下で、下記の表１に示す条件にて実施例１〜
３、従来例１、２を加熱して合金化処理し、燃料電池用
電極触媒を得た。
【０００７】
【表１】
【０００８】こうして得た実施例１〜３、従来例１、２
の燃料電池用電極触媒の合金粒子径、質量活性を 190
℃、 100％リン酸、 100％酸素の燃料電池において 900
mVで測定した処、下記の表２に示すような結果を得た。
の燃料電池用電極触媒の合金粒子径、質量活性を 190
℃、 100％リン酸、 100％酸素の燃料電池において 900
mVで測定した処、下記の表２に示すような結果を得た。
【０００９】
【表２】
【００１０】上記表２で明らかなように実施例１〜３の
燃料電池用電極触媒の合金粒子径は５nm以下のばらつき
の小さい安定したものとなり、従来例１、２の合金粒子
径のばらつきの大きいものに比べ、質量活性が大幅に向
上していることが判る。
燃料電池用電極触媒の合金粒子径は５nm以下のばらつき
の小さい安定したものとなり、従来例１、２の合金粒子
径のばらつきの大きいものに比べ、質量活性が大幅に向
上していることが判る。
【００１１】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の燃料電
池用電極触媒の製造方法によれば、合金粒子径を大きく
せずに合金化処理することができて、触媒の比表面積を
大きく維持でき、触媒の質量活性を上げることができ
る。
池用電極触媒の製造方法によれば、合金粒子径を大きく
せずに合金化処理することができて、触媒の比表面積を
大きく維持でき、触媒の質量活性を上げることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｈ０１Ｍ 4/88 Ｈ０１Ｍ 4/88 Ｋ
Claims (5)
- 【請求項１】 粉末状の担体に担持された貴金属又は貴
金属合金触媒を熱水中に分散して触媒スラリーとする一
方、重金属を含む無電解めっき液を前記触媒スラリーに
投入して無電解めっきし、重金属がめっきされ、担体に
担持された貴金属又は貴金属合金触媒を所要雰囲気下で
加熱して合金化処理する貴金属合金触媒の製造方法にお
いて、上記合金化処理が 850℃以上 950℃以下にて２乃
至10分間の加熱であることを特徴とする燃料電池用電極
触媒の製造方法。 - 【請求項２】 前記担体が、カーボンであることを特徴
とする請求項１記載の燃料電池用電極触媒の製造方法。 - 【請求項３】 前記貴金属又は貴金属合金触媒が、白金
又は白金合金触媒であることを特徴とする請求項１又は
２記載の燃料電池用触媒の製造方法。 - 【請求項４】 前記重金属がニッケル、コバルト、クロ
ム、マンガン及び鉄より選ばれる１種又は２種以上であ
ることを特徴とする請求項１、２又は３記載の燃料電池
用電極触媒の製造方法。 - 【請求項５】 前記所要雰囲気が、水素含有気流中であ
ることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の燃料
電池用電極触媒の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31753394A JP3195180B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 燃料電池用電極触媒の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31753394A JP3195180B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 燃料電池用電極触媒の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08141400A JPH08141400A (ja) | 1996-06-04 |
| JP3195180B2 true JP3195180B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=18089320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31753394A Expired - Lifetime JP3195180B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 燃料電池用電極触媒の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3195180B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6964826B2 (en) * | 1999-04-12 | 2005-11-15 | Ovonic Battery Company, Inc. | Coated catalytic material with a metal phase in contact with a grain boundary oxide |
| JP5082187B2 (ja) | 2003-10-06 | 2012-11-28 | 日産自動車株式会社 | 固体高分子型燃料電池用電極触媒粒子の製造方法 |
| KR100551035B1 (ko) | 2004-04-27 | 2006-02-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지용 촉매 및 그 제조방법과 이를 포함하는연료전지 시스템 |
| US20070003822A1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-04 | Shyam Kocha | Voltage cycling durable catalysts |
| JP2007134295A (ja) | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 燃料電池用電極触媒ならびにその製造方法 |
| WO2012098712A1 (ja) | 2011-01-20 | 2012-07-26 | 昭和電工株式会社 | 触媒担体の製造方法、複合触媒の製造方法、複合触媒、およびこれを用いた燃料電池 |
-
1994
- 1994-11-28 JP JP31753394A patent/JP3195180B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08141400A (ja) | 1996-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2556874B2 (ja) | 担体上における金属の合金化方法 | |
| JP2880450B2 (ja) | 燃料電池用の白金−アルミニウム合金触媒及びその製法及び使用 | |
| US4985386A (en) | Carburized platinum catalysts and process for preparing the same employing acid amine salts | |
| CA2387379A1 (en) | A process for preparing an anode catalyst for fuel cells and the anode catalyst prepared therewith | |
| CN110112430A (zh) | 一种碳载铂合金粉末及其制备方法 | |
| EP0557674B1 (en) | Platinum alloy catalyst and process of preparing same | |
| JP5569396B2 (ja) | 触媒の製造方法 | |
| WO2021114056A1 (zh) | 燃料电池阴极催化剂及其制备方法、膜电极及燃料电池 | |
| CN111342069B (zh) | 一种表面金修饰的高载量碳载铂钴催化剂及其制备方法和应用 | |
| JPH09167620A (ja) | 燃料電池用電極触媒とその製造方法、およびその触媒を用いた電極と燃料電池 | |
| JP3195180B2 (ja) | 燃料電池用電極触媒の製造方法 | |
| JPH067679A (ja) | りん酸型燃料電池用白金合金触媒の製造方法 | |
| JPH05217586A (ja) | 燃料電池およびその製造方法 | |
| JPH04135642A (ja) | 白金合金触媒とその製造方法 | |
| JP3839961B2 (ja) | 高分子固体電解質型燃料電池用触媒の製造方法 | |
| JP2014002981A (ja) | 電極触媒の製造方法 | |
| JPH04141235A (ja) | アノード極用電極触媒 | |
| JPH05135773A (ja) | 燐酸型燃料電池の触媒とその製造方法 | |
| JPH0629027A (ja) | 燃料電池およびその製造方法 | |
| JPS598273A (ja) | 燐酸燃料電池の電極 | |
| JP4773622B2 (ja) | 高分子固体電解質型燃料電池用触媒の製造方法 | |
| JPH06124712A (ja) | 燐酸形燃料電池の触媒とその製造方法 | |
| JPH04700B2 (ja) | ||
| JP4082800B2 (ja) | 触媒の製造方法 | |
| JP3683623B2 (ja) | 白金担持触媒の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100601 Year of fee payment: 9 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100601 Year of fee payment: 9 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100601 Year of fee payment: 9 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130601 Year of fee payment: 12 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |