JPH05135773A - 燐酸型燃料電池の触媒とその製造方法 - Google Patents
燐酸型燃料電池の触媒とその製造方法Info
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- JPH05135773A JPH05135773A JP3293495A JP29349591A JPH05135773A JP H05135773 A JPH05135773 A JP H05135773A JP 3293495 A JP3293495 A JP 3293495A JP 29349591 A JP29349591 A JP 29349591A JP H05135773 A JPH05135773 A JP H05135773A
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- catalyst
- phosphoric acid
- fuel cell
- platinum
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- 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
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- Inert Electrodes (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】白金合金担持触媒を用いた燐酸型燃料電池の初
期特性と安定性を高める。 【構成】白金合金をＰｔ−Ｔｉ−Ｃｏの三元系とする。
その作製法は、硝酸コバルトと三塩化チタンを熱水に溶
解し、ＴｉとＣｏの水酸化物の均質混合溶液を得、これ
を別途作製した白金担持触媒の水溶液に加えてＰｔ粒子
に沈着させ、濾過、洗浄、乾燥した後、高温で熱処理す
る。
期特性と安定性を高める。 【構成】白金合金をＰｔ−Ｔｉ−Ｃｏの三元系とする。
その作製法は、硝酸コバルトと三塩化チタンを熱水に溶
解し、ＴｉとＣｏの水酸化物の均質混合溶液を得、これ
を別途作製した白金担持触媒の水溶液に加えてＰｔ粒子
に沈着させ、濾過、洗浄、乾燥した後、高温で熱処理す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燐酸型燃料電池の触媒と
その製造方法に関する。
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燐酸型燃料電池は、一般に空気または水
素の流通路を有する電気伝導性に優れた多孔質カーボン
の基材と、その上に形成した触媒層からなる二つのガス
拡散電極間に、マトリックスを挟持した構造を有する。
触媒層は白金（Ｐｔ）などの貴金属を担持した触媒粉末
に、適度の撥水性を付与するポリテトラフロロエチレン
を混合したものであり、燐酸型燃料電池は、この触媒層
に供給される反応ガスの酸素または水素と、電解質であ
る燐酸および触媒との三相共存が均一に起こることによ
り、電気化学的な反応を直接電気エネルギーとして取り
出すことができる。
素の流通路を有する電気伝導性に優れた多孔質カーボン
の基材と、その上に形成した触媒層からなる二つのガス
拡散電極間に、マトリックスを挟持した構造を有する。
触媒層は白金（Ｐｔ）などの貴金属を担持した触媒粉末
に、適度の撥水性を付与するポリテトラフロロエチレン
を混合したものであり、燐酸型燃料電池は、この触媒層
に供給される反応ガスの酸素または水素と、電解質であ
る燐酸および触媒との三相共存が均一に起こることによ
り、電気化学的な反応を直接電気エネルギーとして取り
出すことができる。
【０００３】従来、燐酸型燃料電池の触媒としては、高
温燐酸に対して耐蝕性のある白金が使用されている。触
媒は電極反応に極めて重要な役割を果たしており、電池
の出力と寿命に対して、触媒の活性度と安定性を高める
ことが必要となる。白金触媒の製造方法は、一般に液相
還元法が用いられており、この方法は、カーボンブラッ
クを液相中に分散しやすくするために、硝酸や氷酢酸等
の酸処理を行ない、次に担持するに必要な白金量相当の
塩化白金酸水溶液を加え、液温を４０〜９０℃とした
後、還元剤としてヒドラジンや蟻酸を滴下して白金の還
元を行なう。
温燐酸に対して耐蝕性のある白金が使用されている。触
媒は電極反応に極めて重要な役割を果たしており、電池
の出力と寿命に対して、触媒の活性度と安定性を高める
ことが必要となる。白金触媒の製造方法は、一般に液相
還元法が用いられており、この方法は、カーボンブラッ
クを液相中に分散しやすくするために、硝酸や氷酢酸等
の酸処理を行ない、次に担持するに必要な白金量相当の
塩化白金酸水溶液を加え、液温を４０〜９０℃とした
後、還元剤としてヒドラジンや蟻酸を滴下して白金の還
元を行なう。
【０００４】さらに、触媒の活性度を高めるために、白
金を担持した触媒に、バナジウム（Ｖ），クロム（Ｃ
ｒ），コバルト（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ），鉄（Ｆ
ｅ）等の第二の金属成分を加えて合金化を行なう。上述
のようにして得られた白金触媒を再び水溶液中に分散し
て、第二金属の硝酸塩を添加し、水酸化カリウム，水酸
化ナトリウム，アンモニア水等のアルカリ剤により、第
二金属を水酸化物としてカーボン表面に沈着させる。こ
れを濾過水洗し乾燥した後に、不活性ガス雰囲気中で８
００〜１０００℃の熱処理を施すことにより、合金触媒
を作製している。
金を担持した触媒に、バナジウム（Ｖ），クロム（Ｃ
ｒ），コバルト（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ），鉄（Ｆ
ｅ）等の第二の金属成分を加えて合金化を行なう。上述
のようにして得られた白金触媒を再び水溶液中に分散し
て、第二金属の硝酸塩を添加し、水酸化カリウム，水酸
化ナトリウム，アンモニア水等のアルカリ剤により、第
二金属を水酸化物としてカーボン表面に沈着させる。こ
れを濾過水洗し乾燥した後に、不活性ガス雰囲気中で８
００〜１０００℃の熱処理を施すことにより、合金触媒
を作製している。
【０００５】このように、白金触媒にIV〜VIII族の遷移
金属を添加した合金触媒が、触媒の活性度を向上させる
ことは、周知の技術であり、さらに触媒活性の向上を求
めて、例えば特開昭５９−１４１１６９号公報にＰｔ−
Ｃｒ−Ｃｏ系，特開昭６２−１６３７４６号公報にＰｔ
−Ｆｅ−Ｃｏ系，特開昭６３−１９０２５４号公報にＰ
ｔ−Ｎｉ−Ｃｏ系等の三元合金系触媒も記載されてい
る。
金属を添加した合金触媒が、触媒の活性度を向上させる
ことは、周知の技術であり、さらに触媒活性の向上を求
めて、例えば特開昭５９−１４１１６９号公報にＰｔ−
Ｃｒ−Ｃｏ系，特開昭６２−１６３７４６号公報にＰｔ
−Ｆｅ−Ｃｏ系，特開昭６３−１９０２５４号公報にＰ
ｔ−Ｎｉ−Ｃｏ系等の三元合金系触媒も記載されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の触媒は、初期活性に優れているものの比較的短時間に
特性が低下する。本発明の目的は、長時間に渡って亘っ
て安定性を維持することができる燐酸型燃料電池の触媒
とその製造方法を提供することにある。
の触媒は、初期活性に優れているものの比較的短時間に
特性が低下する。本発明の目的は、長時間に渡って亘っ
て安定性を維持することができる燐酸型燃料電池の触媒
とその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の触媒はＰｔ−Ｔｉ−Ｃｏ三元合金を担持
したものであり、その合金組成をＴｉ１０〜２５重量
％，Ｃｏ１０〜２５重量％，Ｐｔ５０〜８０重量％と
し、その製造方法は、硝酸コバルトと三塩化チタンの混
合溶液にアンモニア水を添加してＰＨ８とし、ＴｉとＣ
ｏの水酸化物の均質混合溶液を作製して、この溶液を別
途作製した白金担持触媒の水溶液中に加えて十分に接触
させてＰｔ粒子に沈着させ、その後これを熱処理するこ
とによりＰｔ−Ｔｉ−Ｃｏ三元合金担持触媒を得る。
めに、本発明の触媒はＰｔ−Ｔｉ−Ｃｏ三元合金を担持
したものであり、その合金組成をＴｉ１０〜２５重量
％，Ｃｏ１０〜２５重量％，Ｐｔ５０〜８０重量％と
し、その製造方法は、硝酸コバルトと三塩化チタンの混
合溶液にアンモニア水を添加してＰＨ８とし、ＴｉとＣ
ｏの水酸化物の均質混合溶液を作製して、この溶液を別
途作製した白金担持触媒の水溶液中に加えて十分に接触
させてＰｔ粒子に沈着させ、その後これを熱処理するこ
とによりＰｔ−Ｔｉ−Ｃｏ三元合金担持触媒を得る。
【０００８】
【作用】以上のようにして得られた本発明の触媒は、従
来、二元合金または三元合金を担持した触媒の中でも、
比較的初期活性が高く安定性に優れている合金成分とし
てＴｉとＣｏを選び、これらを組み合わせてＰｔ−Ｔｉ
−Ｃｏの三元合金を担持させたことにより、触媒活性と
安定性の両者を高めることができる。
来、二元合金または三元合金を担持した触媒の中でも、
比較的初期活性が高く安定性に優れている合金成分とし
てＴｉとＣｏを選び、これらを組み合わせてＰｔ−Ｔｉ
−Ｃｏの三元合金を担持させたことにより、触媒活性と
安定性の両者を高めることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。本
発明の触媒は、Ｐｔ−Ｔｉ−Ｃｏからなる三成分系合金
を担持した触媒であり、合金組成は重量でＴｉ１０〜２
５％，Ｃｏ１０〜２５％とし、残余がＰｔで５０〜８０
％となる。ＴｉおよびＣｏの量をいずれも１０〜２５％
としたのは、これらが１０％以下では特性が不十分であ
り、２５％以上になると、触媒の耐蝕性が劣るからであ
る。
発明の触媒は、Ｐｔ−Ｔｉ−Ｃｏからなる三成分系合金
を担持した触媒であり、合金組成は重量でＴｉ１０〜２
５％，Ｃｏ１０〜２５％とし、残余がＰｔで５０〜８０
％となる。ＴｉおよびＣｏの量をいずれも１０〜２５％
としたのは、これらが１０％以下では特性が不十分であ
り、２５％以上になると、触媒の耐蝕性が劣るからであ
る。
【００１０】本発明のＰｔ−Ｔｉ−Ｃｏ合金担持触媒は
以下のようにして製造することができる。はじめに、ア
セチレンブラック等のカーボンブラックを９ｇ秤量し、
これを２００ｍｌの純水に加える。次に１ｇの塩化白金
酸水溶液を添加して６０℃に昇温する。温度が一定にな
った後に、ＮａＯＨの２Ｎ溶液でＰＨ１０に調整し、３
％ヒドラジン溶液を滴下して、塩化白金酸の還元を行な
う。還元終了後にガラスフィルターで濾過、洗浄し、乾
燥することによって白金担持触媒を得ることができる。
この白金担持触媒の白金結晶子径は２８Åである。
以下のようにして製造することができる。はじめに、ア
セチレンブラック等のカーボンブラックを９ｇ秤量し、
これを２００ｍｌの純水に加える。次に１ｇの塩化白金
酸水溶液を添加して６０℃に昇温する。温度が一定にな
った後に、ＮａＯＨの２Ｎ溶液でＰＨ１０に調整し、３
％ヒドラジン溶液を滴下して、塩化白金酸の還元を行な
う。還元終了後にガラスフィルターで濾過、洗浄し、乾
燥することによって白金担持触媒を得ることができる。
この白金担持触媒の白金結晶子径は２８Åである。
【００１１】次に、以上のようにして得られた白金担持
触媒の合金化を行なう。まず白金担持触媒を純水２００
ｍｌに分散する。これとは別に０．３ｇの硝酸コバルト
と、０．３ｇの三塩化チタンを熱水５０ｍｌに溶解して
加え、アンモニア水を添加してＰＨ８に調整し、超音波
分散器を用いて水酸化物となったＴｉとＣｏとの均質混
合溶液を作製する。この溶液を白金担持触媒が分散され
た溶液中に加え、アンモニア水を滴下してＰＨ１１に調
整し、１〜３時間十分に接触させる。そして、ガラスフ
ィルターで濾過、水洗し乾燥した後、窒素気流中で１０
００〜１２００℃で熱処理を行なう。得られた触媒の三
元合金結晶子径は３２Åである。
触媒の合金化を行なう。まず白金担持触媒を純水２００
ｍｌに分散する。これとは別に０．３ｇの硝酸コバルト
と、０．３ｇの三塩化チタンを熱水５０ｍｌに溶解して
加え、アンモニア水を添加してＰＨ８に調整し、超音波
分散器を用いて水酸化物となったＴｉとＣｏとの均質混
合溶液を作製する。この溶液を白金担持触媒が分散され
た溶液中に加え、アンモニア水を滴下してＰＨ１１に調
整し、１〜３時間十分に接触させる。そして、ガラスフ
ィルターで濾過、水洗し乾燥した後、窒素気流中で１０
００〜１２００℃で熱処理を行なう。得られた触媒の三
元合金結晶子径は３２Åである。
【００１２】本発明の三元合金担持触媒の初期活性と安
定性について、従来触媒との比較で表１に示す。寿命特
性は電池を１０００時間運転した場合の値である。
定性について、従来触媒との比較で表１に示す。寿命特
性は電池を１０００時間運転した場合の値である。
【表１】 表１からわかるように、本発明の触媒は従来用いられて
きた触媒に比べて、電圧初期特性値は最も高く、試験前
後の合金結晶子径の差が最も小さく安定性に優れてい
る。
きた触媒に比べて、電圧初期特性値は最も高く、試験前
後の合金結晶子径の差が最も小さく安定性に優れてい
る。
【００１３】
【発明の効果】従来のＰｔまたはその合金を担持した触
媒が燃料電池の初期特性と安定性について不十分あるの
に対して、本発明は実施例で述べた如く、二元合金を担
持した触媒として特性を上げるＴｉと、三元合金を担持
した触媒に用いて比較的良好なＣｏとを組み合わせて、
Ｐｔ−Ｔｉ−Ｃｏ系の三元合金担持触媒としたために、
従来の触媒に比べて燃料電池の初期特性と安定性を向上
させることができた。
媒が燃料電池の初期特性と安定性について不十分あるの
に対して、本発明は実施例で述べた如く、二元合金を担
持した触媒として特性を上げるＴｉと、三元合金を担持
した触媒に用いて比較的良好なＣｏとを組み合わせて、
Ｐｔ−Ｔｉ−Ｃｏ系の三元合金担持触媒としたために、
従来の触媒に比べて燃料電池の初期特性と安定性を向上
させることができた。
Claims (3)
- 【請求項１】電極基板と触媒層からなるガス拡散電極間
にマトリックスを挟持してなる燐酸型燃料電池の触媒で
あつて、Ｐｔ−Ｔｉ−Ｃｏ三元合金を担持したことを特
徴とする燐酸型燃料電池の触媒。 - 【請求項２】請求項１記載の触媒において、三元合金の
組成は重量比でＴｉ１０〜２５％，Ｃｏ１０〜２５％，
残余Ｐｔとすることを特徴とする燐酸型燃料電池の触
媒。 - 【請求項３】請求項１または２記載の触媒を製造するに
当たり、硝酸コバルトと三塩化チタンを熱水に溶解しア
ンモニア水を添加してＰＨ８に調整し、超音波分散器を
用いて均質混合溶液を作製した後、この溶液を別途作製
した白金担持触媒の水溶液中に加えて十分に接触させて
濾過、水洗、乾燥し、次いでこれを不活性雰囲気中で８
００〜１０００℃で熱処理することを特徴とする燐酸型
燃料電池の触媒の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3293495A JPH05135773A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 燐酸型燃料電池の触媒とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3293495A JPH05135773A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 燐酸型燃料電池の触媒とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05135773A true JPH05135773A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=17795479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3293495A Pending JPH05135773A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 燐酸型燃料電池の触媒とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05135773A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0838872A2 (en) * | 1996-10-25 | 1998-04-29 | Johnson Matthey Public Limited Company | Improved catalyst |
| WO2007081774A2 (en) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Honda Motor Co., Ltd | Platinum and titanium containing electrocatalysts |
| US7318977B2 (en) | 2006-01-06 | 2008-01-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Platinum and titanium containing electrocatalysts |
| WO2008036347A3 (en) * | 2006-09-20 | 2009-06-04 | Harvard College | Methods and apparatus for stimulating and managing power from microbial fuel cells |
| US7691522B2 (en) | 2006-03-09 | 2010-04-06 | Honda Motor Co., Ltd. | Platinum, titanium and copper, manganese and iron containing electrocatalysts |
| US7704628B2 (en) | 2006-05-08 | 2010-04-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Platinum, titanium, cobalt and palladium containing electrocatalysts |
| US7740975B2 (en) | 2006-01-06 | 2010-06-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Platinum and titanium containing electrocatalysts |
| JP2013126651A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-06-27 | Nippon Shokubai Co Ltd | 電極用触媒及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-11-11 JP JP3293495A patent/JPH05135773A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0838872A2 (en) * | 1996-10-25 | 1998-04-29 | Johnson Matthey Public Limited Company | Improved catalyst |
| EP0838872A3 (en) * | 1996-10-25 | 2000-08-02 | Johnson Matthey Public Limited Company | Improved catalyst |
| WO2007081774A2 (en) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Honda Motor Co., Ltd | Platinum and titanium containing electrocatalysts |
| WO2007081774A3 (en) * | 2006-01-06 | 2007-09-13 | Honda Motor Co Ltd | Platinum and titanium containing electrocatalysts |
| US7318977B2 (en) | 2006-01-06 | 2008-01-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Platinum and titanium containing electrocatalysts |
| JP2009522100A (ja) * | 2006-01-06 | 2009-06-11 | 本田技研工業株式会社 | プラチナおよびチタンを含有する電極触媒 |
| US7740975B2 (en) | 2006-01-06 | 2010-06-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Platinum and titanium containing electrocatalysts |
| US7691522B2 (en) | 2006-03-09 | 2010-04-06 | Honda Motor Co., Ltd. | Platinum, titanium and copper, manganese and iron containing electrocatalysts |
| US7704628B2 (en) | 2006-05-08 | 2010-04-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Platinum, titanium, cobalt and palladium containing electrocatalysts |
| WO2008036347A3 (en) * | 2006-09-20 | 2009-06-04 | Harvard College | Methods and apparatus for stimulating and managing power from microbial fuel cells |
| JP2013126651A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-06-27 | Nippon Shokubai Co Ltd | 電極用触媒及びその製造方法 |
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