JPH02227138A - 触媒坦体 - Google Patents
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- JPH02227138A JPH02227138A JP1048788A JP4878889A JPH02227138A JP H02227138 A JPH02227138 A JP H02227138A JP 1048788 A JP1048788 A JP 1048788A JP 4878889 A JP4878889 A JP 4878889A JP H02227138 A JPH02227138 A JP H02227138A
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- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は燃料電池等において使用される触媒を担持す
るための触媒担体に関する。
るための触媒担体に関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来の
リン酸型燃料電池では、水素ガス等の燃料の分解反応に
使用する触媒を担持するため、ガスの流通性及び導電性
に優れた鎖状構造のアセチレンブラックが使用されてい
る。ところが、通常のアセチレンブラックでは、比表面
積が少なくて８０ ｍ２／ｇ程度であるため、触媒を担
体全体に分散して担持することが困難であり、触媒全体
を有効に利用できないおそれがあった。
リン酸型燃料電池では、水素ガス等の燃料の分解反応に
使用する触媒を担持するため、ガスの流通性及び導電性
に優れた鎖状構造のアセチレンブラックが使用されてい
る。ところが、通常のアセチレンブラックでは、比表面
積が少なくて８０ ｍ２／ｇ程度であるため、触媒を担
体全体に分散して担持することが困難であり、触媒全体
を有効に利用できないおそれがあった。
この発明は上記の問題を解消するためになされたもので
あって、その目的は触媒を触媒担体全体にわたって分散
させた状態で保持することができ、触媒を効率的に使用
することが可能な触媒担体を提供することにある。
あって、その目的は触媒を触媒担体全体にわたって分散
させた状態で保持することができ、触媒を効率的に使用
することが可能な触媒担体を提供することにある。
［課題を解決するための手段及び作用］上記の目的を達
成するために、この発明では、賦活処理を施したアセチ
レンブラッ、り、にょって触媒担体を形成している。賦
活処理が施されていると、水素等の燃料ガスの流通性及
び導電性を損なうことなく、比表面積が確実に増加され
る。比表面積が増加される事により電極単位面積当たり
の触媒量が増加し、発電能力をアンプできる為、必然的
に構造体容積を縮小でき、燃料電池の１つの問題である
カーボン材のコストを低減できる。
成するために、この発明では、賦活処理を施したアセチ
レンブラッ、り、にょって触媒担体を形成している。賦
活処理が施されていると、水素等の燃料ガスの流通性及
び導電性を損なうことなく、比表面積が確実に増加され
る。比表面積が増加される事により電極単位面積当たり
の触媒量が増加し、発電能力をアンプできる為、必然的
に構造体容積を縮小でき、燃料電池の１つの問題である
カーボン材のコストを低減できる。
又、比表面積は１００〜５００ｒｒｒ／ｇであることが
望ましい、１００ｍ２／ｇ未満であると、触媒の分散状
態が低下し、更に５０ｒｒｆ／ｇを以下となると、鎖状
構造とならず、導電性の低下を招くがらである。
望ましい、１００ｍ２／ｇ未満であると、触媒の分散状
態が低下し、更に５０ｒｒｆ／ｇを以下となると、鎖状
構造とならず、導電性の低下を招くがらである。
さて、リン酸型燃料電池の構造について説明すると、第
２図に示すように、燃料電池セルは電解質マトリックス
ｌと、そのマトリックス１の両側面に接合された三相界
面電極と呼ばれる燃料電極２及び空気電極３と、画電極
２．３の外面を覆うインターコネクタ４．５とを備えて
いる。各インターコネクタ４．５には各電極２．３との
間に水素からなる燃料ガス及び酸化剤としての空気を供
給するための通路４ａ、５ａが形成されている。
２図に示すように、燃料電池セルは電解質マトリックス
ｌと、そのマトリックス１の両側面に接合された三相界
面電極と呼ばれる燃料電極２及び空気電極３と、画電極
２．３の外面を覆うインターコネクタ４．５とを備えて
いる。各インターコネクタ４．５には各電極２．３との
間に水素からなる燃料ガス及び酸化剤としての空気を供
給するための通路４ａ、５ａが形成されている。
前記電解質マトリックスｌは炭化珪素粉末とポリテトラ
フルオロエチレンとの混合物を焼成したものであって、
焼成後にリン酸が含浸されている。
フルオロエチレンとの混合物を焼成したものであって、
焼成後にリン酸が含浸されている。
燃料電極２及び空気電極３は多孔性カーボンペーパーを
基材とし、その基材に、第１図に示す触媒担体６をポリ
テトラフルオロエチレンによって結着させたものである
。この触媒担体６には白金。
基材とし、その基材に、第１図に示す触媒担体６をポリ
テトラフルオロエチレンによって結着させたものである
。この触媒担体６には白金。
銀及びニッケル等の金属触媒が担持されている。
燃料電極２の触媒担体６には約１ｍｇ／＋ａａの白金触
媒が担持され、空気電極３の触媒担体６には約００５ｗ
＋ｇ／ａＪの白金−ルビジウム触媒が担持されている。
媒が担持され、空気電極３の触媒担体６には約００５ｗ
＋ｇ／ａＪの白金−ルビジウム触媒が担持されている。
そして、燃料電極２及び空気電極３にそれぞれ水素ガス
及び空気が供給されることにより、各電極２．３ではそ
れぞれ下記の反応が生じて、画電極２．３間に所定の起
電力が生じるようになっている。
及び空気が供給されることにより、各電極２．３ではそ
れぞれ下記の反応が生じて、画電極２．３間に所定の起
電力が生じるようになっている。
燃料電極での反応
Ｈ２−一→ ２Ｈ＋＋ ２０
空気電極での反応
２Ｈ” ＋ １／２０２ ＋２ ｅ Ｈ２０
上記の触媒担体６はアセチレンブラックによって形成さ
れている。このアセチレンブラックはアセチレンを分解
炉内で約８００℃に加熱することによって生成され、炭
素粒子が鎖状に連結したものである。従って、ガスの流
通性及び導電性に優れている。
上記の触媒担体６はアセチレンブラックによって形成さ
れている。このアセチレンブラックはアセチレンを分解
炉内で約８００℃に加熱することによって生成され、炭
素粒子が鎖状に連結したものである。従って、ガスの流
通性及び導電性に優れている。
アセチレンブラックの賦活に際しては、アセチレンブラ
ックが所定時間（１−１２時間）にわたって５００℃以
上の温度で加熱され、その間に試料に対して賦活剤が噴
射される。この賦活剤により炭素粒子表面が攻撃され、
その結晶構造の欠陥部分が拡大されることにより、第１
図に示すように多数の凹所６ａが粒子表面に形成される
。その結果、比表面積の大きなアセチレンブラックが得
られる。比表面積は１００〜５００ ｒｄ／ ｇである
ことが望ましい。１００ｒｒｒ／ｇ未満であると、賦活
前後における比表面積の増加率が小さくなって、触媒の
分散が十分に行われず、５００ｒｒｒ／ｇを超えると、
鎖状構造が破壊されて、導電性が低下するからである。
ックが所定時間（１−１２時間）にわたって５００℃以
上の温度で加熱され、その間に試料に対して賦活剤が噴
射される。この賦活剤により炭素粒子表面が攻撃され、
その結晶構造の欠陥部分が拡大されることにより、第１
図に示すように多数の凹所６ａが粒子表面に形成される
。その結果、比表面積の大きなアセチレンブラックが得
られる。比表面積は１００〜５００ ｒｄ／ ｇである
ことが望ましい。１００ｒｒｒ／ｇ未満であると、賦活
前後における比表面積の増加率が小さくなって、触媒の
分散が十分に行われず、５００ｒｒｒ／ｇを超えると、
鎖状構造が破壊されて、導電性が低下するからである。
賦活剤としては、安価に入手可能な水蒸気を使用するこ
とが望ましい。
とが望ましい。
［実施例１］
表１に示す物性を備えたアセチレンブラックに水蒸気を
噴射し、かつ攪拌しながら、１０００℃で４時間にわた
って加熱することによって賦活処理を施した。賦活され
たアセチレンブラックの物性を表２に示す０表２から明
らかなように、賦活されたアセチレンブラックの比表面
積及び沃素吸着量は賦活前のものに対してそれぞれ約２
．７倍及び約１． ９倍にまで増加し、触媒を均一に分
散して担持することが可能になった。又、嵩密度には大
きな変化が見られず、更に、粉末Ｘ線回折におけるピー
クのサイズからも結晶変化がなく賦活前のガス流通性及
び導電性が賦活によって損なわれることもない。
噴射し、かつ攪拌しながら、１０００℃で４時間にわた
って加熱することによって賦活処理を施した。賦活され
たアセチレンブラックの物性を表２に示す０表２から明
らかなように、賦活されたアセチレンブラックの比表面
積及び沃素吸着量は賦活前のものに対してそれぞれ約２
．７倍及び約１． ９倍にまで増加し、触媒を均一に分
散して担持することが可能になった。又、嵩密度には大
きな変化が見られず、更に、粉末Ｘ線回折におけるピー
クのサイズからも結晶変化がなく賦活前のガス流通性及
び導電性が賦活によって損なわれることもない。
［実施例２］
上記実施例１と同様の試料に対し、加熱時間のみを１．
５時間に変更して賦活処理を施した。その結果を表２に
併せて示す、この場合の比表面積及び沃素吸着量は、約
２倍及び１．７倍に増加し、前記実施例１と同様に、ア
セチレンブラックのガス流通性及び導電性を損なうこと
なく、触媒を均一に分散して担持することが可能となっ
た。
５時間に変更して賦活処理を施した。その結果を表２に
併せて示す、この場合の比表面積及び沃素吸着量は、約
２倍及び１．７倍に増加し、前記実施例１と同様に、ア
セチレンブラックのガス流通性及び導電性を損なうこと
なく、触媒を均一に分散して担持することが可能となっ
た。
［比較例１，２］
各実施例と同一の試料に対し、賦活剤のみを二酸化炭素
に変更し、その他の条件を各実施例１゜２と同一にして
熱処理を施した。その結果、表２から明らかなように、
比表面積の増加は殆ど認められず、沃素吸着量も１．２
倍弱というように低い水準であった。
に変更し、その他の条件を各実施例１゜２と同一にして
熱処理を施した。その結果、表２から明らかなように、
比表面積の増加は殆ど認められず、沃素吸着量も１．２
倍弱というように低い水準であった。
のアセチレンブラックの
嵩密度 水分 （ａ） （ｂ）ｇ／ａＪ
χ ｍ２／ｇ 鴎ｇｅｌＯ，０２４０，１２８３
１００ ２賦 のアセチレンブラックの 嵩密度 水分 （ａ） （ｂｌ 単位電極面
積ｇ／ｃｇｉ χ ｒｄ／ｇ ｖａｇ／ ｌ
当りの白金量ｍｇ／ａＪ 実施 例１ 実施 例２ 比較 例１ 比較 例２ ０．０２８ ０．０３１ ０．０３３ ０．０３０ ０．３２ ２２５ １８５ ０．１９５０．
２０ ０．１１２ ０．０２ ０．０３〜０．０５ ０．０３ ０．０３〜０．０７ 尚、上記の各表におい、て、（ａ）は窒素ガスを用いて
測定した比表面積を示し、（ｂ）は沃素の吸着量を示す
。
χ ｍ２／ｇ 鴎ｇｅｌＯ，０２４０，１２８３
１００ ２賦 のアセチレンブラックの 嵩密度 水分 （ａ） （ｂｌ 単位電極面
積ｇ／ｃｇｉ χ ｒｄ／ｇ ｖａｇ／ ｌ
当りの白金量ｍｇ／ａＪ 実施 例１ 実施 例２ 比較 例１ 比較 例２ ０．０２８ ０．０３１ ０．０３３ ０．０３０ ０．３２ ２２５ １８５ ０．１９５０．
２０ ０．１１２ ０．０２ ０．０３〜０．０５ ０．０３ ０．０３〜０．０７ 尚、上記の各表におい、て、（ａ）は窒素ガスを用いて
測定した比表面積を示し、（ｂ）は沃素の吸着量を示す
。
［発明の効果］
以上詳述したように、この発明は触媒を触媒担体全体に
わたって分散させた状態で保持することができ、触媒を
効率的に使用することができるという優れた効果を発揮
する。又、電極材カーボン量を低減でき、更にコンパク
ト化及び発電能力のアップが期待できる。
わたって分散させた状態で保持することができ、触媒を
効率的に使用することができるという優れた効果を発揮
する。又、電極材カーボン量を低減でき、更にコンパク
ト化及び発電能力のアップが期待できる。
第１図は賦活後のアセチレンブラックを示す部分拡大断
面図、第２図は燃料電池セルの概略を示す分解斜視図で
ある。 ６・・・触媒担体。 特許出願人 イビデン 株式会社代理人
弁理士 恩１）博宣味
面図、第２図は燃料電池セルの概略を示す分解斜視図で
ある。 ６・・・触媒担体。 特許出願人 イビデン 株式会社代理人
弁理士 恩１）博宣味
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 賦活処理を施したアセチレンブラックによって形成
されていることを特徴とする触媒担体。 ２ 比表面積が１００〜５００ｍ＾２／ｇであることを
特徴とする請求項１に記載の触媒担体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1048788A JPH02227138A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 触媒坦体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1048788A JPH02227138A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 触媒坦体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02227138A true JPH02227138A (ja) | 1990-09-10 |
Family
ID=12812973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1048788A Pending JPH02227138A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 触媒坦体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02227138A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013168309A (ja) * | 2012-02-16 | 2013-08-29 | Toyota Motor Corp | 燃料電池、触媒インク及び触媒インクの製造方法 |
| JP2013209504A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Denki Kagaku Kogyo Kk | アセチレンブラック及びそれを用いた燃料電池用触媒 |
| WO2016047775A1 (ja) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | 電気化学工業株式会社 | カーボンブラック及びそれを用いた燃料電池用触媒 |
-
1989
- 1989-02-28 JP JP1048788A patent/JPH02227138A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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