电极催化剂及其制造方法以及燃料电池与流程

本发明涉及电极催化剂及其制造方法。另外，本发明涉及燃料电池。

背景技术：

1、在固体高分子型燃料电池和水的电解装置等电化学电池中，铂等贵金属催化剂负载在载体上的催化剂负载载体作为电极催化剂使用。从有效利用催化剂的角度出发，作为催化剂的载体，往往使用比表面积大的材料即碳质材料。

2、例如在专利文献1～3中，提出了使用多孔碳材料作为催化剂的载体，在该多孔碳材料的细孔内负载催化剂的颗粒。这些文献中记载了通过在细孔内负载催化剂的颗粒，催化剂与离聚物的接触变得困难，离聚物引起的催化剂中毒得到抑制。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1:国际公开第2014/175099号小册子

6、专利文献2:美国专利申请公开第2020/075964号说明书

7、专利文献3:美国专利申请公开第2020/127299号说明书

技术实现思路

1、但是，在专利文献1～3的技术中，不能可靠地抑制构成催化剂的金属随着使用时间的经过而溶出或者催化剂颗粒彼此聚集，催化作用容易降低。

2、因此，本发明的技术问题在于提供催化作用的经时劣化得到抑制的电极催化剂及其制造方法以及使用它的燃料电池。

3、本发明提供一种电极催化剂，其包含具有细孔的介孔碳载体和负载于所述细孔的至少一部分的催化剂金属颗粒，

4、所述催化剂金属颗粒的平均粒径r相对于所述细孔的众数孔径r之比r/r为0.01以上且0.6以下，所述平均粒径r为6nm以下。

5、另外，本发明提供一种电极催化剂的制造方法，其中，将包含具有细孔的介孔碳载体、催化剂金属源化合物和具有还原催化剂金属源化合物的作用的液体介质的分散液冷冻而得到冷冻物，

6、对包含所述冷冻物的体系进行脱气而设置为减压状态，

7、在维持所述减压状态的同时将所述冷冻物解冻而制成分散液，

8、加热所述分散液从而由所述催化剂金属源化合物生成催化剂金属的颗粒。

技术特征：

1.一种电极催化剂，其包含具有细孔的介孔碳载体和负载于所述细孔的至少一部分的催化剂金属颗粒，

2.根据权利要求1所述的电极催化剂，其中，所述众数孔径r为2nm以上且50nm以下。

3.根据权利要求1或2所述的电极催化剂，其中，所述介孔碳载体的每单位质量的总细孔表面积相对于所述介孔碳载体的每单位质量的总表面积为80％以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电极催化剂，其中，所述介孔碳载体为颗粒状，平均粒径为0.1μm以上且50μm以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电极催化剂，其中，所述催化剂金属颗粒至少包含铂族元素。

6.一种电极催化剂的制造方法，其中，将包含具有细孔的介孔碳载体、催化剂金属源化合物和具有还原催化剂金属源化合物的作用的液体介质的分散液冷冻而得到冷冻物，

7.一种燃料电池用电极催化剂，其具备权利要求1～5中任一项所述的电极催化剂。

8.一种燃料电池，其具备权利要求7所述的燃料电池用电极催化剂。

技术总结
本发明的目的在于提供催化作用的经时劣化得到抑制的电极催化剂及其制造方法以及燃料电池。电极催化剂包含具有细孔的介孔碳载体和负载于细孔的至少一部分的催化剂金属颗粒。催化剂金属颗粒的平均粒径r相对于细孔的众数孔径R之比r/R为0.01以上且0.6以下，催化剂金属颗粒的平均粒径r为6nm以下。细孔的众数孔径R优选为2nm以上且50nm以下。

技术研发人员：菅原纮成,藤野高彰,大迫隆男,北畠拓哉,渡边彦睦
受保护的技术使用者：三井金属矿业株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15