燃料电池用催化剂的制作方法

本发明涉及燃料电池用催化剂。

背景技术：

1、燃料电池中，将燃料气体(氢气)和氧化剂气体(氧气)供给到电连接的2个电极，产生电化学的燃料的氧化，从而将化学能直接转换为电能。该燃料电池通常是将单电池层叠多个而构成的，该单电池以用一对电极(催化剂层)夹持电解质膜而成的膜电极接合体为基本结构。其中，使用固体高分子电解质膜作为电解质膜的固体高分子电解质型燃料电池有容易小型化、在低温下能工作等优点，因此特别是作为便携用、移动体用电源而受到关注。

2、固体高分子电解质型燃料电池中，供给氢的阳极(燃料极)中，进行下述(1)式的反应。

3、h2→2h++2e－···(1)

4、上述(1)式中生成的电子(e－)经由外部电路，在外部的负载中做功后，到达阴极(空气极/氧化剂极)。另一方面，上述(1)式中生成的质子(h+)以与水发生水合的状态，通过电渗，在固体高分子电解质膜内从阳极侧移动到阴极侧。

5、另一方面，阴极中进行下述(2)式的反应。

6、2h++1/2o2+2e－→h2o···(2)

7、因此，电池整体上进行下述(3)式所示的化学反应，产生电动势，对外部负载做电功。

8、h2+1/2o2→h2o···(3)

9、催化剂层中，通常包含在碳等具有微细细孔的载体上担载有用于促进上述电极反应的铂或铂合金等催化剂金属的催化剂、和用于确保质子传导性的离聚物。

10、在这样的构成的燃料电池的领域中，一直以来尝试着眼于催化剂层，谋求提高燃料电池的性能。例如，在日本特开2020－24796中，公开了一种燃料电池用催化剂的制造方法，包括：将由介孔碳构成的载体在2300℃～2500℃进行热处理；使催化剂金属担载于热处理过的上述载体；将担载有上述催化剂金属的上述载体浸渍于80℃～95℃且浓度为0.5mol/l以上的酸性溶液，进行氧化处理。

技术实现思路

1、本发明人等为了进一步提高燃料电池的发电性能，从与现有技术不同的观点出发，研究是否能够提高燃料电池用催化剂的性能。

2、本发明提供一种性能相比于现有技术得到提高的燃料电池用催化剂。

3、通过使构成燃料电池用催化剂的载体的内外表面积比和担载于载体的外表面的上述催化剂金属的比例为特定的范围，从而可以得到与现有的燃料电池用催化剂相比性能得到提高的燃料电池用催化剂。

4、本实施方式的方式例如下所述。

5、本发明的第1方式为燃料电池用催化剂，包含催化剂金属和担载上述催化剂金属的载体，

6、上述载体的内外表面积比即载体的外表面积/载体的内表面积为0.56～0.69，

7、担载于上述载体的外表面的上述催化剂金属的比例为23～35％。

8、本发明的第1方式中，上述载体可以是介孔碳。

9、本发明的第1方式中，上述催化剂金属可以是铂或铂合金。

10、通过本发明，可以提供与现有的燃料电池用催化剂相比性能得到提高的燃料电池用催化剂。

技术特征：

1.一种燃料电池用催化剂，其特征在于，包含催化剂金属和担载所述催化剂金属的载体，

2.根据权利要求1所述的燃料电池用催化剂，其特征在于，所述载体为介孔碳。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用催化剂，其特征在于，所述催化剂金属为铂或铂合金。

技术总结
本实施方式为一种燃料电池用催化剂，其为包含催化剂金属、以及担载上述催化剂金属的载体的燃料电池用催化剂，上述载体的内外表面积比即载体的外表面积/载体的内表面积为0.56～0.69，担载于载体的外表面的上述催化剂金属的比例为23～35％。

技术研发人员：野村久美子,井元瑠伊,冈田英敏,长谷川直树,竹下朋洋,矢野一久,山本宪司,松村祐宏,笠间勇辉
受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5