特許7184011IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

触媒層に関し、さらに詳しくは、低湿度環境下においても高い性能(特に、高い酸素還元反応活性)を示す触媒層

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明が解決しようとする課題は、低湿度環境下においても高い性能(特に、高い酸素還元反応活性)を示す触媒層を提供することにある。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

課題を解決するために本発明に係る触媒層は、以下の構成を備えている。 (1)前記触媒層は、 1種又は2種以上のプロトン伝導体(A)を含む繊維の集合体からなる不織布と、 触媒粒子を含む電極触媒と を備え、 前記電極触媒は、前記繊維の表面に付着している。 (2)前記触媒層は、前記触媒粒子の電気化学的有効表面積(ECSA)が10m2/g以上である。

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

不織布の繊維の表面に電極触媒が付着している触媒層を形成する場合において、先に不織布を作製し、次いで不織布を触媒インクに浸漬する方法を用いた時には、触媒粒子は不織布表面に偏在し、かつ、不織布内の空隙も失われる。
また、基板表面へのプロトン伝導体(A)を含む繊維の堆積と、繊維表面への電極触媒を含む触媒インクの散布とを交互に繰り返す方法を用いると、不織布内の空隙は維持される。しかし、不織布内において孤立した触媒粒子の発生確率が高くなるため、この方法では、到達可能な触媒粒子の電気化学的有効表面積(ECSA)に限界がある。

これに対し、不織布の繊維の表面に電極触媒が付着している触媒層を形成する場合において、基板表面へのプロトン伝導体(A)を含む繊維の堆積と、繊維表面への電極触媒を含む触媒インクの散布とを同時に行う方法を用いると、不織布内の空隙が維持されると同時に、不織布内において孤立した触媒粒子の発生確率が低くなる。そのため、触媒粒子の電気化学的有効表面積(ECSA)が向上する。また、これを例えば、燃料電池の空気極触媒層として用いると、高い酸素還元反応活性が得られる。

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 本発明で用いたエレクトロスピニング装置の外観写真である。
【図2】 比較例1で用いた触媒層形成方法の模式図である。
【図3】 実施例3、比較例1、及び比較例2で得られた触媒層の30%RHでのECSAである。
【図4】 実施例3、比較例1、及び比較例2で得られた触媒層の80%RHでのECSAである。
【図5】 実施例1及び比較例2で得られた触媒層(IT/C=0.8)の30%RHにおける屈曲度である。
【図6】 実施例2及び比較例3で得られた触媒層(IT/C=1.0)の30%RHにおける屈曲度である。
【図7】 実施例3及び比較例4で得られた触媒層(IT/C=3.0)の30%RHにおける屈曲度である。
【図8】 実施例3、並びに、比較例1、3、4で得られた触媒層の30%RHでのIV性能である。
【図9】 実施例3、並びに、比較例1、3、4で得られた触媒層の80%RHでのIV性能である。

代表図 図1本件の代表的な図

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