(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質およびカーボン粒子を含む混合体に触媒原料化合物を吸着させる第１の工程と、第１の工程で得られた混合体を洗浄する第２の工程と、その混合体中の触媒原料化合物を化学的に還元する第３の工程を経る燃料電池用電極の製造方法であって、第１の工程で使用する触媒原料化合物が白金族金属化合物を含み、前記白金族金属化合物が水溶液またはアルコール溶液中で白金属金属を含む陽イオンと、陰イオンとに解離することを特徴とする燃料電池用電極の製造方法。
【請求項２】
白金族金属化合物が白金族金属の錯体であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項３】
白金族金属の錯体がアンミン錯体であることを特徴とする請求項２記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項４】
アンミン錯体が２価の白金族金属のアンミン錯体であることを特徴とする請求項３記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項５】
２価の白金族金属のアンミン錯体が、２価の白金アンミン錯体であることを特徴とする請求項４記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項６】
白金族金属化合物が、テトラアンミン白金（２価）塩化物であることを特徴とする請求項５記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項７】
第３の工程において、触媒原料化合物を水素ガスまたは水素混合ガスによって還元することを特徴とする請求項1〜６記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項８】
水素ガスまたは水素混合ガスの温度が１５０〜２５０℃であることを特徴とする請求項７記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項９】
第３の工程において、触媒原料化合物をヒドラジンを含む不活性ガスによって還元することを特徴とする請求項１〜６記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１０】
第１の工程と第２の工程と第３の工程とをおこなった後、さらに第１の工程と第２の工程と第３の工程とを１回以上繰り返すことを特徴とする請求項1〜６の燃料電池用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池用電極の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子電解質型燃料電池は、パーフルオロスルフォン酸膜等のイオン交換膜を電解質とし、このイオン交換膜の両面にアノードとカソードの各電極を接合して構成され、アノードに水素、カソードに酸素を供給して電気化学反応により発電する装置である。各電極で生じる電気化学反応を下記に示す。
アノード：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
カソード：１／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
全反応： Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ
この反応式から明らかなように、各電極の反応は、活物質であるガス（水素または酸素）、プロトン（Ｈ+）および電子（ｅ-）の授受が同時におこなうことができる三相界面でのみ進行する。
【０００３】
このような機能を有する電極としては、固体高分子電解質とカーボン粒子および触媒物質とを含む固体高分子電解質−触媒複合電極があり、例えばこの電極は、図２に示したように、触媒物質の担持されたカーボン粒子２１と固体高分子電解質２２とが混ざり合ってこれらが三次元に分布するとともに、内部に複数の細孔２３が形成された多孔性の電極であって、触媒の担体であるカーボンが電子伝導チャンネルを形成し、固体電解質がプロトン伝導チャンネルを形成し、細孔が、酸素または水素および生成物である水の供給排出チャンネルを形成するものである。そして電極内にこれら３つのチャンネルが三次元的に広がり、ガス、プロトン（Ｈ+）および電子（ｅ-）の授受を同時におこなうことのできる三相界面が無数に形成されて、電極反応の場が提供されている。なお、図において、２４はイオン交換膜を示す。
【０００４】
従来、このような構造を有する電極は、カーボン粒子担体に白金などの貴金属粒子を高分散に担持させた触媒担持カーボン粒子とＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子分散溶液よりなるペーストを高分子フィルムや導電性多孔質体のカーボン電極基材上に製膜（一般に膜厚３〜３０μｍ）して加熱乾燥した後、固体高分子電解質溶液をこの上から塗布、含浸させる方法、上記触媒担持カーボン粒子とＰＴＦＥ粒子と固体高分子電解質溶液よりなるペーストを高分子フィルムや導電性多孔質体のカーボン電極基材上に製膜（一般に膜厚３〜３０μｍ）した後、加熱乾燥する方法等により作製されていた。なお、固体高分子電解質溶液としては、先に述べたイオン交換膜と同じ組成からなるものをアルコールで溶解し、液状にしたものが、ＰＴＦＥ粒子分散溶液としては、粒子径約０．２３μｍのＰＴＦＥ粒子の分散溶液が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明したような製造方法により作製された電極では、カーボンに担持された触媒の利用率が低く、例えばわずかに１０％程度であることが報告されている（例えばＥｄｓｏｎ  Ａ．Ｔｉｃｉａｎｅｌｌｉ， Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌ． Ｃｈｅｍ．，２５１，２７５（１９９８））。この原因は、これまでの製造方法が、あらかじめカーボン粒子に白金等の触媒粒子を担持させた後、該カーボン粒子と固体高分子電解質とを混合する方法を用いていることに起因するものである。
【０００６】
すなわち、担体であるカーボンの粒子径は例えば３０ｎｍと小さく、固体高分子電解質と混合される前のカーボン粒子の状態は、カーボン粒子がいくつか集合し、表面にかなり緻密な凹凸が形成されたカーボン粒子集合体を形成した状態となっている。一方、固体電解質溶液は、ある一定の粘度を有しており、そのため、カーボン粒子とＰＴＦＥ粒子よりなる分散層に固体高分子電解質溶液を含浸する方法によっても、また、カーボン粒子とＰＴＦＥ粒子と固体高分子電解質溶液とを混合したペーストを用いる方法によっても、固体高分子電解質溶液がカーボン粒子集合体の凹部の深部までは浸透せず、カーボン粒子集合体の深部で三相界面が形成されない。そのため、カーボン集合体の深部に位置するカーボン粒子の触媒粒子は電極反応に関与することなく触媒の利用率の低下を招いているのである。このような電極の構造を図３に示す。同図に示したように、触媒粒子３２、３３を担持したカーボン粒子３１が集合してカーボン粒子集合体（この図では集合体を形成するカーボン粒子の内の４個が表れている）が形成され、固体高分子電解質３４がカーボン粒子集合体の凹部の深部３５に浸透せず、触媒粒子の中にカーボンと固体高分子電解質の接触面に位置し電極反応に有効に働く触媒粒子３２と、固体高分子電解質との接触部を持たないために電極反応に有効に働かない触媒粒子３３とが生じる。
【０００７】
これに対し、本願発明者は、触媒還元されて触媒物質を生成する触媒原料化合物と固体高分子電解質およびカーボン粒子との混合物を用意し、該混合物中の触媒原料化合物を化学的に還元する方法を見出し、触媒物質がカーボン粒子と固体高分子電解質との接触面に主として担持されている構造の電極（すなわち、図３における触媒粒子３２が主となっている）を作製することによって、上記問題を解決することに成功した。
【０００８】
しかしながら、上記問題を解決することによって、さらに触媒の利用率を改善するためには、触媒担持カーボンと固体高分子電解質をマクロ的にとらえ、これらを電極内にいかに三次元的に配置するかを検討するだけでは限界が有り、電極の三相界面の構造についてミクロ的に検討することが必要であることが明らかになった。
【０００９】
すなわち、例えばＨ．Ｌ．Ｙｅａｇｅｒ等の報告（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．， １２８，１８８０（１９８１））よび、小久見等の報告（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．， １３２，２６０１（１９８５））にも記載されているように、プロトンはもちろん、反応活物質であるガス（水素または酸素）およびカソードの生成物である水は、固体高分子電解質の親水性の交換基が水とともに集合したクラスターと呼ばれるプロトン伝導経路を移動し、テフロン骨格部である疎水性の部分は移動経路となり得ない。このため、本発明者は、燃料電池電極としての反応の進行する三相界面は、ミクロ的に検討結果によれば、カーボン粒子表面と固体高分子電解質のプロトン伝導経路との接触面のみに存在すると考え、このような固体高分子電解質内のプロトン伝導経路に対する触媒物質の位置関係と分布状態を検討する必要がある事が分かったのである。
【００１０】
図４は従来の電極の固体高分子電解質と接触したカーボン粒子の表層の状態を示す概念図である。従来の電極では、例えばこの図に示すように、カーボン粒子４１の表層をプロトン伝導経路４２とテフロン骨格部４３よりなる固体高分子電解質が被覆しており、カーボン粒子４１表面に触媒粒子４４、４５が担持されている。ところが、触媒粒子４４は、プロトン伝導経路４２に位置しているために有効に作用するが、触媒粒子４５は、テフロン骨格部４３に位置しているために有効に作用しないと考えられる。また、図４において、Ａの領域は、三相界面が形成されている領域ではあるが、触媒粒子が存在しない領域であって、触媒粒子が担持されていないために反応に関与しない領域となっていると考えられる。すなわち、このような電極においては、触媒粒子４５の存在は触媒の利用率の低下を、三相界面Ａの存在は電極の活性度の低下を招いているのである。以上に鑑み、本発明は、電極のミクロ的検討結果による三相界面、つまり固体高分子電解質のプロトン伝導経路に接するカーボン粒子表面に触媒物質が担持された燃料電池用電極を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池用電極の製造方法は、固体高分子電解質およびカーボン粒子を含む混合体に触媒原料化合物を吸着させる第１の工程と、第１の工程で得られた混合体を洗浄する第２の工程と、その混合体中の触媒原料化合物を化学的に還元する第３の工程を経る燃料電池用電極の製造方法であって、第１の工程で使用する触媒原料化合物が白金属金属を含み、この白金属金属は水溶液またはアルコール溶液中で白金属金属を含む陽イオンと、陰イオンとに解離することを特徴とする。さらに好ましくは、前記白金族金属化合物が、白金族金属の錯体であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の目的とする、電極のミクロ的検討結果による三相界面、つまり固体高分子電解質のプロトン伝導経路に接するカーボン粒子表面に触媒物質が担持された燃料電池用電極を製造するには、固体高分子電解質およびカーボン粒子を含む混合体に触媒原料化合物を吸着させる第１の工程において、触媒原料化合物が固体高分子電解質のプロトン伝導経路に吸着すること、さらに好ましくは、固体高分子電解質が被覆されておらず、露出しているカーボン表面などに比べて、プロトン伝導経路に優先的に吸着することが必要となる。
つぎに、第１の工程で得られた混合体を洗浄する第２の工程を経て、その混合体中の触媒原料化合物を化学的に還元する第３の工程においては、固体高分子電解質のプロトン伝導経路に吸着した触媒物質が化学的に還元されることが、さらに好ましくは、カーボン粒子表面と固体高分子電解質のプロトン伝導経路との接触面に吸着した触媒原料化合物が優先的に還元されることが必要となる。
本発明の燃料電池用電極の製造方法は、白金族金属を含む陽イオンが、固体高分子電解質とのイオン交換によりプロトン伝導経路に吸着すること、さらに、カーボン粒子が白金族金属の陽イオンの還元反応に対して活性を示すことに着目してなされたものである。本発明において用いる触媒原料化合物としては、該化合物が還元されることで触媒物質となることが可能な化合物であって、触媒として機能すればその形状等、触媒物質の形態は特に問わないが、例えば還元により触媒金属粒子が生成されるものを用いる。
触媒の種類としては、酸素還元能力、水素酸化能力の高いものが選択され、触媒原料化合物としては白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、オスニウムなどの白金族金属を用いるのが良い。そして、その触媒原料化合物が、固体高分子電解質のイオン交換により固体高分子電解質のプロトン伝導経路に吸着するように、触媒原料化合物は、水溶液またはアルコール溶液中で白金属金属を含む陽イオンと、陰イオンとに解離する白金族金属化合物を含むことが適している。
そのような白金族金属化合物として、例えば、ＰｔＣｌ４、ＰｄＣｌ２、Ｐｄ（ＮＯ）２、Ｒｈ（ＮＯ３）３・２Ｈ２Ｏ、ＲｈＣｌ３・Ｈ２Ｏ、ＲｕＣｌ３、Ｒｕ２Ａｃ４Ｃｌ、ＩｒＣｌ４などがある。これらの化合物は、固体高分子電解質のイオン交換により固体高分子電解質のプロトン伝導経路に吸着するが、同時に、固体高分子電解質が被覆されておらず、露出しているカーボン表面にも吸着する。
そこで、さらに好ましくは、前記の白金族金属化合物が、固体高分子電解質のイオン交換により固体高分子電解質のプロトン伝導経路に優先的に吸着するように、触媒原料化合物は、水溶液またはアルコール溶液中で白金属金属を含む陽イオンと、陰イオンとに解離する白金族金属の錯体物であることが適している。
そのような白金族金属の錯体として、例えば［Ｍ（ＮＨ３）ｎ］Ｘｎ（Ｍ；白金族金属、Ｘ；１価陰イオン、ｎおよびｍ；整数）であらわされる白金族金属のアンミン錯体、好ましくは例えば［Ｍ（ＮＨ３）ｎ］Ｘ２（Ｍ；白金族金属、Ｘ；１価陰イオン、ｎ；２または３）であらわされる２価の白金族金属のアンミン錯体、さらに好ましくは、例えば［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｘ２（Ｘ；１価陰イオン）であらわされる２価の白金アンミン錯体、もっとも好ましくはテトラアンミン白金（２価）塩化物（［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２・ｎＨ２Ｏ）がある。
上記に示した各アンミン錯体は、固体高分子電解質が被覆されておらず、露出しているカーボン表面には吸着し難く、固体高分子電解質のイオン交換により固体高分子電解質のプロトン伝導経路に優先的に吸着する。その傾向は、白金族金属の２価のアンミン錯体に強く、とくにテトラアンミン白金（２価）塩化物（［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２・ｎＨ２Ｏ）は顕著である。
【００１２】
また、白金族金属化合物または錯体を用いる場合、いくつかの化合物または錯体の混合物を用いても良いし、複塩でもよい。例えば、 白金化合物とルテニウム化合物を混ぜて用いることで、還元工程により、白金−ルテニウム合金の形成が期待できる。
【００１３】
また、本発明の電極において用いられる固体高分子電解質としては、イオン交換樹脂、特に陽イオン交換樹脂からなるものが好ましく、パーフルオロスルフォン酸またはスチレン−ジビニルベンゼン系のスルフォン酸型固体高分子電解質が好ましい。そして、カーボン粒子としては、触媒原料化合物の還元に対して高い活性を示すものが好ましく、例えば、たとえば、Ｄｅｎｋａ Ｂｌａｃｋ、ＶａｌｃａｎＸＣ−７２、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌ ２０００等の、アセチレンブラックが好ましい。
【００１５】
固体高分子電解質とカーボン粒子との混合体は、カーボン粒子、固体高分子電解質溶液、さらに必要に応じてＰＴＦＥ粒子分散溶液よりなるペーストを高分子フィルム上に製膜（好ましくは膜厚３〜３０μｍ）して乾燥し、または、カーボン粒子、ＰＴＦＥ粒子分散溶液よりなるペーストを高分子フィルム上に製膜（好ましくは膜厚３〜３０μｍ）して乾燥したのち、固体高分子電解質溶液を塗布、含浸させて、または、カーボン粒子、固体高分子電解質溶液、さらに必要に応じてＰＴＦＥ粒子分散溶液よりなるペーストを導電性多孔質体のカーボン電極基材上に塗布、乾燥して、または、カーボン粒子、ＰＴＦＥ粒子分散溶液よりなるペーストを導電性多孔質体のカーボン電極基材上に塗布して、加熱乾燥した後、固体高分子電解質溶液を塗布、含浸させて作製されるのが好ましい。さらに、カーボン粒子、固体高分子電解質溶液よりなる混合体をイオン交換膜の両面、または片面に接合した形態としても良い。
【００１６】
第２の工程で用意された触媒原料化合物とカーボン粒子と固体高分子電解質との混合物中の触媒原料化合物を還元するには、量産に適した還元剤を用いる化学的な還元方法が好ましく、特に、生成される触媒物質が微細であり、触媒活性も高いという理由から、水素ガスまたは水素含有ガスによって気相還元する方法またはヒドラジンを含む不活性ガスによって気相還元する方法がより好ましい。
【００１７】
さらに還元に際しては、カーボン粒子が還元反応に対して触媒活性を示すことにより、固体高分子電解質内触媒原料化合物に比べて、カーボン粒子表面の触媒原料化合物が優先的に還元されるが、還元剤の種類、還元圧力、還元剤濃度、還元時間、還元温度を適時調整し、カーボン粒子表面の触媒原料化合物がより優先的に還元されるようにし、主としてカーボン粒子と固体高分子電解質との接触面に触媒物質が還元生成されるようにするのが良い。
例えば、還元剤として水素を用い、その還元温度を調整することで、固体高分子電解質中の触媒原料化合物より、カーボン粒子表面の触媒原料化合物がより優先的に還元されるようにし、主としてカーボン粒子と固体高分子電解質との接触面に触媒物質が還元生成されるようにすることができる。
パーフルオロスルフォン酸型固体高分子電解質膜中に吸着した白金アンミン錯体［Ｐｔ（ＮＨ３）４］２＋の水素による還元温度は、約３００℃とパーフルオロスルフォン酸型固体高分子電解質の分解温度（２８０℃）より若干高いが、カーボン粒子（Ｄｅｎｋａ Ｂｌａｃｋ，Ｖａｌｃａｎ  ＸＣ−７２，Ｂｌａｃｋ  Ｐｅａｒｌ  ２０００等）の表面に吸着した［Ｐｔ（ＮＨ３）４］２＋のそれは、１８０℃であることが報告されている（Ｋ．Ａｍｉｎｅ，Ｍ．Ｍｉｚｕｈａｔａ，Ｋ．Ｏｇｕｒｏ，Ｈ．Ｔａｋｅｎａｋａ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｆａｒａｄａｙ  Ｔｒａｎｓ．，９１，４４５１（１９９５））。
そして、発明者は、固体高分子電解質中の触媒原料化合物より、カーボン粒子表面の触媒原料化合物がより優先的に還元されるようにし、主としてカーボン粒子と固体高分子電解質との接触面に触媒物質が還元生成されるようにすることができる温度は１５０〜２５０℃、さらに好ましくは１８０〜２３０℃であることを見出した。
つまり、カーボン粒子としてたとえばＶａｌｃａｎ  ＸＣ−７２を用い、触媒原料化合物として［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２を用い、水素ガスにより１５０〜２５０℃、さらに好ましくは１８０〜２３０℃で還元することで、固体高分子電解質とカーボン粒子および触媒物質とを含む固体高分子電解質−触媒複合電極であって、固体高分子電解質のプロトン伝導経路に接するカーボン粒子表面に触媒物質が担持されたことを特徴とする燃料電池用電極の作製が可能となる。
ここで、第３の工程の水素ガスなどの還元により還元されなかった触媒原料化合物は、電極を塩酸などの酸性水溶液に浸漬することで、電極より抽出することができる。
本発明の製造方法では、１回目の第１の工程と第２の工程と第３の工程とをおこなった後、２回目の第１の工程と第２の工程と第３の工程とを繰り返すことで、最初に担持された触媒物質を核としてさらに触媒物質を成長させることが可能であり、任意の大きさの触媒物質を担持させることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を好適な実施例を用いて説明する。
【００１９】
［実施例１］
固体高分子電解質（アルドリッチ社製、ナフィオン５ｗｔ％溶液）とカーボン粒子（Ｖａｌｃａｎ ＸＣ−７２（田中貴金属））およびＰＴＦＥ粒子（三井デュポンフロロケミカル社製、テフロン３０Ｊ）を混錬してペースト状にして、撥水性を付与した導電性多孔質体のカーボン電極基材（０．５ｍｍ）上に塗布して、窒素雰囲気中で１２０℃、１時間乾燥した。
【００２０】
ひきつづき、上記固体高分子電解質とカーボン粒子の分散物をＰｔＣｌ4溶液中に２日間浸漬し、イオン交換により固体高分子電解質のプロトン伝導経路にＰｔ+4を吸着させた後、精製水で充分洗浄・乾燥後１気圧、１８０℃の水素雰囲気中で約４時間還元した。つぎに、１ｍｏｌ／ｌの塩酸に一昼夜浸漬して不要なＰｔＣｌ4を抽出して実施例の電極Ａを得た。別途行った分析により電極Ａに担持された白金量は約１．０ｍｇ／ｃｍ2であることが確認されている。
【００２１】
［実施例２］
固体高分子電解質（アルドリッチ社製、ナフィオン５ｗｔ％溶液）とカーボン粒子（Ｖａｌｃａｎ ＸＣ−７２（田中貴金属））およびＰＴＦＥ粒子（三井デュポンフロロケミカル社製、テフロン３０Ｊ）を混錬してペースト状にして、撥水性を付与した導電性多孔質体のカーボン電極基材（０．５ｍｍ）上に塗布して、窒素雰囲気中で１２０℃、１時間乾燥した。
【００２２】
ひきつづき、上記固体高分子電解質とカーボン粒子の分散物を［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２溶液中に２日間浸漬し、イオン交換により固体高分子電解質のプロトン伝導経路に［Ｐｔ（ＮＨ３）４］＋２を吸着させた後、精製水で充分洗浄・乾燥後、１気圧、１８０℃の水素雰囲気中で約４時間還元して、白金をカーボンと固体高分子電解質のプロトン伝導経路の接面に優先的に担持させた。さらに、［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２溶液中への浸漬、水素ガスによる還元を２回おこない、先に担持したＰｔを核として、Ｐｔを担持・成長させた。つぎに、１ｍｏｌ／ｌの塩酸に一昼夜浸漬して不要な［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２を溶出して実施例の電極Ｂを得た。別途行った分析により電極Ｂに担持された白金量は約０．７ｍｇ／ｃｍ２であることが確認されている。
【００２３】
［比較例１］
白金担持カーボン（田中貴金属製、１０Ｖ３０Ｅ：Ｖａｌｃａｎ ＸＣ−７２に白金を３０ｗｔ％担持）と固体高分子電解質（アルドリッチ社製、ナフィオン５ｗｔ％溶液）およびＰＴＦＥ粒子（三井デュポンフロロケミカル社製、テフロン３０Ｊ）を混錬したペーストを、撥水性を付与した導電性多孔質体のカーボン電極基材（０．５ｍｍ）上に塗布して、窒素雰囲気中で１２０℃、１Ｈｒ乾燥して比較例の電極Ｃを得た。電極Ｃの白金量は、約１．６ｍｇ／ｃｍ2となるように、ペースト作製時の白金担持カーボンの量を調整した。
【００２４】
実施例の電極Ａ、ＢおよびＣをホットプレス（１４０℃）にてイオン交換膜（デュポン社製、ナフィオン、膜厚約５０μｍ）の両面に接合し、燃料電池の単セルホルダーに組んでセルＡ、ＢおよびＣを得た。
【００２５】
これらのセルの供給ガスに酸素、水素（２気圧、８０℃）を用いた際の電流―電圧特性を図１に示す。図１より、本発明によるセル（Ａ、Ｂ）は、白金担持量が従来のもの（Ｃ）に比べて少ないにもかかわらず出力電圧が高いことがわかる。これは本発明によれば、白金が電極の三相界面に確実に担持することができ、特に［Ｐｔ（ＮＨ3）4］Ｃｌ2を用いて作製したセルＢは白金の利用率が飛躍的に高いため、少ない白金担持量でも従来以上の高性能な電極が得られるためである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の燃料電池用電極の製造方法によれば、カーボン粒子表層に形成される三相界面に触媒物質が担持されるため、すべての触媒物質をその三相界面で有効に働かせることが可能で、触媒の利用率の向上はもちろん、電極の高活性化をはかることも可能となる。そして、少ない触媒物質量で、高効率な燃料電池用電極を製造することが可能となり、安価で高性能な燃料電池の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池の電流−電圧特性を示す図。
【図２】高分子電解質−触媒複合電極の構造を示す図。
【図３】触媒の利用率の低い電極の構造を示す図。
【図４】従来の電極におけるカーボン粒子の表層の状態を示す慨念図。
【符号の説明】
４１  カーボン粒子
２１ 触媒物質の担持されたカーボン粒子
２２、３４  固体高分子電解質
２３  細孔
２４  イオン交換膜
４５  触媒粒子
３５  カーボン粒子集合体の凹部の深部
４２  プロトン伝導路
４３  テフロン骨格部
【図１】
0003649013.tif 000002
【図２】
0003649013.tif 000003
【図３】
0003649013.tif 000004
【図４】
0003649013.tif 000005