(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体と、前記担体上に形成されるコア部と、前記コア部の表面の少なくとも一部を覆うように形成されるシェル部と、を含むコア・シェル構造を有する電極用触媒であって、
下記式（１）及び下記式（２）
（Ｘ１／Ｍ）≦  １．２    ・・・  （１）
（Ｘ２／Ｍ）≦  ４７．０  ・・・  （２）
で表される条件を同時に満たし、かつ
前記式（２）中の（Ｘ２／Ｍ）が４．５超である、
電極用触媒。
［前記式（１）及び前記式（２）中、
Ｍは、サイクリックボルタンメトリーにより得られる水素脱着波に基づく電気化学的表面積（ＥＣＳＡ）を用いて算出される前記シェル部の構成金属元素の物質量（原子数）を示し、
Ｘ１は、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される臭素（Ｂｒ）種の含有量に基づき算出される臭素（Ｂｒ）の物質量（原子数）を示し
Ｘ２は、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される塩素（Ｃｌ）種の含有量に基づき算出される塩素（Ｃｌ）の物質量（原子数）を示す。］
【請求項２】
前記シェル部には、白金（Ｐｔ）及び白金（Ｐｔ）合金のうちの少なくとも１種の金属が含有されており、
前記コア部には、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム（Ｐｄ）合金、白金（Ｐｔ）合金、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び、ニッケル（Ｎｉ）合金からなる群より選択される少なくとも１種の金属が含まれている、
請求項１記載の電極用触媒。
【請求項３】
前記担体には、導電性カーボンが含有されており、
前記シェル部には、白金（Ｐｔ）が含有されており、
前記コア部には、パラジウム（Ｐｄ）が含有されている、
請求項１又は２に記載の電極用触媒。
【請求項４】
前記Ｍは、サイクリックボルタンメトリーにより得られる水素脱着波に基づく電気化学的表面積（ＥＣＳＡ）を用いて算出される前記シェル部の構成金属元素である白金（Ｐｔ）の物質量（原子数）を示す、
請求項３に記載の電極用触媒。
【請求項５】
前記シェル部が、前記コア部の表面の少なくとも一部を覆うように形成される第１シェル部と、当該第１シェル部の表面の少なくとも一部を覆うように形成される第２シェル部と、を有しており、
前記式（１）及び前記式（２）における前記Ｍは前記第２シェル部の構成金属元素の物質量（原子数）を示す、
請求項１に記載の電極用触媒。
【請求項６】
前記第１シェル部には、パラジウム（Ｐｄ）が含有されており、
前記第２シェル部には、白金（Ｐｔ）が含有されている、
請求項５に記載の電極用触媒。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の電極用触媒が含有されている、
ガス拡散電極形成用組成物。
【請求項８】
請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の電極用触媒が含有されている、
ガス拡散電極。
【請求項９】
請求項８記載のガス拡散電極が含まれている、
膜・電極接合体（ＭＥＡ）。
【請求項１０】
請求項９記載の膜・電極接合体（ＭＥＡ）が含まれている、
燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極用触媒に関する。また本発明は、上記電極用触媒を含むガス拡散電極形成用組成物、ガス拡散電極、膜・電極接合体、燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる固体高分子形燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：以下、必要に応じて「ＰＥＦＣ」という）は、作動温度が室温から８０℃程度である。また、ＰＥＦＣは、燃料電池本体を構成する部材に安価な汎用プラスチック等を採用することができるので、軽量化が可能となる。さらに、ＰＥＦＣは、固体高分子電解質膜の薄膜化が可能であり、電気抵抗を小さくすることができ、発電ロスを比較的容易に少なくすることができる。このようにＰＥＦＣは、多くの利点を有しているので、燃料電池自動車、家庭用コジェネレーションシステム等への応用が可能となっている。
【０００３】
ＰＥＦＣ用の電極用触媒としては、担体であるカーボンに電極触媒成分である白金（Ｐｔ）又は白金（Ｐｔ）合金が担持された電極用触媒が提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１）。
従来、ＰＥＦＣ用の電極用触媒について、当該電極用触媒に含まれる塩素含有量が１００ｐｐｍ以上であると、電極用触媒として望ましくないことが開示されている（例えば、特許文献２）。その理由について、電極用触媒に含まれる塩素含有量が１００ｐｐｍ以上であると、燃料電池用の電極用触媒として十分な触媒活性を得ることができないこと、触媒層の腐食が発生し、燃料電池の寿命が短縮してしまうことが開示されている。
【０００４】
そこで、電極用触媒の触媒成分として、１００ｐｐｍ未満の塩素を含有する白金（Ｐｔ）又は白金（Ｐｔ）合金の粉末が開示されている（例えば、特許文献２）。
上記白金（Ｐｔ）又は白金（Ｐｔ）合金の粉末の調製法としては以下の方法が開示されている。すなわち、出発物質として、塩素を含まない白金化合物と塩素を含まない合金化元素の溶融物を形成した後、この溶融物の酸化物を与えるまで加熱し、当該酸化物を冷却後、水に溶解して形成される酸化物を還元するプロセスを経る調製方法が開示されている。
【０００５】
なお、本件特許出願人は、上記文献公知発明が記載された刊行物として、以下の刊行物を提示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−３４９２号公報
【特許文献２】特開２００３−１２９１０２号公報（特許第４２８６４９９号公報）
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】MATSUOKA et al., “Degradation of polymer electrolyte fuel cells under the existence of anion species”, J. Power Sources,2008.05.01, Vol.179 No.2, p.560-565
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、ＰＥＦＣの電極用触媒としての触媒活性の向上と寿命の向上の観点からは、触媒に含まれる塩素の含有量を低減することは重要である。
しかしながら、ＰＥＦＣの実用化に向けて製造プロセスの簡略化や製造コストの低減を図る観点からは、上述の従来技術においても改善の余地があった。
すなわち、上述の１００ｐｐｍ未満の塩素含有量を有する電極用触媒は、特許文献２等に開示された塩素を除去するための複雑なプロセスを経由して調製しなければならず、改善の余地があった。
このように、将来のＰＥＦＣの量産化を想定した場合、１００ｐｐｍを超える比較的高濃度の塩素を含有している場合であっても、十分な性能を得ることができるとともに、塩素除去のための特別で複雑なプロセスを経ずに調製できる量産化及び製造コストの低減にも適した電極用触媒が必要となると考えられる。
【０００９】
本発明は、かかる技術的事情に鑑みてなされたものであって、１００ｐｐｍを超える比較的高濃度の塩素を含有していても、十分な触媒性能を発揮することができる電極用触媒を提供することを目的とする。
また、本発明は、塩素除去の特別で複雑な製造プロセスを経ないという点で量産化に適しており、製造コストの低減にも適した電極用触媒を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、上記電極用触媒を含む、ガス拡散電極形成用組成物、ガス拡散電極、膜・電極接合体（ＭＥＡ）、及び、燃料電池スタックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本件発明者等は、鋭意検討を行った結果、電極用触媒に含まれる蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される臭素（Ｂｒ）種の濃度を低減させることにより、１００ｐｐｍを超える高濃度の塩素を含有していても、十分な性能を発揮する電極用触媒（後述するコア・シェル触媒）を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
より具体的には、本発明は、以下の技術的事項から構成される。
【００１１】
すなわち、本発明は、
（１）  担体と、前記担体上に形成されるコア部と、前記コア部の表面の少なくとも一部を覆うように形成されるシェル部とを含むコア・シェル構造を有する電極用触媒であって、
下記式（１）及び下記式（２）
（Ｘ１／Ｍ）≦  １．２    ・・・  （１）
（Ｘ２／Ｍ）≦  ４７．０  ・・・  （２）
で表される条件を同時に満たし、かつ
前記式（２）中の（Ｘ２／Ｍ）が４．５超である、
電極用触媒。
［前記式（１）及び前記式（２）中、
Ｍは、サイクリックボルタンメトリーにより得られる水素脱着波に基づく電気化学的表面積（ＥＣＳＡ）を用いて算出される前記シェル部の構成金属元素の物質量（原子数）を示し、
Ｘ１は、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される臭素（Ｂｒ）種の含有量に基づき算出される臭素（Ｂｒ）の物質量（原子数）を示し
Ｘ２は、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される塩素（Ｃｌ）種の含有量に基づき算出される塩素（Ｃｌ）の物質量（原子数）を示す。］
を提供する。
【００１２】
本発明の電極用触媒は、（Ｘ２／Ｍ）の値（すなわち、シェル部の構成金属元素の物質量（原子数）あたりの塩素（Ｃｌ）の物質量（原子量））が４７．０を超える場合であっても、（Ｘ１／Ｍ）の値（すなわち、シェル部の構成金属元素の物質量（原子数）あたりの臭素（Ｂｒ）の物質量（原子数））を１．２以下にすることにより、電極用触媒としての触媒活性を十分に発揮できる。また、電極用触媒は、塩素除去の特別で複雑な製造プロセスを経ないという点で量産化に適しており、製造コストの低減にも適している。
【００１３】
ここで、本発明において、臭素（Ｂｒ）種とは、構成成分元素として臭素を含む化学種をいう。具体的には、臭素を含む化学種には、臭素原子（Ｂｒ）、臭素分子（Ｂｒ２）、臭素化物イオン（Ｂｒ−）、臭素ラジカル（Ｂｒ・）、多原子臭素イオン、臭素化合物（Ｘ−Ｂｒ等、ここで、Ｘは対イオン）が含まれる。
【００１４】
また、本発明において、塩素（Ｃｌ）種とは、構成成分元素として塩素を含む化学種をいう。具体的には、塩素を含む化学種には、塩素原子（Ｃｌ）、塩素分子（Ｃｌ２）、塩素化物イオン（Ｃｌ−）、塩素ラジカル（Ｃｌ・）、多原子塩素イオン、塩素化合物（Ｘ−Ｃｌ等、ここで、Ｘは対イオン）が含まれる。
【００１５】
また、本発明において、臭素（Ｂｒ）種の含有量及び塩素（Ｃｌ）種の含有量は、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される。電極用触媒に含まれる臭素（Ｂｒ）種を蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により、測定された値が臭素（Ｂｒ）種の含有量である。同様に、電極用触媒に含まれる塩素（Ｃｌ）種を蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により、測定した値が塩素（Ｃｌ）種の含有量である。
【００１６】
なお、臭素（Ｂｒ）種の含有量及び塩素（Ｃｌ）種の含有量は、それぞれ電極用触媒に含まれる臭素元素に換算された臭素原子及び塩素元素に換算された塩素原子の含有量となっている。
【００１７】
また、本発明は、
（２）  前記シェル部には、白金（Ｐｔ）及び白金（Ｐｔ）合金のうちの少なくとも１種の金属が含有されており、前記コア部には、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム（Ｐｄ）合金、白金（Ｐｔ）合金、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び、ニッケル（Ｎｉ）合金からなる群より選択される少なくとも１種の金属が含まれている、（１）記載の電極用触媒を提供する。
これにより、本発明の効果がより確実に得られるようになる。また、上記の構成とすることにより、より高い触媒活性とより高い耐久性を得ることができる。
【００１８】
さらに、本発明は、
（３）  前記担体には、導電性カーボンが含有されており、前記シェル部には、白金（Ｐｔ）が含有されており、前記コア部には、パラジウム（Ｐｄ）が含有されている、（１）又は（２）に記載の電極用触媒を提供する。
これにより、本発明の効果がより確実に得られるようになる。また、上記の構成とすることにより、より高い触媒活性とより高い耐久性を得ることができる。更に、上記構成とすることにより、本発明の電極用触媒は、カーボン担体上に白金が担持された構成の従来の電極用触媒に比較して、白金の含有量を低減できるので、原料コストを削減することが容易にできる。
【００１９】
また、本発明は、
（４）  前記Ｍは、サイクリックボルタンメトリーにより得られる水素脱着波に基づく電気化学的表面積（ＥＣＳＡ）を用いて算出される前記シェル部の構成金属元素である白金（Ｐｔ）の物質量（原子数）を示す、（３）に記載の電極用触媒を提供する。
これにより、本発明の効果がより確実に得られるようになる。また、上記の構成とすることにより、より高い触媒活性とより高い耐久性を得ることができる。更に、上記構成とすることにより、本発明の電極用触媒は、カーボン担体上に白金が担持された構成の従来の電極用触媒に比較して、白金の含有量を低減できるので、原料コストを削減することが容易にできる。
【００２０】
さらに、本発明は、
（５）  前記シェル部が、前記コア部の表面の少なくとも一部を覆うように形成される第１シェル部と、当該第１シェル部の表面の少なくとも一部を覆うように形成される第２シェル部と、を有しており、
前記式（１）及び前記式（２）における前記Ｍは前記第２シェル部の構成金属元素の物質量（原子数）を示す、（１）に記載の電極用触媒を提供する。
これにより、本発明の効果がより確実に得られるようになる。上記の構成とすることにより、本発明の電極用触媒は、コア部に使用される白金等の貴金属の含有量を低減できるので、原料コストを削減することが容易にできる。
【００２１】
また、本発明は、
（６）  前記第１シェル部には、パラジウム（Ｐｄ）が含有されており、
前記第２シェル部には白金（Ｐｔ）が含有されている、
（５）に記載の電極用触媒を提供する。
これにより、本発明の効果がより確実に得られるようになる。上記の構成とすることにより、より高い触媒活性とより高い耐久性を得ることができる。
【００２３】
さらに、本発明は、
（７）  （１）〜（６）いずれか１に記載の電極用触媒が含有されている、ガス拡散電極形成用組成物を提供する。
本発明のガス拡散電極形成用組成物によれば、本発明の電極用触媒を含んでいるため、高い触媒活性（分極特性）を有するガス拡散電極を容易に製造することができる。
【００２４】
また、本発明は、
（８）  （１）〜（６）いずれか１に記載の電極用触媒が含有されている、ガス拡散電極を提供する。
本発明のガス拡散電極によれば、本発明の電極用触媒を含んでいるため、高い触媒活性（分極特性）を得ることができる。
【００２５】
さらに、本発明は、
（９）  （８）記載のガス拡散電極が含まれている、膜・電極接合体（ＭＥＡ）を提供する。
本発明の膜・電極接合体（ＭＥＡ）によれば、本発明のガス拡散電極を含んでいるため、高い電池特性を得ることができる。
【００２６】
さらに、本発明は、
（１０）  （９）記載の膜・電極接合体（ＭＥＡ）が含まれていることを特徴とする燃料電池スタックを提供する。
本発明の燃料電池スタックによれば、本発明の膜・電極接合体（ＭＥＡ）を含んでいるため、高い電池特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、シェル部の構成金属元素の物質量（原子数）あたりの塩素の物質量（原子数）が４７．０を超える比較的高濃度の塩素を含有していても、十分な触媒性能を発揮することができる電極用触媒が提供される。
また、本発明によれば、塩素除去の特別で複雑な製造プロセスを経ないという点で電極用触媒の量産化に適しており、製造コストの低減に適した電極用触媒が提供される。
更に、本発明によれば、かかる電極用触媒を含む、ガス拡散電極形成用組成物、ガス拡散電極、膜・電極接合体（ＭＥＡ）、燃料電池スタックが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の電極用触媒（コア・シェル触媒）の好適な一形態を示す模式断面図である。
【図２】本発明の電極用触媒（コア・シェル触媒）の別の好適な一形態を示す模式断面図である。
【図３】本発明の電極用触媒（コア・シェル触媒）の別の好適な一形態を示す模式断面図である。
【図４】本発明の電極用触媒（コア・シェル触媒）の別の好適な一形態を示す模式断面図である。
【図５】本発明の燃料電池スタックの好適な一実施形態を示す模式図である。
【図６】実施例で用いた回転ディスク電極を備えた回転ディスク電極測定装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
＜電極用触媒＞
図１は、本発明の電極用触媒（コア・シェル触媒）の好適な一形態を示す模式断面図である。
図１に示されるように、本発明の電極用触媒１は、担体２と、担体２上に担持された、いわゆる「コア・シェル構造」を有する触媒粒子３を含んでいる。触媒粒子３は、コア部４と、コア部４の表面の少なくとも一部を被覆するように形成されたシェル部５とを備えている。触媒粒子３はコア部４と、コア部４上に形成されるシェル部５とを含む、いわゆる「コア・シェル構造」を有する。
すなわち、電極用触媒１は、担体２に担持された触媒粒子３を有しており、この触媒粒子３は、コア部４を核（コア）とし、シェル部４がシェルとなってコア部４の表面の少なくとも一部を被覆している構造を備えている。
また、コア部４の構成元素（化学組成）と、シェル部５の構成元素（化学組成）は異なる構成となっている。
【００３０】
本発明において、電極用触媒１は、触媒粒子３が有しているコア部４の表面の少なくとも一部の上にシェル部５が形成されていればよく、特に限定されるものではない。
例えば、本発明の効果をより確実に得る観点からは、図１に示すように、電極用触媒１は、シェル部５によってコア部４の表面の略全域が被覆された状態であることが好ましい。
また、本発明の効果を得られる範囲において、電極用触媒１は、シェル部５によってコア部４の表面の一部が被覆され、コア部４の表面が部分的に露出した状態であってもよい。
すなわち、本発明において、電極用触媒は、コア部の表面の少なくとも一部にシェル部が形成されていればよい。
【００３１】
図２は、本発明の電極用触媒（コア・シェル触媒）の別の好適な一形態（電極用触媒１Ａ）を示す模式断面図である。
図２に示されるように、本発明の電極用触媒１Ａは、コア部４と、コア部４の表面の一部を被覆するシェル部５ａ及びコア部４の他の表面の一部を被覆するシェル部５ｂから構成されている触媒粒子３ａを有している。
図２に示された電極用触媒１Ａが含んでいる触媒粒子３ａにおいて、シェル部５ａによっても、シェル部５ｂによっても被覆されていないコア部４が存在する。このようなコア部４が、コア部露出面４ｓとなる。
すなわち、図２に示されるように、本発明の効果を得ることができる範囲において、
電極用触媒１Ａが含んでいる触媒粒子３ａは、コア部４の表面が部分的に露出した状態（例えば、図２に示されたコア部４の表面の一部である４ｓが露出した状態）であってもよい。
別の表現をすれば、図２に示された電極用触媒１Ａのように、コア部４の表面の一部にシェル部５ａ、他の表面の一部にシェル部５ｂがそれぞれ部分的に形成されていてもよい。
【００３２】
図３は、本発明の電極用触媒（コア・シェル触媒）の別の好適な一形態（電極用触媒１Ｂ）を示す模式断面図である。
図３に示されるように、本発明の電極用触媒１Ｂは、コア部４と、コア部４の表面の略全域を被覆するシェル部５から構成されている触媒粒子３を有している。
シェル部５は、第１シェル部６と第２シェル部７とを備えた二層構造であってもよい。すなわち、触媒粒子３は、コア部４とコア部４上に形成されるシェル部５（第１シェル部６及び第２シェル部７）とを含む、いわゆる「コア・シェル構造」を有する。
電極用触媒１Ｂは、担体２に担持された触媒粒子３を有し、触媒粒子３がコア部４を核（コア）とし、第１シェル部６及び第２シェル部７がシェル部５となってコア部４の表面の略全域が被覆されている構造を有している。
なお、コア部４の構成元素（化学組成）と、第１シェル部６の構成元素（化学組成）と、第２シェル部７の構成元素(化学組成)とは、それぞれ異なる構成となっている。
また、本発明の電極用触媒１Ｂが備えているシェル部５は、第１シェル部６、第２シェル部７に加えて、さらに別のシェル部を備えているものであってもよい。
本発明の効果をより確実に得る観点からは、図３に示すように、電極用触媒１Ｂは、シェル部５によってコア部４の表面の略全域が被覆された状態であることが好ましい。
【００３３】
図４は、本発明の電極用触媒（コア・シェル触媒）の別の好適な一形態（電極用触媒１Ｃ）を示す模式断面図である。
図４に示されるように、本発明の電極用触媒１Ｃは、コア部４と、コア部４の表面の一部を被覆するシェル部５ａ、及びコア部４の他の表面の一部を被覆するシェル部５ｂから構成されている触媒粒子３ａを有している。
シェル部５ａは、第１シェル部６ａと第２シェル部７ａとを備えた二層構造であってもよい。
また、シェル部５ｂは、第１シェル部６ｂと第２シェル部７ｂとを備えた二層構造であってもよい。
すなわち、触媒粒子３ａは、コア部４と、コア部４上に形成されるシェル部５ａ（第１シェル部６ａ及び第２シェル部７ａ）と、
コア部４上に形成されるシェル部５ｂ（第１シェル部６ｂ及び第２シェル部７ｂ）と、を含む、いわゆる「コア・シェル構造」を有する。
図４に示された触媒粒子３ａを構成するシェル部５ｂにおいて、第２シェル部７ｂよって被覆されていない第１シェル部６ｂが存在する。第２シェル部７ｂよって被覆されていない第１シェル部６ｂが第１シェル部露出面６ｓとなる。
図４に示されるように触媒粒子３ａを構成するシェル部５ａにおいて、第１シェル部６ａの略全域が第２シェル部７ａによって被覆された状態であることが好ましい。
また、図４に示されるように本発明の効果を得られる範囲において、触媒粒子３ａを構成するシェル部５ｂにおいて、第１シェル部６ｂの表面の一部が被覆され、第１シェル部６ｂの表面が部分的に露出した状態（例えば、図４に示された第１シェル部６ｂの表面の一部６ｓが露出した状態）であってもよい。
【００３４】
更に、本発明の効果を得られる範囲において、電極用触媒１は、担体２上に、「シェル部５によってコア部４の表面の略全域が被覆された状態のコア部４及びシェル部５の複合体」と、「シェル部５によってコア部４の表面の一部が被覆された状態のコア部４及びシェル部５の複合体」とが混在した状態であってもよい。
具体的には、本発明の電極用触媒は、本発明の効果を得られる範囲において、図１及び２に示した電極用触媒１、１Ａと、図３及び４に示した電極用触媒１Ｂ、１Ｃとが混在した状態であってもよい。
更に、本発明の電極用触媒は、本発明の効果を得られる範囲において、図４に示されるように同一のコア部４に対し、シェル部５ａとシェル部５ｂとか混在した状態であってもよい。
更に、本発明の電極用触媒は、本発明の効果を得られる範囲において、同一のコア部４に対し、シェル部５ａのみが存在する状態であってもよく、同一のコア部４に対し、シェル部５ｂのみが存在する状態であってもよい（いずれの状態も図示せず）。
また、本発明の効果を得られる範囲において、電極用触媒１には、担体２上に、上記電極用触媒１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃの少なくとも１種に加えて、「コア部４がシェル部５によって被覆されていないコア部のみからなる粒子」が担持された状態が含まれていてもよい（図示せず）。
更に、本発明の効果を得られる範囲において、電極用触媒１には、上記電極用触媒１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃの少なくとも１種に加えて「シェル部５の構成元素のみからなる粒子」がコア部４に接触しない状態で担体２に担持された状態が含まれていてもよい（図示せず）。
また、本発明の効果を得られる範囲において、電極用触媒１には、上記電極用触媒１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃの少なくとも１種に加えて「シェル部５に被覆されていないコア部４のみの粒子」と、「シェル部５の構成元素のみからなる粒子」とが、それぞれ独立に担体２に担持された状態が含まれていてもよい。
【００３５】
コア部４の平均粒子径は２〜４０ｎｍが好ましく、４〜２０ｎｍがより好ましく、５〜１５ｎｍが特に好ましい。
シェル部５の厚さ（コア部４との接触面から当該シェル部５の外表面までの厚さ）については、電極用触媒の設計思想によって好ましい範囲が適宜設定される。
例えば、シェル部５を構成する金属元素（例えば白金など）の使用量を最小限にすることを意図している場合には、１原子で構成される層（１原子層）であることが好ましく、この場合には、シェル部５の厚さは、当該シェル部５を構成する金属元素が１種類の場合には、この金属元素の１原子の直径（球形近似した場合）の２倍に相当する厚さであることが好ましい。また、当該シェル部５を構成する金属元素が２種類以上の場合には、１原子で構成される層（２種類以上の原子がコア部４の表面に並置されて形成される１原子層）に相当する厚さであることが好ましい。
また、例えば、シェル部５の厚さをより大きくすることにより耐久性の向上を図る場合には、１〜１０ｎｍが好ましく、２〜５ｎｍがより好ましい。
【００３６】
シェル部５が第１シェル部６と第２シェル部７から構成される二層構造である場合には、第１シェル部６と第２シェル部７の厚さは、本発明の電極用触媒の設計思想によって好ましい範囲が適宜設定される。
例えば、第２シェル部７に含まれる金属元素である白金（Ｐｔ）等の貴金属の使用量を最小限にすることを意図している場合には、第２シェル部７は、１原子で構成される層（１原子層）であることが好ましい。この場合には、第２シェル部７の厚さは、当該第２シェル部７を構成する金属元素が１種類の場合には、当該金属元素の１原子の直径（１原子を球形とみなした場合）の約２倍に相当する厚さであることが好ましい。
また、第２シェル部７に含まれる金属元素が２種類以上である場合には、当該第２シェル部７は、１種類以上の原子で構成される層（２種類以上の原子がコア部４の表面方向に並置されて形成される１原子層）に相当する厚さであることが好ましい。例えば、第２シェル部７の厚さをより大きくすることにより、電極用触媒の耐久性を向上させることを図る場合には、当該第２シェル部７の厚さを１．０〜５．０ｎｍとすることが好ましい。電極用触媒の耐久性をさらに向上させることを図る場合には、当該第２シェル部７の厚さを２．０〜１０．０ｎｍとすることが好ましい。
なお、本発明において「平均粒子径」とは、電子顕微鏡写真観察による、任意の数の粒子群からなる粒子の直径の平均値のことをいう。
【００３７】
担体２は、コア部４とシェル部５とからなる複合体である触媒粒子３を担持することができ、かつ表面積の大きいものであれば特に制限されない。
さらに、担体２は、電極用触媒１を含んだガス拡散電極形成用組成物中で良好な分散性を有し、優れた導電性を有するものであることが好ましい。
【００３８】
担体２は、グラッシーカーボン（ＧＣ）、ファインカーボン、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維、活性炭、活性炭の粉砕物、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等の炭素系材料や酸化物等のガラス系あるいはセラミックス系材料などから適宜採択することができる。
これらの中で、コア部４との吸着性及び担体２が有するＢＥＴ比表面積の観点から、炭素系材料が好ましい。
更に、炭素系材料としては、導電性カーボンが好ましく、特に、導電性カーボンとしては、導電性カーボンブラックが好ましい。導電性カーボンブラックとしては、商品名「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ」、「ケッチェンブラックＥＣ６００」、「カーボンＥＰＣ」等（ライオン化学株式会社製）を例示することができる。
【００３９】
コア部４を構成する成分は、シェル部５によって、被覆される成分であれば特に限定されない。
図１、２に示された電極用触媒１、１Ａのように、シェル部５が上記二層構造ではなく、一層構造を採用する場合には、コア部４に貴金属を採用することもできる。上記電極用触媒１、１Ａが有している触媒粒子３、３ａを構成する
コア部４には、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム（Ｐｄ）合金、白金（Ｐｔ）合金、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びニッケル（Ｎｉ）合金からなる群より選択される少なくとも１種の金属が含まれている。
【００４０】
パラジウム（Ｐｄ）合金は、パラジウム（Ｐｄ）と合金を形成することができる他の金属との組み合わせであれば特に制限されるものでない。例えば、パラジウム（Ｐｄ）と他の金属との組み合わせである２成分系のパラジウム（Ｐｄ）合金、パラジウム（Ｐｄ）と２種類以上の他の金属との組み合わせである３成分系以上のパラジウム（Ｐｄ）合金であってもよい。具体的には、２成分系のパラジウム（Ｐｄ）合金として、金パラジウム（ＰｄＡｕ）、銀パラジウム（ＰｄＡｇ）、銅パラジウム（ＰｄＣｕ）等を例示することができる。３成分系のパラジウム（Ｐｄ）合金としては、金銀パラジウム（ＰｄＡｕＡg）等を例示することができる。
【００４１】
白金（Ｐｔ）合金は、白金（Ｐｔ）と合金を形成することができる他の金属との組み合わせである合金であれば、特に制限されるものでない。例えば、白金（Ｐｔ）と他の金属との組み合わせである２成分系の白金（Ｐｔ）合金、白金（Ｐｔ）と２種類以上の他の金属との組み合わせである３成分系以上の白金（Ｐｔ）合金であってもよい。具体的には、２成分系の白金（Ｐｔ）合金として、ニッケル白金（ＰｔＮｉ）、コバルト白金（ＰｔＣｏ）等を例示することができる。
【００４２】
ニッケル（Ｎｉ）合金は、ニッケル（Ｎｉ）と合金を形成することができる他の金属との組み合わせである合金であれば、特に制限されるものでない。例えば、ニッケル（Ｎｉ）と他の金属との組み合わせである２成分系のニッケル（Ｎｉ）合金、ニッケル（Ｎｉ）と２種類以上の他の金属との組み合わせである３成分系以上のニッケル（Ｎｉ）合金であってもよい。具体的には、２成分系のニッケル（Ｎｉ）合金として、タングステンニッケル（ＮｉＷ）等を例示することができる。
【００４３】
シェル部５には、白金（Ｐｔ）及び白金（Ｐｔ）合金のうちの少なくとも１種の金属が含まれている。白金（Ｐｔ）合金は、白金（Ｐｔ）と合金を形成することができる他の金属との組み合わせである合金であれば特に制限されるものでない。例えば、白金（Ｐｔ）と他の金属との組み合わせである２成分系の白金（Ｐｔ）合金、白金（Ｐｔ）と２種類以上の他の金属との組み合わせである３成分系以上の白金（Ｐｔ）合金であってもよい。具体的には、２成分系の白金（Ｐｔ）合金として、ニッケル白金（ＰｔＮｉ）、コバルト白金（ＰｔＣｏ）、白金ルテニウム（ＰｔＲｕ）、白金モリブデン（ＰｔＭｏ）、白金チタン（ＰｔＴｉ）等を例示することができる。なお、シェル部５に一酸化炭素（ＣＯ）に対する耐被毒性を持たせるためには、白金ルテニウム（ＰｔＲｕ）合金を使用することが好ましい。
【００４４】
図３、４に示された電極用触媒１Ｂ、１Ｃのように、シェル部５が第１シェル部６と第２シェル部７から構成される二層構造を採用する場合には、特に、電極用触媒１の製造コストを低減する観点から、貴金属以外の金属元素を主成分としてもよい。
具体的には、コア部４には、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）以外の金属元素を含む金属、金属化合物、及び金属と金属化合物との混合物であることが好ましく、貴金属以外の金属元素を含む金属、金属化合物、及び金属と金属化合物との混合物であることがより好ましい。
【００４５】
シェル部５に含まれる白金（Ｐｔ）の担持量は、電極用触媒１の重量に対して５〜３０重量％、好ましくは８〜２５重量％であることが好ましい。白金（Ｐｔ）の担持量が５重量％以上であると、電極用触媒としての触媒活性を十分に発揮できるため好ましく、白金（Ｐｔ）の担持量が３０重量％以下であると、白金（Ｐｔ）の使用量を低減することができ、製造コストの観点から好ましい。
【００４６】
シェル部５が第１シェル部６と第２シェル部７から構成される二層構造である場合には、第１シェル部６は、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム（Ｐｄ）合金、白金（Ｐｔ）合金、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びニッケル（Ｎｉ）合金からなる群より選択される少なくとも１種の金属が含まれていることが好ましく、パラジウム（Ｐｄ）単体が含まれていることがより好ましい。
電極用触媒１Ｂ、１Ｃの触媒活性をより高く、容易に得る観点からは、第１シェル部６は、パラジウム（Ｐｄ）単体を主成分（５０ｗｔ％以上）として構成されていることがより好ましく、パラジウム（Ｐｄ）単体のみから構成されていることがより好ましい。
第２シェル部７は、白金（Ｐｔ）及び白金（Ｐｔ）合金のうちの少なくとも１種の金属が含まれていることが好ましく、白金（Ｐｔ）単体が含まれていることがより好ましい。
電極用触媒１Ｂ、１Ｃの触媒活性をより高く、容易に得る観点からは、第２シェル部７は、白金（Ｐｔ）単体を主成分（５０ｗｔ％以上）として構成されていることがより好ましく、白金（Ｐｔ）単体のみから構成されていることがより好ましい。
【００４７】
電極用触媒１は、下記式（１）及び下記式（２）
（Ｘ１／Ｍ）≦１．２    ・・・（１）
（Ｘ２／Ｍ）≦４７．０  ・・・（２）
で表される条件を同時に満たしている。
前記式（１）及び前記式（２）中、
Ｍは、サイクリックボルタンメトリーにより得られる水素脱着波に基づく電気化学的表面積（ＥＣＳＡ）を用いて算出される前記シェル部５又は第２シェル部７の構成金属元素の物質量（原子数）を示し、
Ｘ１は、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される臭素（Ｂｒ）種の含有量に基づき算出される臭素（Ｂｒ）の物質量（原子数）を示し
Ｘ２は、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される塩素（Ｃｌ）種の含有量に基づき算出される塩素（Ｃｌ）の物質量（原子数）を示す。
【００４８】
電極用触媒１は、（Ｘ２／Ｍ）の値（すなわち、シェル部５又は第２シェル部７の構成金属元素の物質量（原子数）あたりの塩素（Ｃｌ）の物質量（原子量））が４７．０を超える場合であっても、（Ｘ１／Ｍ）の値（すなわち、シェル部５又は第２シェル部７の構成金属元素の物質量（原子数）あたりの臭素（Ｂｒ）の物質量（原子数））を１．２以下にすることにより、電極用触媒としての触媒活性を十分に発揮できる。また、電極用触媒１は、塩素除去の特別で複雑な製造プロセスを経ないという点で量産化に適しており、製造コストの低減にも適している。
【００４９】
電極用触媒１の臭素（Ｂｒ）の物質量（原子数）Ｘ１及び塩素（Ｃｌ）の物質量（原子数）Ｘ２は、それぞれ蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される臭素（Ｂｒ）種及び塩素種（Ｃｌ）種の含有量に基づいて算出される。
【００５０】
ここで、電極用触媒１に含まれる臭素（Ｂｒ）種を蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により、測定された値が臭素（Ｂｒ）種の含有量である。同様に、電極用触媒１に含まれる塩素（Ｃｌ）種を蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により、測定した値が塩素（Ｃｌ）種の含有量である。
なお、臭素（Ｂｒ）種の含有量及び塩素（Ｃｌ）種の含有量は、それぞれ電極用触媒１に含まれる臭素元素に換算された臭素原子及び塩素元素に換算された塩素原子の含有量となっている。
【００５１】
蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法は、ある元素Ａを含む試料に１次Ｘ線を照射し、元素Ａの蛍光Ｘ線を発生させ、元素Ａに関する蛍光Ｘ線の強度を測定することにより、試料に含まれる元素Ａの定量分析を行う方法である。蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法を用いて定量分析を行う場合、理論演算のファンダメンタル・パラメータ法（ＦＰ法）を採用してもよい。
ＦＰ法は、試料に含まれる元素の種類とその組成がすべて判れば、それぞれの蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）の強度を理論的に計算することができるということを利用している。そして、ＦＰ法は試料を測定して得られた各元素の蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）に一致するような組成を推定する。
【００５２】
蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法は、エネルギー分散型蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析装置、走査型蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析装置、多元素同時型蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析装置等の汎用蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析装置を使用することによって実行される。蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析装置は、ソフトウエアを備えており、当該ソフトウエアにより元素Ａの蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）の強度と元素Ａの濃度との間の関係について実験データ処理を行う。
ソフトウエアは、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法において一般的に採用されているものであれば特に制限されるものではない。
例えば、ソフトウエアとして、ＦＰ法を採用した汎用蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析装置用ソフトウエア「解析ソフト：「ＵｎｉＱｕａｎｔ５」」等を採用することができる。なお、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析装置としては、例えば、波長分散型全自動蛍光Ｘ線分析装置（商品名：Ａｘｉｏｓ「アクシオス」）（スペクトリス株式会社製）を例示することができる。
【００５３】
電極用触媒１は、上記（Ｘ１／Ｍ）の値が１．２以下である。なお、本発明の効果をより確実に得る観点からは、（Ｘ１／Ｍ）の値は０．７以下であることが好ましく、０．４以下であるのがより好ましく、０．２以下であることが特に好ましい。（Ｘ１／Ｍ）の値が１．２以下であると、電極用触媒１に高濃度の塩素（Ｃｌ）種が含まれている場合であっても、電極用触媒として、十分な触媒活性を発揮できるため好ましい。
【００５４】
上記（Ｘ１／Ｍ）の値を１．２以下とするためには、電極用触媒１の出発原料である金属化合物及び電極用触媒１の各製造工程にて使用される試薬を注意深く選択することが必要となる。具体的には、電極用触媒１の出発原料である金属化合物として、臭素（Ｂｒ）種を発生しない金属化合物を使用すること、電極用触媒１の製造工程にて使用される試薬として臭素（Ｂｒ）種を含有しない化合物を採択すること等が挙げられる。
【００５５】
さらに、上記電極用触媒１は、上記（Ｘ２／Ｍ）の値が４７．０以下であるが、４０．０以下であることが好ましく、３５．０以下であることがより好ましく、３０．０以下であることがさらに好ましく、１５．０以下であることが特に好ましい。更に、（Ｘ２／Ｍ）の値は１０．０以下であることが特に好ましい。
（Ｘ２／Ｍ）の値が４７．０以下であると、塩素（Ｃｌ）種の影響により、電極用触媒１として、十分な触媒活性を発揮することができるため好ましい。さらに、（Ｘ２／Ｍ）の値が４７．０以下であると、電極用触媒１の製造プロセスにおいて、塩素（Ｃｌ）種を除去する製造プロセスを経由することなく、電極用触媒１を製造することができるため好ましい。
【００５６】
本発明の電極用触媒１は、上記（Ｘ２／Ｍ）の値が４．５超、さらに２３超であっても電極用触媒としての性能を十分に発揮することができる。
すなわち、本発明の電極用触媒は、臭素（Ｂｒ）種に着目し、上記（Ｘ１／Ｍ）の値を１．２以下に規定することによって、上記（Ｘ２／Ｍ）の値が４．５（４７．０以下）を超えていても電極用触媒としての性能を十分に発揮することができる点に技術的特徴を有する。
【００５７】
上記（Ｘ２／Ｍ）の値を４７．０以下とするためには、電極用触媒１の出発原料である金属化合物及び電極用触媒の製造工程にて使用される試薬を注意深く選択することが必要となる。具体的には、電極用触媒１の出発原料である金属化合物として、塩素（Ｃｌ）種を発生しない金属化合物を使用すること、電極用触媒１の製造工程にて使用される試薬として塩素（Ｃｌ）種を含有しない化合物を採択することが挙げられる。
さらに、後述する塩素低減法を採用することにより、塩素（Ｃｌ）種をきわめて低減することができる。
【００５８】
＜電極用触媒の製造方法＞
電極用触媒１の製造方法は、電極用触媒前駆体を製造する工程と、この触媒前駆体について、（Ｘ１／Ｍ）の値が１．２以下であり、（Ｘ２／Ｍ）の値が４．５超であり、かつ４７．０以下である条件を満たすように洗浄する工程とを備えている。  
【００５９】
（電極用触媒前駆体の製造工程）
電極用触媒１の電極用触媒前駆体は、電極用触媒の触媒成分（コア部４、シェル部５）を担体２に担持させることより製造される。
電極用触媒前駆体の製造方法は、担体２に電極用触媒１の触媒成分を担持させることができる方法であれば、特に制限されるものではない。
例えば、担体２に電極用触媒１の触媒成分を含有する溶液を接触させ、担体２に触媒成分を含浸させる含浸法、電極用触媒１の触媒成分を含有する溶液に還元剤を投入して行う液相還元法、アンダーポテンシャル析出（ＵＰＤ）法等の電気化学的析出法、化学還元法、吸着水素による還元析出法、合金触媒の表面浸出法、置換めっき法、スパッタリング法、真空蒸着法等を採用した製造方法を例示することができる。
【００６０】
次に、（Ｘ１／Ｍ）の値が１．２以下であり、（Ｘ２／Ｍ）の値が４．５超であり、かつ４７．０以下である条件を満たすように電極用触媒前駆体の臭素（Ｂｒ）種の濃度及び塩素（Ｃｌ）種の濃度を調整する。具体的には以下の塩素低減法１〜３を採用する。
【００６１】
［塩素低減法１］
第１の工程：超純水に、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される塩素（Ｃｌ）種の濃度が予め設定された塩素濃度７６０００ｐｐｍを超える電極用触媒前駆体（Ｉ）（例えば、当該予め設定された塩素濃度が８５００ｐｐｍ、又は７６００ｐｐｍでありこれらの濃度値を超える電極用触媒前駆体）を添加して、前記電極用触媒前駆体（Ｉ）を超純水に分散させた第１の液を調製する第１の工程と、
第２の工程：超純水を用いて、前記第１の液に含まれる前記電極用触媒前駆体（Ｉ）をろ過洗浄して、洗浄した後に得られるろ液のＪＩＳ規格試験法（ＪＩＳ  Ｋ０５５２）により測定される電気伝導率ρが予め設定された設定値以下（例えば、１０〜１００μＳ／ｃｍの範囲で予め設定される設定値以下）となるまで洗浄を繰り返し、得られた電極用触媒前駆体（ＩＩ）を超純水に分散させて第２の液を調製する第２の工程と、を含む方法。
【００６２】
［塩素低減法２］
第１の工程：超純水と、還元剤と、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される塩素（Ｃｌ）種の濃度が予め設定された塩素濃度６０００ｐｐｍを超える電極用触媒前駆体（例えば、当該予め設定された塩素濃度が８５００ｐｐｍ、又は６０００ｐｐｍでありこれらの濃度値を超える電極用触媒前駆体）とを含む液を、２０℃〜９０℃の範囲で予め設定された少なくとも１段階の設定温度でかつ予め設定された保持時間で保持する第１の工程を含む方法。
【００６３】
［塩素低減法３］
第１の工程：超純水と、水素を含む気体と、塩素（Ｃｌ）種を含む材料を使用して製造されており、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される塩素（Ｃｌ）種の濃度が予め設定された第１の塩素（Ｃｌ）種の濃度を超える電極用触媒前駆体と、を含む液を、２０〜４０℃の範囲で予め設定された少なくとも１段階の設定温度で、かつ予め設定された保持時間で保持する第１の工程を含む方法。
【００６４】
なお、塩素低減法１〜３において使用される「超純水」は、以下の一般式（３）で表される比抵抗Ｒ（ＪＩＳ規格試験法（ＪＩＳ  Ｋ０５５２）により測定される電気伝導率の逆数）が３．０ＭΩ・ｃｍ以上である水である。また、「超純水」はＪＩＳＫ０５５７「用水・排水の試験に用いる水」に規定されている「Ａ３」のに相当する水質又はそれ以上の清浄な水質を有していることが好ましい。
【００６５】
【数１】
0005846673.tif 000002
上記一般式（３）において、Ｒは比抵抗を表し、ρはＪＩＳ規格試験法（ＪＩＳ  Ｋ０５５２）により測定される電気伝導率を表す。
【００６６】
上記超純水は、上記一般式（３）で表される関係を満たす電気伝導率を有している水であれば、特に限定されない。例えば、上記超純水として、超純水製造装置「Milli-Qシリーズ」（メルク株式会社製）、「Elix  UVシリーズ」（日本ミリポア株式会社製）を使用して製造される超純水を挙げることができる。
【００６７】
塩素低減法１〜３のいずれかの方法を実施することにより、電極用触媒前駆体に含まれる塩素（Ｃｌ）種を低減することができる。そして、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定した臭素（Ｂｒ）種の濃度が５００ｐｐｍ以下であり、塩素（Ｃｌ）種の濃度が８５００ｐｐｍ以下となった電極用触媒前駆体を本発明の電極用触媒とする。
【００６８】
電極用触媒は、上記蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定される塩素（Ｃｌ）種の濃度が８５００ｐｐｍ以下であり、臭素（Ｂｒ）種の濃度が５００ｐｐｍ以下であることから、電極用触媒に要求される触媒活性を発揮することができる。
【００６９】
（蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法）
蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法は、例えば以下のように実行される。
（１）測定装置
・波長分散型全自動蛍光Ｘ線分析装置Axios（アクシオス）（スペクトリス株式会社製）
（２）測定条件
・解析ソフト：「UniQuant5」（FP（four peak method）法を用いた半定量ソフト）
・ＸＲＦ測定室雰囲気：ヘリウム（常圧）
（３）測定手順
(i)試料を入れた試料容器をＸＲＦ試料室に入れる。
(ii)ＸＲＦ試料室内をヘリウムガスで置換する。
(iii)ヘリウムガス雰囲気（常圧）下、測定条件を、解析ソフト「UniQuant5」を使用するための条件である、「UQ5アプリケーション」に設定し、サンプルの主成分が「カーボン（担体の構成元素）」、サンプルの分析結果の表示形式が「元素」となるよう計算するモードに設定する。
【００７０】
＜燃料電池スタックの構造＞
図５は本発明の電極用触媒を含むガス拡散電極形成用組成物、このガス拡散電極形成用組成物を用いて製造されたガス拡散電極、このガス拡散電極を備えた膜・電極接合体（ＭＥＡ）、及びこの膜・電極接合体（ＭＥＡ）を備えた燃料電池スタックの好適な一実施形態を示す模式図である。
図５に示された燃料電池スタックＳは、膜・電極接合体（ＭＥＡ）４００を一単位セルとし、この一単位セルを複数積み重ねた構成を有している。
【００７１】
更に、燃料電池スタックＳは、アノード２００ａと、カソード２００ｂと、これらの電極の間に配置される電解質膜３００と、を備えた膜・電極接合体（ＭＥＡ）４００を有している。
また、燃料電池スタックＳは、この膜・電極接合体（ＭＥＡ）４００がセパレータ１００ａ及びセパレータ１００ｂにより挟持された構成を有している。
【００７２】
以下、本発明の電極用触媒を含む燃料電池スタックＳの部材である、ガス拡散電極形成用組成物、ガス拡散電極２００ａ及びガス拡散電極２００ｂ、膜・電極接合体（ＭＥＡ）４００について説明する。
【００７３】
＜ガス拡散電極形成用組成物＞
上記電極用触媒１をいわゆる触媒インク成分として用い、本発明のガス拡散電極形成用組成物とすることができる。本発明のガス拡散電極形成用組成物は、上記電極用触媒が含有されていることを特徴とする。ガス拡散電極形成用組成物は上記電極用触媒とイオノマー溶液を主要成分とする。イオノマー溶液は、水とアルコールと水素イオン伝導性を有する高分子電解質とを含有する。
【００７４】
イオノマー溶液中の水とアルコールとの混合比率は、ガス拡散電極形成用組成物を電極に塗布する際に適した粘度を与える比率であればよく、通常、水１００重量部に対して、アルコールを０．１〜５０．０重量部含有することが好ましい。また、イオノマー溶液に含まれるアルコールは、一価アルコール又は多価アルコールであることが好ましい。一価アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等が挙げられる。多価アルコールとしては、二価アルコール又は三価アルコールが挙げられる。二価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、１、３−ブタンジオール、１、４−ブタンジオールを例示することができる。三価アルコールとしては、グリセリンを例示することができる。また、イオノマー溶液に含まれるアルコールは、１種類又は２種類以上のアルコールの組み合わせであってもよい。なお、イオノマー溶液には、必要に応じて界面活性剤等の添加剤を適宜含有させることもできる。
【００７５】
イオノマー溶液は、電極用触媒を分散させるため、ガス拡散電極を構成する部材であるガス拡散層との密着性を高めるためにバインダー成分として、水素イオン導電性を有する高分子電解質を含有する。高分子電解質は、特に制限されるものではないが、公知のスルホン酸基、カルボン酸基を有するパーフルオロカーボン樹脂を例示することができる。容易に入手可能な水素イオン伝導性を有する高分子電解質としては、ナフィオン（登録商標、デュポン社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）を例示することができる。
【００７６】
ガス拡散電極形成用組成物は、電極用触媒、イオノマー溶液を混合し、粉砕、撹拌することにより作製することができる。ガス拡散電極形成用組成物の作製は、ボールミル、超音波分散機等の粉砕混合機を使用して調製することができる。粉砕混合機を操作する際の粉砕条件及び撹拌条件は、ガス拡散電極形成用組成物の態様に応じて適宜設定することができる。
【００７７】
ガス拡散電極形成用組成物に含まれる電極用触媒、水、アルコール、水素イオン伝導性を有する高分子電解質の各組成は、電極用触媒の分散状態が良好であり、かつ電極用触媒をガス拡散電極の触媒層全体に広く行き渡らせることができ、燃料電池が備える発電性能を向上させることができるように設定することが必要である。
【００７８】
具体的には、電極用触媒１．０重量部に対し、高分子電解質０．１〜２．０重量部、アルコール０．０１〜２．０重量部、水２．０〜２０．０重量部とすることが好ましい。さらに好ましくは、電極用触媒１．０重量部に対し高分子電解質０．３〜１．０重量部、アルコール０．１〜２．０重量部、水５．０〜６．０重量部であることが好ましい。各成分の組成が上記範囲内にあるとガス拡散電極形成用組成物からなる塗布膜がガス拡散電極上において、成膜時に広がりすぎないため好ましく、また、ガス拡散電極形成用組成物からなる塗布膜が適度かつ均一な厚さの塗膜を形成することができるため好ましい。
【００７９】
なお、高分子電解質の重量は乾燥状態の重量であって高分子電解質溶液中の溶媒を含まない状態の重量であり、水の重量は高分子電解質溶液中に含まれる水を含む重量である。
【００８０】
＜ガス拡散電極＞
本発明のガス拡散電極（２００ａ、２００ｂ）は、ガス拡散層２２０とガス拡散層２２０の少なくとも一面に積層された電極用触媒層２４０とを備えている。ガス拡散電極（２００ａ、２００ｂ）が備えている電極用触媒層２４０には、上記電極用触媒が含まれている。なお、本発明のガス拡散電極２００は、アノードとして用いることができ、カソードとしても用いることができる。
なお、図５においては、便宜上、上側のガス拡散電極２００をアノード２００ａとし、下側のガス拡散電極２００をカソード２００ｂとする。
【００８１】
（電極用触媒層）
電極用触媒層２４０は、アノード２００ａにおいて、ガス拡散層２２０から送られた水素ガスが電極用触媒層２４０に含まれている電極用触媒１の作用により水素イオンに解離する化学反応が行われる層である。また、電極用触媒層２４０は、カソード２００ｂにおいて、ガス拡散層２２０から送られた空気（酸素ガス）とアノードから電解質膜中を移動してきた水素イオンが電極用触媒層２４０に含まれている電極用触媒１の作用により結合する化学反応が行われる層である。
【００８２】
電極用触媒層２４０は、上記ガス拡散電極形成用組成物を用いて形成されている。電極用触媒層２４０は、電極用触媒１とガス拡散層２２０から送られた水素ガス又は空気（酸素ガス）との反応を十分に行わせることができるように大きい表面積を有していることが好ましい。また、電極用触媒層２４０は、全体に亘って均一な厚みを有するように形成されていることが好ましい。電極用触媒層２４０の厚みは、適宜調整すればよく、制限されるものではないが、２〜２００μｍであることが好ましい。
【００８３】
（ガス拡散層）
ガス拡散電極２００が備えているガス拡散層２２０は、燃料電池スタックＳの外部より、セパレータ１００ａとガス拡散層２２０ａとの間に形成されているガス流路に導入される水素ガス、セパレータ１００ｂとガス拡散層２２０ｂとの間に形成されているガス流路に導入される空気（酸素ガス）をそれぞれの電極用触媒層２４０に拡散するために設けられている層である。また、ガス拡散層２２０は、電極用触媒層２４０をガス拡散電極２００に支持して、ガス拡散電極２００表面に固定化する役割を有している。ガス拡散層２２０は、電極用触媒層２４０に含まれる電極用触媒１と水素ガス、空気（酸素ガス）との接触を高める役割を有している。
【００８４】
ガス拡散層２２０は、ガス拡散層２２０から供給された水素ガス又は空気（酸素ガス）を良好に通過させて電極用触媒層２４０に到達させる機能を有している。このため、ガス拡散層２２０は、ガス拡散層２２０に存在するミクロ構造である細孔構造が電極用触媒１、カソード２００ｂにおいて生成する水により、塞がれることがないようにするため、撥水性を有していることが好ましい。このため、ガス拡散層２２０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＴＦＥ）等の撥水成分を有している。
【００８５】
ガス拡散層２２０に用いることができる部材は、特に制限されるものではなく、燃料電池用電極のガス拡散層に用いられている公知の部材を用いることができる。例えば、カーボンペーパー、カーボンペーパーを主原料とし、その任意成分としてカーボン粉末、イオン交換水、バインダーとしてポリエチレンテレフタレートディスパージョンからなる副原料をカーボンペーパーに塗布したものが挙げられる。ガス拡散層の厚みは、燃料電池用セルの大きさ等により適宜設定することができ、特に制限されるものではないが、反応ガスの拡散距離を短くするためには、薄いものが好ましい。一方、塗布ならびに組立工程での機械的強度を有することも併せて求められるので、例えば、通常５０〜３００μｍ程度のものが使用される。
【００８６】
ガス拡散電極２００ａ、ガス拡散電極２００ｂは、ガス拡散層２２０、電極用触媒層２４０との間に中間層（図示せず）を備えていてもよい。上記ガス拡散電極２００ａ、ガス拡散電極２００ｂは、ガス拡散層、中間層及び触媒層を備えた三層構造を有することとなる。
【００８７】
（ガス拡散電極の製造方法）
ガス拡散電極の製造方法について説明する。
ガス拡散電極の製造方法は、触媒成分が担体に担持されてなる電極用触媒１と水素イオン伝導性を有する高分子電解質と、水とアルコールとのイオノマー溶液を含有するガス拡散電極形成用組成物をガス拡散層２２０に塗布する工程と、このガス拡散電極形成用組成物が塗布されたガス拡散層２２０を乾燥させ、電極用触媒層２４０を形成させる工程とを備える。
【００８８】
ガス拡散電極形成用組成物をガス拡散層２２０上に塗布する工程において重要なことは、ガス拡散層２２０上にガス拡散電極形成用組成物を均一に塗布することである。ガス拡散電極形成用組成物を均一に塗布することにより、ガス拡散層２２０上に均一な厚みを有するガス拡散電極形成用組成物からなる塗布膜が形成される。ガス拡散電極形成用組成物の塗布量は、燃料電池の使用形態により適宜設定することができるが、ガス拡散電極を備えた燃料電池の電池性能の観点から、電極用触媒層２４０に含まれる白金等の活性金属の量として、０．１〜０．５（ｍｇ／ｃｍ２）であることが好ましい。
【００８９】
次に、ガス拡散電極形成用組成物がガス拡散層２２０上に塗布された後、このガス拡散層２２０に塗布されたガス拡散電極形成用組成物の塗布膜を乾燥させて、ガス拡散層２２０上に電極用触媒層２４０を形成させる。ガス拡散電極形成用組成物の塗布膜が形成されたガス拡散層２２０を加熱することにより、ガス拡散電極形成用組成物に含まれるイオノマー溶液中の水及びアルコールが気化し、ガス拡散電極形成用組成物から消失する。その結果、ガス拡散電極形成用組成物を塗布する工程において、ガス拡散層２２０上に存在しているガス拡散電極形成用組成物の塗布膜は、電極用触媒と高分子電解質を含む電極用触媒層２４０となる。
【００９０】
＜膜・電極接合体（ＭＥＡ）＞
本発明の膜・電極接合体４００（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：以下、ＭＥＡと略する。）は、上記電極用触媒１を用いたガス拡散電極２００であるアノード２００ａとカソード２００ｂとこれらの電極を仕切る電解質３００とを備えている。膜・電極接合体（ＭＥＡ）４００は、アノード２００ａ、電解質３００及びカソード２００ｂをこの順序により積層した後、圧着することにより製造することができる。
【００９１】
＜燃料電池スタック＞
本発明の燃料電池スタックＳは、得られた膜・電極接合体（ＭＥＡ）４００のアノード２００ａの外側にセパレータ１００ａ（アノード側）を取り付け、カソード２００ｂの外側にそれぞれセパレータ１００ｂ（カソード側）を取り付け、一単位セル（単電池）とする。そして、この一単位セル（単電池）を集積させて燃料電池スタックＳとする。なお、燃料電池スタックＳに周辺機器を取り付け、組み立てることにより、燃料電池システムが完成する。
【実施例】
【００９２】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
なお、本発明者らは、実施例及び比較例に示す触媒について、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法ではヨウ素（Ｉ）種が検出されないことを確認した。
また、以下の製造方法の各工程の説明において特にことわりない場合には、その工程は室温、空気中で実施した。
【００９３】
＜電極用触媒の製造＞
（実施例１）
本発明の電極用触媒を以下のプロセスにより製造した。なお、実施例において、使用した電極用触媒の原料は、以下の通りである。
・カーボンブラック粉末：商品名「Ketjen Black EC300」（ケッチェンブラックインターナショナル社製）
・テトラクロロパラジウム（II）酸ナトリウム
・硝酸パラジウム
・塩化白金酸カリウム
【００９４】
［パラジウム担持カーボンの調製］
電極用触媒の担体として、カーボンブラック粉末を用い、水に分散させて、５．０ｇ／Ｌの分散液を調製した。この分散液に、テトラクロロパラジウム（II）酸ナトリウム水溶液（濃度２０質量％）５ｍＬを滴下して混合した。得られた分散液に、ぎ酸ナトリウム水溶液（１００ｇ／Ｌ）１００ｍＬを滴下した後、不溶成分を濾別し、濾別された不溶成分を純水で洗浄し、乾燥することにより、カーボンブラック上にパラジウムが担持されたパラジウム（コア）担持カーボンを得た。
【００９５】
［パラジウム（コア）上への銅（Ｃｕ）の被覆］
５０ｍＭの硫酸銅水溶液を、三電極系電解セルに入れた。この三電極系電解セルに上記で調製したパラジウム担持カーボンを適量加え、攪拌後静置した。静止状態で４５０ｍＶ（対 可逆水素電極）を作用電極に印加し、パラジウム担持カーボンのパラジウム上に銅（Ｃｕ）を一様に被覆した。これを銅−パラジウム担持カーボンとする。
【００９６】
［パラジウム（コア）上への白金（Ｐｔ）の被覆］
銅がパラジウム上に被覆された銅−パラジウム担持カーボンを含む液に、被覆された銅に対して、物質量比で２倍相当の白金（Ｐｔ）を含む塩化白金酸カリウム水溶液を滴下することにより、上記銅−パラジウム担持カーボンの銅（Ｃｕ）を白金（Ｐｔ）に置換した。
【００９７】
［洗浄・乾燥］
こうして得られる銅−パラジウム担持カーボンの銅（Ｃｕ）が白金（Ｐｔ）に置換された白金パラジウム担持カーボンの粒子の粉体をろ過後、乾燥させずにろ液により湿潤した状態で超純水を用いて洗浄し、７０℃で乾燥させた。これにより、実施例１の電極用触媒｛白金（Ｐｔ）−パラジウム（Ｐｄ）担持カーボン（コア部：パラジウム、シェル部：白金）｝を得た。
【００９８】
［担持量の測定］
得られた実施例１の電極用触媒について、白金と、パラジウムの担持量（質量％）を以下の方法で測定した。
実施例１の電極用触媒を王水に浸し、金属を溶解させた。次に、王水から不溶成分のカーボンを除去した。次に、カーボンを除いた王水をＩＣＰ分析した。
ＩＣＰ分析の結果は、白金担持量が１９．３質量％、パラジウム担持量が２４．１質量％であった。
【００９９】
（実施例２〜１５、実施例１７）
電極用触媒に含まれる白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）の担持量が表１〜２に記載された濃度（質量％濃度）となったこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜１５、実施例１７の電極用触媒を調製した。
【０１００】
（実施例１６）
電極用触媒に含まれる白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）の担持量が表１に記載された濃度（質量％濃度）となるように電極用触媒の原料であるパラジウム塩を変更させた以外は、実施例１と同様にして、実施例１６の電極用触媒を調製した。
【０１０１】
（実施例１８）
実施例１と同様にして電極用触媒を調製した。これを、さらに硫酸水溶液（１Ｍ）に常温で所定時間浸した。次に、硫酸水溶液中の電極用触媒を超純水でろ過・洗浄した。次に、電極用触媒をシュウ酸水溶液（０．３Ｍ）に浸し、９０℃で所定時間保持した。次に、シュウ酸水溶液中の電極用触媒を超純水でろ過・洗浄した。次に、超純水で洗浄後の電極用触媒を７０℃で乾燥させた。これにより、実施例１８の電極用触媒を得た。
また、実施例１と同様にＩＣＰ分析を行い、白金担持量とパラジウム担持量を測定した。
【０１０２】
（参考例１〜２）
実施例１と同様にして電極用触媒を調製した。これを、さらにぎ酸ナトリウム水溶液（０．０１Ｍ）に浸し、室温で所定時間保持した。次に、ぎ酸ナトリウム水溶液中の電極用触媒を超純水でろ過・洗浄した。次に、超純水で洗浄後の電極用触媒を７０℃で乾燥させた。これにより、参考例１〜２の電極用触媒を得た。
また、実施例１と同様にＩＣＰ分析を行い、白金担持量とパラジウム担持量を測定した。
【０１０３】
（参考例３）
実施例１と同様にして電極用触媒を調製した。
これを、さらにぎ酸ナトリウム水溶液（０．０１Ｍ）に浸し、室温で所定時間保持した。次に、ぎ酸ナトリウム水溶液中の電極用触媒を超純水でろ過・洗浄した。
これを、さらに硫酸水溶液（１Ｍ）に常温で所定時間浸した。次に、硫酸水溶液中の電極用触媒を超純水でろ過・洗浄した。次に、電極用触媒をシュウ酸水溶液（０．３Ｍ）に浸し、９０℃で所定時間保持した。次に、シュウ酸水溶液中の電極用触媒を超純水でろ過・洗浄した。次に、超純水で洗浄後の電極用触媒を７０℃で乾燥させた。これにより、参考例３の電極用触媒を得た。
また、実施例１と同様にＩＣＰ分析を行い、白金担持量とパラジウム担持量を測定した。
【０１０４】
（参考例４）
実施例１と同様にして電極用触媒を調製した。これを、さらにぎ酸ナトリウム水溶液（０．０１Ｍ）に浸し、９０℃で所定時間保持した。次に、ぎ酸ナトリウム水溶液中の電極用触媒を超純水でろ過・洗浄した。次に、超純水で洗浄後の電極用触媒を７０℃で乾燥させた。これにより、参考例４の電極用触媒を得た。
また、実施例１と同様にＩＣＰ分析を行い、白金担持量とパラジウム担持量を測定した。
【０１０５】
（実施例１９）
実施例１と同様にして電極用触媒を調製した。次に、電極用触媒をシュウ酸水溶液（０．３Ｍ）に浸し、９０℃で所定時間保持した。次に、シュウ酸水溶液中の電極用触媒を超純水でろ過・洗浄した。次に、超純水で洗浄後の電極用触媒を７０℃で乾燥させた。これにより、実施例１９の電極用触媒を得た。
また、実施例１と同様にＩＣＰ分析を行い、白金担持量とパラジウム担持量を測定した。
【０１０６】
（比較例１〜７）
原料として臭素の含有濃度が１００００ｐｐｍ〜１３０００ｐｐｍの塩化白金酸カリウムを使用して、表３に示す臭素種濃度としたこと以外は実施例１と同様にして比較例１〜７の電極用触媒を製造した。
【０１０７】
（臭素（Ｂｒ）種の濃度及び塩素（Ｃｌ）種の濃度）
実施例１〜１９、参考例１〜４及び比較例１〜７で得られた電極用触媒の臭素（Ｂｒ）種及び塩素（Ｃｌ）種の濃度を蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により測定した。電極用触媒中の臭素種及び塩素種濃度の測定は、波長分散型蛍光Ｘ線装置Axios（スペクトリス株式会社製）により測定した。具体的には、以下の手順により行った。
【０１０８】
電極用触媒の測定用試料を波長分散型蛍光Ｘ線測定装置に付属しているＸＲＦ試料容器に入れた。電極用触媒の測定用試料を入れたＸＲＦ試料容器をＸＲＦ試料室に入れ、ＸＲＦ試料室内をヘリウムガスで置換する。その後、ヘリウムガス雰囲気（常圧）下、蛍光Ｘ線測定を行った。
【０１０９】
ソフトウエアには、波長分散型蛍光Ｘ線測定装置用解析ソフト「UniQuant5」を使用した。測定条件を、解析ソフト「UniQuant5」に合わせ、「UQ5アプリケーション」に設定し、電極用触媒の測定用試料の主成分が「カーボン（電極用触媒担体の構成元素）」、サンプルの分析結果の表示形式が「元素」となるよう計算するモードに設定した。測定結果を解析ソフト「UniQuant5」により解析して、臭素（Ｂｒ）種及び塩素（Ｃｌ）種の濃度を算出した。
さらに、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法により算出された臭素（Ｂｒ）種及び塩素（Ｃｌ）種の含有量に基づいて、臭素（Ｂｒ）の物質量（原子数）Ｘ１及び塩素（Ｃｌ）の物質量（原子量Ｘ２をそれぞれ算出した。
【０１１０】
＜触媒活性の評価（ik）の測定＞
実施例１〜１９、参考例１〜４、比較例１〜７で製造した電極用触媒の触媒活性を回転ディスク電極法（ＲＤＥ法）により評価した。電極用触媒の触媒活性の測定は回転ディスク電極法（ＲＤＥ法）により、以下のように行った。
【０１１１】
（ガス拡散電極形成用組成物の製造）
実施例１〜１９、参考例１〜４及び比較例１〜７で製造した電極用触媒の粉末を約８．０ｍｇ秤取り、超純水と２．５ｍＬとともにサンプル瓶に入れて超音波を照射しながら混合して電極用触媒のスラリー（懸濁液）を作製した。次に、別の容器に超純水１０．０ｍＬと１０ｗｔ％ナフィオン（登録商標）分散水溶液（（株）ワコーケミカル製、商品名「ＤＥ１０２０ＣＳ」）２０μＬを混合して、ナフィオン−超純水溶液を作製した。このナフィオン−超純水溶液２．５ｍＬを電極用触媒のスラリー（懸濁液）が入ったサンプル瓶にゆっくり投入し、室温にて１５分間、超音波を照射し、十分に撹拌して、ガス拡散電極形成用組成物とした。
【０１１２】
（電極用触媒層形成）
図６は、回転ディスク電極法（ＲＤＥ法）に用いる回転ディスク電極測定装置Ｄの概略構成を示す模式図である。
図６に示すように、回転ディスク電極測定装置Ｄは、主として、測定装置用セル１０と、参照電極（ＲＥ）２０と、対極（ＣＥ）３０と、回転ディスク電極４０と、電解液６０とから構成されている。
この回転ディスク電極測定装置Ｄに備えられている回転ディスク電極４０の表面に電極用触媒層Ｘを形成した。そして、回転ディスク電極法により電極用触媒層Ｘ中の触媒を評価した。
なお、電解液６０として０．１ＭのＨＣｌＯ４、参照電極（ＲＥ）２０としてＡｇ／ＡｇＣｌ飽和電極、対極３０としてＰｔ黒付Ｐｔメッシュを備えた回転ディスク電極測定装置Ｄ（北斗電工株式会社製  モデルＨＳＶ１１０）を用いた。
【０１１３】
以下、回転ディスク電極４０の表面への電極用触媒層Ｘの形成方法について説明する。
上記作製したガス拡散電極形成用組成物を１０μＬ分取して、清浄な回転ディスク電極（グラッシーカーボン製、径５．０ｍｍφ、面積１９．６ｍｍ２）表面に滴下した。その後、回転ディスク電極の表面全体に、ガス拡散電極形成用組成物を均一、かつ一定の厚みとなるように行き渡らせ、回転ディスク電極の表面にガス拡散電極形成用組成物からなる塗布膜を形成させた。このガス拡散電極形成用組成物からなる塗布膜を温度２３℃、湿度５０％ＲＨにて、２．５時間乾燥させ、回転ディスク電極４０の表面に電極用触媒層Ｘを形成した。
【０１１４】
（回転ディスク電極法（ＲＤＥ法）による測定）
回転ディスク電極法による測定は、回転ディスク電極測定装置内のクリーニング、測定前の電気化学表面積（ＥＣＳＡ）の評価、酸素還元（ＯＲＲ）電流測定及び測定後の電気化学表面（ＥＣＳＡ）の評価からなる。
【０１１５】
［クリーニング］
上記回転ディスク電極測定装置Ｄ内において、ＨＣｌＯ４電解液６０に上記回転ディスク電極４０を浸した後、電解液６０をアルゴンガスで３０分以上パージした。その後、走査電位を８５〜１０８５ｍＶ  ｖｓＲＨＥ、走査速度５０ｍｖ／ｓｅｃの条件にて２０サイクル、電位走査を行った。
【０１１６】
［測定前の電気化学表面積（ＥＣＳＡ）の評価］
その後、走査電位を５０〜１０８５ｍＶ  ｖｓＲＨＥ、走査速度２０ｍＶ／ｓｅｃの条件にて３サイクル、電位走査を行った。
【０１１７】
［酸素還元（ＯＲＲ）電流測定］
電解液６０を酸素ガスで１５分以上パージした後、走査電位を１３５〜１０８５ｍＶ  ｖｓＲＨＥ、走査速度１０ｍＶ／ｓｅｃの条件にて１０サイクル、回転ディスク電極４０の回転速度を１６００ｒｐｍの条件でサイクリックボルタグラム（ＣＶ）測定を行った。電位９００ｍＶ  ｖｓＲＨＥにおける電流値を記録した。さらに、回転ディスク電極４０の回転速度をそれぞれ４００ｒｐｍ、６２５ｒｐｍ、９００ｒｐｍ、１２２５ｒｐｍ、２０２５ｒｐｍ、２５００ｒｐｍ、３０２５ｒｐｍに設定して、１サイクルごとに酸素還元（ＯＲＲ）電流測定を行った。電流測定値を酸素還元電流値（ｉ）とした。
【０１１８】
［測定後の電気化学表面（ＥＣＳＡ）の評価］
最後に、走査電位を５０〜１０８５ｍＶ  ｖｓＲＨＥ、走査速度２０ｍＶ／ｓｅｃの条件にて、３サイクル、サイクリックボルタグラム（ＣＶ）測定を行った。
【０１１９】
（触媒活性の算出）
上記で得られた酸素還元電流値（ｉ）及びサイクリックボルタグラム（ＣＶ）から測定された限界電流値（ｉＬ）と、下記一般式（４）で表されるＮｅｒｎｓｔの拡散層モデルに基づく物質移動の補正式に基づいて、電極用触媒の触媒活性を算出した。実施例１〜１７の算出結果を表１に示し、実施例１８〜１９、参考例１〜４の算出結果を表２に示す。併せて、比較例１〜７の算出結果を表３に示す。
【０１２０】
【数２】
0005846673.tif 000003
（上記一般式（４）中、ｉは、酸素還元電流（ＯＲＲ電流）測定値、ｉＬは、限界拡散電流測定値、ｉｋは、触媒活性を表す。）
【０１２１】
（電気化学表面積（ＥＣＳＡ）の算出）
上述した［測定前の電気化学表面積（ＥＣＳＡ）の評価］及び［測定後の電気化学表面（ＥＣＳＡ）の評価］で測定したサイクリックボルタグラム（ＣＶ）より得られる水素脱着波に基づく電気化学的表面積（ＥＣＳＡ）と、下記一般式（５）に基づいて、測定に供した電極用触媒の白金元素の物質量（原子数）Ｍを算出した。
【０１２２】
【数３】
0005846673.tif 000004
（上記一般式（５）中、Ｑは電極用触媒の電気量、Ｆはファラデー定数を表す。）
【０１２３】
また、上記で算出した臭素種の含有量に基づき算出される臭素の物質量（原子数）Ｘ１及び塩素種の含有量に基づき算出される塩素の物質量（原子数）Ｘ２を、それぞれＭで除した値を算出した。算出結果を表１〜３に示す。
【０１２４】
【表１】
0005846673.tif 000005
【０１２５】
【表２】
0005846673.tif 000006
【０１２６】
【表３】
0005846673.tif 000007
【０１２７】
表１及び２によれば、（Ｘ２／Ｍ）の値（すなわち、白金の物質量（原子数）あたりの塩素の物質量（原子数））が大きくても、（Ｘ１／Ｍ）の値（すなわち、白金の物質量（原子数）あたりの臭素の物質量（原子数））が緻密に制御された電極用触媒がきわめて良好な触媒活性を示すことが理解される。
特に、表１に示された電極用触媒は、すべて（Ｘ２／Ｍ）の値が２３を超えている。しかしながら、上記電極用触媒は、（Ｘ１／Ｍ）の値が１．０以下に制御されているため良好な触媒活性を示している。
一方、表３によれば、（Ｘ１／Ｍ）の値が１．２を超えた電極用触媒は、その触媒活性が低下していることが理解される。すなわち、高濃度の塩素（Ｃｌ）種を含有していても、臭素（Ｂｒ）種の含有量が緻密に制御された電極用触媒は、きわめて良好な触媒活性を示し、量産化に適しており、製造コストの低減に適したものであることが明らかとなった。
【符号の説明】
【０１２８】
１    電極用触媒
１Ａ  電極用触媒
１Ｂ  電極用触媒
１Ｃ  電極用触媒
２    担体
３    触媒粒子
３ａ  触媒粒子
４    コア部
４ｓ  コア部露出面
５    シェル部
６    第１シェル部
６ｓ  第１シェル部露出面
７    第２シェル部
Ｓ    燃料電池スタック
１００    セパレータ
１００ａ  セパレータ（アノード側）
１００ｂ  セパレータ（カソード側）
２００    ガス拡散電極
２００ａ  ガス拡散電極（アノード）
２００ｂ  ガス拡散電極（カソード）
２２０    ガス拡散層
２４０    電極用触媒層
３００    電解質
４００    膜・電極接合体（ＭＥＡ）
Ｘ    電極用触媒層
Ｄ    回転ディスク電極法（ＲＤＥ法）測定装置
１０    測定装置用セル
１２    ガス導入口
２０    参照電極（ＲＥ）
２２    参照電極（ＲＥ）用セル
３０    対極（ＣＥ）
４０    回転ディスク電極
４２    電極基材
５０    固体台
５２    支持部
５４    オイルシール
６０    電解液
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明の電極用触媒は、高濃度の塩素含有量を有していても、十分な触媒性能を発揮することができ、製造プロセスの簡略化及び製造コストを低減させることができる量産化に適した触媒である。従って、本発明は、燃料電池、燃料電池自動車、携帯モバイル等の電機機器産業のみならず、エネファーム、コジェネレーションシステム等に適用することができる電極用触媒であり、エネルギー産業、環境技術関連の発達に寄与する。
【図１】
0005846673.tif 000008
【図２】
0005846673.tif 000009
【図３】
0005846673.tif 000010
【図４】
0005846673.tif 000011
【図５】
0005846673.tif 000012
【図６】
0005846673.tif 000013