(57)【要約】【課題】ガス配流性、導電性、熱伝導性、機械的強度、耐腐食性に優れた燃料電池電極用材料の製造方法を提供する。【解決手段】炭素質多孔体を、金属錯体と共に、超臨界状態にあるＣＯ２に浸漬し、ついで焼成する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質多孔体を、金属錯体と共に、超臨界状態にあるＣＯ２に浸漬し、ついで焼成する処理を含む、燃料電池電極用材料の製造方法。
【請求項２】
前記炭素質多孔体が、ポリオキサジアゾール、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリアクリロニトリルおよびそれらの前駆体からなる群から選ばれた少なくとも一つのポリマーからなる高分子多孔体を、実質的に酸素を含まない雰囲気下、８００℃以上で処理したものである、請求項１に記載の燃料電池電極用材料の製造方法。
【請求項３】
前記炭素質多孔体がフィルム状である、請求項１または２に記載の燃料電池電極用材料の製造方法。
【請求項４】
前記金属錯体の金属イオンが、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、オスミウムからなる群から選ばれた少なくとも一つの金属のイオンである、請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池電極用材料の製造方法。
【請求項５】
前記超臨界状態にあるＣＯ２の温度が３２℃以上であり、圧力が７．５〜５０ＭＰａの範囲にあり、浸漬処理時間が０．３〜１０時間の範囲にある、請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池電極用材料の製造方法。
【請求項６】
前記焼成処理を、実質的に酸素を含まない雰囲気下、２００〜３５００℃で実施する、請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池電極用材料の製造方法。
【請求項７】
前記浸漬処理後、炭素質多孔体を、単独で、または複数積層した後、前記焼成処理に供する、請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池電極用材料の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池電極用材料の製造方法により製造された燃料電池電極用材料において、
平均孔径が０．０５〜１００μｍ、空孔率が１５〜８５％の多孔を有し、
金属が、平均粒径で０．５〜５００ｎｍの範囲にある微粒子として担持されている
燃料電池電極用材料。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池電極用材料の製造方法によって製造された燃料電池電極用材料を組み込んでなる燃料電池。
【請求項１０】
請求項８に記載の燃料電池電極用材料を組み込んでなる燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池電極用材料に関する。特に、固体高分子電解質型燃料電池やリン酸型燃料電池のガス拡散電極に好適な燃料電池電極用材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子電解質型燃料電池やリン酸型燃料電池におけるガス拡散電極用の材料は、燃料ガスや酸化性ガスを反応サイトへ均一かつ容易に供給することができ、また水などのドレインガスを容易に排出し得る高いガス配流性をもつこと、さらに導電性、熱伝導性、機械的強度、耐腐食性などが優れていること、および、電解質層やセパレータと積層してセルを形成したときに電解質層やセパレータと電極との界面での接触抵抗（電気抵抗）が小さく、高い導電性が確保されることが要求される。
【０００３】
従来、ガス拡散電極用材料としては炭素繊維からなる炭素繊維抄紙体にフェノール樹脂などを含浸したものを熱プレスなどでシート状に加熱成形し、フェノール樹脂を炭素化して炭素繊維がフェノール樹脂の炭化物で結合したものが用いられている。
【０００４】
しかしながら、抄紙体を形成する炭素繊維の径が約７μｍまたはそれ以上のものであり、網状構造からなる多孔質構造であるので、発生したガスがショートパスを起こしやすく、広く均一にガスを配流させる点で疑問があった。
【０００５】
さらに、この電極用材料は、繊維と繊維とが点で接触した構造を持つので、導電性や熱伝導性を高めることが難しく、また電解質層とガス拡散電極やセパレータとを積層して電池セルを形成したときに、各界面は点接触になり、界面接触抵抗（電気抵抗）や熱損失が大きくなるなどの問題があった。
【０００６】
上記問題を解決する方法として、高分子多孔体を炭化して得た炭素質膜構造体に、白金などの金属を分散した金属微分散炭素質膜構造体を用いる方法が開示されており（たとえば、参考文献１参照。）、この金属微分散炭素質膜構造体を用いることで、均一なガスの配流による電極全面での均一な電池反応、電池の導電性の向上、および電池反応による発熱の効率のよい放散が期待できる。
【０００７】
しかし、炭素質膜構造体に金属を微分散させる方法として、金属錯体などを含んだ溶液で含浸、浸漬などの処理をほどこした後に、還元剤を使用して化学的に還元する方法によって触媒を担持させる方法が取られており、この方法では、溶媒の回収、溶媒浸漬後の炭素質膜構造体の乾燥工程などを必要とし、プロセスコストが嵩む等の問題を有していた。また、金属錯体などを含んだ溶液で含浸、浸漬しても、表面張力等のため、この溶液が、炭素質膜構造体の多孔の内部まで入り込むことが困難であるという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１７０５７４号公報（特許請求の範囲）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決し、ガス配流性、導電性、熱伝導性、機械的強度、耐腐食性に優れた燃料電池電極用材料を安価に製造する方法を提供することを目的とする。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、炭素質多孔体を、金属錯体と共に、超臨界状態にあるＣＯ２に浸漬し、ついで焼成する処理を含む、燃料電池電極用材料の製造方法が提供される。
【００１１】
炭素質多孔体が、ポリオキサジアゾール、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリアクリロニトリルおよびそれらの前駆体からなる群から選ばれた少なくとも一つのポリマーからなる高分子多孔体を、実質的に酸素を含まない雰囲気下、８００℃以上で処理したものであること、炭素質多孔体がフィルム状であること、金属錯体の金属イオンが、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、オスミウムからなる群から選ばれた少なくとも一つの金属のイオンであること、超臨界状態にあるＣＯ２の温度が３２℃以上であり、圧力が７．５〜５０ＭＰａの範囲にあり、浸漬処理時間が０．３〜１０時間の範囲にあること、焼成処理を、実質的に酸素を含まない雰囲気下、２００〜３５００℃で実施すること、浸漬処理後、炭素質多孔体を、単独で、または複数積層した後、焼成処理に供することが好ましい。
【００１２】
本発明の他の一態様によれば、上記の燃料電池電極用材料の製造方法により製造された燃料電池電極用材料において、平均孔径が０．０５〜１００μｍ、空孔率が１５〜８５％の多孔を有し、金属が、平均粒径で０．５〜５００ｎｍの範囲にある微粒子として担持されている燃料電池電極用材料が提供される。
【００１３】
本発明に係る燃料電池電極用材料は、従来の燃料電池電極用材料が、炭素繊維がフェノール樹脂の炭化物で結合されてなり、繊維と繊維とが点で接触した網状の多孔質構造を有しているのと異なり、炭素質であり、多孔が細かくかつ均一であるため、ガス配流性に優れており、また、導電性、熱伝導性、機械的強度にも優れる。さらに炭素質多孔体であることから、耐腐食性にも優れたものとなる。
【００１４】
本発明のさらに他の態様によれば、上記燃料電池電極用材料を組み込んでなる燃料電池が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。
【００１６】
本発明に係る燃料電池電極用材料の製造方法は、炭素質多孔体を、金属錯体と共に、超臨界状態にあるＣＯ２に浸漬し、ついで焼成する処理を含む。本発明の趣旨に反しない限り、その他の任意の処理を含んでいてもよい。焼成は、ＣＯ２への浸漬の後に行われるが、必ずしも、その直後である必要はなく、他の処理が介在していてもよい場合もある。
【００１７】
本発明に係る炭素質多孔体は、本発明の趣旨に反せず、主として炭素からなる多孔体であればどのようなものでもよいが、グラファイト構造を有するものであることが好ましい。グラファイト構造を有する炭素質多孔体としては、たとえば、高分子多孔体を８００℃以上２０００℃未満で熱処理したグラファイト構造の発達が不十分なもの、２０００℃〜３５００℃で熱処理したグラファイト構造が充分発達したものの両方を含めることができる。より具体的には、ラマンスペクトルの１６００ｃｍ−１のグラファイトに帰因する吸収（Ｇ）と１３５０ｃｍ−１のグラファイト以外に帰因する吸収（Ｄ）との面積比（Ｄ／Ｇ）が２．５未満であることが好ましい。
【００１８】
炭素質多孔体の形状はフィルム状であることが好ましい。すなわち、多孔質フィルムが好ましい。燃料電池電極として使用しやすいからである。より具体的に言えば、０．０５〜１００μｍの平均孔径を有する空孔率１５〜８５％、厚み１〜５００μｍのフィルムが好ましい。０．０５〜１００μｍの平均孔径、空孔率１５〜８５％の範囲を逸脱すると、最終的に得られる燃料電池用電極材料の強度低下、燃料ガスや酸化性ガスの反応サイトへの供給が困難になるなどの問題が生じるため好ましくない場合が多い。また、厚さが５００μｍより大きい多孔質フィルムでは、均一な連通孔を有する面状態を得ることが困難になり、結局燃料電池用電極材としての性能を落としてしまい好ましくないことが多い。
【００１９】
本発明に係る炭素質多孔体は、高分子多孔体を熱処理して作製することができる。この高分子多孔体がフィルム状であれば、作製される炭素質多孔体の形状もフィルム状となり得る。従って、高分子多孔体の段階でフィルム状にしておくことが好ましい。
【００２０】
このような熱処理に供する高分子多孔体としては、ポリオキサジアゾール、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾールおよびポリアクリロニトリルからなる群から選ばれた少なくとも一つのポリマーからなる高分子多孔体を挙げることができる。ポリアクリロニトリルの場合は、耐炎化処理したポリアクリロニトリルが、炭素質多孔体に該当する。
【００２１】
なお、たとえば芳香族ポリイミドに対するポリアミド酸のように、前駆体であっても、その後の熱処理で同等の炭素質多孔体を得ることのできるものも、この高分子多孔体を形成するためのポリマーの範疇に含めることができる。
【００２２】
本発明に係る高分子多孔体を得る方法は公知のどのような方法によっても良い。たとえば、ポリマーを溶媒に溶解したドープを流延方式によりフィルムとし、このフィルムを、ポリマーの貧溶媒中に浸漬処理する方法を採用することができる。
【００２３】
高分子多孔体から炭素質多孔体を得るための熱処理条件としては、実質的に酸素を含まない雰囲気下、８００℃以上の温度が好ましい。実質的に酸素を含まない雰囲気下の条件としては、酸素濃度が２０重量ｐｐｍ以下が好ましく、１０重量ｐｐｍ以下がより好ましい。このような雰囲気は、系に高純度の窒素やアルゴンなどの不活性なガスを流通させることで実現できる。
【００２４】
より具体的な熱処理条件としては、０．１〜５０℃／分で８００℃〜３５００℃まで昇温熱処理することが好ましい。熱処理条件として５０℃／分より早く昇温すると、炭素分が揮散してしまい、炭化収率が低くなるだけでなく、構造欠陥が生じやすくなるので好ましくない。昇温速度は、０．１〜２０℃／分がより好ましい。
【００２５】
また、フィルム状の高分子多孔体を熱処理により炭化して炭素質多孔体を作製する際、フィルム面に垂直に圧力を加えながら炭化処理することが好ましい場合が多い。この操作により、炭化の際に起こる収縮を押さえ、炭化中の前駆体がグラファイト構造として配向しやすく、機械強度の優れた炭化物ができる。フィルム面に垂直に圧力を加える方法としては、加熱しながら、耐熱性の多孔性板、フィルムシートに挟むのが、炭化膜の形状を整えるのに好適である。たとえば、窒化珪素板や炭素フィルムに挟むのがよい。
【００２６】
本発明では、このようにして得た炭素質多孔体を、金属錯体と共に、超臨界状態にあるＣＯ２に浸漬する。上記の方法で得た炭素質多孔体を金属錯体が溶解した溶液に浸漬した後加圧可能な容器に入れ、あるいは、そのような浸漬処理を経ないで、炭素質多孔体と金属錯体とを直接、加圧可能な容器に入れ、ついでこの容器にＣＯ２を導入し、このＣＯ２を超臨界状態にする方法を例示することができる。
【００２７】
本発明に係る金属錯体としては、その金属イオンが、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、オスミウムからなる群から選ばれた少なくとも一つの金属のイオンであることが好ましい。燃料電池用電極材料は、燃料電池における酸化還元反応のための触媒活性と電極として機能するための導電性とを有するが、上記イオンを使用することにより、主として触媒活性を確保することが容易になるからである。
【００２８】
具体的には、白金族アンミン錯体、塩化白金酸カリウム等の白金族塩化物、白金族アセチルアセトナート、白金族シクロオクタジエンジメチルなどを例示することができる。これらの中でも、白金族アセチルアセトナート、白金族シクロオクタジエンジメチルが特に好ましい。
【００２９】
本発明に係る燃料電池用電極材料が電極として良好に機能するための導電性の程度は、用途に応じて適宜決めることができるが、一般的には、１×１０５〜５×１０６Ｓ／ｍが好ましい。このような導電性は、燃料電池用電極材料となった段階で発揮できれば十分であり、その前の高分子多孔体や炭素質多孔体の段階では必ずしも導電性を有している必要はない。高分子多孔体を、たとえば２０００℃〜３５００℃の高温で処理して炭素質多孔体を得る場合には、炭素質多孔体の段階で導電性を有するようにすることが可能であり、高分子多孔体を、たとえば２０００℃未満の低温で処理して炭素質多孔体を得る場合には、炭素質多孔体の段階では導電性を有さず、次の焼成で導電性を付与するようにすることができる。
【００３０】
燃料電池電極として良好な触媒活性と導電性とを得るための重要な要件としては、さらに、炭素質多孔体に金属錯体を均一に分散させることがある。このためには、金属錯体を溶解した溶液に炭素質多孔体を接触させることが好ましい。しかしながら、通常の溶媒の場合、溶媒の表面張力と炭素質多孔体の表面張力との差が大きく、単に金属錯体を溶解した溶液に炭素質多孔体を接触させただけでは、炭素質多孔体の多孔内に金属錯体を均一に浸透させることは困難であった。
【００３１】
この対策として、溶液が均一に浸透できるよう長時間処理する方法、炭素質多孔体の表面を改質して、溶液が均一に浸透し易くする方法、加圧下において溶液を浸透させる方法などが考えられるが、工程が複雑になり、生産性が劣り、コスト高になるなどの問題を有していた。さらに、処理後に溶媒を除去するための乾燥工程において、分散した金属の凝集が進行するなどの問題を有していた。
【００３２】
しかしながら、超臨界状態にあるＣＯ２を溶媒に用いた場合には、短時間で金属錯体をナノオーダーの微粒子として担持することが可能である。さらに、溶媒の乾燥工程などを省くことができるため、非常に優れた方法である。なお、既述のごとく、予め金属錯体を溶媒に溶解した溶液を使用することもできるが、この場合の溶媒は、金属錯体の浸透に役立つというよりは、超臨界状態にあるＣＯ２中に金属錯体を均一に分散させるためのものである。
【００３３】
超臨界状態にあるＣＯ２を用いる温度条件としては、３２℃以上、圧力条件としては７．５〜５０ＭＰａが好ましい。処理条件は、０．３〜１０時間が好ましい。温度条件の上限は使用する金属錯体により変動するが、金属錯体の分解を抑えるという観点から３００℃以下である場合が多い。
【００３４】
本発明においては、超臨界状態にあるＣＯ２に浸漬した後、焼成処理を行う。この焼成処理は、実質的に酸素を含まない雰囲気下、２００〜３５００℃で実施することが好ましい。より好ましくは２００〜２８００℃である。適切な温度は、実情に応じて試行錯誤的に見出すことができる。本発明に係る高分子多孔体が高温処理を経たものである場合は、この温度は低めで十分である場合が多い。一方、本発明に係る高分子多孔体が比較的低温の処理を経たものであり、たとえは導電性が不十分と思われる場合には、この温度を高くすることが有効である場合が多い。実質的に酸素を含まない雰囲気下の条件としては、酸素濃度が２０重量ｐｐｍ以下が好ましく、１０重量ｐｐｍ以下がより好ましい。このような雰囲気は、系に高純度の窒素やアルゴンなどの不活性なガスを流通させることで実現できる。
【００３５】
この焼成処理を行う際、炭素質多孔体は単独で処理してもよいが、複数積層した後に焼成処理に供してもよい。たとえばフィルム状の炭素質多孔体を複数積層した後に焼成処理して、所定の厚さの燃料電池用電極材料に容易に成形することもできる。この積層の際、積層面をプレスすると、形状が安定化する等の利益が得られる。
【００３６】
上記の方法を実施することで、平均孔径が０．０５〜１００μｍ、空孔率が１５〜８５％の多孔を有し、かつ金属が、平均粒径で０．５〜５００ｎｍの範囲にある微粒子として担持されている燃料電池電極用材料が得られる。
【００３７】
このようにして作製した燃料電池電極用材料は、従来の燃料電池電極用材料が、炭素繊維がフェノール樹脂の炭化物で結合してなり、繊維と繊維とが点で接触した網状の多孔質構造を有しているのと異なり、炭素質であり、多孔が細かくかつ均一であるため、少なくともガス配流性、導電性、熱伝導性、機械的強度、耐腐食性のいずれかに優れたものとすることが容易である。これらのすべての特性において優れたものとすることも容易である。しかもプロセスが簡単であるため、短時間で安価に製造することができる。
【００３８】
燃料電池用の電極はこの燃料電池電極用材料を加工することにより作製することができる。また、この燃料電池電極用材料を作製する際に、たとえば焼成処理前の中間体の形状を燃料電池用の電極の形状に適したものとしておくことにより、焼成処理により得られる燃料電池電極用材料をそのまま燃料電池用の電極として使用できるようにすることも可能である。
【００３９】
この燃料電池電極用材料からなる燃料電池用電極、そのような燃料電池用電極を備えた燃料電池は、性能、安定性、寿命、コストの面で優れたものとなる。
【００４０】
【実施例】
次に本発明の実施例を詳述する。なお、次の評価方法を採用した。
【００４１】
＜炭素質多孔体および燃料電池用電極材料の多孔構造の評価＞
走査型電子顕微鏡（日本電子製ＪＳＭ−５３１０）を用いることで評価した。
【００４２】
多孔の平均孔径は、走査型電子顕微鏡で観察した倍率２０００倍の表面写真を縦１５０ｍｍ×横２００ｍｍで現像し、スキャナーを使用して１０万ピクセル／３００００ｍｍ２の解像度で、直径０．０１μｍ以上の各孔についてピクセル数を算出し、細孔側から各孔のピクセル数を累積し、表面開孔率の１／２に達したときのピクセル数を有する孔の径を平均孔径とした。
【００４３】
また、空孔率は以下の方法で求めた。すなわち、炭素質多孔体をＡ（ｍｍ）×Ｂ（ｍｍ）の大きさにカットし、厚みＣ（ｍｍ）、重量Ｄ（ｇ）を、Ａ，Ｂの値を適宜選択して測定した。以上により、見かけ密度Ｅを下式により求め、
見かけ密度Ｅ＝Ｄ／（Ａ×Ｂ×Ｃ）×１０００（ｇ／ｃｍ３）
さらに、炭素質前駆体から無孔フィルムを作製し、その無孔フィルムの真密度ＦをＪＩＳ  Ｋ００６１に準拠した密度勾配管法で求めた。ついで、下式から空孔率を算出した。
【００４４】
空孔率＝（１−Ｅ／Ｆ）×１００（％）
担持金属の平均粒径は、走査型電子顕微鏡で観察される金属粒子の数と大きさを測定し、その大きさの平均を測定することで評価した。
【００４５】
＜燃料電池用電極材料における金属の担持分布の評価＞
電子線プローブ微小Ｘ線分析装置（島津製ＥＰＭＡ−１４００）により、金属凝集物がなく、金属が一様に武運婦していることでその分散性を評価した。
【００４６】
＜グラファイト構造の測定＞
グラファイト構造は、レーザーラマン分光装置（ジョバン−イボン社製Ｔ６４０００）を用い、１６００ｃｍ−１付近のグラファイトに由来するシグナル（Ｇ）と１３５０ｃｍ−１付近のグラファイト構造以外に由来するシグナル（Ｄ）の面積比（Ｄ／Ｇ）から評価した。
【００４７】
１０００℃焼成品を測定したところ、Ｄ／Ｇ＝２．３であり、２８００℃焼成品を測定したところ、Ｄ／Ｇ＝０．０３であった。
【００４８】
［実施例１］
＜炭素質多孔体の製造＞
ピロメリット酸二無水物２１８重量部、ｐ−フェニレンジアミン１０８重量部を脱水Ｎ−メチルピロリドン５５１０重量部に溶解し、反応温度を５℃以下に保ちながら５時間反応させることでポリアミド酸を作成した。
【００４９】
このＮ−メチルピロリドンを含有したポリアミド酸を用い、ドクターナイフを使用して、ガラス基板上に６００μｍのキャストフィルムを作成した。ポリアミド酸はポリイミドの前駆体である。
【００５０】
このキャストフィルムを１５重量％のジシクロヘキシルカルボジイミドが溶解したイソプロパノール溶液に浸漬して２０分放置した。貧溶媒であるイソプロパノール溶液に浸漬することにより多孔が生成した。ジシクロヘキシルカルボジイミドはポリアミド酸をイミド化するための薬剤である。
【００５１】
次に、脱水Ｎ−メチルピロリドンに３０分、イソプロパノールに３０分浸漬した後、６０℃で減圧乾燥することで、厚さ３０μｍの高分子多孔膜を作成した。この段階では、ポリイソイミドとポリイミドとが共存した状態にある。
【００５２】
次に、縦５ｃｍ、横５ｃｍにカットした高分子多孔膜をグラファイト製の円盤治具にセットし、室温から１０００℃まで３℃／分で昇温して１０００℃に到達後、６時間保持してフィルム状の炭素質多孔体を作製した。高分子多孔膜はこの熱処理の間にポリイソイミドとポリイミドとが共存した状態からポリイミドに変化し、その後炭素質多孔体に変化するものと考えられている。なお、上記処理の間、窒素ガスを流通させ、酸素濃度を１０重量ｐｐｍ以下に保った。図１，２に走査型電子顕微鏡で評価した、この炭素質多孔体の表面の写真と断面の写真とを示す。図２の矢印はフィルムの面に直交する方向を表す。
【００５３】
＜燃料電池用電極材料の製造＞
上記の方法で得た炭素質多孔体（フィルム）と白金アセチルアセトナート１００ｍｇとをオートクレーブに仕込み、１５０℃、２２．５ＭＰａの超臨界状態にある二酸化炭素中で７時間処理をほどこした。
【００５４】
次に、オートクレーブから取り出した炭素質多孔体を、アルゴンガス中で、室温から２８００℃まで１０℃／分で昇温した。２８００℃に到達後、２時間保持して、燃料電池用電極材料を得た。なお、上記処理の間、アルゴンガスを流通させ、酸素濃度を１０重量ｐｐｍ以下に保った。
【００５５】
電子線プローブ微小Ｘ線分析装置で白金の担持分布について評価したところ、この燃料電池用電極材料の断面に均一に白金が担持されていることが確認できた。また、走査型電子顕微鏡により多孔の平均孔径、空孔率、および担持金属の大きさについて評価したところ、平均孔径が０．５〜１μｍ、空孔率が７０％、担持金属の平均粒径が８０ｎｍであった。金属は良好に分散しており、凝集は認められなかった。
【００５６】
［実施例２］
＜炭素質多孔体の製造＞
実施例１と同様にして１０００℃到達後６時間保持して得たフィルム状の炭素質多孔体を、さらに１０００℃から２８００℃まで１０℃／分で昇温した。２８００℃に到達後、２時間保持して金属光沢を有する、しなやかな導電性炭素質多孔体フィルムを得た。なお、上記処理の間、アルゴンガスを流通させ、酸素濃度を１０重量ｐｐｍ以下に保った。
【００５７】
＜燃料電池用電極材料の製造＞
上記の方法で得た炭素質多孔体フィルムと白金アセチルアセトナート１００ｍｇとをオートクレーブに仕込み、１５０℃、２２．５ＭＰａの超臨界状態にある二酸化炭素中で２時間処理をほどこした。
【００５８】
次に、オートクレーブから取り出した炭素質多孔体を、アルゴンガス中で、室温から５００℃まで１０℃／分で昇温した。５００℃に到達後、２時間保持して燃料電池用電極材料を得た。なお、上記処理の間、アルゴンガスを流通させ、酸素濃度を１０重量ｐｐｍ以下に保った。
【００５９】
電子線プローブ微小Ｘ線分析装置で白金の担持分布について評価したところ、導電性炭素質多孔体フィルム断面に均一に白金が担持されていることが確認された。また、走査型電子顕微鏡により導電性炭素質多孔体の平均孔径、空孔率、および担持金属の大きさについて評価したところ、導電性炭素質多孔体の平均孔径が０．５〜１μｍ、空孔率が６０％、担持金属の平均粒径が３５ｎｍであることが判明した。金属は良好に分散しており、凝集は認められなかった。
【００６０】
【発明の効果】
本発明により、ガス配流性、導電性、熱伝導性、機械的強度、耐腐食性の少なくともいずれかが優れた燃料電池電極用材料の製造方法が提供される。安価に製造することも可能である。さらに、この優れた性能を有する燃料電池電極用材料からなる電極を組み込んだ燃料電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】走査型電子顕微鏡で評価した炭素質多孔体の表面写真である。
【図２】走査型電子顕微鏡で評価した炭素質多孔体の断面写真である。
【図１】
2005038610.tif 000002
【図２】
2005038610.tif 000003