(57)【要約】【課題】燃料電池に実装された場合と同じ状態で、燃料電池を構成するアノードの電気化学特性を分析できる電気化学分析方法を提供すること。【解決手段】  三電極方式による電気化学分析方法において、燃料電池１を構成するアノード８に相当するように触媒を層として形成した試料Ｓを作製し、試料Ｓを作用電極２９に接触するように設置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三電極方式による電気化学分析方法であって、
燃料電池を構成するアノードに相当するように触媒を層として形成した試料を作製し、前記試料を作用電極に接触するように設置することを特徴とする、電気化学分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などに搭載される燃料電池の運転条件の最適化などに用いることができる、燃料電池の電気化学特性を分析する電気化学分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池の電極の電気化学特性を分析する方法として、例えば、燃料電池の発電セルを作製して、発電セルの発電特性を評価する方法や、例えば、回転ディスク電極を用いたサイクリックボルタンメトリーによって電極の活性を評価する方法が知られている。
【０００３】
例えば、燃料側電極として互いに異なる複数の発電セルを作製し、それらの発電セルの発電特性を比較評価することが知られている。また、回転ディスク電極を用いたサイクリックボルタンメトリーで酸化開始電位を求めることにより、燃料電池の燃料側電極の活性を測定することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２５４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、発電セルを作製する方法では、発電セルに、電解質膜やセパレータなどの燃料側電極以外の他の構成が含まれるので、燃料側電極のみを評価することが困難である。
【０００６】
また、回転ディスク電極を用いる場合、金属触媒とアニオン交換樹脂との混合物を有機溶媒に分散させて得られるインクを、グラッシーカーボン電極に滴下し、乾燥させることにより、テストピースを作成している。つまり、テストピースには、燃料側電極とは異なる状態で金属触媒が塗布される。
【０００７】
そのため、金属触媒そのものの活性については評価できるが、金属触媒を燃料側電極として構成した場合の活性を評価することは困難である。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、燃料電池に実装された状態と同じ状態で、燃料電池を構成するアノードの電気化学特性を分析できる電気化学分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、三電極方式による電気化学分析方法であって、燃料電池を構成するアノードに相当するように触媒を層として形成した試料を作製し、前記試料を作用電極に接触するように設置する、電気化学分析方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電気化学分析方法によれば、燃料電池を構成するアノードに相当するように触媒を層として形成した試料を、作用電極に接触するように設置する。
【００１１】
これにより、燃料電池にアノードとして実装された状態と同じ状態で、アノードを構成する触媒層の電気化学特性を分析できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、燃料電池の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の電気化学分析方法を実施するための分析システムを示す概略構成図である。
【図３】図３は、図２に示す分析システムを用いて、各燃料酸化触媒の触媒層を分析した場合の、時間と電流値との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、図３に示すグラフ中の３０〜９０時間における電流値の変化率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
１．燃料電池の構成
燃料電池１は、通常、複数の燃料電池セルが積層されたスタック構造として構成されているが、図１においては、図解しやすいように１つの燃料電池セルのみを示している。
【００１４】
燃料電池１は、燃料成分と水とを含む液体燃料が直接供給される直接液体燃料形燃料電池であり、アニオン交換型燃料電池として構成されている。
【００１５】
燃料成分としては、例えば、分子中に水素原子を含有する含水素液体燃料が挙げられ、具体的には、メタノールなどのアルコール類、ジメチルエーテルなどのアルキル基を有するエーテル類、ヒドラジン類などが挙げられ、好ましくは、アルコール類およびヒドラジン類が挙げられ、さらに好ましくは、ヒドラジン類が挙げられる。
【００１６】
また、液体燃料には、例えば、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物が、適宜の割合で添加される。
【００１７】
燃料電池１は、図１に示すように、膜電極接合体２、燃料拡散シート３、空気拡散シート４、アノード側セパレータ５、および、カソード側セパレータ６を有している。
【００１８】
膜電極接合体２は、電解質膜７、アノード８、および、カソード９を備えている。
【００１９】
電解質膜７は、アニオン交換型の固体高分子電解質膜から形成されている。
【００２０】
電解質膜７の厚みは、例えば、５μｍ以上、好ましくは、１０μｍ以上であり、例えば、５０μｍ以下、好ましくは、３５μｍ以下である。
【００２１】
アノード８は、電解質膜７の厚み方向一方側の表面に、薄層として積層されている。アノード８は、例えば、燃料酸化触媒を担持した触媒担体を含有している。なお、アノード８は、触媒担体を用いずに、燃料酸化触媒から、直接形成することもできる。
【００２２】
燃料酸化触媒としては、特に制限されず、例えば、白金族元素（ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ））、鉄族元素（鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ））などの周期表第８〜１０（ＶＩＩＩ）族元素や、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの周期表第１１（ＩＢ）族元素などが挙げられる。これらのうち、好ましくは、ニッケル、コバルト、白金が挙げられ、より好ましくは、ニッケルが挙げられる。また、これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００２３】
アノード８に用いられる触媒担体としては、例えば、カーボン粒子などが挙げられる。
【００２４】
アノード８を形成するには、例えば、燃料酸化触媒をバインダーとともに溶媒に分散させて得られるインクを、電解質膜７の厚み方向一方面に塗布し、乾燥する。なお、このように、アノード８を電解質膜７の厚み方向一方面に直接形成する場合、バインダーとしては、電解質膜７との親和性を考慮して選択される。例えば、電解質膜７が、アニオン交換型の固体高分子電解質膜である場合、アニオン交換樹脂をバインダーとすることができる。
【００２５】
アノード８において、燃料酸化触媒の担持量は、例えば、０．０５ｍｇ／ｃｍ２以上、好ましくは、０．１ｍｇ／ｃｍ２以上であり、例えば、１０ｍｇ／ｃｍ２以下、好ましくは、５ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【００２６】
アノード８の厚みは、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、２０μｍ以上であり、また、例えば、２００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下である。
【００２７】
カソード９は、電解質膜７に対してアノード８の反対側、すなわち、電解質膜７の厚み方向他方側の表面に、薄層として積層されている。カソード９は、酸素還元触媒を含有する。
【００２８】
また、酸素還元触媒としては、例えば、導電性高分子とカーボンとからなる複合体（以下、この複合体を「カーボンコンポジット」という。）に、遷移金属が担持されている材料が挙げられる。
【００２９】
遷移金属としては、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、ランタン（Ｌａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などが挙げられる。これらの遷移金属は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００３０】
導電性高分子としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリビニルカルバゾール、ポリトリフェニルアミン、ポリピリジン、ポリピリミジン、ポリキノキサリン、ポリフェニルキノキサリン、ポリイソチアナフテン、ポリピリジンジイル、ポリチエニレン、ポリパラフェニレン、ポリフルラン、ポリアセン、ポリフラン、ポリアズレン、ポリインドール、ポリジアミノアントラキノンなどが挙げられる。これらの導電性高分子は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００３１】
また、酸素還元触媒としては、例えば、上記した遷移金属に配位子が配位した遷移金属錯体の焼成体が挙げられる。
【００３２】
遷移金属に配位する配位子としては、例えば、フェナントロリン（例えば、１，１０−フェナントロリン）、サルコミン、ナイカルバジン、ピロール、ポルフィリン、テトラメトキシフェニルポルフィリン、ジベンゾテトラアザアヌレン、フタロシアニン、コリン、クロリン、または、これらの誘導体が挙げられる。
【００３３】
カソード９は、例えば、上記したアノード８の形成と同様に形成することができる。
【００３４】
カソード９において、酸素還元触媒の担持量は、例えば、０．０５ｍｇ／ｃｍ２以上、好ましくは、０．１ｍｇ／ｃｍ２以上であり、例えば、１０ｍｇ／ｃｍ２以下、好ましくは、５ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【００３５】
カソード９の厚みは、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、１μｍ以上であり、また、例えば、１００μｍ以下、好ましくは、１０μｍ以下である。
【００３６】
燃料拡散シート３は、アノード８の厚み方向一方面に接触するように、膜電極接合体２の厚み方向一方側に積層されている。燃料拡散シート３は、液体燃料を通過させるための細孔を有している。
【００３７】
燃料拡散シート３の材料としては、例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス、炭素繊維不織布などが挙げられ、好ましくは、カーボンクロスが挙げられる。また、燃料拡散シート３は、必要によりフッ素処理されていてもよい。
【００３８】
空気拡散シート４は、カソード９の厚み方向他方面に接触するように、膜電極接合体２の厚み方向他方側に積層されている。空気拡散シート４は、空気を通過させるための細孔を有している。
【００３９】
空気拡散シート４の材料としては、上記した燃料拡散シート３と同様の材料が挙げられる。
【００４０】
アノード側セパレータ５は、燃料拡散シート３の厚み方向一方面に接触するように、膜電極接合体２の厚み方向一方側に対向配置されている。アノード側セパレータ５は、ガス不透過性の導電性材料から形成されている。アノード側セパレータ５は、燃料流路１０を有している。
【００４１】
燃料流路１０は、アノード側セパレータ５の厚み方向他方面に形成されている。燃料流路１０は、アノード側セパレータ５の厚み方向他方面から厚み方向一方へ凹む凹溝であり、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。燃料流路１０は、燃料拡散シート３に向かい合っている。すなわち、燃料流路１０とアノード８との間には、燃料拡散シート３が介在されている。
【００４２】
カソード側セパレータ６は、空気拡散シート４の厚み方向他方面に接触するように、膜電極接合体２の厚み方向他方側に対向配置されている。カソード側セパレータ６は、ガス不透過性の導電性材料から形成されている。カソード側セパレータ６は、空気流路１１を有している。
【００４３】
空気流路１１は、カソード側セパレータ６の厚み方向一方面に形成されている。空気流路１１は、カソード側セパレータ６の厚み方向一方面から厚み方向他方へ凹む凹溝であり、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。空気流路１１は、空気拡散シート４に向かい合っている。
【００４４】
なお、複数の燃料電池セルが積層されたスタック構造として構成される場合には、アノード側セパレータ５の厚み方向一方面には、隣りの膜電極接合体２のカソード９に向かい合う空気流路１１が形成される。また、カソード側セパレータ６の厚み方向他方面には、隣りの膜電極接合体２のアノード８に向かい合う燃料流路１０が形成される。
２．発電動作
次いで、燃料電池１における発電について説明する。
【００４５】
図１に示すように、燃料電池１の燃料流路１０に液体燃料が供給されると、燃料流路１０に供給された液体燃料は、燃料拡散シート３と接触しながら燃料流路１０内を下側から上側へ流れる。このとき、燃料流路１０内を流れる液体燃料は、燃料拡散シート３の細孔を通過して、アノード８に供給される。
【００４６】
また、外部からの空気は、燃料電池１の空気流路１１に供給されると、空気流路１１に供給された空気は、空気流路１１内を上側から下側へ流れる。このとき、空気流路１１内を流れる空気は、空気拡散シート４の細孔を通過して、カソード９に供給される。
【００４７】
これにより、燃料電池１では、燃料成分がヒドラジンである場合には、下記反応式（１）〜（３）で表される電気化学反応が生じ、発電が行なわれる。
（１）Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  （アノード８での反応）
（２）Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード９での反応）
（３）Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ  （燃料電池１全体での反応）
また、燃料成分がメタノールである場合には、下記反応式（４）〜（６）で表される電気化学反応が生じ、発電が行なわれる。
（４）ＣＨ３ＯＨ＋６ＯＨ−→ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−  （アノード８での反応）
（５）Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード９での反応）
（６）ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ  （燃料電池１全体での反応）
これらの反応により、燃料成分（Ｎ２Ｈ４またはＣＨ３ＯＨ）が消費されるとともに、水（Ｈ２Ｏ）およびガス（Ｎ２またはＣＯ２）が生成され、起電力（ｅ−）が発生する。
３．燃料電池の運転条件の設定方法
（１）アノードの電気化学分析
本発明の電気化学分析方法は、図２に示す分析システム２１を用いて実施される。
【００４８】
分析システム２１は、分析セル２３と、燃料タンク２２と、供給ライン２４と、戻しライン２５と、ポテンショスタット２６とを備える。
【００４９】
分析セル２３は、恒温槽２０の内部に配置されている。分析セル２３は、いわゆる三電極方式の電気化学分析を実施できるように構成されている。詳しくは、分析セル２３は、容器２８と、作用電極２９と、参照電極３０と、対電極３１とを備えている。
【００５０】
容器２８は、略ボックス形状に構成されている。容器２８は、試料Ｓを設置するための試料室３２を備える。
【００５１】
試料室３２は、容器２８の側面に配置されている。試料室３２は、側面視略矩形状に形成されている。試料室３２は、容器２８の内部空間と連通されている。試料室３２は、試料Ｓを、作用電極２９に接触した状態で固定できるように構成されている。
【００５２】
作用電極２９は、容器２８内の液体燃料に接触するように、容器２８の側壁に配置されている。作用電極２９の一部は、試料室３２内に露出されている。作用電極２９は、例えば、カーボンなどの導電性材料から、略平板形状に形成される。
【００５３】
参照電極３０は、作用電極２９と間隔を隔てて、容器２８内の液体燃料に接触するように、容器２８の上壁に配置されている。参照電極３０は、例えば、酸化水銀電極（Ｈｇ／ＨｇＯ）からなる。
【００５４】
対電極３１は、作用電極２９および参照電極３０との間において、それらと間隔を隔てて、容器２８内の液体燃料に接触するように、容器２８の上壁に配置されている。対電極３１は、例えば、白金コイル電極からなる。
【００５５】
燃料タンク２２は、恒温槽２０の外部に配置されている。燃料タンク２２内には、液体燃料が貯留されている。
【００５６】
供給ライン２４は、燃料タンク２２内の液体燃料を分析セル２３に供給する配管である。供給ライン２４の供給方向上流端部は、燃料タンク２２の底部に接続されている。供給ライン２４の供給方向下流端部は、容器２８の下端部の入口２８Ａに接続されている。供給ライン２４は、ポンプ３３を備える。
【００５７】
ポンプ３３は、供給ライン２４に介在されている。ポンプ３３は、公知の送液ポンプが挙げられる。
【００５８】
戻しライン２５は、分析セル２３内の液体燃料を燃料タンク２２に戻す配管である。戻しライン２５の戻し方向上流端部は、燃料タンク２２の上壁の出口２８Ｂに接続されている。戻しライン２５の戻し方向下流端部は、燃料タンク２２の上端部に接続されている。
【００５９】
ポテンショスタット２６は、恒温槽２０の外部に配置されている。ポテンショスタット２６は、作用電極２９、参照電極３０および対電極３１に電気的に接続されている。
【００６０】
そして、本発明の電気化学分析方法を実施するには、まず、試料Ｓを作製する。
【００６１】
試料Ｓは、燃料電池１の各部材を想定して作製される。例えば、燃料電池１のアノード８の活性を分析したい場合、燃料電池１のアノード８に相当する試料Ｓを作製する。
【００６２】
アノード８に相当する試料Ｓを作製するには、まず、上記した燃料酸化触媒を作製する。詳しくは、触媒担体としてのカーボン粒子の分散液に、燃料酸化触媒として用いられる金属の硝酸塩水溶液を混合し、水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤を添加して、カーボン粒子に担持された燃料酸化触媒を得る。
【００６３】
次いで、得られた燃料酸化触媒と電解質樹脂とを有機溶媒中で混合し、燃料酸化触媒のインクを調製する。
【００６４】
次いで、得られたインクを、カーボンペーパーなどの導電性の基材の表面に、燃料電池１のアノード８に相当する厚みで塗布し、乾燥させて、触媒層を形成する。
【００６５】
触媒層において、燃料酸化触媒の担持量は、上記したアノード８における燃料酸化触媒の担持量に相当し、例えば、０．０５ｍｇ／ｃｍ２以上、好ましくは、０．１ｍｇ／ｃｍ２以上であり、例えば、１０ｍｇ／ｃｍ２以下、好ましくは、５ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【００６６】
また、触媒層の厚みは、上記したアノード８の厚みに相当し、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、２０μｍ以上であり、また、例えば、２００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下である。
【００６７】
その後、油圧プレス機などにより、カーボンペーパーの厚み方向両側から、例えば、１ＭＰａ以上、好ましくは、２ＭＰａ以上、例えば、１０ＭＰａ以下、好ましくは、５ＭＰａ以下の圧力で、例えば、０．５分以上、好ましくは、１分以上、例えば、１０分以下、好ましくは、５分以下加圧する。
【００６８】
これにより、アノード８に相当する試料Ｓが得られる。
【００６９】
次いで、本発明の電気化学分析方法を実施するには、試料Ｓを、上記した分析システム２１の試料室３２内に設置する。
【００７０】
なお、試料室３２内において、試料Ｓは、作用電極２９に接触した状態で、液体燃料に接触される。
【００７１】
次いで、本発明の電気化学分析方法を実施するには、例えば、ポテンショスタット２６により、参照電極３０と作用電極２９との電位差を一定に保ちながら、対電極３１と作用電極２９との間に流れる電流値を読み取る。
【００７２】
読み取られた電流値は、ポテンショスタット２６に接続されるパーソナルコンピュータ２７などに送信される。
（２）分析結果の利用態様
上記した本発明の電気化学分析方法は、例えば、燃料電池１の運転条件の設定や、燃料酸化触媒の選定などに用いられる。
【００７３】
燃料電池１の運転条件を設定する場合には、例えば、液体燃料中の燃料成分の濃度や、液体燃料の供給量を変動させながら、最も効率よく出力を得ることができるように、運転条件を最適化する。
【００７４】
具体的には、燃料電池１を搭載した車両を定速で運転するために必要な電圧および電流値が設定される場合、ポテンショスタット２６により、参照電極３０と作用電極２９との電位差（設定電位）を、車両を定速で運転するために必要な電圧に応じて設定し、液体燃料の供給量を変動させる。
【００７５】
液体燃料の供給量に対する電流値の変動から、最適な液体燃料の供給量を見い出すことができる。
【００７６】
また、燃料酸化触媒を選定する場合には、例えば、特定の条件で上記の分析システム２１を稼働させて、電流値の経時的な変化を分析し、最適な燃料酸化触媒を選定する。
【００７７】
具体的には、電流値の経時的な低下を分析することにより、耐久性に優れた、言い換えると、電流値が経時的に低下しにくい燃料酸化触媒を選定することができる。
【００７８】
電流値が経時的に低下しにくい燃料酸化触媒を燃料電池１に搭載すれば、燃料電池１の耐久性を向上させることができる。
４．作用効果
本発明の電気化学分析方法によれば、図２に示すように、燃料電池１を構成するアノード８に相当するように触媒を層として形成した試料Ｓを、作用電極２９に接触するように設置する。
【００７９】
これにより、燃料電池１にアノード８として実装された状態と同じ状態で、アノード８を構成する触媒層の電気化学特性を分析できる。
【００８０】
なお、上記した実施形態において、液体燃料の代わりに、水素ガスなどを用いることもできる。
【実施例】
【００８１】
次に、本発明を、実施例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。なお、「部」および「％」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。
【００８２】
１、試料の作製
（１）燃料酸化触媒の調製
下記カーボン粉末Ａ、Ｂのいずれか５ｇを純水０．４５Ｌに加え分散させた。この分散液に、硝酸ニッケル水溶液（硝酸ニッケル六水和物、ニッケル含有量：ニッケル金属単体に換算して５ｇ）０．６Ｌを配合し、十分にカーボン粉末の分散液と混合させた。
【００８３】
次いで、その混合させた分散液に、水素化ホウ素ナトリウム６．４ｇを含む水溶液１．５Ｌを滴下し、ニッケル類をカーボン上に担持させた。その後、この分散液をろ過するとともに、ろ液の導電率が５０μＳ／ｃｍ以下になるまで水洗して粉末を得て、その粉末を１００℃で１０時間真空乾燥させた。
【００８４】
その後、アルゴン（Ａｒ）ガス中において６００℃で２時間熱処理（焼成）して、ニッケル担持カーボン触媒を得た。
【００８５】
＜カーボン粉末＞
Ａ：商品名：カーボンＥＣＰ６００ＪＤ、ライオン社製
Ｂ：商品名：デンカブラックＯＳＡＢ、電気化学工業社製
（２）触媒インクの調製
上記で得られたニッケル担持カーボン触媒０．１５ｇと、電解質樹脂溶液（炭化水素系アイオノマー（電解質樹脂）（商品名：Ａ３、ＡＳ４）、溶媒：１−プロパノール：ＴＨＦ＝１：１（質量比）、２質量％濃度、トクヤマ社製）３．７５ｇとを混合し、得られた混合物を、溶媒（１−プロパノール：ＴＨＦ＝１：１（質量比））２．０ｇに分散させて、燃料側電極インクを調製した。
（３）触媒層の形成
カーボンペーパー（商品名：１０ＡＡ  ＳＧＬ社製）の表面にニッケル担持カーボン触媒の量が１．５ｍｇ／ｃｍ２となり、かつ、乾燥後の表面の面積が６×６ｃｍ２、厚みが５０μｍとなるように、触媒インクを塗布して常温で乾燥させた。これにより触媒層を形成した。
【００８６】
その後、溶媒を常温の大気中で蒸発させ、３．２５ＭＰａの圧力で油圧プレス機により、カーボンペーパーの厚み方向両側から、触媒層ペーパーを２分加圧した。
２．触媒層の耐久性評価
作成した触媒層シートを３ｍｍ×１２ｍｍに切り出し、作用電極にセットした。また、分析セルに参照電極、対電極および作用電極をセットした。また、３つの電極にポテンショスタット（１４７０Ｅ、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製）を接続した。
【００８７】
別途、燃料として１ＭのＫＯＨと５体積％の水加ヒドラジンとの混合液を調製し、２００ｍｌを燃料タンクに入れ、チュービングポンプで３ｍｌ／分で分析セルへ供給した。
【００８８】
次いで、電気化学測定法（定電位保持）により、触媒層の耐久性を測定した。結果を図３および図４に示す。
【００８９】
＜評価条件＞
設定電位；−０．６Ｖ（ｖｓ．Ｈｇ／ＨｇＯ）
参照電極；Ｈｇ／ＨｇＯ
対電極；Ｐｔコイル
測定温度；６０度
燃料：１ＭＫＯＨ＋５％水加ヒドラジン
図３に示すように、カーボンＢを用いたニッケル担持カーボン触媒は、耐久性評価の開始から３０時間経過した時点では、カーボンＡを用いたニッケル担持カーボン触媒よりも高い触媒活性を示している。その後、カーボンＢを用いたニッケル担持カーボン触媒は、４０時間経過した辺りから触媒活性が低下し、６０時間経過した時点では、カーボンＡを用いたニッケル担持カーボン触媒よりも触媒活性が低くなっている。
【００９０】
また、図４に示すように、カーボンＢを用いたニッケル担持カーボン触媒は、３０時間経過した時点での電流値を１００％とした場合に、９０時間経過した時点での電流値が１０％以下まで低下している。
【００９１】
これらの結果から、カーボンＢを用いたニッケル担持カーボン触媒は、カーボンＡを用いたニッケル担持カーボン触媒よりも耐久性に劣ると考察できる。
【符号の説明】
【００９２】
１      燃料電池
８      アノード
２９    作用電極
Ｓ      試料
【図１】
2017033649.tif 000003
【図２】
2017033649.tif 000004
【図３】
2017033649.tif 000005
【図４】
2017033649.tif 000006