[发明专利]高分子电解质-催化剂复合结构体粒子及其制造方法、电极、膜电极接合体(MEA)、以及电化学装置

权利要求书

1.一种高分子电解质-催化剂复合结构体粒子，其具有：

微粒；

离子传导性高分子电解质含有层，其包覆所述微粒表面的一部分或全部，且不含催化剂材料；以及

催化剂粒子，其与所述高分子电解质含有层接触配置，且具有电子传导性。

2.根据权利要求1所述的高分子电解质-催化剂复合结构体粒子，其中，所述离子传导性高分子电解质含有层是具有氢离子(质子)传导性的高分子电解质层。

3.根据权利要求2所述的高分子电解质-催化剂复合结构体粒子，其中，所述具有氢离子传导性的高分子电解质层的材料为全氟磺酸类树脂。

4.根据权利要求1所述的高分子电解质-催化剂复合结构体粒子，其中，所述微粒的材料是硅氧化物或金属元素的氧化物、或导电性碳材料。

5.根据权利要求1所述的高分子电解质-催化剂复合结构体粒子，其中，所述微粒的粒径φ为10nm≤φ≤1μm。

6.根据权利要求4所述的高分子电解质-催化剂复合结构体粒子，其中，所述硅氧化物(二氧化硅)微粒的添加量以相对于催化剂质量的质量比计为0.40以下。

7.根据权利要求1所述的高分子电解质-催化剂复合结构体粒子，其中，所述具有电子传导性的催化剂粒子是金属催化剂粒子、或负载于导电性载体粒子的金属催化剂或非金属催化剂。

8.根据权利要求7所述的高分子电解质-催化剂复合结构体粒子，其中，所述具有电子传导性的催化剂粒子是未负载的铂催化剂或铂钌合金催化剂、或负载于导电性碳粒子的铂催化剂或铂钌合金催化剂。

9.高分子电解质-催化剂复合结构体粒子的制造方法，其包括下述步骤：

第1步骤，将分散有离子传导性高分子电解质材料的分散液和微粒的粉末或其分散液混合，用不含催化剂材料的离子传导性高分子电解质含有层包覆上述微粒表面的一部分或全部；和

第2步骤，向所述第1步骤中得到的分散液中添加具有电子传导性的催化剂粒子的粉末或其分散液并进行混合，与所述高分子电解质含有层相接触地配置所述催化剂粒子。

10.根据权利要求9所述的高分子电解质-催化剂复合结构体粒子的制造方法，其包括下述步骤：从所述第2步骤中得到的含有所述高分子电解质-催化剂复合结构体粒子的分散液中蒸发溶剂，使所述高分子电解质-催化剂复合结构体粒子形成为固态物。

11.一种电极，其具有：

集电体；和

多孔催化剂层，其接触形成于所述集电体上，含有权利要求1～8中任一项所述的高分子电解质-催化剂复合结构体粒子，且具有离子传导性。

12.根据权利要求11所述的电极，其中，所述集电体是气体透过性的，所述多孔催化剂层具有氢离子传导性。

13.一种膜电极接合体(MEA)，其具有：

第1电极；

第2电极；以及

离子传导性电解质膜，其被夹持于所述第1电极和所述第2电极之间，

其中，

所述第1电极及所述第2电极中的至少之一为具有集电体和多孔催化剂层的电极，

所述多孔催化剂层接触形成于所述集电体上，含有权利要求1～8中任一项所述的高分子电解质-催化剂复合结构体粒子，且具有离子传导性。

14.根据权利要求13所述的膜电极接合体，其中，所述电极中的所述集电体是气体透过性的、所述多孔催化剂层具有氢离子传导性。

15.一种电化学装置，其具有：

第1电极；

第2电极；以及

离子传导体，其被夹持于所述第1电极和所述第2电极之间，

其中，

构成所述离子传导体使得离子从所述第1电极传导至所述第2电极，

所述第1电极及所述第2电极中的至少之一为具有集电体和多孔催化剂层的电极，

所述多孔催化剂层接触形成于所述集电体上，含有权利要求1～8中任一项所述的高分子电解质-催化剂复合结构体粒子，且具有离子传导性。