[发明专利]燃料电池用电极催化剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池用电极催化剂及其制造方法。另外，本发明还涉及包含所述燃料电池用电极催化剂的燃料电池用电极。进而，本发明涉及包含所述燃料电池用电极的燃料电池。

背景技术

燃料电池是通过补充燃料能够持续输出电力、且对环境的负担小的发电装置。由于近年来对地球环境保护的关心增加，因此对燃料电池寄予了很大的期待。另外，燃料电池由于发电效率高，可实现系统的小型化，因此被期待用于个人计算机、便携式电话等便携式设备、汽车、铁道等车辆等各种领域。

燃料电池采用一对电极(阴极和阳极)以及电解质来构建，在该电极中包含载体、以及担载于该载体上的催化剂金属。作为以往的燃料电池中的载体，一般使用碳(例如，专利文献1)。另外，作为电极用的催化剂，一般使用在具有一次粒径为数十纳米的一次粒子呈链状连接的结构的碳上担载了数纳米的铂的催化剂。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2013-109848号公报

发明内容

燃料电池用的电极催化剂，可通过使载体担载催化剂金属来制造。作为使载体担载催化剂金属的方法，例如，已知利用了针对包含催化剂金属、载体以及分散介质的混合物的中和反应的沉降法、利用了针对所述混合物的还原反应的析出法等。但是，这些方法难以将催化剂金属均匀地担载于载体上。

如果使用催化剂金属未均匀地担载于载体上的电极催化剂，则不能够充分发挥燃料电池的性能。因此，本发明的目的是提供催化剂金属被均匀地担载于载体上的燃料电池用电极催化剂及其制造方法。

本发明人等进行锐意研究的结果发现，通过在使用具有狭窄的粒径分布的载体的同时，使用平均粒径与该载体的平均细孔径等同的催化剂金属的络合物，能够使载体均匀地吸附催化剂金属的络合物。而且，通过其后的处理，能够使载体均匀地担载催化剂金属。本发明是基于减小载体的一次粒径的偏差在吸附担载法中特别有效这一发现而完成的。

即，本发明包含以下的发明。

[1]一种燃料电池用电极催化剂，是包含具有细孔的载体、和被所述载体均匀地担载的催化剂金属的燃料电池用电极催化剂，

至少八成所述载体的一次粒径在所述载体的平均一次粒径的±75％的范围内。

[2]根据[1]所述的燃料电池用电极催化剂，被所述载体担载的所述催化剂金属的标准化分散度为30％以下。

[3]根据[1]或[2]所述的燃料电池用电极催化剂，至少八成所述载体的一次粒径为10～20nm，

被所述载体担载的所述催化剂金属的标准化分散度为24％以下。

[4]根据[1]～[3]的任一项所述的燃料电池用电极催化剂，所述载体为碳。

[5]根据[1]～[4]的任一项所述的燃料电池用电极催化剂，所述催化剂金属包含铂。

[6]一种燃料电池用电极，包含[1]～[5]的任一项所述的燃料电池用电极催化剂、和离聚物。

[7]根据[6]所述的燃料电池用电极，所述离聚物对所述燃料电池用电极催化剂的被覆率为85％以上。

[8]一种固体高分子型燃料电池，包含作为阴极的[6]或[7]所述的燃料电池用电极、阳极和高分子电解质膜。

[9]一种燃料电池用电极催化剂的制造方法，包括使具有细孔的载体吸附并担载催化剂金属的络合物的吸附担载工序，

至少八成所述载体的一次粒径在所述载体的平均一次粒径的±75％的范围内，

所述催化剂金属的络合物的平均粒径在所述载体的平均细孔径的±75％的范围内。

[10]根据[9]所述的制造方法，至少八成所述载体的一次粒径为10～20nm，

所述载体的平均细孔径为2～4nm，

所述催化剂金属的络合物的平均粒径为2～4nm。

[11]根据[9]或[10]所述的制造方法，所述载体为碳。

[12]根据[9]～[11]的任一项所述的制造方法，所述催化剂金属的络合物包含二亚硝基二氨铂。

本说明书包含作为本申请的优先权基础的日本国专利申请2013-211859号的说明书和/或附图所记载的内容。

根据本发明，能够提供催化剂金属被载体均匀地担载的燃料电池用电极催化剂及其制造方法。

附图说明

图1表示燃料电池用电极催化剂中的铂络合物的吸附率。

图2表示被炭黑担载的铂的标准化分散度。

图3表示离聚物对燃料电池用电极催化剂的被覆率。

图4表示燃料电池用电极中的氧扩散阻力。