[发明专利]电极催化剂及其制造方法、以及使用该电极催化剂的电极催化剂层

说明书

本发明的目的在于提供一种催化活性(氧还原反应(ORR)比活性)提高了的电极催化剂。本发明涉及一种电极催化剂，其中，在催化剂载体上负载有催化剂金属粒子及间隔体，上述间隔体的平均直径(d_sp)相对于上述催化剂金属粒子的平均直径(d_cat)的比值(d_sp/d_cat)为3.5以上10以下。

技术领域

本发明涉及电极催化剂、其制造方法、以及使用该电极催化剂的电极催化剂层。

背景技术

与(例如)固体氧化物型燃料电池或熔融碳酸盐型燃料电池等其他型式的燃料电池相比，使用了质子传导性固体高分子膜的固体高分子型燃料电池在低温下工作。因此，期待固体高分子型燃料电池作为固定用电源、或汽车等移动体用动力源，也正在开始其实际应用。

在这种固体高分子型燃料电池中，通常使用以Pt(铂)或Pt合金为代表的昂贵的金属催化剂，这成为这种燃料电池价格高的主要原因。因此，要求开发降低贵金属催化剂的使用量，从而可实现燃料电池低成本化的技术。

日本特开2008-181696号公报公开了将金属氧化物微粒和铂系金属催化剂微粒负载于碳载体而成的燃料电池用催化剂。

发明内容

然而，日本特开2008-181696号公报所记载的催化剂依然无法发挥足够的催化活性。

因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够提高催化剂活性的电极催化剂。

本发明人为了解决上述问题，进行了深入研究。结果发现，通过将具有特定的平均直径比的催化剂金属粒子以及间隔体一起负载于催化剂载体上而成的电极催化剂，能够解决上述问题，从而完成了本发明。

附图简要说明

[图1]是表示根据本发明一个实施方式的电极催化剂的示意性剖面图。

[图2]是详细地示出图1的电极催化剂当中的催化剂金属粒子与存在于该催化剂金属粒子最近附近处的间隔体之间的关系的图。

[图3]是表示根据本发明一个实施方式的电极催化剂被电解质覆盖的状态的示意性剖面图。

[图4]是将图3的电极催化剂与电解质的界面放大后的图。

[图5]是表示包括根据本发明一个实施方式的电极催化剂的固体高分子型燃料电池的基本结构的示意性剖面图。

[图6]是根据本发明一个实施方式的电极催化剂的SEM图像。

具体实施方式

根据本发明的电极催化剂中，在催化剂载体上负载有催化剂金属粒子及间隔体，间隔体的平均直径(d_sp)相对于催化剂金属粒子的平均直径(d_cat)的比值(d_sp/d_cat)为3.5以上10以下。当将根据本发明的电极催化剂与电解质混合以形成催化剂层时，间隔体抑制或防止了催化剂金属粒子完全被电解质所覆盖。因此，催化剂金属粒子中毒的效应得到了缓和，催化剂活性(特别是，氧还原反应(ORR)活性和/或ORR比活性)提高。