【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
(相關申請的引用)本申請主張日本專利申請(日本特愿2022-1995號，申請日：2022年1月10日)和日本專利申請(日本特愿2022-39083號，申請日：2022年3月14日)的利益和優先權。明確主張了對所述專利申請的優先權，出于各種目的，該申請的全部公開內容通過參考而并入本說明書中。這些日本專利申請的全部內容作為參考而引用至本說明書中。本專利技術涉及一種適合于固體高分子型燃料電池的電極的電極材料和使用了該電極材料的電極、膜電極接合體以及固體高分子型燃料電池。
技術介紹
1、就固體高分子型燃料電池(pefc：polymer?electrolyte?fuel?cell)而
2、言，以其為動力源的燃料電池汽車(fcv：fuel?cell?vehicles)已經在市
3、場上銷售，期待向卡車、公共汽車、船舶等的用途擴大和普及展開。pefc
4、通常具有如下結構：由形成有氣體流路的間隔件夾持在固體高分子電解質
5、膜的兩面配置有一對電極而成的膜電極接合體(membrane?electrode
6、assembly(mea)。燃料電池用電極(特別是pefc用電極)通常由電極
7、催化劑層和兼備氣體通氣性和電子傳導性的氣體擴散層構成，所述電極催
8、化劑層包含具有電極催化活性的電極材料和高分子電解質。
9、作為當前普及的pefc用電極材料，使用在碳系載體中分散并擔載有
10、電極催化劑微粒(典型而言是pt或pt合金微粒)而成的電極
11、pt微粒而成的電極材料受到注目(例如專利文獻1、2)。中孔碳的導電性
12、優異，氣體擴散也容易，并且具有高表面積，因此若將其用作固體高分子
13、型燃料電池的電極催化劑的載體，則能得到具有優異的發電性能的電極。
14、另一方面，pefc的電解質膜為酸性(ph＝0～3)，因此pefc的電極材料在酸性氣氛下使用。此外，已知通常運轉時的電池電壓為0.4～1.0v，在啟動停止時電池電壓上升至1.5v。就這樣的pefc的運轉條件下的陰極和陽極的狀態而言，在陰極中為作為載體的碳系材料分解為二氧化碳(co2)的區域。因此，在陰極中，發生碳載體被電化學氧化而分解為co2的反應，其結果是，碳載體被腐蝕(碳腐蝕)，引起作為催化活性成分的pt粒子的凝聚/脫落等，成為燃料電池的性能降低的主要原因。此外，不僅在陰極，而且在陽極中，若在運轉初期等燃料氣體不足，則有時該部分處的電壓降低，或者產生濃度極化而局部地成為與通常相反的電位，發生碳的電化學氧化分解反應。
15、對于上述的碳載體的腐蝕的問題，報告了將作為在pefc工作條件(強酸性、高電位)下熱力學穩定的電子傳導性氧化物的氧化鈦(tio2)用作了載體的電極材料。例如，在專利文獻3中報告了一種燃料電池用電極材料，其通過使用疏水性的乙酰丙酮配位化合物作為原料，同時生成pt和電子傳導性氧化物(tio2)，抑制pt和tio2各自的粒生長，生成包含納米級微粒的復合物的電極催化劑復合體，將該電極催化劑復合體擔載于碳載體而成。
16、現有技術文獻
17、專利文獻
18、專利文獻1：日本專利第6969996號公報
19、專利文獻2：日本專利第6931808號公報
20、專利文獻3：日本特開2020-161272號公報
技術實現思路
1、專利技術要解決的問題
2、專利文獻1、2中公開的在中孔碳的細孔(中孔)內擔載有pt微粒而成的電極材料可認為不易發生pt微粒的凝聚，但pt微粒直接接觸并擔載于中孔碳的細孔壁面，因此存在如下問題：無法避免碳腐蝕，若長期發電，則無法防止由碳腐蝕引起的pt粒子的凝聚/脫落等。
3、此外，在專利文獻3的電極材料中，構成擔載于碳載體的電極催化劑復合體的tio2在pefc的運轉條件下的耐久性優異，另一方面，電子傳導性并不那么高，因此包含tio2的電極催化劑復合體的電子傳導性不充分，為了得到實用上的電極性能存在改善的余地。
4、在該狀況下，本專利技術的目的在于，提供一種電極材料、以及使用了該電極材料的電極、膜電極接合體以及固體高分子型燃料電池，所述電極材料提供具有優異的電極性能的電極。
5、技術方案
6、本專利技術人為了解決上述問題而反復進行了深入研究，結果發現，下述的專利技術符合上述目的，從而完成了本專利技術。
7、即，本專利技術為以下的專利技術。
8、<1a>一種電極材料，其包含：多孔復合載體和擔載于所述多孔復合載體的電極催化劑粒子，所述多孔復合載體包含：由中孔碳構成的碳載體；以及電子傳導性氧化物，固接于所述中孔碳的細孔內表面和細孔外表面中的至少細孔內表面，其中，所述電極催化劑粒子的一部分或全部經由所述電子傳導性氧化物擔載于所述中孔碳的細孔內。
9、<2a>根據<1a>所述的電極材料，其中，所述中孔碳具有：中孔區域的細孔的一部分或全部與鄰接的中孔區域的細孔相互連通的連通孔。
10、<3a>根據<1a>或<2a>所述的電極材料，其中，所述中孔碳的細孔直徑為3nm以上且40nm以下。
11、<4a>根據<1a>至<3a>中任一項所述的電極材料，其中，所述電子傳導性氧化物為以氧化錫為主體的電子傳導性氧化物。
12、<5a>根據<1a>至<4a>中任一項所述的電極材料，其中，所述電子傳導性氧化物包含鈮摻雜氧化錫。
13、<6a>根據<1a>至<5a>中任一項所述的電極材料，其中，固接于所述中孔碳的細孔內表面的電子傳導性氧化物的粒徑為0.5nm以上且3nm以下。
14、<7a>根據<1a>至<6a>中任一項所述的電極材料，其中，所述電極催化劑粒子為由pt或包含pt的合金構成的粒子。
15、<8a>一種電極，其特征在于，包含如<1a>至<7a>中任一項所述的電極材料和質子傳導性電解質材料。
16、<9a>一種膜電極接合體，其具有：固體高分子電解質膜；陰極，接合于所述固體高分子電解質膜的一個面；以及陽極，接合于所述固體高分子電解質膜的另一個面，其中，所述陽極或陰極中的任一者或兩者為如<8a>所述的電極。
17、<10a>一種固體高分子型燃料電池，其具備如<9a>所述的膜電極接合體。
18、<11a>一種電極材料的制造方法，其是如<1a>所述的電極材料的制造方法，包括以下的工序(1a)本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電極材料，其是以下的電極材料(A)或電極材料(B)中的任意種電極材料，
2.根據權利要求1所述的電極材料，其中，
3.根據權利要求1或2所述的電極材料，其中，
4.根據權利要求1至3中任一項所述的電極材料，其中，
5.根據權利要求4所述的電極材料，其中，
6.根據權利要求1至5中任一項所述的電極材料，其中，
7.根據權利要求1至5中任一項所述的電極材料，其中，
8.根據權利要求7所述的電極材料，其中，
9.根據權利要求1至8中任一項所述的電極材料，其中，
10.一種電極，其特征在于，包含如權利要求1至9中任一項所述的電極材料和質子傳導性電解質材料。
11.一種膜電極接合體，其具有：固體高分子電解質膜；陰極，接合于所述固體高分子電解質膜的一個面；以及陽極，接合于所述固體高分子電解質膜的另一個面，其中，所述陽極或陰極中的任一者或兩者為如權利要求10所述的電極。
12.一種固體高分子型燃料電池，其具備如權利要求11所述的膜電極接合體。
14.一種電極材料，其特征在于，包含：碳載體；以及電極催化劑復合體，經由電子傳導性氧化物層擔載于所述碳載體的表面，
15.根據權利要求14所述的電極材料，其中，
16.根據權利要求14所述的電極材料，其中，
17.根據權利要求14至16中任一項所述的電極材料，其中，
18.根據權利要求14至17中任一項所述的電極材料，其中，
19.根據權利要求14至18中任一項所述的電極材料，其中，
20.根據權利要求19所述的電極材料，其中，
21.根據權利要求14至20中任一項所述的電極材料，其中，
22.一種電極，其包含如權利要求14至21中任一項所述的電極材料和質子傳導性電解質材料。
23.一種膜電極接合體，其具有：固體高分子電解質膜；陰極，接合于所述固體高分子電解質膜的一個面；以及陽極，接合于所述固體高分子電解質膜的另一個面，其中，所述陽極或陰極中的任一者或兩者為如權利要求22所述的電極。
24.一種固體高分子型燃料電池，其具備如權利要求23所述的膜電極接合體。
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種電極材料，其是以下的電極材料(a)或電極材料(b)中的任意種電極材料，
2.根據權利要求1所述的電極材料，其中，
3.根據權利要求1或2所述的電極材料，其中，
4.根據權利要求1至3中任一項所述的電極材料，其中，
5.根據權利要求4所述的電極材料，其中，
6.根據權利要求1至5中任一項所述的電極材料，其中，
7.根據權利要求1至5中任一項所述的電極材料，其中，
8.根據權利要求7所述的電極材料，其中，
9.根據權利要求1至8中任一項所述的電極材料，其中，
10.一種電極，其特征在于，包含如權利要求1至9中任一項所述的電極材料和質子傳導性電解質材料。
11.一種膜電極接合體，其具有：固體高分子電解質膜；陰極，接合于所述固體高分子電解質膜的一個面；以及陽極，接合于所述固體高分子電解質膜的另一個面，其中，所述陽極或陰極中的任一者或兩者為如權利要求10所述的電極。
12.一種固體高分子型燃料電池，其具備如權利要求11所述的膜電極接合體。
13.一種電極材料的制造方法，其包括以...
【專利技術屬性】
技術研發人員：佐佐木一成，野田志云，西泉亮佑，井上裕介，松田潤子，西原正通，林燈，
申請(專利權)人：國立大學法人九州大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。