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金属酸化物電極触媒 UPDATE コモンズ

国内特許コード P110003926
整理番号 A151P72
掲載日 2011年7月4日
出願番号 特願2006-531843
登録番号 特許第4712711号
出願日 平成17年8月18日(2005.8.18)
登録日 平成23年4月1日(2011.4.1)
国際出願番号 JP2005015052
国際公開番号 WO2006019128
国際出願日 平成17年8月18日(2005.8.18)
国際公開日 平成18年2月23日(2006.2.23)
優先権データ
  • 特願2004-239589 (2004.8.19) JP
  • 特願2005-093651 (2005.3.29) JP
発明者
  • 太田 健一郎
  • 神谷 信行
  • 光島 重徳
  • 石原 顕光
  • 劉 岩
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 金属酸化物電極触媒 UPDATE コモンズ
発明の概要 酸素欠損を有するZrO2、Ta2O5、Nb2O5、SnO2、TiO2、V2O5、MoO3、WO3のうち、少なくとも一つの遷移金属酸化物を主触媒とし金を助触媒とし、酸性電解質に接触して可逆水素電極電位に対して0.4Vより高い電位で使用されることを特徴とする耐食性酸素還元用電極触媒。遷移金属酸化物及び金を微粒子として、又は遷移金属酸化物を金微粒子に被覆した微粒子として、電子伝導性粉末である触媒担体上に分散させるなどの形態で使用できる。この電極触媒は、水電解、無機・有機電解、燃料電池などの分野において酸性電解質を用いる電気化学システム用の電極触媒として適する。
従来技術、競合技術の概要


貴金属、特に、白金は広い電位範囲で安定であり、各種の反応に対して触媒能が高いため、各種電気化学システムの電極触媒として用いられている。



金属酸化物の中には、酸性電解質中で広い電位範囲で安定なものが存在する。そこで、白金と共存させることにより、白金の触媒能を高めることを目的とした研究が行われている(例えば、非特許文献1,2、特許文献1)。しかし、金属酸化物の触媒能そのものの詳細な評価は行われていなかった。



貴金属系以外の酸素還元活性が高い触媒としてスピネル型やペロブスカイト型酸化物(特許文献2)、コロンバイト型構造、イルメナイト型構造、オリビン型構造、ナシコン型構造などの複合酸化物を燃料電池、空気電池、酸素センサーなどの触媒として用いること(特許文献)が知られている。また、食塩電解用などのガス拡散電極に好適な、貴金属触媒微粒子の助触媒として希土類酸化物微粒子を混合した電極触媒(特許文献4)が知られている。



さらに、固体高分子電解質膜を用いる燃料電池の前段にオゾン含有ガスを供給するための
オゾン発生装置を設置した装置において、オゾンの還元反応に適する触媒としてWO3、TiO2、ZrO2、PtO、Sb2O4、Sb2O3から選ばれる金属酸化物を電極触媒とする方法が知られている(特許文献5)。その他、酸化物系の電極触媒としては、TiO2やTa2O5などを使用する
ものが知られている(特許文献6~10)。



【特許文献1】
特開平9-167620号公報
【特許文献2】
特開平7-289903号公報
【特許文献3】
特開2003-200051号公報
【特許文献4】
特開2004-197130号公報
【特許文献5】
特開2004-95263号公報
【特許文献6】
特開平3-252057号公報
【特許文献7】
特許第3149629号公報
【特許文献8】
米国特許2004/0058808号公開明細書
【特許文献9】
特表2001-522122号公報
【特許文献10】
特開2005-63677号公報
【非特許文献1】
J.Shim et al.,J.Power Sources,102,172(2001)
【非特許文献2】
A.Katayama.,J.Phys.Chem.,84,376(1980)

産業上の利用分野


本発明は、水電解、無機・有機電解、燃料電池などの分野において酸性電解質を用いる電気化学システム用の酸素還元用電極触媒、特に、固体高分子電解質膜を用いる燃料電池の酸素ガス拡散電極用の電極触媒、すなわち酸素極触媒に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】酸素欠損を有するZrO2、Ta25、Nb25、SnO2、TiO2、V25、MoO3のうち、少なくとも一つの遷移金属酸化物を主触媒とし金を助触媒とし、酸性電解質に接触して可逆水素電極電位に対して0.4Vより高い電位で使用されることを特徴とする耐食性酸素還元用電極触媒。
【請求項2】前記遷移金属酸化物及び金を微粒子として、電子伝導性粉末である触媒担体上に分散させたことを特徴とする請求項1に記載の耐食性酸素還元用電極触媒。
【請求項3】前記遷移金属酸化物を金微粒子に被覆した微粒子として、電子伝導性粉末である触媒担体上に分散させたことを特徴とする請求項1に記載の耐食性酸素還元用電極触媒。
【請求項4】酸性電解質を用いる燃料電池の酸素極触媒として用いられることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の耐食性酸素還元用電極触媒。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 資源循環・エネルギーミニマム型システム技術 領域
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