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多孔質炭素材料及び燃料電池 UPDATE コモンズ

国内特許コード P110005381
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2008-331221
公開番号 特開2010-150094
登録番号 特許第5326090号
出願日 平成20年12月25日(2008.12.25)
公開日 平成22年7月8日(2010.7.8)
登録日 平成25年8月2日(2013.8.2)
発明者
  • 後藤 和馬
  • 石田 祐之
  • 藤井 英司
  • 川端 浩二
出願人
  • 国立大学法人 岡山大学
  • 岡山県
発明の名称 多孔質炭素材料及び燃料電池 UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】安価で高性能な触媒材料となる多孔質炭素材料及びその製造方法並びに燃料電池を提供する。
【解決手段】グラファイトを液相酸化させて酸化グラファイトを生成する工程と、酸化グラファイトを含有させたアルカリ性の溶液に金属錯体を添加してイオン交換によって酸化グラファイトに金属錯体中の金属を導入する工程と、金属が導入された酸化グラファイトを濾別して乾燥させる工程と、乾燥させた酸化グラファイトを空気中、真空中または不活性ガス中で焼成する工程とにより多孔質炭素材料を製造する。この多孔質炭素材料で生成した触媒を備えた燃料電池とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、あるいはパラジウム(Pd)などの貴金属あるいは遷移金属は、触媒作用を有していることから触媒材料としてよく用いられている。特に、昨今では燃料電池における触媒として期待されており、需要も高まっている。さらに、白金の場合には水素吸蔵性を有していることも知られており、単なる触媒として使用されるだけでなく、水素吸蔵を目的として使用されることもある。



このように触媒や水素吸蔵材などとして用いられる金属は、気体あるいは液体との反応性を高めるためにできるだけ表面積を大きくしている方が望ましく、所定の基材に微細化した金属を担持させて使用している。



具体的には、カーボンナノホーンやカーボンナノチューブなどの炭素材料に所望の金属を担持させた金属担持炭素材料が提案されている。この金属担持炭素材料では、カーボンナノホーンやカーボンナノチューブなどの炭素材料を、所定の金属を含有した金属成分含有溶液に接触させることにより、所定の担持位置に金属を担持させている(例えば、特許文献1参照。)。



また、カーボンナノホーンやカーボンナノチューブを用いるのでなはなく、酸化グラファイトを用い、酸化グラファイトを多孔質化して所望の金属の酸化物を担持させた炭素材料も提案されている。すなわち、グラファイト酸化物に対して長鎖有機アミンや長鎖界面活性剤などを用いて層間を予備拡張し、次いで所望の金属酸化物を導入して不活性雰囲気中で焼成することにより、金属酸化物で架橋された多孔質炭素材料を生成するものである(例えば、特許文献2参照。)。特に、この多孔質炭素材料では金属酸化物として酸化チタンを用い、導入された酸化チタンによる光触媒材料として有望であった。
【特許文献1】
特開2006-052115号公報
【特許文献2】
特開2006-272266号公報

産業上の利用分野


本発明は、陽イオン交換した酸化グラファイトで形成される層状化合物からなる多孔質炭素材料及び多孔質炭素材料を用いた燃料電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
薄片化した炭素の表面に金属粒子を添着させてなる多孔質炭素材料であって、
グラファイトを液相酸化させて生成した酸化グラファイトを含有したアルカリ性の溶液に、前記金属を含有した2種類以上のアンミン錯体またはエチレンジアミン錯体を添加することによりイオン交換によって前記金属を前記酸化グラファイトに導入し、前記金属が導入された酸化グラファイトを濾別して乾燥させた後、窒素ガス中で200~400℃に加熱して焼成することにより薄片化するとともに、
2種類以上の金属をそれぞれ1重量%以上含有し、
窒素ガス吸着測定において比表面積が380~464m2/gで、平均細孔直径が15~25nmとした多孔質炭素材料。

【請求項2】
請求項1に記載の多孔質炭素材料で生成した触媒を備えた燃料電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008331221thum.jpg
出願権利状態 登録
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