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燃料電池用電極触媒の製造方法

国内特許コード P120008178
整理番号 S2011-0171
掲載日 2012年11月1日
出願番号 特願2011-070711
公開番号 特開2012-204302
登録番号 特許第5693323号
出願日 平成23年3月28日(2011.3.28)
公開日 平成24年10月22日(2012.10.22)
登録日 平成27年2月13日(2015.2.13)
発明者
  • 畑 俊充
  • 朝倉 良平
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 燃料電池用電極触媒の製造方法
発明の概要 【課題】白金触媒に代替可能な性能を有する、木質由来の燃料電池用電極触媒を提供する
【解決手段】金属担持セルロース又はその炭化物と含窒素化合物を含む混合物を通電加熱することを特徴とする、燃料電池用電極触媒の製造方法。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要


高効率、無公害の燃料電池の実用化は、地球温暖化、環境汚染問題に対する重要な解決策の一つとして注目されている。とくに昨今、電気自動車(FCEV)や定置用電熱併供システム(CG-FC)に用いられる固体高分子型形燃料電池では、その実用化に当たって克服しなければならない問題の一つに白金触媒の使用量の低減が挙げられる。この理由は、燃料電池のカソードで起こる酸素還元反応を促進するために多量の白金触媒を必要とするが、この白金触媒が高コストとなるからである。この問題の解決策として、例えば低白金使用量のカソードの開発(特許文献1参照)や非白金カソード触媒の開発(特許文献2参照)などが提案されている。特許文献1には、合金化による白金の高活性化や反応に有効な状態の白金を担持して白金の量を低減する方法が開示されている。すなわち触媒金属を担持する触媒担体が触媒金属と共有結合可能な原子を含む触媒材料や、窒素原子がドープされたカーボンアロイ微粒子を基材とする燃料電池用電極が提案されている。この特許文献1に記載された発明では、得られた触媒材料は窒素を含んだ炭素を触媒担体に用いることで、触媒金属の粒子の運動が窒素原子との共有結合により束縛されるため触媒材料の作成時或いは電池使用環境下における触媒金属の粒子の凝集、粗大化を防止できるとしている。従って、触媒金属の粒子の動きが束縛されるため隣同士の触媒金属の粒子は凝集しないので、従来に比べ同一の触媒金属の量を電極内に含ませたときに、触媒担体の量の減量は可能となるのである。また、特許文献2は、炭素材料の原料となる有機物として熱硬化性樹種類を用いて、貴金属以外の遷移金属及び窒素が添加された炭素材料を調製し、この炭素材料を用いた燃料電池用電極触媒およびその製造方法が開示されている。また、非特許文献1には、ナノシェル構造を導入して炭素に酸素還元活性を付与する方法が記載されている。更に酸素還元活性の高い場合のナノシェル構造と酸素還元活性の低い場合のナノシェルの構造の記載がある。



さらに、特許文献3には、バイオマスから燃料電池用電極触媒を得る方法が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、燃料電池用電極触媒の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属担持セルロース又はその炭化物と含窒素化合物を含む混合物を通電加熱することを特徴とする、燃料電池用電極触媒の製造方法。

【請求項2】
前記金属が鉄、コバルトまたはニッケルである、請求項1に記載の方法。

【請求項3】
前記含窒素化合物がメラミンである、請求項1又は2に記載の方法。

【請求項4】
含窒素化合物の比率が、50~85重量%である請求項1~3のいずれかに記載の方法。

【請求項5】
前記金属担持セルロースが、セルロースにジケテンを反応させ、その後金属化合物の溶液を作用させて金属を担持させたものである請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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