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ELECTRODE CATALYST LAYER AND FORMING METHOD THEREFOR, AND METHOD FOR MANUFACTURING INK FOR ELECTRODE CATALYST LAYER FORMATION commons meetings

Patent code P170014436
File No. N16026
Posted date Jul 13, 2017
Application number P2017-032683
Publication number P2018-137184A
Date of filing Feb 23, 2017
Date of publication of application Aug 30, 2018
Inventor
  • (In Japanese)福長 博
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title ELECTRODE CATALYST LAYER AND FORMING METHOD THEREFOR, AND METHOD FOR MANUFACTURING INK FOR ELECTRODE CATALYST LAYER FORMATION commons meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode catalyst layer which realizes satisfactory catalyst performance even in the case of using a carbon catalyst having catalyst performance lower than that of a platinum catalyst, and a method for forming the electrode catalyst layer, and the like.
SOLUTION: The above problem is solved by an electrode catalyst layer 1 comprising at least a fine carbon catalyst 2 and an ionic conductive polymer 3, provided that the ionic conductive polymer 3 deposits around the carbon catalyst 2 uniformly or substantially and uniformly around the carbon catalyst and has a gap 5. The electrode catalyst layer further comprises non-catalyst carbon particles 4, and the carbon particles 4 and the ionic conductive polymer 3 are preferably hydrophobic or hydrophilic. The electrode catalyst layer 1 is formed by a method comprising the steps of: obtaining a mixture containing at least the carbon catalyst 2, the ionic conductive polymer 3, and first organic solvent for bringing the ionic conductive polymer 3 in a liquid state; adding, to the mixture, a second organic solvent for causing the ionic conductive polymer 3 colloid to obtain ink for electrode catalyst layer formation; and forming the electrode catalyst layer 1 by applying the ink for electrode catalyst layer formation.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、環境負荷の低い家庭用定置型発電システムや自動車用電源として、固体高分子形燃料電池(PEFCと略す。)の実用化が始まっている。しかし、本格的な普及には解決すべき課題も多く、そのための研究開発が盛んに行われている。現在、カソード触媒として一般的に用いられている白金担持カーボン(Pt/Cと略す。)は、白金の埋蔵量や溶出による劣化等の点に問題があるため、白金代替触媒が求められている。

シルク由来の炭素触媒(シルク活性炭ともいう。)は、高価な金属錯体を原料としない、原料に金属を含まず安定性に優れている、酸素還元開始電位が高い、等の理由から、PEFCの非白金カソード触媒として期待されている(特許文献1及び非特許文献1,2を参照)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、電極触媒層及びその形成方法並びに電極触媒層形成用インクの製造方法に関する。さらに詳しくは、燃料電池用電極を作製する際のインクを2段階で調製して得た電極触媒層形成用インクで形成した電極触媒層及びその形成方法等に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
微細な炭素触媒とイオン導電性高分子とを少なくとも有し、前記イオン導電性高分子が前記炭素触媒の周りに均一又は略均一に付着し且つ隙間を有していることを特徴とする電極触媒層。

【請求項2】
 
非触媒性の炭素粒子をさらに有し、前記炭素粒子及び前記イオン導電性高分子はいずれも疎水性又は親水性である、請求項1に記載の電極触媒層。

【請求項3】
 
炭素触媒とイオン導電性高分子と該イオン導電性高分子を溶液状にする第1有機溶媒とを少なくとも含む混合物を得る工程と、
前記混合物に前記イオン導電性高分子をコロイド状にする第2有機溶媒を加えて電極触媒層形成用インクを得る工程と、
前記電極触媒層形成用インクを塗布して電極触媒層を形成する工程と、を有することを特徴とする電極触媒層の形成方法。

【請求項4】
 
前記電極触媒層形成用インクを得る工程において、前記第2有機溶媒とともに非触媒性の炭素粒子を前記混合物に加え、該炭素粒子及び前記イオン導電性高分子はいずれも疎水性又は親水性である、請求項3に記載の電極触媒層の形成方法。

【請求項5】
 
前記イオン導電性高分子がパーフルオロカーボン材料である場合、前記第1有機溶媒の誘電率εが10超であり、前記第2有機溶媒の誘電率εが3以上10以下である、請求項3又は4に記載の電極触媒層の形成方法。

【請求項6】
 
炭素触媒とイオン導電性高分子と該イオン導電性高分子を溶液状にする第1有機溶媒とを少なくとも含む混合物を得る工程と、
前記混合物に前記イオン導電性高分子をコロイド状にする第2有機溶媒を加えて電極触媒層形成用インクを得る工程と、を有することを特徴とする電極触媒層用インクの製造方法。

【請求項7】
 
前記電極触媒層形成用インクを得る工程において、前記第2有機溶媒とともに非触媒性の炭素粒子を前記混合物に加え、該炭素粒子及び前記イオン導電性高分子はいずれも疎水性又は親水性である、請求項6に記載の電極触媒層形成用インクの製造方法。

【請求項8】
 
前記イオン導電性高分子がパーフルオロカーボン材料である場合、前記第1有機溶媒の誘電率εが10超であり、前記第2有機溶媒の誘電率εが3以上10以下である、請求項6又は7に記載の電極触媒層形成用インクの製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2017032683thum.jpg
State of application right Published
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