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MANUFACTURING METHOD OF CORE-SHELL STRUCTURE TYPE CATALYST LAYER UPDATE_EN commons meetings

Patent code P180015156
File No. N17080
Posted date Jul 13, 2018
Application number P2018-030220
Publication number P2019-141809A
Date of filing Feb 22, 2018
Date of publication of application Aug 29, 2019
Inventor
  • (In Japanese)福長 博
  • (In Japanese)杉本 渉
  • (In Japanese)望月 大
  • (In Japanese)滝本 大裕
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title MANUFACTURING METHOD OF CORE-SHELL STRUCTURE TYPE CATALYST LAYER UPDATE_EN commons meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel mass-productive manufacturing method of a core-shell structure type catalyst layer by shelling platinum using an under potential deposition method of copper.
SOLUTION: A core-shell structure type catalyst layer is manufactured by a method having a process for under potential deposition of copper to a metal catalyst layer manufactured by a metal becoming a core in advance, and a process for substituting the under potential deposited copper with platinum to make a shell. The metal catalyst layer is a sheet-like carbon carrying a metal, and the metal catalyst layer is preferably sheet-like carbon carrying platinum group metals such as palladium or ruthenium, copper, nickel, cobalt or an alloy thereof.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、環境負荷の小さい発電システムとして、固体高分子形燃料電池(PEFCという。)が注目されている。PEFCは低温作動であるため、起動・停止が容易であるが、反応速度が遅いので活性の高い触媒を使用する必要がある。通常、PEFCにはカーボンブラック担体に白金微粒子を高分散担持させた白金担持カーボン触媒(「Pt/C触媒」と表す。)が用いられる。しかし、白金は高価で資源量も少ないため、白金量の低減が求められている。酸素還元活性を高めるために、従来は、Ptを微粒子化することで比表面積を高めていたが、粒径が小さいと表面エネルギーが大きくなるため、凝集や溶解が起こりやすくなり、耐久性が低下するという難点がある。

こうした課題に対し、異種金属の微粒子に数原子層のPtを被覆させたPtコアシェル触媒は、白金量を減らしながら高い活性を示すため注目されている。Ptコアシェル触媒として、例えば特許文献1には、燃料電池において酸素還元反応の触媒として用いるのに適した白金コアシェル触媒を、簡単な工程で大量に製造することができる方法が提案されている。この技術は、還元剤を用いずに、またアンダーポテンシャル析出法を利用した方法よりも工程がシンプルであるということを特徴とするものであって、金コア粒子を、還元剤の不存在下で、二価白金イオンあるいは四価白金イオンを含む溶液に浸漬することにより、前記金コア粒子上に白金を直接析出させるというものである。また、特許文献2には、燃料電池の単セルの高性能化を達成可能なコアシェル触媒、及び、該コアシェル触媒の製造方法が提案されている。この技術は、パラジウムを含むコアと、白金を含み且つ前記コアを被覆するシェルと、を備えるコアシェル触媒であって、個数基準の粒径頻度分布において、平均粒径が4.70nm以下であり、且つ、標準偏差が2.00nm以下であり、且つ、粒径が5.00nm以下の頻度が55%以上であるというものである。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、コアシェル構造型触媒層の製造方法に関する。さらに詳しくは、銅のアンダーポテンシャル析出法を利用して白金をシェル化したコアシェル構造型触媒層の新しい量産可能な製造方法に関するものであり、例えば固体高分子形燃料電池等の低白金触媒電極の量産化への適用が可能である。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
予めコアとなる金属で作製した金属触媒層に対して銅をアンダーポテンシャル析出させる工程と、アンダーポテンシャル析出した前記銅を白金で置換してシェル化する工程と、を有することを特徴とするコアシェル構造型触媒層の製造方法。

【請求項2】
 
前記金属触媒層が、金属が担持されたシート状カーボンである、請求項1に記載のコアシェル構造型触媒層の製造方法。

【請求項3】
 
前記金属触媒層が、パラジウム若しくはルテニウム等の白金族金属、銅、ニッケル、コバルト又はそれらの合金が担持されたシート状カーボンである、請求項1又は2に記載のコアシェル構造型触媒層の製造方法。

【請求項4】
 
前記置換が、表面制御還元法で1回又は2回以上行われる、請求項1~3のいずれか1項に記載のコアシェル構造型触媒層の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2018030220thum.jpg
State of application right Published
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