專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料電池、燃料電池用電極材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池、燃料電池用電極材料以及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖7顯示了目前燃料電池中電池(cell)10的構(gòu)造的一例。
12是電解質(zhì)膜。在該電解質(zhì)膜12的一面形成正極層(cathode layer)14，另一面上形成負(fù)極層(anode layer，燃料極)16，從而形成電池(cell)10構(gòu)造。在正極層14和負(fù)極層16中安裝圖中未示的電極板，在該電極板上安裝導(dǎo)線(xiàn)(圖中未示)。
向該電池10中供給燃料、氧或者含有氧的氣體(氧化劑)，通過(guò)電解質(zhì)膜12發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。
在正極層14和負(fù)極層16中分別設(shè)置有負(fù)載有促進(jìn)電極反應(yīng)的催化劑金屬的電極材料14a、16a。在該電極材料上安裝電極板形成電極。
研究了各種電極材料，例如在成為燃料或氣體擴(kuò)散層的炭布(或炭紙)14b、16b上分別形成14c、16c。
催化劑層14c、16c是通過(guò)在碳粉上負(fù)載鉑或釕的催化劑金屬、在納菲(nafion)溶液等溶劑中混合負(fù)載該催化劑金屬的碳粉形成漿狀、在炭布14b、16b上涂布該漿、再加溫使溶劑揮發(fā)而形成的(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本專(zhuān)利特開(kāi)平6-20710號(hào)發(fā)明的揭示如上述，在炭布(或炭紙)14b、16b上涂布負(fù)載催化劑金屬的碳粉而形成催化劑層14c、16c的結(jié)構(gòu)中，沒(méi)有達(dá)到良好的通氣，很難具有良好的催化劑利用。結(jié)果存在需要大量碳粉，進(jìn)而需要大量催化劑粉末而造成的成本過(guò)高問(wèn)題。
由炭纖維制得的炭紙缺乏柔軟性。
炭布具有柔軟性，不易折斷，但是如果要求燃料的浸透性、催化劑的負(fù)載性等非常適宜則比造成價(jià)格昂貴，存在缺乏實(shí)用性的問(wèn)題。
另外，燃燒甲醇的燃燒電池，在電極反應(yīng)中甲醇不能被充分氧化，在燃料極側(cè)生成甲醛。甲醛再與甲醇反應(yīng)生成甲酸甲酯。雖然任一種的產(chǎn)生量均很少，但是刺激鼻或肺，是有害的。
本發(fā)明是解決上述課題的發(fā)明，目的是提供可降低成本的，或電池特性?xún)?yōu)良的燃料電池，燃料電池用電極材料以及其制造方法。
本發(fā)明涉及的燃料電池，它是具有在電解質(zhì)膜的一面形成正極層、在另一面形成負(fù)極層的電池，是在被供給的甲烷等燃料和氧等氧化劑之間，通過(guò)上述電解質(zhì)膜發(fā)生氧化還原反應(yīng)從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的燃料電池，其特征在于，上述正極層和負(fù)極層中至少一方，含有燒結(jié)絲制原材料炭化而形成的絲制燒結(jié)體，另外，其特征還在于，在上述絲制燒結(jié)體中負(fù)載有催化劑金屬。
或者，其特征還在于，在上述絲制燒結(jié)體中形成催化劑層，該催化劑層中含有負(fù)載有催化劑金屬的炭材料。
上述催化劑金屬適宜為鉑或者鉑釕。
上述絲制燒結(jié)體適宜為通過(guò)使成布狀的絲制原材料燒結(jié)而形成的具有空隙的片狀。
該絲制燒結(jié)體具有柔軟性，可根據(jù)電極的性狀變形。另外，由于通過(guò)燒結(jié)布狀(包括織布、編制品、無(wú)紡布)的物質(zhì)，可具有空間的立體結(jié)構(gòu)，具有間隙，因此燃料、氣體的浸透性?xún)?yōu)良，催化劑金屬的負(fù)載性也優(yōu)良。
另外，其特征還在于，上述絲制燒結(jié)體中負(fù)載了有害物質(zhì)分解劑。
上述有害物質(zhì)分解劑適宜為金屬酞菁(metallophthalocyanine)衍生物。
這樣由于在燃料或氣體浸透性?xún)?yōu)良的絲制燒結(jié)體上負(fù)載了有害物質(zhì)分解劑，因此可將產(chǎn)生的有害物質(zhì)高效分解，而不是排到燃料電池外部。
本發(fā)明涉及的燃料電池用電極材料的特征在于，由絲制原材料燒結(jié)炭化而得的絲制燒結(jié)體形成。
另外，其特征還在于，在上述絲制燒結(jié)體中負(fù)載了有催化劑金屬。
或者，其特征還在于，在上述絲制燒結(jié)體中形成催化劑層，該催化劑層含有負(fù)載有催化劑金屬的碳粉。
上述催化劑金屬適宜為鉑或著鉑釕。
另外，上述絲制燒結(jié)體的特征在于通過(guò)使成布狀的絲制原材料燒結(jié)，形成具有空隙的片狀。
上述絲制燒結(jié)體的特征在于，由絲制原材料在1000～3000℃的高溫下燒結(jié)而成。
上述絲制燒結(jié)體較好是經(jīng)活化處理，其表面形成多個(gè)微孔。
本發(fā)明涉及的燃料電池用電極材料的制造方法，它是由在非活性氣體氣氛下，經(jīng)多段燒結(jié)工序燒結(jié)絲制原材料，由炭化的絲制燒結(jié)體形成燃料電池用電極材的制造方法，其特征在于，上述絲制燒結(jié)體的制造中的上述各段燒結(jié)工序中，以每小時(shí)100℃以下的升溫速度，升溫至各燒結(jié)溫度，在該燒結(jié)溫度保持燒結(jié)數(shù)小時(shí)，燒結(jié)后冷卻至常溫，后段燒結(jié)工序中以較前段燒結(jié)工序更高的燒結(jié)溫度燒結(jié)。
最終段較好在燒結(jié)溫度為1000～3000℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
另外，其特征還在于，包括在絲制燒結(jié)體中負(fù)載催化劑金屬的工序。
另外，其特征還在于，燒結(jié)由單絲等形成的成布狀的絲制原材料。
較好為將二次燒結(jié)體暴露于水蒸汽中進(jìn)行活化處理。
發(fā)明的效果通過(guò)本發(fā)明，絲制燒結(jié)體，由于纖維在集合的單絲或者捻絲之間，或者在無(wú)紡布的纖維之間存在適當(dāng)?shù)目障?，因此該絲制燒結(jié)體的燃料或氣體浸透性、擴(kuò)散性良好，因而可提高發(fā)電功率。另外，絲制燒結(jié)體中負(fù)載的催化劑，或者形成在絲制燒結(jié)體中的催化劑層和燃料或氣體的接觸效率高，能很好地發(fā)揮催化功能，產(chǎn)生穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)。
這樣，由于氣體和催化金屬的接觸良好，可相應(yīng)地減少催化劑金屬量，降低成本。
另外，由于絲制燒結(jié)體即使在高溫也不容易劣化，燃料電池的壽命變長(zhǎng)。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明[

圖1]是顯示燃料電池的電池構(gòu)造的模式說(shuō)明圖。
在2000℃的高溫?zé)Y(jié)粗粒絲而得的燒結(jié)物的拉曼光譜圖。
在700℃的高溫?zé)Y(jié)粗粒絲而得的燒結(jié)物的拉曼光譜圖。
在1000℃的高溫?zé)Y(jié)粗粒絲而得的燒結(jié)物的拉曼光譜圖。
在1400℃的高溫?zé)Y(jié)粗粒絲而得的燒結(jié)物的拉曼光譜圖。
在2000℃燒結(jié)絲制原材料時(shí)的FE-SEM照片圖。
是顯示目前的燃料電池的電池構(gòu)造的模式說(shuō)明圖。
是顯示將絲制燒結(jié)體作為擴(kuò)散層的實(shí)施例3的MEA的輸出特性(I-V特性)的圖。
是顯示將絲制燒結(jié)體作為擴(kuò)散層的實(shí)施例3的MEA的輸出特性(I-W特性)的圖。
是顯示將炭紙作為擴(kuò)散層的比較例的MEA的輸出特性(I-V特性)的圖。
是顯示將炭紙作為擴(kuò)散層的比較例的MEA的輸出特性(I-W特性)的圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式圖1是顯示本發(fā)明涉及的燃料電池的電池20構(gòu)造的一例的說(shuō)明圖。22是電解質(zhì)膜。形成該電解質(zhì)膜的一面形成正極層24、另一面形成負(fù)極層(燃料層)26的電池20構(gòu)造。在正極層24和負(fù)極層26中安裝圖中未示的電極板，在該兩電極板中安裝導(dǎo)線(xiàn)(圖中未示)。
向該電池20中，供給燃料和氧或含有氧的氣體(氧化劑)，通過(guò)電解質(zhì)膜22發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。
另外，對(duì)燃料電池自身的種類(lèi)沒(méi)有特別的限定。
正極層24和負(fù)極層26中分別設(shè)置負(fù)載有促進(jìn)電極反應(yīng)的催化劑金屬的電極材料24a、26a。將電極板安裝在該電極材料上形成電極。
本發(fā)明的特征在于該電極材料24a、26a。
以下將說(shuō)明該電極材料24a、26a以及其制造方法。
電極材料24a、26a是在燒結(jié)絲制原材料炭化而得的絲制燒結(jié)體中負(fù)載催化劑金屬而得電極材料。
催化劑金屬較好為鉑、鉑合金、鉑釕、金、鈀等。
在此，絲制原材料是由家蠶或野蠶而形成的織物、編物、粉體、棉、絲等的總稱(chēng)。將這些單獨(dú)或并用燒結(jié)。
絲制原材料的燒結(jié)溫度在1000～3000℃的高溫進(jìn)行。
另外燒結(jié)氣氛是在氮?dú)饣驓鍤獾确腔钚詺夥罩校蛘咴谡婵罩羞M(jìn)行，防止絲制原材料燃燒灰化。
燒結(jié)條件為了避免劇烈燒結(jié)，采用分段燒結(jié)。
例如，在非活性氣氛下，以每小時(shí)100℃以下，較好為每小時(shí)50℃以下的緩慢升溫速度升溫至第1次燒結(jié)溫度(例如500℃)，在該第1次燒結(jié)溫度保持?jǐn)?shù)小時(shí)進(jìn)行第1次燒結(jié)。接著，一旦冷卻至常溫后，還是以每小時(shí)100℃以下，較好為50℃以下的緩慢速度升溫至第2次燒結(jié)溫度(例如為700℃)，在該第2次燒結(jié)溫度保持?jǐn)?shù)小時(shí)進(jìn)行2次燒結(jié)。再冷卻。同樣，進(jìn)行第3次燒結(jié)(例如最終燒結(jié)的2000℃)得到絲制燒結(jié)體。另外，燒結(jié)條件不限于上述的限制，可根據(jù)絲制原材料的種類(lèi)、所希望的絲制燒結(jié)體的功能等適宜變化。
如上述，通過(guò)分多段進(jìn)行燒結(jié)，或者以緩慢速度升溫?zé)Y(jié)，可避免由數(shù)十種的氨基酸組成的非晶型結(jié)構(gòu)和晶型結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)的劇烈破壞。得到黑色的柔軟的(具有撓性)絲制燒結(jié)體。
圖2是在2000℃(最終段的燒結(jié)溫度)的高溫?zé)Y(jié)粗粒絲而得的燒結(jié)物的拉曼光譜圖。由于在2681cm-1、1570cm-1、1335cm-1處出現(xiàn)峰，因此認(rèn)為是被石墨化的。
圖3、圖4、圖5分別是在700℃、1000℃、1400℃燒結(jié)粗粒絲而得的燒結(jié)物的拉曼光譜圖。若到了1400℃的燒結(jié)溫度，峰值降低，但在上述3處仍發(fā)現(xiàn)峰。
1000℃未滿(mǎn)的燒結(jié)溫度時(shí)，由于未發(fā)現(xiàn)上述峰，完全沒(méi)有發(fā)生石墨化，沒(méi)有良好的導(dǎo)電性。
因此，作為電極材料使用的本發(fā)明，要在1000～3000℃(最終段的燒結(jié)溫度)的高溫?zé)Y(jié)絲制原材料。
如上述，測(cè)定(以解開(kāi)單絲而得的單纖維來(lái)測(cè)定)在1400℃、2000℃燒結(jié)絲制原材料(織布)而得的絲制燒結(jié)體的比電阻時(shí)，均為約1×10-5(Ω·m)，雖然不及單纖維(4～7×10-7Ω·m)，但是具有比碳(4×10-5)良好的比電阻，具有良好的電力電導(dǎo)性。
本發(fā)明涉及的電極材料的第1實(shí)施例的方式，在如上述所得的絲制燒結(jié)體上還負(fù)載有催化劑金屬。
作為催化劑金屬，如上述較好為鉑、鉑合金、鉑釕、金、鈀等。
該催化劑金屬的負(fù)載方法可通過(guò)常規(guī)工序進(jìn)行。
例如是鉑時(shí)，在硝酸溶液或過(guò)氧化氫水中浸漬絲制燒結(jié)體進(jìn)行前處理，干燥后，在絲制燒結(jié)體上涂布氯化鉑酸溶液，或者在該溶液中浸漬絲制燒結(jié)體使鉑負(fù)載于絲制燒結(jié)體上。
另外，在負(fù)載催化劑之前，較好為活化處理絲制燒結(jié)體，在表面形成凸凹，使表面積增大。
另外，活化處理可通過(guò)例如在高溫的水蒸汽中暴露上述絲制燒結(jié)體，在絲制燒結(jié)體的表面形成多個(gè)微孔(直徑為0.1nm～幾拾納米)等來(lái)進(jìn)行。
經(jīng)上述處理，可將使催化劑金屬負(fù)載于絲制燒結(jié)體上而得的材料直接作為電極材料24a、26a使用。
絲制原材料由于可通過(guò)調(diào)整其絲(單絲)的粗細(xì)、合紋方法、編制方法、織造方法、無(wú)紡布的密度，來(lái)自由變換布的厚度或密度等，因此可通過(guò)調(diào)整這些布的厚度或密度來(lái)自由調(diào)整所得絲制燒結(jié)體的通氣性(燃料或氣體的浸透性)。
使催化劑金屬負(fù)載于所得的絲制燒結(jié)體的圖6所示的1根1根的纖維的表面，另外由于這些纖維在集合單絲或是捻絲之間，或者在無(wú)紡布的纖維之間存在適宜的空隙，燃料或空氣與催化劑金屬的接觸效率良好，催化功能可適宜發(fā)揮，生成穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)。
這樣，由于氣體和催化劑金屬的接觸效率良好，可相應(yīng)減少催化劑金屬量，降低成本。
另外，圖1中在制圖上僅在電極材料24a、26a的一部分負(fù)載催化劑金屬，但實(shí)際上催化劑金屬幾乎均勻地負(fù)載于構(gòu)成絲制燒結(jié)體的全部單絲以及纖維的表面上。
另外，絲制燒結(jié)體柔軟，富有撓性，可變成任一性狀，容易處理。
另外，絲制燒結(jié)體即使在高溫也不劣化，因此可延長(zhǎng)燃料電池的壽命。
本發(fā)明涉及的電極材料的第2實(shí)施方式的特征在于，在如上述燒結(jié)絲制原材料而得的絲制燒結(jié)體上形成催化劑層，該催化劑層含有負(fù)載有催化劑金屬的碳粉。
該催化劑層，與目前相同，是通過(guò)在碳粉上負(fù)載鉑或鉑釕的催化劑金屬，在納菲溶液中混合負(fù)載該催化劑金屬的碳粉形成漿狀，在成片狀的絲制燒結(jié)體的表面(單面)涂布該漿，再加溫使溶劑揮發(fā)而形成的。
或者也可，不是在碳粉上，而是例如在VGCF(注冊(cè)商標(biāo))等炭納米纖維上負(fù)載鉑或鉑釕的催化劑金屬，在納菲溶液等溶劑中混合負(fù)載有該催化劑金屬的炭納米纖維形成漿狀，在成片狀的絲制燒結(jié)體的表面(單面)上涂布該漿，再加溫使溶劑揮發(fā)而形成催化劑層。
本實(shí)施的方式是在絲制燒結(jié)體上形成該催化劑層。燒結(jié)布狀絲制原材料而得的絲制燒結(jié)體，如上述由于纖維在聚合單絲或者捻絲之間，或者在無(wú)紡布的纖維之間有適宜的空隙，因此燃料或氣體的浸透性、擴(kuò)散性?xún)?yōu)良，因而發(fā)電效率提高。另外，形成絲制燒結(jié)體的催化劑層與燃料或氣體的接觸效率良好，使催化功能良好地發(fā)揮，產(chǎn)生穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)。
本發(fā)明涉及電極材的第3實(shí)施方式中，使用了在上述絲制燒結(jié)體上負(fù)載金屬酞菁衍生物等有害物質(zhì)分解劑而得的燒結(jié)體。
這時(shí)，可如上述第1實(shí)施方式，使催化劑金屬負(fù)載于絲制燒結(jié)體上的同時(shí)，還使有害物質(zhì)分解劑也負(fù)載的燒結(jié)體，也可以如第2實(shí)施方式，催化劑層通過(guò)其它途徑形成，使用單使有害物質(zhì)分解劑負(fù)載于絲制燒結(jié)體上而得的燒結(jié)體。
使金屬酞菁衍生物負(fù)載于絲制燒結(jié)體上，例如通過(guò)在絲制燒結(jié)體上噴霧金屬酞菁溶液，或在金屬酞菁溶液中浸漬絲制燒結(jié)體等，是金屬酞菁負(fù)載于絲制燒結(jié)體上。
另外，較好為活化處理絲制燒結(jié)體，在表面形成凸凹使表面積增大，使金屬酞菁負(fù)載。這樣通過(guò)使表面積增大，可高好的發(fā)揮有害物質(zhì)的吸附、分解功能。
金屬酞菁衍生物，在常溫發(fā)揮催化作用，吸附、分解在燃料電池的燃料極側(cè)產(chǎn)生的甲醛或甲酸甲酯等有害物質(zhì)。這樣由于在燃料電池內(nèi)產(chǎn)生的有害物質(zhì)在燃料電池內(nèi)被分解，完全不被排出到外部，因此較為適宜。
作為金屬酞菁衍生物，可使用Fe(III)-辛酸酞菁(oaPc)、Fe(III)-丁酸酞菁(taPc)等。
另外，上述，絲制燒結(jié)體的活化處理，例如可通過(guò)將絲制燒結(jié)體于850℃的水蒸汽中而進(jìn)行。通過(guò)這樣可在絲制燒結(jié)體的表面形成多個(gè)微孔(直徑0.1nm～幾拾納米左右)，可使表面積增大約1000倍。
實(shí)施例1在氮?dú)夥罩?，以每小時(shí)50℃左右的緩慢升溫速度升溫至第1次燒結(jié)溫度(450℃)，并在該第1次燒結(jié)溫度保持5小時(shí)，1次燒結(jié)絲制原材料。接著，一旦溫度冷卻至常溫后，在氮?dú)夥罩?，還是以每小時(shí)50℃左右的緩慢升溫速度升溫至第2次燒結(jié)溫度(1000℃)，并在該第2次燒結(jié)溫度保持5小時(shí)，2次燒結(jié)絲制原材料。冷卻后，在氮?dú)夥罩?，還是以每小時(shí)50℃左右的緩慢升溫速度升溫至第3次燒結(jié)溫度(2000℃)，并在該第3次燒結(jié)溫度保持5小時(shí)，3次燒結(jié)絲制原材料。冷卻后得到圖6所示的絲制燒結(jié)體。
在硝酸溶液或過(guò)氧化氫水中浸漬該絲制燒結(jié)體進(jìn)行前處理后，如上述，在絲制燒結(jié)體上涂布、噴霧氯化鉑酸溶液，或者在這些溶液中浸漬絲制燒結(jié)體，再干燥，得到負(fù)載鉑的燃料電池用電極材料。
再通過(guò)在該電極材料上噴霧金屬酞菁溶液，或者在金屬酞菁溶液中浸漬該電極材料，再干燥，得到燃料電池用電極材料。
實(shí)施例2在氮?dú)夥罩?，以每小時(shí)50℃左右的緩慢升溫速度升溫至第1次燒結(jié)溫度(450℃)，并在該第1次燒結(jié)溫度保持5小時(shí)，1次燒結(jié)絲制原材料。接著，一旦溫度冷卻至常溫后，在氮?dú)夥罩校€是以每小時(shí)50℃左右的緩慢升溫速度升溫至第2次燒結(jié)溫度(1000℃)，并在該第2次燒結(jié)溫度保持5小時(shí)，2次燒結(jié)絲制原材料。冷卻后，在氮?dú)夥罩校€是以每小時(shí)50℃左右的緩慢升溫速度升溫至第3次燒結(jié)溫度(2000℃)，并在該第3次燒結(jié)溫度保持5小時(shí)，3次燒結(jié)絲制原材料。冷卻后得到圖6所示的絲制燒結(jié)體。
將該絲制燒結(jié)體暴露于850℃的水蒸汽中進(jìn)行活化處理后，噴霧金屬酞菁溶液，或者在金屬酞菁溶液中浸漬該絲制燒結(jié)體，再干燥，得到燃料電池用電極材料。
實(shí)施例3與上述實(shí)施例同樣，在氮?dú)夥罩?，在最終為1400℃的燒結(jié)溫度熱處理絲制原材料，冷卻至室溫后，得到絲制燒結(jié)體。在納菲溶液中等溶劑中混合負(fù)載有鉑或釕的催化劑金屬的碳粉，形成漿狀，在絲制燒結(jié)體上涂布該漿，接著加溫是溶劑揮發(fā)，在絲制燒結(jié)體上形成催化劑層。將形成有該催化劑的絲制燒結(jié)體作為擴(kuò)散層，之間挾入納菲的電解質(zhì)膜，通過(guò)熱壓，形成燃料電池的構(gòu)成單位MEA(膜電極接合體)。在圖8、圖9中顯示測(cè)定該MEA的輸出特性的結(jié)果。圖8是I-V特性，圖9是I-W特性。
在表1中顯示電極的催化劑負(fù)載量。
(表1)

另外，在表2中顯示了最大輸出密度(表2)

比較例在納菲溶液等溶劑中混合鉑或釕的催化劑金屬，形成漿狀，在炭紙上涂布該漿，再加溫使溶解揮發(fā)，從而在炭紙上形成催化劑層。將形成有該催化劑層的炭紙作為擴(kuò)散層，之間挾入納菲的電解質(zhì)膜，通過(guò)熱壓，形成燃料電池的構(gòu)成單位MEA(膜接合體)(比較例)。在圖10、圖11中顯示測(cè)定該MEA的輸出特性的結(jié)果，圖10顯示I-V特性，圖11顯示I-W特性。
在表3中顯示了電極的催化劑負(fù)載量(表3)

由圖9、圖11可知，實(shí)施例3中，MEA形成后0時(shí)間時(shí)，MEA的跑合仍然很小，沒(méi)有顯示出輸出特性，但在1小時(shí)后、3小時(shí)后，與將炭紙作為擴(kuò)散層的比較例比較，在各段均顯示了優(yōu)良的輸出特性。
權(quán)利要求
1.燃燒電池，它是具有在電解質(zhì)膜的一面形成了正極層在另一面形成了負(fù)極層的電池單元、在供給的甲烷等燃料和氧等氧化劑之間通過(guò)上述電解質(zhì)膜發(fā)生氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的燃料電池，其特征在于，在上述正極層和負(fù)極層的至少一層中含有燒結(jié)絲制原材料而炭化的絲制燒結(jié)體。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征還在于，在上述絲制燒結(jié)體中負(fù)載有催化劑金屬。
3.如權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征還在于，在上述絲制燒結(jié)體中形成有催化劑層，上述催化劑層中含有負(fù)載了催化劑金屬的炭材料。
4.如權(quán)利要求2或3所述的燃料電池，其特征還在于，上述催化劑金屬為鉑或鉑釕。
5.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征還在于，上述絲制燒結(jié)體通過(guò)使成布狀的絲制原材料燒結(jié)而形成為具有空隙的片狀。
6.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征還在于，在上述絲制燒結(jié)體中負(fù)載了有害物質(zhì)分解劑。
7.如權(quán)利要求6所述的燃料電池，其特征還在于，上述有害物質(zhì)分解劑為金屬酞菁衍生物。
8.燃料電池用電極材料，其特征在于，由燒結(jié)絲制原材料而炭化的絲制燒結(jié)體形成。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料電池用電極材料，其特征還在于，在上述絲制燒結(jié)體中負(fù)載了催化劑金屬。
10.如權(quán)利要求8所述的燃料電池用電極材料，其特征還在于，在上述絲制燒結(jié)體中形成了催化劑層，上述催化劑層中含有負(fù)載了催化劑金屬的碳粉。
11.如權(quán)利要求9或10所述的燃料電池。其特征還在于，上述催化劑金屬為鉑或鉑釕。
12.如權(quán)利要求8～10中任一項(xiàng)所述的燃料電池用電極材料，其特征還在于，上述絲制燒結(jié)體通過(guò)使成布狀的絲制原材料燒結(jié)而形成為具有空隙的片狀。
13.如權(quán)利要求8～10中任一項(xiàng)所述的燃料電池用電極材料，其特征還在于，上述絲制燒結(jié)體是由絲制原材料在1000～3000℃的高溫下燒結(jié)而成。
14.如權(quán)利要求8～10中任一項(xiàng)所述的燃料電池用電極材料，其特征還在于，使上述絲制燒結(jié)體進(jìn)行活化處理，在表面形成了多個(gè)微孔。
15.燃料電池用電極材料的制造方法，它是由在非活性氣體氣氛中、采用多段燒結(jié)工序燒結(jié)絲制原材料而有炭化絲制燒結(jié)體形成的燃料電池用電極材料的制造方法，其特征在于，在上述絲制燒結(jié)體的制造的上述各段的燒結(jié)工序中，以每小時(shí)100℃以下的升溫速度升溫至各燒結(jié)溫度，在該燒結(jié)溫度保持?jǐn)?shù)小時(shí)進(jìn)行燒結(jié)；燒結(jié)后冷卻至常溫；在后段的燒結(jié)工序中以比前段燒結(jié)工序更高的燒結(jié)溫度燒結(jié)。
16.如權(quán)利要求15所述的燃料電池用電極材料的制造方法，其特征還在于，最終段于燒結(jié)溫度在1000～3000℃的溫度范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。
17.如權(quán)利要求15或16所述的燃料電池用電極材料的制造方法，其特征還在于，包括在絲制燒結(jié)體中負(fù)載催化劑金屬的工序。
18.如權(quán)利要求15或16所述的燃料電池用電極材料的制造方法，其特征還在于，燒結(jié)由單絲等形成的成布狀的絲制原材料。
19.如權(quán)利要求15或16所述的燃料電池用電極材料的制造方法，其特征還在于，包括將二次燒結(jié)體暴露于高溫的水蒸汽中進(jìn)行活化處理的工序。
全文摘要
提供成本降低、電池特性?xún)?yōu)良的燃料電池。它是具有使正極層24形成在電解池膜22的一面、使負(fù)極層26形成于另一個(gè)面的電池20，在被供給的甲烷等燃料和氧等氧化劑之間通過(guò)電解質(zhì)膜22發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的燃料電池，其特征在于，正極層24和負(fù)極層26中至少一方含有，使催化劑金屬負(fù)載于絲制原材料經(jīng)燒結(jié)炭化而得的絲制燒結(jié)體上而形成的電極材料24a、26b。
文檔編號(hào)H01M4/86GK1823440SQ200480020589
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者橋爪仁, 清水誠(chéng), 八幡富男 申請(qǐng)人:信濃絹糸株式會(huì)社