本公开的电极催化剂是包含介孔材料和担载于介孔材料的至少内部的催化剂金属粒子的电极催化剂，所述催化剂金属粒子含有铂和与铂不同的金属，介孔材料具有众数半径为1～25nm、且细孔容积为1.0～3.0cm3/g的介孔，所担载的催化剂金属粒子具有L10结构、且L10结构的比率大于0.25。大于0.25。大于0.25。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极催化剂、使用该电极催化剂的电极催化剂层、膜/电极接合体以及电化学装置
[0001]本公开涉及电极催化剂、包含该电极催化剂的电极催化剂层、具备该电极催化剂层的膜/电极接合体、以及使用了该膜/电极接合体的电化学装置。
技术介绍
[0002]作为电化学装置的一个例子，已知燃料电池。例如，固体高分子型燃料电池具备用于使含有氢的燃料气体和含有氧的氧化剂气体进行电化学反应(发电反应)的膜/电极接合体。
[0003]一般地，构成膜/电极接合体的电极催化剂层，通过制作催化剂糊并将该催化剂糊涂布于高分子电解质膜或者其他的基材上并使其干燥而形成，所述催化剂糊是将在炭黑等的导电性材料上担载铂等催化剂金属而成的催化剂和具有质子传导性的高分子电解质(以下称为离聚物)分散于水、醇等溶剂中而成的。
[0004]这样地制作出的催化剂层的微观结构(以下称为三相界面结构)成为在催化剂上被覆有离聚物的结构。在该三相界面结构中，从向催化剂金属表面供给质子的观点出发，被认为使催化剂金属和离聚物接触会使性能提高。然而，近年来，曾被指出与离聚物接触的催化剂金属会由于离聚物而中毒，反而催化性能降低。
[0005]针对这样的催化剂的性能降低的问题，为了抑制由离聚物导致的催化剂金属的中毒，也曾提出了使催化剂金属的粒子担载于介孔碳等的载体内部，并向担载了该粒子的载体被覆离聚物而形成的方法(例如专利文献1)。
[0006]除此以外，也有通过合金催化剂的有序结构化而使催化剂活性进一步提高的报告。有下述报告：通常，在催化剂金属为铂与其以外的金属的合金的情况下，合金的晶体结构是第二金属无序地固溶于铂中的无序结构，但如果形成作为有序结构之一的L12结构，则催化剂活性提高(专利文献1、2)。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本专利第6628867号公报
[0010]专利文献2:日本专利第6352955号公报
技术实现思路
[0011]然而，在上述专利文献1、2所公开的催化剂中，对于具有高的催化剂活性的催化剂没有进行充分的研究。
[0012]本公开是鉴于上述课题而完成的，其目的是与以往相比使担载于介孔材料载体内的催化剂金属的催化剂活性提高。
[0013]为了解决上述的课题，本公开涉及的电极催化剂的一方式是包含介孔材料和担载于所述介孔材料的至少内部的催化剂金属粒子的电极催化剂，所述催化剂金属粒子包含铂
和与铂不同的金属，所述介孔材料具有众数半径为1～25nm、且细孔容积为1.0～3.0cm3/g的介孔，所担载的所述催化剂金属粒子具有L10结构、且L10结构的比率大于0.25。
[0014]为了解决上述的课题，本公开涉及的电极催化剂层的一方式包含催化剂和离聚物，所述催化剂是包含介孔材料和担载于所述介孔材料的至少内部的催化剂金属粒子的电极催化剂层，所述催化剂金属粒子包含铂和与铂不同的金属，在所述催化剂中，所述介孔材料具有众数半径为1～25nm、且细孔容积为1.0～3.0cm3/g的介孔，所担载的所述催化剂金属粒子具有L10结构、且L10结构的比率大于0.25。
[0015]为了解决上述的课题，本公开涉及的膜/电极接合体的一方式具备高分子电解质膜、设置于所述高分子电解质膜的一个主面上的燃料极、和设置于所述高分子电解质膜的另一个主面上的空气极，所述空气极包含电极催化剂层，所述电极催化剂层包含电极催化剂和离聚物，所述电极催化剂是包含介孔材料和担载于所述介孔材料的至少内部的催化剂金属粒子的电极催化剂，所述催化剂金属粒子包含铂和与铂不同的金属，在所述电极催化剂中，所述介孔材料具有众数半径为1～25nm、且细孔容积为1.0～3.0cm3/g的介孔，所担载的所述催化剂金属粒子具有L10结构、且L10结构的比率大于0.25。
[0016]为了解决上述的课题，本公开涉及的电化学装置的一方式具备膜/电极接合体，所述膜/电极接合体具备高分子电解质膜、设置于所述高分子电解质膜的一个主面上的燃料极、和设置于所述高分子电解质膜的另一个主面上的空气极，所述空气极包含电极催化剂层，所述电极催化剂层包含电极催化剂和离聚物，所述电极催化剂是包含介孔材料和担载于所述介孔材料的至少内部的催化剂金属粒子的电极催化剂，所述催化剂金属粒子包含铂和与铂不同的金属，在所述电极催化剂中，所述介孔材料具有众数半径为1～25nm、且细孔容积为1.0～3.0cm3/g的介孔，所担载的所述催化剂金属粒子具有L10结构、且L10结构的比率大于0.25。
[0017]本公开如以上所说明的那样构成，取得能获得比以往高的催化剂活性这一效果。
附图说明
[0018]图1是表示本公开的实施方式涉及的电化学装置具备的膜/电极接合体的概略构成的一例的示意图。
[0019]图2是示意性地表示图1所示的膜/电极接合体具备的电极催化剂层的概略构成的图。
[0020]图3是表示本公开的实施例1、2和比较例1～3涉及的电极催化剂的X射线衍射(XRD)谱图的图。
[0021]图4是表示实施例1、2和比较例1～3涉及的电极催化剂的XRD谱图、其拟合值、上述拟合值中的(110)衍射峰成分以及(020)衍射峰成分的图。
[0022]图5是表示表1的实施例1、比较例2、比较例3以及比较例4各自中的催化剂活性与L10结构的比率的关系的图。
具体实施方式
[0023](获得本公开的一方式的经过)
[0024]本公开人对于专利文献1、2所记载的催化剂的不充分的催化剂活性反复进行了深
入研究。其结果，着眼于担载于介孔材料的催化剂金属的有序合金相。由此，通过设为担载于介孔材料的催化剂金属粒子具有L10结构、且L10结构的比率大于0.25，发现催化剂活性提高。
[0025]上述的本公开人的知见是以往不曾明确的，具有取得显著的作用效果的新技术特征。因此，在本公开中具体地提供以下所示的方式。
[0026]本公开的第1方式涉及的电极催化剂，是包含介孔材料和担载于所述介孔材料的至少内部的催化剂金属粒子的电极催化剂，所述催化剂金属粒子包含铂和与铂不同的金属，所述介孔材料可以具有众数半径为1～25nm、且细孔表面积为1.0～3.0m2/g的介孔，所担载的所述催化剂金属粒子可以具有L10结构、且所述L10结构的比率大于0.25。
[0027]根据该构成，由于全部催化剂金属粒子之中具有高的催化剂活性的L10结构的催化剂粒子的比率大于0.25，因此能够相比于以往提高催化剂金属粒子的催化剂活性。
[0028]进而，电极催化剂通过将上述的催化剂金属粒子内包于介孔材料中，即使是使用离聚物来形成催化剂层的情况也能够抑制催化剂金属粒子与离聚物的接触。
[0029]因此，本公开的第1方式涉及的电极催化剂，取得能够得到高的催化剂活性这一效果。另外，在使用该电极催化剂来制作例如燃料电池的情况下，燃料电池能够得到高的发电性能。
[0030]本公开的第2方式涉本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电极催化剂，包含介孔材料和催化剂金属粒子，所述催化剂金属粒子担载于所述介孔材料的至少内部、且包含铂和与所述铂不同的金属，所述介孔材料具有众数半径为1～25nm、且细孔表面积为1.0～3.0cm3/g的介孔，所担载的所述催化剂金属粒子具有L10结构、且L10结构的比率大于0.25。2.根据权利要求1所述的电极催化剂，所述催化剂金属粒子中的L10结构的比率为0.60以上。3.根据权利要求1或2所述的电极催化剂，与所述铂不同的金属是钴。4.根据权利要求1～3的任一项所述的电极催化剂，所述介孔材料的介孔的众数半径为3nm以上且6nm以下。5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫田伸弘，新谷晴彦，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。