[发明专利]电极催化剂组合物、电极以及具有其的燃料电池和膜-电极接合体

说明书

本申请是申请日为2008年3月27日、申请号为200880010308.7、发明名称为“电极催化剂组合物、电极以及具有其的燃料电池和膜-电极接合体”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电极催化剂组合物、电极以及具有其的燃料电池和膜-电极接合体。

背景技术

电极催化剂组合物用于燃料电池用电极中。燃料电池近年作为能量转换效率高、废气也干净的能量转换装置受到关注。作为燃料电池，代表性的为固体电解质燃料电池，作为该燃料电池，可以举出双室型固体电解质燃料电池和单室型固体电解质燃料电池。

双室型固体电解质燃料电池的结构通常为：将固体电解质(膜状、板状)作为隔板，配置在一个面上的电极(阳极)与燃料气体(氢气、醇、烃等)接触，配置在另一面上的电极(阴极)与氧化性气体(氧气、空气等)接触(例如参照专利文献1)，通过这种结构可以在两极间得到电位差。

单室型固体电解质燃料电池的结构为：两个电极配置在固体电解质(膜状、板状)上、不隔开燃料气体与氧化性气体，为燃料气体与氧化性气体的混合气体与两个电极接触的结构(例如参照专利文献2、非专利文献1、非专利文献2)。该结构由于与上述双室型固体电解质燃料电池的结构相比为简单的结构，在成本方面具有优势。在单室型固体电解质燃料电池中，对两个电极即阳极和阴极分别要求上述混合气体接触时的反应的选择性。即，阳极要求优先进行氧化反应，阴极要求优先进行还原反应，由此在两极间产生电位差。

专利文献1：日本特开平10-294117号公报

专利文献2：日本特开2002-280015号公报

非专利文献1：プリエストナル、コゼ一バ、フイツシユ、ニルソン、ジヤ一ナル-オブ-パワ一ソ一ス第106卷(2002年)21～30页

非专利文献2：ダイア一、ネイチヤ一第343卷(1990年)547～548页

发明内容

但是上述单室型固体电解质燃料电池在发电效率方面有时不充分。

因此，本发明的目的在于，提供用于提高燃料电池、特别是单室型固体电解质型燃料电池的发电效率的电极以及可以形成该电极的电极催化剂组合物。此外，本发明的目的在于，提供具有本发明的电极的燃料电池和膜-电极接合体。

本发明人进行了深入研究，结果完成了本发明。即，本发明提供下述发明。

(1)下式(1)所示的ΔEh为-10mV～100mV的电极，

ΔEh＝E₀-E₃     (1)

(其中，E₀是使氢浓度为0％的气体(仅氧化性气体)在室温下与电极接触时的电极电位，E₃是使氢浓度为3体积％的混合气体(氢气以及上述氧化性气体)在室温下与电极接触时的电极电位)。

(2)电极催化剂组合物，其具有含3价Mn的化合物。

(3)(2)的电极催化剂组合物，其为将含3价Mn的化合物担载于导电材料而成的。

(4)(2)或(3)的电极催化剂组合物，其中，含3价Mn的化合物为Mn₂O₃。

(5)(2)～(4)中任意一项的电极催化剂组合物，其中，导电材料为碳材料。

(6)电极，其具有(2)～(5)中任意一项的电极催化剂组合物。

(7)燃料电池，其具有(1)或(6)的电极。

(8)固体电解质燃料电池，其具有(1)或(6)的电极。

(9)单室型固体电解质燃料电池，其具有(1)或(6)的电极。

(10)单室型固体电解质燃料电池，其具有由(1)或(6)的电极形成的阴极和阳极。

(11)(10)的单室型固体电解质燃料电池，其中，阳极为含有金和铂的电极。

(12)(11)的单室型固体电解质燃料电池，其中，在上述含有金和铂的电极中，铂的原子数为100时的金的原子数超过0且为3以下。

(13)(11)或(12)的单室型固体电解质燃料电池，其中，在上述含有金和铂的电极中，铂被金修饰。

(14)膜-电极接合体，其具有固体电解质膜和与该固体电解质膜接合的(1)或(6)的电极。

根据本发明，可以提供对于提高燃料电池、特别是单室型固体电解质型燃料电池的电动势来说合适的电极，本发明在工业上极其有用。此外，根据本发明，可以提供可以形成上述本发明的电极的电极催化剂组合物、具有本发明的电极的发电效率高的燃料电池和膜-电极接合体。

附图说明