[发明专利]燃料电池电极材料用含钽氧化锡

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池电极材料用的含钽氧化锡。另外，本发明涉及在含钽氧化锡中担载催化剂而成的燃料电池用电极催化剂以及含有该电极催化剂的膜电极接合体和固体高分子形燃料电池。

背景技术

固体高分子形燃料电池将全氟烷基磺酸型高分子等具有质子传导性的高分子膜作为固体电解质，具备形成有对该固体高分子膜的各面施加电极催化剂而成的氧极及燃料极的膜电极接合体。

电极催化剂是在通常成为载体的炭黑等导电性碳材料的表面上担载以铂为代表的各种贵金属催化剂而成的。已知，电极催化剂随着燃料电池运行时的电位变化，碳发生氧化腐蚀，引起所担载的金属催化剂的凝聚或脱落。结果是，随着运行时间的经过，燃料电池的性能降低。因此，在燃料电池的制造中，通过将多于实际需要量的贵金属催化剂担载在载体上来防止性能降低。但是，这从经济性的观点出发不能说是有利的。

因此，以实现固体高分子形燃料电池的高性能化或经济性的改善为目的，进行了与电极催化剂有关的各种探讨。例如，提出了代替在此之前作为载体使用的导电性碳而使用作为非碳系材料的导电性氧化物载体(参照专利文献1)。在该文献中，作为电极催化剂的载体使用了氧化锡。该文献中记载了可在该氧化锡中掺杂其他元素。作为其他元素，例示了Sb、Nb、Ta、W、In、V、Cr、Mn及Mo。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/060582号小册子

发明内容

但是，在专利文献1中，关于在氧化锡中实际掺杂有其他元素的实施例仅对Nb进行了验证，而对掺杂有其他例示的元素时的有效性没有进行验证。另外，在氧化锡中掺杂有Nb的载体在以粒子的表面积为基准进行比较的情况下，不能说导电性充分地高。因此，不能兼顾所担载的催化剂的高分散性和作为电子流路的高导电性。

本发明的课题在于提供能够消除上述现有技术具有的各种缺点的燃料电池电极催化剂用的含钽氧化锡。

本发明人们深入研究后的结果发现，通过使氧化锡中含有特定量的钽会解决上述现有技术所具有的课题。

本发明是基于上述见解而完成的，提供一种燃料电池电极材料用含钽氧化锡，其是在氧化锡中含有钽而成、并且钽的含有率以Ta(mol)/(Sn(mol)+Ta(mol))×100计为0.001mol％以上且30mol％以下的燃料电池电极材料用含钽氧化锡，

其中，当将上述含钽氧化锡的X射线衍射测定中的Ta₂O₅的(001)面的峰的积分强度I_Ta2O5与SnO₂的(110)面的峰的积分强度I_SnO2之比设为[I_Ta2O5/I_SnO2]_DOPE，

将由对上述含钽氧化锡进行元素分析所获得的钽与锡的摩尔比算出的、与Ta₂O₅和SnO₂的摩尔比对应的量的Ta₂O₅粉和SnO₂粉的混合粉进行的X射线衍射测定中的Ta₂O₅的(001)面的峰的积分强度I_Ta2O5与SnO₂的(110)面的峰的积分强度I_SnO2之比设为[I_Ta2O5/I_SnO2]_MIX时，

[I_Ta2O5/I_SnO2]_DOPE的值小于[I_Ta2O5/I_SnO2]_MIX的值。

另外，本发明提供在上述燃料电池电极材料用含钽氧化锡的表面上担载催化剂而成的燃料电池用电极催化剂。

另外，本发明提供一种膜电极接合体，其是在固体高分子电解质膜的各面上配置由氧极和燃料极构成的一对电极而成的膜电极接合体，其中，上述氧极或上述燃料极的至少一者含有上述燃料电池用电极催化剂。

进而，本发明提供一种固体高分子电解质形燃料电池，其特征在于，其具备上述膜电极接合体和在该膜电极接合体的各面上配置的隔膜。

附图说明