[发明专利]催化剂以及含有该催化剂的电极催化剂层

说明书

本发明提供一种实现燃料电池的低成本化的同时耐久性优异的催化剂。该催化剂由载体及担载于所述载体的含有铂和铂以外的金属成分的合金微粒子构成，其中，所述催化剂具有载体原来的半径1nm～10nm的细小孔，该细小孔的模型半径为2.5～10nm，所述合金微粒子具有催化作用，并且，所述合金微粒子的至少一部分担载于所述细小孔。

技术领域

本发明涉及催化剂以及含有该催化剂的电极催化剂层。

背景技术

使用质子传导性固体高分子膜的固体高分子型燃料电池与例如固体氧化物型燃料电池或熔融碳酸盐型燃料电池等其他型式的燃料电池相比，在低温下进行工作。因此，期待固体高分子型燃料电池作为固定用电源、或汽车等移动体用动力源，其实际应用也正在开始。

作为这种固体高分子型燃料电池，通常使用以Pt(铂)或Pt合金为代表的昂贵的金属催化剂，成为这种燃料电池的价格高的主要原因。因此，要求开发降低贵金属催化剂的使用量，且可实现燃料电池的低成本化的技术。

例如，在专利文献1中记载有在碳粉末载体上担载有将铂和1辅助金属合金化而构成的催化剂粒子(合金微粒子)的高分子固体电解质型燃料电池的空气极用的催化剂的发明。此时，该催化剂的特征为，所述辅助金属为铁或钴，铂与辅助金属的配合比为6:1～3:2(摩尔比)。记载有：根据专利文献1记载的催化剂，选择铁或钴作为辅助金属，且使铂与所述辅助金属以规定的配合比配合。由此，提高催化活性，并且，能够防止辅助金属向高分子膜混入导致特性的恶化。

专利文献1中记载的催化剂具有在碳微粉末的表面担载铂/铁合金或铂/钴合金的微粒子的结构。此时，由于该催化剂具有高的催化活性，在燃料电池的三相界面表示出适当的催化活性。其结果，能够降低催化剂的价格高的铂的使用量，能有助于低成本化。

专利文献1中记载的催化剂，通过在实施例将碳微粉末浸渍在铂溶液中，并还原，接着，浸渍于铁溶液或钴溶液之后，在100％氢气中进行干燥而制造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2003－142112号公报

但是，本发明者等发现，专利文献1公开的催化剂中，存在要得到将所期望的组成的合金微粒子担载于载体内部的催化剂变得困难，催化活性不充分这样的问题。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种将所期望的组成的合金微粒子担载于载体内部的催化剂。

本发明者等进行了深入研究，研究的结果发现，通过控制担载金属催化剂的孔的大小可解决上述课题，直至完成了本发明。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的固体高分子型燃料电池的基本结构的概略剖面图；

图2是表示本发明一实施方式的催化剂的形状、构造的概略剖面说明图；

图3是表示本发明一实施方式的催化剂层的催化剂及电解质之间的关系的示意图。

符号说明

1 固体高分子型燃料电池(PEFC)

2 固体高分子电解质膜

3a 阳极催化剂层

3c 阴极催化剂层

4a 阳极气体扩散层

4c 阴极气体扩散层

5a 阳极隔板

5c 阴极隔板

6a 阳极气体流路