[发明专利]燃料电池用电极催化剂层、其制造方法以及使用该催化剂层的膜电极接合体及燃料电池

权利要求书

1.一种燃料电池用电极催化剂层，包含由催化剂载体及担载于所述催化剂载体的催化剂金属构成的催化剂以及电解质，其中，

所述催化剂由所述电解质局部包覆，

气体即使不通过所述电解质也可到达的所述催化剂金属的比表面积相对于所述催化剂金属的总比表面积为50％以上，

所述催化剂具有半径为1nm以上且不足5nm的空穴，所述催化剂金属的至少一部分担载于所述半径1nm以上且不足5nm的空穴的空穴内部，

所述催化剂金属担载后的所述催化剂的所述半径1nm以上且不足5nm的空穴的容积、相对于所述催化剂金属担载前的所述催化剂载体的半径1nm以上且不足5nm的空穴的容积之差为0.02cc/g载体以上，

所述电解质为高分子电解质，担载于空穴内部的所述催化剂金属与所述高分子电解质不接触。

2.一种燃料电池用电极催化剂层，包含由催化剂载体及担载于所述催化剂载体的催化剂金属构成的催化剂以及电解质，其中，

所述催化剂由所述电解质局部包覆，

气体即使不通过所述电解质也可到达的所述催化剂金属的比表面积相对于所述催化剂金属的总比表面积为50％以上，

所述催化剂满足下述(a)、(b)及(c)中的至少一项：

(a)所述催化剂具有半径不足1nm的空穴及半径1nm以上的空穴，所述半径不足1nm的空穴的空穴容积为0.3cc/g载体以上，且所述催化剂金属担载于所述半径1nm以上的空穴的内部；

(b)所述催化剂具有半径不足1nm的空穴及半径1nm以上的空穴，所述半径不足1nm的空穴的空穴分布的模型半径为0.3nm以上且不足1nm，而且，所述催化剂金属担载于所述半径1nm以上的空穴的内部；

(c)所述催化剂具有半径为1nm以上且不足5nm的空穴，该空穴的空穴容积为0.8cc/g载体以上，且电化学性地测量的所述催化剂金属的比表面积为60m²/g载体以下，所述催化剂金属的一部分担载于所述半径1nm以上的空穴的内部，

所述电解质为高分子电解质，担载于空穴内部的所述催化剂金属与所述高分子电解质不接触。

3.如权利要求1或2所述的燃料电池用电极催化剂层，其中，

所述催化剂的BET比表面积为900m²/g载体以上。

4.如权利要求1或2所述的燃料电池用电极催化剂层，其中，

所述催化剂金属是铂或者包含铂和铂以外的金属成分。

5.如权利要求1或2所述的燃料电池用电极催化剂层，其中，

所述电解质为氟系高分子电解质。

6.如权利要求1或2所述的燃料电池用电极催化剂层，其中，

气体即使不通过电解质也可到达的所述催化剂金属的比表面积相对于所述催化剂金属的总比表面积为80％以上。

7.如权利要求1或2所述的燃料电池用电极催化剂层，其中，

所述催化剂载体的BET比表面积为700m²/g载体以上。

8.如权利要求1或2所述的燃料电池用电极催化剂层，其中，

所述电解质为质子传导性高分子电解质。

9.一种燃料电池用电极催化剂层的制造方法，该燃料电池用电极催化剂层为权利要求1～8中任一项所述的燃料电池用电极催化剂层，其中，

具有如下工序：制备包括由BET比表面积为900m²/g载体以上的催化剂载体及担载于所述催化剂载体的含铂的催化剂金属构成的催化剂、电解质、水及醇的混合重量比为60/40以上且不足91/9的水-醇混合溶剂的涂布液，涂布所述涂布液而形成电极催化剂层。

10.如权利要求9所述的方法，其中，

所述醇为选自由甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-丁醇及2-甲基-2-丙醇构成的组的至少一种。