專利名稱：燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用氫與氧的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，能量轉(zhuǎn)換效率高而且在發(fā)電反應(yīng)時(shí)不產(chǎn)生有害物質(zhì)的燃料電
池備受矚目。作為這樣的燃料電池之一，己知有在ioo"c以下的低溫下作
動(dòng)的固體高分子形燃料電池。
固體高分子形燃料電池是具有在燃料極與空氣極之間配置作為電解 質(zhì)膜的固體高分子膜的基本結(jié)構(gòu)，向燃料極供給含有氫的燃料氣體、向空 氣極供給含有氧的氧化劑氣體，利用以下電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的裝置。
燃料極H2—2H+ + 2e— ... (1) 空氣極l/202+2H++2e——H20 ... (2)
陽(yáng)極和陰極分別由層疊催化劑層和氣體擴(kuò)散層的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。各電極的
催化劑層夾持固體高分子膜而對(duì)向配置，構(gòu)成燃料電池。催化劑層是載持
有催化劑的碳粒子被離子交換樹脂粘結(jié)而成的層。氣體擴(kuò)散層成為氧化劑 氣體和燃料氣體的通過(guò)路徑。
在陽(yáng)極中，如所述式(O所示，在被供給的燃料中含有的氫被分解 成氫離子和電子。其中，氫離子在固體高分子電解質(zhì)膜的內(nèi)部向空氣極移 動(dòng)，電子通過(guò)外部電路向空氣極移動(dòng)。另一方面，在陰極中，在向陰極供 給的氧化劑氣體中含有的氧與從燃料極移動(dòng)的氫離子及電子反應(yīng)，如所述 式(2)所示，產(chǎn)生水。這樣，在外部電路中，由于電子從燃料極向空氣 極移動(dòng)，所以電力被取出(參照專利文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)1:特開2002 — 203569號(hào)公報(bào)
如果停止燃料電池，停止向陽(yáng)極供給燃料氣體，則在陽(yáng)極側(cè)混入空氣。 如果在這種狀態(tài)下再起動(dòng)燃料電池，則在燃料氣體的濃度高的上游側(cè)，質(zhì)子經(jīng)由電解質(zhì)膜從陽(yáng)極向陰極傳導(dǎo)。另一方面，在由于混入空氣而燃料氣 體的濃度低的狀態(tài)下的下游側(cè)，在陰極中，進(jìn)行下述式的反應(yīng)，質(zhì)子從陰
極向陽(yáng)極傳導(dǎo)，流動(dòng)反向電流(reverse current)。
具體而言，如圖1所示，在反應(yīng)氣體的上游側(cè)，在夾持電解質(zhì)膜6 的陽(yáng)極2及陰極4中，與通常的電池反應(yīng)相同，分別進(jìn)行下述(3)、 (4) 式所示的反應(yīng)。另一方面，在出口側(cè)(下游側(cè))，在陽(yáng)極2及陰極4中， 分別進(jìn)行下述(5)、 (6)式所示的反應(yīng)，發(fā)生反向電流。由于在出口側(cè)的 陰極4發(fā)生的反應(yīng)(6)式，進(jìn)行在陰極4中使用的催化劑載持用的碳粒 子或離子交換樹脂的氧化、腐蝕，引起電子性能的劣化、短壽命化。
陽(yáng)極H2—2H++2e— ... (3) 陰極02+4H++4e——2H20 ... (4)
陽(yáng)極02+4H++4e_—2H20 ... (5) 陰極C+2H20—C02+4H++4e_... (6)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于這樣的課題而提出的，其目的在于提供一種能夠抑制 在起動(dòng)燃料電池時(shí)產(chǎn)生的反向電流的技術(shù)。
本發(fā)明的某種方式為燃料電池。該燃料電池的特征在于，具備電解 質(zhì)膜，設(shè)置在電解質(zhì)膜的一側(cè)的陽(yáng)極，設(shè)置在電解質(zhì)膜的另一側(cè)的陰極， 陰極含有發(fā)揮電偶極子層功能的形成有微細(xì)孔的多孔碳材料。
這樣，如圖2所示，在反應(yīng)氣體的上游側(cè)，在夾持電解質(zhì)膜6的陽(yáng)極 2及陰極4中，與通常的電池反應(yīng)相同，分別進(jìn)行下述(7)、 (8)式所示 的反應(yīng)。另一方面，在下游側(cè)，在陽(yáng)極2中，盡管進(jìn)行下述(9)式所示 的反應(yīng)，但由于在陰極4偵U，在多孔碳材料8中，進(jìn)行電偶極子層的充電, 所以所述(6)式的反應(yīng)被妨礙，可以抑制催化劑載持用的碳粒子或離子 交換樹脂的氧化、腐蝕等。
上游側(cè)
陽(yáng)極H2—H+ + 2e— ... (7)陰極..02 + 4H++4e_—2H20 ... (8) 下游側(cè)
陽(yáng)極02+4H++4e——2H20 ... (9) 陰極電偶極子層的充電...(10)
其中，在所述方式中，多孔碳材料也可以來(lái)源于碳化物。另外，碳化 物也可以從由碳化鈦、碳化鉬、碳化鎢構(gòu)成的組中選擇。另外，多孔碳材 料的電偶極子層容量也可以為110F/g以上。另外，多孔碳材料的電偶極 子層容量相對(duì)電極面積，也可以為50mF/cr^以上。另外，也可以在多孔 碳材料中混合全氟有機(jī)酸。另外，也可以在多孔碳材料中混合質(zhì)子一電子 混合傳導(dǎo)體。另外，也可以在多孔碳材料上載持催化劑金屬、催化劑金屬 氧化物、催化劑金屬碳化物的任意一種。另外，與反應(yīng)氣體流動(dòng)的上游部 分的陰極中的多孔碳材料的含量相比，反應(yīng)氣體流動(dòng)的下游部分的陰極中 的多孔碳材料的含量多。
利用所述任意一種方式，在起動(dòng)燃料電池時(shí)產(chǎn)生的反向電流被用于電 偶極子層的充電，所以可以抑制碳的氧化。
此外，適當(dāng)組合所述的各要素也可以被包括在利用本發(fā)明申請(qǐng)求得專 利保護(hù)的發(fā)明范圍內(nèi)。
利用本發(fā)明，可以抑制起動(dòng)燃料電池時(shí)的反向電流產(chǎn)生引起的碳材料 的氧化等損壞。


圖1是表示起動(dòng)燃料電池時(shí)發(fā)生的反向電流的原理的圖。 圖2是表示抑制起動(dòng)燃料電池時(shí)發(fā)生的反向電流的原理的圖。 圖3是模式性地表示實(shí)施方式1中的燃料電池的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖4是圖3的A—A線上的截面圖。
圖中，IO —燃料電池，20—固體高分子電解質(zhì)膜，22 —陽(yáng)極，24 —陰 極，26、 30 —催化劑層，28、 32 —?dú)怏w擴(kuò)散層，34、 36—間隔件，50 —單元。
具體實(shí)施方式
以下參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。 (實(shí)施方式1)
圖3是模式性地表示實(shí)施方式1中的燃料電池10的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖4是圖3的A—A線上的截面圖。燃料電池10具備平板狀的單元50， 在該單元50的兩側(cè)設(shè)置間隔件34及間隔件36。在該例中，只顯示了一 個(gè)單元50，也可以構(gòu)成為借助間隔件34或間隔件36層疊多個(gè)單元50的 燃料電池10。單元50具有固體高分子電解質(zhì)膜20、陽(yáng)極22以及陰極24。 陽(yáng)極22具有由催化劑層26及氣體擴(kuò)散層28構(gòu)成的層疊體。同樣，陰極 24具有由催化劑層30及氣體擴(kuò)散層32構(gòu)成的層疊體。陽(yáng)極22的催化劑 層26與陰極24的催化劑層30被設(shè)置成夾持固體高分子電解質(zhì)膜20對(duì)置。
在設(shè)置于陽(yáng)極22側(cè)的間隔件34設(shè)置有氣體流道38。燃料氣體由燃 料供給用的岐管(未圖示)分配于氣體流路38，經(jīng)由氣體流道38向單元 50供給燃料氣體。同樣，在設(shè)置于陰極24側(cè)的間隔件36設(shè)置有氣體流 道40。從氧化劑供給用的岐管(未圖示)向氣體流道40分配氧化劑氣體， 經(jīng)由氣體流道40向單元50供給氧化劑氣體。具體而言，在運(yùn)轉(zhuǎn)燃料電池 10時(shí)，燃料氣體例如氫氣在氣體流道38內(nèi)沿著氣體擴(kuò)散層28的表面， 從上方向下方流通，由此向陽(yáng)極22供給燃料氣體。另一方面，在運(yùn)轉(zhuǎn)燃 料電池10時(shí)，氧化劑氣體例如空氣在氣體流道40內(nèi)沿著氣體擴(kuò)散層32 的表面，從上方向下方流通，由此向陰極24供給氧化劑氣體。這樣，在 單元50內(nèi)發(fā)生反應(yīng)。如果借助氣體擴(kuò)散層28向催化劑層26供給氫氣， 則氣體中的氫成為質(zhì)子，該質(zhì)子在固體高分子電解質(zhì)膜20中向陰極24側(cè) 移動(dòng)。此時(shí)放出的電子向外部電路移動(dòng)，從外部電路向陰極24流入。另 一方面，如果借助氣體擴(kuò)散層32向催化劑層30供給空氣，則氧與質(zhì)子結(jié) 合成為水。結(jié)果，在外部電路中，電子從陽(yáng)極22向陰極24流動(dòng)，可以取 出電力。
固體高分子電解質(zhì)膜20在濕潤(rùn)狀態(tài)下顯示出良好的離子傳導(dǎo)性，發(fā) 揮出作為使質(zhì)子在陽(yáng)極22及陰極24之間移動(dòng)的離子交換膜的功能。固體 高分子電解質(zhì)膜20由含氟聚合物或非氟聚合物等固體高分子材料形成， 例如可以使用磺酸型全氟碳聚合物、聚砜樹脂、含有膦酸基或羧酸基的全 氟碳聚合物等。作為磺酸型全氟碳聚合物的例子，可以舉出那氟恩(于7^才乂)(杜邦公司制注冊(cè)商標(biāo))112等。另外，作為非氟聚合物的例 子，可以舉出已被磺化的芳香族聚醚醚酮、聚砜等。
構(gòu)成陽(yáng)極22的催化劑層26由離子交換樹脂、載持有催化劑的碳粒子
即催化劑載持碳粒子構(gòu)成。離子交換樹脂連接載持有催化劑的碳粒子和固
體高分子電解質(zhì)膜20，具有在二者間傳遞質(zhì)子的作用。離子交換樹脂也 可以由與固體高分子電解質(zhì)膜20相同的高分子材料形成。被載持的催化
劑例如包括鉑、釕、銠、鈀、銥、金等的l種或合金化2種而成的產(chǎn)物；
或者催化劑金屬的氧化物；碳化物等。另外，載持催化劑的碳粒子包括乙 炔黑、荷蘭科琴導(dǎo)電炭黑(ketjenblack)、碳納米管、碳納米洋蔥(carbon nano onion)等。
構(gòu)成陽(yáng)極22的氣體擴(kuò)散層28具有陽(yáng)極氣體擴(kuò)散基材以及涂敷在陽(yáng)極 氣體擴(kuò)散基材的微細(xì)孔層。陽(yáng)極氣體擴(kuò)散基材優(yōu)選由具有電子傳導(dǎo)性的多 孔體構(gòu)成，例如可以使用復(fù)寫紙、碳的織布或無(wú)紡布等。
在陽(yáng)極氣體擴(kuò)散基材涂敷的微細(xì)孔層為混煉導(dǎo)電性粉末和防水劑得 到的糊狀混煉物。作為導(dǎo)電性粉末，例如可以使用炭黑。另外，作為防水 劑，可以使用四氟化乙烯樹脂(PTFE)等氟系樹脂。其中，防水劑優(yōu)選 具有粘結(jié)性。在此，粘結(jié)性是指能夠接合稠度小或容易散開的物質(zhì)使其成 為具有稠度的物質(zhì)(狀態(tài))的性質(zhì)。防水劑通過(guò)具有粘結(jié)性，通過(guò)混煉導(dǎo) 電性粉末和防水劑，可以得到糊。
構(gòu)成陰極24的氣體擴(kuò)散層32具有陰極氣體擴(kuò)散基材以及涂敷在陰極 氣體擴(kuò)散基材的微細(xì)孔層。陰極氣體擴(kuò)散基材優(yōu)選由具有電子傳導(dǎo)性的多 孔體構(gòu)成，例如可以使用復(fù)寫紙、碳的織布或無(wú)紡布等。
在陰極氣體擴(kuò)散基材涂敷的微細(xì)孔層為混煉導(dǎo)電性粉末和防水劑得 到的糊狀混煉物。作為導(dǎo)電性粉末，例如可以使用炭黑。另外，作為防水 劑，可以使用四氟化乙烯樹脂等氟系樹脂。其中，防水劑優(yōu)選具有粘結(jié)性。 防水劑通過(guò)具有粘結(jié)性，通過(guò)混煉導(dǎo)電性粉末和防水劑，可以得到糊。
構(gòu)成陰極24的催化劑層30含有具有電偶極子層功能的形成有微細(xì)孔 的多孔碳材料及離子交換樹脂。作為多孔碳材料，優(yōu)選使用碳化物來(lái)源的 碳。碳化物來(lái)源的碳優(yōu)選具有l(wèi)nm以下的微細(xì)孔。在該微細(xì)孔中，由于 形成電偶極子層，所以碳化物來(lái)源的碳與荷蘭科琴導(dǎo)電炭黑或活性碳等相比，具有極大的電偶極子層容量。碳化物來(lái)源的碳的電偶極子層容量?jī)?yōu)選為110F/g以上，更優(yōu)選為125F/g以上，進(jìn)而優(yōu)選為140F/g以上。另夕卜， 碳化物來(lái)源的碳的電偶極子層容量相對(duì)陰極電極面積，優(yōu)選為10mF/cm2 以上，更優(yōu)選為50mF/cri^以上。通過(guò)使電偶極子層容量在50 mF/cm2以 上，碳化物來(lái)源的碳的電偶極子層中的充電量可以充分地抑制碳的氧化。作為成為多孔碳材料的原料的碳化物，可以舉出碳化鈦、碳化鉬、碳 化鎢等。從碳化物制作多孔碳材料的方法如后述。在本實(shí)施方式中，在多孔碳材料的至少一部分載持有催化劑金屬。作 為催化劑金屬，可以舉出鉑、鈀、銥、釕等金屬或這些金屬的合金。其中， 催化劑金屬也可以作為氧化物、碳化物存在。這樣，多孔碳材料不僅起到 作為電偶極子層的功能，而且也可以起到作為催化劑載體的功能，可以實(shí) 現(xiàn)多孔碳材料的多功能化，而且還消除了另外準(zhǔn)備催化劑載體的必要。離子交換樹脂連接載持有催化劑的碳粒子和固體高分子電解質(zhì)膜 20，具有在二者間傳遞質(zhì)子的作用。離子交換樹脂由與固體高分子電解質(zhì) 膜20相同的高分子材料形成即可。利用所述說(shuō)明的燃料電池的結(jié)構(gòu)，在起動(dòng)燃料電池時(shí)，進(jìn)行在陰極 24中含有的碳化物來(lái)源的多孔碳材料的微細(xì)孔中形成的電偶極子層的充 電，可以抑制陰極24中含有的碳材料的氧化、腐蝕。其中，優(yōu)選與陰極 24內(nèi)的反應(yīng)氣體的上游側(cè)的碳化物來(lái)源的多孔碳材料的含量相比，下游 側(cè)的碳化物來(lái)源的多孔碳材料的含量多。這樣，在起動(dòng)燃料電池時(shí)，在陽(yáng) 極22中容易殘存空氣的反應(yīng)氣體下游側(cè)，可以有效地抑制反向電流的發(fā) 生。具體而言，優(yōu)選在陰極24的下游側(cè)一半中含有的碳化物來(lái)源的多孔 碳材料的含量(wt%)多于陰極24的上游側(cè)一半中含有的碳化物來(lái)源的 多孔碳材料的含量(wt%)。(多孔碳材料的制作方法)用作多孔碳材料的碳化物來(lái)源的碳(CDC: carbide-derived carbons) 可以利用碳化物的高溫氯化處理制造。具體而言，利用碳化物的高溫氯化 處理，作為氯化物除去金屬及準(zhǔn)金屬，得到空位體積為50 80%的納米 多孔性碳。碳化物來(lái)源的碳中的原子水平的多孔性的控制可以通過(guò)將碳化 物的晶格用作模子，最優(yōu)化氯化處理的參數(shù)，來(lái)控制每層的金屬抽提來(lái)實(shí)現(xiàn)。碳化物來(lái)源的碳的孔尺寸的分布狹窄，可以在約0.5nm 約3nm的范 圍內(nèi)，以比0.05nm更好的精密度調(diào)整。其中，關(guān)于碳化物來(lái)源的碳，通 過(guò)參照Science,313,1760 (2006)而插入到本發(fā)明。(催化劑層的制作方法) 首先，按照所述多孔碳材料的制作方法，制作具有0.6nm 2.25nm的 細(xì)孔、電偶極子層容量為125F/g的碳化鈦來(lái)源的碳。然后，在碳化鈦來(lái) 源的碳5g中加入乙醇水溶液50ml，進(jìn)行超聲波分散。然后，在含有碳化 鈦來(lái)源的碳的乙醇水溶液中加入二硝基二胺鉑10wt^硝酸溶液82g，進(jìn)行 1小時(shí)超聲波分散。接著，在恒溫槽內(nèi)，在8(TC下保持得到的混合物24 小時(shí)，除去溶劑。在10%氫、90%氬氣氛下，在20(TC下保持得到的粉末 (碳化鈦來(lái)源的碳和二硝基二胺鉑的混合物)4小時(shí)，可以在碳化鈦來(lái)源 的碳上載持鉑。在得到的鉑載持碳(碳碳化鈦來(lái)源)7質(zhì)量份中混合那 氟恩(于7一才y)(注冊(cè)商標(biāo))3重量份，制作催化劑漿。得到的催化 劑漿利用網(wǎng)板印刷或噴射等立即在電解質(zhì)膜的陰極側(cè)涂敷，也可以在構(gòu)成 陰極的氣體擴(kuò)散層上涂敷。(實(shí)施方式2)實(shí)施方式2中的燃料電池除了構(gòu)成陰極24的擴(kuò)散層30以外，與圖3 及圖4所示的實(shí)施方式1的構(gòu)成相同。所以，對(duì)與實(shí)施方式1相同的構(gòu)成 省略說(shuō)明，對(duì)實(shí)施方式2具備的構(gòu)成陰極24的催化劑層30進(jìn)行說(shuō)明。構(gòu)成實(shí)施方式2的陰極24的催化劑層30具有載持催化劑金屬的碳、 碳化物來(lái)源的多孔碳材料以及離子交換樹脂。被碳載持的催化劑金屬例如可以使用鉑、釕、銠、鈀、鈷、鎳、銅等 的1種或合金化2種而成的產(chǎn)物等，另外，也可以為所述催化劑金屬的氧 化物或碳化物。另外，載持催化劑的碳粒子可以使用乙炔黑、荷蘭科琴導(dǎo) 電炭黑、碳納米管、碳納米洋蔥等。碳化物來(lái)源的多孔碳材料及離子交換樹脂可以使用與實(shí)施方式1相 同的材料。另外，通過(guò)在碳化物來(lái)源的多孔材料中混合分子量低于全氟碳 聚合物的全氟有機(jī)酸，可以使微細(xì)孔中的電偶極子層容量增加。具體而言， 還可以使用CF3CH2OH、 CF3(CF2)CH2OH、 CF3CF2CH2OH、 CF3CF20H等。 通過(guò)混合具有質(zhì)子一電子混合傳導(dǎo)性的材料，也可以使電偶極子層容量增加。具體而言，可以利用層狀釕氧化物、鈣鈦礦型氧化物或由它們衍生的 納米片等。利用以上構(gòu)成，通過(guò)使用以往的碳粒子作為催化劑載持粒子，可以降 低成本的同時(shí)，可以利用碳化物來(lái)源的多孔碳材料抑制起動(dòng)燃料電池時(shí)發(fā) 生的反向電流引起的碳材料的氧化、腐蝕。 (催化劑層的制作方法) 以6: 1: 3的重量比混合鉑載持碳(碳荷蘭科琴導(dǎo)電炭黑、鉬碳 的重量比1:1)和利用所述順序制作的碳化鈦來(lái)源的碳以及用作離子交 換樹脂的那氟恩(于7^才^)，利用網(wǎng)板印刷形成陰極催化劑層。 (實(shí)施方式3)實(shí)施方式3中的燃料電池除了構(gòu)成陰極24的擴(kuò)散層30以外，與圖3 及圖4所示的實(shí)施方式1的構(gòu)成相同。所以，對(duì)與實(shí)施方式1相同的構(gòu)成 省略說(shuō)明，對(duì)實(shí)施方式3具備的構(gòu)成陰極24的催化劑層30進(jìn)行說(shuō)明。構(gòu)成實(shí)施方式3的陰極24的催化劑層30具有載持催化劑金屬的碳、 載持催化劑金屬的碳化物來(lái)源的多孔碳材料以及離子交換樹脂。載持催化劑金屬的碳可以使用與實(shí)施方式2相同的材料。載持催化劑 金屬的碳化物來(lái)源的多孔碳材料以及離子交換樹脂可以使用與實(shí)施方式l 相同的材料。利用以上構(gòu)成，通過(guò)使用以往的碳粒子作為催化劑載持粒子，可以降 低成本的同時(shí)，還可以使其具有利用碳化物來(lái)源的多孔碳材料抑制起動(dòng)燃 料電池時(shí)發(fā)生的反向電流引起的碳材料的氧化、腐蝕的功能和作為催化劑 載體的功能。(實(shí)施方式4)實(shí)施方式4中的燃料電池除了構(gòu)成陰極24的擴(kuò)散層30以外，與圖3 及圖4所示的實(shí)施方式1的構(gòu)成相同。所以，對(duì)與實(shí)施方式1相同的構(gòu)成 省略說(shuō)明，對(duì)實(shí)施方式4具備的構(gòu)成陰極24的催化劑層30進(jìn)行說(shuō)明。構(gòu)成實(shí)施方式4的陰極24的催化劑層30具有不需要催化劑載體的鉑 黑等催化劑金屬、碳化物來(lái)源的多孔碳材料以及離子交換樹脂。碳化物來(lái) 源的多孔碳材料以及離子交換樹脂可以使用與實(shí)施方式1相同的材料。利用以上構(gòu)成，在使用不需要催化劑載體的催化劑金屬的情況下，可以利用碳化物來(lái)源的多孔碳材料抑制起動(dòng)燃料電池時(shí)發(fā)生的反向電流引 起的離子交換樹脂的氧化、腐蝕。本發(fā)明不限定于所述各實(shí)施方式，基于從業(yè)者的知識(shí)，也可以加入各 種設(shè)計(jì)變更等的變形，加入這樣的變形的實(shí)施方式也能夠包括在本發(fā)明的 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池，其特征在于，具有電解質(zhì)膜，設(shè)置在所述電解質(zhì)膜的一側(cè)的陽(yáng)極，設(shè)置在所述電解質(zhì)膜的另一側(cè)的陰極，所述陰極含有發(fā)揮電偶極子層功能的形成有微細(xì)孔的多孔碳材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池，其特征在于， 所述多孔碳材料來(lái)源于碳化物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池，其特征在于， 所述碳化物從由碳化鈦、碳化鉬、碳化鎢構(gòu)成的組中選擇。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于， 所述多孔碳材料的電偶極子層容量為110F/g以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于， 所述多孔碳材料的電偶極子層容量相對(duì)電極面積為50mF/cm2以上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于， 所述多孔碳材料中混合有全氟有機(jī)酸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于， 所述多孔碳材料中混合有質(zhì)子一電子混合傳導(dǎo)體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于， 所述多孔碳材料中載持有催化劑金屬、催化劑金屬氧化物、催化劑金屬碳化物的任意一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8中任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于， 與反應(yīng)氣體流動(dòng)的上游部分的所述陰極中的所述多孔碳材料的含量相比，反應(yīng)氣體流動(dòng)的下游部分的所述陰極中的所述多孔碳材料的含量
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以抑制起動(dòng)燃料電池時(shí)產(chǎn)生的反向電流引起的陰極中含有的碳材料被氧化或腐蝕的燃料電池。燃料電池(10)具有平板狀的單元(50)，在該單元(50)的兩側(cè)設(shè)置有間隔件(34)及間隔件(36)。單元(50)具有固體高分子電解質(zhì)膜(20)、陽(yáng)極(22)及陰極(24)。陽(yáng)極(22)具有由催化劑層(26)及氣體擴(kuò)散層(28)構(gòu)成的層疊體。同樣，陰極(24)具有由催化劑層(30)及氣體擴(kuò)散層(32)構(gòu)成的層疊體。催化劑層(30)含有發(fā)揮電偶極子層功能的形成有微細(xì)孔的多孔碳材料以及離子交換樹脂。在多孔碳材料的至少一部分載持有鉑等催化劑金屬。作為多孔碳材料，可以優(yōu)選使用碳化物來(lái)源的碳。碳化物來(lái)源的碳優(yōu)選具有1nm以下的微細(xì)孔。
文檔編號(hào)H01M4/86GK101276927SQ20081008761
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者坂本滋, 松岡孝司 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社