[發明專利]燃料電池用碳粉末以及使用該燃料電池用碳粉末的催化劑、電極催化劑層、膜電極接合體及燃料電池

在審

• 申請號: 201780016662.X
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN108780900A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 奧井武彥;田中裕行;在原一樹;真鹽徹也;大間敦史;森下隆廣;初代善夫
• 申請（專利權）人: 日產自動車株式會社;東洋炭素株式會社
• 主分類號: H01M4/96
• 分類號: H01M4/96;B01J23/42;B01J35/10;C01B32/00;H01M4/86;H01M4/90;H01M4/92;H01M8/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張勁松

本發明提供一種能夠提供具有高性能的催化劑的碳粉末及催化劑。燃料電池用碳粉末以碳為主要成分，其中，將在惰性氣體環境中以1800℃進行1小時熱處理時的通過XRD分析觀測的存在于2θ＝22.5°～25°的位置的峰值0的面積設為A，將通過XRD分析觀測的存在于2θ＝26°的位置的峰值1的面積設為B的情況下，峰值1的面積B相對于峰值0的面積A之比(B/A)超過0且0.15以下。

技術領域

本發明涉及燃料電池用碳粉末，特別是涉及燃料電池催化劑用碳粉末、以及使用該燃料電池用碳粉末的催化劑、電極催化劑層、膜電極接合體及燃料電池。

背景技術

例如，與固體氧化物型燃料電池及熔融碳酸鹽型燃料電池等其它類型的燃料電池相比，使用質子傳導性固體高分子膜的固體高分子型燃料電池(PEFC)在低溫下工作。因此，固體高分子型燃料電池作為固定用電源、汽車等的移動體用動力源被期待，也已經開始其實用。

這種固體高分子型燃料電池中通常使用以Pt(鉑)或Pt合金為代表的昂貴的金屬催化劑。另外，作為擔載(負載)金屬催化劑的載體，為了使上述金屬催化劑進行高擔載(高負載)及高分散，而使用比表面積較大的碳載體或摻雜的碳載體。但是，現有的碳載體并沒有最大地產生碳材料的特質且沒有充分實現被擔載的鉑的活性。

為了解決上述課題，例如，專利文獻1中記載一種在摻雜了氮原子及硼原子的至少一方的平均粒徑45μm以下的碳合金微粒子(碳基材)上擔載了鉑或鉑合金的燃料電池用電極催化劑。專利文獻1所記載的碳合金微粒子記載有：由于有電子、化學活性的邊緣面增加，因此，擔載鉑的催化劑呈現高的活性。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：(日本)特開2007-311026號公報

發明所要解決的課題

但是，專利文獻1所記載的催化劑根據用途(例如，車輛用的燃料電池)不能呈現充分的活性。

發明內容

因此，本發明是鑒于上述情況而創立的，其目的在于，提供一種在催化劑金屬擔載時能夠發揮高催化劑活性燃料電池用碳粉末。

本發明的另一目的在于，提供發電性能及/或耐久性優異的催化劑、電極催化劑層、膜電極接合體及燃料電池。

用于解決課題的技術方案

本發明人等為了解決上述問題進行了銳意研究，結果發現，通過將具有特定的結晶性的燃料電池用碳粉末用作載體而解決上述課題，并最終完成本發明。

附圖說明

圖1是表示本發明的一實施方式的固體高分子型燃料電池的基本構成的概略剖面圖。圖1中，1表示固體高分子型燃料電池(PEFC)，2表示固體高分子電解質膜，3a表示陽極催化劑層，3c表示陰極催化劑層，4a表示陽極氣體擴散層，4c表示陰極氣體擴散層，5a表示陽極隔膜，5c表示陰極隔膜，6a表示陽極氣體流路，6c表示陰極氣體流路，7表示制冷劑流路，10表示膜電極接合體(MEA)。

具體實施方式

本發明的燃料電池用碳粉末(本說明書中，也簡稱為“碳粉末”或“本發明的碳粉末”)以碳為主要成分。在此，“以碳為主要成分”是包含僅由碳構成、實際上由碳構成雙方的概念，也可以含有碳以外的元素。“實際上由碳構成”是指，碳粉末整體的98重量％以上，優選整體的99.5重量％以上(上限：低于100重量％)由碳構成。

另外，本發明的燃料電池用碳粉末滿足下述結構(i)：