JP2001216991A - 燃料電池性能評価装置およびその評価方法、燃料電池用電極触媒の比表面積評価装置およびその評価方法、並びに燃料電池用電極触媒およびその製造方法 - Google Patents
燃料電池性能評価装置およびその評価方法、燃料電池用電極触媒の比表面積評価装置およびその評価方法、並びに燃料電池用電極触媒およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池性能の評価を簡便かつ正確に行う
こと。 【解決手段】電極触媒試料Ｓを試料載置台１１０に載置
して水素ガス供給装置２００を介して８０℃の水素ガス
を１５分間にわたって試料収容装置１００内に流通させ
る。次に一酸化炭素ガス供給装置３００を介して１００
％一酸化炭素ガスを試料収容装置１００内にパルス注入
し、一酸化炭素ガス検出装置４００によって排出された
一酸化炭素ガス量を検出する。演算装置６００は、供給
された一酸化炭素ガス量から検出された一酸化炭素ガス
量を差し引くことで電極触媒試料Ｓに吸着された一酸化
炭素ガス量を算出し、算出された電極触媒の一酸化炭素
ガス吸着量と燃料電池の出力電圧との相関関係から燃料
電池の出力電圧を算出する。
こと。 【解決手段】電極触媒試料Ｓを試料載置台１１０に載置
して水素ガス供給装置２００を介して８０℃の水素ガス
を１５分間にわたって試料収容装置１００内に流通させ
る。次に一酸化炭素ガス供給装置３００を介して１００
％一酸化炭素ガスを試料収容装置１００内にパルス注入
し、一酸化炭素ガス検出装置４００によって排出された
一酸化炭素ガス量を検出する。演算装置６００は、供給
された一酸化炭素ガス量から検出された一酸化炭素ガス
量を差し引くことで電極触媒試料Ｓに吸着された一酸化
炭素ガス量を算出し、算出された電極触媒の一酸化炭素
ガス吸着量と燃料電池の出力電圧との相関関係から燃料
電池の出力電圧を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池電極に固
定される電極触媒の比表面積の評価技術、燃料電池の性
能評価技術、およびこれら評価技術によって評価された
電極触媒、およびその電極触媒を備える燃料電池に関す
る。
定される電極触媒の比表面積の評価技術、燃料電池の性
能評価技術、およびこれら評価技術によって評価された
電極触媒、およびその電極触媒を備える燃料電池に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電極触媒性能は燃料電池性能を左右する
１つの要素であり、燃料電池性能を評価する一つの手法
として、これまで多くの電極触媒性能の評価技術が提案
されてきた。従来より実施されている電極触媒の評価で
は、燃料電池を形成した後に電池を放電させて出力電位
を測定する方法、あるいは、電極触媒を電解液中に浸し
て電位をスイープして電流を測定するサイクリックボル
タンメトリ法（ＣＶ法）が知られている。これら従来の
電極触媒性能評価方法は、いずれも電極触媒に対して通
電を行う電気化学的な評価方法であった。
１つの要素であり、燃料電池性能を評価する一つの手法
として、これまで多くの電極触媒性能の評価技術が提案
されてきた。従来より実施されている電極触媒の評価で
は、燃料電池を形成した後に電池を放電させて出力電位
を測定する方法、あるいは、電極触媒を電解液中に浸し
て電位をスイープして電流を測定するサイクリックボル
タンメトリ法（ＣＶ法）が知られている。これら従来の
電極触媒性能評価方法は、いずれも電極触媒に対して通
電を行う電気化学的な評価方法であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、研究
開発の盛んな燃料電池は複数の単電池の積層体であり、
単電池は膜−電極接合体（ＭＥＡ）を両側からセパレー
タで挟むことによって形成される。一般的に、燃料電池
に所期の性能を望む場合には積層体を構成する個々のＭ
ＥＡに対して所望値以上の性能を有することが要求され
る。したがって、電池形成後に電極触媒の評価を行う場
合には、ＭＥＡ単位にて評価を行う必要があると共に、
各ＭＥＡの出力電流は微弱であるため金属イオンの付着
に細心の注意を払う必要があるなど測定に手間を要し
た。さらに、その形成に手間を要すると共に所望の特性
を得るための調整が困難であるＭＥＡを形成してからで
なければ電極触媒を評価することができないという問題
がある。
開発の盛んな燃料電池は複数の単電池の積層体であり、
単電池は膜−電極接合体（ＭＥＡ）を両側からセパレー
タで挟むことによって形成される。一般的に、燃料電池
に所期の性能を望む場合には積層体を構成する個々のＭ
ＥＡに対して所望値以上の性能を有することが要求され
る。したがって、電池形成後に電極触媒の評価を行う場
合には、ＭＥＡ単位にて評価を行う必要があると共に、
各ＭＥＡの出力電流は微弱であるため金属イオンの付着
に細心の注意を払う必要があるなど測定に手間を要し
た。さらに、その形成に手間を要すると共に所望の特性
を得るための調整が困難であるＭＥＡを形成してからで
なければ電極触媒を評価することができないという問題
がある。
【０００４】一般的に、燃料電池用の電極触媒は、カー
ボン担体上に白金等の貴金属が担持されてなり、電解質
バインダと共に電解質膜上に固定されてＭＥＡを形成す
る。カーボンは、一般的に２０〜１００ｎｍ程度の粒径
を有すると共にカーボン原子（一次粒子）同士が堅く吸
着し合い二次粒子（アグロメレート）を形成する特徴を
有している。これに対して、白金の粒子径は約２〜３ｎ
ｍ、電解質バインダの粒子径はカーボンの一次粒子間寸
法より大きいため、電解質バインダはカーボンの一次粒
子間に入り込むことができず、結果として一部の白金は
化学反応に寄与することはできない。ここで、電極触媒
を電解液中に浸して測定が実施されるＣＶ法では、用い
られる電解液の粒子径はカーボンの一次粒子間寸法より
も小さく、電解液は本来電解質バインダと接触していな
い白金（触媒反応に寄与しない白金）とも接触する。し
たがって、反応に寄与しない白金を含めて電極触媒性能
を評価してしまうことになり、電極触媒性能（燃料電池
性能）の正確な評価を実行できないという問題があっ
た。
ボン担体上に白金等の貴金属が担持されてなり、電解質
バインダと共に電解質膜上に固定されてＭＥＡを形成す
る。カーボンは、一般的に２０〜１００ｎｍ程度の粒径
を有すると共にカーボン原子（一次粒子）同士が堅く吸
着し合い二次粒子（アグロメレート）を形成する特徴を
有している。これに対して、白金の粒子径は約２〜３ｎ
ｍ、電解質バインダの粒子径はカーボンの一次粒子間寸
法より大きいため、電解質バインダはカーボンの一次粒
子間に入り込むことができず、結果として一部の白金は
化学反応に寄与することはできない。ここで、電極触媒
を電解液中に浸して測定が実施されるＣＶ法では、用い
られる電解液の粒子径はカーボンの一次粒子間寸法より
も小さく、電解液は本来電解質バインダと接触していな
い白金（触媒反応に寄与しない白金）とも接触する。し
たがって、反応に寄与しない白金を含めて電極触媒性能
を評価してしまうことになり、電極触媒性能（燃料電池
性能）の正確な評価を実行できないという問題があっ
た。
【０００５】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、燃料電池性能の評価を簡便かつ正確に
行うことを目的とする。また、電極触媒の比表面積の評
価を簡便かつ正確に行うことを目的とする。さらに、こ
れらの評価技術を用いて性能の高い電極触媒および燃料
電池を提供することを目的とする。またさらに、ガス反
応電極の性能評価を簡便且つ正確に行うことを目的とす
る。
れたものであり、燃料電池性能の評価を簡便かつ正確に
行うことを目的とする。また、電極触媒の比表面積の評
価を簡便かつ正確に行うことを目的とする。さらに、こ
れらの評価技術を用いて性能の高い電極触媒および燃料
電池を提供することを目的とする。またさらに、ガス反
応電極の性能評価を簡便且つ正確に行うことを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために本発明の第１の態様は、燃料電
池の性能を評価する装置を提供する。本発明の第１の態
様に係る装置は、前記燃料電池に用いられる電極触媒を
収容する収容装置と、前記収容装置と連通されており、
前記収容装置内に所定量の一酸化炭素を供給する一酸化
炭素供給装置と、前記収容装置に連通されており、前記
収容装置から排出された一酸化炭素量を検出する一酸化
炭素検出装置と、前記一酸化炭素供給装置によって供給
された一酸化炭素量と前記一酸化炭素検出装置により検
出された一酸化炭素量とに基づいて前記電極触媒に吸着
された一酸化炭素の吸着量を算出する一酸化炭素吸着量
算出手段と、算出された前記一酸化炭素吸着量から前記
燃料電池の出力電位を算出する燃料電池性能算出手段と
を備えることを特徴とする。
記課題を解決するために本発明の第１の態様は、燃料電
池の性能を評価する装置を提供する。本発明の第１の態
様に係る装置は、前記燃料電池に用いられる電極触媒を
収容する収容装置と、前記収容装置と連通されており、
前記収容装置内に所定量の一酸化炭素を供給する一酸化
炭素供給装置と、前記収容装置に連通されており、前記
収容装置から排出された一酸化炭素量を検出する一酸化
炭素検出装置と、前記一酸化炭素供給装置によって供給
された一酸化炭素量と前記一酸化炭素検出装置により検
出された一酸化炭素量とに基づいて前記電極触媒に吸着
された一酸化炭素の吸着量を算出する一酸化炭素吸着量
算出手段と、算出された前記一酸化炭素吸着量から前記
燃料電池の出力電位を算出する燃料電池性能算出手段と
を備えることを特徴とする。
【０００７】本発明の第１の態様によれば、一酸化炭素
供給装置によって供給された一酸化炭素量と一酸化炭素
検出装置により検出された一酸化炭素量とに基づいて電
極触媒に吸着された一酸化炭素の吸着量を算出する一酸
化炭素吸着量算出手段と、算出された一酸化炭素吸着量
から燃料電池の出力電位を算出する燃料電池性能算出手
段とを備えるので、一酸化炭素の吸着量に基づいて電極
性能の評価を簡便かつ正確に行うことができる。
供給装置によって供給された一酸化炭素量と一酸化炭素
検出装置により検出された一酸化炭素量とに基づいて電
極触媒に吸着された一酸化炭素の吸着量を算出する一酸
化炭素吸着量算出手段と、算出された一酸化炭素吸着量
から燃料電池の出力電位を算出する燃料電池性能算出手
段とを備えるので、一酸化炭素の吸着量に基づいて電極
性能の評価を簡便かつ正確に行うことができる。
【０００８】本発明の第１の態様において、前記燃料電
池性能算出手段は、前記電極触媒の比表面積を介した前
記一酸化炭素吸着量と前記燃料電池の出力電位との相関
関係に基づいて前記燃料電池の出力電位を算出すること
ができる。すなわち、電極触媒の比表面積を介して一酸
化炭素吸着量と燃料電池の出力電位とが関連付けられ、
その結果、一酸化炭素吸着量を求めることにより燃料電
池の出力電位を求めることができる。
池性能算出手段は、前記電極触媒の比表面積を介した前
記一酸化炭素吸着量と前記燃料電池の出力電位との相関
関係に基づいて前記燃料電池の出力電位を算出すること
ができる。すなわち、電極触媒の比表面積を介して一酸
化炭素吸着量と燃料電池の出力電位とが関連付けられ、
その結果、一酸化炭素吸着量を求めることにより燃料電
池の出力電位を求めることができる。
【０００９】本発明の第１の態様は、前記収容装置と連
通されており、前記一酸化炭素供給装置による一散炭素
の供給に先立って還元剤を前記収容装置に供給して前記
電極触媒を燃料電池の動作温度範囲の温度で還元する還
元剤供給装置を更に備えても良い。かかる場合には、電
極触媒が燃料電池が動作する温度範囲の温度で還元され
るので、電極触媒に発生するシンタリングを防止するこ
とができる。
通されており、前記一酸化炭素供給装置による一散炭素
の供給に先立って還元剤を前記収容装置に供給して前記
電極触媒を燃料電池の動作温度範囲の温度で還元する還
元剤供給装置を更に備えても良い。かかる場合には、電
極触媒が燃料電池が動作する温度範囲の温度で還元され
るので、電極触媒に発生するシンタリングを防止するこ
とができる。
【００１０】本発明の第２の態様は、燃料電池に用いら
れる電極触媒の比表面積を評価する装置を提供する。本
発明の第２の態様に係る装置は、前記電極触媒を収容す
る収容装置と、前記収容装置と連通されており、還元剤
を前記収容装置に供給して前記電極触媒を燃料電池の動
作温度範囲の温度にて還元する還元剤供給装置と、前記
収容装置と連通されており、前記還元剤による還元後に
前記収容装置内に一酸化炭素を供給する一酸化炭素供給
装置と、前記収容装置に連通されており、前記収容装置
から排出された一酸化炭素量を検出する一酸化炭素検出
装置と、前記一酸化炭素供給装置によって供給された一
酸化炭素量と前記一酸化炭素検出装置により検出された
一酸化炭素量とに基づいて前記電極触媒に吸着された一
酸化炭素の吸着量を算出する一酸化炭素吸着量算出手段
と、算出された一酸化炭素吸着量から前記電極触媒の比
表面積を算出する比表面積算出手段とを備えることを特
徴とする。
れる電極触媒の比表面積を評価する装置を提供する。本
発明の第２の態様に係る装置は、前記電極触媒を収容す
る収容装置と、前記収容装置と連通されており、還元剤
を前記収容装置に供給して前記電極触媒を燃料電池の動
作温度範囲の温度にて還元する還元剤供給装置と、前記
収容装置と連通されており、前記還元剤による還元後に
前記収容装置内に一酸化炭素を供給する一酸化炭素供給
装置と、前記収容装置に連通されており、前記収容装置
から排出された一酸化炭素量を検出する一酸化炭素検出
装置と、前記一酸化炭素供給装置によって供給された一
酸化炭素量と前記一酸化炭素検出装置により検出された
一酸化炭素量とに基づいて前記電極触媒に吸着された一
酸化炭素の吸着量を算出する一酸化炭素吸着量算出手段
と、算出された一酸化炭素吸着量から前記電極触媒の比
表面積を算出する比表面積算出手段とを備えることを特
徴とする。
【００１１】本発明の第２の態様によれば、還元剤を収
容装置に供給して電極触媒を燃料電池が動作する温度範
囲の温度で還元する還元剤供給装置を備えるので、電極
触媒に発生するシンタリングを防止することができる。
また、一酸化炭素供給装置によって供給された一酸化炭
素量と一酸化炭素検出装置により検出された一酸化炭素
量とに基づいて電極触媒に吸着された一酸化炭素の吸着
量を算出する一酸化炭素吸着量算出手段と、算出された
一酸化炭素吸着量から電極触媒の比表面積を算出する比
表面積算出手段とを備えるので、燃料電池に用いられる
電極触媒の比表面積の測定を簡便かつ正確に行うことが
できる。
容装置に供給して電極触媒を燃料電池が動作する温度範
囲の温度で還元する還元剤供給装置を備えるので、電極
触媒に発生するシンタリングを防止することができる。
また、一酸化炭素供給装置によって供給された一酸化炭
素量と一酸化炭素検出装置により検出された一酸化炭素
量とに基づいて電極触媒に吸着された一酸化炭素の吸着
量を算出する一酸化炭素吸着量算出手段と、算出された
一酸化炭素吸着量から電極触媒の比表面積を算出する比
表面積算出手段とを備えるので、燃料電池に用いられる
電極触媒の比表面積の測定を簡便かつ正確に行うことが
できる。
【００１２】本発明の第２の態様において、前記還元剤
は、例えば、水素ガスである。また前記還元を実施する
温度は６０℃〜１５０℃の範囲にあり、また、前記電極
触媒はカーボン担体とそのカーボン担体に担持される白
金とから形成されていても良い。
は、例えば、水素ガスである。また前記還元を実施する
温度は６０℃〜１５０℃の範囲にあり、また、前記電極
触媒はカーボン担体とそのカーボン担体に担持される白
金とから形成されていても良い。
【００１３】本発明の第３の態様は、燃料電池の性能を
評価する方法を提供する。本発明の第３の態様に係る方
法は、前記燃料電池に用いられる電極触媒が収容されて
いる収容装置内に一酸化炭素を供給し、前記電極触媒に
吸着された一酸化炭素の吸着量を算出し、算出された前
記一酸化炭素吸着量から前記燃料電池の出力電位を算出
することを特徴として備える。
評価する方法を提供する。本発明の第３の態様に係る方
法は、前記燃料電池に用いられる電極触媒が収容されて
いる収容装置内に一酸化炭素を供給し、前記電極触媒に
吸着された一酸化炭素の吸着量を算出し、算出された前
記一酸化炭素吸着量から前記燃料電池の出力電位を算出
することを特徴として備える。
【００１４】本発明の第３の態様によれば、電極触媒に
吸着された一酸化炭素の吸着量を算出し、算出された一
酸化炭素吸着量から燃料電池の出力電位を算出するの
で、燃料電池性能の評価を簡便且つ正確に行うことがで
きる。
吸着された一酸化炭素の吸着量を算出し、算出された一
酸化炭素吸着量から燃料電池の出力電位を算出するの
で、燃料電池性能の評価を簡便且つ正確に行うことがで
きる。
【００１５】本発明の第３の態様は更に、前記一酸化炭
素の供給に先立って、前記収容装置内に水素ガスを供給
して燃料電池の動作温度範囲の温度にて前記電極触媒を
還元することができる。本発明の第３の態様によれば、
水素ガスを収容装置に供給して燃料電池が動作する温度
範囲の温度にて電極触媒を還元するので、電極触媒に発
生するシンタリングを防止することができる。
素の供給に先立って、前記収容装置内に水素ガスを供給
して燃料電池の動作温度範囲の温度にて前記電極触媒を
還元することができる。本発明の第３の態様によれば、
水素ガスを収容装置に供給して燃料電池が動作する温度
範囲の温度にて電極触媒を還元するので、電極触媒に発
生するシンタリングを防止することができる。
【００１６】本発明の第４の態様は、燃料電池に用いら
れる電極触媒の比表面積を評価する方法を提供する。本
発明の第４の態様に係る方法は、前記電極触媒が収容さ
れている収容装置内に水素ガスを供給して燃料電池の動
作温度範囲の温度にて前記電極触媒を還元し、還元が終
了した後に前記収容装置内に一酸化炭素を供給し、前記
電極触媒に吸着された一酸化炭素の吸着量を算出し、算
出された一酸化炭素吸着量から前記電極触媒の比表面積
を算出することを特徴として備える。
れる電極触媒の比表面積を評価する方法を提供する。本
発明の第４の態様に係る方法は、前記電極触媒が収容さ
れている収容装置内に水素ガスを供給して燃料電池の動
作温度範囲の温度にて前記電極触媒を還元し、還元が終
了した後に前記収容装置内に一酸化炭素を供給し、前記
電極触媒に吸着された一酸化炭素の吸着量を算出し、算
出された一酸化炭素吸着量から前記電極触媒の比表面積
を算出することを特徴として備える。
【００１７】本発明の第４の態様によれば、水素ガスを
収容装置に供給して燃料電池が動作する温度範囲の温度
にて電極触媒を還元するので、電極触媒に発生するシン
タリングを防止することができる。また、電極触媒に吸
着された一酸化炭素の吸着量を算出し、算出された一酸
化炭素吸着量から電極触媒の比表面積を算出するので、
電極触媒の比表面積の評価を簡便且つ正確に行うことが
できる。
収容装置に供給して燃料電池が動作する温度範囲の温度
にて電極触媒を還元するので、電極触媒に発生するシン
タリングを防止することができる。また、電極触媒に吸
着された一酸化炭素の吸着量を算出し、算出された一酸
化炭素吸着量から電極触媒の比表面積を算出するので、
電極触媒の比表面積の評価を簡便且つ正確に行うことが
できる。
【００１８】本発明の第４の態様において、前記還元実
行温度は、例えば、６０℃〜１５０℃の範囲にある。な
お、より実用的な還元実行温度は、例えば、６０℃〜９
０℃の範囲にある。
行温度は、例えば、６０℃〜１５０℃の範囲にある。な
お、より実用的な還元実行温度は、例えば、６０℃〜９
０℃の範囲にある。
【００１９】本発明の第５の態様は、燃料電池に用いら
れる電極触媒の製造方法を提供する。本発明の第５の態
様に係る製造方法は、比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上
のカーボン担体に所定担持密度の白金を担持させること
を特徴とする。
れる電極触媒の製造方法を提供する。本発明の第５の態
様に係る製造方法は、比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上
のカーボン担体に所定担持密度の白金を担持させること
を特徴とする。
【００２０】本発明の第５の態様によれば、性能の高い
燃料電池用電極触媒を製造することができる。すなわ
ち、電極触媒性能は電極触媒の比表面積が大きくなるに
連れて高くなり、また、カーボン担体の比表面積が１０
００ｍ2／ｇ以上となると電極触媒性能が収束するから
である。
燃料電池用電極触媒を製造することができる。すなわ
ち、電極触媒性能は電極触媒の比表面積が大きくなるに
連れて高くなり、また、カーボン担体の比表面積が１０
００ｍ2／ｇ以上となると電極触媒性能が収束するから
である。
【００２１】本発明の第５の態様において、前記カーボ
ン担体に担持される白金の所定担持密度は、担持後の重
量％において７０重量％以下であっても良い。白金担持
密度が７０重量％を超えると、一酸化炭素吸着量が著し
く低下するので、白金の担持密度は７０重量％以下であ
ることが望まれる。
ン担体に担持される白金の所定担持密度は、担持後の重
量％において７０重量％以下であっても良い。白金担持
密度が７０重量％を超えると、一酸化炭素吸着量が著し
く低下するので、白金の担持密度は７０重量％以下であ
ることが望まれる。
【００２２】本発明の第５の態様において、さらに、テ
トラヒドロホウ酸ナトリウム、ギ酸、ヒドラジンからな
る群より選択される還元剤を用いて前記電極触媒を液層
還元することができる。かかる場合には、気層還元によ
り電極触媒を還元する場合と比較して簡易かつ十分に電
極触媒を還元することができ、電極触媒の性能を向上さ
せることができる。
トラヒドロホウ酸ナトリウム、ギ酸、ヒドラジンからな
る群より選択される還元剤を用いて前記電極触媒を液層
還元することができる。かかる場合には、気層還元によ
り電極触媒を還元する場合と比較して簡易かつ十分に電
極触媒を還元することができ、電極触媒の性能を向上さ
せることができる。
【００２３】本発明の第６の態様は、燃料電池を構成す
る膜−電極接合体の製造方法を提供する。本発明の第６
の態様に係る膜−電極接合体の製造方法は、本発明の第
５の形態に係る電極触媒製造方法によって生成された電
極触媒を電解質膜上に固定して膜−電極接合体を生成す
ることを特徴とする。
る膜−電極接合体の製造方法を提供する。本発明の第６
の態様に係る膜−電極接合体の製造方法は、本発明の第
５の形態に係る電極触媒製造方法によって生成された電
極触媒を電解質膜上に固定して膜−電極接合体を生成す
ることを特徴とする。
【００２４】本発明の第６の態様によれば、優れた電池
性能を提供し得る膜−電極接合体を製造することができ
る。すなわち、本発明の第５の態様が有する利点を備え
た膜−電極接合体を製造することができる。
性能を提供し得る膜−電極接合体を製造することができ
る。すなわち、本発明の第５の態様が有する利点を備え
た膜−電極接合体を製造することができる。
【００２５】本発明の第７の態様は、燃料電池を構成す
る単電池の製造方法を提供する。本発明の第７の態様に
係る製造方法は、比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上のカ
ーボン担体に所定量の白金を担持させて燃料電池用電極
触媒を生成し、前記燃料電池用電極触媒から電極を形成
し、前記形成された電極、電解質膜およびセパレータを
組み合わせて単電池を形成することを特徴とする。
る単電池の製造方法を提供する。本発明の第７の態様に
係る製造方法は、比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上のカ
ーボン担体に所定量の白金を担持させて燃料電池用電極
触媒を生成し、前記燃料電池用電極触媒から電極を形成
し、前記形成された電極、電解質膜およびセパレータを
組み合わせて単電池を形成することを特徴とする。
【００２６】本発明の第７の態様によれば、電池性能の
高い単電池を製造することができる。すなわち、電池性
能は電極触媒の比表面積が大きくなるに連れて高くな
り、また、その比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上となる
と電池性能（出力電圧）が収束するからである。
高い単電池を製造することができる。すなわち、電池性
能は電極触媒の比表面積が大きくなるに連れて高くな
り、また、その比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上となる
と電池性能（出力電圧）が収束するからである。
【００２７】本発明の第７の態様において、前記カーボ
ン担体に担持される白金の所定担持密度は、担持後の重
量％において７０重量％以下であっても良い。白金担持
密度が７０重量％を超えると、一酸化炭素吸着量が著し
く低下するので、白金の担持密度は７０重量％以下であ
ることが望まれる。なお、電極は燃料電池用電極触媒を
電解質膜上に固定することによっても形成され得る。か
かる場合には、電極触媒が固定された電解質膜とセパレ
ータとを組み合わせて単電池が形成される。
ン担体に担持される白金の所定担持密度は、担持後の重
量％において７０重量％以下であっても良い。白金担持
密度が７０重量％を超えると、一酸化炭素吸着量が著し
く低下するので、白金の担持密度は７０重量％以下であ
ることが望まれる。なお、電極は燃料電池用電極触媒を
電解質膜上に固定することによっても形成され得る。か
かる場合には、電極触媒が固定された電解質膜とセパレ
ータとを組み合わせて単電池が形成される。
【００２８】本発明の第８の態様は、本発明の第７の態
様に係る単電池を所定数積層させた後、積層体の両端に
集電板を配置して固定する燃料電池の製造方法を提供す
る。本発明の第８の態様によれば、電池性能の高い燃料
電池を製造することができる。すなわち、燃料電池を構
成する単電池は第７の態様に係る単電池の効果を有して
おり、これを備える燃料電池もまた同様の効果を得るこ
とができる。
様に係る単電池を所定数積層させた後、積層体の両端に
集電板を配置して固定する燃料電池の製造方法を提供す
る。本発明の第８の態様によれば、電池性能の高い燃料
電池を製造することができる。すなわち、燃料電池を構
成する単電池は第７の態様に係る単電池の効果を有して
おり、これを備える燃料電池もまた同様の効果を得るこ
とができる。
【００２９】本発明の第９の態様は、燃料電池に用いら
れる電極触媒を提供する。本発明の第９の態様に係る電
極触媒は、比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上のカーボン
担体と、そのカーボン担体に所定の担持密度で担持され
ている白金とを備えることを特徴とする。
れる電極触媒を提供する。本発明の第９の態様に係る電
極触媒は、比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上のカーボン
担体と、そのカーボン担体に所定の担持密度で担持され
ている白金とを備えることを特徴とする。
【００３０】本発明の第９の態様によれば、燃料電池用
の電極触媒性能を向上させることができる。すなわち、
電極触媒性能は電極触媒の比表面積が大きくなるに連れ
て高くなり、また、その比表面積が１０００ｍ2／ｇ以
上となると電極触媒性能が収束するからである。
の電極触媒性能を向上させることができる。すなわち、
電極触媒性能は電極触媒の比表面積が大きくなるに連れ
て高くなり、また、その比表面積が１０００ｍ2／ｇ以
上となると電極触媒性能が収束するからである。
【００３１】本発明の第９の態様において、前記カーボ
ン担体に担持される白金の所定担持密度は、担持後の重
量％において７０重量％以下であっても良い。白金担持
密度が７０重量％を超えると、一酸化炭素吸着量が著し
く低下するので、白金の担持密度は７０重量％以下であ
ることが望まれる。
ン担体に担持される白金の所定担持密度は、担持後の重
量％において７０重量％以下であっても良い。白金担持
密度が７０重量％を超えると、一酸化炭素吸着量が著し
く低下するので、白金の担持密度は７０重量％以下であ
ることが望まれる。
【００３２】本発明の第１０の態様は、本発明の第９の
態様に係る電極触媒が電解質膜上に固定されてなる燃料
電池用膜−電極接合体を提供する。本発明の第１０の態
様によれば、膜−電極接合体により提供される電池性能
を向上させることができる。
態様に係る電極触媒が電解質膜上に固定されてなる燃料
電池用膜−電極接合体を提供する。本発明の第１０の態
様によれば、膜−電極接合体により提供される電池性能
を向上させることができる。
【００３３】本発明の第１１の態様は、燃料電池を構成
する単電池を提供する。本発明の第１１の態様に係る単
電池は、比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上であるカーボ
ン担体に所定担持密度の白金が担持されてなる電極触媒
と、その表面および裏面上に前記電極触媒が固定されて
いる電解質膜と、前記電解質膜の表面側および裏面側に
配置されているセパレータとを備えることを特徴とす
る。
する単電池を提供する。本発明の第１１の態様に係る単
電池は、比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上であるカーボ
ン担体に所定担持密度の白金が担持されてなる電極触媒
と、その表面および裏面上に前記電極触媒が固定されて
いる電解質膜と、前記電解質膜の表面側および裏面側に
配置されているセパレータとを備えることを特徴とす
る。
【００３４】本発明の第１１の態様によれば、燃料電池
を構成する単電池の性能を向上させることができる。す
なわち、単電池の電池性能は電極触媒の比表面積が大き
くなるに連れて高くなり、また、その比表面積が１００
０ｍ2／ｇ以上となると電池性能（出力電圧）が収束す
るからである。
を構成する単電池の性能を向上させることができる。す
なわち、単電池の電池性能は電極触媒の比表面積が大き
くなるに連れて高くなり、また、その比表面積が１００
０ｍ2／ｇ以上となると電池性能（出力電圧）が収束す
るからである。
【００３５】本発明に係る第１１の態様において、前記
カーボン担体に担持される白金の所定担持密度は７０重
量％以下であっても良い。白金担持密度が７０重量％を
超えると、一酸化炭素吸着量が著しく低下するので、白
金の担持密度は７０重量％以下であることが望まれる。
カーボン担体に担持される白金の所定担持密度は７０重
量％以下であっても良い。白金担持密度が７０重量％を
超えると、一酸化炭素吸着量が著しく低下するので、白
金の担持密度は７０重量％以下であることが望まれる。
【００３６】本発明の第１２の態様は、燃料電池を提供
する。本発明の第１２の態様に係る燃料電池は、本発明
の第１１の態様に係る単電池が所定数積層され、その積
層体の両端に集電板が配置されていることを特徴とす
る。
する。本発明の第１２の態様に係る燃料電池は、本発明
の第１１の態様に係る単電池が所定数積層され、その積
層体の両端に集電板が配置されていることを特徴とす
る。
【００３７】本発明の第１２の態様によれば、燃料電池
の性能を向上させることができる。すなわち、燃料電池
の電池性能は電極触媒の比表面積が大きくなるに連れて
高くなり、また、その比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上
となると電池性能（出力電圧）が収束するからである。
の性能を向上させることができる。すなわち、燃料電池
の電池性能は電極触媒の比表面積が大きくなるに連れて
高くなり、また、その比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上
となると電池性能（出力電圧）が収束するからである。
【００３８】本発明の第１３の態様は、ガス反応用電極
の性能評価方法を提供する。本発明の第１３の態様に係
る方法は、ガス反応電極を一酸化炭素雰囲気下にさらし
た後、そのガス反応用電極が吸着した一酸化炭素量を算
出または測定し、前記一酸化炭素吸着量より前記ガス反
応用電極の性能を評価することを特徴とする。本発明の
第１３の態様によれば、一酸化炭素の吸着量に基づいて
ガス反応用電極の性能評価を簡便かつ正確に行うことが
できる。
の性能評価方法を提供する。本発明の第１３の態様に係
る方法は、ガス反応電極を一酸化炭素雰囲気下にさらし
た後、そのガス反応用電極が吸着した一酸化炭素量を算
出または測定し、前記一酸化炭素吸着量より前記ガス反
応用電極の性能を評価することを特徴とする。本発明の
第１３の態様によれば、一酸化炭素の吸着量に基づいて
ガス反応用電極の性能評価を簡便かつ正確に行うことが
できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る燃料電池の評
価装置について図面を参照しつつ実施例に基づいて説明
する。本発明に係る燃料電池の評価装置では、燃料電池
（単電池）に用いられる電極触媒の性能を評価すること
によって燃料電池の性能評価が実行される。
価装置について図面を参照しつつ実施例に基づいて説明
する。本発明に係る燃料電池の評価装置では、燃料電池
（単電池）に用いられる電極触媒の性能を評価すること
によって燃料電池の性能評価が実行される。
【００４０】図１を参照して本実施例の燃料電池の評価
装置の概略構成について説明する。図１は第１の実施例
が適用される燃料電池の評価装置の構成を模式的に示す
模式図である。
装置の概略構成について説明する。図１は第１の実施例
が適用される燃料電池の評価装置の構成を模式的に示す
模式図である。
【００４１】燃料電池の評価装置は、電解質膜に固定さ
れる電極触媒を試料として収容する試料収容装置１０
０、試料収容装置１００に対して水素ガスを供給する水
素ガス供給装置２００、試料収容装置１００に対して一
酸化炭素ガスを供給する一酸化炭素ガス供給装置３０
０、試料収容装置１００から排出された一酸化炭素ガス
を検出する一酸化炭素ガス検出装置４００、得られたデ
ータに基づいて燃料電池の性能（電極触媒の比表面積）
を算出する演算装置５００、水素ガス供給装置２００、
一酸化炭素ガス供給装置３００、一酸化炭素ガス検出装
置４００および演算装置を制御する制御装置６００を備
えている。なお、試料収容装置１００は説明の都合上、
拡大して図示されており、現実に用いられる試料収容装
置の大きさ、あるいは、他の装置２００、３００等との
大小比とは必ずしも一致しない。
れる電極触媒を試料として収容する試料収容装置１０
０、試料収容装置１００に対して水素ガスを供給する水
素ガス供給装置２００、試料収容装置１００に対して一
酸化炭素ガスを供給する一酸化炭素ガス供給装置３０
０、試料収容装置１００から排出された一酸化炭素ガス
を検出する一酸化炭素ガス検出装置４００、得られたデ
ータに基づいて燃料電池の性能（電極触媒の比表面積）
を算出する演算装置５００、水素ガス供給装置２００、
一酸化炭素ガス供給装置３００、一酸化炭素ガス検出装
置４００および演算装置を制御する制御装置６００を備
えている。なお、試料収容装置１００は説明の都合上、
拡大して図示されており、現実に用いられる試料収容装
置の大きさ、あるいは、他の装置２００、３００等との
大小比とは必ずしも一致しない。
【００４２】試料収容装置１００は、電極触媒試料Ｓを
載置する試料載置台１１０と、水素ガス導入口１２０、
一酸化炭素ガス導入口１３０、および一酸化炭素ガス排
出口１４０とを備えている。各導入口１２０、１３０お
よび排出口１４０には試料収容装置１００への水素ガス
および一酸化炭素ガスの所望しない流入、あるいは、試
料収容装置１００からの一酸化炭素ガスの所望しない流
出を防ぐために弁機構（図示しない）が配置されてい
る。なお、試料収容装置１００内に導入された水素ガス
は図示しない排出口から大気中へ放出される。
載置する試料載置台１１０と、水素ガス導入口１２０、
一酸化炭素ガス導入口１３０、および一酸化炭素ガス排
出口１４０とを備えている。各導入口１２０、１３０お
よび排出口１４０には試料収容装置１００への水素ガス
および一酸化炭素ガスの所望しない流入、あるいは、試
料収容装置１００からの一酸化炭素ガスの所望しない流
出を防ぐために弁機構（図示しない）が配置されてい
る。なお、試料収容装置１００内に導入された水素ガス
は図示しない排出口から大気中へ放出される。
【００４３】水素ガス供給装置２００は、水素ガス導入
口１２０に連結されていると共に試料収容装置１００に
対して水素ガスを供給する水素ガス供給配管２１０を備
えている。水素ガス供給装置２００は、電極触媒試料Ｓ
を還元するために水素ガスを供給し、電池性能評価の前
処理を実行する。水素ガス供給装置２００には、図示し
ないが水素ガスを過熱するためのヒータ、水素ガスを供
給するための供給ポンプ等が備えられている。このとき
供給される水素ガスの温度は、燃料電池作動時の温度で
ある６０℃〜１５０℃、好ましくは６０℃〜９０℃、更
に好ましくは８０℃である。
口１２０に連結されていると共に試料収容装置１００に
対して水素ガスを供給する水素ガス供給配管２１０を備
えている。水素ガス供給装置２００は、電極触媒試料Ｓ
を還元するために水素ガスを供給し、電池性能評価の前
処理を実行する。水素ガス供給装置２００には、図示し
ないが水素ガスを過熱するためのヒータ、水素ガスを供
給するための供給ポンプ等が備えられている。このとき
供給される水素ガスの温度は、燃料電池作動時の温度で
ある６０℃〜１５０℃、好ましくは６０℃〜９０℃、更
に好ましくは８０℃である。
【００４４】一酸化炭素ガス供給装置３００は、一酸化
炭素ガス導入口１３０に連結されていると共に試料収容
装置１００に対して一酸化炭素ガスを供給する一酸化炭
素ガス供給配管３１０を備えている。一酸化炭素ガス供
給装置３００には、図示しないが一酸化炭素ガスを過熱
するためのヒータ、一酸化炭素ガスを供給するための供
給ポンプ等が備えられている。一酸化炭素ガス供給装置
３００は、所定質量の一酸化炭素ガスを８０℃にてパル
ス状に供給する。
炭素ガス導入口１３０に連結されていると共に試料収容
装置１００に対して一酸化炭素ガスを供給する一酸化炭
素ガス供給配管３１０を備えている。一酸化炭素ガス供
給装置３００には、図示しないが一酸化炭素ガスを過熱
するためのヒータ、一酸化炭素ガスを供給するための供
給ポンプ等が備えられている。一酸化炭素ガス供給装置
３００は、所定質量の一酸化炭素ガスを８０℃にてパル
ス状に供給する。
【００４５】一酸化炭素ガス検出装置４００は、一酸化
炭素ガス排出口１４０に接続されていると共に吸着され
なかった一酸化炭素ガスを検出装置４００内に導入する
ための一酸化炭素ガス導入配管４１０を備えている。一
酸化炭素ガス検出装置４００には、導入された一酸化炭
素ガス中の一酸化炭素ガス量を検出するセンサ、および
一酸化炭素ガスの導入を促すための吸気ポンプ等が備え
られている。
炭素ガス排出口１４０に接続されていると共に吸着され
なかった一酸化炭素ガスを検出装置４００内に導入する
ための一酸化炭素ガス導入配管４１０を備えている。一
酸化炭素ガス検出装置４００には、導入された一酸化炭
素ガス中の一酸化炭素ガス量を検出するセンサ、および
一酸化炭素ガスの導入を促すための吸気ポンプ等が備え
られている。
【００４６】演算装置５００は、一酸化炭素ガス検出装
置４００と接続されており、試料収容装置１００に供給
された一酸化炭素ガス全量と一酸化炭素ガス検出装置４
００によって検出された一酸化炭素ガス量との差分から
電極触媒試料Ｓに吸着された一酸化炭素ガスの吸着量
（Ｎｃｃ／ｇ−Ｐｔ）を算出する。ここで求められる一
酸化炭素ガス吸着量は、標準状態における白金単位質量
当たりの吸着量（cc）である。演算装置５００は、算出
された一酸化炭素ガス吸着量から電極触媒の比表面積、
あるいは、ＩＲ補正電圧を算出する。ここで、ＩＲ補正
電圧は、燃料電池の内部抵抗分を補正した燃料電池の出
力電圧である。
置４００と接続されており、試料収容装置１００に供給
された一酸化炭素ガス全量と一酸化炭素ガス検出装置４
００によって検出された一酸化炭素ガス量との差分から
電極触媒試料Ｓに吸着された一酸化炭素ガスの吸着量
（Ｎｃｃ／ｇ−Ｐｔ）を算出する。ここで求められる一
酸化炭素ガス吸着量は、標準状態における白金単位質量
当たりの吸着量（cc）である。演算装置５００は、算出
された一酸化炭素ガス吸着量から電極触媒の比表面積、
あるいは、ＩＲ補正電圧を算出する。ここで、ＩＲ補正
電圧は、燃料電池の内部抵抗分を補正した燃料電池の出
力電圧である。
【００４７】制御装置６００は、所定の順序で水素ガス
供給装置２００に対して水素ガスの供給を指示し、一酸
化炭素ガス供給装置３００に対して一酸化炭素ガスの供
給を指示する。また、一酸化炭素ガス検出装置４００か
ら検出された一酸化炭素ガス量を取得し、演算装置５０
０に対して電極触媒試料Ｓに吸着された一酸化炭素ガス
量を演算させる。これら所定の順序および詳細な制御内
容については本評価装置を用いた評価手順の説明に際し
て説明する。
供給装置２００に対して水素ガスの供給を指示し、一酸
化炭素ガス供給装置３００に対して一酸化炭素ガスの供
給を指示する。また、一酸化炭素ガス検出装置４００か
ら検出された一酸化炭素ガス量を取得し、演算装置５０
０に対して電極触媒試料Ｓに吸着された一酸化炭素ガス
量を演算させる。これら所定の順序および詳細な制御内
容については本評価装置を用いた評価手順の説明に際し
て説明する。
【００４８】続いて、上記燃料電池の評価装置を用いた
電極触媒の評価手順について説明する。電解質膜上に固
定される電極触媒の試料Ｓを約０．０６ｇ秤量し、試料
載置台１１０に載置する。ここで用いられる電極触媒
は、カーボンを担体として所定量の白金Ｐｔが担持され
ている触媒である。この電極触媒を調整するに当たって
は、従来より用いられている水素ガス還元法に代えて、
ＮａＢＨ4（テトラヒドロホウ酸ナトリウム）を用いた
液層還元法を用いた。この液層還元法では、カーボン担
体に白金を担持させて生成された電極触媒を乾燥させる
ことなく直ちに蒸留水に投入し、１ｗｔ（重量）％水溶
液として約３０分間スターラにて撹拌する。次に電極触
媒に担持されている白金のｍｏｌ量の当量以上のＮａＢ
Ｈ4（２ｗｔ％水溶液）を用意して、先の１ｗｔ％水溶
液に投入し約３０分間撹拌する。すなわち、電極触媒生
成後、直ちに還元処理工程に移行することができると共
に、液層中に電極触媒を浸して還元するので単に電極触
媒上に水素ガスを通気させる水素ガス還元法と比較して
十分な還元処理を実施することができる。なお、用い得
る還元剤はＮａＢＨ4に限られず、例えば、ギ酸、ヒド
ラジン等を用いてもよい。この還元処理の状態について
図２を参照して説明する。図２は水素ガス還元法と液層
還元法における一酸化炭素ガス吸着量と白金担持密度と
の関係を示すグラフである。
電極触媒の評価手順について説明する。電解質膜上に固
定される電極触媒の試料Ｓを約０．０６ｇ秤量し、試料
載置台１１０に載置する。ここで用いられる電極触媒
は、カーボンを担体として所定量の白金Ｐｔが担持され
ている触媒である。この電極触媒を調整するに当たって
は、従来より用いられている水素ガス還元法に代えて、
ＮａＢＨ4（テトラヒドロホウ酸ナトリウム）を用いた
液層還元法を用いた。この液層還元法では、カーボン担
体に白金を担持させて生成された電極触媒を乾燥させる
ことなく直ちに蒸留水に投入し、１ｗｔ（重量）％水溶
液として約３０分間スターラにて撹拌する。次に電極触
媒に担持されている白金のｍｏｌ量の当量以上のＮａＢ
Ｈ4（２ｗｔ％水溶液）を用意して、先の１ｗｔ％水溶
液に投入し約３０分間撹拌する。すなわち、電極触媒生
成後、直ちに還元処理工程に移行することができると共
に、液層中に電極触媒を浸して還元するので単に電極触
媒上に水素ガスを通気させる水素ガス還元法と比較して
十分な還元処理を実施することができる。なお、用い得
る還元剤はＮａＢＨ4に限られず、例えば、ギ酸、ヒド
ラジン等を用いてもよい。この還元処理の状態について
図２を参照して説明する。図２は水素ガス還元法と液層
還元法における一酸化炭素ガス吸着量と白金担持密度と
の関係を示すグラフである。
【００４９】図２から判るように、全ての白金担持密度
において液層還元法の一酸化炭素ガス吸着量が水素ガス
還元法の一酸化炭素ガス吸着量を上回っている。また、
白金担持密度が高くなるに連れて一酸化炭素ガス吸着量
が減少し、７０重量％を超えると一酸化炭素吸着量が著
しく低下することが読みとれる。このことから、白金担
持密度は低い方が好ましいように思えるが、ガス拡散の
観点からは触媒層は薄い方が望ましい。したがって、同
一の白金量にて触媒層を薄くするためには白金担持密度
を高くする必要があり、また、白金担持密度７０重量％
にて一酸化炭素ガス吸着量が著しく低下していることか
ら最適な白金担持密度は７０重量％であると結論付ける
ことができる。なお、本発明の形態の説明中における担
持密度は、カーボン担体に対して白金を仕込む際の担持
密度ではなく、担持処理の結果として得られた担持密度
を言うものとする。
において液層還元法の一酸化炭素ガス吸着量が水素ガス
還元法の一酸化炭素ガス吸着量を上回っている。また、
白金担持密度が高くなるに連れて一酸化炭素ガス吸着量
が減少し、７０重量％を超えると一酸化炭素吸着量が著
しく低下することが読みとれる。このことから、白金担
持密度は低い方が好ましいように思えるが、ガス拡散の
観点からは触媒層は薄い方が望ましい。したがって、同
一の白金量にて触媒層を薄くするためには白金担持密度
を高くする必要があり、また、白金担持密度７０重量％
にて一酸化炭素ガス吸着量が著しく低下していることか
ら最適な白金担持密度は７０重量％であると結論付ける
ことができる。なお、本発明の形態の説明中における担
持密度は、カーボン担体に対して白金を仕込む際の担持
密度ではなく、担持処理の結果として得られた担持密度
を言うものとする。
【００５０】上記手法によって調整した電極触媒試料Ｓ
を試料載置台１１０に載置した後、水素ガス供給装置２
００を介して８０℃の水素ガスを１５分間にわたって試
料収容装置１００内に流通させる。この操作は、測定に
先立つ前処理であり、電極触媒試料Ｓのうち酸化されて
いる部分が還元される。
を試料載置台１１０に載置した後、水素ガス供給装置２
００を介して８０℃の水素ガスを１５分間にわたって試
料収容装置１００内に流通させる。この操作は、測定に
先立つ前処理であり、電極触媒試料Ｓのうち酸化されて
いる部分が還元される。
【００５１】一般的に還元反応の観点からは還元時温度
は高いことが望ましく、例えば、排気ガス中の一酸化炭
素を吸着するための排気ガス浄化用触媒の触媒評価試験
では、約４００℃の環境下で酸素ガスおよび水素ガスを
用いて試料の酸化・還元処理が実行される。しかしなが
ら、本実施例ではシンタリングを防ぐために約８０℃と
いった比較的低い温度域で水素ガスのみを用いて電極触
媒試料Ｓの還元を行う。ここで、本実施例における８０
℃の水素ガスを用いた還元によって電極触媒が十分に還
元されるとする根拠を説明する。
は高いことが望ましく、例えば、排気ガス中の一酸化炭
素を吸着するための排気ガス浄化用触媒の触媒評価試験
では、約４００℃の環境下で酸素ガスおよび水素ガスを
用いて試料の酸化・還元処理が実行される。しかしなが
ら、本実施例ではシンタリングを防ぐために約８０℃と
いった比較的低い温度域で水素ガスのみを用いて電極触
媒試料Ｓの還元を行う。ここで、本実施例における８０
℃の水素ガスを用いた還元によって電極触媒が十分に還
元されるとする根拠を説明する。
【００５２】白金粒子（白金原子の集合体）の表面に現
れている白金原子１個に対して１個のＣＯ分子が吸着さ
れるものと仮定し、以下の算出方法に基づいてＣＯ分子
の吸着量（Ｎｃｃ／ｇ−Ｐｔ）から白金粒子の粒子径
（直径）を算出する。既述のように、ＣＯ分子吸着量は
白金単位重量当たりの吸着量を示している。したがっ
て、ＣＯ分子吸着量が得られると上記仮定の下、白金粒
子表面に現れている白金原子数が算出され、この原子数
に白金原子の表面積を乗じることで白金単位質量あたり
の表面積（比表面積）（ｍ2／ｇ）を求めることができ
る。この比表面積を白金の密度で除してやると白金単位
体積あたりの表面積（ｃｍ2／ｃｍ3）が得られる。白金
粒子の形状が球形もしくは立方体であると仮定すれば得
られた白金単位体積あたりの表面積から粒径を算出する
ことができる。すなわち、白金原子が同量（質量、原子
数）の場合、白金粒子の表面に現れる原子数が多くなる
ためには、白金粒子径が小さくなり、より多くの白金原
子が白金粒子表面上に現れる必要があるからである。
れている白金原子１個に対して１個のＣＯ分子が吸着さ
れるものと仮定し、以下の算出方法に基づいてＣＯ分子
の吸着量（Ｎｃｃ／ｇ−Ｐｔ）から白金粒子の粒子径
（直径）を算出する。既述のように、ＣＯ分子吸着量は
白金単位重量当たりの吸着量を示している。したがっ
て、ＣＯ分子吸着量が得られると上記仮定の下、白金粒
子表面に現れている白金原子数が算出され、この原子数
に白金原子の表面積を乗じることで白金単位質量あたり
の表面積（比表面積）（ｍ2／ｇ）を求めることができ
る。この比表面積を白金の密度で除してやると白金単位
体積あたりの表面積（ｃｍ2／ｃｍ3）が得られる。白金
粒子の形状が球形もしくは立方体であると仮定すれば得
られた白金単位体積あたりの表面積から粒径を算出する
ことができる。すなわち、白金原子が同量（質量、原子
数）の場合、白金粒子の表面に現れる原子数が多くなる
ためには、白金粒子径が小さくなり、より多くの白金原
子が白金粒子表面上に現れる必要があるからである。
【００５３】この算出方法に基づくと、還元が不十分で
あれば白金粒子表面に現れている白金原子の全てが活性
ではない（反応に寄与し得ない）ため吸着されるＣＯ分
子の総量は減少し、白金粒子の表面に現れている白金原
子数は還元が十分である場合と比較して少なく見積もら
れる（実際には白金粒子表面に現れているが不活性であ
り反応に寄与し得ないため現れていないものと見なされ
る）。このためＣＯ分子の吸着量によって求められる白
金の粒子径は、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）によって求め
られる白金の粒子の実際の粒子径と比較して大きく計算
される。これに対して、還元が十分であれば白金粒子の
表面に現れている白金原子の全てが活性となり、白金粒
子表面に現れている白金原子数が正しく見積もられるた
めＣＯ分子吸着量から求められる白金粒子径とＸ線回折
によって求められる実際の白金粒子径とが一致する。な
お、白金粒子のばらつきが大きく、極端に大きな白金粒
子が存在する場合にはＸ線回折によって正確な粒径測定
ができないことがあるため、例えば、透過型電子顕微鏡
等によってＸ線回折の結果が正確であるか否かを更に検
証しても良い。
あれば白金粒子表面に現れている白金原子の全てが活性
ではない（反応に寄与し得ない）ため吸着されるＣＯ分
子の総量は減少し、白金粒子の表面に現れている白金原
子数は還元が十分である場合と比較して少なく見積もら
れる（実際には白金粒子表面に現れているが不活性であ
り反応に寄与し得ないため現れていないものと見なされ
る）。このためＣＯ分子の吸着量によって求められる白
金の粒子径は、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）によって求め
られる白金の粒子の実際の粒子径と比較して大きく計算
される。これに対して、還元が十分であれば白金粒子の
表面に現れている白金原子の全てが活性となり、白金粒
子表面に現れている白金原子数が正しく見積もられるた
めＣＯ分子吸着量から求められる白金粒子径とＸ線回折
によって求められる実際の白金粒子径とが一致する。な
お、白金粒子のばらつきが大きく、極端に大きな白金粒
子が存在する場合にはＸ線回折によって正確な粒径測定
ができないことがあるため、例えば、透過型電子顕微鏡
等によってＸ線回折の結果が正確であるか否かを更に検
証しても良い。
【００５４】ここで、上記手法に従って４０℃から１２
０℃の温度領域で還元処理を実施した実験結果について
図３を参照して説明する。図３は白金粒径と還元処理温
度との関係および比較例としてＸＲＤに基づいて算出さ
れた白金粒径を示すグラフである。この実験における還
元温度と白金粒径の関係（還元温度と一酸化炭素ガス吸
着量との関係）は、グラフに示すとおりであり、還元温
度４０℃における白金粒径は３．５ｎｍ、８０℃におけ
る白金粒径は２．５ｎｍ、１２０℃における白金粒径は
２．６ｎｍであった。また、比較例としてあげたＸＲＤ
に基づき算出された白金粒径は２．６ｎｍであった。
０℃の温度領域で還元処理を実施した実験結果について
図３を参照して説明する。図３は白金粒径と還元処理温
度との関係および比較例としてＸＲＤに基づいて算出さ
れた白金粒径を示すグラフである。この実験における還
元温度と白金粒径の関係（還元温度と一酸化炭素ガス吸
着量との関係）は、グラフに示すとおりであり、還元温
度４０℃における白金粒径は３．５ｎｍ、８０℃におけ
る白金粒径は２．５ｎｍ、１２０℃における白金粒径は
２．６ｎｍであった。また、比較例としてあげたＸＲＤ
に基づき算出された白金粒径は２．６ｎｍであった。
【００５５】この実験結果から理解されるように、電極
触媒の還元処理温度としては少なくとも８０℃以上であ
れば得られる白金粒子径の値は約２．５〜２．６（ｎ
ｍ）であり、この値はＸＲＤによって求められた白金粒
径は２．６ｎｍとも一致する。また、白金粒径と還元程
度との関係、およびＸＲＤに基づく値が正確な白金粒径
であるとする根拠は既述の通りである。したがって、電
極触媒は、８０℃の水素ガスによって十分に還元できる
ものと結論付けることができる。
触媒の還元処理温度としては少なくとも８０℃以上であ
れば得られる白金粒子径の値は約２．５〜２．６（ｎ
ｍ）であり、この値はＸＲＤによって求められた白金粒
径は２．６ｎｍとも一致する。また、白金粒径と還元程
度との関係、およびＸＲＤに基づく値が正確な白金粒径
であるとする根拠は既述の通りである。したがって、電
極触媒は、８０℃の水素ガスによって十分に還元できる
ものと結論付けることができる。
【００５６】評価手順の説明に戻ると、水素ガスによる
還元が終了した後、一酸化炭素ガス供給装置３００を介
して１００％一酸化炭素ガスを試料収容装置１００内に
パルス注入する。本実施例において、一回に注入される
一酸化炭素ガス量は１ccであり、６回パルス注入され
る。したがって、試料収容装置１００内に注入された総
一酸化炭素ガス量は６ccであり、演算装置５００は、総
一酸化炭素ガス量から一酸化炭素ガス検出装置４００に
よって検出された一酸化炭素ガス量を差し引くことで電
極触媒試料Ｓに吸着された一酸化炭素ガス量を算出す
る。
還元が終了した後、一酸化炭素ガス供給装置３００を介
して１００％一酸化炭素ガスを試料収容装置１００内に
パルス注入する。本実施例において、一回に注入される
一酸化炭素ガス量は１ccであり、６回パルス注入され
る。したがって、試料収容装置１００内に注入された総
一酸化炭素ガス量は６ccであり、演算装置５００は、総
一酸化炭素ガス量から一酸化炭素ガス検出装置４００に
よって検出された一酸化炭素ガス量を差し引くことで電
極触媒試料Ｓに吸着された一酸化炭素ガス量を算出す
る。
【００５７】続いて、演算装置５００は、図４のグラフ
に示す電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩ
Ｒ補正電圧との相関関係に基づいて、算出した電極触媒
の一酸化炭素ガス吸着量から燃料電池のＩＲ補正電圧を
算出する。図４は燃料電池のＩＲ補正電圧（性能）と電
極触媒の一酸化炭素ガス吸着量との相関関係を示すグラ
フである。図４から理解されるように、電極触媒の一酸
化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧との間には
比例関係が成立し、電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量が
増加すると燃料電池のＩＲ補正電圧も増加する。また、
両者の関係は一次関数関係に近似することができるた
め、電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量を求めることによ
り燃料電池のＩＲ補正電圧を得ることができる。
に示す電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩ
Ｒ補正電圧との相関関係に基づいて、算出した電極触媒
の一酸化炭素ガス吸着量から燃料電池のＩＲ補正電圧を
算出する。図４は燃料電池のＩＲ補正電圧（性能）と電
極触媒の一酸化炭素ガス吸着量との相関関係を示すグラ
フである。図４から理解されるように、電極触媒の一酸
化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧との間には
比例関係が成立し、電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量が
増加すると燃料電池のＩＲ補正電圧も増加する。また、
両者の関係は一次関数関係に近似することができるた
め、電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量を求めることによ
り燃料電池のＩＲ補正電圧を得ることができる。
【００５８】ここで、図４に示す一酸化炭素ガス吸着量
とＩＲ補正電圧との相関関係について詳述する。電極触
媒の一酸化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧と
の相関関係は直ちに関連付けられ得る関係ではなく、以
下に説明するように、電極触媒の比表面積を介して関連
付けられ得る。
とＩＲ補正電圧との相関関係について詳述する。電極触
媒の一酸化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧と
の相関関係は直ちに関連付けられ得る関係ではなく、以
下に説明するように、電極触媒の比表面積を介して関連
付けられ得る。
【００５９】先ず、電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量と
電極触媒の比表面積との関係について図５を用いて説明
する。図５は電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量とカーボ
ン担体のBET比表面積との相関関係を示すグラフであ
る。図５に示す相関関係は、表１に示す８種類のカーボ
ン担体を用いた比較実験の結果である。また、電極触媒
の白金担持密度は６０重量％である。
電極触媒の比表面積との関係について図５を用いて説明
する。図５は電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量とカーボ
ン担体のBET比表面積との相関関係を示すグラフであ
る。図５に示す相関関係は、表１に示す８種類のカーボ
ン担体を用いた比較実験の結果である。また、電極触媒
の白金担持密度は６０重量％である。
【００６０】
【表１】
【００６１】図５から理解されるように、カーボン担体
のBET比表面積と一酸化炭素ガス吸着量とは比例関係に
あり、図５に示される相関曲線を関数化することで、あ
るいは、図５のグラフに基づき、測定した電極触媒の一
酸化炭素ガス吸着量からカーボン担体のBET比表面積を
求めることができる。すなわち、電極触媒の試料の一酸
化炭素ガス吸着量を既述の評価装置によって測定するこ
とによって電極触媒（カーボン担体）の比表面積を評価
することができる。また、電極触媒の性能の観点から
は、一酸化炭素ガス吸着量は大きい方が好ましく、図５
に示すグラフからはカーボン担体のBET比表面積が１０
００（ｍ2／ｇ）を超えると、一酸化炭素ガス吸着量は
ほぼ収束することが読みとれる。したがって、電極触媒
としては、カーボン担体が１０００（ｍ2／ｇ）以上のB
ET比表面積を有していることが好ましく、このようなカ
ーボン担体によって形成される電極触媒を用いて燃料電
池を製造することが好ましい。
のBET比表面積と一酸化炭素ガス吸着量とは比例関係に
あり、図５に示される相関曲線を関数化することで、あ
るいは、図５のグラフに基づき、測定した電極触媒の一
酸化炭素ガス吸着量からカーボン担体のBET比表面積を
求めることができる。すなわち、電極触媒の試料の一酸
化炭素ガス吸着量を既述の評価装置によって測定するこ
とによって電極触媒（カーボン担体）の比表面積を評価
することができる。また、電極触媒の性能の観点から
は、一酸化炭素ガス吸着量は大きい方が好ましく、図５
に示すグラフからはカーボン担体のBET比表面積が１０
００（ｍ2／ｇ）を超えると、一酸化炭素ガス吸着量は
ほぼ収束することが読みとれる。したがって、電極触媒
としては、カーボン担体が１０００（ｍ2／ｇ）以上のB
ET比表面積を有していることが好ましく、このようなカ
ーボン担体によって形成される電極触媒を用いて燃料電
池を製造することが好ましい。
【００６２】次に、燃料電池（単電池、ＭＥＡ）の出力
電位と燃料電池に用いられている電極触媒の比表面積と
の関係について図６を用いて説明する。図６は燃料電池
のＩＲ補正電圧と電極触媒のカーボン担体のBET比表面
積との相関関係を示すグラフであり、表１に示す実験結
果をグラフ化したものである。ここで、ＩＲ補正電圧は
燃料電池の内部抵抗分を補正した後の燃料電池の出力電
圧である。
電位と燃料電池に用いられている電極触媒の比表面積と
の関係について図６を用いて説明する。図６は燃料電池
のＩＲ補正電圧と電極触媒のカーボン担体のBET比表面
積との相関関係を示すグラフであり、表１に示す実験結
果をグラフ化したものである。ここで、ＩＲ補正電圧は
燃料電池の内部抵抗分を補正した後の燃料電池の出力電
圧である。
【００６３】図６に示す相関関係は、ＭＥＡから０．５
ｍＡ/ｃｍ2の電流密度を引き出した場合に測定される燃
料電池の出力電圧を示している。このＩＲ補正電圧とカ
ーボン担体のBET比表面積との関係においても、電極触
媒のカーボン担体のBET比表面積と燃料電池のＩＲ補正
電圧とは比例関係にあり、図６に示す相関関係を関数化
することにより、あるいは、図６のグラフに基づいて、
電極触媒のカーボン担体のBET比表面積から燃料電池の
ＩＲ補正電圧を求めることができる。すなわち、電極触
媒の試料の電極触媒の比表面積に基づいて、その電極触
媒が用いられた燃料電池の性能を評価することによって
ができる。燃料電池の性能の観点からは、ＩＲ補正電圧
は大きい方が好ましく、図６に示すグラフからはカーボ
ン担体のBET比表面積が１０００（ｍ2／ｇ）を超える
と、ＩＲ補正電圧はほぼ収束することが読みとれる。し
たがって、電極触媒としては、１０００（ｍ2／ｇ）以
上のBET比表面積を有しているカーボン担体を担体とし
て用いることが好ましく、このような電極触媒を用いた
燃料電池を製造することが好ましい。
ｍＡ/ｃｍ2の電流密度を引き出した場合に測定される燃
料電池の出力電圧を示している。このＩＲ補正電圧とカ
ーボン担体のBET比表面積との関係においても、電極触
媒のカーボン担体のBET比表面積と燃料電池のＩＲ補正
電圧とは比例関係にあり、図６に示す相関関係を関数化
することにより、あるいは、図６のグラフに基づいて、
電極触媒のカーボン担体のBET比表面積から燃料電池の
ＩＲ補正電圧を求めることができる。すなわち、電極触
媒の試料の電極触媒の比表面積に基づいて、その電極触
媒が用いられた燃料電池の性能を評価することによって
ができる。燃料電池の性能の観点からは、ＩＲ補正電圧
は大きい方が好ましく、図６に示すグラフからはカーボ
ン担体のBET比表面積が１０００（ｍ2／ｇ）を超える
と、ＩＲ補正電圧はほぼ収束することが読みとれる。し
たがって、電極触媒としては、１０００（ｍ2／ｇ）以
上のBET比表面積を有しているカーボン担体を担体とし
て用いることが好ましく、このような電極触媒を用いた
燃料電池を製造することが好ましい。
【００６４】図５および図６のグラフから、電極触媒の
カーボン担体のBET比表面積を介して電極触媒の一酸化
炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧との間には相
関関係が存在することが理解される。そこで、縦軸に燃
料電池のＩＲ補正電圧を取り、横軸に電極触媒の一酸化
炭素ガス吸着量を取ることにより図４に示す相関関係が
得られる。
カーボン担体のBET比表面積を介して電極触媒の一酸化
炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧との間には相
関関係が存在することが理解される。そこで、縦軸に燃
料電池のＩＲ補正電圧を取り、横軸に電極触媒の一酸化
炭素ガス吸着量を取ることにより図４に示す相関関係が
得られる。
【００６５】以上説明したように、第１実施例によれ
ば、電極触媒の粉末体を試料として用いることにより、
電極触媒が用いられた燃料電池の評価をすることができ
る。したがって、これらの評価に当たっては、電極触媒
を電解質膜に固定したり、燃料電池の単電池を形成する
必要もなく、電極触媒粉末の一酸化炭素ガス吸着量を測
定するだけで、単電池形成後、または、燃料電池（組電
池）形成後の電池性能を得ることができる。この結果、
従来の測定法において問題となっていた電解質膜上への
電極触媒の固定工程をはじめとするＭＥＡ化工程が不要
となり、測定用の試料を調整する工程を大幅に簡略化す
ることができる。
ば、電極触媒の粉末体を試料として用いることにより、
電極触媒が用いられた燃料電池の評価をすることができ
る。したがって、これらの評価に当たっては、電極触媒
を電解質膜に固定したり、燃料電池の単電池を形成する
必要もなく、電極触媒粉末の一酸化炭素ガス吸着量を測
定するだけで、単電池形成後、または、燃料電池（組電
池）形成後の電池性能を得ることができる。この結果、
従来の測定法において問題となっていた電解質膜上への
電極触媒の固定工程をはじめとするＭＥＡ化工程が不要
となり、測定用の試料を調整する工程を大幅に簡略化す
ることができる。
【００６６】また、第１実施例によれば、電極触媒の一
酸化炭素ガス吸着量に基づいて、電極触媒の比表面積、
並びに電極触媒を有する燃料電池の性能を評価すること
ができる。このように、第１実施例に従う評価方法は、
電極触媒に通電して測定を行う電気化学的な評価方法と
は異なり一酸化炭素ガスの吸着量に基づくものであるか
ら測定に必要な時間が短縮されると共に、測定手順その
ものが極めて容易且つ簡単となる利点を有する。
酸化炭素ガス吸着量に基づいて、電極触媒の比表面積、
並びに電極触媒を有する燃料電池の性能を評価すること
ができる。このように、第１実施例に従う評価方法は、
電極触媒に通電して測定を行う電気化学的な評価方法と
は異なり一酸化炭素ガスの吸着量に基づくものであるか
ら測定に必要な時間が短縮されると共に、測定手順その
ものが極めて容易且つ簡単となる利点を有する。
【００６７】さらに、電気化学的な評価方法であるＣＶ
法と異なり、第１実施例に従う評価方法は一酸化炭素ガ
ス吸着量に基づいて燃料電池（電極触媒）性能を評価す
る構成を備えるので、より正確に燃料電池性能を評価す
ることができる。すなわち、導電性を確保するために被
検試料が電解質で覆われる必要がなく、従来問題となっ
ていた実際の反応に寄与しない触媒を評価する割合を著
しく低減、もしくは排除することができる。
法と異なり、第１実施例に従う評価方法は一酸化炭素ガ
ス吸着量に基づいて燃料電池（電極触媒）性能を評価す
る構成を備えるので、より正確に燃料電池性能を評価す
ることができる。すなわち、導電性を確保するために被
検試料が電解質で覆われる必要がなく、従来問題となっ
ていた実際の反応に寄与しない触媒を評価する割合を著
しく低減、もしくは排除することができる。
【００６８】また、本実施例では、例えば、約６０℃〜
９０℃程度といった低温にて電極触媒の還元を実行す
る。一般的に、排気ガス浄化用触媒の使用温度は４００
℃以上であるため排気ガス浄化用触媒の触媒機能も係る
温度域に対して最適化されていると共に、排気ガス浄化
用触媒に用いられる白金の担持密度は僅か３〜５重量％
であるため白金が溶融して凝集するシンタリング現象は
余り問題とならない。これに対して、燃料電池の動作温
度は通常、６０℃〜９０℃程度であり、電極触媒はこの
動作温度環境下での使用を前提として選択されている。
また、電極触媒は白金等の貴金属が担体であるカーボン
に担持された触媒であり、例えば、２００℃を超えるよ
うな温度で電極触媒の還元が実行されると、カーボンが
酸素と反応して二酸化炭素を生成してしまうためカーボ
ン担体量が減少してしまう。さらに、白金の担持密度が
４０〜７０重量％と高いことからシンタリングを容易に
起こし易く、シンタリングによって電極触媒の比表面積
が小さくなり触媒性能が低下してしまう。このシンタリ
ングは熱に依存する現象であり、たとえ反応が窒素雰囲
気下で行われたとしても発生してしまう。これに対し
て、本実施例では、例えば、約６０℃〜９０℃程度とい
った低温にて電極触媒の還元を実行するので、電極触媒
の担体であるカーボンの担体量の減少、あるいは、シン
タリングを防止することができる。
９０℃程度といった低温にて電極触媒の還元を実行す
る。一般的に、排気ガス浄化用触媒の使用温度は４００
℃以上であるため排気ガス浄化用触媒の触媒機能も係る
温度域に対して最適化されていると共に、排気ガス浄化
用触媒に用いられる白金の担持密度は僅か３〜５重量％
であるため白金が溶融して凝集するシンタリング現象は
余り問題とならない。これに対して、燃料電池の動作温
度は通常、６０℃〜９０℃程度であり、電極触媒はこの
動作温度環境下での使用を前提として選択されている。
また、電極触媒は白金等の貴金属が担体であるカーボン
に担持された触媒であり、例えば、２００℃を超えるよ
うな温度で電極触媒の還元が実行されると、カーボンが
酸素と反応して二酸化炭素を生成してしまうためカーボ
ン担体量が減少してしまう。さらに、白金の担持密度が
４０〜７０重量％と高いことからシンタリングを容易に
起こし易く、シンタリングによって電極触媒の比表面積
が小さくなり触媒性能が低下してしまう。このシンタリ
ングは熱に依存する現象であり、たとえ反応が窒素雰囲
気下で行われたとしても発生してしまう。これに対し
て、本実施例では、例えば、約６０℃〜９０℃程度とい
った低温にて電極触媒の還元を実行するので、電極触媒
の担体であるカーボンの担体量の減少、あるいは、シン
タリングを防止することができる。
【００６９】・その他の実施例 上記第１実施例では、本発明を燃料電池の能評価装置と
して説明したが、本発明は電極触媒の比表面積評価装置
としても用いることができる。電極触媒の比表面積を得
たい場合には、演算装置５００は、図５に示す電極触媒
の一酸化炭素ガス吸着と電極触媒の比表面積との相関関
係に基づいて、一酸化炭素ガス吸着量から電極触媒の比
表面積を演算することができる。一般的に、図６のグラ
フから理解されるように、電極触媒の比表面積が大きく
なるに連れて電池性能は向上する傾向にあるので、電極
触媒の大凡のふるい分けを実施する場合には、演算装置
５００によって比表面積を求めるようにしてもよい。
して説明したが、本発明は電極触媒の比表面積評価装置
としても用いることができる。電極触媒の比表面積を得
たい場合には、演算装置５００は、図５に示す電極触媒
の一酸化炭素ガス吸着と電極触媒の比表面積との相関関
係に基づいて、一酸化炭素ガス吸着量から電極触媒の比
表面積を演算することができる。一般的に、図６のグラ
フから理解されるように、電極触媒の比表面積が大きく
なるに連れて電池性能は向上する傾向にあるので、電極
触媒の大凡のふるい分けを実施する場合には、演算装置
５００によって比表面積を求めるようにしてもよい。
【００７０】また、上記第１実施例では、主に実験レベ
ルでの燃料電池の性能評価を念頭に置いて説明したが、
本発明はそのような実験レベルにおける評価装置および
評価方法にとどまらず、例えば、図７に示すような燃料
電池の製造工程の一工程として組み込まれ得る。図７は
燃料電池の製造工程の一例を示す工程図である。先ず、
上述の手法等により電極触媒を製造する。製造された電
極触媒の一部、あるいは、全部を上記第１実施例にて説
明した燃料電池性能評価装置・方法によって評価するこ
とにより、評価した電極触媒が用いられる燃料電池の性
能を評価する。次に、評価した電極触媒、あるいは、電
極触媒群を固体高分子電解質および有機アルコール系溶
剤中にて撹拌し、得られたインク状の電気触媒を電解質
膜上に塗布して固定する（Decal法として知られてい
る）。電極触媒を電解質膜に固定することのにより得ら
れた膜−電極接合体（ＭＥＡ）を、セパレータと組み合
わせて単電池を形成する。最後に、形成された単電池を
所望の数だけ積層させ、その両端に集電板を配置して燃
料電池を組み上げる。
ルでの燃料電池の性能評価を念頭に置いて説明したが、
本発明はそのような実験レベルにおける評価装置および
評価方法にとどまらず、例えば、図７に示すような燃料
電池の製造工程の一工程として組み込まれ得る。図７は
燃料電池の製造工程の一例を示す工程図である。先ず、
上述の手法等により電極触媒を製造する。製造された電
極触媒の一部、あるいは、全部を上記第１実施例にて説
明した燃料電池性能評価装置・方法によって評価するこ
とにより、評価した電極触媒が用いられる燃料電池の性
能を評価する。次に、評価した電極触媒、あるいは、電
極触媒群を固体高分子電解質および有機アルコール系溶
剤中にて撹拌し、得られたインク状の電気触媒を電解質
膜上に塗布して固定する（Decal法として知られてい
る）。電極触媒を電解質膜に固定することのにより得ら
れた膜−電極接合体（ＭＥＡ）を、セパレータと組み合
わせて単電池を形成する。最後に、形成された単電池を
所望の数だけ積層させ、その両端に集電板を配置して燃
料電池を組み上げる。
【００７１】本発明に従う燃料電池性能の評価工程は、
電気化学的測定を伴わず簡易であると共にその評価に要
する時間も短く、さらに単電池を形成することなく電極
触媒を用いて燃料電池（単電池）の性能を評価すること
ができる。したがって、本発明を電極触媒の評価工程と
して燃料電池用の製造工程に組み込むことにより、所望
の燃料電池性能を実現可能な電極触媒を用いて燃料電池
（単電池）を製造することができる。
電気化学的測定を伴わず簡易であると共にその評価に要
する時間も短く、さらに単電池を形成することなく電極
触媒を用いて燃料電池（単電池）の性能を評価すること
ができる。したがって、本発明を電極触媒の評価工程と
して燃料電池用の製造工程に組み込むことにより、所望
の燃料電池性能を実現可能な電極触媒を用いて燃料電池
（単電池）を製造することができる。
【００７２】また、このような製造工程によって製造さ
れた全ての燃料電池（単電池）は、所期の性能を有する
電極触媒、例えば、１０００（ｍ2／ｇ）以上の比表面
積を有するカーボン担体に７０重量％の担持密度で白金
が担持されてなる電極触媒を有し得る。したがって、単
電池間個体差を著しく低減することができると共に、高
い電池性能を備える単電池を製造することができる。ま
た、これら個体差が少なく電極性能の高い電極を有する
単電池を備えることにより、各単電池間の電池特性のば
らつきが少なく高い電池特性を備える燃料電池を製造す
ることができる。
れた全ての燃料電池（単電池）は、所期の性能を有する
電極触媒、例えば、１０００（ｍ2／ｇ）以上の比表面
積を有するカーボン担体に７０重量％の担持密度で白金
が担持されてなる電極触媒を有し得る。したがって、単
電池間個体差を著しく低減することができると共に、高
い電池性能を備える単電池を製造することができる。ま
た、これら個体差が少なく電極性能の高い電極を有する
単電池を備えることにより、各単電池間の電池特性のば
らつきが少なく高い電池特性を備える燃料電池を製造す
ることができる。
【００７３】以上、いくつかの実施例に基づき本発明に
ついて説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、
本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を
限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許
請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると
共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろん
である。
ついて説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、
本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を
限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許
請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると
共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろん
である。
【００７４】上記第１実施例では、電解質膜に固定され
る前の電極触媒を試料として用いたが、電解質膜に固定
された状態の電極触媒（ＭＥＡ）を試料として用いても
良い。この場合には、電解質膜に対して電極触媒を所望
の量だけ固定しなければならないが、実際に電極触媒が
用いられる態様にて電極触媒の比表面積の評価並びに燃
料電池性能の評価を実施することができる。
る前の電極触媒を試料として用いたが、電解質膜に固定
された状態の電極触媒（ＭＥＡ）を試料として用いても
良い。この場合には、電解質膜に対して電極触媒を所望
の量だけ固定しなければならないが、実際に電極触媒が
用いられる態様にて電極触媒の比表面積の評価並びに燃
料電池性能の評価を実施することができる。
【００７５】また、上記評価装置の構成は例示であり、
例えば、水素ガスおよび一酸化炭素ガスは同一の供給配
管を介して試料収容装置１００に供給され、同一の回収
配管を介して試料収容装置１００から回収されても良
い。さらに、説明の都合上、演算装置５００と制御装置
６００のが別々となる構成を備えているが、これら各装
置５００、６００は一体に構成されていてもよい。
例えば、水素ガスおよび一酸化炭素ガスは同一の供給配
管を介して試料収容装置１００に供給され、同一の回収
配管を介して試料収容装置１００から回収されても良
い。さらに、説明の都合上、演算装置５００と制御装置
６００のが別々となる構成を備えているが、これら各装
置５００、６００は一体に構成されていてもよい。
【００７６】さらに、上記各実施例では燃料電池用の電
極を本発明の適用対象として説明してきたが、本発明は
ガス反応用電極の性能評価方法としても用いられ得る。
すなわち、本発明の趣旨は任意の電極に対しても適用可
能であり、その対象は燃料電池用の電極に限られず、ガ
スと反応して起電反応を起こす一般的なガス反応電極に
適用可能であることは明らかである。
極を本発明の適用対象として説明してきたが、本発明は
ガス反応用電極の性能評価方法としても用いられ得る。
すなわち、本発明の趣旨は任意の電極に対しても適用可
能であり、その対象は燃料電池用の電極に限られず、ガ
スと反応して起電反応を起こす一般的なガス反応電極に
適用可能であることは明らかである。
【図１】第１の実施例が適用される燃料電池の評価装置
の構成を模式的に示す模式図である。
の構成を模式的に示す模式図である。
【図２】水素ガス還元法と液層還元法における一酸化炭
素ガス吸着量と白金担持密度との関係を示すグラフであ
る。
素ガス吸着量と白金担持密度との関係を示すグラフであ
る。
【図３】一酸化炭素ガス吸着量と還元処理温度との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】一酸化炭素ガス吸着量とカーボン担体のBET比
表面積との相関関係を示すグラフである。
表面積との相関関係を示すグラフである。
【図５】電極触媒を用いた燃料電池のＩＲ補正電圧とカ
ーボン担体のBET比表面積との相関関係を示すグラフで
ある。
ーボン担体のBET比表面積との相関関係を示すグラフで
ある。
【図６】図４および図５に示す実験結果から得られたＩ
Ｒ補正電圧と一酸化炭素ガス吸着量との相関関係を示す
グラフである。
Ｒ補正電圧と一酸化炭素ガス吸着量との相関関係を示す
グラフである。
【図７】燃料電池の製造工程の一例を示す工程図であ
る。
る。
１００…試料収容装置 １１０…試料載置台 １２０…水素ガス導入口 １３０…一酸化炭素ガス導入口 １４０…一酸化炭素ガス排出口 ２００…水素ガス供給装置 ２１０…水素ガス供給配管 ３００…一酸化炭素ガス供給装置 ３１０…一酸化炭素ガス供給配管 ４００…一酸化炭素ガス検出装置 ４１０…一酸化炭素ガス排出配管 ５００…演算装置 ６００…制御装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年２月２日（２００１．２．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５７】続いて、演算装置５００は、図６のグラフ
に示す電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩ
Ｒ補正電圧との相関関係に基づいて、算出した電極触媒
の一酸化炭素ガス吸着量から燃料電池のＩＲ補正電圧を
算出する。図６は燃料電池のＩＲ補正電圧（性能）と電
極触媒の一酸化炭素ガス吸着量との相関関係を示すグラ
フである。図６から理解されるように、電極触媒の一酸
化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧との間には
比例関係が成立し、電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量が
増加すると燃料電池のＩＲ補正電圧も増加する。また、
両者の関係は一次関数関係に近似することができるた
め、電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量を求めることによ
り燃料電池のＩＲ補正電圧を得ることができる。
に示す電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩ
Ｒ補正電圧との相関関係に基づいて、算出した電極触媒
の一酸化炭素ガス吸着量から燃料電池のＩＲ補正電圧を
算出する。図６は燃料電池のＩＲ補正電圧（性能）と電
極触媒の一酸化炭素ガス吸着量との相関関係を示すグラ
フである。図６から理解されるように、電極触媒の一酸
化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧との間には
比例関係が成立し、電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量が
増加すると燃料電池のＩＲ補正電圧も増加する。また、
両者の関係は一次関数関係に近似することができるた
め、電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量を求めることによ
り燃料電池のＩＲ補正電圧を得ることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５８】ここで、図６に示す一酸化炭素ガス吸着量
とＩＲ補正電圧との相関関係について詳述する。電極触
媒の一酸化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧と
の相関関係は直ちに関連付けられ得る関係ではなく、以
下に説明するように、電極触媒の比表面積を介して関連
付けられ得る。
とＩＲ補正電圧との相関関係について詳述する。電極触
媒の一酸化炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧と
の相関関係は直ちに関連付けられ得る関係ではなく、以
下に説明するように、電極触媒の比表面積を介して関連
付けられ得る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５９】先ず、電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量と
電極触媒の比表面積との関係について図４を用いて説明
する。図４は電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量とカーボ
ン担体のBET比表面積との相関関係を示すグラフであ
る。図４に示す相関関係は、表１に示す８種類のカーボ
ン担体を用いた比較実験の結果である。また、電極触媒
の白金担持密度は６０重量％である。
電極触媒の比表面積との関係について図４を用いて説明
する。図４は電極触媒の一酸化炭素ガス吸着量とカーボ
ン担体のBET比表面積との相関関係を示すグラフであ
る。図４に示す相関関係は、表１に示す８種類のカーボ
ン担体を用いた比較実験の結果である。また、電極触媒
の白金担持密度は６０重量％である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６１】図４から理解されるように、カーボン担体
のBET比表面積と一酸化炭素ガス吸着量とは比例関係に
あり、図４に示される相関曲線を関数化することで、あ
るいは、図４のグラフに基づき、測定した電極触媒の一
酸化炭素ガス吸着量からカーボン担体のBET比表面積を
求めることができる。すなわち、電極触媒の試料の一酸
化炭素ガス吸着量を既述の評価装置によって測定するこ
とによって電極触媒（カーボン担体）の比表面積を評価
することができる。また、電極触媒の性能の観点から
は、一酸化炭素ガス吸着量は大きい方が好ましく、図４
に示すグラフからはカーボン担体のBET比表面積が１０
００（ｍ2／ｇ）を超えると、一酸化炭素ガス吸着量は
ほぼ収束することが読みとれる。したがって、電極触媒
としては、カーボン担体が１０００（ｍ2／ｇ）以上のB
ET比表面積を有していることが好ましく、このようなカ
ーボン担体によって形成される電極触媒を用いて燃料電
池を製造することが好ましい。
のBET比表面積と一酸化炭素ガス吸着量とは比例関係に
あり、図４に示される相関曲線を関数化することで、あ
るいは、図４のグラフに基づき、測定した電極触媒の一
酸化炭素ガス吸着量からカーボン担体のBET比表面積を
求めることができる。すなわち、電極触媒の試料の一酸
化炭素ガス吸着量を既述の評価装置によって測定するこ
とによって電極触媒（カーボン担体）の比表面積を評価
することができる。また、電極触媒の性能の観点から
は、一酸化炭素ガス吸着量は大きい方が好ましく、図４
に示すグラフからはカーボン担体のBET比表面積が１０
００（ｍ2／ｇ）を超えると、一酸化炭素ガス吸着量は
ほぼ収束することが読みとれる。したがって、電極触媒
としては、カーボン担体が１０００（ｍ2／ｇ）以上のB
ET比表面積を有していることが好ましく、このようなカ
ーボン担体によって形成される電極触媒を用いて燃料電
池を製造することが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６２】次に、燃料電池（単電池、ＭＥＡ）の出力
電位と燃料電池に用いられている電極触媒の比表面積と
の関係について図５を用いて説明する。図５は燃料電池
のＩＲ補正電圧と電極触媒のカーボン担体のBET比表面
積との相関関係を示すグラフであり、表１に示す実験結
果をグラフ化したものである。ここで、ＩＲ補正電圧は
燃料電池の内部抵抗分を補正した後の燃料電池の出力電
圧である。
電位と燃料電池に用いられている電極触媒の比表面積と
の関係について図５を用いて説明する。図５は燃料電池
のＩＲ補正電圧と電極触媒のカーボン担体のBET比表面
積との相関関係を示すグラフであり、表１に示す実験結
果をグラフ化したものである。ここで、ＩＲ補正電圧は
燃料電池の内部抵抗分を補正した後の燃料電池の出力電
圧である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６３】図５に示す相関関係は、ＭＥＡから０．５
ｍＡ/ｃｍ2の電流密度を引き出した場合に測定される燃
料電池の出力電圧を示している。このＩＲ補正電圧とカ
ーボン担体のBET比表面積との関係においても、電極触
媒のカーボン担体のBET比表面積と燃料電池のＩＲ補正
電圧とは比例関係にあり、図５に示す相関関係を関数化
することにより、あるいは、図５のグラフに基づいて、
電極触媒のカーボン担体のBET比表面積から燃料電池の
ＩＲ補正電圧を求めることができる。すなわち、電極触
媒の試料の電極触媒の比表面積に基づいて、その電極触
媒が用いられた燃料電池の性能を評価することによって
ができる。燃料電池の性能の観点からは、ＩＲ補正電圧
は大きい方が好ましく、図５に示すグラフからはカーボ
ン担体のBET比表面積が１０００（ｍ2／ｇ）を超える
と、ＩＲ補正電圧はほぼ収束することが読みとれる。し
たがって、電極触媒としては、１０００（ｍ2／ｇ）以
上のBET比表面積を有しているカーボン担体を担体とし
て用いることが好ましく、このような電極触媒を用いた
燃料電池を製造することが好ましい。
ｍＡ/ｃｍ2の電流密度を引き出した場合に測定される燃
料電池の出力電圧を示している。このＩＲ補正電圧とカ
ーボン担体のBET比表面積との関係においても、電極触
媒のカーボン担体のBET比表面積と燃料電池のＩＲ補正
電圧とは比例関係にあり、図５に示す相関関係を関数化
することにより、あるいは、図５のグラフに基づいて、
電極触媒のカーボン担体のBET比表面積から燃料電池の
ＩＲ補正電圧を求めることができる。すなわち、電極触
媒の試料の電極触媒の比表面積に基づいて、その電極触
媒が用いられた燃料電池の性能を評価することによって
ができる。燃料電池の性能の観点からは、ＩＲ補正電圧
は大きい方が好ましく、図５に示すグラフからはカーボ
ン担体のBET比表面積が１０００（ｍ2／ｇ）を超える
と、ＩＲ補正電圧はほぼ収束することが読みとれる。し
たがって、電極触媒としては、１０００（ｍ2／ｇ）以
上のBET比表面積を有しているカーボン担体を担体とし
て用いることが好ましく、このような電極触媒を用いた
燃料電池を製造することが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６４】図４および図５のグラフから、電極触媒の
カーボン担体のBET比表面積を介して電極触媒の一酸化
炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧との間には相
関関係が存在することが理解される。そこで、縦軸に燃
料電池のＩＲ補正電圧を取り、横軸に電極触媒の一酸化
炭素ガス吸着量を取ることにより図６に示す相関関係が
得られる。
カーボン担体のBET比表面積を介して電極触媒の一酸化
炭素ガス吸着量と燃料電池のＩＲ補正電圧との間には相
関関係が存在することが理解される。そこで、縦軸に燃
料電池のＩＲ補正電圧を取り、横軸に電極触媒の一酸化
炭素ガス吸着量を取ることにより図６に示す相関関係が
得られる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６９】・その他の実施例 上記第１実施例では、本発明を燃料電池の能評価装置と
して説明したが、本発明は電極触媒の比表面積評価装置
としても用いることができる。電極触媒の比表面積を得
たい場合には、演算装置５００は、図４に示す電極触媒
の一酸化炭素ガス吸着と電極触媒の比表面積との相関関
係に基づいて、一酸化炭素ガス吸着量から電極触媒の比
表面積を演算することができる。一般的に、図５のグラ
フから理解されるように、電極触媒の比表面積が大きく
なるに連れて電池性能は向上する傾向にあるので、電極
触媒の大凡のふるい分けを実施する場合には、演算装置
５００によって比表面積を求めるようにしてもよい。
して説明したが、本発明は電極触媒の比表面積評価装置
としても用いることができる。電極触媒の比表面積を得
たい場合には、演算装置５００は、図４に示す電極触媒
の一酸化炭素ガス吸着と電極触媒の比表面積との相関関
係に基づいて、一酸化炭素ガス吸着量から電極触媒の比
表面積を演算することができる。一般的に、図５のグラ
フから理解されるように、電極触媒の比表面積が大きく
なるに連れて電池性能は向上する傾向にあるので、電極
触媒の大凡のふるい分けを実施する場合には、演算装置
５００によって比表面積を求めるようにしてもよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 俊昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS02 AS03 BB17 EE03 EE05 HH02 HH05 5H027 AA06 KK31 KK41
Claims (23)
- 【請求項１】燃料電池の性能を評価する装置であって、 前記燃料電池に用いられる電極触媒を収容する収容装置
と、 前記収容装置と連通されており、前記収容装置内に所定
量の一酸化炭素を供給する一酸化炭素供給装置と、 前記収容装置に連通されており、前記収容装置から排出
された一酸化炭素量を検出する一酸化炭素検出装置と、 前記一酸化炭素供給装置によって供給された一酸化炭素
量と前記一酸化炭素検出装置により検出された一酸化炭
素量とに基づいて前記電極触媒に吸着された一酸化炭素
の吸着量を算出する一酸化炭素吸着量算出手段と、 算出された前記一酸化炭素吸着量から前記燃料電池の出
力電位を算出する燃料電池性能算出手段とを備える燃料
電池性能評価装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の燃料電池性能評価装置に
おいて、 前記燃料電池性能算出手段は、前記電極触媒の比表面積
を介した前記一酸化炭素吸着量と前記燃料電池の出力電
位との相関関係に基づいて前記燃料電池の出力電位を算
出する燃料電池性能評価装置。 - 【請求項３】請求項２に記載の燃料電池性能評価装置で
あってさらに、 前記収容装置と連通されており、前記一酸化炭素供給装
置による一散炭素の供給に先立って還元剤を前記収容装
置に供給して前記電極触媒を燃料電池の動作温度範囲の
温度で還元する還元剤供給装置を備える燃料電池性能評
価装置。 - 【請求項４】燃料電池に用いられる電極触媒の比表面積
を評価する装置であって、 前記電極触媒を収容する収容装置と、 前記収容装置と連通されており、還元剤を前記収容装置
に供給して前記電極触媒を燃料電池の動作温度範囲の温
度にて還元する還元剤供給装置と、 前記収容装置と連通されており、前記還元剤による還元
後に前記収容装置内に一酸化炭素を供給する一酸化炭素
供給装置と、 前記収容装置に連通されており、前記収容装置から排出
された一酸化炭素量を検出する一酸化炭素検出装置と、 前記一酸化炭素供給装置によって供給された一酸化炭素
量と前記一酸化炭素検出装置により検出された一酸化炭
素量とに基づいて前記電極触媒に吸着された一酸化炭素
の吸着量を算出する一酸化炭素吸着量算出手段と、 算出された一酸化炭素吸着量から前記電極触媒の比表面
積を算出する比表面積算出手段とを備える比表面積評価
装置。 - 【請求項５】請求項４に記載の比表面積評価装置におい
て、 前記還元剤は水素ガスであり、 前記還元を実施する温度は６０℃〜１５０℃の範囲にあ
る比表面積評価装置。 - 【請求項６】燃料電池の性能を評価する方法であって、 前記燃料電池に用いられる電極触媒が収容されている収
容装置内に一酸化炭素を供給し、 前記電極触媒に吸着された一酸化炭素の吸着量を算出
し、 算出された前記一酸化炭素吸着量から前記燃料電池の出
力電位を算出する燃料電池の性能評価方法。 - 【請求項７】請求項６に記載の方法であって、さらに、
前記一酸化炭素の供給に先立って、前記収容装置内に水
素ガスを供給して燃料電池の動作温度範囲の温度にて前
記電極触媒を還元する方法。 - 【請求項８】燃料電池に用いられる電極触媒の比表面積
を評価する方法であって、 前記電極触媒が収容されている収容装置内に水素ガスを
供給して燃料電池の動作温度範囲の温度にて前記電極触
媒を還元し、 還元が終了した後に前記収容装置内に一酸化炭素を供給
し、 前記電極触媒に吸着された一酸化炭素の吸着量を算出
し、 算出された一酸化炭素吸着量から前記電極触媒の比表面
積を算出する比表面積評価方法。 - 【請求項９】請求項８に記載の比表面積評価方法におい
て、 前記還元温度は６０℃〜１５０℃の範囲にある比表面積
評価方法。 - 【請求項１０】燃料電池に用いられる電極触媒の製造方
法であって、 比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上のカーボン担体に所定
担持密度の白金を担持させる電極触媒の製造方法。 - 【請求項１１】請求項１０に記載の電極触媒の製造方法
において、 前記カーボン担体に担持される白金の所定担持密度は、
担持後の重量％において７０重量％以下である電極触媒
の製造方法。 - 【請求項１２】請求項１１に記載の電極触媒の製造方法
であって、さらにテトラヒドロホウ酸ナトリウム、ギ
酸、ヒドラジンからなる群より選択される還元剤を用い
て前記電極触媒を液層還元する電極触媒の製造方法。 - 【請求項１３】燃料電池を構成する膜−電極接合体の製
造方法であって、 請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載の電極触
媒製造方法によって生成された電極触媒を電解質膜上に
固定して膜−電極接合体を生成する膜−電極接合体の製
造方法。 - 【請求項１４】燃料電池を構成する単電池の製造方法で
あって、 比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上のカーボン担体に所定
量の白金を担持させて燃料電池用電極触媒を生成し、 前記燃料電池用電極触媒から電極を形成し、 前記形成された電極、電解質膜およびセパレータを組み
合わせて単電池を形成する単電池の製造方法。 - 【請求項１５】請求項１４に記載の単電池の製造方法に
おいて、 前記カーボン担体に担持される白金の所定担持密度は、
担持後の重量％において７０重量％以下である単電池の
製造方法。 - 【請求項１６】請求項１４または請求項１５のいずれか
に記載の単電池を所定数積層させた後、積層体の両端に
集電板を配置して固定する燃料電池の製造方法。 - 【請求項１７】燃料電池に用いられる電極触媒であっ
て、 比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上のカーボン担体と、 そのカーボン担体に所定の担持密度で担持されている白
金とを備える電極触媒。 - 【請求項１８】請求項１７に記載の電極触媒において、 前記カーボン担体に担持される白金の所定担持密度は、
担持後の重量％において７０重量％以下である電極触
媒。 - 【請求項１９】請求項１７または請求項１８に記載の電
極触媒が電解質膜上に固定されてなる燃料電池用膜−電
極接合体。 - 【請求項２０】燃料電池を構成する単電池であって、 比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上であるカーボン担体に
所定担持密度の白金が担持されてなる電極触媒から形成
された電極と、 その表面および裏面上に前記電極が配置されている電解
質膜と、 前記電解質膜の表面側および裏面側に配置されているセ
パレータとを備える単電池。 - 【請求項２１】請求項２０に記載の単電池において、 前記カーボン担体に担持される白金の所定担持密度は７
０重量％以下である単電池。 - 【請求項２２】請求項２０または請求項２１に記載の単
電池が所定数積層され、 その積層体の両端に集電板が配置されている燃料電池。 - 【請求項２３】ガス反応用電極の性能評価方法であっ
て、 ガス反応電極を一酸化炭素雰囲気下にさらした後、その
ガス反応用電極が吸着した一酸化炭素量を算出または測
定し、 前記一酸化炭素吸着量より前記ガス反応用電極の性能を
評価する方法。
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