[发明专利]燃料电池用阴极电极及其制造方法、具备燃料电池用阴极电极的固体高分子型燃料电池

权利要求书

1.一种燃料电池用阴极电极，其中，

所述燃料电池用阴极电极具有含有催化剂担载导电体和高分子电解质的催化剂层，

所述催化剂担载导电体的表面被具有突起的导电性复合金属氧化物覆盖，

在所述导电性复合金属氧化物上担载有催化剂金属颗粒。

2.根据权利要求1所述的燃料电池用阴极电极，其中，

所述导电性复合金属氧化物的所述突起的高度为5nm～15nm。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用阴极电极，其中，

所述导电性复合金属氧化物具有与水的接触角为140度以上的疏水性。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池用阴极电极，其中，

被所述导电性复合金属氧化物覆盖的所述催化剂担载导电体具有0.2Ω·cm以下的电阻率。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料电池用阴极电极，其中，

所述导电性复合金属氧化物为氧吸附解吸体。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池用阴极电极，其中，

所述导电性复合金属氧化物为p型半导体。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的燃料电池用阴极电极，其中，

所述导电性复合金属氧化物具有含有Sn₂M₂O₇(M＝Ta和/或Nb)的烧绿石结构。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料电池用阴极电极，其中，

所述导电性复合金属氧化物包含Ta掺杂SnO₂(0.01质量％≤Ta≤1.0质量％)。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的燃料电池用阴极电极，其中，

所述催化剂金属颗粒具有含有Pt的壳层的核壳结构。

10.根据权利要求9所述的燃料电池用阴极电极，其中，

所述核壳结构的核层含有Pd和选自Pt、Ru以及Co中的至少一种而成的合金。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的燃料电池用阴极电极，其中，

所述催化剂担载导电体含有选自导电性碳、石墨、石墨烯以及碳合金中的至少一种。

12.一种燃料电池用阴极电极的制造方法，其是权利要求1～11中任一项所述的燃料电池用阴极电极的制造方法，其中，

所述制造方法包含如下工序：在所述催化剂担载导电体的悬浊液中加入氯化锡(II)以及氯化钽(V)，将pH控制为1.5～2.0，从而得到所述导电性复合金属氧化物。

13.根据权利要求12所述的燃料电池用阴极电极的制造方法，其中，

所述制造方法包含如下第一还原工序：将在被所述导电性复合金属氧化物覆盖的所述催化剂担载导电体的悬浊液中加入构成核层的催化剂的金属盐而得到的物质加热至40℃～80℃还原为催化剂金属，

通过所述第一还原工序，在将所述催化剂担载导电体的表面覆盖的突起状的所述导电性复合金属氧化物的表面形成所述催化剂金属颗粒的核层。

14.根据权利要求13所述的燃料电池用阴极电极的制造方法，其中，

所述制造方法包含如下第二还原工序：在突起状的所述导电性复合金属氧化物的表面，在具有所述催化剂金属颗粒的所述核层的所述催化剂担载导电体的悬浊液中加入Pt盐溶液和还原剂对Pt进行还原，

通过所述第二还原工序，形成所述催化剂金属颗粒的Pt壳层。

15.一种固体高分子型燃料电池，其具有阳极电极、权利要求1～11中任一项所述的阴极电极、以及配置于所述阳极电极与所述阴极电极之间的高分子电解质膜。