成和生長的簡圖。
[0026]圖8是示出實施例1的處理條件的說明圖。
[0027]圖9是示出實施例2的處理條件的說明圖。
[0028]圖10是示出參考例的處理條件的說明圖。
[0029]圖11是用于說明實施例1、2以及參考例的實驗結(jié)果的說明圖。
[0030]圖12是用于說明實施例1、2以及參考例的實驗結(jié)果的說明圖。
[0031]圖13是示出作為第二實施方式的燃料電池的結(jié)構(gòu)的簡圖。
[0032]圖14是示出第二實施方式的燃料電池的催化劑層的制造工序的順序的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]A.第一實施方式:
[0034]圖1是示出作為本發(fā)明的一個實施方式的催化劑擔(dān)載裝置的結(jié)構(gòu)的簡圖。該催化劑擔(dān)載裝置100使用超臨界流體而使金屬催化劑擔(dān)載于載體。此外，在本實施方式中，作為超臨界流體，使用處于超臨界狀態(tài)的二氧化碳(以下，也稱作“超臨界二氧化碳”)。并且，在本實施方式中，以碳納米管(以下，稱作“CNT”)為載體，使之擔(dān)載作為金屬催化劑的鉑(Pt)。
[0035]催化劑擔(dān)載裝置100具備處理室101、載體配置部110、流體循環(huán)噴嘴120、流體供給部130、流體排出部140、流體溫度控制部150、控制部160、壓力檢測部162以及溫度檢測部164。處理室101是能夠填充超臨界流體的氣密室。在處理室101收納有載體配置部110和流體循環(huán)噴嘴120。載體配置部110具備加熱器部111，在加熱器部111的上表面配置有CNT基板10，在該CNT基板10排列有作為載體的CNT 11。
[0036]圖2是用于說明CNT基板10和載體配置部110的結(jié)構(gòu)的簡要立體圖。在CNT基板10，多個CNT 11以在相互之間具有微細的空隙的方式密集地從基板面垂直延伸。CNT基板10以隔著接觸層112的方式配置于載體配置部110的加熱器部111的上表面。加熱器部111通過電熱對載置于接觸層112的CNT基板11進行加熱。接觸層112是用于提高加熱器部111與CNT基板10之間的導(dǎo)熱性的薄片部件。接觸層112例如能夠由導(dǎo)熱性高的硅膠片構(gòu)成。
[0037]流體循環(huán)噴嘴120 (圖1)是用于使超臨界流體循環(huán)以便在處理室101內(nèi)形成朝向載體配置部I1的超臨界流體的流動的噴嘴。流體循環(huán)噴嘴120具備以覆蓋于載體配置部110的上方的方式配置的作為中空容體的主體部121。主體部121具有朝向處理室101的側(cè)壁面開口的第一開口部121a、和朝向載體配置部110的上表面開口的第二開口部121b。
[0038]在主體部121的第一開口部121a設(shè)有循環(huán)風(fēng)扇122，在第二開口部121b設(shè)有多個并列的流路壁部件即整流板123。并且，在主體部121收納有流體溫度控制部150的制冷劑循環(huán)配管152。流體循環(huán)噴嘴120通過循環(huán)風(fēng)扇122的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動使超臨界流體從第一開口部121a流入主體部121的內(nèi)部。而且，流體循環(huán)噴嘴120在主體部121內(nèi)使超臨界流體沿第二開口部121b的整流板123的壁面流出。
[0039]流體供給部130具備流體儲藏部131、原料儲藏部132、三通閥133、供給配管134、泵135以及開閉閥136。在流體儲藏部131，儲藏有要在處理室101成為超臨界狀態(tài)的流體。在本實施方式中，在流體儲藏部131，以氣體的狀態(tài)儲藏有二氧化碳。在原料儲藏部132，儲藏有溶解了金屬催化劑的絡(luò)合物的絡(luò)合物溶液。在本實施方式中，在原料儲藏部132，儲藏有使環(huán)辛二烯二甲基鉑(II)溶解于己烷(正己烷)而成的溶液。
[0040]流體儲藏部131以及原料儲藏部132經(jīng)由三通閥133與供給配管134連接，供給配管134與處理室101連接。在供給配管134設(shè)有泵135和開閉閥136。流體供給部130通過三通閥133的切換控制而經(jīng)由供給配管134將流體儲藏部131的流體和原料儲藏部132的絡(luò)合物溶液中的任一方供給至處理室101。并且，流體供給部130通過控制泵135的轉(zhuǎn)速來控制處理室101內(nèi)的壓力，并通過控制開閉閥136的開閉來控制流體或者絡(luò)合物溶液向處理室101的流入。
[0041]流體排出部140具備排出配管141和開閉閥142。排出配管141與處理室101連接。開閉閥142設(shè)于排出配管141。流體排出部140通過開閉閥142的開閉來對來自處理室101的流體的排出進行控制。此外，也可以在排出配管141設(shè)置用于抽吸處理室101的流體的泵。
[0042]流體溫度控制部150具備制冷劑供給部151和制冷劑循環(huán)配管152。如上所述，制冷劑循環(huán)配管152被收納在流體循環(huán)噴嘴120的主體部121內(nèi)。制冷劑循環(huán)配管152的入口端部以及出口端部與制冷劑供給部151連接。制冷劑供給部151具備熱交換機、泵(省略圖示)，使被實施了溫度控制的制冷劑在制冷劑循環(huán)配管152循環(huán)。在本實施方式的催化劑擔(dān)載裝置100中，通過流體溫度控制部150的制冷劑的溫度控制來調(diào)整處理室101內(nèi)的超臨界流體的溫度。此外，制冷劑循環(huán)配管152也可以并不被收納在流體循環(huán)噴嘴120的主體部121，也可以配置在流體循環(huán)噴嘴120的外部。
[0043]控制部160由具備中央處理裝置和主存儲裝置的微型計算機構(gòu)成。控制部160基于壓力檢測部162、溫度檢測部164的檢測值，控制上述的各構(gòu)成部，使金屬催化劑擔(dān)載于載體。壓力檢測部162檢測處理室101內(nèi)的流體的壓力Pf并向控制部160輸出。溫度檢測部164檢測處理室101內(nèi)的環(huán)境溫度Tf和載體的溫度T s(以下，也稱作“樣本溫度Ts”)，并向控制部160發(fā)送。
[0044]此處，環(huán)境溫度Tf意味著:當(dāng)處理室101由超臨界流體充滿時，該超臨界流體的溫度。通常，由于超臨界流體的導(dǎo)熱性高，所以環(huán)境溫度Tf可以在除加熱器部111的附近區(qū)域之外的處理室101內(nèi)的任意位置測定。樣本溫度Ts是作為載體的CNT 11的溫度，但在本實施方式中，將其作為由加熱器部111產(chǎn)生的加熱溫度計測。
[0045]圖3是示出催化劑擔(dān)載裝置100中的金屬催化劑相對于載體的擔(dān)載工序的順序的流程圖。催化劑擔(dān)載裝置100中的金屬催化劑的擔(dān)載工序主要能夠分為前處理工序(步驟S100、S102)、溶解工序(步驟S110、S112)、吸附工序(步驟S120?S124)、絡(luò)合物減少工序(步驟S130)、析出工序(步驟S140)、后處理工序(步驟S150)。
[0046]<前處理工序>
[0047]前處理工序是整理處理室101中的處理環(huán)境的準(zhǔn)備工序。在步驟SlOO中，在處理室101的載體配置部110配置CNT基板10。并且，處理室101由從流體供給部130的流體儲藏部131供給的流體填充。在本實施方式中，在處理室101填充有氣體狀態(tài)的二氧化碳。
[0048]在步驟S102中，使在處理室101填充的流體成為超臨界狀態(tài)?？刂撇?60開始進行循環(huán)風(fēng)扇122的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。并且，控制部160通過控制流體供給部130而使處理室101內(nèi)的流體的壓力比其臨界壓力高，并且通過使熱水在制冷劑循環(huán)配管152循環(huán)而使流體的溫度比其臨界溫度高。
[0049]<溶解工序>
[0050]溶解工序是使金屬催化劑的絡(luò)合物溶解在超臨界流體中的工序。在步驟SllO中，控制部160對流體供給部130的三通閥133的連接進行切換，從原料儲藏部132向處理室101供給絡(luò)合物溶液。在對處理室101供給需要量的絡(luò)合物溶液后，控制部160設(shè)置規(guī)定的待機時間(步驟S112)。在該待機時間的期間，控制部160繼續(xù)進行循環(huán)風(fēng)扇122的驅(qū)動，使絡(luò)合物在超臨界流體中分散。此外，在步驟S112中，載體配置部110的加熱器部111保持停止驅(qū)動的狀態(tài)不變。
[0051]<吸附工序>
[0052]吸附工序是使金屬催化劑的絡(luò)合物吸附于載體的表面，形成金屬催化劑的晶核并使之生長的工序。在本實施方式的催化劑擔(dān)載裝置100中，通過該吸附工序中的溫度控制，使樣本溫度Ts與環(huán)境溫度T溫度差△ T變動，從而抑制金屬催化劑的晶核的粒徑產(chǎn)生偏差這一情況。此外，本說明書中的“使溫度差Δ T變動”意味著:通過溫度控制使溫度差A(yù)T主動地變動。
[0053]圖4是用于說明吸附工序中的催化劑擔(dān)載裝置100的溫度控制的說明圖。圖4中圖示了簡要地示出吸附工序中的環(huán)境溫度Tf和樣本溫度T 3的時間變化的曲線圖。在吸附工序中，控制部160通過流體溫度控制部150而以規(guī)定的溫度Ttl為目標(biāo)值對環(huán)境溫度TF進行控制。在本實施方式中，作為超臨界流體而使用超臨界二氧化碳，因此規(guī)定的溫度Ttl為40?50°C左右。<