CN101682038B - 碱性燃料电池电极催化剂，碱性燃料电池，碱性燃料电池电极催化剂的生产方法以及碱性燃料电池的生产方法 - Google Patents

Abstract

碱性燃料电池电极催化剂(22)包括含有铁(Fe)、钴(Co)和镍(Ni)中至少一种的第一催化剂颗粒(26)，含有铂(Pt)和钌(Ru)中至少一种的第二催化剂颗粒(28)，用于负载第一催化剂颗粒(26)和第二催化剂颗粒(28)的载体(24)。

Description

碱性燃料电池电极催化剂,碱性燃料电池,碱性燃料电池电极催化剂的生产方法以及碱性燃料电池的生产方法

发明背景

发明领域

本发明涉及碱性燃料电池电极催化剂和使用该电极催化剂的碱性燃料电池以及碱性燃料电池电极催化剂和碱性燃料电池的生产方法。 

相关现有技术的描述

日本专利No.3360485公开了一种使用来自甲烷或甲醇的重整气作为燃料的燃料电池。在日本专利No.3360485的燃料电池中，阳极电极(燃料电极)具有由作为燃料供应的甲烷或甲醇制备纯氢的功能。具体地，这种阳极电极是三层构造的，即，与电解质膜接触的催化剂内层，放置在催化剂内层外侧上的多孔基础材料，以及放置在多孔基础材料外侧上的催化剂外层。将铂催化剂用于催化剂内层和催化剂外层中。 

根据日本专利No.3360485，当对燃料电池的阳极电极供应燃料例如甲烷或类似物时，将燃料中的氢提取出来并且主要由于催化剂外层的催化剂颗粒的作用分离为质子和电子，且在其它催化剂颗粒上再次接收到电子以便形成氢气。在该时间产生的一氧化碳(CO)吸收并且保留在催化剂外层中的催化剂颗粒中。在阳极电极的催化剂外层中产生的氢气穿过多孔基础材料到达催化剂内层。通过催化剂内层的催化剂颗粒的作用再次将氢气分离为电子和质子，且质子穿过电解质膜到达阴极电极(氧电极)。 

也就是说，根据日本专利No.3360485，在阳极电极的催化剂外层中产生了纯氢，且在同一时间还产生的CO或类似物直接变为吸收到催 化剂外层中。因此，仅有纯氢运动到多孔基础材料中以便多孔基础材料的内部充满纯氢。结果为仅有纯氢扩散到催化剂内层中。因此甚至在使用其中含碳的燃料，例如甲烷，甲醇等的情况中，催化剂内层上的CO的负面影响是有限的且阳极电极的工作是可靠的。 

为了改进燃料电池的发电性能，期望开发具有高催化活性的电极催化剂。此外，特别是在其中使用不是纯氢的燃料，例如醇或类似物的情况中，重要的是通过分解燃料而有效提取氢并且因此改进燃料的利用速率。 

在这一方面，日本专利No.3360485提供了一种技术，对于其中使用甲烷或甲醇作为燃料的情况，其由甲烷或类似物产生纯氢并且将纯氢供应到催化剂内层中以便抑制催化剂内层的阳极电极上CO的负面影响。但是，日本专利No.3360485并不涉及由作为燃料的甲烷或甲醇提取氢时实现高效率。在这样的情况中，即其中如日本专利No.3360485那样，由催化剂外层中的甲烷或类似物产生氢气，并且将其供应到催化剂内层，由催化剂内层的氢气产生质子，在催化剂的外层和催化剂的内层进行两步催化反应。因此可以认为阳极电极的催化反应速率下降并且燃料电池的发电性能将会降低。 

另外，日本专利No.3360485公开的燃料电池使用了质子交换膜最为电解质膜，以至于发电反应在酸性环境下进行。相反，碱性燃料电池使用允许阴离子渗透穿过的电解质膜，以便发电反应在碱性环境下进行。因此，在碱性燃料电池中，在酸性环境中倾向于退化的金属可以用作电极催化剂。因此，由于用作电极催化剂的金属可以选自广泛的多种选择，期望开发具有高催化活性而通过使用非铂(Pt)的金属获得电极催化剂成本降低的电极催化剂。此外，即使非纯氢燃料直接供应到电极催化剂中，提高的电极催化活性仍将使得获得高燃料电池输出称为可能，因此，期望开发当扩展燃料电池的燃料的选择范围时可以有效地通过分解供应的燃料提取氢并由此改进燃料的利用速率、以便进一步改进碱性燃料电池的发电性 能的电极催化剂。 

发明概述

本发明提供了一种改进以便提高碱性燃料电池电极催化剂的催化剂功能的碱性燃料电池电极催化剂，和用于生产碱性燃料电池电极的方法，以及使用这种电极催化剂的碱性燃料电池，和生产碱性燃料电池的方法。 

根据本发明第一方面的碱性燃料电池电极催化剂包括：含有铁、钴和镍中至少一种的第一催化剂颗粒；含有铂和钌中至少一种的第二催化剂颗粒；以及其上负载有第一催化剂颗粒和第二催化剂颗粒中至少一种的载体。 

在根据本发明第一方面的碱性燃料电池电极催化剂中，第一催化剂颗粒可以包括铁、钴和镍。 

在根据本发明第一方面的碱性燃料电池电极催化剂中，第二催化剂颗粒可以包括铂和钌。 

在根据本发明第一方面的碱性燃料电池电极催化剂中，第一催化剂颗粒和第二催化剂颗粒都可以负载于单一载体上。第一催化剂颗粒和第二催化剂颗粒还可以负载于催化剂层中的每一种载体上。 

根据本发明第一方面的碱性燃料电池电极催化剂可以进一步包括其中被提供有多种载体的催化剂层，其中在催化剂层中提供了其上至少负载有第一催化剂颗粒的第一载体和其上至少负载有第二催化剂颗粒的第二载体。 

在根据本发明第一方面的碱性燃料电池电极催化剂中，第一催化剂颗粒中包含的铁、钴和镍的比例可以是1∶1∶1。 

在根据本发明第一方面的碱性燃料电池电极催化剂中，第一催化剂颗粒中包含的铁、钴和镍的比例可以是使得第一催化剂颗粒中包含的每一种铁、钴和镍的比例相对元素的总量在30％到40％的范围内。 

在根据本发明第一方面的碱性燃料电池电极催化剂中，第二催化剂颗粒中包含的铂和钌的比例可以是1∶1。 

在根据本发明第一方面的碱性燃料电池电极催化剂中，第二催化剂颗粒中包含的铂和钌可以在2∶3到3∶2的范围内。 

在根据本发明第一方面的碱性燃料电池电极催化剂中，负载于载体上的第一催化剂颗粒和第二催化剂颗粒的比例可以在1∶2到2∶1的范围内。 

在根据本发明第一方面的碱性燃料电池电极催化剂中，载体可以是碳粉末载体。 

根据本发明第二方面的碱性燃料电池包括：允许阴离子穿过电解质膜的电解质膜，以及一对放置在电解质膜两侧的电极，其中所述一对电极中的至少一个电极包括根据第一方面的碱性燃料电池电极催化剂。 

在根据第二方面的碱性燃料电池中，所述至少一个电极可以是阳极电极；且碱性燃料电池可以进一步包括向阳极电极供应具有C-C键的燃料的燃料供应体系。 

根据本发明第三个方面的生产碱性燃料电池电极催化剂的方法包括：通过混合包含铁离子、钴离子和镍离子的第一溶液和包含钌离子和铂离子的第二溶液制备混合溶液；将载体颗粒混合到混合溶液中；对其中混合有载体颗粒的混合溶液进行真空脱气；从真空脱气的混合溶液中分离载体颗粒；并且在载体颗粒上进行热处理。 

在根据本发明第三个方面的生产碱性燃料电池电极催化剂的方法中，载体颗粒的热处理可以在真空环境中进行。 

在根据本发明第三个方面的生产碱性燃料电池电极催化剂的方法中，第一溶液中包含的铁离子、钴离子和镍离子的比例可以是1∶1∶1。 

在根据本发明第三个方面的生产碱性燃料电池电极催化剂的方法中，包含在第二溶液中的钌离子和铂离子的比例可以是1∶1。 

在根据本发明第三个方面的生产碱性燃料电池电极催化剂的方 法中，混合以制备混合溶液的第一溶液和第二溶液的比例可以在2∶1到1∶2的范围内。 

在根据本发明第三个方面的生产碱性燃料电池电极催化剂的方法中，第一溶液中铁离子的浓度、第一溶液中钴离子的浓度和第一溶液中镍离子的浓度的中每一个可以在0.005[mol/l]到10[mol/l]的范围内。 

在根据本发明第三个方面的生产碱性燃料电池电极催化剂的方法中，第二溶液中钌离子的浓度和第二溶液中铂离子的浓度中的每一个可以在0.005[mol/l]到10[mol/l]的范围内。 

在根据本发明第三个方面的生产碱性燃料电池电极催化剂的方法中，载体颗粒的混合量可以是每升通过混合第一溶液和第二溶液制备的混合溶液25[g]到100[g]的范围内。 

根据本发明第四方面的生产碱性燃料电池的方法包括通过将用于燃料电池的电极催化剂混合到其中电解质膜允许阴离子渗透穿过溶解的电解质膜的电解质溶液中制备电极催化剂溶液；将电极催化剂溶液应用于允许阴离子渗透的电解质膜的至少一个表面侧面，其中通过根据第三个方面描述的生产方法生产电极催化剂。 

根据本发明的第一方面，碱性燃料电池电极催化剂包括含有铁、钴和镍的第一催化剂颗粒，含有铂和钌的第二催化剂颗粒。因此，燃料电池的催化活性可以改进以便获得燃料电池的高输出，且电极催化剂中的Pt的使用速率可以降低以便获得电极催化剂的成本降低。 

根据本发明的第二方面，碱性燃料电池具有根据第一方面的电极催化剂。因此，碱性燃料的催化剂功能可以改进，且可以改进其发电性能。 

如上所述，由于本发明的电极催化剂包括第一催化剂颗粒和第二催化剂颗粒，该电极催化剂可以有效地断裂燃料中的C-C键并且以高效率利用燃料。因此，如果将本发明应用于具有供应具有C-C键的燃料的燃料供应体系的燃料电池，本发明的电极催化剂的功能可以有效地实施。 

此外，根据本发明的第三方面，用于碱性燃料电池的电极催化剂通过将载体颗粒混合到通过混合含有铁离子、钴离子和镍离子的第一溶液和含有钌离子和铂离子的第二溶液获得的混合溶液中并且然后进行预定的热处理和类似处理制造。作为结果，Fe-Co-Ni颗粒和Pt-Ru颗粒可以可靠地负载在电极催化剂的载体颗粒上，且催化活性高的电极催化剂可以以相对低的成本生产。 

根据本发明的第四方面，用于燃料电池的电极催化剂通过根据第三方面的生产方法生产。因此，可以获得催化活性高且发电性能也高的碱性燃料电池。 

附图概述

本发明前述和/或其它的目的、特征和优点由以下参考附图的优选实施方案的描述将会变得更显而易见，其中附图中同样的数字用于表示相同的部分且其中：图1为描述本发明实施方案中的燃料电池的图；图2为描述本发明实施方案中的燃料电池电极催化剂的图；图3为描述本发明实施方案中的燃料电池的特性的图；以及图4是描述本发明实施方案中的制备电极催化剂的方法的图。 

实施方案详述

下文中，将参考附图描述本发明的实施方案。此外，相同或相应的部分用相同的数字标记，且对它们的描述被简化或省略。 

图1是描述本发明一个实施方案的燃料电池结构的附图。图1所示的燃料电池是碱性燃料电池。该燃料电池具有阴离子交换膜10(电解质膜)。在该阴离子交换膜10的两侧，放置阳极电极20和阴极电极30作为一对电极。电流收集盘40放置在阳极电极20和阴极电极30的外侧上。燃料通道50与阳极电极20一侧的电流收集盘40的一个表面侧面相连接， 且燃料供应源(未显示)与燃料通道50相连。燃料通过燃料通道50和电流收集盘40从燃料供应源供应到阳极电极20，以至于未反应的燃料或类似物从阳极电极20处释放。另一方面，氧通道60与阴极电极30一侧的电流收集盘40的另一个表面侧面相连。通过氧通道60和电流收集盘40，将空气供应到阴极电极30处，以至于包含未反应的氧的环境废气从阴极电极30处释放。 

当燃料电池发电时，供给阳极电极20的燃料具有C-C键和氢，例如乙醇或类似物。另一方面，供给阴极电极30空气(或氧)。随着向阳极电极20供应燃料，由于阳极电极20的电极催化剂的作用，燃料分解以制备氢。氧与从阴极电极30一侧穿过阴离子交换膜10到阳极电极20一侧的氢离子反应，以便产生水并且释放电子。在阳极电极20处的反应在其中燃料是纯氢的情况中按照以下式(1)进行，或者在其中燃料是乙醇的情况中按照以下式(2)进行。H₂+2OH^-→2H₂O+2e^-                 ...(1)CH₃CH₂OH+12OH^-→2CO₂+9H₂O+12e^-    ...(2) 

另一方面，随着将空气供应到阴极电极30，空气中的氧分子收到来自阴极电极30的电子，由于阴极电极30的电极催化剂的作用通过几个步骤产生氢氧根离子。氢氧根离子穿过阴离子交换膜10运动到阳极电极20一侧。在阴极电极30处按照以下式(3)进行反应：1/2O₂+H₂O+2e^-→2OH^-           ...(3) 

上述阳极电极20一侧和阴极电极30一侧的反应的组合显示出在燃料电池中作为整体产生的以下式(4)表示的产生水的反应，且反应中涉及的电子通过电极两侧上的电流收集盘40运动。H₂+1/2O₂→H₂O                 ...(4) 

如上述的在碱性类型燃料电池中，阴离子交换膜10没有特别的限制，只要能够将通过阴极电极30电极催化剂产生的氢氧根离子(OH^-)移 动到阳极电极20即可。具体地，阴离子交换膜10的实例包括具有阴离子交换基团，例如伯胺基到叔胺基，季铵基，吡啶基，咪唑基，季吡啶鎓(quaternary pyridium)，季咪唑鎓(quaternary imidazolium)等的固体聚合物膜(阴离子交换树脂)。此外，固体聚合物膜的实例包括基于烃的树脂的膜、基于氟的树脂的膜等。即使在其中空气或有机化合物基燃料用作反应物的情况中，这种阴离子交换膜的使用仍使得抑制膜上CO的负面影响成为可能。 

阳极电极20和阴极电极30具有相同的结构。具体地，两个电极各自具有至少一种催化剂。每个电极的催化剂这样地形成，即在通过溶解与阴离子交换膜10基本相同的组分获得的电极溶液中混合为承载有下述催化剂颗粒的载体颗粒的电极催化剂颗粒，并且之后将混合物应用到阴离子交换膜10上。 

另外，阳极电极20的电极催化剂具有这样的催化剂功能，即使得供应的燃料中的氢原子和穿过阴离子交换膜10的氢氧根离子进行反应以便产生水(H₂O)，且在同时释放电子(e^-)到电流收集盘40如前述式(1)所示。另一方面，阴极电极30的电极催化剂具有这样的催化功能，即从电流收集盘40接受电子(e^-)并且由电子、氧(O₂)和水(H₂O)产生氢氧根离子，如前述式(3)所示。 

为了改进燃料电池的发电性能，重要的是产生有效地在阴极电极30进行的式(3)的由氧制备氢氧根离子(OH^-)并且导致由燃料提取氢，以及如式(1)的有效地在阳极电极20处进行的催化反应。特别是在其中供应燃料而不是纯氢，例如醇或类似物的情况中，重要的是有效地从燃料获得氢以便改进燃料的利用效率。 

图2为图1中通过虚线封闭的部分的阳极电极20的放大视图。虽然图2显示出放大的阳极电极20的催化剂的说明，应当注意的是阴极电极30的催化剂也基本具有如上述的结构。如图2所示，阳极电极20的催化剂通过将电极催化剂颗粒22混合到通过溶解与阴离子交换膜10的那些 基本相同的组分获得的电解质溶液12中，并且然后将混合物应用到阴离子交换膜10上形成。 

电极催化剂颗粒22是其上负载有催化剂颗粒的载体。电极催化剂颗粒22的载体由碳粉末24构建。碳粉末24由颗粒度为30nm到100nm的颗粒组成。碳粉末24上负载多种由有铁、钴和镍(Fe-Co-Ni)组成的颗粒26(第一催化剂颗粒)和多种由铂和钌(Pt-Ru)组成的颗粒28(第二催化剂颗粒)。 

Fe-Co-Ni颗粒26中的元素即铁(Fe)、钴(Co)和镍(Ni)的比为1∶1∶1。Pt-Ru颗粒28中的元素即铂(Pt)和钌(Ru)的比为1∶1。此外，对于催化剂中的所有电极催化剂颗粒22来说，负载于碳粉末24上的Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28之间的比例平均在1∶2到2∶1的范围内。 

对于阳极电极20，已经发现，由于负载了两种催化剂颗粒(即Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28)的电极催化剂颗粒22的使用，阳极电极20的高催化活性可以得到保证且高效利用供应的燃料(例如乙醇或类似物)也可以得到保证。这其中的原因认为是Fe-Co-Ni颗粒26具有打断供应到阳极电极20的燃料(例如乙醇或类似物)中C-C键的功能，且另一方面，Pt-Ru催化剂颗粒28具有高催化活性，并且因此当C-C键通过Fe-Co-Ni颗粒26有效地断裂时，主要通过Pt-Ru颗粒28吸收更多的氢，以至于氢和氢氧根离子之间的反应加速。 

也就是说，由于Fe-Co-Ni颗粒26，C-C键的断裂有效地加速了，且因此氢从有机物质中分离出来，这导致在燃料中氢的利用的改进。此外，通过以这种方式分离和制备大量的氢，具有高催化活性的Pt-Ru颗粒28上的催化反应可以进一步加速。因此，通过在碳粉末24上负载Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28，可以获得具有高催化活性的电极催化剂。应当注意的时由于在第一催化剂颗粒中Fe、Co和Ni的比例为1∶1∶1，甚至在其中燃料时具有C-C键的有机燃料的情况中，通过有效地断裂C-C键也可以获得有效地从供应的燃料中提取氢的电极催化剂并且因此改进了燃 料电池的燃料利用速率。此外，由于在第二催化剂颗粒中Pt和Ru的比例为1∶1，可以保持电极催化剂的高催化活性。此外，由于负载在载体上的第一催化剂颗粒和第二催化剂颗粒之间的比例在1∶2到2∶1的范围内，甚至在其中供应的燃料具有C-C键的情况中也可以获得保持高的电极催化剂的催化活性的电极催化剂以便改进燃料电池的发电性能并且提高燃料的利用速率。 

此外，由于铂(Pt)是昂贵的，如果催化剂颗粒仅仅由铂(Pt)构建，尽管其催化活性高，得到的电极催化剂是昂贵的。在这方面，Fe-Co-Ni颗粒26和钌(Ru)与铂(Pt)一起使用降低了在电极催化剂颗粒22中铂(Pt)的比例。这可以降低电极催化剂以及因此的燃料电池的成本。此外，铂(Pt)倾向于与CO反应并且因此在含有CO的气氛中被腐蚀。但是，在整个电极催化剂颗粒22中的铂(Pt)的比例可以通过使用Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28以形成电极催化剂颗粒22而降低。因此可以将电极催化剂颗粒的腐蚀抑制到低水平并且燃料电池的电极耐久性可以保持在高水平。 

图3为对比这样的电池I-V特性的图，即所述电池通过使用其中Fe-Co-Ni负载于碳粉末载体上的催化剂层制备，以及所述电池通过使用其中Fe-Co-Ni和Pt-Ru催化剂联合负载于碳粉末载体上的催化剂层制备。在图3中，水平轴表示电流密度[A/cm²]，且纵轴表示电压[V]。在图3中，用实心圆形绘制的曲线表示根据本发明实施方案的燃料电池的I-V特征，即其中电极催化剂颗粒22具有Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28的燃料电池。另一方面，用正方形绘制的曲线表示其中电极催化剂颗粒仅有Fe-Co-Ni颗粒的燃料电池的I-V特征。由图3可以理解的是如果使用负载有Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28作为催化剂颗粒的电极催化剂颗粒，至少在0到0.3[A/cm²]的电流密度的范围内可以获得高发电性能。 

图4是描述在本发明的实施方案中电极催化剂颗粒22的制造方法的示意图。下文中参考图4将描述电极催化剂颗粒22的制备方法。在图4的步骤01中，首先以等摩尔比(1∶1∶1)将乙酸Fe，乙酸Co和乙酸Ni混 合到乙酸中制备第一溶液。这里应当注意的是乙酸Fe，乙酸Co和乙酸Ni中每一种的浓度都在0.005[mol/l]到10[mol/l]的范围内。同样地，在步骤02中，以等摩尔比(1∶1)将乙酸Ru和氯铂酸混合到乙酸中制备第二溶液。这里应当注意的是乙酸Ru的浓度和氯铂酸的浓度都在0.005[mol/l]到10[mol/l]的范围内。 

然后混合和搅拌(步骤03)第一溶液和第二溶液。这里第一溶液和第二溶液之间的混合比在1∶2到2∶1的范围内。然后，将作为载体的碳粉末24放入搅拌的混合溶液中(步骤04)。混合于其中的碳粉末24的量设置在每升混合溶液25[g]到100[g]的范围内。 

然后，对混合的溶液真空脱气(步骤05)。这允许在混合溶液中有相对大量的Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28吸收碳粉末24。之后，混合溶液中的碳粉末24通过过滤或类似手段分离(步骤06)。由此分离的碳粉末24处于其中Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28吸附至碳粉末24的状态。 

然后，在真空中对分离的碳粉末24加热(步骤07)。热处理的温度设定在800[℃]到1000[℃]之内。在这种方式中，制造了其中Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28固定和负载在碳粉末24上的电极催化剂颗粒22。 

在此之后，将由此制备的电极催化剂颗粒22混合到通过溶解与阴离子交换膜10的那些相同的组分获得的电极溶液中并将混合物应用到阴离子交换膜10的两侧以便阳极电极20和阴极电极30在阴离子交换膜10的两侧上形成。在此之后，电流收集盘40和反应物气体通道(50，60)之一在阴离子交换膜10和一对电极(阳极电极20和阴极电极30)的组件的两侧上形成。因此制备了图1所示的燃料电池。 

以上结合这样的碱性燃料电池描述前述本发明的实施方案，即其中一对电极(阳极电极20和阴极电极30)放置在阴离子交换膜10的两侧且电流收集盘40和反应物气体通道50、60放置在一对电极两侧。但是，在本发明中，碱性燃料电池并不限于此。例如，碱性燃料电池还可以是其 中扩散层放置在阳极电极20和阴极电极30中的每一个的催化剂层的表面上的燃料电池。此外，该碱性燃料电池还可以是具有堆迭结构的碱性燃料电池，其中包括阴离子交换膜10和一对电极20、30的每个膜电极组件通过分离器串联，其中每个都包括电流收集盘，而不是仅由一套阴离子交换膜10和两个电极20、30制成。在这种情况中，扩散层或类似物还放置在电极20、30中的每一个的表面上。 

以上结合这样的碱性燃料电池描述本发明的实施方案，即其中电极催化剂颗粒22负载了平均比在2∶1到2∶1范围内的Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28。但是，在本发明中，两种颗粒26、28之间的比不但并不限于此，而且还可以在不同的范围内。电极催化剂颗粒22还可以以不同的比负载两种颗粒26、28。将催化剂层中的电极催化剂颗粒22作为整体，Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28负载在一些载体上(碳粉末24)即足够。但是，由于将Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28看作具有不同的功能，如果两种颗粒26、28负载于相对接近的位置，例如在相同的载体上，认为催化剂功能将进一步改进。因此，碳粉末24的每一颗粒可以负载Fe-Co-Ni颗粒26和Pt-Ru颗粒28中的至少一种颗粒。 

以上结合这样的情况描述上述的实施方案，即其中Fe-Co-Ni颗粒26以相同的摩尔比包含Fe、Co和Ni。但是，本发明并不限于此。例如，对于催化剂中所有的Fe-Co-Ni颗粒26，这些元素可以以相同的平均摩尔比包含在催化剂中。但是，这并不是限制性的，元素还可以以其它比例包含于其中。还在这种情况中，Fe-Co-Ni颗粒26可以以在30％到40％范围内的平均比例包含每一种元素。 

同样地，以上结合这样的情况描述上述的实施方案，即其中Pt-Ru颗粒28以相同的摩尔比包含Pt和Ru。但是，本发明并不限于该比例。例如，对于催化剂中所有Pt-Ru颗粒28，这些元素还可以以相同平均比例包含于其中。但是，这并不是限制性的，所述元素还可以以其它比例包含于其中。还在这种情况中，Pt-Ru颗粒28可以以在40％到60％范围 内的平均比例包含每一种元素。 

另外，在电极催化剂颗粒22的制造方法中第一溶液中的铁(Fe)、钴(Co)和镍(Ni)的比例，第二溶液中的铂(Pt)和钌(Ru)的比例，以及第一溶液和第二溶液之间的混合比例并不限制本发明用于电极催化剂的制造方法。在一定程度上，这些比例决定了Fe-Co-Ni颗粒26中元素的比例、Pt-Ru颗粒28中元素的比例、载体上负载的两种颗粒26、28之间的比例以及类似比例。因此，根据元素的比例或颗粒的种类设定这些比例即可。此外，用于制造电极催化剂颗粒22的方法的其它数值，例如热处理的温度，混合的碳粉末24的量等并不限制本发明，但是还可以在其它范围内。 

此外，以上结合这样的情况描述上述的实施方案，即其中阳极电极20和阴极电极30具有相同结构。但是本发明并不限于此。通过在电极中的任何一个使用上述与实施方案相关描述的电极催化剂颗粒22，碱性类型燃料电池的发电性能可以在一定程度上改进，且可以实现电极催化剂的成本降低。此外，特别地，由于电极催化剂颗粒22具有断裂C-C键的功能，在阳极电极20一侧使用电极催化剂颗粒22在燃料具有C-C键的情况中更有效，例如使用醇燃料或类似燃料。 

在其中仅有两个电极中的一个使用电极催化剂颗粒22的情况中，并不使用实施方案的电极催化剂的电极中的电极催化剂可以是，例如，由铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铂(Pt)或类似物构建的电极催化剂，其中这些金属中的一种或几种负载于载体上的电极催化剂，或中心金属是这些金属原子中的一种的有机金属络合物，其中这种有机金属络合物负载于载体上的电极催化剂等。此外，由多孔性部分或类似物构建的扩散层还可以放置在每种电极催化剂的表面上。 

以上结合这样的情况描述实施方案，即其中碳粉末24用作负载催化剂颗粒的载体。但是在本发明中，载体并不限于碳粉末。也可以使用其它颗粒，只要该颗粒可以负载催化剂颗粒26、28。 

以上结合这样的情况描述上述的实施方案，即其中燃料电池为使用阴离子交换膜的碱性燃料电池。但是本发明并不限于前述类型的燃料电池。例如，燃料电池还可以是例如使用允许阴离子例如氢氧化钾或类似物(KOH)渗透的电解质膜或类似物代替阴离子交换膜的碱性电池。但是，在其中使用具有碳(C)的燃料的情况中，需要考虑膜的负面影响。 

以上结合这样的情况描述实施方案，即其中乙醇用作燃料。这是因为可以以相对低的成本获得乙醇，且因此允许燃料电池的成本降低。但是，在本发明中，燃料并不限于乙醇。本发明实施方案中的电极催化剂颗粒22可以断裂C-C键，且因此对具有C-C键的燃料特别有效。但是，燃料还可以是氨或类似物。也在这种情况中，由于Fe-Co-Ni颗粒26的使用，电极催化剂颗粒22可以获得成本的降低，且由于Pt-Ru颗粒28的使用维持高的催化活性。 

另外，如果在本发明的实施方案中，关于实施方案提及的任何成分或类似情况中的元件数目等、量、范围等的数值，该数值是非限定性的，除非其中特别明确提出数值，或者特别由理论明确性而决定。此外，在用实施方案描述的方法中的步骤、结果等对本发明并不是必须的，除非其中结构、步骤或类似物特别明确提出或者特别由理论明确性而决定。 

Claims (9)

1.一种生产碱性燃料电池电极催化剂的方法，其包括

通过混合含有铁离子、钴离子和镍离子的第一溶液和含有钌离子和铂离子的第二溶液制备混合溶液；

将载体颗粒混入混合溶液；

使已经混入载体颗粒的混合溶液真空脱气；

从真空脱气的混合溶液分离载体颗粒；和

在载体颗粒上进行热处理。

2.根据权利要求1的生产方法，其中载体颗粒的热处理在真空环境中进行。

3.根据权利要求1或2的生产方法，其中第一溶液中所含的铁离子、钴离子和镍离子的摩尔比为1∶1∶1。

4.根据权利要求1或2的生产方法，其中第二溶液中所含的钌离子和铂离子的摩尔比为1∶1。

5.根据权利要求1或2的生产方法，其中混合以制备混合溶液的第一溶液和第二溶液的混合比为2∶1至1∶2。

6.根据权利要求1或2的生产方法，其中第一溶液中的铁离子的浓度、第一溶液中的钴离子的浓度和第一溶液中的镍离子的浓度各自为0.005mol/l至10mol/l。

7.根据权利要求1或2的生产方法，其中第二溶液中的钌离子的浓度和第二溶液中的铂离子的浓度各自为0.005mol/l至10mol/l。

8.根据权利要求1或2的生产方法，其中载体颗粒的混合量为每升通过混合第一溶液和第二溶液制备的混合溶液25g至100g。

9.一种生产碱性燃料电池的方法，其包括

通过将用于燃料电池的电极催化剂混入已经溶解了允许负离子通过电解质膜的电解质膜的电解质溶液制备电极催化剂溶液；和

将电极催化剂溶液施于允许负离子渗透的电解质膜的至少一个表面侧上，其中电极催化剂通过根据权利要求1或2的生产方法生产。

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