CN103891021A - 用于具有高活性、中等h2o2产量的pemfc电池的纳米结构ptxmy催化剂 - Google Patents

用于具有高活性、中等h2o2产量的pemfc电池的纳米结构ptxmy催化剂 Download PDF

Info

Publication number
CN103891021A
CN103891021A CN201280037213.0A CN201280037213A CN103891021A CN 103891021 A CN103891021 A CN 103891021A CN 201280037213 A CN201280037213 A CN 201280037213A CN 103891021 A CN103891021 A CN 103891021A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
nanostructure
metal
pemfc
aforementioned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201280037213.0A
Other languages
English (en)
Inventor
亚历杭德罗·弗兰科
罗德里戈·费雷拉-德-莫莱斯
大卫·罗弗雷达
菲利普·苏提特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of CN103891021A publication Critical patent/CN103891021A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
    • H01M4/8657—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites layered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/64—Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/652—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/6522—Chromium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8807—Gas diffusion layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8814—Temporary supports, e.g. decal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8846—Impregnation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8867—Vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8867—Vapour deposition
    • H01M4/8871—Sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
    • H01M4/8885—Sintering or firing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/921—Alloys or mixtures with metallic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
    • H01M2004/8689—Positive electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

一种制造用于基于PtxMy的PEMFC的催化剂（3，4）的方法，所述M是过渡金属，所述方法包括以下步骤：在支撑物上沉积PtxMy纳米结构；对所述纳米结构进行退火；在如上制得的所述纳米结构表面上沉积PtxMy层；化学浸出金属M。本发明还提供以此方法获得的催化剂。

Description

用于具有高活性、中等 H2O2产量的PEMFC电池的纳米结构PTXMY催化剂
技术领域
本发明涉及质子交换膜燃料电池（PEMFC）领域。
本发明提供一种能够在质子交换膜类型的燃料电池的阴极使用双金属PtxMy型催化剂时限制H2O2产量的方案，该方案的原理是形成根据本发明所述的纳米结构催化剂。
背景技术
PEMFC是一种电流发生器，其操作原理，如图1所示，是通过氢和氧的催化反应，将化学能转化为电能。
膜电极装置，又称MEA 1，一般叫做电池核心，其组成了PEMFC的核心组件；电池核心由被聚合物膜2分隔开的2个电极（分别是阳极和阴极）构成，所述膜2与存在于每个电极中的催化层（分别为3、4）直接接触。因此，膜2能够分隔阳极室5和阴极室6。
催化层3、4一般由以碳团簇为支撑物的铂（Pt）纳米微粒构成。气体扩散层7、8（碳纤维、毡……）置于MEA 1的两旁，以保证其导电性、活性气体均匀分布和产物排放。通道系统9、10置于MEA两旁，以运送活性气体，并将过量的水和气体排放到外面。
在阳极3处，氢在催化剂上氧化，生成质子H+和电子 e-。质子跨过聚合物膜2，然后在阴极4与氧反应。质子在阴极与氧的反应（ORR，即“氧还原反应”）生成水及少量过氧化氢（H2O2），并产生热量。提高PEMFC的寿命并降低其成本，是使用和开发面向消费者市场的电池的一个主要问题。因此，鉴定并了解电池核心老化现象现在至关重要。
以M代表过渡金属元素（例如，Ni、Fe、Co、Cr）的PtxMy型纳米微粒，是在PEMFC阴极的氧化反应中使用的优选替代催化剂（Stamenkovic B. et al.， SCIENCE， 315， 2007， 493; Stamenkovic B. et al.， J. AM. CHEM. SOC.， 128， 2006， 8813-8819）。此类双金属催化剂，联合另一种金属，比铂便宜，且能够降低催化剂的一般成本；但是，其特性是：增加PEMFC运作中的过氧化氢（H2O2）产量，过氧化氢是与水的反应中的一种副产物。
过氧化氢是一种能够通过芬顿（Fenton）反应的机制导致膜2降解的化学试剂。导致这一结果的原因，是双极板腐蚀生成的金属离子Fe2+或Fe3+催化过氧化氢分解生成自由基和离子：
在此分解反应中形成的氧自由基，对质子交换聚合物进行腐蚀，从而令膜2在复杂化学反应中降解（Romain Coulon et al. ECS Trans. 25（35），2010，259-273）。
发明内容
本发明的原理，以借助密度泛函理论计算对Pt3Ni（111）催化表面模型（称为“Pt-骨架”）上生成水和过氧化氢的反应原理所进行的理论分析为基础。相应科学结果表明（图2），在结构良好的所述双金属催化剂上，过氧化氢（H2O2）的生成一般具有正的或吸热的热障（附带显著能量消耗），而与之相反，水的生成是放热的（较低能量消耗）。换言之，该“Pt-骨架”型双金属催化剂具有显著降低过氧化氢选择度的特性，这一特性来源于其遵循规则网格结构的镍的第二金属表面上具有空位的特殊形态。而且，据观察，这些空位中没有ORR反应的活性位点，因此，在这样的情况下，不大可能存在或至少有力地降低了H2O2的生成量。
因此，本发明涉及一种相当具有原创性的保护PEMFC中的所述膜从而延长PEMFC寿命的方法。本发明意在采用类似上述特殊催化剂结构，以降低H2O2的产量，同时保存ORR活性（从氧和质子生成水）。
为了制造具有这种纳米结构的催化剂，需要结合三种不同的技术：退火，然后是MOCVD（金属有机化学气相沉积），以及化学浸出（利用电解质提取其表面的第二金属）。
换言之，本发明的第一个方面涉及一种为基于PtxMy的PEMFC制造催化剂的方法，包括以下步骤：
- 将PtxMy纳米结构沉积到支撑物上；
- 对所述纳米结构进行退火；
- 将PtxMy层沉积到根据上述步骤制得的所述纳米结构表面上；
- 对金属M进行化学浸出。
在第一种情况下，所述支撑物相当于气体扩散层。在已知形式中，该扩散层一般由碳构成，其常规厚度大约为200微米。
但是，该扩散层可能对热敏感，因此可能被退火过程中施加的温度损害。在此情况下，将所述纳米结构沉积到由耐热物质例如硅氧层构成的支撑物上。退火后，应当将所述纳米结构转移至气体扩散层上。所述转移可以通过利用电解质将所述纳米结构从所述第一支撑物上剥离，然后以所述纳米结构浸渍气体扩散层来实现。
由此，且根据该特定实施例，本发明所述的方法包括在退火后将所述纳米结构转移至气体扩散层上的附加步骤。
在本发明的框架中，M为过渡金属，优选为选自镍（Ni）， 铁 （Fe）， 钴 （Co）， or 铬 （Cr）的过渡金属。M在所述两个沉积步骤（纳米结构，然后是覆层）中的化学性质相同。但是，能够想到，也可以使用包含数种不同性质过渡金属的催化剂（多金属材料）。
在通式PtxMy中，x和y分别代表铂和所述过渡金属的化学计量。在一个优选的实施例中，PtxMy代表Pt3Ni， 其中x=3且y=1。
因此，该方法的第一步骤就是将PtxMy纳米结构沉积在支撑物上。在本发明的范围中，“纳米结构”指的是大小低于10纳米的结构。在特定情况下，该纳米微粒具有球体形状，且限定其直径低于10纳米；作为一种变形形式，所述纳米微粒可以是最长维度低于10纳米的条形体。
优选地，所述沉积通过阴极溅射（“离子束溅射”，即IBS）。作为一种变化形式，所述纳米结构通过化学合成形成，优选为通过低温下的液相前体形成。
在实践中，采用纳米团簇源令Pt原子和M原子沉积在基质上，以形成PtxMy纳米结构，例如，通过30分钟的接触时间。
下一步骤包括对所述纳米结构进行退火。该步骤的目的在于生成具有所谓“核心/外壳”形态的纳米结构。将金属M集中在纳米结构核心上，能够增加催化剂的稳定性。
退火温度尤其取决于纳米结构的大小，但不应影响支撑物的完整性。一般来说，退火的实施温度范围在600°C 至1200°C，优选地，该范围为700°C 至800°C。退火一般持续1小时。
下一步骤包括将PtxMy覆层沉积在第一步骤结束时制得的纳米结构的表面处或表面上方。而且，需要获得具有均匀化学计量的均匀单层（“体相截断层”）。换言之，意在令该覆层包覆所述纳米结构。
一种尤其适用于该沉积的技术是MOCVD（“金属有机化学气相沉积”）技术。该技术要求采用适宜的有机金属前体。例如，用于铂和钴沉积的前体可以是溶于甲苯的二甲基（1，5-环辛二烯）铂（II）[PtII（Me2，cod）， Strem公司]和乙酰丙酮化钴（III）[CoIII（acac）3， Strem公司]，其浓度低于0.03M。
MOCVD步骤的温度尤其取决于参与步骤的有机金属前体的性质，但一般在200 °C至400°C的范围内，优选为约300°C。
作为一种变形形式，在涉及纳米结构沉积的第一个步骤中，可以采用阴极溅射（“离子束溅射”或IBS）来实施该沉积。
最后步骤包括对金属M实施化学浸出，以在PtxMy覆层中形成空位或空洞。
对金属M部分的移除，可以通过例如浸入液相电解质来实施，尤其是浸入酸中，，例如硫酸（H2SO4），例如在0.1M的浓度下浸入1小时。
所述对覆层中的金属M的化学浸出，优选为控制其生成大小不超过6埃（Angströms）的结构化空位或空洞。事实上，更大的空洞能够为过氧化氢的生成提供活性位点。
优选地，在浸出步骤结束时形成的空位的大小在2-6埃范围之间。
本发明的又一方面，还提供一种新颖的纳米结构催化剂，该催化剂结合了纯PtxMy核心/外壳纳米结构（提供高于纯Pt的ORR活性，且具有良好的稳定性）和具有空位的PtxMy覆层（降低H2O2的产量）的优点。
换言之，本发明提供一种能够通过上述方法获得的催化剂，所述催化剂包括由含有空位的PtxMy 层来覆盖PtxMy形成的核心/外壳纳米结构。
在本发明的范围中，所述空位或空洞并不是通透的，因此不会暴露在气体扩散层上。此外，如前所述，所述空位或空洞的大小（此处可以其直径来确定）优选为不超过5-6埃，且其大小的优选范围为2-6埃。
如前所述，所述催化剂尤其在PEMFC型燃料电池中，特别是用于此类电池的阴极上，具有优势。但是，可以想到，可以提供一种在阴极和阳极都具有本发明所述催化剂的电池。
已知地，所述浸出在电池与MEA组装前直接发生在电池的阴极和/或阳极上，这保证了浸出的效率性和调控性。
因此，本发明提供一种提高PEMFC型燃料电池寿命的方法，包括至少在其阴极使用一种如上所述的活性材料作为催化剂。如本发明的范围中所示，该方法减少了H2O2的产量。
附图说明
现在，将以下文中对具体实施方式的非限定性描述，并结合以下附图，讨论上述技术特征和优点：
图1所示为PEMFC型燃料电池的工作原理的图解。
图2所示为"Pt-骨架" 型Pt3Ni（111）表面上H2O 和H2O2生成的热力学能线图，由周期条件下的密度泛函理论计算所确定。S5所示为氢过氧自由基（OOH）的生成步骤，氢过氧自由基是形成过氧化氢H2O2的表面前体。
图3所示为本发明所述的为制造纳米结构催化剂而实施的不同步骤：A/退火；B/用MOCVD技术沉积Pt3M覆层；C/金属M的化学浸出。
图4所示为在2种不同的H2O2生成速率下（分别是100%和50%），膜电导随时间的变化。
具体实施方式
对以下两种情况的PEMFC进行了对比试验：
- 膜和具有Pt3Ni 核心/外壳结构的阴极；
- 或者，膜和具有根据本发明所述、尤其是根据图3所示方法制得的纳米结构Pt3Ni催化剂的阴极。
实验结果如图4所示。
在第一种情况下，所述膜在OCV条件（“断路电压”：温度=80°C; 阳极和阴极的相对湿度=80%；阳极和阴极的压力：1.5bar; PtNi填充物：阳极0.3mg.cm-2，阴极0.6mg.cm-2；膜厚度：25μm; 活性表面面积：25 cm2）下的耐久度（失去80%质子电导率）约为1000小时。
同等条件下，本发明所述的纳米结构Pt3Ni 催化剂能够减少50% 的H2O2生成量。此外，在工作1000小时后，其膜电导率大致翻倍，将电池寿命（在此定义为电池电势变为0的所需时间）延长了约500小时。

Claims (16)

1.一种用于PtxMy基PEMFC的催化剂（3，4）的制备方法，所述M为过渡金属，所述方法包括以下步骤：
- 在支撑物上沉积PtxMy纳米结构；
- 对所述纳米结构进行退火；
- 在根据上述步骤制得的所述纳米结构表面上沉积PtxMy层；
- 化学浸出金属M。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑物为气体扩散层，所述气体扩散层的厚度优选为200微米。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑物不是气体扩散层，且在所述退火之后，将所述纳米结构转移至气体扩散层上。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述金属M选自Ni、Fe、Co和Cr。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述催化剂由Pt3Ni形成。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述沉积纳米结构的步骤通过阴极溅射来进行。
7.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述退火是在600 °C至1200 °C的温度范围内进行的，其退火时间优选为1小时。
8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述沉积PtxMy层的步骤通过MOCVD进行。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述MOCVD是通过铂和所述金属的有机金属前体来进行的，且优选地，在200°C至400°C的温度范围内进行，例如，在300°C进行。
10.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述化学浸出金属M是通过将所述金属M浸没于液体电解质，例如，H2SO4，来实施的，且所述浸出的时间优选为1小时。
11.一种根据权利要求1至10任一项所述的方法制得的催化剂，所述催化剂包括由含有空位的PtxMy 层覆盖PtxMy而形成的核心/外壳纳米结构。
12.根据权利要求11所述的催化剂，其特征在于，所述空位的大小不超过6埃，优选范围为2-6埃。
13.一种PEMFC型燃料电池，其至少在其中一个电极含有根据权利要求11或12所述的催化剂，所述电极优选为阴极（4）。
14.一种提高PEMFC型燃料电池寿命的方法，其包括至少在所述电池的阴极（4）将根据权利要求11或12所述的催化剂作为催化剂使用。
15.权利要求11或12所述的催化剂用于降低PEMFC型燃料电池的H2O2产量的用途。
16.权利要求11或12所述的催化剂用于提高PEMFC型燃料电池的寿命的用途。
CN201280037213.0A 2011-08-01 2012-07-20 用于具有高活性、中等h2o2产量的pemfc电池的纳米结构ptxmy催化剂 Pending CN103891021A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1157015 2011-08-01
FR1157015A FR2978683B1 (fr) 2011-08-01 2011-08-01 Catalyseur nanostructure en ptxmy pour piles pemfc a haute activite et a production moderee de h2o2
PCT/FR2012/051723 WO2013017772A1 (fr) 2011-08-01 2012-07-20 Catalyseur nanostructure en ptxmy pour piles pemfc a haute activite et a production moderee de h2o2

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103891021A true CN103891021A (zh) 2014-06-25

Family

ID=46724495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280037213.0A Pending CN103891021A (zh) 2011-08-01 2012-07-20 用于具有高活性、中等h2o2产量的pemfc电池的纳米结构ptxmy催化剂

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9608276B2 (zh)
EP (1) EP2751860B1 (zh)
JP (1) JP6049717B2 (zh)
KR (1) KR20140053139A (zh)
CN (1) CN103891021A (zh)
BR (1) BR112014002193A2 (zh)
FR (1) FR2978683B1 (zh)
WO (1) WO2013017772A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106582713A (zh) * 2016-12-13 2017-04-26 扬州大学 一种Pt3Ni＠PtNi2核壳结构纳米线的制备方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102391251B1 (ko) * 2015-08-10 2022-04-26 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지용 촉매, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전극, 막-전극 어셈블리 및 연료 전지 시스템
GB201903950D0 (en) * 2019-03-22 2019-05-08 Johnson Matthey Fuel Cells Ltd Catalyst
EP4184618A1 (en) * 2021-11-17 2023-05-24 Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. Method for forming a catalytically-active membrane or a membrane-electrode-assembly

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1423355A (zh) * 2002-12-17 2003-06-11 武汉理工大学 质子交换膜电解质燃料电池碳载铂铁合金电催化剂及其制备方法
EP1524711A2 (en) * 2003-10-06 2005-04-20 Nissan Motor Co., Ltd. Electrode catalyst for fuel cell and method for production thereof
CN101282787A (zh) * 2005-10-12 2008-10-08 3M创新有限公司 三元纳米催化剂及其制造方法
US20090114061A1 (en) * 2007-09-07 2009-05-07 University Of Houston De-alloyed platinum nanoparticles

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4366041A (en) * 1981-02-18 1982-12-28 Ppg Industries, Inc. Method of preparing a cathode-diaphragm unit
JPH06246160A (ja) * 1993-02-22 1994-09-06 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 燃料電池用合金触媒の製造方法
JP3874380B2 (ja) * 1996-08-26 2007-01-31 エヌ・イーケムキャット株式会社 空格子点型格子欠陥を有するカーボン担持白金スケルトン合金電極触媒
US20050251245A1 (en) * 2004-05-05 2005-11-10 Karl Sieradzki Methods and apparatus with porous materials
US7811965B2 (en) * 2004-08-18 2010-10-12 Symyx Solutions, Inc. Platinum-copper-nickel fuel cell catalyst
JP4758789B2 (ja) * 2005-03-09 2011-08-31 三星エスディアイ株式会社 電極用担持触媒とその製造方法，プロトン交換膜燃料電池用電極およびプロトン交換膜燃料電池
US20080020923A1 (en) * 2005-09-13 2008-01-24 Debe Mark K Multilayered nanostructured films
EP2053675A4 (en) * 2006-03-31 2010-06-30 Toyota Motor Co Ltd ELECTRODE CATALYST FOR A FUEL CELL AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF
US8288308B2 (en) * 2006-08-30 2012-10-16 Umicore Ag & Co. Kg Core/shell-type catalyst particles and methods for their preparation
EP2059361B1 (en) * 2006-08-30 2020-02-26 Umicore AG & Co. KG Core/shell-type catalyst particles comprising ceramic core materials
JP2010027364A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用電極触媒およびその製造方法
US20100216632A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-26 Brookhaven Science Associates, Llc High Stability, Self-Protecting Electrocatalyst Particles
JP2012035178A (ja) * 2010-08-05 2012-02-23 Toyota Motor Corp 触媒の製造方法及び触媒
DE102010044288A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Elcomax Gmbh Verfahren zur Herstellung von Platin-Übergangsmetall-Katalysatorpartikeln

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1423355A (zh) * 2002-12-17 2003-06-11 武汉理工大学 质子交换膜电解质燃料电池碳载铂铁合金电催化剂及其制备方法
EP1524711A2 (en) * 2003-10-06 2005-04-20 Nissan Motor Co., Ltd. Electrode catalyst for fuel cell and method for production thereof
CN101282787A (zh) * 2005-10-12 2008-10-08 3M创新有限公司 三元纳米催化剂及其制造方法
US20090114061A1 (en) * 2007-09-07 2009-05-07 University Of Houston De-alloyed platinum nanoparticles

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106582713A (zh) * 2016-12-13 2017-04-26 扬州大学 一种Pt3Ni＠PtNi2核壳结构纳米线的制备方法
CN106582713B (zh) * 2016-12-13 2019-07-16 扬州大学 一种Pt3Ni@PtNi2核壳结构纳米线的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014522085A (ja) 2014-08-28
FR2978683B1 (fr) 2016-02-26
KR20140053139A (ko) 2014-05-07
EP2751860B1 (fr) 2015-03-04
JP6049717B2 (ja) 2016-12-21
BR112014002193A2 (pt) 2017-02-21
FR2978683A1 (fr) 2013-02-08
US20140186744A1 (en) 2014-07-03
US9608276B2 (en) 2017-03-28
WO2013017772A1 (fr) 2013-02-07
EP2751860A1 (fr) 2014-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6125580B2 (ja) 三元白金合金触媒
EP1873849B1 (en) Catalyst for a fuel cell, method of preparing the same, and membrane-electrode assembly and fuel cell system including the same
Modestov et al. MEA for alkaline direct ethanol fuel cell with alkali doped PBI membrane and non-platinum electrodes
Wang et al. Exploring the composition–activity relation of Ni–Cu binary alloy electrocatalysts for hydrogen oxidation reaction in alkaline media
US20060099482A1 (en) Fuel cell electrode
Zhu et al. Temperature impacts on oxygen reduction reaction measured by the rotating disk electrode technique
CN103484910B (zh) 在燃料电池双极板上沉积耐久性薄金涂层的方法
JP2018522365A (ja) 燃料電池電極材料及び装置
JP6971534B2 (ja) 膜電極複合体および電気化学セル
CN105655610B (zh) 一种阴离子交换膜上附着的超薄催化层及其制备和应用
US9865884B2 (en) Roll-to-roll fabrication of high performance fuel cell electrode with core-shell catalyst using seeded electrodes
Jiang et al. Facile fabrication of bifunctional hydrogen catalytic electrodes for long-life nickel–hydrogen gas batteries
Seselj et al. Catalyst Development for High‐Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (HT‐PEMFC) Applications
US20100047662A1 (en) Catalyst Layers Having Thin Film Mesh Catalyst (TFMC) Supported on a Mesh Substrate and Methods of Making the Same
CN103891021A (zh) 用于具有高活性、中等h2o2产量的pemfc电池的纳米结构ptxmy催化剂
US7740974B2 (en) Formic acid fuel cells and catalysts
Han et al. Recent advances in metal-based electrocatalysts: from fundamentals and structural regulations to applications in anion-exchange membrane fuel cells
JP4565961B2 (ja) 燃料電池用燃料極触媒の製造方法
JP2007165024A (ja) 固体高分子電解質膜およびその製造方法
Ruiz et al. Low Pt loading amorphous alloys applied as anodes and the effect of different proton exchange membranes for PEMFCS
Biswal et al. Catalyst for Hydrogen Oxidation Reaction and Its Application Towards Energy Storage
KR20070032343A (ko) 전기화학적 연료 전지용 촉매 지지체
JP2022145670A (ja) 多孔金属ガス拡散層、及びこれを備えた固体高分子形燃料電池、水電解装置
Alpaydin Development of a Composite Materials Based Fuel Cell Through Modeling and Experimental Studies
임아연 Fabrication and Operation Analysis of Membrane-Iridium Oxide Electrodeposited Electrode Assembly in Unitized Regenerative Proton Exchange Membrane Fuel Cell

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140625