CN1636869A - 短碳纳米管、浸渍有催化剂的碳纳米管和燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种用作催化剂载体的短碳纳米管。该短碳纳米管两端均被打开，其长度为300纳米或更少，以及纵横比为1－15。该短碳纳米管具有大表面积和较好的电导率并且其两端均被打开，从而可以将金属催化剂浸渍到碳纳米管的内部内。此外，浸渍有催化剂的碳纳米管具有大有效比表面积，因而可改进催化剂利用的效率，降低使用的催化剂量并能有效扩散燃料。因此，当在燃料电池等中应用浸渍有催化剂的碳纳米管时，可以改进造价、电极的功率密度及燃料电池的能量密度。

Description

短碳纳米管、浸渍有催化剂的碳纳米管和燃料电池

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管，尤其是一种用作催化载体的短碳纳米管，一种利用该碳纳米管形成的浸渍有催化剂的碳纳米管(catalyst impregnatedcarbon nanotube)和一种利用这种浸渍有催化剂的碳纳米管的电池。

背景技术

碳纳米管是一种非常细小的圆筒状物质，其直径在几纳米和数十纳米之间，长度在几微米和数十微米之间，并有着明显的各向异性，以及有不同的结构，例如单壁、多壁或绳状结构。在碳纳米管中，一个碳原子与其它三个碳原子键合，形成六边形蜂窝结构(hexagonal honeycomb)。碳纳米管可因其结构而具有金属性或半导体性，其机械性能很好(大约比钢硬100倍)，其还有化学稳定性，及高热导率和中空的结构。因此，无论从微观还是从宏观上来看它都可以得到广泛的应用。已经对碳纳米管进行了研究，例如将其用于存储装置(memory device)、电子放大器或气体传感器、电磁波屏蔽、电化学存储设备(二次电池、燃料电池或超级电容)的电极板，场发射显示设备、聚合物等中。

最近，随着对环境和能源资源消耗问题的日益关注以及燃料电池汽车的工业化，就迫切地需要发展可靠且高性能的燃料电池，其可在环境温度下以高能量效率的方式运行。

燃料电池是能量产生系统，其将燃料和氧化性气体通过电化学反应而产生的能量直接转换为电能。这种燃料电池可以分类为含有熔融碳酸盐的电解质燃料电池(其可在高温下运行，例如在500-700℃之间)；含有磷酸的电解质燃料电池(其可在约200℃下运行)；碱性电解质燃料电池和聚合物电解质燃料电池(其可在室温和100℃之间的温度下运行)。

聚合物电解质燃料电池包括质子交换膜燃料电池(PEMFC)和直接甲烷燃料电池(DMFC)，质子交换膜燃料电池利用氢气作为燃料来源，直接甲烷燃料电池直接将液体甲烷作为燃料来源施加到阳极上。作为下一代替代化石燃料的清洁能源，聚合物电解质燃料电池具有高能量密度和高能量转换效率。此外，聚合物电解质燃料电池在环境温度下运行并且容易被密封封接以及可以最小化，所以可被广泛地应用于零排放交通工具、家庭用能量产生系统、移动电讯设备、医疗设备、军用设备和空间设备等。

PEMFC是通过氢气和氧气的电化学反应，产生直流电的能量产生系统，其基本结构如图1所示。

参考图1，PEMFC包括插入在阳极和阴极之间的质子交换膜11。

质子交换膜11由固体聚合物电解质构成，其厚度为50-200微米。阳极和阴极分别包括用于提供反应气体的阳极衬里层(backing layer)14和阴极衬里层15，以及发生氧化/还原反应的催化剂层12和13，它们构成了气体扩散电极(以下，将阳极和阴极称为“气体扩散电极”)。图1中，碳片16有气体注入凹槽(gas injection groove)并起到集电器的作用。将作为反应气体的氢气提供到PEMFC中，且氢原子通过阳极上的氧化反应分解为质子和电子。这些质子通过质子交换膜11到达阴极。

同时，在阴极中，氧分子接受来自阳极的电子，并被还原为氧离子。这些氧离子与来自阳极的质子反应而形成水。如图1所示，在PEMFC的气体扩散电极上，在阳极衬里层14和阴极衬里层15上分别形成了催化剂层12和13。阳极衬里层14和阴极衬里层15由炭布(carbon cloth)或炭纸(carbonpaper)构成。对阳极衬里层14和阴极衬里层15的表面进行处理以使得在反应前后，反应气体和水可以顺利地渗透进入离子交换膜11中。

同时，DMFC与PEMFC具有相同的结构，但是使用液态甲烷而非作为反应气体的氢气。将液态甲烷提供到阳极并借助催化剂发生氧化反应以产生质子、电子以及二氧化碳。尽管DMFC的电池效率比PEMFC的低，但是由于燃料是以液态形式注入的，DMFC比PEMFC更容易应用于便携式电子设备。

为了通过提高燃料电池的能量密度来改进功率密度和电压，对电极、燃料和电解质膜进行了积极的研究，特别对改进电极中使用的催化剂活性进行了研究。

用在PEMFC或DMFC中的催化剂通常是Pt或Pt和其它金属的合金。为了确保成本竞争力，有必要尽可能地减少金属催化剂的用量。因此，为了减少催化剂的用量并同时保持或提高燃料电池的性能，已经将具有大比表面积的导电碳材料用作载体，并将Pt等以微细颗粒状态分散在载体内以改进催化剂金属的比表面积。导电碳材料扩大了引入的反应气体的反应面积并且要求催化金属颗粒经历反应燃料的氧化/还原反应。

通常，催化剂层是在将催化金属颗粒浸渍到碳粉颗粒内之后，通过公知的涂布法形成在电极衬里层上的。图2是催化剂浸渍的碳的TEM相片，其中Pt催化剂颗粒被浸渍到普通的球形碳载体内。从图2可以看出，尺寸为2-5纳米的超细Pt催化剂颗粒被浸渍在颗粒直径为0.1微米的碳颗粒内。在碳粉颗粒的情况下，只有在每平方厘米的单元面积上催化剂金属含量为3毫克或更高时，才可以期望适合的催化剂活性。然而，因为所用催化剂的量仍然很大，所以有必要改进催化剂的有效比表面积。

如上所述，因为目前所用的碳粉用作载体时有限制，所以需要碳载体有更高的电导率和更大的比表面积。因此，提出了将普通碳纳米管用作催化剂载体。图3是普通单壁碳纳米管的TEM相片。利用碳纳米管作为催化剂载体的方法是利用碳纳米管的良好电导率并有助于改进催化剂的电化学反应效率以及改进电极功率密度。然而，从图3中可以看出，因为碳纳米管的长度远远大于其直径，所以在形成催化剂电极时很难形成分布均匀的催化剂层。并且，因为常规制备方法制备的碳纳米管的末端是封闭的，这样催化剂只能浸渍在碳纳米管的外表面上而很难浸渍到碳纳米管的内表面内。因此功率密度的改进并不令人满意。

为解决上述问题，提供了一种利用碳纳米管的技术。碳纳米管是指一种圆筒状物质，其结构与具有封闭末端切口部分的碳纳米管相似。因为该碳纳米管非常短，催化剂可以浸渍在碳纳米管的表面上。然而，因为该碳纳米管的内径约为1纳米，所以不可能浸渍具有最佳形成尺寸(即，2-3纳米)的催化剂颗粒。当催化剂只是浸渍在碳纳米管外壁上时，并未利用碳纳米管的最大优势，即较大表面积的特性。而且，因为一端被封闭，当将其用作催化剂载体时，燃料就不能顺利通过，因此也降低了燃料效率。

发明内容

本发明提供了一种用作催化剂载体的短碳纳米管，其有大比表面积并且能够将催化剂颗粒浸渍到其内部内，因此提供了一种具有最大有效比表面积的催化剂。

本发明还提供了一种利用短碳纳米管形成的浸渍有催化剂的碳纳米管。

本发明还提供了一种利用浸渍有催化剂的碳纳米管的燃料电池。

根据本发明的一个方面，其提供了一种用作催化剂载体的短碳纳米管，其两端均为开口，长度为300纳米或更少，，以及纵横比为1-15。

根据本发明的其它方面，其还提供了一种浸渍有催化剂的碳纳米管，其中平均粒度为1-5纳米的金属催化剂颗粒被浸渍到短碳纳米管的内外壁内，该短碳纳米管两端均为开口，长度为300纳米或更少，以及纵横比为1-15。

根据本发明的其它方面，其还提供了一种使用浸渍有催化剂的碳纳米管制备的燃料电池。

附图说明

通过参考附图来描述具体实施方式使得本发明上述和其它的特征以及优点变得更为清楚。

图1是燃料电池结构示意图；

图2是催化剂浸渍的碳的TEM相片，其中Pt催化剂颗粒被浸渍到普通的球形碳载体内；

图3是普通单壁碳纳米管的TEM相片；

图4是有缺陷的碳纳米管的TEM相片，其用于制备本发明中的短碳纳米管；

图5是本发明实施例1中的短碳纳米管的SEM相片；

图6是本发明实施例1中短碳纳米管的TEM相片；

图7是本发明实施例2中短碳纳米管的高分辨率TEM相片；

图8是本发明制备的浸渍有催化剂的碳纳米管的结构示意图；

图9是本发明实施例3中的浸渍有催化剂的碳纳米管的SEM相片；和

图10说明了本发明制备的燃料电池的性能测试结果。

具体实施方式

下文更为详细地描述了本发明。

本发明实施方式之一，用作催化剂载体的短碳纳米管的两端均是打开的，长度为300纳米或更少，纵横比为1-15。因此，当浸渍催化剂时，该催化剂可以被浸渍到碳纳米管的内壁且反应气体或液体可以通过每个开口端扩散，因此就提供了最大的有效比表面积的催化颗粒。

碳纳米管的直径可以为10-15纳米。很难制备直径小于10纳米的碳纳米管且当其直径大于50纳米时，催化剂的全部比表面积就会出现不期望地减少。

碳纳米管长度最大为50纳米且其纵横比为1-3。碳纳米管越短，就越有利于浸渍催化剂。当将催化剂浸渍到上述长度和纵横比范围的碳纳米管内时，催化剂颗粒具有最大有效比表面积。

此外，对碳纳米管的结构并没有特别限制，其可以是多壁或单壁的。碳纳米管可以有金属性质，这是因为当用作燃料电池等的电极时其可以改进电导率。

制备碳纳米管有各种方法，例如弧光放电、激光蒸发、热化学气相沉积、等离子体增强化学沉积等。当利用弧光放电或激光蒸发时，碳纳米管的合成产率相对比较低，在合成过程中不仅生成了碳纳米管还产生大量无定形态的碳簇(carbon cluster)，这就需要一个复杂的净化工艺；并且很难在大表面的基底上生成大量的碳纳米管。而化学气相沉积法可以以高产量合成垂直定向(vertically-oriented)的高纯度碳纳米管。因此，化学气相沉积法是最有利的方法。然而，很难控制碳纳米管的直径和长度，通过该方法制备的碳纳米管的长度可以是几到数十微米，其并不优选用作催化剂载体。

本发明实施方式之一，可以用机械或化学方法来缩短常规碳纳米管的长度从而制备用作催化剂载体的短碳纳米管。然而，因为形成石墨的晶体碳之间的键合力很大所以加工很困难而且制备工艺很复杂。因此，有必要通过改进制备工艺本身以在制备碳纳米管的过程中来缩短碳纳米管的长度。在使用催化剂的化学气相沉积方法来生长碳纳米管的过程中，可以通过降低生长温度从而使碳纳米管的长度变短。此外，为了防止碳纳米管的连续生长，也可以将催化剂颗粒以杂质的形式应用于稳定的碳化物或石墨中或将该颗粒置于碳纳米管的末端，以打开端口从而抑制碳纳米管的生长。

在上述的方法中，利用化学气相沉积的方法将在下文中详细描述。

用作催化剂载体的短碳纳米管可以通过下述工艺来制备：将碳源气体以恒定流率注入到反应器中同时将气态或液态的金属羰基化合物作为催化剂源提供到反应器中以生成碳纳米管，接着立刻在该碳纳米管开始生长时将该碳纳米管快速从高温区转移到低温区。

此外，可以与普通制备碳纳米管的方法相同的方法来制备催化剂颗粒。即，在基底上形成含有钴、镍、铁或其合金的催化剂金属层，接着将蚀刻剂气体以恒定的流率吹扫过该催化剂金属层从而对其进行蚀刻以形成纳米尺寸的催化剂金属颗粒。

利用化学气相沉积法来制备用作催化剂载体的短碳纳米管。然而值得注意的是，通过在碳纳米管充分生长前来快速阻止其生长可以在碳纳米管不同的位置上形成缺陷。然后切割该碳纳米管这样就可以打开其两端并控制碳纳米管的长度最大为300纳米。

图4是有缺陷的碳纳米管的TEM相片，该缺陷是根据本发明实施方式之一来制备用作催化剂载体的短碳纳米管时而形成的。参考图4，碳纳米管的不同位置上均有缺陷并将其切割以缩短碳纳米管。缺陷的形成是因为碳纳米管生长速率的快速变化从而导致了晶体形成不均一。根据缺陷的状态，可以在碳纳米管生长阶段将其切割使得其末端开口或通过一旦生长阶段结束后，就用强酸进行化学处理，进行第一氧化并在缺陷位置进行切割以打开端口。

在制备本发明碳纳米管中使用的催化剂金属颗粒可以通过下述方法制备：提供液态或气态形式的金属羰基或将催化剂金属颗粒前体分散在基底上，接着进行还原，并用蚀刻剂气体对其进行蚀刻。对金属羰基化合物没有特别限制，只要其是本领域所公知的，可以使用羰基铁(Fe(CO)₆)、碳基镍(Ni(CO)₄)等。蚀刻剂气体可以是氢气或氨，但也可以使用本领域技术人员公知的其它气体。

同时，可以使用本领域公知的普通气体作为碳源气体，例如，甲烷、乙烯或乙炔。

利用碳纳米管生长开始时起就进行快速冷却的方法来控制碳纳米管的生长速率，垂直放置反应器，并将其上部的温度保持在800-1000℃，且将下部温度保持在100℃或更低并将下部与上部进行热隔离，从而将从高温区产生的反应产物转移到低温区。可选择地，可以将冷却装置放置在CVD设备一侧且通过滑动式(slide-type)机械装置将反应器转移到冷却装置以用于快速冷却。此外，通过使用氮气作为载气喷洒含催化剂的颗粒，将碳纳米管转移到低温区。

用作催化剂载体的短碳纳米管的长度取决于其如何快速被冷却、载气流速等，其直径取决于提供为用于形成催化剂的金属羰基化合物的浓度和流率。此外，当将金属催化剂颗粒分散在基底上之后，制备碳纳米管时，可以通过金属催化剂颗粒的分散度来控制碳纳米管的直径。

在制备用作催化剂载体的短碳纳米管的方法中，可以利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法和热化学气相沉积法。在PECVD方法中，将碳源气体注入到含金属催化剂的两个反应器电极之间，利用微波或无线电波将碳源气体转化为等离子体，通过等离子体可以在电极上生长碳纳米管。“等离子体”是指通过辉光放电产生的自由电子获得足够的能量后与气体分子相互碰撞后产生的电子和气态离子的集合体。当使用玻璃基底时，因为玻璃基底的熔融温度大约为600℃，当使用常规热化学气相沉积法时其可能会熔融。而当使用PECVD法时，可以在相对低温的情况下合成碳纳米管。

同时，根据本发明制备短碳纳米管之后，还可以通过附加的工艺制备更短的碳纳米管。例如，这可通过在强氧化气氛下在液体中进行超声处理或进行例如磨碎这样的高能机械处理。特别是，当利用化学方法进行附加缩短处理时，可以获得额外的效果，例如从碳纳米管中去除杂质和为待浸渍的金属催化剂提供合适的表面。

根据本发明的另一个实施方式，在浸渍有催化剂的碳纳米管中，将平均粒度为1-5纳米的金属催化剂颗粒浸渍在两端开口的碳纳米管的内外壁上，该碳纳米管的长度为300纳米，纵横比为1-15。因为所用的碳纳米管表面积大并且电导率高，所以使得单位面积上浸渍的催化剂含量最大并且反应气体或液体可以通过每个开口端扩散，催化剂颗粒表面可以直接与反应气体或液体相接触；也就是说，增加了催化剂颗粒有效比表面积。图8为为根据本发明制备的浸渍有催化剂的碳纳米管的结构示意图。

即使使用量很低，浸渍有催化剂的碳纳米管与利用碳粉形成的常规浸渍催化剂有着类似的效果；当单位面积上使用相同含量的催化剂时，浸渍有催化剂的碳纳米管要优于常规催化剂。例如，当在燃料电池的电极中使用浸渍有催化剂的碳纳米管时，碳纳米管的电导动力学确保了最大电导率，并因此可以最大化与产生电流收集相关的催化剂颗粒活性。此外，即使降低了单位面积的催化剂金属含量，也增加了碳纳米管上可浸渍催化剂的表面积，因而也防止了功率密度的降低并改进了能量效率。因此，可确保产品的成本竞争力。浸渍有催化剂的碳纳米管可以用于燃料电池并可作为普通二次电池或超电容的电极物质。

可以根据本发明实施方式，利用制备用作催化剂载体的短碳纳米管的方法来制备浸渍有催化剂的碳纳米管，接着利用公知的方法例如气相还原法来浸渍催化剂颗粒，例如Pt。在气相还原法中，将催化金属前体的金属盐溶液，例如溶液中的盐溶液浸渍到碳纳米管载体内并进行干燥，接着用氢气等还原金属盐，以浸渍该金属催化剂。对催化金属前体没有特别限制，只要其是催化金属的氯化物。当催化金属为Pt时，催化金属前体包括H₂PtCl₆和PtCl₂。

在浸渍有催化剂的碳纳米管中使用的碳纳米管的直径为10-50纳米。难以制备低于该范围的碳纳米管，但是当超过该范围时，催化剂的全部比表面积就会出现不希望地减少从而降低了催化剂效率。碳纳米管最长可以是50纳米，以及纵横比为1-3。碳纳米管越短，就越有利于将催化剂浸渍到其内。当将催化剂浸渍到上述长度和纵横比范围内的碳纳米管内时，催化剂颗粒有着最大有效比表面积。同时，对碳纳米管的结构并没有特别限制，其可以是多壁或单壁的。它可以有金属性能，这是因为当用作燃料电池等的电极时可以改进电导率。

并不特别限制用在浸渍有催化剂的碳纳米管上的金属催化剂颗粒，使用在PEMFC或DMFC中时可以是Pt或Pt合金。Pt合金可以是Pt与Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ga、Zr、Hf、Ru、Ir、Pd、Os或者与上述的混合物的合金。在DMFC中，甲醇被氧化，并产生一氧化碳副产品，这导致Pt催化剂中毒。为了避免这种中毒，可以使用Pt合金催化剂。

浸渍有催化剂的碳纳米管的全部比表面积可以是1000m²/g或更高。当比表面积低于1000m²/g时，很难获得微细尺寸的催化剂金属颗粒并且会降低催化效率。

浸渍有催化剂的碳纳米管可以用作燃料电池电极的活性成分。可以用常规方式来制备燃料电池中用的电极。例如，浸渍有催化剂的碳纳米管可以分散在离聚物(例如，Nafion)的异丙醇溶液中，以制备浆液，然后通过喷涂法将浆液涂布在防水炭纸上，然后干燥，以获得电极。

燃料电池可以是PEMFC和DMFC，但并不限于此。根据其内所用的电解质类型，燃料电池可以分为碱性、磷酸、熔融碳酸盐、固体氧化物和固体聚合物电解质燃料电池。特别地，当使用Pt催化剂时，浸渍有催化剂的碳纳米管适用于碱性、磷酸和固体聚合物电解质燃料电池。因为DMFC与固体聚合物电解质燃料电池有着相同的结构，所以浸渍有催化剂的碳纳米管可以用在DMFC中。因为液体燃料可以有效地在两端开口的碳纳米管内扩散，所以浸渍有催化剂的碳纳米管尤其适用于DMFC。

将参考下述实施例，更详细地描述本发明。下述实施例只是为了说明发明目的，而并不限制本发明的范围。

实施例1

制备用作催化剂载体的碳纳米管

以500标准立方厘米/分钟(sccm)的流量用氮气吹扫立式反应器，同时将反应器上部的温度升温至500℃。接着，为生成催化剂将气态形式的羰基铁以50sccm的流量通入到反应器中并将温度保持在1000℃，然后将用作碳源气体的乙炔在常压下以10sccm的流量通入到反应器中并通入60分钟以合成碳纳米管。当开始产生碳纳米管时，在1分钟内将碳纳米管转移到反应器的下部，下部与上部热隔离并保持最高温度为100℃以获得短碳纳米管。获得的短碳纳米管直径为50纳米，长度为50纳米。图5和图6分别为所获得的碳纳米管的SEM相片和TEM相片。

实施例2

制备用作催化剂载体的碳纳米管

以与实施例1相同的方式来制备短碳纳米管，不同之处在于载气流量为700sccm，羰基铁的流量为30sccm。所获得碳纳米管直径为30纳米，长度为40纳米。图7为所获得碳纳米管的高分辨率TEM相片。

实施例3

制备浸渍有催化剂的碳纳米管

将0.5g由实施例1制备的碳纳米管放置于乙烯树脂袋(vinyl bag)中，称量0.9616g H₂PtCl₆并溶于0.8毫升的丙酮中。将该溶液倒入含碳纳米管的乙烯树脂袋中并进行混合，接着进一步向其加入0.35毫升的丙酮并剧烈摇动使其溶解。再次重复该步骤，以使加入的丙酮总量为1.5毫升。在空气中干燥该混合物4小时，接着将其转移到坩埚内，最后在60℃的干燥器内干燥整夜。接着将坩埚放于电加热炉内并用氮气吹扫10分钟。接着，用氢气取代氮气并将电加热炉温度从室温升至200℃并保持2小时以还原浸渍到碳载体内的Pt盐。用氮气取代氢气并将电加热炉的温度以5℃/分钟的速率升温到250℃并在250℃下保持5小时，接着冷却到室温。最后得到了浸渍Pt浓度以重量计为60％的浸渍有催化剂的碳纳米管。图9为所获得的浸渍有催化剂的碳纳米管的SEM相片。

实施例4

燃料电池的制备

将由实施例3制备的浸渍有催化剂的碳纳米管分散在Nafion 115(来自DuPont)的异丙醇的分散液中以制备浆液，利用喷涂法来涂布碳电极以获得浓度为1mg/cm²(以Pt浓度计)的涂布催化剂。接着，将电极放入到滚压机中以增加催化剂层和炭纤维层之间的粘合力，从而获得了阴极。同时，利用购买的PtRu Black催化剂制备的阳极用作单元电池的阳极。

试验实施例1

单元电池的性能测试

在30℃、40℃和50℃时，在过量提供的2摩尔/升的甲醇和空气的条件下测量实施例4所制备的单元电池的性能。试验结果如图10所示。虽然本发明的燃料电池中使用单位面积上为1mg/cm²或更低的催化剂，但是它与单位面积上催化剂含量为2-4mg/cm²的常规燃料电池相似或更高的性能。

如上所述，本发明的短碳纳米管有大表面积和更优越的电导率且其两端均为开口，所以可以将金属催化剂浸渍在其内部上。此外，浸渍有催化剂的碳纳米管有大的有效比表面积，因此可以改进催化剂利用的效率，可以减少所使用的催化剂量，还可以有效扩散燃料。因此，当在燃料电池等中使用浸渍有催化剂的碳纳米管时，可以改进造价、电极的功率密度及燃料电池的能量密度。

尽管已经参考本发明示例性的实施方式显示和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应当理解，在不背离本发明权利要求所限制的精神和范围，可对本发明作出形式和细节上的各种变化。

Claims (12)

1.一种用作催化剂载体的短碳纳米管，其两端均被打开，其长度为300纳米或更少，以及纵横比为1-15。

2.权利要求1所述的短碳纳米管，其直径为10-50纳米。

3.权利要求1所述的短碳纳米管，其长度为50纳米或更少，以及纵横比为1-3。

4.权利要求1所述的短碳纳米管，其为多壁或单壁结构。

5.一种浸渍有催化剂的碳纳米管，其中平均粒度为1-5纳米的金属催化剂颗粒被浸渍到短碳纳米管的内外壁内，该短碳纳米管两端均被打开，其长度为300纳米或更少，以及纵横比为1-15。

6.权利要求5所述的浸渍有催化剂的碳纳米管，其直径为10-50纳米。

7.权利要求5所述的浸渍有催化剂的碳纳米管，其中平均粒度为1-5纳米的金属催化剂颗粒是被浸渍到短碳纳米管的内外壁上，该短碳纳米管长度为50纳米或更少，以及纵横比为1-3。

8.权利要求5所述的浸渍有催化剂的碳纳米管，其中碳纳米管为多壁或单壁结构。

9.权利要求5所述的浸渍有催化剂的碳纳米管，其中金属催化剂颗粒是Pt或Pt合金。

10.权利要求5所述的浸渍有催化剂的碳纳米管，其中在Pt合金中使用的元素是Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ga、Zr、Hf、Ru或其混合物。

11.权利要求5所述的浸渍有催化剂的碳纳米管，其全部比表面积为1000m²/g或更大。

12.一种燃料电池，其利用权利要求5-11中任一项的浸渍有催化剂的碳纳米管制备。

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