DE102016209742A1 - Rolle-zu-Rolle-Herstellung einer Hochleistungs-Brennstoffzellenelektrode mit Kern-Schale-Katalysator unter Verwendung von gesäten Elektroden - Google Patents

Rolle-zu-Rolle-Herstellung einer Hochleistungs-Brennstoffzellenelektrode mit Kern-Schale-Katalysator unter Verwendung von gesäten Elektroden Download PDF

Info

Publication number
DE102016209742A1
DE102016209742A1 DE102016209742.3A DE102016209742A DE102016209742A1 DE 102016209742 A1 DE102016209742 A1 DE 102016209742A1 DE 102016209742 A DE102016209742 A DE 102016209742A DE 102016209742 A1 DE102016209742 A1 DE 102016209742A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
particles
palladium
tungsten
platinum
nickel alloy
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
DE102016209742.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Anusorn Kongkanand
Yun Cai
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.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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 GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102016209742A1 publication Critical patent/DE102016209742A1/de
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
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8853—Electrodeposition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/36—Successively applying liquids or other fluent materials, e.g. without intermediate treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/1803—Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces
    • C23C18/1848—Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces by electrochemical pretreatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/42—Coating with noble metals
    • C23C18/44—Coating with noble metals using reducing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/54—Contact plating, i.e. electroless electrochemical plating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/562—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of iron or nickel or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
    • 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
    • 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
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9041—Metals or alloys
    • 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
    • H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
    • 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
    • H01M4/928—Unsupported catalytic particles; loose particulate catalytic materials, e.g. in fluidised state
    • 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
    • H01M4/96—Carbon-based electrodes
    • 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)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Bilden eines Brennstoffzellen-Katalysators, das einen Schritt beinhaltet, der eine ionomerhaltige Schicht bildet, einschließlich Kohlenstoffteilchen und einem Ionomer. Wolfram-Nickel-Legierungspartikel werden auf den Kohlenstoffpartikeln gebildet. Zumindest ein Teil des Nickels in den Wolfram-Nickel-Legierungsteilchen wird durch Palladium ersetzt, um palladiumbeschichteten Teilchen zu bilden. Die palladiumbeschichteten Teilchen beinhalten eine Palladiumhülle, die die Wolfram-Nickel-Legierungsteilchen bedeckt. Die palladiumbeschichteten Teilchen sind mit Platin beschichtet, um eine Elektrodenschicht zu bilden, einschließlich darin verteilter Kern-Schale-Katalysatoren.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • In zumindest einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung Schichten von Brennstoffzellenkatalysatoren.
  • HINTERGRUND
  • Brennstoffzellen werden in vielen Anwendungen als elektrische Energiequelle verwendet. Insbesondere ist geplant, Brennstoffzellen zur Verwendung in Automobilen als Ersatz für Verbrennungsmotoren einzusetzen. Eine häufig verwendete Brennstoffzellenkonstruktion verwendet eine Festpolymerelektrolyt(„SPE”)-Membran oder eine Protonenaustauschmembran („PEM”) für den Ionentransport zwischen Anode und Kathode.
  • In Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen wird der Anode Wasserstoff als Brennstoff und der Kathode Sauerstoff als Oxidationsmittel zugeführt. Der Sauerstoff kann entweder in reiner Form (O2) oder als Luft (eine Mischung aus O2 und N2) verwendet werden. PEM-Brennstoffzellen weisen typischerweise eine Membranelektrodenanordnung („MEA”) auf, in der eine Festpolymermembran einen Anodenkatalysator auf einer Seite und einen Kathodenkatalysator auf der gegenüberliegenden Seite hat. Die Anoden- und Kathodenschichten einer typischen PEM-Brennstoffzelle sind aus porösen leitenden Materialien ausgebildet, wie beispielsweise gewebtem Graphit, graphitisierten Blättern oder Kohlepapier, damit der Kraftstoff über die Oberfläche der Membran dispergieren kann, die der Kraftstoffversorgungselektrode zugewendet ist. Jede Elektrode hat fein verteilte Katalysatorpartikel (beispielsweise Platinpartikel), die von Kohlenstoffpartikeln getragen werden und die die Oxidation von Wasserstoff an der Kathode und die Reduktion von Sauerstoff an der Anode fördern. Protonen fließen von der Anode durch die ionisch leitfähige Polymermembran zu der Kathode, wo sie mit Sauerstoff kombinieren, um Wasser zu bilden, das aus der Zelle ausgeleitet wird. Die MEA befindet sich zwischen einem Paar poröser Gasdiffusionsschichten („GDL”), die wiederum zwischen einem Paar nicht poröser, elektrisch leitender Elemente oder Platten liegt, die als Strömungsfeldplatten bezeichnet werden. Die Platten fungieren als Stromkollektoren für die Anode und die Kathode, und enthalten geeignete Kanäle und Öffnungen, die darin ausgebildet sind, zur Verteilung der gasförmigen Reaktanden der Brennstoffzelle über die Oberfläche der jeweiligen Anoden- und Kathodenkatalysatoren. Um Elektrizität effizient zu produzieren, muss die Polymerelektrolytmembran einer PEM-Brennstoffzelle dünn, chemisch stabil, protonendurchlässig, nicht elektrisch leitend und gasundurchlässig sind. In typischen Anwendungen werden die Brennstoffzellen in Anordnungen von vielen einzelnen Brennstoffzellenstapeln vorgesehen, um eine hohe elektrische Leistung bereitzustellen.
  • Die Herstellung von herkömmlichen hochaktiven Brennstoffzellenkatalysatoren beinhaltet die Ablage von Pt und anderen Metallen auf einem Rußträger, Wärmebehandlung, Säurebehandlung und mehrere Zyklen von Waschen, Filtrieren und Trocknen. Sie verwendet in vielen Fällen auch organische Lösungsmittel, Säure oder aggressive Chemikalien, die eine Abfallwirtschaft erfordern. Diese Prozesse erhöhen die Kosten zur Herstellung des Katalysators. In jüngster Zeit wurden Katalysatoren durch ein Verfahren hergestellt, das ein galvanisches Auftragen von WNi-Nanopartikeln direkt auf die MPL-Schicht der GDL in einer wässrigen Lösung umfasst. Eine Wärmebehandlung oder ein organisches Lösungsmittel sind nicht erforderlich. Doch obwohl die ORR-Aktivität und Stabilität vielversprechend waren, war die Brennstoffzellenleistung aufgrund der schlechten Katalysatordispersion über die Elektrodendicke schlecht.
  • Dementsprechend besteht ein Bedarf an verbesserten Verfahren für hochaktive Brennstoffzellenkatalysatoren.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Erfindung löst eines oder mehrere der Probleme des Standes der Technik durch Bereitstellen, in mindestens einer Ausführungsform, eines Verfahrens zur Herstellung eines Brennstoffzellenkatalysators. Das Verfahren umfasst einen Schritt zur Bildung einer ionomerhaltigen Schicht einschließlich Kohlenstoffteilchen und einem Ionomer. Wolfram-Nickel-Legierungspartikel werden auf den Kohlenstoffpartikeln gebildet. Zumindest ein Teil des Nickels in den Wolfram-Nickel-Legierungspartikeln wird durch Palladium ersetzt, um palladiumbeschichteten Teilchen zu bilden. Die palladiumbeschichteten Teilchen beinhalten eine Palladiumhülle, die die Wolfram-Nickel-Legierungsteilchen bedeckt. Die palladiumbeschichteten Teilchen sind mit Platin beschichtet, um eine Elektrodenschicht zu bilden, einschließlich darin verteilter Kern-Schale-Katalysatoren.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenkatalysators bereitgestellt. Das Verfahren umfasst einen Schritt zur Bildung einer ionomerhaltigen Schicht einschließlich Kohlenstoffteilchen und einem Ionomer. Wolfram-Nickel-Legierungspartikel werden elektrochemisch auf den Kohlenstoffpartikeln aus einer Lösung gebildet, einschließlich einem nickelhaltigen Salz und einem wolframhaltigen Salz. Zumindest ein Teil des Nickels der Wolfram-Nickel-Legierungspartikel wird anhand einer galvanischen Verdrängungsreaktion durch Palladium ersetzt. Bei dieser Reaktion werden die Wolfram-Nickel-Legierungspartikel mit einer palladiumhaltigen Lösung in Kontakt gebracht, um palladiumbeschichtete Teilchen zu bilden. Die palladiumbeschichteten Teilchen werden mit Platin beschichtet, um eine Elektrodenschicht bilden, einschließlich Kern-Schale-Katalysatoren, die darin verteilt werden, wobei die palladiumbeschichteten Teilchen mit Platin beschichtet werden, indem Kupfer auf die palladiumbeschichteten Teilchen abgelagert und dann zumindest ein Teil des Kupfers durch Platin ersetzt wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems einschließlich einer Ausführungsform einer Kohlenstoff-Bipolarplatte; und
  • 2A und 2B sind schematische Ablaufdiagramme, die die Bildung von Kern-Schale-Katalysatorteilchen und deren Einbringen in eine Brennstoffzelle zeigen; und
  • 3 ist eine schematische Darstellung eines Rolle-zu-Rolle-Herstellungssystems zur Bildung der Kern-Schale-Katalysatorpartikel.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Es wird nun im Detail auf derzeit bevorzugte Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Erfindung eingegangen, welche die besten Arten der Durchführung der Erfindung darstellen, die den Erfindern gegenwärtig bekannt sind. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Folglich sind die spezifischen Details, die hierin erörtert werden, nicht als Beschränkungen zu verstehen, sondern lediglich als Darstellungsgrundlage für die verschiedenen Aspekte der Erfindung bzw. als Grundlage für die Darstellung der verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten für Fachleute.
  • Außer in den Beispielen oder wenn ausdrücklich erwähnt, sind alle numerischen Angaben über Materialmengen oder Reaktions- oder Nutzungsbedingungen in dieser Beschreibung so zu verstehen, dass sie durch den Zusatz „etwa” modifiziert werden, sodass sie den weitest möglichen Umfang der Erfindung beschreiben. Eine praktische Anwendung innerhalb der angegebenen numerischen Grenzen wird in der Regel bevorzugt. Ferner gilt, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben: Prozent, „Teile” und Ratio-Werte verstehen sich nach Gewicht. Wenn eine Gruppe oder Klasse von Materialien für einen bestimmten Zweck im Zusammenhang mit der Erfindung als geeignet oder bevorzugt beschrieben wird, ist damit gemeint, dass Mischungen von zwei oder mehreren Mitglieder der Gruppe oder Klasse als gleichermaßen geeignet oder bevorzugt zu verstehen sind. Die Beschreibung der Bestandteile in chemischen Begriffen bezieht sich auf die Bestandteile bei der Hinzufügung zu jeder in der Beschreibung angegebenen Kombination und schließt nicht unbedingt chemische Interaktionen zwischen den Bestandteilen einer Mischung aus, wenn sie einmal gemischt ist. Die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung bezieht sich auf alle nachfolgenden Verwendungen derselben Abkürzung und gilt Mutatis Mutandis auch für normale grammatische Variationen der anfangs definierten Abkürzung. Und schließlich, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, wird eine Eigenschaft anhand derselben Technik gemessen, wie vorher oder nachher für die gleiche Eigenschaft angegeben.
  • Es wird auch darauf hingewiesen, dass diese Erfindung nicht auf bestimmte Ausführungen und Verfahren beschränkt ist, die im Folgenden beschrieben werden, da bestimmte Komponenten bzw. Bedingungen natürlich variieren können. Andererseits dient die hier verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung verschiedener Ausführungen der vorliegenden Erfindung und ist in keiner Weise als einschränkend zu verstehen. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass, wie in der Spezifikation und den angehängten Patentansprüchen verwendet, die Singularformen „ein/e” und „der/die/das” auch die Pluralangaben umfassen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Der Verweis auf eine Komponente im Singular soll beispielsweise eine Vielzahl von Komponenten umfassen.
  • Veröffentlichungen, auf die in der Anwendung verwiesen wird, gelten durch Nennung einer Referenz als in ihrem gesamten Wortlaut in diese Anwendung aufgenommen, um den Stand der Technik, auf die sich diese Erfindung bezieht, genauer zu beschreiben.
  • 1 ist ein schematischer Querschnitt einer Brennstoffzelle, die ein Ausführungsbeispiel einer gepfropften porösen Membran inkorporiert. Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle 10 enthält eine polymere ionenleitende Membran 12, die zwischen Kathodenkatalysatorschicht 14 und Anodenkatalysatorschicht 16 angeordnet ist. Aus der Kombination von ionenleitender Membran 12, Kathodenkatalysatorschicht 14 und Anodenkatalysatorschicht 16 wird eine Metallelektrodenanordnung. Brennstoffzelle 10 umfasst auch Strömungsfeldplatten 18, 20, Gaskanäle 22 und 24 und Gasdiffusionsschichten 26 und 28. Typischerweise enthalten Gasdiffusionsschichten 26 bzw. 28 mikroporöse Schichten 30, 30’, die über die Fläche eines Diffusionsmaterials in den Gasdiffusionsschichten angeordnet sind. Die mikroporösen Schichten 30 bzw. 30’ kontaktieren die Kathodenkatalysatorschicht 14 und die Anodenkatalysatorschicht 16. In einer Präzisierung sind die Strömungsfeldplatten 18, 20 Bipolarplatten. Typischerweise sind Strömungsfeldplatten elektrisch leitfähig und werden daher aus einem Metall, wie rostfreiem Stahl, gebildet. In anderen Präszisierungen sind die Strömungsfeldplatten aus einem elektrisch leitenden Polymer gebildet. Vorteilhafterweise sind die Strömungsfeldplatten 18, 20 mit einer Kohlenstoffbeschichtung beschichtet, und insbesondere mit einer graphenhaltigen oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen-enthaltenden Beschichtung, wie nachstehend genauer erläutert. Wasserstoffionen, die durch die Anodenkatalysatorschicht 16 erzeugt werden, wandern durch die polymere ionenleitende Membran 12, wo sie auf der Kathodenkatalysatorschicht 14 reagieren und zu Wasser werden. Dieser elektrochemische Prozess erzeugt einen elektrischen Strom durch eine Last, die mit den Strömungsfeldplatten 18 und 20 verbunden ist.
  • 2 ist die schematische Darstellung eines Verfahrens zum Bilden von Brennstoffzellenkatalysatoren. In Schritt a) wird eine ionomerhaltige Schicht 32 zuerst auf das Substrat 34 geschichtet. Für Brennstoffzellenanwendungen geeignete Substrate beinhalten Gasdiffusionsschichten (GDLs), mikroporöse Schichten und Ionenaustauschmembranen. 2 zeigt ein Beispiel mit einer ionomerhaltigen Schicht 32, die auf eine mikroporöse Schicht 38 geschichtet wird, die auf das Gasdiffusionsmaterial 40 geschichtet wird. Gasdiffusionsmaterial kann Kohlenstofffasern und/oder Kohlenstoffpulver beinhalten, die mit einem Bindemittel zusammengehalten werden. Das Gasdiffusionsmaterial weist eine ausreichende Porosität auf, die die Reaktionsgase (z. B. Wasserstoff und Luft) durchlässt. Die mikroporöse Schicht 38 kann auch Kohlenstofffasern und/oder Kohlenstoffpulver beinhalten, die mit einem Bindemittel (z. B. TEFLON®) zusammengehalten werden. Typischerweise wird die Schicht 32 durch Beschichten einer Tintenzusammensetzung auf das Substrat 34 gebildet, gefolgt von Trocknen. Schicht 32 umfasst daher eine ionomere Matrix 44 mit darin dispergierten Kohlenstoffteilchen 46. Für diesen Beschichtungsschritt kann eine Breitschlitzdüse verwendet werden. Solche Tintenzusammensetzungen beinhalten Ionomer- und Kohlenstoffpartikel. Geeignete Kohlenstoffpartikel beinhalten Ruß, sind aber nicht darauf beschränkt. Beispiele für Ionomere beinhalten Perfluorsulfonsäure-Polymere, wie NAFION®, sind aber nicht darauf beschränkt. In einer Variante sind die Kohlenstoffpartikel vorgefertigt mit Wolframmetall und insbesondere Wolframmetallpartikeln 48, die darauf getragen werden. Typischerweise beträgt die Dicke der Schicht 32 3–20 Mikrometer. In einer anderen Präzisierung beträgt die Dicke der Schicht 32 8–15 Mikrometer oder etwa 10 Mikrometer.
  • In Schritt b) werden Wolfram-Nickel-Legierungspartikel 50 auf den Kohlenstoffpartikeln gebildet. Wenn die Kohlenstoffpartikel mit sich darauf befindlichen Wolframpartikeln vorgeformt wurden, wirken die Wolframpartikel als Keime, die die Bildung von Wolfram-Nickel-Legierungspartikeln fördern und dadurch die Dispersion der Wolfram-Nickel-Legierungspartikel über die gesamte Dicke der Schicht zu verbessern. In einer Präzisierung werden die Wolfram-Nickel-Legierungspartikel durch einen elektrochemischen Prozess gebildet. Wolfram-Nickel-Legierungspartikel werden typischerweise elektrochemisch aus einer Lösung gebildet, die ein nickelhaltiges Salz und ein wolframhaltiges Salz beinhaltet. Beispiele für nickelhaltige Salze beinhalten NiSO4 und (Ni)3(PO4)2. Beispiele für wolframhaltige Salze beinhalten Metallwolframate, wie Na2WO4. Die Wolfram-Nickel-Legierung wird unter Anwendung eines konstanten Stroms oder alternativ unter Anwendung mehrerer Stromimpulse elektrochemisch gebildet.
  • In Schritt c) wird mindestens ein Teil des Nickels in den Wolfram-Nickel-Legierungsteilchen 50 durch Palladium ersetzt, um palladiumbeschichtete Teilchen 54 zu bilden, sodass die palladiumbeschichteten Teilchen eine Palladiumhülle 56 haben, die die Wolfram-Nickel-Legierungsteilchen 50, die auf den Kohlenstoffpartikeln 44 gestützt werden, bedeckt. In einer Präzisierung wird die Wolfram-Nickel-Legierung zumindest teilweise anhand einer galvanischen Verdrängungsreaktion durch Palladium ersetzt. Bei dieser Reaktion werden die Wolfram-Nickel-Legierungspartikel mit einer palladiumhaltigen Lösung in Kontakt gebracht, um palladiumeschichtete Teilchen zu bilden. Solche palladiumhaltigen Lösungen werden durch Lösen einer palladiumhaltigen Verbindung (z. B. eines Salzes) in einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. Wasser, Alkohol usw.) gebildet.
  • In Schritt d) sind die palladiumbeschichteten Teilchen 54 mit Platin beschichtet, um eine Elektrodenschicht zu bilden, einschließlich darin verteilter Kern-Schale-Katalysatoren 64. In einer Variante werden die palladiumbeschichteten Teilchen mit Platin beschichtet, indem Kupfer auf den palladiumbeschichteten Teilchen abgelagert wird und dann mindestens ein Teil des Kupfers durch Platin ersetzt wird. In einer Präzisierung wird das Kupfer elektrochemisch gebildet. In einer besonders nützlichen Variante werden die palladiumbeschichteten Teilchen mit Platin aus einer Lösung mit einem platinhaltigen Salz und einem salzhaltigen Kupfer beschichtet. In dieser Variante wird für die Dauer eines ersten Zeitraums (z. B. 0,5–2 Sekunden) ein Potenzial auf die palladiumbeschichteten Teilchen angewendet, um das Kupfer auf den palladiumbeschichteten Teilchen zu bilden, woraufhin zumindest ein Teil des Kupfers durch Platin ersetzt wird. Ein offener Kreislauf wird dann für die Dauer eines zweiten Zeitraums (z. B. 30 Sekunden – 3 Minuten oder mehr) angewandt, bis das Platin das Kupfer ersetzt hat. Schritt d) kann mehrmals wiederholt werden (z. B. 3–5 Mal), bis einige Monoschichten von Pt- auf Pd-/WNi-Teilchen entstehen. Die in Schritt d) gebildeten platinbeschichteten Teilchen werden als Kern-Schale-Katalysatorteilchen bezeichnet. Die platinbeschichteten Teilchen können optional einem anodischen Potenzialhalter oder einer Potenzialzyklisierung unterzogen werden, um überschüssige Übergangsmetalle aufzulösen. In Schritt e) werden die Teilchen als Teil einer oder beider Katalysatorschichten in eine Brennstoffzelle inkorporiert.
  • 2 und 3 sind die schematische Darstellung eines Rolle-zu-Rolle-Herstellungssystems für die Bildung der oben ausgeführten Kern-Schale-Katalysatorteilchen. Insbesondere die Schritte a), b), c) und d) werden nacheinander in einer kontinuierlichen Weise im Rolle-zu-Rolle-System von durchgeführt. System 70 beinhaltet eine Abwickelspule 72, die ein Band 74 des Substrats 34 bereitstellt. Schritt a) erfolgt an Station 76, wo eine ionomerhaltige Schicht 32 zuerst auf Substrat 34 aus einer Tintenzusammensetzung, wie oben dargelegt, geschichtet wird. In der Regel kann die Tintenzusammensetzung mit einer Breitschlitzdüse aufgetragen werden. Das Band 74 wird dann für Trockner 78 bereitgestellt, worin die aufgebrachte Tintenzusammensetzung getrocknet wird. Band 74 durchläuft dann nacheinander Stationen 80, 82, 84 und 86. An Station 80 wird die Wolfram-Nickel-Legierung mit oben beschriebenem Schritt b) aufgetragen. In einem deionisiertem Wasserbad 82 wird das Band gespült. An Station 84 wird, wie oben erläutert Schritt c), ausgeführt. An Station 86 wird Schritt d) durchgeführt. Das Band durchläuft dann ein deionisiertes Wasserbad 87, wo es gespült wird, und dann den Trockner 88. Schließlich wird das Band 74 an die Aufnahmespule 90 übergeben. Es wird darauf hingewiesen, dass sich Band 74 kontinuierlich von Abwickelspule 72 durch die Stationen bis 76 bis 88 zur Aufnahmespule 90 bewegt.
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Fachleute werden viele weitere Variationen erkennen, die sich innerhalb der vorliegenden Erfindung und des Umfangs der Ansprüche befinden.
  • Eine ionomerhaltige Schicht wird zuerst auf eine Gasdiffusionsschicht (GDL) aufgetragen, indem ein Tinten-Ionomer und eine vorgefertigte W/Kohlenstoff-Mischung mit einer Breitschlitzdüse auf die GDL aufgetragen wird, gefolgt von Trocknen. Die Soll-Dicke der Elektrode beträgt 10 Mikron. Die beschichtete GDL wird dann in eine elektrochemische Zelle gesetzt, die mit einer entlüfteten Lösung von 50 mM NiSO4, 400 mM Na2WO4 und 600 mM Trinatriumcitrat gefüllt ist. Eine kathodische konstante Stromdichte von 15 mA/cm2 wird angewendet, bis die gewünschte Absetzung ist, bestimmt durch das Coulomb/cm2. Dieser Vorgang dauert in der Regel ca. 5 Minuten und lagert WNi-Legierungs-Nanopartikel gleichmäßig verteilt über der Schichtdicke ab. Alternativ kann der Stromhalter durch Mehrfachimpuls-Ablagerung ersetzt werden, um die Einheitlichkeit der WNi-Abscheidung in der Elektrode zu verbessern. Eine Reihe von abwechselnden 10sec 15mA/cm2 und 20sec 1mA/cm2 kann beispielsweise angewendet werden. Die Elektrolytlösung wird dann abgepumpt und die Elektrode mehrfach mit entlüftetem entsalztem Wasser gespült. Eine entlüftete Pd-Vorläufer-Lösung (1mM PdCl2 + 50mM H2SO4) wird dann in die Zelle gepumpt. Sowie die Lösung mit den WNi-Partikeln in Berührung kommt, wird Ni oxidiert und in der Lösung aufgelöst, und Pd wird reduktiv auf die WNi-Partikel abgelegt. Diese Reaktion, auch galvanische Verschiebung (GD) genannt, wird durch den Unterschied im Redoxpotenzial der beiden Metalle angetrieben. Man könnte den Fortschritt dieser Reaktion durch die Beobachtung des Potenzials des offenen Schaltkreises der Zelle überwachen. Während mehr Pd Ni auf der Oberfläche der WNi-Teilchen ersetzt, erhöht sich die Spannung Aus diesem Prozess entsteht eine Pd-Schale, die die WNi-Teilchen bedeckt, und auf dem Kohlenstoff gestützt wird. Die Elektrolytlösung wird dann abgepumpt und die Elektrode mehrfach mit entlüftetem entsalztem Wasser gespült. Eine entlüftete Cu- und Pt-Vorläufer-Lösung (0,1mM K2PtCl4 + 50mM CuSO4 + 50mM H2SO4) wird dann in die Zelle gepumpt. Ein 0,02V vs. Cu/Cu2+-Elektrodenpotential wird für 1 sec angewendet, um eine Sub-Monoschicht von Cu auf den Pd/WNi-Teilchen zu bilden. Dem 1-Sek.-Potenzialhalter folgt ein offener Stromkreis für 1 Minute, damit Pt Cu ersetzen kann. Dieser Prozess wird 3–5 Mal wiederholt, um eine Monoschicht PT auf Pd-/WNi-Teilchen abzulegen. Optional kann die Elektrode einem anodischen Potenzialhalter oder einer Potenzialzyklisierung bis zu 1 V unterzogen werden, um überschüssige Übergangsmetalle aufzulösen. Die fertige Gasdiffusionselektrode (GDE) wird dann mit entsalztem Wasser gespült und ist bereit, gegen eine Polymer-Elektrolyt-Membran laminiert zu werden, um eine Membran-Elektroden-Einheit zu bilden.
  • Eine ionomerhaltige Schicht wird zuerst auf eine Gasdiffusionsschicht (GDL) aufgetragen, indem ein Tinten-Ionomer und eine Kohlenstoff-Mischung mit einer Breitschlitzdüse auf die GDL aufgetragen und dann getrocknet wird. Die Soll-Schichtdicke der Elektrode beträgt 10 Mikron. Die beschichtete GDL wird dann in eine elektrochemische Zelle gesetzt, die mit einer entlüfteten Lösung von 50 mM NiSO4, 400mM Na2WO4, und 600 mM Trinatriumcitrat gefüllt ist. Eine kathodische konstante Stromdichte von 15 mA/cm2 wird angewendet, bis die gewünschte Absetzung erreicht ist, bestimmt durch das C/cm2. Dieser Vorgang dauert in der Regel ca. 5 Minuten und lagert WNi-Legierungs-Nanopartikel gleichmäßig verteilt über der Schichtdicke ab. Alternativ kann der Stromhalter durch Mehrfachimpuls-Ablagerung ersetzt werden, um die Einheitlichkeit der WNi-Abscheidung in der Elektrode zu verbessern. Es wird beispielsweise eine Reihe von abwechselnden 10sec 15mA/cm2 und 20 sec 1mA/cm2-Impulsen angewendet. Die Elektrolytlösung wird dann abgepumpt und die Elektrode mehrfach mit entlüftetem entsalztem Wasser gespült. Eine entlüftete Pd-Vorläufer-Lösung (1mM PdCl2 + 50mM H2SO4) wird dann in die Zelle gepumpt. Sowie die Lösung mit den WNi-Partikeln in Berührung kommt, wird Ni oxidiert und in der Lösung aufgelöst, und Pd wird reduktiv auf die WNi-Partikel abgelegt. Diese Reaktion, auch galvanische Verschiebung (GD) genannt, wird durch den Unterschied im Redoxpotenzial der beiden Metalle angetrieben. Man kann den Fortschritt dieser Reaktion durch die Beobachtung des Potenzials des offenen Schaltkreises der Zelle überwachen. Während mehr Pd Ni auf der Oberfläche der WNi-Teilchen ersetzt, erhöht sich die Spannung Aus diesem Prozess entsteht eine Pd-Schale, die die WNi-Teilchen bedeckt, und auf dem Kohlenstoff gestützt wird. Die Elektrolytlösung wird dann abgepumpt und die Elektrode mehrfach mit entlüftetem entsalztem Wasser gespült. Eine entlüftete Cu- und Pt-Vorläufer-Lösung (0,1mM K2PtCl4 + 50mM CuSO4 + 50mM H2SO4) wird dann in die Zelle gepumpt. Ein 0,02V vs. Cu/Cu2+-Elektrodenpotential wird für 1 sec angewendet, um eine Sub-Monoschicht von Cu auf den Pd/WNi-Teilchen zu bilden. Dem 1-Sek.-Potenzialhalter folgt ein offener Stromkreis für 1 Minute, damit Pt Cu ersetzen kann. Dieser Prozess wird 3–5 Mal wiederholt, um eine Monoschicht PT auf Pd-/WNi-Teilchen abzulegen. Optional kann die Elektrode einem anodischen Potenzialhalter oder einer Potenzialzyklisierung bis zu 1 V unterzogen werden, um überschüssige Übergangsmetalle aufzulösen. Die fertige Gasdiffusionselektrode (GDE) wird dann mit entsalztem Wasser gespült und ist bereit, gegen eine Polymer-Elektrolyt-Membran laminiert zu werden, um eine Membran-Elektroden-Einheit zu bilden.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen der Veranschaulichung, es ist nicht beabsichtigt, dass die alle möglichen Anwendungen der Erfindung beschreiben. Vielmehr dienen die in der Spezifikation verwendeten Worte der Beschreibung, nicht der Beschränkung. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen ohne Abweichen vom Geist und Umfang der Erfindung vorgenommen werden können. Zusätzlich können die Merkmale der verschiedenen Einsatzformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bilden eines Brennstoffzell-Katalysatoren, das Verfahren umfassend a) Bildung einer ionomerhaltigen Schicht einschließlich Kohlenstoffteilchen und einem Ionomer; b) Bildung von Wolfram-Nickel-Legierungsteilchen auf den Kohlenstoffpartikeln gebildet; c) Ersatz mindestens eines Teils des Nickels in den Wolfram-Nickel-Legierungsteilchen durch Palladium, um palladiumbeschichtete Teilchen zu bilden, sodass die palladiumbeschichteten Teilchen eine Palladiumhülle haben, die die Wolfram-Nickel-Legierungsteilchen bedeckt; und d) Beschichtung der palladiumbeschichteten Teilchen mit Platin, um eine Elektrodenschicht zu bilden, einschließlich darin verteilter Kern-Schale-Katalysatoren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die ionomerhaltige Schicht auf einer Gasdiffusionsschicht gebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die ionomerhaltige Schicht weiter Wolframmetall umfasst, das auf die Kohlenstoffteilchen gestützt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Wolfram-Nickel-Legierungsteilchen in Schritt b) aus einer Lösung elektrochemisch gebildet werden, die ein nickelhaltiges Salz und ein wolframhaltiges Salz beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, worin das nickelhaltige Salz NiSO4 oder (Ni)3(PO4)2 ist und das wolframhaltige Salz ein Metall-Wolframat ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Wolfram-Nickel-Legierungsteilchen mit einem konstanten Strom oder mit mehreren Stromimpulsen gebildet werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, worin zumindest ein Teil des Nickels der Wolfram-Nickel-Legierungsteilchen in Schritt c) anhand einer galvanischen Verdrängungsreaktion durch Palladium ersetzt wird. Bei dieser Reaktion werden die Wolfram-Nickel-Legierungspartikel mit einer palladiumhaltigen Lösung in Kontakt gebracht, um palladiumbeschichtete Teilchen zu bilden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, worin die palladiumbeschichteten Teilchen mit Platin beschichtet werden, durch Ablagerung von Kupfer auf die palladiumbeschichteten Teilchen und Ersatz zumindest eines Teils des Kupfers durch Platin, wobei die palladiumbeschichteten Teilchen aus einer Lösung mit einem platinhaltigen Salz und einem kupferhaltigen Salz mit Platin beschichtet werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, worin für die Dauer eines ersten Zeitraums ein Potenzial auf die palladiumbeschichteten Teilchen angewendet, um das Kupfer auf den palladiumbeschichteten Teilchen zu bilden, woraufhin zumindest ein Teil des Kupfers durch Platin ersetzt und ein offener Stromkreis für die Dauer eines zweiten Zeitraums angewandt wird, bis das Platin das Kupfer ersetzt hat.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die palladiumbeschichteten Teilchen einem anodischen Potenzialhalter oder einer Potenzialzyklisierung unterzogen werden, um überschüssige Übergangsmetalle aufzulösen.
DE102016209742.3A 2015-06-10 2016-06-02 Rolle-zu-Rolle-Herstellung einer Hochleistungs-Brennstoffzellenelektrode mit Kern-Schale-Katalysator unter Verwendung von gesäten Elektroden Pending DE102016209742A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/735,696 2015-06-10
US14/735,696 US9865884B2 (en) 2015-06-10 2015-06-10 Roll-to-roll fabrication of high performance fuel cell electrode with core-shell catalyst using seeded electrodes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016209742A1 true DE102016209742A1 (de) 2016-12-15

Family

ID=57395377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016209742.3A Pending DE102016209742A1 (de) 2015-06-10 2016-06-02 Rolle-zu-Rolle-Herstellung einer Hochleistungs-Brennstoffzellenelektrode mit Kern-Schale-Katalysator unter Verwendung von gesäten Elektroden

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9865884B2 (de)
CN (1) CN106252670B (de)
DE (1) DE102016209742A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019224646A1 (ja) * 2018-05-24 2019-11-28 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 燃料電池の製造方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111194497B (zh) * 2017-11-29 2022-08-09 东丽株式会社 微孔层及其制造方法、气体扩散电极基材、燃料电池
CN108832139B (zh) * 2018-06-12 2021-06-29 三峡大学 一种燃料电池用核壳结构Cu@Pd纳米电催化剂的制备方法及应用
CN111129508B (zh) * 2019-12-17 2021-07-02 一汽解放汽车有限公司 一种过渡金属掺杂的铂碳催化剂及其制备方法和用途
JP7472770B2 (ja) * 2020-12-15 2024-04-23 トヨタ自動車株式会社 金属めっき皮膜の成膜装置及び成膜方法
CN113036162A (zh) * 2021-02-07 2021-06-25 同济大学 一种碳载体铂基核壳结构催化剂、制备方法及应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1164651A1 (de) * 2000-06-12 2001-12-19 Asahi Glass Co., Ltd. Elektrodenkatalysator für Festpolymerelektrolytbrennstoffzelle und Verfahren zu dessen Herstellung
CN1741890A (zh) * 2002-12-23 2006-03-01 微电池公司 制造微纤燃料电池的衬底支撑法
US8507151B2 (en) * 2008-01-17 2013-08-13 GM Global Technology Operations LLC Membrane electrode assembly having low surface ionomer concentration
US8637193B2 (en) * 2008-08-25 2014-01-28 3M Innovative Properties Company Fuel cell nanocatalyst with voltage reversal tolerance
JP2012041581A (ja) * 2010-08-17 2012-03-01 Sony Corp コアシェル型微粒子及びこれを用いた機能デバイス
US9425462B2 (en) * 2012-10-15 2016-08-23 GM Global Technology Operations LLC Preparation of hollow Pt and Pt-alloy catalysts
US9761884B2 (en) * 2014-06-19 2017-09-12 GM Global Technology Operations LLC Synthesis of alloy nanoparticles as a stable core for core-shell electrocatalysts

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019224646A1 (ja) * 2018-05-24 2019-11-28 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 燃料電池の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20160365583A1 (en) 2016-12-15
CN106252670A (zh) 2016-12-21
US9865884B2 (en) 2018-01-09
CN106252670B (zh) 2019-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010022231B4 (de) Brennstoffzellen-elektrode mit nichtkohlenstoff-trägermaterial
DE102016209742A1 (de) Rolle-zu-Rolle-Herstellung einer Hochleistungs-Brennstoffzellenelektrode mit Kern-Schale-Katalysator unter Verwendung von gesäten Elektroden
DE19958959B4 (de) Brennstoffzellenelektrode und Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenelektrode
DE19812592B4 (de) Membran-Elektroden-Einheit für Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie Tinte
EP1961841B1 (de) Verfahren zur elektrochemischen Abscheidung von Katalysatorpartikeln auf kohlefaserhaltigen Substraten sowie Vorrichtung dafür
DE112006001729B4 (de) Spannungswechselbeständige Brennstoffzelleneletrokatalysatorschicht, Brennstoffzelle umfassend dieselbe und Verwendung derselben
DE19837669A1 (de) Katalysatorschicht für Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen
DE112009001684B4 (de) Brennstoffzellenseparator und Brennstoffzelle
DE102012220628B4 (de) Brennstoffzellenmembran mit auf Nanofaser getragenen Katalysatoren, Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung der Membran
DE102008046403A1 (de) Sauerstoffentwicklungsreaktionskatalysatoren enthaltende Elektroden
DE112010005593T5 (de) Brennstoffzellensystem
DE112013007069T5 (de) Verfahren zum Herstellen eines feinen Katalysatorpartikels und Brennstoffzelle umfassend ein durch das Herstellverfahren hergestelltes feines Katalysatorpartikel
DE102014205033A1 (de) Katalysatorschicht für eine Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung einer solchen
DE112013004009T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines katalytischen Materials
DE112010005461B4 (de) Brennstoffzelle
DE102010031903A1 (de) Verfahren zur Steuerung einer Ionomer- und Platinverteilung in einer Brennstoffzellenelektrode
DE112006000323T5 (de) Brennstoffzelle
DE102016220653A1 (de) Korrosionsbeständiger katalysator
EP3329535B1 (de) Membran-elektroden-einheit einer brennstoffzelle und herstellungsverfahren
EP2609233B1 (de) Elektrochemische abscheidung von nanoskaligen katalysatorpartikeln
EP0988656B1 (de) Herstellung von elektroden-elektrolyt-einheiten durch elektrolytische abscheidung des katalysators
DE102008060638B4 (de) Verfahren zum Behandeln von Nanopartikeln unter Verwendung einer Protonenaustauschmembran- und Flüssigelektrolytzelle
DE102019104500A1 (de) Verbesserung der katalysatoraktivität einer pem-brennstoffzellenelektrode mit einem ionischen flüssigen additiv
EP2618417A1 (de) Direkt-Methanol-Brennstoffzelle und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102009009246B3 (de) Gasdifffusionselektrode für den Einsatz in einer Brennstoffzelle sowie Verfahren zu deren Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: MANITZ FINSTERWALD PATENT- UND RECHTSANWALTSPA, DE

Representative=s name: MANITZ, FINSTERWALD & PARTNER GBR, DE

Representative=s name: MANITZ FINSTERWALD PATENTANWAELTE PARTMBB, DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication