FR2524340A1 - REACTIONS CATALYZED BY NOBLE METALS - Google Patents

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE DES REACTIONS CATALYSEES PAR DES METAUX NOBLES. ON AUGMENTE L'ACTIVITE CATALYTIQUE D'UN CATALYSEUR ET, PARTANT, LA VITESSE D'UNE REACTION EN AUGMENTANT LA DENSITE ELECTRONIQUE D'ETAT AU NIVEAU DE FERMI DU CATALYSEUR. A CET EFFET, ON ALLIE UN CATALYSEUR D'UN METAL NOBLE AVEC DES MATIERES AUGMENTANT LA DENSITE ELECTRONIQUE D'ETAT. L'INVENTION EST UTILISEE POUR AMELIORER LE RENDEMENT DES CATALYSEURS DE METAUX NOBLES TELS QUE LE PLATINE DANS DES REACTIONS CHIMIQUES CATALYSEES DANS LESQUELLES LA REDUCTION DE L'OXYGENE EST UN FACTEUR LIMITATIF DE VITESSE.THE INVENTION CONCERNS REACTIONS CATALYED BY NOBLE METALS. THE CATALYTIC ACTIVITY OF A CATALYST AND THEREFORE THE SPEED OF A REACTION IS INCREASED BY INCREASING THE STATE ELECTRONIC DENSITY AT THE FARM LEVEL OF THE CATALYST. TO THIS EFFECT, A CATALYST OF A NOBLE METAL IS COMBINED WITH MATERIALS INCREASING THE ELECTRONIC DENSITY OF STATE. THE INVENTION IS USED TO IMPROVE THE PERFORMANCE OF NOBLE METAL CATALYZERS SUCH AS PLATINUM IN CATALYZED CHEMICAL REACTIONS IN WHICH THE REDUCTION OF OXYGEN IS A SPEED LIMITING FACTOR.

Description

Réactions catalysées par des métaux nobles.Reactions catalyzed by noble metals.

La présente invention concerne le domaine  The present invention relates to the field

des catalyseurs de métaux nobles et des réactions chi-  noble metal catalysts and chemical reactions

miques qui sont catalysées par des métaux nobles.  which are catalyzed by noble metals.

Afin que des réactions chimiques soient utiles dans de nombreux procédés industriels, il est nécessaire que ces réactions aient lieu à une vitesse accélérée Par exemple, une pile à combustible est un dispositif qui convertit directement l'énergie d'une réaction chimique entre un combustible et un agent  In order for chemical reactions to be useful in many industrial processes, it is necessary that these reactions take place at an accelerated rate. For example, a fuel cell is a device that directly converts the energy of a chemical reaction between a fuel and an agent

oxydant en un courant électrique continu basse tension.  oxidant into a low voltage direct electric current.

Afin d'obtenir une haute efficacité de conversion, il est nécessaire que les réactions entre le combustible et l'agent oxydant aient lieu de telle sorte que la quantité d'énergie dégradée en chaleur soit aussi faible que possible En même temps, les vitesses réactionnelles doivent être suffisamment élevées pour produire économiquement une quantité utile de courant  In order to obtain a high conversion efficiency, it is necessary that the reactions between the fuel and the oxidizing agent take place in such a way that the amount of energy degraded to heat is as low as possible. At the same time, the reaction rates must be high enough to economically produce a useful amount of current

à partir d'une pile ayant des dimensions pratiques.  from a stack with practical dimensions.

En conséquence, dans le domaine des piles à combusti-  Consequently, in the field of fuel cells

ble, tout comme dans de nombreux autres procédés chi-  as in many other chemical processes.

miques de production, dans les convertisseurs de com-  production processes, in com-

bustion, etc, on incorpore habituellement des cata-  bustion, etc., we usually incorporate cat-

lyseurs qui accélèrent ces réactions de façon à rendre ces procédés utiles tant à l'échelle industrielle qu'à  lysers which accelerate these reactions so as to make these processes useful both on an industrial scale and

ltéchelle commerciale.commercial scale.

Toutefois, la technique de la catalyse reste toujours à un large degré un domaine peu compris Les additions et les éliminations dans des catalyseurs  However, the technique of catalysis still remains to a large extent a little understood domain Additions and eliminations in catalysts

combinés ont lieu dans une large mesure par tâtonne-  combined to a large extent by trial and error

ments généralement sur la base des résultats d'un essai préalable Un exemple est le domaine des piles à combustible pour lequel de nombreux brevets ont été accordés pour différentes combinaisons de matières catalytiques donnant de meilleurs résultats et ce, sans réellement connaître les raisons pour lesquelles un catalyseur peut être ou non meilleur qu'un autre  Generally, the field of fuel cells, for which many patents have been granted for different combinations of catalytic materials giving better results, without really knowing the reasons why catalyst may or may not be better than another

dans ce milieu ambiant (Voir les brevets des Etats-  in this environment (See US patents

Unis d'Amérique N O 3 340 097, 3 341 936, 3 380 934,  United States of America No. 3,340,097, 3,341,936, 3,380,934,

3 428 490, 3 506 494, 3 615 836, 4 127 469, 4 136 059,  3,428,490, 3,506,494, 3,615,836, 4,127,469, 4,136,059,

4.137 372, 4 137 373, 4 186 110, 4 192 907, 4 202 934  4.137 372, 4 137 373, 4 186 110, 4 192 907, 4 202 934

et 4 316 944).and 4,316,944).

En conséquence, dans le domaine des réactions  Consequently, in the field of the reactions

chimiques catalysées, il est nécessaire de mieux com-  catalyzed chemicals, it is necessary to better

prendre les facteurs déterminants assurant de plus grandes vitesses réactionnelles dans des domaines  take the determining factors ensuring higher reaction rates in domains

particuliers de réactions catalysées.  particular catalyzed reactions.

La présente invention concerne un procédé en vue d'améliorer le rendement des catalyseurs et, partant, la vitesse réactionnelle dans des réactions chimiques catalysées par le platine, réactions dans lesquelles la réduction de l'oxygène est une étape limitant la vitesse Cette vitesse réactionnelle est améliorée en augmentant la densité électronique  The present invention relates to a process for improving the efficiency of catalysts and hence the reaction rate in platinum-catalyzed chemical reactions, wherein the reduction of oxygen is a rate-limiting step. improved by increasing the electron density

d'état au niveau de Fermi du catalyseur de platine.  Fermi level state of the platinum catalyst.

A cet effet, on peut recourir à certaines méthodes, par exemple, allier les catalyseurs, faire varier les composants dtalliage du catalyseur ou faire varier  For this purpose, it is possible to use certain methods, for example, to combine the catalysts, to vary the alloying components of the catalyst or to vary

les quantités de ces composants d'alliage.  the quantities of these alloy components.

Les caractéristiques et avantages ci-dessus  The features and benefits above

de la présente invention, ainsi que d'autres apparaî-  of the present invention, as well as others appearing

tront plus clairement à la lecture de la description  more clearly on reading the description

ci-après donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 donne une comparaison d'activité catalytique en fonction de la densité électronique d'état dans une réaction d'oxydation d'isopropanol; les figures 2 et 3 illustrent l'activité catalytique en fonction de la densité électronique  Hereinafter given with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 gives a comparison of catalytic activity as a function of the electronic density of state in an isopropanol oxidation reaction; Figures 2 and 3 illustrate the catalytic activity as a function of the electron density

d'état dans une réaction d'oxydation électrochimique.  of state in an electrochemical oxidation reaction.

Dans la description ci-après de la présente  In the following description of this

invention et dans les revendications ci-après, lors-  invention and in the following claims, when

qulon effectue des comparaisons dlactivité catalytique, il est entendu qu'il s'agit de comparaisons d'activité  qulon makes comparisons of catalytic activity, it is understood that these are comparisons of

de masse L'activité de masse est une mesure arbitrai-  mass activity is an arbitrary measure

rement définie de l'efficacité dtun catalyseur par  of the effectiveness of a catalyst by

unité de poids du composant catalytiquement actif.  unit weight of the catalytically active component.

Par exemple, dans le cas de piles à combustible dans lesquelles on utilise l'acide phosphorique comme  For example, in the case of fuel cells in which phosphoric acid is used as

électrolyte, l'activité de masse du catalyseur catho-  electrolyte, the mass activity of the catholyte catalyst

dique est définie en milliampères par mg par le cou-  is defined in milliamperes per mg per cou-

rant maximum disponible suite à la réduction de loxy-  maximum available after the reduction of

gène à 0,90 volt, le potentiel étant mesuré par rap-  at 0.90 volts, the potential being measured by

port à une électrode de référence non polarisée à l'hydrogène/platine à la même température et sous la même pression dans le même électrolyte On peut  to a reference electrode not polarized with hydrogen / platinum at the same temperature and under the same pressure in the same electrolyte

obtenir une plus grande activité de masse en augmen-  to achieve greater mass activity by increasing

tant la surface spécifique du'eatalyseur ou en aug-  both the specific surface of the analyzer and

mentant son activité spécifique L'activité spécifi-  its specific activity The specific activity

que est définie par le courant de réduction dtoxygène (comme spécifié cidessus) disponible par unité de  that is defined by the oxygen reduction current (as specified above) available per unit of

surface du métal noble.noble metal surface.

Ltadsorption et la désorption sont deux étapes importantes intervenant au cours du processus  Adsorption and desorption are two important steps in the process

de catalyse Pour une matière devant être un, cataly-  For a material to be a catalytic converter

seur efficace dans un procédé tel que la réduction de l'oxygène, les liaisons d'tabsorption ne doivent pas être fortes au point de former un oxyde stable et elles ne doivent pas non plus' être faibles au point de ne pas avoir suffisamment dlespèces absorbées pour la réaction La liaison d'adsorption est contr 8 lée en partie par le nombre d'électrons (en particulier dans  In a process such as oxygen reduction, the adsorption linkages must not be so strong as to form a stable oxide nor must they be so weak as not to have enough absorbed species. for the reaction The adsorption bond is controlled in part by the number of electrons (especially in

les orbitales d) participant à la formation de liai-  the orbitals d) participating in the formation of

sons, par exemple, dans des systèmes platine/oxygène.  sounds, for example, in platinum / oxygen systems.

Stil y a une trop grande quantité d'électrons disponi-  There is too much electron available

bles, c'est-à-dire une haute densité électronique d'états d au niveau de Fermi (niveau le plus élevé d'énergie électronique occupée à basse température), il se forme un oxyde stable tandis que, s'il y a trop peu d'électrons, ceest-à-dire une faible densité  a high electron density of states d at the Fermi level (the highest level of electron energy occupied at low temperature), a stable oxide is formed while, if there is too few electrons, that is to say a low density

électronique d'états d au niveau de Fermi, la matière.  electronic state of Fermi level, matter.

ne présente aucune activité catalytique significative.  shows no significant catalytic activity.

Suivant la présente invention, on -augmente la densité électronique des états au niveau de Fermi afin d'améliorer l'activité catalytiqule Ceprocédé consiste à former des alliages de substitution dans  In accordance with the present invention, the electronic density of states at the Fermi level is increased in order to improve the catalytic activity. This process consists in forming substitutional alloys in

lesquels on utilise detux éléments ou plus Les élé-  which one or more elements are used.

ments d'alliages acceptent ou donnent des électrons du ou au métal solvant (qui est le métal de base, par exemple, le platine) et, à leur tours ils modifient le paramètre réticulaire étant donné que le degré de chevauchement des orbitales électroniques des at Qmes voisins change Ce changement augmente ou diminue la densité électronique d'états au niveau de-Fermi  Alloys accept or donate electrons from or to the solvent metal (which is the base metal, for example platinum) and, in turn, modify the lattice parameter since the degree of overlap of the electron orbitals is Neighbor QMS changes This change increases or decreases the electronic density of states at-Fermi level

suivant que les électrons sont acceptés du métal sol-  following that electrons are accepted from

vant ou qu'ils sont donnés à ce dernier Pour un alliage, on a trouvé que la densité d'état était  given to the latter For an alloy, it was found that the density of state was

réduite en augmentant le paramètre réticulaire.  reduced by increasing the reticular parameter.

D'autre part' on peut obtenir un accroissement de la  On the other hand, we can obtain an increase in

densité d'état en réduisant le paramètre réticulaire -  state density by reducing the reticular parameter -

Par exemple, l'activité catalytique-du platine-est améliorée lorsqu'il est ensolution solide alliée avec certains métaux de-transition On a trouvé que l'alliage donnait-un paramètre réticulaire réduit et  For example, the catalytic activity of platinum is improved when it is a solid alloy alloyed with certain transition metals. It has been found that the alloy gives a reduced lattice parameter and

une densité accrue des états au niveau de Fermi.  increased density of states at the Fermi level.

Etant donné que la densité électronique des états ne peut être mesurée directement qu'avec une  Since the electronic density of states can be measured directly only with

grande difficulté par un appareil compliqué, la den-  great difficulty by a complicated apparatus, the den-

sité électronique des états est déduite de l'accrois-  electronic state is deduced from the

sement de la susceptibilité paramagnétique et des  of paramagnetic susceptibility and

mesures d'absorption des rayons X près des bords.  X-ray absorption measurements near the edges.

La susceptibilité paramagnétique a été mesurée par des méthodes classiques, par exemple, en utilisant un magnétomètre à échantillon vibrant comme décrit dans "Review of Scientific Instruments", volume 30  Paramagnetic susceptibility was measured by conventional methods, for example, using a vibrating sample magnetometer as described in "Review of Scientific Instruments", Vol.

( 1959), page 548 par Simon Foner Des mesures d'ab-  (1959), page 548 by Simon Foner.

sorption des rayons X ont été également effectuées  X-ray sorption were also performed

en adoptant des techniques classiques par détermina-  by adopting classical techniques

tion de la quantité d'énergie de rayons X auxquels les échantillons ont été soumis,en laissant passer  the amount of X-ray energy to which the samples were submitted,

cette énergie à travers les échantillons et en mesu-  this energy through the samples and in

rant l'intensité transmise en fonction de l'énergie du faisceau de rayons X incidents Un tel essai peut être effectué, par exemple, au synchrotron à haute  the intensity transmitted as a function of the energy of the incident X-ray beam. Such an experiment can be carried out, for example, at the high synchrotron

énergie de l'université de Cornell.  University of Cornell Energy.

Deux exemples confirmant ces résultats ont  Two examples confirming these results

été effectués en observant l'amélioration de l'acti-  carried out by observing the improvement in activity

vité catalytique à la fois lors d'une oxydation à l'air (voir exemple 1) en adoptant une calorimétrie  catalytic activity both during an air oxidation (see Example 1) by adopting a calorimetry

à balayage différentiel (mesure effectuée avec l'ana-  differential scanning (measured with the

lyseur thermique " 990 " de "du Pont" conjointement avec le calorimètre à balayage différentiel), méthode selon laquelle on a observé que la température du début d'oxydation diminuait avec accroissement de la densité électronique d'état des alliages du platine, ainsi que lors d'une réduction électrochimique d'oxygène dans l'acide phosphorique à 1770 C (voir exemple 2), méthode selon laquelle l'activité spécifique à 0,9 volt a augmenté lors de l'accroissement de la densité électronique d'état Ces résultats sont indiqués dans  "Bridge" thermal lyser "990" together with the differential scanning calorimeter), a method according to which it has been observed that the temperature of the onset of oxidation decreases with increasing the electronic density state of platinum alloys, as well as during an electrochemical reduction of oxygen in phosphoric acid at 1770 ° C. (see Example 2), the method according to which the specific activity at 0.9 volts has increased during the increase of the electronic density of state Ces results are shown in

le tableau ci-après.the table below.

TABLEAUBOARD

Matière Paramètre Susceptibilité Tempé Demi-  Material Parameter Susceptibility Temp.

réticu paramagnétique/ rature acti-  paramagnetic reticulum / active

laire g du début vité o A dtoxyda de la tion dans pile le calori à 0,9 V  lane g of the beginning of the vapor o A dtoxyda of the tion in stack the calori at 0,9 V

mètre à (ampè-meter to (amperes

balayage res/ différen cm 2) tiel (O c) Pt 3,923 1,0 x 10-6 153 49,9 PtMo 3,913 10,8 x 10-6 105 82,5 Pt-V 3,872 5,7 x 10-6 124 74,7 Pt-W 3,916 3, 4 x 10-6 143 68,2 Pt-Cr 3,865 Ferromagnétique 138 75,8 Pt-Mn 3,930 Ferromagnétique 72,4 Ces résultats ont été également démontrés en réduisant la densité électronique d'état au niveau de Fermi du platine par alliage avec l'or, donnant lieu à une réduction de l'activité catalytique Lors de l'addition d'or au platine, la densité d'état de ce dernier est réduite comme le reflète la réduction de la susceptibilité paramagnétique L'activité spécifique diminue de 50 1 ampères/cm 2 pour le platine à 15 iampères/cm 2 pour l'alliage comme indiqué en  scan res / differ cm 2) tiel (O c) Pt 3,923 1,0 x 10-6 153 49,9 PtMo 3,913 10,8 x 10-6 105 82,5 Pt-V 3,872 5,7 x 10-6 124 74.7 Pt-W 3.916 3, 4 x 10-6 143 68.2 Pt-Cr 3.865 Ferromagnetic 138 75.8 Pt-Mn 3.930 Ferromagnetic 72.4 These results were also demonstrated by reducing the electron density of Fermi level of platinum by alloy with gold, giving rise to a reduction in catalytic activity When gold is added to platinum, the state density of platinum is reduced as reflected by the reduction in paramagnetic susceptibility The specific activity decreases from 50 1 amp / cm 2 for platinum to 15 amperes / cm 2 for the alloy as indicated in

figure 2.figure 2.

Lorsqu'on modifie la densité électronique d'état par alliage, il convient de choisir en premier lieu le métal de base Les métaux de transition  When modifying the electron density of state by alloy, it is advisable to choose in the first place the base metal The transition metals

sont préférés étant donné qutils ont une densité ap-  are preferred because they have a density

préciable d'états d au niveau de Fermi L'élément d'alliage est choisi sur la base de sa dimension atomique par rapport au métal de base de telle sorte  The alloying element is selected on the basis of its atomic dimension with respect to the base metal in such a way that

que le paramètre réticulaire et la densité électroni-  that the reticular parameter and the electron density

que'd'état (que reflète la susceptibilité paramagné-  state of affairs (which reflects paramagnetic susceptibility

tique) puissent être modifiés dans la bonne direction.  tick) can be changed in the right direction.

Un exemple est un métal de transition ayant des états d.non remplis avec une densité appréciable d'états d au niveau de Fermi, par exemple, le platine On peut accroître son activité catalytique en augmentant sa densité d'état au niveau de Fermi A cet effet, on peut procéder à des alliages de substitution, par exemple, avec des métaux de transition Le transfert  An example is a transition metal having non-filled states with an appreciable density of d states at the Fermi level, for example, platinum. Its catalytic activity can be increased by increasing its state density at Fermi A level. this effect, substitutional alloys can be carried out, for example, with transition metals.

d'électrons a été démontré par des mesures de suscep-  of electrons has been demonstrated by

tibilité paramagnétique (figure 2) indiquant que la  paramagnetic susceptibility (Figure 2) indicating that the

densité d'état du platine a augmenté.  platinum state density increased.

On a trouvé que le procédé décrit ici était particulièrement approprié avec le platine dans des réactions telles que des réactions d'oxydation et des  It has been found that the process described here is particularly suitable with platinum in reactions such as oxidation reactions and

réactions électrochimiques de réduction d'oxygène.  electrochemical oxygen reduction reactions.

Dans les deux cas, le facteur limitatif de vitesse  In both cases, the limiting speed factor

est la réduction de l'oxygène.is the reduction of oxygen.

On a effectué deux essais afin de démontrer davantage les améliorations réalisées suivant la présente invention On a formé des solutions solides  Two attempts were made to further demonstrate the improvements achieved according to the present invention. Solid solutions were formed.

d'alliages de platine Il est à noter qu'il est cri-  platinum alloys It should be noted that it is cri-

tique de maintenir intacte la structure cubique à -  to keep intact the cubic structure to -

faces centrées du platine tout en augmentant sa den-  centered faces of platinum while increasing its den-

sité électronique d'état Il est également important.  It is also important.

de choisir uniquement les alliages dans lesquels la densité électronique d'état au niveau de Fermi augmente par suite de la formation d'alliage L'amélioration de la densité électronique d'état au niveau de Fermi peut 9 tre déterminée en mesurant la susceptibilité paramagnétique qui est proportionnelle à la densité électronique d'état au niveau de Fermi La densité d'état peut également être déterminée en mesurant la différence des pics d'absorption des rayons X du platine allié et du platine non allié (voir exemple 3) suite aux transitions entre les états p remplis et les  to choose only alloys in which the electronic density of state at the Fermi level increases as a result of the alloy formation The improvement of the electronic density of state at the Fermi level can be determined by measuring the paramagnetic susceptibility which is proportional to the electronic density of state at Fermi level The density of state can also be determined by measuring the difference of the x-ray absorption peaks of platinum alloy and unalloyed platinum (see Example 3) following the transitions between the filled states and the

états d vides.states of voids.

On a ensuite soumis les alliages ainsi formés  The alloys thus formed were then subjected

à des essais lors de l'oxydation de 1 'alcool isopropy-  to tests during the oxidation of isopropyl alcohol

lique et lors de la réduction électrochimique de.  and electrochemical reduction of.

l'oxygène afin de démontrer que la densité électroni-  oxygen to demonstrate that the electron density

que accrue d'état augmente la vitesse de la réaction  that increased state increases the speed of the reaction

et l'activité catalytique du platine.  and the catalytic activity of platinum.

Exemple 1Example 1

On a fait passer de l'air saturé d'alcool isopropylique sur le catalyseur respectif que l'on a  Air saturated with isopropyl alcohol was passed over the respective catalyst that was

chauffé lentement dans un calorimètre à balayage dif-  heated slowly in a different scanning calorimeter

férentiel Le début d'oxydation de l'alcool a été déterminé d'après un brusque afflux de chaleur On a tracé un diagramme de la température correspondant au début d'oxydation vis-à-vis de la susceptibilité  ferential The onset of oxidation of alcohol was determined from a sudden influx of heat. A diagram of the temperature corresponding to the onset of oxidation with respect to susceptibility was plotted.

paramagnétique du platine et des catalyseurs respec-  paramagnetic platinum and catalysts

tifs d'alliages Ce diagramne est donné en figure 1.  This diagram is given in Figure 1.

Il est clair que, plus la température à laquelle l'oxydation commence, est basse, plus l'alliage est paramagnétique Dès lors, les résultats indiquent que, plus la densité électronique d'état au niveau de Fermi  It is clear that, the lower the temperature at which the oxidation starts, the lower the alloy is paramagnetic Therefore, the results indicate that, the higher the electronic density of state at Fermi level

est élevée, plus la température d'oxydation est basse.  is high, the lower the oxidation temperature.

Exemple 2Example 2

La figure 2 annexée est un diagramme de 1 lac-  The attached figure 2 is a diagram of 1 lac-

tivité électrochimique des catalyseurs pour la réduc-  electrochemical efficiency of catalysts for the reduction

tion de l'oxygène dans l'acide phosphorique en fonc-  of oxygen in phosphoric acid as a function of

tion de leur susceptibilité paramagnétique L'essai a-été effectué comme décrit ci-dessus dans une pile électrochimique classique à 0,9 volt en utilisant l'acide phosphorique comme électrolyte Il est à  The test was carried out as described above in a conventional 0.9 volt electrochemical cell using phosphoric acid as the electrolyte.

nouveau évident que, plus la susceptibilité parama-  new evidence that the greater the parametric susceptibility

gnétique est élevée (plus la densité électronique  gnetic is high (plus the electron density

d'état au niveau de Fermi est élevée), plus l'acti-  at the Fermi level is high), plus the

vité catalytique est forte Un alliage ayant une densité d'état inférieure à celle du platine est le platine avec 10 % d'or La figure 2 montre que, pour cet alliage, l'activité catalytique est, en fait, in-  The alloy with a lower state density than platinum is platinum with 10% gold. FIG. 2 shows that, for this alloy, the catalytic activity is, in fact,

férieure à celle du platine La figure 3 est un dia-  than that of platinum Figure 3 is a di-

gramme de l'activité catalytique de la réduction d'oxy-  of the catalytic activity of the reduction of oxy-

gène dans l'acide phosphorique vis-à-vis de la diffé-  gene in phosphoric acid with respect to the difference

rence entre les pics d'absorption des rayons X du platine allié et du platine non allié Ces mesures ont été pratiquées en suivant le procédé décrit dans "Journal of Chemical Physics", volume 70, N O 11 ( 1 er juin 1979), pages 4849-4855 par F W Lytle et al. Ce diagramme englobe des alliages ferromagnétiques suggérant que la corrélation de la densité d'états est également valable pour ces alliages encore qu'une analogie directe paramagnétique/densité électronique  This measurement was made following the method described in "Journal of Chemical Physics", Vol. 70, No. 11 (June 1, 1979), pages 4849. -4855 by FW Lytle et al. This diagram includes ferromagnetic alloys suggesting that the correlation of the density of states is also valid for these alloys even though a direct paramagnetic / electron density analogy

d'état ne puisse être démontrée pour ces alliages.  can not be demonstrated for these alloys.

Un exemple de procédé d'alliage de cataly-  An example of a catalyst alloy process

seurs de métaux nobles suivant la présente invention consiste à absorber, par exemple, une espèce contenant du chrome, de préférence, sous la forme anionique, sur le catalyseur de métal noble déposé sur un support, puis chauffer le catalyseur imprégné de chrome sous une atmosphère réductrice pour activer la formation de l'alliage Ltanion préféré mentionné cidessus est  The noble metal compounds of the present invention comprise absorbing, for example, a chromium-containing species, preferably in the anionic form, on the supported noble metal catalyst, and then heating the chromium impregnated catalyst under an atmosphere. reducing agent to activate the formation of the preferred Ltanion alloy mentioned above is

le chromate et, pour d'autres alliages, la forme anio-  chromate and, for other alloys, the anionic form

nique vanadate, manganate, molybdate et tungstate respectivement Bien que ce procédé soit tout aussi bien approprié pour la fabrication d'alliages non déposés sur un support que d'alliages déposés sur un support, les métaux nobles finement divisés et non déposés sur un support sont généralement limités à moins de 50 m 2/g de métal noble En conséquence, ce procédé est le mieux mis en oeuvre en utilisant des métaux nobles finement divisés et déposés sur un  However, although this method is equally suitable for the manufacture of non-deposited alloys on alloys or alloys deposited on a support, finely divided noble metals not deposited on a support are generally limited to less than 50 m 2 / g of noble metal. As a result, this process is best carried out using noble metals finely divided and deposited on a surface.

support que l'on peut préparer avec des surfaces spé-  support that can be prepared with special surfaces

cifiques généralement supérieures à 100 m 2/g de métal noble (voir le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O  typically greater than 100 m 2 / g of noble metal (see U.S. Patent No.

4 316 944).4,316,944).

Bien que l'invention ait été décrite spéci-  Although the invention has been described specifically

fiquement à propos du platine, le rendement de n'im-  about platinum, the performance of

porte quel métal noble peut être amélioré de la même  door which noble metal can be improved from the same

manière De plus, bien que l'invention soit particu-  In addition, although the invention is particularly

lièrement applicable à des piles à combustible, elle peut tout aussi bien s'appliquer à n'importe quelle réaction chimique intervenant dans la fabrication de produits chimiques, de produits pharmaceutiques, de véhicules automobiles ou également dans la lutte contre la pollution De même, comme on l'a indiqué,  can be applied to any chemical reaction involved in the manufacture of chemicals, pharmaceuticals, motor vehicles or in the fight against pollution. it has been indicated,

l'invention est particulièrement utile pour les élec-  the invention is particularly useful for electri-

trocatalyseurs destinés à la réduction de l'oxygène.  trocatalysts for the reduction of oxygen.

Cette activité rend ces catalyseurs particulièrement  This activity makes these catalysts particularly

appropriés dans une pile à combustible acide Toute-  appropriate in an acid fuel cell Any-

fois, l'utilisation n'est nullement limitée à des piles à combustible et l'invention peut être mise en oeuvre dans n'importe quel milieu ambiant dans lequel une réduction de l'oxygène et, en particulier, une réduction électrochimique de l'oxygène fait partie  However, the use is by no means limited to fuel cells and the invention can be implemented in any ambient medium in which oxygen reduction and, in particular, electrochemical reduction of the oxygen. oxygen is part

du processus en cause.the process involved.

Bien que la présente invention ait été illustrée et décrite en se référant à certaines de ses formes de réalisation détaillées, l'homme de  Although the present invention has been illustrated and described with reference to some of its detailed embodiments, the man of

métier comprendra que diverses modifications et omis-  profession will understand that various modifications and omissions

sions peuvent être envisagées tant dans la forme que dans les détails sans pour autant se départir du cadre  can be envisaged in both form and detail without departing from the

de l'invention.of the invention.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1 Procédé en vue d'améliorer le rendement des catalyseurs dans une réaction chimique catalysée  1 Process for improving catalyst performance in a catalyzed chemical reaction par le platine et dans laquelle la réduction de l'oxy-  platinum and in which the reduction of oxy- gène est un facteur limitatif de vitesse, caractérisé  gene is a limiting factor of speed, characterized en ce qu'an augmente la vitesse de la réaction chimi-  in that an increase in the speed of the chemical reaction que en augmentant la densité électronique d'état au  that by increasing the electronic density of state at niveau de Fermi du catalyseur de platine -  Fermi level of the platinum catalyst - 2 Procédé suivant la revendication 1, ca-  Process according to claim 1, ractérisé en ce qulon augmente la densité électronique  characterized by increasing the electron density d'état en alliant le catalyseur de platine.  of state by combining the platinum catalyst. 3 Procédé suivant la revendication 1, ca-  Process according to claim 1, ractérisé en ce que la réaction est une réaction  characterized in that the reaction is a reaction électrochimique d'oxydation.electrochemical oxidation.
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