MX2007014374A - Electro-catalizador para reduccion de oxigeno con tasas de oxidacion y disolucion de platino reducidas. - Google Patents

Electro-catalizador para reduccion de oxigeno con tasas de oxidacion y disolucion de platino reducidas.

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MX2007014374A
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Junliang Zhang
Momir Vukmirovic
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Abstract

La invencion se refiere a particulas compuestas de platino-oxido de metal y su uso como electro-catalizadores en catodos reductores de oxigeno y celdas de combustible. La invencion particularmente se refiere a metodos para prevenir la oxidacion del electro-catalizador de platino en los catodos de celdas de combustible por el uso de particulas compuestas de platino-oxido de metal. La invencion adicionalmente se refiere a metodos para producir energia electrica mediante suministrar tal una celda de combustible con un oxidante, tal como oxigeno, a una fuente de combustible, tal como hidrogeno.

Description

ELECTRO-CATALIZADOR PARA REDUCCIÓN DE OXIGENO CON TASAS DE OXIDACIÓN Y DISOLUCIÓN DE PLATINO REDUCIDAS Esta invención fue realizada con apoyo del gobierno de los Estados Unidos, bajo contrato número DE-AC02 -98CH10886 , otorgado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos. El gobierno de los Estados Unidos tiene ciertos derechos en la invención. La presente invención se refiere a materiales compuestos en partículas útiles como catalizadores, y de manera particular, a electro-catalizadores reductores de oxígeno en celdas de combustible. La invención se refiere particularmente a electro-catalizadores compuestos de platino y óxido de metal que tienen tasas de oxidación y disolución de platino reducidas en el cátodo reductor de oxígeno de las celdas de combustible. Antecedentes de la Invención Una "celda de combustible" es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica. En una celda de combustible típica, un combustible gaseoso tal como hidrógeno se alimenta a un ánodo (el electrodo negativo) , mientras que un oxidante tal como oxígeno se alimenta a un cátodo (el electrodo positivo) . Oxidación del combustible en el ánodo ocasiona una liberación de electrones a partir del combustible hacia un circuito externo eléctricamente conductor el cual conecta al ánodo y cátodo. A su vez, el oxidante se reduce en el cátodo usando los electrones provistos por el combustible oxidado. El circuito eléctrico se completa por el flujo de iones a través de un electrolito que permite interacción química entre los electrodos. El electrolito está típicamente en la forma de una membrana de polímero conductora de protones. La membrana conductora de protones separa los compartimentos de ánodo y cátodo mientras que permite el flujo de protones entre ellos. Un ejemplo bien conocido de tal una membrana conductora de protones es NAFION . Una celda de combustible, aunque teniendo componentes y características similares a aquellas de una batería típica, difiere en varios respectos. Una batería es un dispositivo de almacenamiento de energía cuya energía disponible se determina por la cantidad de reactivo químico almacenado dentro de la propia batería. La batería cesará de producir energía eléctrica cuando los reactivos químicos almacenados se consumen. En contraste, la celda de combustible es un dispositivo de conversión de energía que teóricamente tiene la capacidad de producir energía eléctrica por tanto tiempo como el combustible y el oxidante se suministren a los electrodos. En una celda de combustible de hidrógeno/oxígeno, hidrógeno se suministra al ánodo y oxígeno se suministra al cátodo. Moléculas de hidrógeno se oxidan para formar protones mientras que liberan electrones hacia el circuito externo.
Moléculas de oxígeno se reducen al cátodo para formar especies de oxígeno reducido. Protones se desplazan a través de la membrana conductora de protones al compartimento de cátodo para reaccionar con especies de oxígeno reducidas, con ello formando agua. Las reacciones en una celda de combustible de hidrógeno/oxígeno son como sigue: Ánodo: 2H2 ? 4H+ + 4e" (1) Cátodo: 02 + 4H+ + 4e' ? 2H20 (2) Reacción Neta: 2H2 + 02 ? 2H20 (3) En muchos sistemas de celdas de combustible, un combustible de hidrógeno se produce mediante convertir un combustible a base de hidrocarburos tal como metano, o un combustible de hidrocarburos oxigenado tal como metanol, a hidrógeno en un proceso conocido como "reformado" . El proceso de reformado involucra la reacción de tales combustibles con agua junto con la aplicación de calor. Por esta reacción, se produce hidrógeno. Los sub-productos de dióxido de carbono y monóxido de carbono típicamente acompañan a la producción de hidrógeno por el proceso de reformado. Otras celdas de combustible, conocidas como celdas de combustible "directo" o "no reformado", oxidan combustibles altos en contenido de hidrógeno directamente, sin la necesidad de que hidrógeno sea producido por un proceso de reformado. Por ejemplo, se ha conocido desde la década de 1950 que alcoholes primarios menores, particularmente metanol, pueden oxidarse directamente.
Debido a la ventaja de sobrepasar al paso de reformado, un esfuerzo sustancial se ha encaminado hacia el desarrollo de las así llamadas celdas de combustible de "oxidación de metanol directa" . Para que las reacciones de oxidación y reducción en una celda de combustible ocurran a tasas útiles y potenciales deseados, electro-catalizadores se requieren. Los electro-catalizadores on catalizadores que promueven las tasas de reacciones electroquímicas, y así, permiten que celdas de combustible operen a potenciales menores. De manera acorde, en ausencia de un electro-catalizador, una reacción de electrodos típica ocurriría, si del todo, solamente a potenciales muy altos. Debido a la naturaleza catalítica del platino, materiales de platino y de aleación de platino soportados se prefieren como electro-catalizadores en los ánodos y cátodos de celdas de combustible . Sin embargo, un obstáculo significativo en comercializar celdas de combustible es la carencia de estabilidad de los electro-catalizadores de platino en el cátodo durante la operación de la celda de combustible. Típicamente, durante la operación de una celda de combustible, el potencial del cátodo variará entre aproximadamente 0.5 y 1 V. La variación del potencial del cátodo se ocasiona por los requerimientos de energía fluctuantes de una máquina impulsada por la celda de combustible. Por ejemplo, un automóvil operado por una celda de combustible requiere detenerse y arrancarse. Durante los potenciales de cátodo mas altos, cerca de un voltio, una porción del electro-catalizador de platino tiene una tendencia a oxidarse, con ello ocasionando la disolución concomitante de iones de platino. Los iones de platino son capaces de migrar por lo menos tan lejos como la membrana conductora de protones. El cruce de hidrógeno a través de la membrana conductora de protones a partir del ánodo ocasiona la reducción subsecuente de los iones de platino hacia nano-partículas de platino. De manera acorde, el platino se agota del cátodo mientras que la acumulación de platino en la membrana conductora de protones impide el transporte de hidrógeno al cátodo. Ambos de los efectos anteriores ocasionan una gran pérdida en el potencial durante la operación de la celda de combustible. Esta pérdida en potencial es la fuente de un declive principal en la eficiencia de la celda de combustible. De manera acorde, existe una necesidad por electro-catalizadores a base de platino nuevos los cuales son resistentes a los efectos de oxidación y disolución descritos anteriormente. Tales electro-catalizadores de platino añadirían mayormente a la comercialización de celdas de combustible. La presente invención se relaciona con tales electro-catalizadores de platino. Compendio de la Invención En una forma de realización, la invención se refiere a partículas compuestas de platino-óxido de metal. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal contienen un núcleo de óxido de metal por lo menos parcialmente encapsulado por una capa atómicamente delgada de átomos de platino cerovalentes o parcialmente cargados. Alternativamente, o además, el núcleo de óxido de metal se enlaza a aglomeraciones de platino cerovalente o parcialmente cargado. Cuando se dirigen a celdas de combustible, las partículas compuestas de platino-óxido de metal de preferencia tienen un núcleo de óxido de metal teniendo una composición de óxido capaz de soportar degradación bajo condiciones de operación de una celda de combustible. En una forma de realización, el núcleo de óxido de metal incluye un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, itrio, zirconio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio. En otra forma de realización, el núcleo de óxido de metal incluye un óxido de uno o mas metales seleccionado a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio. En otra forma de realización, el núcleo de óxido de metal incluye un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste de titanio, niobio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio. En una forma de realización preferida, el núcleo de óxido de metal de las partículas compuestas de platino-óxido de metal incluye un óxido de tungsteno. En una forma de realización preferida adicional, el óxido de tungsteno es un óxido de sodio tungsteno. En una forma de realización mas preferida, el óxido de sodio tungsteno es un bronce de sodio-tungsteno. De preferencia, el núcleo de óxido de metal de las partículas compuestas de platino-óxido de metal está en el rango de tamaños de un nanómetro a quinientas mieras. Mas preferentemente, el núcleo de óxido de metal de las partículas compuestas de platino-óxido de metal está en el rango de tamaños de aproximadamente diez a cincuenta nanómetros. Cuando el núcleo de óxido de metal se enlaza a aglomeraciones de platino, cada una de las aglomeraciones de platino de preferencia incluye, de manera independiente, aproximadamente tres a sesenta átomos de platino. Cuando el núcleo de óxido de metal está por lo menos parcialmente encapsulado por una capa atómicamente delgada de átomos de platino cerovalentes o parcialmente cargados, la capa atómicamente delgada es de preferencia una sub-monocapa, monocapa, bicapa, o tricapa, de átomos de platino cerovalentes o parcialmente cargados. En otra forma de realización, la invención se relaciona con un cátodo reductor de oxígeno. El cátodo reductor de oxígeno incluye un soporte eléctricamente conductor ligado a las partículas compuestas de platino-óxido de metal descritas anteriormente. El soporte eléctricamente conductor es de preferencia seleccionado a partir del grupo que consiste en negro de carbón, carbón grafitado, grafito, y carbón activado. En otra forma de realización, la invención se relaciona con una celda de combustible. La celda de combustible incluye (i) al cátodo reductor de oxígeno descrito anteriormente; (ii) un ánodo; (iii) un contacto eléctricamente conductor conectando al cátodo reductor de oxígeno con el ánodo; y (iv) un electrolito conductor de iones en contacto mutuo con el cátodo reductor de oxígeno y el ánodo. El electrolito conductor de iones es mas preferentemente un electrolito conductor de protones, y aun mas preferentemente una membrana conductora de protones . En otra forma de realización, la invención se refiere a un método para mejorar la estabilidad de celda de combustible mediante prevenir o reducir la disolución de platino en un cátodo reductor de oxígeno de una celda de combustible. El método incluye incorporar partículas compuestas de platino-óxido de metal, como se describe anteriormente, en el cátodo reductor de oxígeno de una celda de combustible. En aun otra forma de realización, la invención se refiere a un método para producir energía eléctrica. El método incluye (i) poner en contacto al cátodo reductor de oxígeno de una celda de combustible, como se describe anteriormente, con un oxidante, tal como oxígeno; y (ii) poner en contacto el ánodo de la celda de combustible con una fuente de combustible, tal como hidrógeno . La fuente de combustible puede ser, por ejemplo, gas hidrógeno. El gas hidrógeno se puede suministrar directamente, o alternativamente, generarse a partir de la reformación de un combustible, tal como a partir de metanol reformado, metano reformado, o gasolina reformada. Algunas otras fuentes de combustible incluyen, por ejemplo, alcoholes, metano, gasolina, ácido fórmico, dimetil éter, y etileno glicol. Algunos ejemplos de alcoholes adecuados incluyen metanol y etanol . Como resultado de la presente invención, la estabilidad de celdas de combustible se mejora mediante prevenir o reducir la oxidación y disolución de platino en cátodos reductores de oxígeno en las mismas. Además, la invención proporciona una reducción significativa en la carga de platino mientras que mantiene la actividad electro-catalítica reductora de oxígeno del platino . Descripción Detallada de la Invención En una forma de realización, la invención se refiere a partículas compuestas de platino-óxido de metal. En una forma de realización particular, las partículas compuestas de platino-óxido de metal se componen, mínimamente, de un núcleo de óxido de metal por lo menos parcialmente encapsulado por una capa atómicamente delgada de átomos de platino cerovalentes o parcialmente cargados. La "capa superficial atómicamente delgada" es una capa de átomos de platino cerovalentes o parcialmente cargados, de preferencia de grosor sub-monoatómico, monoatómico, diatómico, o triatómico, o cualquier combinación de los mismos. La capa atómicamente delgada de platino típicamente toma la forma de la superficie del óxido de metal . Dado que una partícula portadora de óxido de metal típicamente contiene poros o canales en su superficie, la capa atómicamente delgada de platino es típicamente no continua. Por ejemplo, la capa de platino puede motearse con agujeros correspondientes a tales poros o canales. Además, dado que la superficie de óxido de metal contiene por lo menos dos elementos (es decir, átomos de metal y oxígeno) , la capa de platino puede asumir un patrón mediante enlazarse preferencialmente a por lo menos uno de los elementos. Una capa de grosor monoatómico de átomos de platino, es decir, una monocapa atómica, es una sola capa de átomos de platino empacados de manera cercana en la superficie de la partícula portadora de óxido de metal. Una monocapa atómica tiene un parámetro de empacado superficial de 1. Una capa de cobertura sub-monoatómica, es decir, una sub-monocapa atómica, es una capa de átomos de platino la cual es menos densa que una monocapa atómica (es decir, no empacada de manera cercana) . De manera acorde, una sub-monocapa atómica tiene un parámetro de empacado superficial de menos de 1. Por ejemplo, un parámetro de empacado superficial de 0.5 indica la mitad de la densidad de los átomos de platino según se compara con una monocapa atómica de platino. Una capa de grosor diatómico se refiere a una bicapa (dos átomos de grosor) de átomos de platino cerovalentes o parcialmente cargados. Una capa de grosor triatómico se refiere a una tricapa (tres átomos de grosor) de átomos de platino cerovalentes o parcialmente cargados. En una forma de realización, una sub-monocapa atómica de platino contiene solamente átomos de platino en ausencia de otros átomos de metal co-depositados . En otra forma de realización, una capa atómicamente delgada de átomos de platino incluye uno o mas otros metales co-depositados para formar una capa atómicamente delgada de aleación de platino. En una forma de realización particular, una sub-monocapa atómica de átomos de platino incluye una o mas sub-monocapas atómicas co-depositadas de otro metal para formar una monocapa de aleación de platino. Los metales co-depositados pueden ser, por ejemplo, un metal del grupo principal, de transición, lantánido, o actínido. Los metales co-depositados en la monocapa de aleación de platino proporcionan ventajas tales como, por ejemplo, reducción adicional en la carga de platino según se compara con una monocapa de platino pura, reducción en envenenamiento catalítico, y/o mejora de la actividad catalítica. Por ejemplo, algunos metales, particularmente algunos de los metales de transición, tienen la habilidad de adsorber grupos hidroxilo (OH) . Los grupos hidroxilo se conoce que inhiben la actividad catalítica reductora de oxígeno del platino. Por lo tanto, particularmente cuando se aplica como catalizadores de celda de combustible, el metal co-depositado es mas preferentemente un metal conocido por adsorber OH, v.gr., iridio (Ir) , rutenio (Ru) , osmio (Os), renio (Re), y combinaciones de los mismos. La relación de metal co-depositado a platino es tal que una mono-capa de aleación de platino no es particularmente limitada. Por ejemplo, tal una mono-capa de aleación de platino puede ser una aleación binaria de acuerdo con la fórmula N^Pt^ (1) , donde M es cualquiera de los metales descritos anteriormente. En la fórmula (1) , el valor de x no es particularmente limitado. Por ejemplo, x puede tener un valor mínimo de alrededor de 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3. Alternativamente, o en combinación, x puede tener un valor máximo de alrededor de 0.99, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, o 0.5. Algunas monocapas de aleación binaria de platino mas específicas de la fórmula (1) se representan por las fórmulas IrxPtx_x, RUxPti.x, Os^t^, o Re^t-^. Algunos ejemplos específicos de monocapas de aleación binaria de platino incluyen Ir0 01Pt099, l 0 ? 0 g, 1^*0 2-^ -O 8' 1^*0 3*-^-0 l? ^-O 5 - -0 5' 1 ^"? 7'^0 3' 1-^0 ß"^-0 2' 1^0 9^ '-O 1» ^-O 95^t0 05, U0 01Pt0 gg, Ug ?PtQ g, Q Pt0 g, Q 3PtQ 7, Ru0 5Pt0 5, Ru0 7Pt0 3, Ru0 8Pt0 2, Ru0 9Pt0 ?, Ru0 95Pt0 05, Os0 Pt0 8, Os0 sPt0 5, Os0 7Pt0 3, Os0 8Pt0 2, Os0 gPt0 1# , Re0 2Pt0 8, Re0 5Pt0 5, Re0 7Pt0 3 , Re0 8Pt0 2 Y ^o 9*- *-o 1 • La monocapa de aleación de platino puede adicionalmente ser una aleación ternaria. Por ejemplo, la monocapa de aleación de platino puede ser una aleación ternaria de acuerdo con la fórmula MxNyPtl-x-y (2) . En la fórmula (2) , M y N son de manera independiente cualquiera de los metales adecuados descritos anteriormente. Los valores de x y y no son particularmente limitados. Por las reglas de química, la suma de x y y en la fórmula (2) debe ser menor que 1. Por ejemplo, x y y pueden, de manera independiente, tener un valor de alrededor de 0.01 a un valor de alrededor de 0.99, siempre y cuando la suma de x y y sea menor que 1.0. Mas preferentemente, la suma de x y y tiene un valor mínimo de alrededor de 0.1 y un valor máximo de alrededor de 0.9. Algunas monocapas de aleación ternaria de platino mas específicas de la fórmula (2) se representan por las fórmulas O S ?RUy P 1. ? . y , R ß ?RUy P t J . ? _ y , Y R e ?? S y P t J.. ? . y . Algunos ejemplos específicos de monocapas de aleación de platino-metal ternarias incluyen Ir0 01Ru0 01Pt0 98, Ir0 IUQ ^tg 8, Ir0 2Ru0 iPt,, 7, Ir0 iu0 2Pt0 7, Ir0 3Ru0 4 , ?CSg xPtg 7, Ir0 2Pt0 11 ro o?-^-eo oe^-o 98' l^"o ?^-eo ? 0 8, Ir0 2Re0 iPtg 7, e Ir0 ! e0 2Pt0 7. La monocapa de aleación de platino puede adicionalmente ser una aleación cuaternaria. Por ejemplo, la monocapa de aleación de platino puede ser una aleación cuaternaria de acuerdo con la fórmula xNyTzPt1.x.y.z (3) . En la fórmula (3) , M, N, y T son de manera independiente cualquiera de los metales adecuados descritos anteriormente. Los valores de x, y, y z no son particularmente limitados. Por las reglas de la química, la suma de x, y, y z en la fórmula (3) deben ser menores que 1. Por ejemplo, x, y, y z pueden, de manera independiente, tener un valor de alrededor de 0.01 a un valor de alrededor de 0.99 siempre y cuando la suma de x, y, y z sea menor que 1.0. Mas preferentemente, la suma de x, y, y z tiene un valor mínimo de alrededor de 0.1 y un valor máximo de alrededor de 0.9. Algunas monocapas de aleación cuaternaria de platino específicas de la fórmula (3) se representan por las fórmulas IrjjRUyRej.Pti_x.y_z o Ir?RUyOszPti_x_y_z . Algunos ejemplos específicos de monocapas de aleación de platino cuaternaria incluyen I^"o OI^-^O oi ^o oi " o 97, J-ro ? uo í ^o n.P'-o ? > 1-^-O ? ^g r_ S0 ? t0 6, e En una forma de realización, la capa atómicamente delgada de átomos de platino cubre la superficie entera de la partícula de óxido de metal. En otra forma de realización, la capa atómicamente delgada de átomos de platino cubre una porción de la partícula de óxido de metal. Por ejemplo, la capa atómicamente delgada de átomos superficiales de platino puede caracteri-zarse como islas interconectadas con algunas regiones de profundidad monoatómica, diatómica, o triatómica. En otra forma de realización, las partículas compuestas de platino-óxido de metal están compuestas, mínimamente, de un núcleo de óxido de metal enlazado a aglomeraciones de platino cerovalentes o parcialmente cargadas. Las aglomeraciones de platino pueden estar en combinación con la capa de platino atómicamente delgada descrita anteriormente. Las aglomeraciones de platino pueden incluir otros elementos con ello resultando en aglomeraciones de aleación de platino. Los uno o mas elementos de aleación pueden ser cualquiera de los elementos de aleación descritos anteriormente para una capa atómicamente delgada de aleación de platino. De preferencia, cada aglomeración de platino independientemente incluye por lo menos dos átomos de platino. Por ejemplo, cada aglomeración de platino puede tener un mínimo de dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho, nueve, diez, once, doce, trece, veinte, treinta, o cuarenta átomos de platino. Las aglomeraciones de platino son de preferencia menores que aproximadamente un nanómetro en cualquier dimensión. De manera acorde, las aglomeraciones de platino de preferencia contienen hasta un número máximo de platino u otros átomos correspondiendo a un tamaño de aglomeración de no mas de aproximadamente un nanómetro. El número máximo de átomos de platino y otros en las aglomeraciones de platino es dependiente de la morfología y arreglos de empaque de la aglomeración. Dependiendo de la morfología y arreglos de empaque, el núcleo de platino puede tener un número máximo de átomos de platino de, por ejemplo, cuarenta y cinco, cincuenta, cincuenta y cinco, o sesenta. Algunos ejemplos de aglomeraciones de platino adecuadas incluyen aglomeraciones conteniendo núcleos nucleares de Pt3, Pt4, Pt5, Pt6, Pt9 , Pt1 , Pt13 , Pt18 , Pt20 , Pt 4 , Pt26 , Pt3o , Pt35 , rt40 , Pt45 , Ptso , Pt55 , y Pt60 . Por ejemplo, una aglomeración de platino pura teniendo una forma esférica con un arreglo empacado de manera cercana de preferencia no contiene mas de aproximadamente sesenta átomos de platino. Mas preferentemente, las aglomeraciones de platino de preferencia contienen de aproximadamente tres a sesenta átomos de platino. La capa atómicamente delgada de platino, o las aglomeraciones de platino, como se describen anteriormente, están de preferencia enlazadas al núcleo de óxido de metal . El término "enlazado" indica un enlace o interacción suficientemente fuerte para mantener al platino unido al núcleo de óxido de metal durante el uso. El enlace o la interacción entre el platino y el óxido de metal puede ser covalente o no covalente. El núcleo de óxido de metal se compone de un óxido de uno o mas metales. Cuando se usa en una celda de combustible, la composición del núcleo de óxido de metal es cualquier composición de óxido de metal la cual es capaz de soportar degradación bajo las condiciones de operación de una celda de combustible. Por ejemplo, es particularmente preferido que la composición de óxido puede soportar una temperatura de operación de por lo menos aproximadamente 80°C, mas preferentemente 100°C, y aun mas preferentemente 120°C, la cual es la máxima temperatura de operación para la mayoría de las celdas de combustible de polímero electrolito (PEFCs) . Aun mas preferidas son composiciones de óxido las cuales pueden soportar temperaturas de operación de por lo menos 200°C, y aun mas preferentemente por lo menos 250 °C, la cual es la máxima temperatura de operación para la mayoría de las celdas de combustible alcalinas y de ácido fosfórico . La composición de óxido también es de preferencia capaz de soportar cualquiera uno o mas de los varios electrolitos usados en celdas de combustible. Por ejemplo, la composición de óxido es de preferencia capaz de soportar cualquiera uno o mas de los electrolitos neutros, suavemente ácidos, fuertemente ácidos, suavemente alcalinos, o fuertemente alcalinos, usados en las celdas de combustible. Además, cuando se usa en una celda de combustible teniendo un electrolito de base acuosa, la composición de óxido es de preferencia no soluble en agua. El núcleo de óxido de metal puede ser no conductor, semi-conductor, o conductor. Partículas de óxido de metal no conductoras pueden hacerse por lo menos semi -conductoras mediante, por ejemplo, dopar con una cantidad adecuada de una especie conductora. Las partículas de óxido de metal conductoras pueden tener la ventaja de usarse en un electrodo de celda de combustible directamente, es decir, sin requerir un soporte eléctricamente conductor para impartir conductividad. De preferencia, el núcleo de óxido se compone de un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir de titanio, niobio, itrio, zirconio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio. Mas preferentemente, el núcleo de óxido se compone de un óxido de uno mas metales seleccionados a partir de titanio, niobio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio. En otra forma de realización, el núcleo de óxido se compone de un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir de titanio, niobio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, renio, rutenio, rodio, e iridio. Las composiciones de óxido de metal de titanio, niobio, molibdeno, cromo, níquel, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio son particularmente adecuadas para uso en ambientes levemente ácidos a fuertemente ácidos. Las composi-ciones de óxido de manganeso son generalmente mas adecuadas para uso en ambientes levemente alcalinos a fuertemente alcalinos. El núcleo de óxido de metal también puede incluir un óxido de uno o mas metales de tierras raras. Por ejemplo, el núcleo de óxido de metal puede incluir un óxido de uno o una combinación de lantano, cerio, praseodimio, neodimio, samario, europio, gadolinio, o terbio. Cualquiera de las composiciones de óxido de metal descritas anteriormente puede además incluir uno mas metales seleccionados a partir de clases de metales álcalis, de tierra alcalina, del grupo principal, de transición, lantánidos, y actínidos. Por ejemplo, las composiciones de óxido de metal pueden además incluir las varias composiciones de sílice y alúmina. Algunos ejemplos de composiciones de sílice y alúmina incluyen Si02, Al203, Si02-Al203, Si02-B203, Si02-P205, Si02-Sn02, A1203-B203, A1203-P205, Al203-Sn02, Si02-Al203-B203 , Si02-Al203-P205, y Si02-Al203-Sn02. Las composiciones de óxido de metal también incluyen cualquiera de las formas hidratadas. Algunos ejemplos de composiciones de óxido de titanio adecuadas como el núcleo de óxido de metal incluyen óxido de titanio (IV) (Ti02) , óxido de titanio (III) (Ti203) , óxido de titanio (II) (TiO) , óxido de litio titanio (Li2Ti03) , óxido de bario titanio (BaTi03) , óxido de bario estroncio titanio (v.gr., Ba?Sri_?Ti03) , óxido de aluminio titanio (Al2Ti05) , óxido de calcio titanio (v.gr., CaTi03 y Ca3Ti207) , óxido de magnesio titanio (MgTi02) , óxido de potasio titanio (K2Ti03) , óxido de estroncio titanio (SrTi03) , óxido de zirconio titanio (ZrTi04) , óxido de zinc titanio (Zn2Ti04) , óxido de cobalto titanio (CoTi03) , óxido de manganeso (II) titanio (MnTi03) , óxido de hierro (III) titanio (Fe2Ti05) , óxido de lantano titanio (v.gr., La203-2Ti02) , óxido de lantano bario titanio (v.gr., Lai_xBaxTi03) , óxido de gadolinio titanio (v.gr., Gd2Ti207) , y óxido de disprosio (III) titanio (v.gr.., Dy(Ti03)3) . Algunos ejemplos de composiciones de óxido de niobio adecuadas como el núcleo de óxido de metal incluyen óxido de niobio (IV) (Nb02) , óxido de niobio (V) (Nb205) , óxido de niobio (II) (NbO) , óxido de bario niobio (BaNb206) , óxido de niobio cadmio (v.gr., CdNb206 y Cd2Nb207) , óxido de bario sodio niobio (Ba2NaNb5015) , óxido de bario estroncio niobio (v.gr., Ba?Sri_xNb206) , óxido de litio niobio (LiNb03) , óxido de magnesio niobio (MgNb206) , óxido de sodio niobio (NaNb03) , óxido de potasio niobio (KNb03) , óxido de estroncio niobio (v.gr., SrNb20s) , óxido de hierro niobio (FeNb04) , y óxido de bismuto hierro niobio (Bi6Fe4NbsO30) . Algunos ejemplos de composiciones de óxido de itrio adecuadas como el núcleo de óxido de metal incluyen óxido de itrio (III) (Y203) , óxido de zirconio estabilizado con itria (Zr02 + Y203) , óxido de hierro itrio (Y3Fe5012) , óxido de itrio aluminio (Y3A15012) , y los óxidos de itrio bario cobre (es decir, YBa2Cu30x, YBa2Cu40x, Y2BaCuOx, donde x es típicamente 6.5-6.8). Algunos ejemplos de composiciones de óxido de zirconio adecuadas como el núcleo de óxido de metal incluyen óxido de zirconio (IV) (Zr02) , óxido de zirconio estabilizado con óxido de calcio (Zr02, 4% CaO), óxido de bario zirconio (BaZr03) , óxido de calcio zirconio (CaZr03) , óxido de cerio zirconio (Ce02 + Zr02) , óxido de plomo zirconio (PbZr03) , óxido de litio zirconio (Li2Z-r03) , óxido de magnesio aluminio zirconio (Mg0-Al203-Zr02) , óxido de magnesio zirconio, óxido de sodio zirconio (Na2Zr03) , óxido de estroncio zirconio (SrZr03) , óxido de tungsteno zirconio (ZrW208) , hidratos de óxido dicloruro de zirconio (v.gr., Zr0Cl2-8H20) , y óxido de zirconio titanio (ZrTi04) . Algunos ejemplos de composiciones de óxido de cromo adecuadas como el núcleo de óxido de metal incluyen óxido de cromo (III) (Cr203) , óxido de cromo (IV) (Cr02) , y óxido de cromo (VI) (Cr03) . Una sub-clase adecuada de las composiciones de óxido de cromo es la clase de composiciones de cromato, en la cual el cromo es hexavalente. Las composiciones de cromato se pueden representar por la fórmula X+zn(Cr04)p, donde X es cualquier especie positivamente cargada y nz=2p. Por ejemplo, X puede ser un metal álcali, de tierra alcalina, de grupo principal, de transición o de tierras raras. Algunos ejemplos de cromatos adecuados incluyen cromato de bario (BaCr04) , cromato de plomo (PbCr04) , cromato de calcio (CaCrO , cromato de potasio (K2Cr04) , cromato de estroncio (SrCr04) , cromato de zinc (ZnCr04) , cromato de cromo (Cr2 (Cr04) 3) , cromato de cobalto (II) (CoCr04) , y cromato de níquel (II) (NiCr04) . Otra sub-clase adecuada de composiciones de óxido de cromo es la clase de composiciones de cromita, donde el cromo es trivalente. Algunos ejemplos de composiciones de cromita incluyen cromita de sodio (NaCr02) , ferrocromita (FeCr204) , cromita de cobre (II) (CuCr204) , cromita de níquel (II) (NiCr204) , cromita de cobalto (II) (CoCr204) , cromita de zinc (II) (ZnCr204) , cromita de lantano (LaCr03) , y cromita de calcio lantano (CaxLa?_xCr03) . Otros óxidos de cromo adecuados incluyen dicromitas y Cr02Cl2. Algunos ejemplos de composiciones de óxido de níquel adecuadas como el núcleo de óxido de metal incluyen óxido de níquel (II) (NiO) , hidróxido de níquel (II) (Ni(0H)2), óxido de níquel estaño (NiSn03) , y óxidos de níquel vanadio (NiVxO, donde 0 < x <1) . Algunos ejemplos de composiciones de óxido de manganeso adecuadas como el núcleo de óxido de metal incluyen óxido de manganeso (II) (MnO), óxido de manganeso (III) (Mn203) , óxido de manganeso (IV) (Mn02) , óxido de litio manganeso (III, IV) (LiMn. 204) , óxido de manganeso (II) titanio (MnTi03) , y óxido de manganeso zirconio (MnO-Zr02) . Algunos ejemplos de composiciones de óxido de vanadio adecuadas como el núcleo de óxido de metal incluyen óxido de vanadio (II) (VO o V0X, donde x es típicamente entre 0.9 y 1.3), óxido de vanadio (III) (V203) , óxido de vanadio (IV) (V02) , óxido de vanadio (V) (V205) , óxido de vanadio (IV, V) (V6013) , oxisulfato de vanadio (V0S04) , oxitricloruro de vanadio (V0C13) , óxido de magnesio vanadio (MgV206) , y óxido de cadmio vanadio (CdV20s) . Algunas sub-clases adecuadas de las composiciones de óxido de vanadio son los metavanadatos y ortovanadatos . Los metavanadatos pueden representarse por la fórmula X+zn(V03)p, donde X es cualquier especie positivamente cargada y nz=p. Por ejemplo, X puede ser un metal álcali, de tierra alcalina, de grupo principal, de transición o de tierras raras. Algunos ejemplos de metavanadatos adecuados incluyen metavanadato de sodio (NaV03) , metavanadato de potasio (KV03) , metavanadato de amonio (NH4V03) , metavanadato de magnesio (Mg(V03)2), metavanadato de calcio (Ca(V03)2), metavanadato de estroncio (Sr(V03)2), metavanadato de bario (Ba(V03)2), metavanadato de cobre (II) (Cu(V03)2), metavanadato de níquel (II) (Ni(V03)2), metavanadato de cobalto (II) (Co(V03)2), metavanadato de zinc (Zn(V03)2), metavanadato de plomo (Pb(V03)2) , metavanadato de cerio (III) (Ce(V03)3) , y metavanadato de terbio (III) (Tb(V03)3). Los ortovanadatos pueden representarse por la fórmula X+zn(V04)p, donde X es cualquier especie positivamente cargada y nz=3p. Por ejemplo, X puede ser un metal álcali, de tierra alcalina, de grupo principal, de transición o de tierras raras. Algunos ejemplos de ortovanadatos adecuados incluyen ortovanadato de sodio (Na3V04) , ortovanadato de potasio (K3V04) , ortovanadato de cesio (Cs3V04) , ortovanadato de magnesio (Mg3(V04)2), ortovana-dato de calcio (Ca3(V04)2), ortovanadato de estroncio (Sr3(V04)2), ortovanadato de bario (Ba3(V04)2), ortovanadato de cobre (II) (Cu(V04)2), ortovanadato de níquel (II) (Ni3(V04)2), ortovanadato de cobalto (II (Co3(V04)2), ortovanadato de zinc (Zn3(V04)2), ortovanadato de plomo (Pb3(V04)2), ortovanadato de cerio (III) (CeV04) , ortovanadato de terbio (III) (TbV04) , y ortovanadato de itrio (YV04) . Algunos ejemplos de composiciones de óxido de tántalo adecuadas como el núcleo de óxido de metal incluyen óxido de tántalo (V) (Ta205) , óxido de litio tántalo (LiTa03) , óxido de sodio tántalo (NaTa03) , óxido de potasio tántalo (KTa03) , óxido de magnesio tántalo (MgTa206) , óxido de calcio tántalo (CaTa207) , óxido de bario tántalo (BaTa206) , óxido de bario itrio tántalo (Ba (Y0 5Ta05) 03) , óxido de plomo tántalo (PbTa206) , óxido de bario hierro tántalo (Ba (Fe1/3Ta2/3) 03) , óxido de bario magnesio tántalo (Ba (Mg1/3Ta2/3) 03) , óxido de cadmio tántalo (CdTa207) , óxido de potasio tántalo niobio (KTa065Nb03503) , y óxido de itrio tántalo (YTa04) . Algunos ejemplos de las composiciones de óxido de renio adecuadas con el núcleo de óxido de metal incluyen óxido de renio (IV) (Re02) , óxido de renio (VI) (Re03) , óxido de renio (VII) (Re207) , perrenato de amonio (NH4Re04) , y perrenato de sodio (NaRe04) . Algunos ejemplos de composiciones de óxido de rutenio como el núcleo de óxido de metal incluyen al óxido de rutenio (IV) (Ru02) , óxido de rutenio (III) (Ru203) , rutenato de sodio (Na2Ru04) , rutenato de potasio (K2Ru04) , rutenato de bismuto (Bi2Ru207) , perrutenato de sodio (NaRu04) , y perrutenato de potasio (KRu04) . Algunos ejemplos de composiciones de óxido de rodio e iridio adecuadas como el núcleo de óxido de metal incluyen óxido de rodio (III) (Rh203) , óxido de rodio (IV) (Rh02) , óxido de iridio (IV) (Ir02) , óxido de iridio (III) (Ir203) , los óxidos de estroncio iridio (v.gr., Sr4Ir06, y Sr3MIr06 donde M = Zn, Cu, Ni) , y los óxidos de calcio iridio (v.gr., Ca4Ir06, Ca3CuIr06, y Ca4_?CuxIrOs donde x es típicamente 0.1 a 0.5) . Particularmente preferidos para el núcleo de óxido de metal son las composiciones de óxido de molibdeno y óxido de tungsteno. Algunos ejemplos de óxidos de molibdeno simples incluyen trióxido de molibdeno (Mo03) y dióxido de molibdeno (Mo02) . Algunos ejemplos de óxidos de tungsteno simples incluyen trióxido de tungsteno ( 03) y dióxido de tungsteno (W02) . También incluidos en las composiciones de óxidos de molibdeno y tungsteno son los óxidos de molibdeno y tungsteno no estequiométricas . Una sub-clase adecuada de los óxidos de molibdeno y tungsteno incluye los molibdatos y tungstatos. Los molibdatos y tungstatos pueden representarse por las fórmulas X+Zn (Mo04) p y X+zn( 04)p, donde X es cualquier especie positivamente cargada y nz=2p. Por ejemplo, X puede ser un metal álcali, de tierra alcalina, de grupo principal, de transición o de tierras raras. Algunos ejemplos de molibdatos adecuados incluyen molibdato de aluminio (Al2 (Mo04) 3) , molibdato de bario (BaMo04) molibdato de cadmio (CdMo04) , molibdato de cerio (Ce2(Mo04)3) molibdato de cesio (CsMo04) , molibdato de cobalto (CoMo04) molibdato de níquel (NiMo04) , molibdato de cobre (CuMo04) molibdato de plata (Ag2Mo04) , molibdato de litio (Li2Mo04) molibdato de sodio (NaMo04) , molibdato de potasio (K2Mo04) , molibdato de rubidio (Rb2Mo04) , molibdato de magnesio (MgMo04) , molibdato de calcio (CaMo04) , molibdato de estroncio (SrMo04) , y molibdato de zinc (ZnMo04) . Algunos ejemplos de tungstatos adecuados incluyen tungstato de aluminio (Al2(W04)3) , tungstato de manganeso »(Mn 04) , tungstato de bario (BaW04) , tungstato de cadmio (Cd 04) , tungstato de cerio (Ce2( 04)3), tungstato de cesio (Cs 04) , tungstato de cobalto (Co 04) , tungstato de níquel (NiW04) , tungstato de cobre (CuW04) , tungstato de plata (Ag2 04) , tungstato de litio (Li2 04) , tungstato de sodio (Na 04) , tungstato de potasio (K2W04) , tungstato de rubidio (Rb2W04) , tungstato de magnesio (Mg 04) , tungstato de calcio (Ca 04) , tungstato de estroncio (SrW04) , y tungstato de zinc (Zn 04) . Una sub-clase particularmente preferida de óxidos de tungsteno incluye los bronces de tungsteno. Los bronces de tungsteno pueden representarse por la fórmula general Xn 03 donde X es cualquier especie positivamente cargada y 0 < n < 1. Por ejemplo, X puede ser un metal álcali, de tierra alcalina, de grupo principal, de transición o de tierras raras. Los bronces de tungsteno tienden a ser inertes y generalmente son por lo menos parcialmente conductores. Los bronces de tungsteno con n < 0.3 son generalmente semi -conductores . Particularmente preferidos son los bronces de tungsteno con n > 0.3, dado que estas composiciones son extremadamente inertes y tienen buenas propiedades conductores. De condición adecuada particular para el núcleo de óxido de metal es la clase de óxidos de sodio tungsteno. Los óxidos de sodio tungsteno incluyen, mínimamente, sodio, tungste-no, y oxígeno, en cualquier relación estequiométrica. Una clase mas preferida de óxidos de sodio tungsteno es la clase de bronces de sodio tungsteno. Los bronces de sodio tungsteno pueden representarse por la fórmula Nan 03 donde n está típicamente dentro del rango de aproximadamente 0.3 a 0.95. Algunos ejemplos de composiciones de bronce de sodio tungsteno incluyen Na0 25W03, Na0 3 03, Na0 4 03, Na0 5 03, Na0 6 03, Na0 7W03, Na0 8 03 , Na0 9W03 , y Na0 95 03. Ejemplos adicionales de composiciones de óxido de molibdeno y tungsteno incluyen polioxometalatos, en particular aquellos con base en composiciones de las fórmulas: M06, M02C12, M2072", M40ü, [ (Me2As)M40140H]2-, M5014, MePM50214-, P2M50236-, 60?92-, M6O20(OH)26-, M70246", As2M60266-, M7024s", HM70245", M8023 , M80264\ PMÍÍ0397-, [X+nM12O40] (8-n)" (es decir, la estructura Keggin) , PM12O403", P2M170617" , SÍMÜOJJ8-, Co2MiiO40H28-, H2M1204210-, CoM12O406-, FeM12O405-, M18049, [ (X+n)2M180S2] (16"2n)- (es decir, la estructura Dawson) , M20O58, [X+nM6024] (12-n>", [X+nM6024H6] <6-n)-, [X+nM9032] (10"n)-, [X+nM12042] (12"n)- , NaP5M30O?1014-, 3SO??28", y H7P8M48018433- , donde M representa Mo o W, Me representa metilo (CH3) , y X+n representa un ion de metal apropiado u otra especie positivamente cargada con carga n. De preferencia, el núcleo de óxido de metal tiene un área superficial elevada. Un área superficial elevada permite para mejor dispersión del catalizador de platino, y por ende, mayor eficiencia del proceso de reducción de oxígeno. Dado que el área superficial incrementa con disminuciones en el tamaño de partículas, núcleos de óxido de metal mas pequeños se prefieren. Particularmente preferidos son núcleos de óxido de metal de dimensiones de escala nanométrica. De manera acorde, el tamaño máximo del núcleo de óxido de metal es de preferencia aproximadamente quinientas mieras, mas preferentemente cien mieras, mas preferentemente cincuenta mieras, mas preferentemente diez mieras, mas preferentemente una miera, mas preferentemente quinientos nanómetros, mas preferentemente cien nanómetros, y aun mas preferentemente cincuenta nanómetros . No hay tamaño mínimo particular del núcleo de óxido de metal. Por ejemplo, el núcleo de óxido de metal puede tener un tamaño mínimo de aproximadamente un nanómetro, cinco nanómetros, diez nanómetros, veinte nanómetros, treinta nanómetros, o cuarenta nanómetros . El núcleo de óxido de metal puede también ser una aglomeración de óxido de metal de moléculas grandes o supramolecular. Tales aglomeraciones de óxido incluyen, por ejemplo, especies de óxido de metal tetranucleares, pentanucleares, hexanucleares, heptanucleares, octanucleares , nonanucleares , decanucleares, undecanucleares, y dodecanucleares .
Las partículas compuestas de platino-óxido de metal descritas anteriormente pueden estar en cualquier forma adecuada. Por ejemplo, las partículas compuestas de platino-óxido de metal pueden estar en una forma sólida, tal como un polvo. Alternativamente, las partículas compuestas de platino-óxido de metal pueden suspenderse o dispersarse en una fase líquida. La fase líquida puede ser cualquier fase líquida adecuada. Por ejemplo, la fase líquida puede ser de base acuosa. La fase líquida de fase acuosa puede ser completamente agua, o puede incluir otro solvente adecuado. Por ejemplo, la fase líquida de base acuosa puede ser una mezcla de agua-alcohol. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal pueden ser aproximadamente, o precisamente, monodispersas en tamaño. Alternativamente, las partículas pueden ser de cualquiera de ligeramente a ampliamente polidispersas en tamaño. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal pueden también ser de cualquier tamaño. Por ejemplo, las partículas pueden ser aproximadamente esféricas, oblongas, rectangulares, cuadradas planas, piramidales, trigonales bipiramidales, cuboidales, cilindricas, octaédricas, cubooctaé-dricas, icosaédricas, en forma de varilla, o amorfas. Las partículas pueden también ser separadas y distintas, o alternativamente, aglomeradas. Además, las partículas pueden asumir, en ciertas circunstancias, un grado bajo, moderado, o alto de organización con respecto entre sí.
Las partículas compuestas de platino-óxido de metal también pueden tener en su superficie algunos químicos en trazas. Algunos ejemplos de químicos en trazas incluyen halógenos, monóxido de carbono, especies cargadas, y así sucesivamente, siempre y cuando tales químicos en trazas no contrarresten el uso pretendido de las partículas compuestas. De preferencia, cuando las partículas compuestas de platino-óxido de metal se aplican en celdas de combustible, las superficies de las partículas están libres de cualquier agente superficial incluyendo ligandos, polímeros, surfactantes, y así sucesivamente. Sin embargo, para otras aplicaciones, v.gr., en catálisis o ingeniería nano-estructural , un agente de superficie activa puede ser útil. Tales agentes de superficie activa pueden ser, por ejemplo, ligandos de enlace de metal adecuados o surfactantes ligados a, o asociados con, la superficie de las partículas compuestas. Algunos ejemplos de ligandos de ligadura a metal incluyen fosfinas, aminas, y tioles. Algunos ejemplos de ligandos de fosfina incluyen trimetilfosfina, trietilfosfina, triisopropilfosfina, trifeníl-fosfina, las difosfinas, y derivados de las mismas. Algunos ejemplos de ligandos de amina incluyen piridina, 2 , 2 ' -bipíridina, terpiridina (2,2'; 6 ' 2 " -terpiridina) , piperidina, pirrol, pirazola, pirrolidina, pirimidina, imidazola, trimetilamina, trietilamina, triisopropilamina, etilenodiamina, y ácido etilenodiaminatetraacético (EDTA) . Algunos ejemplos de ligandos de tiol incluyen tiofenol, metanotiol, etanotiol, 2-propanotiol , 2 -metil-2-propanotiol , octiltiol, deciltiol, dodeciltiol, metilsufuro, etilsulfuro, fenildisulfuro, tiofeno, 2 , 2 ' -bitiofe-no, y tetratiafulvaleno . Algunos ejemplos de surfactantes incluyen los poli (óxidos de alquileno), poli (alcoholes vinílicos), polivinilpirrolidonas, siloxanos, albúmina, dodecil sulfato de sodio, sales de ácidos grasos, y similares. Algunos ejemplos mas específicos de clases de surfactantes de poli (óxido de alquileno) incluyen surfactantes de poli (óxido de metileno), poli (óxido de metileno-óxido de etileno) , poli (óxido de etileno) , poli (óxido de propileno), y poli (óxido de etileno-óxido de propileno). En otra forma de realización, la invención se relaciona con un catalizador. El catalizador incluye las partículas compuestas de platino-óxido de metal como se describe hasta ahora. En una forma de realización, las partículas compuestas de platino-óxido de metal en el catalizador están enlazadas a un soporte. El soporte puede ser cualquier soporte adecuado. Por ejemplo, el soporte puede ser carbón, alúmina, sílice, sílice-alúmina, titania, zirconia, carbonato de calcio, sulfato de bario, una zeolita, arcilla intersticial, y similares. En otra forma de realización, las partículas recubiertas con platino en el catalizador no están enlazadas a un soporte. Una clase de reacciones de catálisis para las cuales las partículas compuestas de platino-óxido de metal son aplica-bles incluyen reacciones de hidrogenación y deshidrogenación de hidrocarburos. Otra clase de reacciones de catálisis aplicables incluyen reacciones de acoplamiento cruzado carbono-carbono . Aun otra clase de reacciones de catálisis aplicables incluye reacciones de hidrosililación. En otra forma de realización, la invención se refiere a un electro-catalizador. El electro-catalizador incluye las partículas compuestas de platino-óxido de metal descritas anteriormente enlazadas a un soporte eléctricamente conductor. En una forma de realización preferida, el electro-catalizador es un electro-catalizador reductor de oxígeno en un cátodo reductor de oxígeno . De preferencia, el soporte eléctricamente conductor es a base de carbono. Algunos ejemplos de soportes eléctricamente conductores a base de carbono incluyen negro de carbón, carbón grafitado, grafito, y carbón activado. El material de soporte eléctricamente conductor es de preferencia finamente dividido. De manera acorde, especialmente con respecto a material de soporte de carbón para uso en celdas de combustible, tales especies macroscópicas como fibras de carbono, varillas, tubos, nanotubos, fulerenos, y similares, no se prefieren. En una forma de realización particular de la invención, tales especies macroscópicas son excluidas. En otra forma de realización, la invención se refiere a una celda de combustible. La celda de combustible incluye un cátodo reductor de oxígeno descrito anteriormente en contacto eléctrico con un ánodo oxidante de combustible. Un electrolito conductor de iones está en contacto mutuo con el cátodo y el ánodo reductores de oxígeno. La estructura de un electrodo típico en una celda de combustible incluye 1) un lado permeable a fluidos con características hidrófobas y 2) un lado catalítico provisto con un electro-catalizador en partículas. El lado catalítico está en contacto directo con un electrolito líquido o sólido (v.gr., el medio conductor de protones) . Las características hidrófobas en el electrodo pueden proporcionarse por una o mas sustancias las cuales son de manera adecuada hidrófobas, se adhieren al electrodo, y no interfieren con el proceso electroquímico. La sustancia hidrófoba puede también usarse como un aglutinante para el electro-catalizador soportado o no soportado. Una clase preferida de sustancias hidrófobas adecuadas es la clase de polímeros fluorados. Algunos ejemplos de polímeros fluorados particularmente preferidos incluyen politetrafluoroeti-leño (PTFE) , politrifluorocloroetileno, y co-polímeros compuestos de tetrafluoroetileno y uno o mas otros monómeros fluorados o no fluorados. La sustancia hidrófoba está típicamente incluida en una cantidad de 20 a alrededor de 40 porciento por peso de la cantidad de electro-catalizador y/o soporte. Los electrodos pueden ser de cualquiera de varias figuras, incluyendo tubulares, similares a varilla, o planos. Para maximizar la relación de área a volumen del electrodo, los electrodos están de preferencia en la forma de láminas delgadas. El electrolito conductor de iones conduce ya sea protones o especies de oxígeno reducidas a partir de un electrodo al otro separando al combustible en el ánodo del oxidante en el cátodo. De preferencia, el electrolito conductor de iones es conductor de protones, es decir, selectivamente conduce protones del ánodo al cátodo. De preferencia, el electrolito conductor de iones o conductor de protones está en la forma de una membrana. La membrana conductora de protones puede estar en cualquiera de varias formas adecuadas, por ejemplo, un líquido, sólido, o semisólido . Una clase preferida de electrolitos de polímero conductores de protones son los co-polímeros comercialmente disponibles de tetrafluoroetileno y vinil éteres perfluorados comercializados por E. I. duPont de Nemours and Co . bajo el nombre comercial NAFION. Tales materiales similares a membrana son derivados de grupos ácidos, tales como grupos de ácido sulfónico, carboxílico, fosfínico, o bórico. El ánodo de la celda de combustible puede ser cualquiera de los ánodos conocidos en la materia. Por ejemplo, el ánodo puede incluir composiciones de platino o aleación de platino soportadas o no soportadas. El ánodo puede también incluir un electro-catalizador tolerante a monóxido de carbono. Tales ánodos tolerantes a monóxido de carbono incluyen numerosas aleaciones de platino. Un ánodo tolerante a monóxido de carbono notable conteniendo una capa atómicamente delgada de nano-partículas de platino en rutenio ha sido divulgada por Adzic y colaboradores en la patente US 6,670,301 B2. La patente anterior otorgada a Adzic y colaboradores se incluye en la presente por referencia en su totalidad. La celda de combustible completamente ensamblada puede tener diseños de apilamiento para incrementar la salida eléctrica. Por ejemplo, cualquiera de las configuraciones de apilamiento conocidas diseñadas para compactación y suministro eficiente de combustibles al ánodo y oxígeno al cátodo se pueden usar. En otra forma de realización, la invención se refiere a un método para producir energía eléctrica a partir de la celda de combustible descrita anteriormente. La celda de combustible, como se describe, se vuelve operativa y produce energía eléctrica cuando el cátodo reductor de oxígeno se pone en contacto con un oxidante, tal como oxígeno, y el ánodo oxidante de combustible se pone en contacto con una fuente de combustible. Gas oxígeno se puede suministrar al cátodo reductor de oxígeno en la forma de gas oxígeno puro. Gas oxígeno puro es mas preferible en el caso de celdas de combustible alcalinas. En el caso de celdas de combustible de electrolito ácido, el gas oxígeno es mas preferentemente suministrado como aire. Alternati-vamente, gas oxígeno se puede suministrar como una mezcla de oxígeno y uno o mas otros gases inertes. Por ejemplo, oxígeno puede suministrarse como mezclas oxígeno-argón u oxígeno-nitrógeno . Algunas fuentes de combustible contempladas incluyen, por ejemplo, gas hidrógeno, alcoholes, metano, gasolina, ácido fórmico, dimetil éter, y etileno glicol. Algunos ejemplos de alcoholes adecuados incluyen metanol y etanol . Para celdas de combustible alcalinas, el gas hidrógeno es de preferencia puro, de manera acorde, libre de contaminantes tales como dióxido de carbono el cual degrada al electrolito fuertemente alcalino. Los combustibles pueden ser no reformados o reformados. Combustibles no reformados son oxidados directamente por el ánodo. Los combustibles también se pueden tratar por un proceso de reformado para producir hidrógeno. Mediante reformar, el hidrógeno se suministra al ánodo de manera indirecta. Por ejemplo, gas hidrógeno puede generarse y suministrarse al ánodo mediante reformar metanol, metano, o gasolina. En aun otra forma de realización, la invención se refiere a un método para mejorar la estabilidad de celdas de combustible mediante prevenir o reducir la disolución de platino en un cátodo reductor de oxígeno de una celda de combustible. El método requiere incorporación del electro-catalizador descrito anteriormente hacia el cátodo reductor de oxígeno de una celda de combustible. El electro-catalizador puede incorporarse mediante, por ejemplo, recubrir un electrodo con el electro-catalizador en un aglutinante adecuado, como se describe anteriormente, e incorporando al electrodo recubierto como un cátodo reductor de oxígeno en la celda de combustible descrita anteriormente. En una forma de realización preferida, el electro-catalizador se incorpora en el cátodo reductor de oxígeno mediante mezclar al electro-catalizador con una cantidad apropiada de carbón Vulcan y un polímero fluorado, tal como politetrafluoroetileno. Cualesquiera dos de los ingredientes anteriores pueden pre-mezclarse antes de mezclar con el tercer ingrediente. La mezcla resultante es de preferencia prensada sobre una red de níquel teniendo una sobrecapa de oro. Sin estar limitados por cualquier teoría, se cree que el electro-catalizador de la invención incrementa la estabilidad principalmente mediante prevenir la oxidación del catalizador de platino. El catalizador de platino se cree que es prevenido de oxidación a través del efecto electrónico del núcleo de óxido de metal en el platino. Específicamente, el óxido de metal se cree que ejerce un cambio en el potencial de oxidación del catalizador de platino, con ello haciendo mas difícil la oxidación del platino . El material de óxido del núcleo de óxido se cree también que es capaz de regenerar al catalizador de platino mediante ocasionar una post-reducción de platino oxidado. Específicamente, el material de óxido se cree que adsorbe iones de platino oxidados sobre sus grupos de óxido e hidroxilo superficiales. Los iones de platino adsorbidos, cuando se exponen a potenciales que disminuyen durante la operación de la celda de combustible, se reducen a platino cerovalente o parcialmente cargado, con ello regenerando al catalizador de platino. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal se pueden producir por cualquier método adecuado. Por ejemplo, las partículas compuestas de platino-óxido de metal se pueden producir mediante depositar una capa atómicamente delgada de platino o aglomeraciones de platino sobre la superficie de partículas de sustrato de óxido de metal . Algunos métodos para depositar platino sobre la superficie de partículas de sustrato de óxido de metal incluyen métodos químicos reductivos en una fase líquida, electrodeposición, deposición de vapor química (CVD) , y deposición de vapor física (PVD) . Un método químico preferido para depositar platino sobre la superficie de partículas portadoras de óxido incluye adsorber iones de platino sobre la superficie de las partículas de óxido seguido por reducción química de los iones de platino. La reducción química de los iones de platino puede ser completa, con ello convirtiendo todos os iones de platino a platino cerovalente. Alternativamente, reducción química de los iones de platino puede ser parcial, con ello convirtiendo una porción de los iones de platino a platino cerovalente y teniendo una porción de platino restando como platino cargado.
Por ejemplo, platino en la forma de H2PtC14 puede ponerse en contacto con partículas de óxido, con ello adsorbiendo iones de platino en la superficie de las partículas de óxido en cantidades estequiométricas o en exceso. De preferencia, iones de platino no adsorbidas se remueven mediante, por ejemplo, lavado, filtración o diálisis. Las partículas de óxido adsorbidas con platino pueden entonces tratarse con un agente reductor, tal como, por ejemplo, NaBH4, ácido cítrico, ácido hipofosforoso, o hidrazina, para efectuar reducción del platino adsorbido. Las partículas de óxido de metal adsorbidas con platino pueden alternativamente tratarse electrolíticamente para efectuar reducción del platino adsorbido. Por ejemplo, las partículas de óxido adsorbidas con platino pueden colocarse en un electrodo y sujetarse a potenciales reductores adecuados. Métodos de deposición de vapor química para depositar platino cerovalente o parcialmente cargado sobre las partículas de sustrato de óxido de metal involucran la difusión de moléculas precursoras de platino volátiles sobre la superficie de óxido y la descomposición del precursor de platino en la superficie de óxido a platino cerovalente o parcialmente cargado. Por ejemplo, ciclopentadieniltrimetilplatino (CpPtMe3) o (metilciclopentadienil) -trimetilplatino (MeCpPtMe3) , donde Me 3s metilo y Cp es ciclopentadienilo, pueden usarse como moléculas precursoras de platino volátiles adecuadas en un proceso de CVD. Métodos de deposición de vapor física para depositar platino cerovalente o parcialmente cargado sobre partículas de óxido de metal involucran la deposición directa de átomos de platino sobre la superficie de óxido. Por ejemplo, una fuente de platino se puede evaporar, chisporrotear, o ablandir con láser, con ello creando un vapor o plasma de átomos de platino. Cuando se ponen en contacto con las partículas de sustrato de óxido de metal, el vapor o plasma de platino se condensa sobre la superficie de óxido. Las partículas de sustrato de óxido de metal descritas anteriormente, es decir, el núcleo de óxido de metal, pueden sintetizarse por varios medios conocidos en la materia. Algunos métodos conocidos en la materia para sintetizar tales partículas de óxido incluyen métodos de estado sólido, métodos de sol de gel, y métodos electrolíticos. Métodos de estado sólido adecuados para sintetizar partículas de sustrato de óxido de metal típicamente incluyen la aplicación de calor. Por ejemplo, partículas de NiW04 y Co 04 pueden producirse mediante calentar una combinación del nitrato de metal y tungstato de amonio correspondientes a aproximadamente 600°C. Otro ejemplo es la preparación de un bronce de metal tungsteno mediante calentar el metal y trióxido de tungsteno a aproximadamente 800°C, o mediante calentar una combinación de un óxido de metal, tungsteno, y trióxido de tungsteno a aproximadamente 1,000°C. Métodos de sol gel adecuados para sintetizar partículas de sustrato de óxido de metal típicamente incluyen la reacción hidrolítica entre uno o mas alcóxidos de metal, amidas de metal, o carboxilatos de metal. Hidrólisis de uno o mas precursores de óxido generalmente se efectúa por agua y puede ayudarse adicio-nalmente por cantidades catalíticas de un ácido o una base. El tamaño de partículas puede ajustarse por inclusión de agentes de superficie activa, formadores de complejo, o por el uso de tamices moleculares o zeolitas mesoporosos ordenados. Productos de reacción parcialmente hidrolizados también pueden tratarse térmicamente, presurizarse, o sinterizarse en presencia de oxígeno para promover conversión completa a las partículas de óxido . Por ejemplo, síntesis de sol gel puede usarse para producir partículas de óxido de titanio mediante hidrólisis de isopropóxido de titanio, Ti [OCH (CH3) 2] 4; o partículas de óxido de vanadio por hidrólisis de óxido triisopropóxido de vanadio, VO [OCH (CH3) 2] 3. Otro ejemplo es la síntesis de partículas de óxido de tántalo-niobio mixtas por hidrólisis de una mezcla de etóxido de tántalo y etóxido de niobio (V) . Un ejemplo de un método electrolítico adecuado para sintetizar partículas de sustrato de óxido de metal incluye la electrólisis de una sal fusionada de un tungstato y trióxido de tungsteno. Por ejemplo, bronces de sodio tungsteno pueden prepararse mediante electrolizar una sal fusionada de tungstato de sodio y tióxido de tungsteno.
Otro ejemplo de un método electrolítico adecuado para sintetizar partículas de sustrato de óxido de metal incluye sujetar partículas de metal cerovalentes o parcialmente cargadas precursoras a potenciales de oxidación adecuados. El potencial de oxidación usado es adecuado cuando puede ocasionar la conversión de tales partículas de metal reducido precursoras a la composición de óxido de metal correspondiente. De preferencia, las partículas de metal reducido precursoras son partículas de metal cerovalentes, es decir, están compuestas de uno o mas metales cerovalentes. Las partículas de metal cerovalente pueden mantenerse en un electrodo para este propósito. Por ejemplo, partículas de óxido de rutenio pueden producirse mediante sujetar partículas de rutenio cerovalentes a un voltaje oxidante suficiente para convertir rutenio a óxido de rutenio. Tales partículas de metal precursoras pueden obtenerse comercialmente o prepararse mediante métodos conocidos en la materia. Un método preparativo preferido incluye reducción química de las sales de metal correspondientes en una fase líquida. La fase líquida típicamente incluye agentes de superficie activa y/o formadores de complejo de metal para ajustar los tamaños de partículas. Así, mientras que ha sido descrito lo que presentemente se cree que son las formas de realización preferidas de la presente invención, los técnicos en la materia se darán cuenta que otras y adicionales formas de realización se pueden hacer sin salir del espíritu de la invención, y se pretenden incluir todas tales modificaciones y cambios adicionales según vienen dentro del verdadero alcance de las reivindicaciones expresadas en la presente .

Claims (53)

  1. REIVINDICACIONES 1. Partículas compuestas de platino-óxido de metal comprendidas por un núcleo de óxido de metal por lo menos parcialmente encapsulado por una capa atómicamente delgada de átomos de platino cerovalente o parcialmente cargado; o alternativamente, o además, dicho núcleo de óxido de metal enlazado a aglomeraciones de platino cerovalente o parcialmente cargado.
  2. 2. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 1, donde el núcleo de óxido de metal está comprendido por un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, itrio, zirconio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio.
  3. 3. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 1, donde el núcleo de óxido de metal está comprendido por un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio.
  4. 4. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 1, donde el núcleo de óxido de metal está comprendido por un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, renio, rutenio, rodio, e iridio.
  5. 5. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 1, donde el núcleo de óxido de metal está comprendiendo por un óxido de tungsteno.
  6. 6. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 5, donde el óxido de tungsteno es un óxido de sodio tungsteno.
  7. 7. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 6, donde el óxido de sodio tungsteno es un bronce de sodio-tungsteno.
  8. 8. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 1, donde el núcleo de óxido de metal está en el rango de tamaños de un nanómetro a quinientas mieras .
  9. 9. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 8, donde el núcleo de óxido de metal está en un rango de tamaños de aproximadamente diez a cincuenta nanómetros .
  10. 10. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 1, donde dicho núcleo de óxido de metal se enlaza a aglomeraciones de platino cerovalente o parcialmente cargado.
  11. 11. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 10, donde cada una de dichas aglomeraciones de platino cerovalente o parcialmente cargado está comprendida de manera independiente de aproximadamente tres a sesenta átomos de platino.
  12. 12. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 1, donde dicho núcleo de óxido de metal está por lo menos parcialmente encapsulado por una capa atómicamente delgada de átomos de platino cerovalente o parcial -mente cargado.
  13. 13. Las partículas compuestas de platino-óxido de metal de la reivindicación 12, donde dicha capa atómicamente delgada es una sub-monocapa, monocapa, bicapa, o tricapa, de átomos de platino cerovalente o parcialmente cargado.
  14. 14. Un cátodo reductor de oxígeno que comprende un soporte eléctricamente conductor enlazado a partículas compuestas de platino-óxido de metal comprendidas por un núcleo de óxido de metal comprendiendo una composición de óxido capaz de soportar degradación bajo las condiciones de operación de dicho cátodo reductor de oxígeno; dicho núcleo de óxido de metal por lo menos parcialmente encapsulado por una capa atómicamente delgada
  15. 15. El cátodo reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 14, donde dicho núcleo de óxido de metal está comprendido por un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, itrio, zirconio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio.
  16. 16. El cátodo reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 14, donde dicho núcleo de óxido de metal está comprendido por un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio.
  17. 17. El cátodo reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 14, donde dicho núcleo de óxido de metal está comprendido por un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, renio, rutenio, rodio, e iridio.
  18. 18. El cátodo reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 14, donde dicho núcleo de óxido de metal está comprendido por un óxido de tungsteno.
  19. 19. El cátodo reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 18, donde el óxido de tungsteno es un óxido de sodio tungsteno.
  20. 20. El cátodo reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 19, donde el óxido de sodio tungsteno es un bronce de sodio-tungsteno.
  21. 21. El cátodo reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 14, donde dicho soporte eléctricamente conductor se selecciona a partir del grupo que consiste en negro de carbón, carbón grafitado, grafito, y carbón activado.
  22. 22. Una celda de combustible que comprende: (i) un cátodo reductor de oxígeno comprendido por un soporte eléctricamente conductor enlazado a partículas compuestas de platino-óxido de metal comprendidas por un núcleo de óxido de metal que comprende una composición de óxido capaz de soportar degradación bajo las condiciones de operación de dicha celda de combustible; dicho núcleo de óxido de metal por lo menos parcialmente encapsulado por una capa atómicamente delgada de átomos de platino cerovalente o parcialmente cargado; o alternativamente, o además, dicho núcleo de óxido de metal enlazado a aglomeraciones de platino cerovalente o parcialmente cargado; (ii ) un ánodo ; (iii) un contacto eléctricamente conductor conectando a dicho cátodo reductor de oxígeno con dicho ánodo; y (iv) un electrolito conductor de iones en contacto mutuo con dicho cátodo reductor de oxígeno y dicho ánodo.
  23. 23. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 22, donde el núcleo de óxido de metal se comprende de un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, itrio, zirconio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio.
  24. 24. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 22, donde el núcleo de óxido de metal se comprende de un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio.
  25. 25. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 22, donde el núcleo de óxido de metal se comprende de un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, renio, rutenío, rodio, e iridio.
  26. 26. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 22, donde el núcleo de óxido de metal se comprende de un óxido de tungsteno.
  27. 27. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 26, donde el óxido de tungsteno es un óxido de sodio tungsteno.
  28. 28. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 27, donde el óxido de sodio tungsteno es un bronce de sodio-tungsteno .
  29. 29. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 22, donde dicho electrolito conductor de iones es un electrolito conductor de protones.
  30. 30. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 29, donde dicho electrolito conductor de protones es una membrana conductora de protones.
  31. 31. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 22, donde el núcleo de óxido de metal está en el rango de tamaños de un nanómetro a quinientas mieras.
  32. 32. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 31, donde el núcleo de óxido de metal está en un rango de tamaños de aproximadamente diez a cincuenta nanómetros.
  33. 33. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 22, donde dicho núcleo de óxido de metal está enlazado a aglomeraciones de platino cerovalente o parcialmente cargado .
  34. 34. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 33, donde cada una de dichas aglomeraciones de platino cerovalente o parcialmente cargado está comprendida de manera independiente de aproximadamente tres a sesenta átomos de platino.
  35. 35. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 22, donde dicho núcleo de óxido de metal está enlazado a una capa atómicamente delgada de átomos de platino cerovalente o parcialmente cargado.
  36. 36. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 35, donde dicha capa atómicamente delgada es una sub-monocapa, monocapa, bicapa, o tricapa, de átomos de platino cerovalente o parcialmente cargado.
  37. 37. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 22, donde dicho soporte eléctricamente conductor se selecciona a partir del grupo que consiste en negro de carbón, carbón grafitado, grafito, y carbón activado.
  38. 38. Un método para mejorar la estabilidad de celdas de combustible mediante prevenir o reducir la disolución de platino en un cátodo reductor de oxígeno de una celda de combustible, el método comprendiendo incorporar partículas compuestas de platino-óxido de metal en el cátodo reductor de oxígeno de una celda de combustible, dichas partículas compuestas de platino-óxido de metal comprendidas por un núcleo de óxido de metal que comprende una composición de óxido capaz de soportar degradación bajo las condiciones de operación de dicha celda de combustible; dicho núcleo de óxido de metal por lo menos parcialmente encapsulado por una capa atómicamente delgada de átomos de platino cerovalente o parcialmente cargado; o alternativamente, o además, dicho núcleo de óxido de metal enlazado a aglomeraciones de platino cerovalente o parcialmente cargado; con ello previniendo o reduciendo la disolución de platino en el cátodo reductor de oxígeno de la celda de combustible.
  39. 39. El método de acuerdo con la reivindicación 38, donde dicho núcleo de óxido de metal está comprendido por un óxido de uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, itrio, zirconio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio.
  40. 40. El método de acuerdo con la reivindicación 39, donde el núcleo de óxido de metal está comprendido por un óxido de tungsteno.
  41. 41. El método de acuerdo con la reivindicación 40, donde el óxido de tungsteno es un óxido de sodio tungsteno.
  42. 42. El método de acuerdo con la reivindicación 41, donde el óxido de sodio tungsteno es un bronce de sodio-tungsteno.
  43. 43. Un método para producir energía eléctrica, el método comprendiendo: (i) proporcionar una celda de combustible que comprende: a) un cátodo reductor de oxígeno comprendido por un soporte eléctricamente conductor enlazado a partículas compuestas de platino-óxido de metal que comprenden un núcleo de óxido de metal comprendiendo una composición de óxido capaz de soportar degradación bajo las condiciones de operación de dicha celda de combustible; dicho núcleo de óxido de metal por lo menos parcialmente encapsulado por una capa atómicamente delgada de átomos de platino cerovalente o parcialmente cargado; o alterna-tivamente, o además, dicho núcleo de óxido de metal enlazado a aglomeraciones de platino cerovalente o parcialmente cargado; b) un ánodo; c) un contacto eléctricamente conductor que conecta a dicho cátodo reductor de oxígeno con dicho ánodo; y d) un electrolito conductor de iones en contacto mutuo con dicho cátodo reductor de oxígeno y dicho ánodo; (ii) poner en contacto dicho cátodo reductor de oxígeno con oxígeno; y (iii) poner en contacto dicho ánodo con una fuente de combustible.
  44. 44. El método de acuerdo con la reivindicación 43, donde dicho núcleo de óxido de metal está comprendido por un óxido de uno mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en titanio, niobio, itrio, zirconio, molibdeno, cromo, níquel, manganeso, vanadio, tántalo, tungsteno, renio, rutenio, rodio, e iridio.
  45. 45. El método de acuerdo con la reivindicación 43, donde dicho electrolito conductor de iones es un electrolito conductor de protones .
  46. 46. El método de acuerdo con la reivindicación 43, donde dicho electrolito conductor de protones es una membrana conductora de protones .
  47. 47. El método de acuerdo con la reivindicación 43, donde dicho soporte eléctricamente conductor se selecciona a partir del grupo que consiste en negro de carbón, carbón grafitado, grafito, y carbón activado.
  48. 48. El método de acuerdo con la reivindicación 43, donde la fuente de combustible es gas de hidrógeno.
  49. 49. El método de acuerdo con la reivindicación 48, donde el gas hidrógeno se genera a partir de metano reformado.
  50. 50. El método de acuerdo con la reivindicación 48, donde el gas hidrógeno se genera a partir de metano reformado.
  51. 51. El método de acuerdo con la reivindicación 48, donde el gas hidrógeno se genera a partir de gasolina reformada.
  52. 52. El método de acuerdo con la reivindicación 43, donde la fuente de combustible es un alcohol no reformado.
  53. 53. El método de acuerdo con la reivindicación 52, donde la fuente de combustible es metanol no reformado.
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