MX2008001580A - Electrocatalizadores que tienen mono-capas de oro sobre nucleos de nanoparticulas de platino, y usos de los mismos - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a partículas recubiertas con oroútiles como electrocatalizadores de celda de combustible. Las partículas están compuestas de un núcleo electrocatalíticamente activo por lo menos parcialmente encapsulado por una coraza exterior de oro o aleación de oro. La invención más particularmente se refiere a tales partículas teniendo un núcleo conteniendo metales nobles, y más particularmente, un núcleo de platino o aleación de platino. En otras formas de realización, la invención se refiere a celdas de combustible conteniendo estos electrocatalizadores y métodos para generar energía eléctrica de los mismos.

Description

ELECTROCATALIZADORES QUE TIENEN MONO-CAPAS DE ORO SOBRE NÚCLEOS DE NANOPARTÍCULAS DE PLATINO, Y USOS DE LOS MISMOS La presente invención fue realizada con apoyo del gobierno de los Estados Unidos, bajo subvención No. DE-AC02-98CH10886, otorgada 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 partículas de platino revestidas de oro, útiles como electrocatalizadores para celdas de combustible, celdas de combustible que contienen estos electrocatalizadores, y métodos para generar energía eléctrica a partir de las mismas. Antecedentes de la Invención Una "celda de combustible" es un dispositivo el cual 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) . La oxidación del combustible en el ánodo ocasiona una liberación de electrones a partir del combustible hacia un circuito externo eléctricamente conductor que 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 compartimientos 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 aspectos. 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 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 se liberan electrones hacia el circuito externo. Moléculas de oxígeno se reducen en el 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 reducido, con ello formando agua. Las reacciones en una celda de combustible de hidróge-no/oxígeno típica son como sigue: Ánodo: 2H2 ? 4H+ + 4e" (1) Cátodo: 02 + 4H+ + 4e" ? 2H20 (2) Reacción neta: 2H2 + 02 ? 2H20 (3) En muchos sistemas de celda de combustible, un combustible de hidrógeno se produce mediante convertir un combustible a base de hidrocarburos tal como metano, o un combustible de hidrocarburos oxigenados tal como metanol, a hidrógeno en un proceso conocido como "reformado" . El proceso de reformado típicamente involucra la reacción de tales combustibles con agua junto con la aplicación de calor. Por esta reacción, se produce hidrógeno. Los subproductos dióxido de carbono y monóxido de carbono típicamente acompañan la producción de hidrógeno en el proceso de reformado. Otras celdas de combustible, conocidas con celdas de combustible "directas" o "no de reformado" , directamente oxidan combustibles altos en contenido de hidrógeno. Por ejemplo, se ha sabido por algún tiempo que los alcoholes primarios inferiores, particularmente metanol, pueden oxidarse directamente. Debido a la ventaja de sobrepasar al paso de reformado, mucho esfuerzo se ha ido 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 a potenciales deseados, electrocatalizadores son requeridos. Los electrocatalizadores son catalizadores que promueven las tasas de reacciones electroquímicas, así, permiten que las celdas de combustible operen a menores potenciales. De manera acorde, en ausencia de un electrocatalizador, una reacción de electrodo típica ocurriría, si del todo, solamente a potenciales muy altos. Debido a la naturaleza catalítica alta de platino, platino y sus aleaciones son preferidos como electrocatalizadores 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 electrocatalizadores 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 1.1 V. Esta variación de potencial de cátodo es frecuentemente ocasionada por los requerimientos de energía fluctuantes de un dispositivo energizado por una celda de combustible. Por ejemplo, un automóvil operado por una celda de combustible requiere detenerse y arrancar. Durante los potenciales de cátodo mas altos, cercanos a un voltio, una porción del electrocatalizador 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 desde el ánodo ocasiona la reducción subsecuente de los iones de platino hacia nanopartícu-las 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. Estos efectos ocasionan un declive en la eficiencia de la celda de combustible . Otro problema en la tecnología de electrocatalizador existente es la alta carga de platino en los cátodos de celda de combustible. Dado que platino es un metal precioso de alto costo, carga de platino alta se traduce en altos costos de fabricación.

De manera acorde, ha habido esfuerzos para reducir la cantidad de platino en electrocatalizadores . Nanopartículas de platino han sido estudiadas como electrocatalizadores. Ver, por ejemplo, la patente US 6,007,934 otorgada a Auer y colaboradores; y 4,031,292 otorgada a Hervert . Nanopartículas de aleación de platino-paladio también han sido estudiadas. Ver, por ejemplo, la patente US 6,232,264; Solla-Gullon, J. , y colaboradores "Electrochemical And Electroca-talytic Behaviour Of Platinum-Palladium Nanoparticle Alloys" Electrochem. Commun. 4, 9:716 (2002); y Holmberg, K. , "Surfactant-Templated Nanomaterials Synthesis" , J. Colloid Interface Sci. 274:355 (2004). Otras composiciones de aleación de platino han sido estudiadas. Por ejemplo, la patente US 5,759,944 otorgada a Buchanan y colaboradores divulga composiciones de electrocatali-zador de platino-níquel y platino-níquel -oro . Nada de la materia discutida anteriormente divulga electrocatalizadores de platino u otros metales nobles resistentes a los efectos de oxidación y disolución de celdas de combustible. Sin embargo, hay una necesidad por nuevos electrocatalizadores teniendo tal resistencia, especialmente dado que tales electrocatalizadores añadirían a la comercialización de celdas de combustible. La presente invención se refiere a tales electrocatalizadores . Compendio de la Invención En una forma de realización, la invención se refiere a partículas teniendo un núcleo de metales nobles o aleaciones de metales adecuada (v.gr., platino) por lo menos parcialmente encapsulado por una coraza exterior de oro. Estas partículas recubiertas con oro son útiles, ínter alia, como electrocatalizadores de reducción de oxígeno en celdas de combustibles. De preferencia, la coraza exterior de oro es atómicamente delgada, v.gr., una submonocapa, monocapa, bicapa, tricapa, o combinaciones de las mismas, atómica de átomos de oro. En una forma de realización, . la coraza exterior está compuesta solamente de oro. En otra forma de realización, la coraza exterior se compone de oro en la presencia de uno mas metales de aleación. En una forma de realización particularmente preferida, una submonocapa atómica de átomos de oro incluye una submonocapa atómica de uno mas metales de aleación para formar una monocapa de aleación de oro. El uno o mas metales de aleación son de preferencia metales de transición. Mas preferentemente, el uno mas metales de aleación en la coraza exterior de oro se seleccionan de paladio (Pd) , platino (Pt) , rutenio (Ru) , renio (Re) , rodio (Rh) , iridio (Ir) , y osmio (Os) . El núcleo está compuesto de cualquier metal, o combinación de metales, los cuales tienen actividad electrocata-lítica reductora de oxígeno. Mas preferentemente, el núcleo está compuesto de uno o mas metales de transición teniendo actividad electrocatalítica reductora de oxígeno. Mas preferentemente, el núcleo está compuesto por uno o una combinación de metales teniendo carácter noble, particularmente aquellos seleccionados a partir de platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, y osmio. En una forma de realización, el núcleo se compone de un solo metal adecuado. Por ejemplo, el núcleo puede estar compuesto de platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, u osmio. En otra forma de realización, el núcleo incluye una composición de aleación de metal. Por ejemplo, el núcleo puede incluir una aleación compuesta de dos o mas metales de carácter noble, v.gr., platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, y osmio. El núcleo también puede incluir una aleación compuesta de uno o mas metales de carácter noble en combinación con uno o mas metales seleccionados a partir de la primera fila de metales de transición. Mas preferentemente, el uno o mas metales de transición de primera fila se seleccionan a partir de níquel (Ni) , cobalto (Co) , hierro (Fe) , y cobre (Cu) ; y aun mas preferentemente, de níquel, cobalto, y hierro. En una forma de realización, tal un núcleo de aleación es homogéneo. En un núcleo homogéneo, el uno o mas metales de aleación se distribuyen uniformemente a tra.vés del núcleo en un nivel molecular. En otra forma de realización, tal un núcleo de aleación de heterogéneo. En una forma de realización preferida, un núcleo heterogéneo incluye un subnúcleo interior el cual está por lo menos parcialmente encapsulado por una subcoraza exterior. La composición del subnúcleo interior es diferente que la composición de la subcoraza exterior. La subcoraza exterior se enlaza a la coraza exterior de oro o aleación de oro. Cualquier número de subcorazas adicionales puede residir entre el subnúcleo interior y la subcoraza exterior. En una forma de realización, un subnúcleo interior y una subcoraza exterior están cada uno compuesto de manera independiente de uno o mas metales seleccionados a partir de platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, y osmio. Por ejemplo, el núcleo puede incluir un subnúcleo de platino encapsulado por una subcoraza exterior de paladio, renio, rodio, iridio, o rutenio; un subnúcleo de paladio encapsulado por una subcoraza exterior de platino, renio, rodio, iridio, o rutenio; un subnúcleo de oro encapsulado por una subcoraza exterior de platino, paladio, renio, rodio, iridio, o rutenio; y así sucesivamente . En otra forma de realización, un subnúcleo interior está compuesto de uno o mas metales seleccionados a partir de la primera fila de metales de transición, y mas preferentemente, de hierro, cobalto, níquel, y cobre. Este subnúcleo interior está por lo menos parcialmente encapsulado por una subcoraza exterior compuesta de uno o mas metales teniendo un carácter noble, y mas preferentemente, de uno o mas metales seleccionados a partir de platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, y osmio. En una forma de realización preferida, una subcoraza exterior en tal un núcleo heterogéneo es atómicamente delgada. Por ejemplo, la subcoraza exterior puede ser una submonocapa, monocapa, bicapa, tricapa, o una combinación de las mismas, atómica . Cuando se aplican como electrocatalizadores de celda de combustible, las partículas recubiertas con oro son de preferencia nanopartículas . De preferencia, las nanopartículas tienen un tamaño mínimo de alrededor de 3 nanómetros y un tamaño máximo de alrededor de 10 nanómetros. Las nanopartículas mas preferidas tienen un tamaño de alrededor de 5 nanómetros. Las partículas pueden estar en cualquier forma adecuada. Por ejemplo, las partículas pueden estar en la forma de un polvo, o alternativamente, en la forma de una suspensión o dispersión en una fase líquida. En otra forma de realización, la invención se dirige a una composición de catalizador la cual incluye las partículas recubiertas con oro descritas anteriormente. En una forma de realización preferida, las partículas recubiertas con oro del catalizador se enlazan a un soporte. En otras formas de realización, las partículas recubiertas con oro del catalizador no se enlazan a un soporte. El soporte puede ser cualquier soporte adecuado. Por ejemplo, el soporte puede ser a base de carbono, alúmina, sílice, sílice-alúmina, titania, zirconia, carbonato de calcio, sulfato de bario, una zeolita, arcilla intersticial, y similares. Otra forma de realización se diricje a composiciones de electrocatalizador . En las composiciones de electrocatalizador, las partículas recubiertas con oro están de preferencia ligadas a un soporte eléctricamente conductor. En una forma de realización adicional, el electrocatalizador está en un electrodo adecuado, v.gr., un cátodo reductor de oxígeno. Algunos soportes eléctricamente conductores preferidos incluyen cualquier soporte a base de carbono eléctricamente conductor, v.gr., negro de humo, carbón grafitado, grafito, y carbón activado. En otra forma de realización, la invención se refiere a un método para reducir gas oxígeno reducido. En una forma de realización, el método usa las partículas descritas anteriormente en un electrodo adecuado para reducir gas oxígeno. Las partículas pueden ser no soportadas o enlazadas a un soporte cuando se reduce gas oxígeno. En otra forma de realización, la invención se refiere a una celda de combustible. En la celda de combustible, el cátodo reductor de oxígeno contiene las partículas recubiertas con oro enlazadas a un soporte eléctricamente conductor. La celda de combustible contiene los otros elementos típicos de una celda de combustible, v.gr., un ánodo, un electrolito conductor de iones, y un contacto eléctrico entre el ánodo y el cátodo. El electrolito conductor de iones es mas preferentemente un electrolito conductor de protones, y aun mas preferentemente un electrolito conductor de protones sólido, tal como una membrana conductora de protones . En un método para generar energía eléctrica, el cátodo reductor de oxígeno de la celda de combustible se pone en contacto con un oxidante, tal como oxígeno, mientras que el ánodo de la celda de combustible se pone en contacto con una fuente de combustible. Algunas fuentes de combustible contempladas incluyen, por ejemplo, gas hidrógeno y alcoholes. Algunos ejemplos de alcoholes adecuados incluyen metanol y etanol . Ejemplos de otros combustibles incluyen metano, gasolina, ácido fórmico, dimetil éter, y etileno glicol. Los combustibles pueden ser no reformados o reformados. Como resultado de la presente invención, el platino en los electrocatalizadores de reducción de oxígeno de celda de combustible se pueden proteger de oxidación y disolución, con ello manteniendo la eficiencia de tales celdas de combustible. La invención también proporciona la capacidad de proporcionar tal protección mientras se reducen las cargas de platino y se incrementan las actividades catalíticas reductoras de oxígeno. Breve Descripción de las Figuras Figura 1. Comparación de la actividad para reducción de oxígeno de electrocatalizadores de partículas de platino recubiertas con oro en carbono (AuML/Pt/C donde ML = monocapa) a 1,600 rpm antes y después de 10,000 ciclos de 0.7 a 0.9 voltios a una tasa de barrido de 10 mV/s . Figura 2. Comparación de la oxidación de electrocatalizadores de partículas de platino recubiertas con oro en carbono (AuML/Pt/C donde ML = monocapa) antes y después de 10,000 ciclos de 0.7 a 0.9 voltios a una tasa de barrido de 10 mV/s . Descripción Detallada de la Invención En un aspecto, la invención se refiere a partículas recubiertas con oro teniendo actividad electrocatalítica reductora de oro. Las partículas recubiertas con oro contienen un núcleo de metal el cual está por lo menos parcialmente encapsula-do por una coraza exterior de oro o aleación de oro. En una forma de realización preferida, la coraza exterior de oro cubre o encapsula la superficie entera del núcleo de metal. En otra forma de realización, la coraza exterior de oro cubre una porción de, es decir, parcialmente encapsula, el núcleo de metal. Por ejemplo, la coraza exterior de oro puede caracterizarse como islas de oro interconectadas con algunas regiones de profundidad monoatómica, diatómica, o triatómica. De preferencia, por lo menos una porción de los átomos de oro en la coraza exterior están en estado de oxidación cerovalente mientras que los átomos de oro restantes son cargados. Mas preferentemente, una mayoría, y aun mas preferentemente, todos, de los átomos de oro están en un estado de oxidación cerovalente. La coraza exterior de oro puede tener cualquier grosor adecuado. De preferencia, la coraza exterior de oro es atómicamente delgada. Tal una coraza exterior de oro atómicamente delgada puede tener un grosor de, por ejemplo, hasta varias capas de átomos de oro. Mas preferentemente, tal una coraza exterior atómicamente delgada es una capa de grosor submonoatómico , monoatómico, diatómico, o triatómico, o cualquier combinación de las mismas, de átomos de oro. Una coraza exterior de oro de grosor monoatómico, es decir, una monocapa atómica, es una sola capa de átomos de oro empacados de manera cercana. Una monocapa atómica puede decirse que tiene un parámetro de empaque superficial de 1. Una coraza exterior de oro de cobertura submonoatómica, es decir, una submonocapa atómica, es una capa de átomos de oro la cual es menos densa que una monocapa atómica (es decir, no empacada de manera cercana) . De manera acorde, una submonocapa atómica puede decirse que tiene un parámetro de empaque superficial de menos de 1. Por ejemplo, un parámetro de empaque superficial de 0.5 indica la mitad de la densidad de átomos de oro según se compara con una monocapa atómica de oro. Una coraza exterior de oro de grosor diatómico es una bicapa (grosor de dos átomos) de átomos de oro. De manera correspondiente, una capa de grosor triatómico es una tricapa (grosor de tres átomos) de átomos de oro. En una forma de realización, la coraza exterior está compuesta solamente de oro, v.gr., oro en ausencia de uno o mas metales de aleación. Por ejemplo, una submonocapa, monocapa, bicapa, tricapa, o capa mas gruesa atómica de oro puede componerse solamente de átomos de oro. En otra forma de realización, la coraza exterior está compuesta de oro en presencia de uno mas metales de aleación. Por ejemplo, la coraza exterior puede ser una submonocapa, monocapa, bicapa, tricapa, o capa mas gruesa atómica, compuesta de oro y uno o mas otros metales de aleación. En una forma de realización preferida, una monocapa de aleación de oro está compuesta de una submonocapa de oro en combinación con una submonocapa de uno o mas otros metales adecuados. Los uno o mas otros metales (es decir, metales de aleación) en tal una monocapa de aleación de oro es de preferencia resistente a los potenciales de oxidación y ambiente corrosivo de una celda de combustible. Los metales de aleación pueden seleccionarse a partir de, por ejemplo, clases de metales del grupo principal, de transición, y de tierras raras (es decir, lantánidos y actínidos) . Las formas oxidadas de los metales de aleación son también aplicables. De preferencia, los uno o mas metales de aleación en una coraza exterior de aleación de oro se seleccionan a partir de la segunda fila (4d) y la tercer fila (5d) de metales de transición. Mas preferentemente, los uno o mas metales de aleación son metales de transición teniendo un carácter noble, y mas preferentemente, uno o mas metales seleccionados a partir de paladio (Pd) , platino (Pt) , rodio ( h) , iridio (Ir) , rutenio (Ru) , osmio (Os) , renio (Re) , plata (Ag) , y cadmio (Cd) . Aun mas preferentemente, los uno o mas metales de aleación se seleccionan a partir de paladio, platino, rodio, iridio, rutenio, osmio, y renio . Una coraza exterior de aleación de oro puede tener cualquier composición molar adecuada. Por ejemplo, una coraza exterior de aleación de oro puede ser una aleación binaria de acuerdo con la fórmula N^Au-^ (1) , donde M es cualquiera o una combinación de metales de aleación adecuados descritos anteriormente . En la fórmula (1) , el valor de x es cualquier valor adecuado menor que 1. Por ejemplo, en una forma de realización, x tiene un valor mínimo de alrededor de 0.01, 0.05, 0.1, o 0.2. En otra forma de realización, x tiene un valor máximo de alrededor de 0.99, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, o 0.3. En otra forma de realización, x está dentro de un rango adecuado, y de preferencia, en un rango derivado de los valores máximo y mínimo provistos . Algunas clases de composiciones de aleación binaria de oro adecuadas para la coraza exterior de oro pueden representarse por las fórmulas Pd^u-^, Pt^u^, Re^u^, Rh^Au.^, Ir^u^, Ru^u^ y donde x es como se define anteriormente. Algunos ej emplos específicos de composiciones de aleación binaria de oro incluyen . OlA g .99 ' . lAUg .9 ' Pd02Au0 g , Pd0.3Au0, , 7 Pd0 .4Au0 .6 ' Pd0.5Au0.5, ' Pd07Au03 , fd0 8-AUg .2 ' Pd0 gAu0 x , .95-AUg . 05 ' ' Pt0.5Au0 .5 ' Pt0 .7Au0 .3 ' fto . flA g , 2 / Pto 9AU0 1 , Pto .9sAU0 Q5 , . l.AU0.9 ' Re02Au0 .8 ' Re0 .3Au0 .7 / .4-AU0.6 ' .5^^-0.5 ' .7A 0 3 , Re08Au0. 2 ' Re0 .9Au0 .1 ' Rh0 1Au0.9, Rh02Au08, Rh0 3Au0 7, Rh04Au0 6, Rh0.sAu0. 5 / Rh0 .5Au0 .4 ' Rh0 7Au0.3, Rh0.8Au0.2, Rho.gAUo.i, 1-^o . i^uo .9 ' Ir0.2Au0. 8 ' lr0 .3-AUo .7 ' I ' Ru0.3Au0.7, Ru05Au0.5, Ru0 7Au0.3, Ru0.8Au0.2, Ru0.9Au0. 1 ' Os0 .2Au0 .8 ' , 5AU0 5 , y Os0.8Au02.

Una coraza exterior de aleación de oro puede adicional -mente ser una aleación ternaria. Tal una aleación ternaria puede tener una composición de acuerdo con la fórmula I^NyAu^.y (2) donde M y N son de manera independiente cualquiera de los metales de aleación adecuados descritos anteriormente , y x y de y de manera independiente tienen cualquier valor adecuado donde la suma de x y de y es menor que 1. De preferencia, los valores de x y de y están de manera independiente dentro del rango de alrededor de 0.01 a 0.99, y mas preferentemente, dentro del rango de alrededor de 0.1 a 0.9. Algunas clases de composiciones de aleación ternaria adecuadas para la coraza exterior de oro pueden representarse por las fórmulas PtxPdyAu1.x.yf PtxReyAu1.x.y, Pt^ -TyAU^.y, PtxIryAu1_x_y, PtxRUyAui--y Pt.OSyAU^.y, PdxReyAu^.y, PdxRhyAu^.y, PdxIryAu1_x.y, PdxRUyAu1-x-y, PdXOSyAU1-X.y, I^RhyAu^.y, IrxRUyAu1-x-yl IrxOSyAu^x.y, I^ReyAu^.y, Rt^RUyAu^.y, RhxOSyAu1-x-y, RhxReyAu^x.y, OS^UyAU^.y, La coraza exterior de aleación de oro puede adicional -mente ser una aleación cuaternaria o superior. Una aleación cuaternaria puede tener una composición de acuerdo con la fórmula MxNyT-Au1-x-y-z (3) . En la fórmula (3) , M, N, y T son de manera independiente cualquiera de los metales de aleación adecuados descritos anteriormente, y x, y, y z son de manera independiente cualquier valor adecuados donde la suma de x, y, y z es menor que Algunas clases de composiciones de aleación cuaternaria adecuadas para la coraza exterior de oro pueden representarse por las fórmulas PtxPdyRezAu1-x-y-z, PtxRhyRezAu1-x-y-z , IrxOsyRezAu1-x_y_z, RhxRuyRezAu1-x.y-z< PtxPdyRhzAu1.x.y.2 y RhxIryRuzAu1.x.y.z . Los uno o mas metales de aleación en la coraza exterior de oro pueden proporcionar ciertas ventajas, tales como mejorar o modificar la actividad catalítica. Por ejemplo, algunos metales, particularmente algunos de los metales de transición (v.gr., Rh, Ir, Ru, y Re) tienen la habilidad para adsorber grupos hidroxilo (OH) . Grupos hidroxilo son conocidos por inhibir la actividad catalítica reductora de oxígeno de platino. Tales metales adsorbentes de hidroxilo, cuando están presentes en la coraza exterior, tienden a convertirse al óxido correspondiente cuando se someten a potenciales de oxidación típicos en una celda de combustible en operación. Por ejemplo, la coraza exterior puede incluir un óxido de renio, rodio, rutenio, iridio, tántalo, niobio, titanio, zirconio, molibdeno, o combinaciones de los mismos. El óxido de estos metales puede designarse como, por ejemplo, ReOv, RhOv, RuOv, IrOv, TaOv, NbOv, TiOv, ZrOv, MoOv, u OsOv, donde el subíndice v es un número genérico o específico adecuado de proporción estequiométrica o no estequiométrica . El núcleo de partículas recubiertas con oro se compone de uno o mas metales teniendo actividad electrocatalítica reductora de oxígeno. Mas preferentemente, el núcleo se compone de uno o mas metales de transición teniendo tal actividad. Aun mas preferentemente, el núcleo es un núcleo conteniendo metales nobles. Tal un núcleo contiene uno o mas metales teniendo carácter noble (es decir, los metales nobles) . Algunos ejemplos de metales teniendo carácter noble incluyen paladio, platino, rodio, iridio, rutenio, osmio, renio, plata, y cadmio . El núcleo puede componerse solamente de uno mas metales nobles. Alternativamente, el núcleo puede incluir uno o mas metales nobles en una cantidad fraccional de la composición total del núcleo. Por ejemplo, el núcleo puede componerse de uno o mas metales nobles en combinación con uno o mas metales no nobles. De preferencia, por lo menos una mayoría de los átomos de metal en el núcleo están en un estado de oxidación cerovalen-te . En algunas formas de realización, alguna porción, de preferencia una porción minuta, de los átomos de núcleo están en un estado oxidado. Algunos ejemplos de metales particularmente preferidos para el núcleo incluyen paladio, platino, rodio, iridio, rutenio, osmio, renio, y combinaciones de los mismos. Oro puede estar presente en el núcleo solamente en combinación con uno o mas otros metales. Por ejemplo, oro puede estar en el núcleo como una aleación, v.gr., una aleación binaria, ternaria, cuaternaria, o superior . En una forma de realización, el núcleo se compone de un solo metal adecuado, de preferencia un metal noble. Por ejemplo, el núcleo puede componerse de ya sea platino, paladio, renio, rodio, iridio, rutenio, u osmio. En otra forma de realización, el núcleo se compone de una aleación, es decir, una combinación de dos o mas metales. De preferencia, por lo menos uno de los metales tiene carácter noble. La composición de aleación del núcleo puede ser una composición de aleación binaria, ternaria, cuaternaria, o superior . Tal un núcleo de aleación puede, por ejemplo, componerse de dos o mas metales nobles. Los metales nobles son de preferencia seleccionados a partir de platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, y osmio. La aleación de metales nobles puede ser una aleación binaria, ternaria, cuaternaria, o superior . La cantidad de cada metal noble en tal un núcleo de aleación de metales nobles puede ser cualquier cantidad adecuada. Por ejemplo, los metales nobles pueden estar en una cantidad mínima de aproximadamente 0.1, 0.5, 1, 5, 10, 20, 30, o 40 porciento molar, o en una cantidad máxima de aproximadamente 50, 60, 70, 80, 90, 99, 99, 99.5, o 99.8 porciento molar. La cantidad de cada metal puede estar en cualquier rango adecuado, y particularmente, cualquier rango adecuado resultante de una combinación de los porcentajes molares mínimo y máximo descritos. Composiciones de aleación binarias y superiores teniendo dos o mas metales nobles pueden representarse por la fórmula M1X 21-X/ donde M1 y M2 cada uno de manera independiente representan uno o una combinación de metales nobles. Mas preferentemente, M1 y M2 cada uno representan uno o una combinación de metales nobles seleccionados a partir de platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, y osmio. El subíndice x es cualquier valor adecuado, y mas preferentemente, cualquier valor adecuado en el rango de 0.01 a 0.99. Algunos ejemplos mas específicos de composiciones de aleación de metales nobles binaria y superior adecuadas para el núcleo incluyen aquellas teniendo composiciones molares aproximadas MY 01M20. GG , M10.05M20.9S, MYiMYg, ?? 2? 8 , MY3M0.7, M10.33M20.67 (es decir, ?:?22 ) , ?? 4?? 6 , M10.5M20.5 (es decir, M'M2 ) , MY6M20.4, MY66M20.33 (es decir, ^M2) , MY 7M 3, M10 75M0 25 (es decir, M13M2) , M10 8M20 2 (es decir, M14M2) , MY 9M L F MY 95M 0S , y ?? 99?20. 01 , donde M1 y M2 representan uno o una combinación de metales seleccionados a partir de metales nobles, y mas preferentemente, platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, y osmio. Algunos ejemplos de clases de composiciones de aleación de metales nobles binarias adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones platino-paladio, platino-renio, platino-rodio, platino-rutenio, platino-iridio, platino-osmio, platino-oro, paladio-renio, paladio-rodio, paladio-rutenio , paladio- iridio , paladio-osmio , paladio-oro, renio-rutenio, renio-rodio, renio-osmio, renio- iridio , renio-oro, rodio- iridio , rodio-rutenio, rodio-osmio, rodio-oro, rutenio-iridio, oro-rutenio, oro-osmio, osmio-iridio, y osmio-rutenio . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria platino-paladio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pt02Pd08, Pt03Pd0 7, Pt0.33Pd0.67 (es decir, PtPd2) , Pt04Pd06, Pt05Pd05 (es decir, PtPd) , Pt0.6Pd04, Pt0.66Pd033 (es decir, Pt2Pd) , Pt0 7Pd0.3, Pt0 75Pd0.25 (es decir, Pt3Pd) , y Pt0 8Pd02 (es decir, Pt4Pd) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria platino-renio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pt02Re0 8, Pt03Re07, Pt033Re0 67 (es decir, PtRe2) , Pt04Re06, Pt05Re05 (es decir, PtRe) , Pt06Re0.4, Pt0.66Re033 (es decir, Pt2Re) , Pt0 7Re0.3, Pt075Re0.25 (es decir, Pt3Re) , y Pt08Re02 (es decir, Pt4Re) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria platino-rodio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pt02Rh08, Pt03Rh0 7, PtO 33Rh067 (es decir, PtRh2) , Pt04Rh06, Pt0 5Rh05 (es decir, PtRh) , Pt0.6Rh04, Pt0.66Rh0.33 (es decir, Pt2Rh) , Pt0.7Rh0 3, Pt0 75Rh025 (es decir, Pt3Rh) , y Pt0 8Rh02 (es decir, Pt4Rh) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria platino-iridio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pt02Ir08, Pt03Ir0 7, Pt033Ir067 (es decir, Ptlr2) , Pt04Ir06, Pt05Ir05 (es decir, Ptlr) , Pt0.6Ir04, Pt0.66Ir0 33 (es decir, Pt2Ir) , Pt0.7Ir03, Pt075Ir025 (es decir, Pt3Ir) , y Pt0.aIr0-2 (es decir, Pt4Ir) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria platino-rutenio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pt0 2Ru08, Pt03Ru0 7, Pt0 33Ru0 S7 (es decir, PtRu2) , Pt04Ru06, Pt0 5Ru05 (es decir, PtRu) , Pt0.6Ru0.4, Pt0.66Ru033 (es decir, Pt2Ru) , Pt0 7Ru0.3, Pt0 75Ru0 .25 (eS decir, Pt3Ru) , y Pt08Ru02 (es decir, Pt4Ru) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria platino-oro adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pt02Au08, Pt03Au07, Pt033Au067 (es decir, PtAu2) , Pt04Au06, Pt05Au05 (es decir, PtAu) , Pto.6Au0.4 / Pt0.66Auo.33 (es decir, Pt2Au) , Pt07Au0 3, Pt0 75Au025 (es decir, Pt3Au) , y Pt08Au02 (es decir, Pt4Au) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria paladio-renio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pd02Re08, Pd03Re07, Pd0.33Re067 (es decir, PdRe2) , Pd0.4Re0-6, Pd05Re0 5 (es decir, PdRe) , Pd06Re0.4, Pd066Re0 33 (es decir, Pd2Re) , Pd0 7Re0.3, Pd0.75Re0.25 (es decir, Pd3Re) , y Pd08Re02 (es decir, Pd4Re) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria paladio-rodio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pd02Rh0 8, Pd0 3Rh07, Pd0.33Rh0 S7 (es decir, PdRh2) , Pd04Rh0 6, Pd05Rh05 (es decir, PdRh) , Pd0 6Rh0 4, Pd0.6SRh0 33 (es decir, Pd2Rh) , Pd0 7Rh0 3, Pd075Rh025 (es decir, Pd3Rh) , y Pd08Rh02 (es decir, Pd4Rh) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria paladio- iridio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pd02Ir08, Pd03Ir07, Pd033Ir0 67 (es decir, Pdlr2) , Pd04Ir06, Pd05Ir0 5 (es decir, Pdlr) , Pd0 SIr0 4, Pd0.66Ir033 (es decir, Pd2Ir) , Pd0 7Ir0.3, Pd075Ir025 (es decir, Pd3Ir) , y Pd0 8Ir02 (es decir, Pd4Ir) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria paladio-rutenio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pd02Ru0.8, Pd03Ru07, Pd0 33Ru0 67 (es decir, PdRu2) , Pd04Ru06, Pd05Ru05 (es decir, PdRu) , Pd0 SRu0.4, Pd0.66Ru0.33 (es decir, Pd2Ru) , Pd0 vRu0.3, Pd0.75Ru025 (es decir, Pd3Ru) , y Pd0 8Ru02 (es decir, Pd4Ru) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria paladio-oro adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pd02Au08, Pd03Au0 v, Pdo 33Au0 S7 (es decir, PdAu2) , Pd04Au0 6, Pd05Au0 5 (es decir, PdAu) , Pd0 6Au04, Pd0.66Au033 (es decir, Pd2Au) , Pd07Au0.3, Pd075Au025 (es decir, Pd3Au) , y Pd0.8Au02 (es decir, Pd4Au) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria renio-rodio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Re02Rh0 8, Re0 3Rh07, Re0.33Rno.67 (es decir, ReRh2) , Re04Rh06, Re05Rh0 5 (es decir, ReRh) , Re0.sRh0.4, Re0.S6Rh0.33 (es decir, Re2Rh) , Re0 7Rh0 3, Re0.75Rh0.25 (es decir, Re3Rh) , y Re0 8Rh02 (es decir, Re4Rh) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria renio-iridio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Re02Ir08, Re03Ir0 7, Re033Ir067 (es decir, Relr2) , Re04Ir06, Re0 5Ir05 (es decir, Reír) , Re0.6Ir04, Re0 66Ir033 (es decir, Re2Ir) , Re07Ir0 3, Re075Ir025 (es decir, Re3Ir) , y Re08Ir02 (es decir, Re4Ir) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria renio-rutenio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Re02Ru08, Re03Ru0 7, Re033Ru0 67 (es decir, ReRu2) , Re04Ru06, Re0 5Ru05 (es decir, ReRu) , Re0.6Ru0.4, Re0.66Ru0 33 (es decir, Re2Ru) , Re0 7Ru03, Re0 75Ru025 (es decir, Re3Ru) , y Re08Ru02 (es decir, Re4Ru) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria renio-oro adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Re02Au08, Re0 3Au07, Re033Au067 (es decir, ReAu2) , Re04Au0 s, Re05Au0 5 (es decir, ReAu) , Re06Au04, Re066Au033 (es decir, Re2Au) , Re07Au03, Re075Au02S (es decir, Re3Au) , y Re0 8Au02 (es decir, Re4Au) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria rodio-iridio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Rh02Ir08, Rh03Ir0 7, Rh0 33Ir0 67 (es decir, Rhlr2) , Rh04Ir06, Rh05Ir05 (es decir, Rhlr) , Rh06Ir04, Rh0 65Ir0.33 (es decir, Rh2Ir) , Rh07Ir0.3, Rh075Ir025 (es decir, Rh3Ir) , y Rh08Ir02 (es decir, Rh4Ir) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria rodio-rutenio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Rh0 2Ru0 8, Rh03Ru0 7, Rh033Ru0 67 (es decir, RhRu2) , Rh04Ru0 6, Rh05Ru0 5 (es decir, RhRu) , Rh0.6Ru0.4, Rh066Ru0 33 (es decir, Rh2Ru) , Rh0 7Ru0.3, Rh0 75Ru0.25 (es decir, Rh3Ru) , y Rh08Ru02 (es decir, Rh4Ru) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria rodio-oro adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Rh02Au08, Rh03Au0 7, Rh0 33Au067 (es decir, RhAu2) , Rh04Au0 S, Rh05Au05 (es decir, RhAu) , Rh06Au04, Rh0.s6Auo.33 (es decir, Rh2Au) , Rh0 7Au0 3, Rh0 75Au025 (es decir, Rh3Au) , y Rh0 8Au02 (es decir, Rh4Au) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria iridio-rutenio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Ir02Ru0 8, Ir0 3Ru0 7, Ir033Ru0 S7 (es decir, IrRu2) , Ir04Ru0 6, Ir05Ru0 5 (es decir, IrRu) , Ir0.6Ru04, I 0.66Ru0.33 (es decir, Ir2Ru) , Ir0 7Ru0.3, Ir0.75Ru0 .25 'eS decir, Ir3Ru) , y Ir0 8Ru02 (es decir, Ir4Ru) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria iridio-oro adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Ir02Au08, Ir03Au07, Ir033Au067 (es decir, IrAu2) , Ir04Au0 S, Ir05Au05 (es decir, IrAu) , Ir0 6Au04, Ir0 S6Au033 (es decir, Ir2Au) , Ir0 7Au0 3, Ir075Au0 25 (es decir, Ir3Au) , y Ir08Au02 (es decir, Ir4Au) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria oro-rutenio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Au02Ru08, Au03Ru07, Au033Ru067 (es decir, AuRu2) , Au04Ru06, Au0 5Ru05 (es decir, AuRu) , Au0 6Ru04, Au066Ru033 (es decir, Au2Ru) , Au07Ru0.3, Au075Ru0.25 (es decir, Au3Ru) , y Au0 8Ru02 (es decir, Au4Ru) . Algunos ejemplos específicos de composiciones de aleación binaria oro-osmio adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Au0 2Os08, Au03Os0 7, Au033Os0 S7 (es decir, AuOs2) , Au04Os06, Au05Os05 (es decir, AuOs) , Au06Os04, Au0 66Os0 33 (es decir, Au20s) , Au0 70s03, Au0.75Os025 (es decir, Au30s) , y Au08Os02 (es decir, Au40s) . Composiciones de aleación ternarias y superiores teniendo tres o mas metales nobles pueden representarse por la fórmula M^M^ 3^^, donde M1, M2, y M3 cada uno representan uno o una combinación de metales nobles. Los subíndices x y y pueden tener cualquier valor adecuado donde la suma de x y y es menor que 1, v.gr., en el rango de 0.01 a 0.99. Algunos ejemplos de composiciones de aleación de metales nobles terciarias y superiores adecuadas para el núcleo incluyen aquellas teniendo composiciones molares aproximadas MYoiMYoi Yse, ??02??03?30.95 ? M10.05M20.05M30.9, ??2??2?30.6, ??2??3?30.5, ??:?20.4??5 , ??3?20.3?30.4 , ?????5?30.4, ??2?20.4??4, ??4?20.3?30.3, M^.^o.sM3,,., , ?10.2?20.5?30.3 , ??4?20.4?30.2, , ?1?.??2?.8?3?.?' Y µ1?.2?2?.75?3?.?5' donde ?1 , ?2 , y ?3 representan uno o una combinación de metales seleccionados a partir de metales nobles, y mas preferentemente, platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, y osmio. Algunas clases de composiciones de aleación de metales nobles ternarias adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones paladio-oro-rodio, paladio-rodio-iridio, paladio- iridio-oro, paladio-rutenio-rodio, paladio-renio-oro , paladio-renio-iridio, paladio-renio-rodio, paladio-renio-rutenio, renio-rodio-oro, renio- iridio-oro, renio-rutenio-oro, renio-iridio-rodio, renio-rodio-rutenio, renio-iridio-rutenio, y renio- iridio-osmio . En otra forma de realización, un núcleo de aleación se compone de uno o mas metales nobles y uno o mas metales no nobles. Los uno o mas metales no nobles pueden seleccionarse a partir de, por ejemplo, la clase de metales álcalis, de tierras alcalinas, de transición, de grupo principal, y de tierras raras. Algunos ejemplos de metales álcalis y de tierras alcalinas los cuales se pueden incluir en un núcleo de aleación incluyen litio (Li) , sodio (Na) , potasio (K) , berilio (Be) , magnesio (Mg) , calcio (Ca) , y estroncio (Sr) . Algunos ejemplos de metales del grupo principal que se pueden incluir en un núcleo de aleación incluyen boro (B) , aluminio (Al), galio (Ga) , indio (In), carbono (C) , silicio (Si), germanio (Ge) , nitrógeno (N) , fósforo (P) , arsénico (As) , antimonio (Sb) , azufre (S) , selenio (Se) , y telurio (Te) . Algunos ejemplos de metales de tierras raras que se pueden incluir en un núcleo de aleación incluyen lantano (La) , cerio (Ce) , neodimio (Nd) , samario (Sm) , europio (Eu) , gadolinio (Gd) , y terbio (Tb) , torio (Th) , protactinio (Pa) , uranio (U) , y americio (Am) . Algunos ejemplos de clases de metales de transición adecuados para inclusión en un núcleo de aleación incluyen los metales de transición de primera fila (3d) , segunda fila (4d) , y tercera fila (5d) . Los metales de transición de primera fila (3d) se refieren a la fila de metales de transición comenzando con escandio (Se) y terminando con zinc (Zn) . Algunos ejemplos de metales de transición de primera fila adecuados incluyen titanio (Ti) , vanadio (V) , cromo (Cr) , manganeso (Mn) , hierro (Fe) , cobalto (Co) , níquel (Ni) , cobre (Cu) , y zinc (Zn) . Los metales de transición de segunda fila (4d) se refieren a la fila de metales de transición comenzando con itrio (Y) y terminando con cadmio (Cd) . Algunos ejemplos de metales de transición de segunda fila adecuados incluyen molibdeno (Mo) , tecnecio (Te) , rutenio (Ru) , rodio (Rh) , paladio (Pd) , y plata (Ag) . Los metales de transición de tercera fila (5d) se refieren a la fila de metales de transición comenzando con hafnio (Hf) y terminando con mercurio (Hg) .Algunos ejemplos de metales de transición de tercera fila adecuados incluyen tántalo (Ta) , tungsteno (W) , renio (Re) , osmio (Os) , iridio (Ir) , platino (Pt) , y oro (Au) . En una forma de realización preferida, el núcleo de aleación se compone de uno o mas metales nobles, y mas preferentemente, uno mas metales seleccionados a partir de platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, y osmio, en combinación con uno o mas metales seleccionados a partir de la primera fila de metales de transición. La aleación resultante puede ser una aleación binaria, ternaria, cuaternaria, o superior . Mas preferentemente, la primera fila de metales de transición en tal un núcleo de aleación se selecciona a partir de níquel, cobalto, hierro, y cobre, y mas preferentemente, níquel, cobalto, y hierro. Por lo menos una porción de la primera fila d átomos de metal de transición son cerovalentes . Composiciones de aleación binaria y superiores teniendo uno o mas metales nobles y uno o mas metales de transición de primera fila pueden representarse por la fórmula M^M4^, donde M1 representa uno o una combinación de metales nobles y M4 representa uno o una combinación de metales de transición de primera fila. El subíndice x es cualquier valor adecuado como se describe anteriormente . Algunos ejemplos de composiciones molares de tales aleaciones binarias adecuadas para el núcleo incluyen M10 01M40 99, ?1?.02?4?.98, ??05?40.95 , ??2?40.8, MY3M40.7, MY4 40.S, Y5M40.5, M1o.6M40.4, ??7?40.3, M10.8M40.2( 9MYi, MY95M40.05 , M10.98M40.02 , y ??99?4001 ' donde M1 representa un metal noble, y mas preferentemente, un metal seleccionado a partir de platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, y osmio; y M4 representa un metal de transición de primera fila, y mas preferentemente, hierro, cobalto, níquel, o cobre. Algunos ejemplos de clases de composiciones de aleaciones binarias adecuadas para el núcleo que contienen un metal noble y un metal de transición de primera fila incluyen las composiciones de platino-níquel , platino-cobalto, platino-hierro, platino-cobre, paladio-níquel , paladio-cobalto, paladio-hierro , paladio-cobre , oro-níquel, oro-cobalto, oro-hierro, oro-cobre, renio-níquel , renio-cobalto, renio-hierro , renio-cobre, rodio-níquel, rodio-cobalto, rodio-hierro , rodio-cobre, iridio-níquel, iridio-cobalto, iridio-hierro, iridio-cobre, rutenio-níquel , rutenio-cobalto, rutenio-hierro , rutenio-cobre , osmio-níquel, osmio-cobalto, osmio-hierro, y osmio-cobre. Algunos ejemplos mas específicos de tales composiciones de núcleo de aleación binaria y superior incluyen las composiciones molares aproximadas Pt02X0 8 , Pt0.33X0 6T (es decir, PtX2) , Pt04X0 6 , Pt0 5X0.5 (es decir, PtX) , Pt0.S6X0.33 (es decir, Pt2X) , pto.75Xo.25 (es decir, Pt3X) , Pt0.8X02 (es decir, Pt4X) , Pd02X08 , pd0.33X0.S7 (es decir, PdX2) , Pd04X06, Pd05X0 5 (es decir, PdX) , Pd0.66X0.33 (es decir, Pd2X) , Pd0.75X025 (es decir, Pd3X) , Pd0 8X0.2 (es decir, Pd4X) , Ru0.2X0.8, Ru033X067 (es decir, RuX2) , Ru04X0 S, Ru0.5X0 5 (es decir, RuX) , Ru066X033 (es decir, Ru2X) , Ru075X0 25 (es decir, Ru3X) , Ru0 8X0 2 (es decir, Ru4X) , Au02X0 8 , Au033X067 (es decir, AuX2) , Au04X06 , Au05X05 (es decir, AuX) , Au0.66X0.33 (es decir, Au2X) , Au0.75X025 (es decir, Au3X) , Au08X02 (es decir, Au4X) , Re02X08 , Re0.33X0 67 (es decir, ReX2) , Re04X06 , Re0 5X05 (es decir, ReX) , Reo.66Xo.33 (es decir, Re2X) , Re0.75X0.25 (es decir, Re3X) , Re0 8X02 (es decir, Re4X) , Rh02X08 , Rh033X0 67 (es decir, RhX2) , Rh0.4X0 6, Rh05X05 (es decir, RhX) , Rh0 S6X033 (es decir, Rh2X) , Rh075X025 (es decir, Rh3X) , Rh0 8X0.2 (es decir, Rh4X) , Ir02X08, Ir033X0 67 (es decir, IrX2) , Ir04X06, Ir0 5X05 (es decir, IrX) , Ir066X033 (es decir, Ir2X) , Ir075X025 (es decir, Ir3X) , e Ir08X02 (es decir, Ir4X) , donde X representa uno o una combinación de metales de transición de primera fila, y mas preferentemente, uno o una combinación de níquel, cobalto, hierro, y cobre. Composiciones de aleación ternarias y superiores teniendo por lo menos un metal noble y por lo menos dos metales de transición de primera fila se pueden representar por la fórmula MVx-yMxM5y, donde M1 representa uno o una combinación de metales nobles y M4 y M5 cada uno de manera independiente representan uno o una combinación de metales de transición de primera fila. Los subíndices x y y son cualquier valor adecuado como se describe anteriormente. Algunos ejemplos de composiciones molares de tales aleaciones ternarias adecuadas para el núcleo incluyen .9S( MY05MY05M 9, M A.A,. Y2MY 7 , Y2MY2M50.6, MY2M40.3MY5 , ?2?40.4??4, ?2?40.75 ?05, ??3 40.3??4, M A.IM S-MV4M4O.A.2. MY4M40.3MY3, ??5??3? 2, ??5?40.4??1( MY6M40.2MY2, ?,??,??!, ?^.ß?^.^?.!, M10.9M40.05 50.05 , M10.95M40.02M50.03 # Y m1O.98M4O.OIM5O.OI / donde M1 representa un metal noble, y mas preferentemente, un metal seleccionado a partir de platino, paladio, oro, renio, rodio, iridio, rutenio, y osmio; y M4 y M5 cada uno de manera independiente representan un metal de transición de primera fila, y mas preferentemente, hierro, cobalto, níquel, o cobre. Algunos ejemplos de clases de composiciones de aleación ternaria adecuadas para el núcleo que contienen platino y dos metales de transición de primera fila incluyen las composiciones platino-níquel-cobalto, platino-hierro-cobalto, platino-cobre-cobalto, platino-hierro-níquel, platino-cobre-níquel, y platino-cobre-hierro . Algunos ejemplos de clases de composiciones de aleación ternaria adecuadas para el núcleo que contienen paladio y dos metales de transición de primera fila incluyen las composiciones paladio-níquel-cobalto, paladio-hierro-cobalto, paladio-cobre-cobalto, paladio-hierro-níquel , paladio-cobre-níquel , y paladio-cobre-hierro . Algunos ejemplos de clases de composiciones de aleación ternaria adecuadas para el núcleo que contienen renio y dos metales de transición de primera fila incluyen las composiciones renio-níquel -cobalto, renio-hierro-cobalto, renio-cobre-cobalto, renio-hierro-níquel , renio-cobre-níquel , y renio-cobre-hierro . Algunos ejemplos de clases de composiciones de aleación ternaria adecuadas para el núcleo que contienen oro y dos metales de transición de primera fila incluyen las composiciones oro-níquel-cobalto, oro-hierro-cobalto, oro-cobre-cobalto, oro-hierro-níquel, oro-cobre-níquel, y oro-cobre-hierro. Algunos ejemplos de clases de composiciones de aleación ternaria adecuadas para el núcleo que contienen rodio y dos metales de transición de primera fila incluyen las composiciones rodio-níquel -cobalto, rodio-hierro-cobalto , rodio-cobre-cobalto , rodio-hierro-níquel , rodio-cobre-níquel , y rodio-cobre-hierro . Algunos ejemplos de clases de composiciones de aleación ternaria adecuadas para el núcleo que contienen iridio y dos metales de transición de primera fila incluyen las composiciones iridio-níquel -cobalto, iridio-hierro-cobalto, iridio-cobre-cobalto, iridio-hierro-níquel, iridio-cobre-níquel, y iridio-cobre-hierro . Algunos ejemplos de clases de composiciones de aleación ternaria adecuadas para el núcleo que contienen rutenio y dos metales de transición de primera fila incluyen las composiciones rutenio-níquel-cobalto, rutenio-hierro-cobalto, rutenio-cobre-cobalto, rutenio-hierro-níquel , rutenio-cobre-níquel , y rutenio-cobre-hierro .

Algunos ejemplos de clases de composiciones de aleación ternaria adecuadas para el núcleo que contienen osmio y dos metales de transición de primera fila incluyen las composiciones osmio-níquel -cobalto, osmio-hierro-cobalto, osmio-cobre-cobalto, osmio-hierro-níquel, osmio-cobre-níquel, y osmio-cobre-hierro. Composiciones de aleación ternaria y superior teniendo por lo menos dos metales nobles y por lo menos un metal de transición de primera fila pueden representarse por la fórmula donde M1 y M2 cada uno representan de manera independiente uno o una combinación de metales nobles y 4 representa uno o una combinación de metales de transición de primera fila. Los subíndices x y y son cualquier valor adecuado como se describe anteriormente. Algunos ejemplos de composiciones de aleación ternaria adecuadas para el núcleo que contienen dos o mas metales nobles y un metal de transición de primera fila incluyen las composiciones renio-paladio-M4 , rodio-paladio-M4 , iridio-paladio-M , rutenio-paladio-M4 , osmio-paladio-M , oro-paladio-M , renio-platino-M4, rodio-platino-M4 , iridio-platino-M4 , rutenio-platino-M4, oro-platino-M4 , rodio-renio-M4 , iridio-renio-M4 , rutenio-renio-M4, osmio-renio-M4 , oro-renio-M4 , iridio-rodio-M4 , rutenio-rodio-M4, osmio-rodio-M4 , oro-rodio-M4 , rutenio- iridio-M4 , osmio- iridio-M4, oro- iridio-M , oro-rutenio-M4 , osmio-rutenio-M4 , y oro-osmio-M4 , donde M4 representa un metal de transición de primera fila, y mas preferentemente, hierro, cobalto, níquel, o cobre.

Algunos ejemplos de composiciones molares de tales aleaciones ternarias incluyen MY01M20 01MY M 1110.021M120.03Ml L4o. Y2MY3M40.5, M10 1M20 4M 0 5 , M10.3M20.3M40.4 , ??^ ^?, , MY2M20.4M40.4, 1o.4M20.3M40.3, MY2M20.SMY3, MY4M20.4M40.2, M10.5M20.3M40.2 , ??? 0.7 ?2, ? ??2?20.75??05 , donde ?1 y ?2 cada uno de manera independiente representan un metal noble, y M4 representa un metal de transición de primera fila. Algunos ejemplos mas específicos de composiciones de aleación ternaria adecuadas para el núcleo incluyen las composiciones molares aproximadas Pt0.i do.iXo.o, Pt02Pd02X06 , Pt0.4Pd0.4X02 , o . s d0 2X0 3 , d0.6Xo Reo.iPd0 XX0 £ Reg.2Pd0.2X0.6, Re0.4Pd0 Pd0.6X0 Rho.iPdo.iXo.E Rhg 2 dg 2Xg 6 , Rhn .4Pdo .4X0. Rhg 2Pdg gXg 2 , Ir0.lPdg jXg £ ' Puo.iPd0 :X0 £ Ru0.2Pd0.2X0.6, Ru0.4Pd0.4X0.2, ' AUo.lPdg.iXo.j Au0.2 do.2Xo.6z Au0.4Pd0.4X0.2i . S^^-O .2^0.3 ' ^¦n0.2^^ o 6X0 2 , ?^?.??^?.?^?.e ^"0. ? t 0.2-^0.6 / I r0.4Pt o .4X0.2 ' ' RU0.lPto.l o.8 RUg 2Ptg 2Xg 5 , -Ug . P -O . X0.2 ' ' RUN ,2P 6X0 2 ' A-U0. lPt o .1 0.8 ' A Q .4Pt-0.4 o.2 AUN sPt0 2^0. 3 ' y Au02Pt0 6X02 , donde X representa un metal de transición de primera fila, y mas preferentemente, níquel, cobalto, hierro, y cobre.

Composiciones de aleación cuaternaria adecuadas para el núcleo que contienen tres metales nobles y un metal de transición de primera fila pueden representarse por la fórmula , donde M1, M2, y M3 representan cada uno de manera independiente un metal noble, y M4 representa un metal de transición de primera fila. Los subíndices x, y, y z de manera independiente representan cualquier valor adecuado donde la suma de x, y, y z es menor que 1. Algunos ejemplos de clases de aleaciones cuaternarias incluyen las composiciones oro- iridio-renio-níquel , oro-iridio-renio-cobalto, oro- iridio-renio-hierro , iridio-osmio-renio-níquel, iridio-osmio-renio-cobalto, iridio-osmio-renio-hierro, oro-rutenio-renio-níquel , oro-rutenio-renio-cobalto, oro-rutenio-renio-hierro ; oro-iridio-rutenio-níquel , oro-iridio-rutenio-cobalto, oro- iridio-rutenio-hierro , oro-rodio-renio-n£quel , oro-rodio-renio-cobalto, oro-rodio-renio-hierro, oro-rodio-rutenio-níquel, oro-rodio-rutenio-cobalto, oro-rodio-rutenio-hierro, renio-rodio-rutenio-níquel , renio-rodio-rutenio-cobalto, y renio-rodio-rutenio-hierro . Composiciones de aleación cuaternaria adecuadas para el núcleo que contienen dos metales nobles y dos metales de transición de primera fila se pueden representar por la fórmula M1xM2yM4zM51.x.y_z , donde M1 y M2 cada uno de manera independiente representan un metal noble, y M4 y M5 cada uno de manera independiente representan un metal de transición de primera fila. Los subíndices x, y, y z son como se describe anteriormente. Algunos ejemplos de clases de tales composiciones de aleación cuaternaria incluyen las composiciones oro-renio-níquel -cobalto, oro-renio-níquel -hierro , oro-renio-cobalto-hierro, oro-iridio-níquel -cobalto , oro- iridio-níquel -hierro , oro-iridio-cobalto-hierro, oro-rutenio-níquel-cobalto, oro-rutenio-níquel -hierro, oro-rutenio-cobalto-hierro , renio-rutenio-níquel -cobalto, renio- rutenio-níquel -hierro , renio- rutenio- cobalto-hierro , iridio-rutenio-níquel -cobalto, iridio-rutenio-níquel -hierro , iridio-rutenio-cobalto-hierro , rodio-rutenio-níquel -cobalto , rodio-rutenio-níquel -hierro , y rodio-rutenio-cobalto-hierro . Composiciones de aleación cuaternaria adecuadas para el núcleo que contienen un metal noble y tres metales de transición de primera fila pueden representarse por la fórmula M1xM'iyn5zM61_x,y.z , donde M1 representa un metal noble, y M4, M5, y M6 cada uno de manera independiente representan un metal de transición de primera fila. Los subíndices x, y, y z son como se describe anteriormente . Algunos ejemplos de tales clases de composiciones de aleación cuaternaria incluyen las composiciones oro-níquel-cobalto-hierro, oro-níquel-cobalto-cobre, oro-níquel -hierro-cobre, oro-hierro-cobalto-cobre, renio-níquel -cobalto-hierro, renio-níquel -cobalto-cobre , renio-níquel-hierro-cobre, renio-hierro-cobalto-cobre, iridio-níquel-cobalto-hierro, iridio-níquel -cobalto-cobre , iridio-níquel -hierro-cobre, iridio-hierro-cobalto-cobre , osmio-níquel -cobalto-hierro, osmio-níquel -cobalto-cobre, osmio-níquel -hierro-cobre , osmio-hierro-cobalto-cobre, rutenio-níquel -cobalto-hierro , rutenio-níquel -cobalto-cobre , rutenio-níquel -hierro-cobre , rutenio-hierro-cobalto-cobre , rodio-níquel -cobalto-hierro , rodio-níquel -cobalto-cobre , rodio-nique1 -hierro-cobre, y rodio-hierro-cobalto-cobre . Una composición de aleación del núcleo puede estar en una forma homogénea. En una forma homogénea, los átomos de metal en tal un aleación se distribuyen uniformemente en un nivel molecular a través del núcleo. Todos de los ejemplos dados anteriormente para composiciones de aleación incluyen las formas homogéneas de las mismas. Un núcleo homogéneo puede componerse de, por ejemplo, dos o mas metales nobles distribuidos uniformemente en un nivel molecular, v.gr, aleaciones Pt-Pd, Pt-Re, y Pt-Ru. Otro ejemplo de un núcleo homogéneo es uno teniendo uno o mas metales seleccionados a partir de paladio, platino, rodio, iridio, renio, osmio, y rutenio distribuidos uniformemente en un nivel molecular con uno o mas metales seleccionados a partir de la primera fila de metales de transición, v.gr., manganeso, níquel, cobalto, hierro, cobre, y zinc. La composición de aleación en el núcleo puede estar también en forma heterogénea. En una forma heterogénea, los átomos de metal en tal un núcleo de aleación se distribuyen con composición variable, es decir, no uniformemente, en el núcleo.

Tal un núcleo heterogéneo puede incluir granos, regiones, o cristalitas individuales compuestos de un metal entremezclado con granos, regiones, o cristalitas individuales de otro metal a través del núcleo. Todos los ejemplos dados anteriormente para composiciones de aleación incluyen las formas heterogéneas de las mismas . Algunos ejemplos de núcleos heterogéneos incluyen aquellos conteniendo dos o mas metales seleccionados a partir de paladio, platino, rodio, iridio, renio, osmio, y rutenio, donde uno o mas de los metales no se distribuyen uniformemente. Por ejemplo, un núcleo heterogéneo pueden tener granos o cristalitas individuales de platino entremezclados con granos o cristalitas individuales de uno o mas metales, particulcirmente otros metales seleccionados a partir de paladio, rodio, iridio, renio, osmio, rutenio, y oro. O, por ejemplo, granos o cristalitas de platino se pueden entremezclar con uno o mas metales de transición de primera fila, v.gr., manganeso, níquel, cobalto, hierro, cobre, y zinc. En una forma de realización preferida, un núcleo heterogéneo tiene un subnúcleo interior (es decir, subnúcleo) por lo menos parcialmente encapsulado por una subcoraza exterior. La subcoraza exterior se cubre por la coraza exterior de oro o aleación de oro. El subnúcleo interior y la subcoraza exterior están cada uno de manera independiente compuestos de uno o una combinación de metales adecuados para el núcleo.

La subcoraza exterior puede ser de cualquier grosor. En algunas formas de realización, la subcoraza exterior es de preferencia atómicamente delgada. Por ejemplo, la subcoraza exterior puede ser una submonocapa, monocapa, bicapa, tricapa, o cualquier combinación de las mismas, atómica. En una forma de realización, tal un núcleo heterogéneo incluye un subnúcleo interior conteniendo uno o una combinación de metales seleccionados a partir de paladio, platino, rodio, iridio, renio, osmio, oro, y rutenio, y una subcoraza exterior conteniendo uno o una combinación de metales seleccionados a partir de paladio, platino, rodio, iridio, renio, osmio, y rutenio. Por ejemplo, tal un núcleo heterogéneo puede incluir un subnúcleo de paladio o rutenio y una subcoraza exterior de platino, renio, o rodio. Algunos otros ejemplos de tal un núcleo heterogéneo son una subcoraza interior de Pt-Pd, Pt-Ru, o Pt-Rh encapsulada por una subcoraza exterior de Re, Rh, Ir, Re-Au, Re-Pd, o Re-Pt. En otra forma de realización, tal un núcleo heterogéneo incluye un subnúcleo interior conteniendo uno o mas metales no nobles; el subnúcleo interior por lo menos parcialmente encapsu-lado por una subcoraza exterior conteniendo uno o mas metales nobles. Los metales nobles en la subcoraza exterior son mas preferentemente seleccionados a partir de paladio, platino, rodio, iridio, renio, osmio, y rutenio. Los metales no nobles de la subcoraza interior son de preferencia seleccionados a partir de la primera fila de metales de transición. Por ejemplo, el subnucleo interior puede componerse de uno o mas metales seleccionados a partir de manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, y zinc, mientras que la subcoraza exterior se compone de uno o mas metales seleccionados a partir de paladio, platino, rodio, iridio, renio, osmio, y rutenio. Los uno o mas metales en una subcoraza exterior del núcleo pueden estar en una forma cerovalente, una forma parcialmente oxidada, o en una forma completamente oxidada, es decir, como un óxido. La forma oxidada puede estar en la forma de una red continua, o alternativamente, en especies moleculares individuales o agregadas o complejos de los metales. El tipo de núcleo de subnúcleo interior-coraza exterior descrito anteriormente es particularmente preferido cuando las partículas recubiertas con oro se sujetan a condiciones ácidas y/o potenciales de oxidación. Tales condiciones son típicas para la mayoría de las celdas de combustible, particularmente en los cátodos de celdas de combustible. Por ejemplo, una subcoraza exterior compuesta de uno o mas metales nobles puede proteger un subnúcleo compuesto de uno o mas metales reactivos, v.gr. , uno o mas metales de transición de primera fila, a partir de un ambiente corrosivo y de oxidación. Al hacer esto, la subcoraza exterior puede prevenir que los metales reactivos del subnúcleo interior se difundan a la superficie y sean disueltos. De manera acorde, los beneficios de un subnúcleo no noble, v.gr., reemplazo barato de metales mas costosos y/o mejoradores catalíticos, puede realizarse sin comprometer al catalizador. Los núcleos de aleación de metal heterogéneos descritos anteriormente pueden incluir una o mas subcorazas adicionales, es decir, una o mas subcorazas intermedias, entre un subnúcleo interior y una subcoraza exterior. Por ejemplo, un subnúcleo de níquel, cobalto, hierro, o cobre, puede encapsularse por una subcoraza intermedia de renio; la subcoraza de renio encapsularse por una subcoraza exterior de platino o paladio. Otro ejemplo es un subnúcleo de níquel, cobalto, hierro, o cobre encapsulado por una subcoraza de rutenio; la subcoraza de rutenio encapsulada por una subcoraza exterior de platino, paladio, o renio. En cada caso, la subcoraza exterior está por lo menos parcialmente encapsulada por la coraza exterior de oro. El núcleo también puede tener una combinación de un componente homogéneo y un componente heterogéneo. Por ejemplo, el núcleo puede incluir una fase homogénea de dos o mas metales en combinación con una o mas entrecapas compuestas de uno o mas otros metales. Las partículas recubiertas con oro descritas anteriormente pueden tener cualquier morfología adecuada. Por ejemplo, las partículas pueden ser aproximadamente esféricas, oblongas, rectangulares, tetraédricas , cuadradas planas, trigonales bipiramidales , cilindricas, octaédricas, cubooctaédricas , icosaédricas , romboédricas, en forma de varilla, cuboidales, piramidales, amorfas, y así sucesivamente. Las partículas recubiertas con oro descritas anteriormente también pueden estar en cualquiera de varios arreglos. Las partículas pueden ser, por ejemplo, aglomerados, micelas, arreglos ordenados, un anfitrión en un hospedero tal como una zeolita o polímero en patrón, y así sucesivamente. El tamaño de las partículas recubiertas con oro es dependiente de la aplicación. Por ejemplo, en una forma de realización, el tamaño de las partículas es de uno a unos cuantos nanómetros a varios cientos de nanómetros, es decir, nanopartícu-las . En otra forma de realización, el tamaño de las partículas está en el rango de cientos de nanómetros a decenas o cientos de mieras, es decir, micropartículas . Cuando las partículas recubiertas con oro se dirigen como electrocatalizadores de reducción de oxígeno, como en celdas de combustible, las partículas son de preferencia nanopartículas . Además, cuando se usan en celdas de combustible, el tamaño de las nanopartículas puede ser crítico. Por ejemplo, conforme el tamaño de las nanopartículas disminuye, la actividad electrocatalítica de las nanopartículas tiende a incrementarse debido a un incremento en el área superficial. Sin embargo, conforme el tamaño de las partículas disminuye, el incremento en la actividad electrocatalítica se contrabalancea en aumento por un incremento en la susceptibilidad a oxidación.

Las nanopartículas recubiertas con oro de preferencia tienen un tamaño mínimo de alrededor de 1 a 2 nanómetros, y mas preferentemente, un tamaño mínimo de 3 , 4, o 5 nanómetros. Las partículas recubiertas con oro de preferencia tienen un tamaño máximo de alrededor de 500 nanómetros, mas preferentemente alrededor de 100 nanómetros, mas preferentemente alrededor de 50 nanómetros, y mas preferentemente alrededor de 10 nanómetros. El tamaño máximo de las partículas recubiertas con oro es de preferencia no mas de 12 nanómetros. El tamaño de las partículas recubiertas con oro puede estar en cualquier rango adecuado, y mas preferentemente, cualquier rango adecuado derivado de los valores mínimo y máximo provistos anteriormente. Por ejemplo, el tamaño de las partículas puede estar en el rango de alrededor de 1-3 nm, 1-5 nm, 1-10 nm, 1-12 nm, 1-15 nm, 3-5 nm, 3-10 nm, 3-15 nm, 4-10 nm, 5-10 nm, o 5-15 nm. Las partículas recubiertas con oro pueden ser aproximadamente, o de manera precisa, monodispersas en tamaño. Por ejemplo, las partículas pueden tener una monodispersidad de 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.8%, o mayores. Alternativamente, las partículas pueden ser de cualquiera entre ligeramente a ampliamente polidispersas en tamaño. Las partículas recubiertas con oro descritas anteriormente pueden ser de cualquier forma adecuada. Por ejemplo, las partículas recubiertas con oro pueden estar en una forma sólida, tal como un polvo. Alternativamente, las partículas recubiertas con oro 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 base acuosa puede ser completamente agua, o puede incluir otro solvente adecuado. Por ejemplo, la fase líquida de base acuosa puede ser una mezcla agua-alcohol. Alternativamente, la fase líquida puede ser, o incluir, un solvente orgánico. Algunos ejemplos de solventes orgánicos adecuados incluyen acetonitrilo, dimetilsulfóxido, dimetilforma-mida, tolueno, cloruro de metileno, cloroformo, hexanos, glima, dietil éter, y similares. Las partículas recubiertas con oro también pueden tener en su superficie algunos químicos en trazas. Algunos ejemplos de químicos en trazas incluyen óxidos, halógenos, monóxido de carbono, especies cargadas, y así sucesivamente, siempre y cuando tales químicos en trazas no eviten el uso pretendido de las partículas recubiertas con oro. De preferencia, cuando partículas recubiertas con oro 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 nanoestructural , un agente de superficie activa puede ser útil.

Tales agentes de superficie activa pueden ser, por ejemplo, ligandos de enlace a metales o surfactantes enlazados a, o asociados con, la superficie de las partículas. Algunos ejemplos de ligandos de enlace a metales incluyen fosfinas, aminas, y tioles . Algunas subclases adecuadas de ligandos de fosfina incluyen trialquilfosfinas , trifenilfosfinas , difosfinas, y derivados de las mismas. Algunos ejemplos específicos de ligandos de fosfina incluyen trimetilfosfina, trietilfosfina, triisopro-pilfosfina, trifenilfosfina, 1 , 2 -bis- (difenilfosfino) etano , y derivados de los mismos. Algunas subclases adecuadas de ligandos amina incluyen anillos conteniendo nitrógeno, trialquilaminas , y las diaminas. Algunos ejemplos específicos de ligandos amina incluyen piridina, 2 , 2 ' -bipiridina, terpiridina (2 , 2 ' : 6 ' , 2 " -terpiridina) , piperidi-na, pirrol, pirazola, pirrolidina, pirimidina, imidazola, trimetilamina , trietilamina, triisopropilamina, etilenodiamina , y ácido etilenodiaminatetraacético (EDTA) . Algunas subclases adecuadas de ligandos tiol incluyen tiofenoles, anillos conteniendo azufre, alquilmercaptanos , sulfuros, y disulfuros. Algunos ejemplos de alquilmercaptanos incluyen metanotiol, etanotiol, 2 -propanotiol , 2-metil-2-propanotiol, octiltiol, deciltiol, dodeciltiol, sulfuro de metilo, sulfuro de etilo, disulfuro de fenilo, tiofeno, 2,2'-bitiofeno, y tetratiafulvaleno .

Algunos ejemplos de surfactantes incluyen poli (óxidos de alquileno) poli (alcoholes vinílicos) , polivinilpirrolidonas , siloxanos, albúmina, dodecil sulfato de sodio, sales de ácidos grasos, derivados de las mismas, y similares. Algunos ejemplos mas específicos de clases de surfactantes de poli (óxidos de alquileno) incluyen surfactantes de poli (óxido de metileno) , poli (óxido de metileno-óxido de etileno) , poli (óxido de etileno) , poli (óxido de propileno) , poli (óxido de etileno-óxido de propileno) . En otra forma de realización, la invención se refiere a un catalizador. El catalizador incluye las partículas recubiertas con oro descritas hasta ahora. En una forma de realización, las partículas recubiertas con oro en el catalizador se enlazan a un soporte adecuado. El soporte puede ser, por ejemplo, a base de carbono, 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 oro en el catalizador no están ligadas a un soporte. Una clase de reacciones de catálisis para las cuales son aplicables las partículas recubiertas con oro incluyen reacciones de hidrogenacion y deshidrogenacion de hidrocarburos. Otra clase de reacciones de catálisis aplicables incluyen reacciones de acoplamiento cruzado carbono-carbono . Aun otra clase de reacciones de catálisis aplicables incluyen reacciones de hidrosilación . Partículas conteniendo una capa atómicamente delgada, y mas preferentemente, una monocapa atómica de oro o aleación de oro, son particularmente adecuadas como catalizadores . En una forma de realización particularmente preferida, la invención se refiere a un electrocatalizador. El electrocatalizador incluye las partículas recubiertas con oro descritas anteriormente ligadas a un soporte eléctricamente conductor. En una forma de realización adicional, el electrocatalizador está en un electrodo adecuado, v.gr., 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 humo, carbón grafitado, grafito, carbón activado, nanotubos de carbono, los fulerenos, y similares. El material de soporte eléctricamente conductor de preferencia es finamente dividido. En aun otra forma de realización, la invención se refiere a una celda de combustible. La celda de combustible incluye un cátodo reductor de oxígeno conteniendo al electrocatalizador descrito anteriormente. El electrocatalizador puede incorporarse dentro del cátodo reductor de oxígeno de una celda de combustible por cualquier método conocido en la materia. Por ejemplo, el electrocatalizador se puede incorporar mediante recubrir un electrodo con el electrocatalizador en un aglutinante adecuado e incorporar el electrodo recubierto como un cátodo reductor de oxígeno en la celda de combustible. En una forma de realización preferida, el electrocata-lizador se incorpora en el cátodo reductor de oxígeno mediante mezclar al electrocatalizador con una cantidad apropiada de carbón Vulcan y un polímero fluorado, tal como politetrafluoroe-tileno. Cualesquiera dos de los ingredientes anteriores pueden entonces premezclarse antes de mezclarse con el tercer ingrediente. La mezcla resultante de preferencia se presiona sobre una red de níquel teniendo una sobrecapa de oro. El cátodo reductor de oxígeno está en contacto eléctrico con un ánodo, es decir, un ánodo oxidante de combustible. 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 electrocatalizador tolerante a monóxido de carbono. Tales ánodos tolerantes a monóxido de carbono incluyen aleaciones de platino numerosas. Un ánodo tolerante a monóxido de carbono notable conteniendo una capa atómicamente delgada de nanopartículas de platino o rutenio ha sido divulgado por Adzic y colaboradores (patente US 6,670,301 B2 ) . La patente anterior otorgada a Adzic y colaboradores se incorpora en la presente por referencia en su totalidad. El electrocatalizador de la invención se puede incorporar también dentro del ánodo de una celda de combustible. Por ejemplo, las partículas recubiertas con oro pueden incorpo-rarse en solamente el ánodo o en tanto el cátodo y el ánodo de una celda de combustible. 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 teniendo al electro-catalizador. El lado catalítico está en contacto directo con un electrolito líquido o sólido (v.gr., un medio conductor a protones) . Las características hidrófobas en el electrodo pueden proporcionarse por una o mas sustancias las cuales son sustan-cialmente hidrófobas, se adhieren al electrodo, y no interfieren con el proceso electroquímico. La sustancia hidrófoba puede usarse también como un aglutinante para el electrocatalizador 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-leno (PTFE) , politrifluorocloroetileno , y copolímeros 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 electrocatalizador y/o soporte. Los electrodos sosteniendo al electrocatalizador pueden ser cualquiera de varias figuras, incluyendo tubulares, en forma de varilla, o planos. Para maximizar la relación de área a volumen del electrodo, los electrodos están de preferencia en la forma de láminas delgadas. En la celda de combustible, un electrolito conductor de iones está en contacto mutuo con el cátodo y el ánodo. El electrolito conductor de iones conduce ya sea protones o especies de oxígeno reducidas a partir de un electrodo al otro mientras separa el combustible en el ánodo del oxidante en el cátodo. El electrolito conductor de iones puede ser un líquido, sólido, o semi-sólido . De preferencia, el electrolito conductor de iones es conductor de protones, es decir, selectivamente conduce protones del ánodo al cátodo. Tal un electrolito conductor de protones es mas preferentemente una membrana conductora de protones sólida o semi-sólida . Una clase preferida de electrolitos de polímero conductores de protones son los copolímeros comercialmente disponibles de tetrafluoroetileno y vinil éteres fluorados comercializados por E. I. duPont de Nemours and Co . bajo el nombre comercial NAFION. Tales materiales similares a membranas son derivados de grupos ácidos, tales como grupos de ácido sulfónico, carboxílico, fosfínico, o bórico. La celda de combustible completamente ensamblada tiene diseños de apilamiento para incrementar la salida eléctrica. Por ejemplo, cualquiera de las configuraciones de apilamiento conocidas diseñadas para ser compactas 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 reducir gas oxígeno. En una forma de realización, el método usa las partículas recubiertas con oro descritas anteriormente en un electrodo adecuado para reducir gas oxígeno. Cuando se reduce oxígeno, las partículas recubiertas con oro pueden estar en la forma de, por ejemplo, un sólido polvoso o granular no soportado, o alternativamente, una dispersión o suspensión no soportada en una fase líquida. Las partículas pueden ligarse a un soporte cuando se reduce gas oxígeno. 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 un 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 particularmente preferible para uso en celdas de combustible alcalinas . En el caso de celdas de combustible de electrolito ácido, el gas oxígeno es mas preferentemente suministrado como aire. Alternativamente, gas oxígeno se puede suministrar como una mezcla de oxígeno y uno o mas otros gases inertes. Por ejemplo, oxígeno se puede suministrar como mezclas de 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 de preferencia es muy puro, y de manera acorde, libre de contaminantes tales como dióxido de carbono que degradan al electrolito fuertemente alcalino . Los combustibles pueden ser no reformados, es decir, oxidados directamente por el ánodo. Alternativamente, los combustibles se pueden usar indirectamente, es decir, tratarse por un proceso de reformación para producir hidrógeno. Por ejemplo, gas hidrógeno se puede generar y suministrarse al ánodo mediante reformar metanol, metano, o gasolina. Las partículas recubiertas con oro pueden producirse por cualquier método adecuado. Algunos métodos conocidos en la materia para sintetizar tales partículas incluyen métodos químicos reductores, deposición de vapor química (CVD) , descomposición térmica, deposición de vapor física (PVD) , chisporroteo reactivo, electrodeposición, pirólisis láser, y técnicas de sol gel . En solución, oro puede depositarse sobre las partículas de sustrato de metal suspendidas por un proceso de desplazamiento redox espontáneo. Por ejemplo, una sal de oro adecuada puede depositar espontáneamente oro sobre partículas de sustrato recubiertas con metales de potencial de reducción menor que oro. Por ejemplo, en una forma de realización, una sal de oro se pone en contacto con núcleos de metal nobles recubiertos con un metal de potencial de reducción bajo (v.gr. , uno o una combinación de los metales de transición de primera fila) . En contacto con la sal de oro, una capa de oro atómicamente delgada se deposita sobre las partículas de sustrato por desplazamiento redox por oro del metal de potencial de reducción bajo. El proceso de desplazamiento redox anterior es análogo a un proceso reportado para la deposición de una capa de partículas de platino en paladio. Ver, por ejemplo, J. Zheng, y colaboradores, "Platinum onolayer Electrocatalysts For 02 Reduction-. Pt Monolayer On Pd(lll) And On Carbon-Supported Pd Nanoparticles" , J. Phys . Chem. B. , 108:10955 (2004). La última referencia se incorpora en la presente por referencia en su totalidad . De acuerdo con el método de Zhang y colaboradores mencionado anteriormente, una partícula recubierta con oro puede producirse mediante primero, electrodepositar una monocapa atómica de un metal de potencial de reducción menor que oro (es decir, un metal depositado potencialmente bajo) sobre un núcleo de metal adecuado. El metal de menor potencial de reducción puede ser, por ejemplo, uno de los metales de transición de primera fila, tal como cobre. La electrodeposición de cobre se sigue por contacto con una sal de oro para iniciar un desplazamiento redox espontáneo de la monocapa de cobre por oro. La reacción de desplazamiento redox puede practicarse mediante, por ejemplo, sumergir partículas recubiertas con cobre en una solución conteniendo una sal de oro. Algunos ejemplos de sales de oro adecuadas para este propósito incluyen HAuCl4, NaAuCl4, KAuCl4, KAu(CN)2. Una capa de aleación de oro también se puede depositar sobre núcleos adecuados mediante poner en contacto núcleos recubiertos con cobre con una o mas sales de oro y uno o mas sales de metal noble de un metal noble diferente a oro. La cantidad relativa de cada metal en la coraza exterior resultante o subcoraza exterior corresponde a, y se determina por, la cantidad molar relativa de cada sal de metal usada en el proceso. Por ejemplo, una coraza exterior de aleación de renio-oro puede depositarse mediante poner en contacto un núcleo de metal recubierto con cobre con una mezcla de HAuCl4 y ReCl3. La cantidad de oro a renio en la coraza exterior resultante corresponde a la cantidad molar de sal de oro a sal de renio usada en el proceso. El proceso de desplazamiento de electrodeposición descrito anteriormente puede usarse también para depositar una o mas capas no de oro. Tales capas no de oro pueden servir, por ejemplo, como un núcleo exterior o subcoraza intermedia. Por ejemplo, una subcoraza de iridio, rutenio, osmio, o renio puede depositarse mediante poner en contacto un núcleo de metal recubierto con cobre con una sal de metal correspondiente, v.gr., IrCl3, RuCl3, OsCl3, ReCl3, respectivamente. Aleaciones de estos metales pueden depositarse mediante poner en contacto al núcleo de metal recubierto con cobre con una combinación apropiada de las sales de metal correspondientes. Oro y otros metales nobles también se pueden depositar sobre núcleos de metal mediante medios químicamente reductores (es decir, sin electrones) . Por ejemplo, en solución, oro y otros metales nobles pueden depositarse sobre partículas de sustrato en presencia de un agente reductor, tal como, por ejemplo, borohi-druro de sodio, ácido cítrico, ácido hipofosfórico, ácido ascórbico, hidroxilamina , o hidrazina. Alternativamente, oro se puede depositar sobre núcleos de metal adecuados mediante poner en contacto un vapor o plasma conteniendo oro con partículas de sustrato. Durante el contacto, el vapor de oro o plasma depositará una coraza exterior de oro sobre las partículas de sustrato. Métodos reductores químicos también se pueden usar para sintetizar los núcleos. Por ejemplo, métodos reductores químicos pueden usarse para hacer núcleos de partículas de paladio, rodio, iridio, rutenio, osmio, renio, níquel, cobalto, hierro, y combinaciones de los mismos. Los núcleos de metal también se pueden preparar por métodos en fase de vapor. Por ejemplo, un vapor o plasma conteniendo platino o paladio puede permitírsele condensar para formar nanopartículas de estos metales. Ejemplos han sido expresados a continuación para el propósito de ilustración y para describir el mejor modo de la invención en el momento presente. Sin embargo, el alcance de esta invención no deberá estar en ninguna manera limitado por los ejemplos expresados en la presente. Ejemplo 1 Preparación de Nanopartículas de Platino Recubiertas con Oro Nanopartículas de platino recubiertas con oro (también denotadas como Au/Pt) se prepararon mediante depositar una monocapa atómica de nanopartículas de oro sobre platino. El oro se depositó usando el método de desplazamiento redox descrito por Zhang y colaboradores (Ibid.) . En el proceso, una monocapa de cobre (capa adherida de cobre) se depositó sobre nanopartículas de platino de cerca de 3-10 nm de diámetro mediante colocar las nanopartículas en un electrodo adecuado y aplicar un potencial reductor adecuado al electrodo sumergido en una solución acuosa -50 mM CuSO4/0.10M H2S04 en una atmósfera de nitrógeno. El electrodo con nanopartículas de Pt recubiertas con cobre se lavó con agua purificada para remover iones de cobre (2+) en solución. Para desplazar la monocapa de cobre con una monocapa de oro, el electrodo con nanopartículas de Pt se sumergió entonces en una solución acuosa -1.0 mM de una sal de oro adecuada (v.gr., HAuCl4) . Después de una inmersión de 1-2 minutos para completamente reemplazar cobre por oro, el electrodo se lavó de nuevo. Para preparar al electrodo con partículas de Pt , una dispersión de nanopartículas de Pt en sustrato de carbón (Pt/C) se hizo mediante tratar con sonido las nanopartículas en agua por alrededor de 5-10 minutos para hacer una suspensión uniforme. El sustrato de carbono usado fue Vulcan XC-72. Luego, 5 microlitros de esta suspensión se colocaron en un electrodo de disco de carbón vidrioso (GC) y se secó en aire. Todas estas operaciones se llevaron a cabo en una celda de compartimentos múltiples en una atmósfera de nitrógeno que impide la oxidación de átomos adheridos de Cu en contacto con 02. Ejemplo 2 Mediciones de Actividad Electrocatalítica de Nanopartículas de Platino Recubiertas con Monocapa de Oro Disolución de platino a partir de nanopartículas de electrocatalizador de platino en cátodos reductores de oxígeno puede prevenirse mediante colocar una submonocapa a monocapa de oro sobre las nanopartículas de platino. Dado que el oro se oxida a potenciales considerablemente mas positivos que platino (0.75 V para Pt vs . 1.3 para Au) , se cree que el electrocatalizador de platino recubierto con oro tiene una oxidación de platino cambiada positivamente. Tal una oxidación de platino cambiada positivamente tomaría en cuenta el incremento en la estabilidad observada para el electrocatalizador de platino recubierto con oro . Además de la estabilidad notada, sorprendentemente, la reducción de oxígeno en platino cubierto por una submonocapa a monocapa de oro ocurre con cinética casi idéntica para platino. De manera acorde, la actividad electrocatalítica de platino en estos electrocatalizadores recubiertos con oro permanece intacta y no se compromete por el recubrimiento de oro. Un resultado similar se encontró con una superficie de Pt(lll) cubierta por una submonocapa de oro . La estabilidad de estos electrocatalizadores recubiertos con oro se verificó mediante someter a nanopartículas de electrocatalizador a potenciales de ciclo entre 0.7 voltios y 0.9 voltios durante la reducción de oxígeno. La figura 1 muestra la actividad del electrocatalizador de Au/Pt/C antes y después de 10,000 ciclos de potencial (barridos de 100 mV/s) . La figura 2 muestra curvas de voltametría obtenidas antes y después de 10,000 ciclos de potencial (tasa de barrido de 10 mV/s) . Como se muestra por las figuras, el cambio en la actividad antes y después de los ciclos es despreciable. En particular, la figura 1 muestra que un cambio de menos de 5 mV en un potencial de media onda después de 10,000 ciclos de potencial. La figura 2 muestra un cambio despreciable; en la formación de óxido después de los ciclos, también indicando la estabilidad del electrocatalizador .

Una prueba de 30,000 ciclos con ciclos de potencial de 0.6 V a 1.0 V también se llevó a cabo en estos electrocatalizado-res recubiertos con oro. Los resultados de la prueba también mostraron una pérdida despreciable en la actividad electrocatalí-tica de los electrocatalizadores recubiertos con oro. A potenciales muy altos, un pico típico se observa para la oxidación de oro a óxido de oro (cerca de 1.17 V) . En contraste, la conversión de platino a su óxido correspondiente se conoce que ocurre a alrededor de 0.65 V. De manera acorde, el pico típico de -1.17 V confirma la presencia de oro en la superficie de platino. Así, aunque se ha descrito lo que actualmente 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 pretende incluir todas tales modificaciones y cambios adicionales como vienen dentro del verdadero alcance de las reivindicaciones expresadas en la presente .

Claims (47)

1. REIVINDICACIONES 1. Un electrocatalizador reductor de oxígeno comprendido por partículas de metal recubiertas con oro ligadas a un soporte eléctricamente conductor, dichas partículas de metal recubiertas con oro comprendiendo un núcleo conteniendo metal noble por lo menos parcialmente encapsulado por una coraza exterior atómicamente delgada de oro o aleación de oro.
2. 2. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha coraza exterior atómicamente delgada se selecciona a partir del grupo que consiste de una submonocapa, monocapa, bicapa, tricapa, y combinaciones de las mismas, atómica de átomos de oro.
3. 3. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha coraza exterior está comprendida por oro en ausencia de otros metales de aleación.
4. 4. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha coraza exterior está comprendida por oro en presencia de uno o mas metales de aleación .
5. 5. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha coraza exterior está comprendida por una submonocapa atómica de oro.
6. 6. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 5, donde dicha submonocapa atómica de oro está en combinación con una submonocapa de uno o una combinación de metales diferentes a oro, con ello proporcionando una monocapa atómica de aleación de oro.
7. 7. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 6, donde dichos uno o una combinación de metales diferentes que oro se seleccionan a partir de la clase de metales de transición.
8. 8. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 7, donde dichos metales de transición se seleccionan a partir del grupo que consiste en paladio, platino, renio, rodio, iridio, rutenio, osmio, y combinaciones de los mismos.
9. 9. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por un metal seleccionado a partir del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, iridio, renio, osmio, y rutenio.
10. 10. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 9, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por platino.
11. 11. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles tiene una composición homogénea comprendida por dos o mas metales nobles seleccionados a partir del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, iridio, renio, osmio, oro, y rutenio.
12. 12. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 11, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por platino y paladio.
13. 13. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles tiene una composición heterogénea comprendida por dos o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, iridio, renio, osmio, oro, y rutenio.
14. 14. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 13, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por platino en combinación con uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en paladio, rodio, iridio, renio, osmio, oro, y rutenio.
15. 15. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 14, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido de platino y paladio.
16. 16. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 15, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por un subnúcleo interior comprendiendo paladio, dicho subnúcleo interior por lo menos parcialmente encapsulado por una subcoraza exterior de platino.
17. 17. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 16, donde dicha subcoraza exterior de platino es atómicamente delgada.
18. 18. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles tiene una composición homogénea comprendida por uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, iridio, renio, osmio, rutenio, y oro, en combinación con uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en metales de transición de primera fila.
19. 19. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles tiene una composición heterogénea comprendida por uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, iridio, renio, osmio, rutenio, y oro, en combinación con uno o mas metales seleccionados a partir del grupo de metales de transición de primera fila.
20. 20. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 19, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por un subnúcleo interior comprendido por uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en metales de transición de primera fila, dicho subnúcleo interior por lo menos parcialmente encapsulado por una subcoraza exterior comprendida por uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, iridio, renio, osmio, y rutenio.
21. 21. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 20, donde dichos metales de transición de primera fila se seleccionan a partir de hierro, cobalto, y níquel.
22. 22. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 20, donde dicha subcoraza exterior está comprendida por platino.
23. 23. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 20, donde dicho subnúcleo interior está comprendido por uno o mas metales seleccionados a partir de hierro, cobalto, y níquel, y dicha subcoraza exterior está comprendida por platino.
24. 24. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, donde las partículas de metal recubiertas con oro tienen un tamaño de aproximadamente un nanómetro a cien nanómetros .
25. 25. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 24, donde las partículas de metal recubiertas con oro tienen un tamaño de alrededor de tres a diez nanómetros .
26. 26. El electrocatalizador reductor de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 25, donde las partículas de metal recubiertas con oro tienen un tamaño de alrededor de cinco nanómetros .
27. 27. Un electrocatalizador reductor de oxígeno comprendido por nanopartículas de platino recubiertas con oro ligadas a un soporte eléctricamente conductor, dichas nanopartí-culas comprendiendo un núcleo de platino o aleación de platino por lo menos parcialmente encapsulado por una coraza exterior atómicamente delgada de oro o aleación de oro.
28. 28. Una celda de combustible que comprende: (i) un cátodo reductor de oxígeno comprendido por un soporte eléctricamente conductor ligado a partículas de metal recubiertas con oro comprendiendo un núcleo conteniendo metal noble por lo menos parcialmente encapsulado por una coraza exterior atómicamente delgada de oro o aleación de oro; (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.
29. 29. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 28, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por un metal seleccionado a partir del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, iridio, renio, osmio, y rutenio .
30. 30. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 29, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por platino.
31. 31. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 28, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles tiene una composición homogénea comprendida por dos o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, iridio, renio, osmio, oro, y rutenio.
32. 32. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 31, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por platino y paladio.
33. 33. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 28, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles tiene una composición heterogénea comprendida por dos o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, iridio, renio, osmio, oro, y rutenio.
34. 34. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 33, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por platino en combinación con uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en paladio, rodio, iridio, renio, osmio, oro, y rutenio.
35. 35. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 34, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por platino y paladio.
36. 36. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 35, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles está comprendido por un subnúcleo interior comprendiendo paladio, dicho subnúcleo interior por lo menos parcialmente encapsulado por una subcoraza exterior de platino.
37. 37. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 28, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles tiene una composición homogénea comprendida por uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, iridio, renio, osmio, rutenio, y oro, en combinación con uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en metales de transición de primera fila.
38. 38. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 28, donde dicho núcleo conteniendo metales nobles tiene una composición heterogénea comprendida por uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en platino, paladio, rodio, iridio, renio, osmio, rutenio, y oro, en combinación con uno o mas metales seleccionados a partir del grupo que consiste en metales de transición de primera fila.
39. 39. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 28, donde el soporte eléctricamente conductor es a base de carbono.
40. 40. La celda de combustible de acuerdo con la reivindicación 39, donde dicho soporte eléctricamente conductor es negro de humo, carbón grafitado, grafito, carbón activado nanotubos de carbono, o un fulereno.
41. 41. 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 ligado a partículas de metal recubiertas con oro comprendiendo un núcleo conteniendo metal noble por lo menos parcialmente encapsulado por una coraza exterior atómicamente delgada de oro o aleación de oro; b) un ánodo; c) un contacto eléctricamente conductor conectando 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 .
42. 42. El método de la reivindicación 41, donde la fuente de combustible es gas hidrógeno.
43. 43. El método de la reivindicación 42, donde el gas hidrógeno se genera a partir de metanol reformado.
44. 44. El método de la reivindicación 42, donde el gas hidrógeno se genera a partir de metano reformado.
45. 45. El método de la reivindicación 42, donde el gas hidrógeno se genera a partir de gasolina reformada.
46. 46. El método de la reivindicación 41, donde la fuente de combustible es un alcohol.
47. 47. El método de la reivindicación 46, donde el alcohol es metanol.