SE439438B - Platinakatalysator och forfarande for dess framstellning - Google Patents
Platinakatalysator och forfarande for dess framstellningInfo
- Publication number
- SE439438B SE439438B SE7811784A SE7811784A SE439438B SE 439438 B SE439438 B SE 439438B SE 7811784 A SE7811784 A SE 7811784A SE 7811784 A SE7811784 A SE 7811784A SE 439438 B SE439438 B SE 439438B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- catalyst
- temperature
- platinum
- carbon
- crystallites
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
- H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/42—Platinum
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8684—Negative electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8689—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0005—Acid electrolytes
- H01M2300/0008—Phosphoric acid-based
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
å7s117s4-3 L
l0O°C i närvaro av en vätska (eller vid högre temperaturer i när-
varo av en gas) har det visat sig att den förlorar ytarea. Denna
förlust av ytarea är särskilt märkbar i en syrabränslecellmiljö,
såsom i bränsleceller, vid vilka fosforsyra användes som elektro-
lyt, som arbetar vid temperaturer var som helst från l20°C och
däröver. Förlusten av ytarea är påfallande under de första få
timmarna av cellarbetet men fortsätter med långsam men jämn has-
tighet under väsentlig tid därefter. En nedgång i cellfunktionen
kan direkt hänföras till denna förlust av platinans ytarea.
Ett sätt att minska denna förlust beskrives i amerikanska
patentskriften 4.028.274. Enligt denna publikation oxiderades
ytan på grafiterade kolbärarpartiklar i närvaro av en metall-
oxiderande katalysator, så att gropar bildades i partiklarnas
ytor. Metalloxideringskatalysatorn avlägsnades därefter och pla-
tinan utfälldes på de oxiderade pafifiklarna. På grundval av teo-
rin att under katalysatorns användning platinakristalliter mig-
rerar över kolets yta och kombineras med andra platinakristal-
liter (dvs. omkristallisering) och därigenom förlorar ytarea,
antogs det att groparna i stödmaterialets yta skulle säkrare hålla
platinakristalliterna på plats och därigenom minska migreringen
och förlusten av ytarea. Även om denna metod innebar en förbätt-
ring i jämförelse med den kända tekniken, var den inte fullt
tillfredsställande, och fortsatta ansträngningar har resulterat i
det förbättrade förfarandet enligt föreliggande uppfinning.
Ändamålet med föreliggande uppfinning är sålunda att fram-
ställa en förbättrad platinakatalysator bestående av platina-
kristalliter med kolpartiklar som bärare därav och närmare bestämt
att framställa en förbättrad bränslecellelektrod med användning
av denna katalysator.
Ett annat ändamål med uppfinningen är att minska omkristal-
liseringen av på kol uppburen platina genom minskning av plati-
nans migrering över kolbärarpartiklarnas yta under katalysatorns
påföljande användning, exempelvis i en bränslecell.
Enligt uppfinningen innefattar förfarandet för förbättring
av en katalysator av platinakristalliter med kolpartiklar som
bärare därav, att katalysatorn underkastas en utfällning av po-
röst kol på och omkring platinakristalliterna.
Det har visat sig att en katalysator framställd enligt här
beskrivna metoder och använd som elektrodkatalysator i en fosfor-
syrabränslecell har förbättrade omkristalliseringsegenskaper i
det att hastigheten av förlusten i katalysatorns speciella ytarea
s. 7811784-3
under bränslecellens arbete betydligt reduceras.
Det förmodas att det porösa kol, som utfällts på och omkring
platinakristalliterna, strävar att säkrare "hålla" platinakris-
tallitern på plats på kolbärarpartikeln och därigenom betydligt
reducerar kristalliternas förmåga att migrera över kolbärarpar-
tikelns yta under användning i en bränslecell. Genom minskning
av migreringshastigheten minskas betydligt den hastighet och om-
fattning, med vilken omkristallisering äger rum.
Sättet för utfällning av det porösa kolet på och omkring
platinakristalliterna före högtemperaturbehandlingen synes inte
ha någon avgörande betydelse vid uppfinningen, men ett föredra-
get förfarande består i att uppvärma en uppburen platinakataly-
sator i närvaro av koloxidgas, så att koloxiden sönderdelas i
närheten av platinakristalliterna (vilka verkar som en sönder-
delningskatalysator) för att utfälla kol på och omkring desamma.
Andra förfaranden för utfällning av poröst kol beskrives i det
följande, men koloxidmetoden är lämpligast på grund av dess
enkelhet och låga kostnad. I huvudsak inbegriper alla här beskriv-
na förfaranden för utfällning av det porösa kolet uppvärmning
av katalysatorn i närvaro av en kolhaltig förening för sönder-
delning och därigenom bildande av porösa kolutfällningar på och
omkring platinakristalliterna. Detta innebär emellertid inte
att andra metoder för utfällning av kol inte kan användas.
Ovannämnda och andra ändamål, kännetecken och fördelar
med föreliggande uppfinning framgår närmare av följande, detalje-
rade beskrivning på lämpliga utföringsformer av densamma, vilka
visas på bifogade ritning.
Fig. l är ett diagram, som visar den förbättrade bränsle-
cellfunktion, som uppnås genom att en katalysator av platina
uppburen på kol utsättes för en koloxidvärmebehandling men inte
en högtemperaturbehandling enligt föreliggande uppfinning.
Fig. 2 är ett diagram, som visar att en katalysator fram-
ställd enligt föreliggande uppfinning förlorar ytarea med redu-
cerad hastighet då den utsättes för bränsleförhållanden.
7Fig. 3 är ett diagram, som visar den förbättrade, kataly-
tiska aktiviteten hos en katalysator framställd enligt en ut-
föringsform av föreliggande uppfinning.
Fttlämpligt förfarande för utfällning av poröst kol på och
omkring platinakristalliterna i en kolburcn platinakntalysator
består i att uppvärma katalysatorn till temperaturområdet mellan
260 och 649°C i en koloxidatmosfär. Platinakristalliterna verkar
7811784--3 4-
som en katalysator för sönderdelning av koloxiden enligt föl-
jande formel:
.. Pt
2CO + varme 3 C + C02 (l)
Eftersom utan närvaro av platina koloxiden inte kommer att
sönderdelas i detta temperaturområde, utfälles kolet endast på
och omkring platinakristalliterna. Värmebehandlingsområdet samord-
nas med den tid, som katalysatorn hålles inom detta temperatur-
område. De viktiga åtgärderna består i att säkerställa att kol-
utfällningarna är tillräckligt kraftiga för att betydligt redu-
cera platinamigrering, under det att de på samma gång inte blir
så täta och tjocka att under katalysatorns användning reaktant-
gasen och/eller -vätskan inte lätt kan nå platinakristalliterna.
Kolutfällningarna måste, med andra ord, vara så porösa, så att
katalysatorns funktion inte blir lidande i sådan utsträckning,
att fördelarna med föreliggande uppfinning upphäves.
Eftersom det inte varit möjligt att beräkna den optimala
tjockleken eller porositeten hos kolet som utfälles, framställ-
des ett antal katalysatorprover med användning av olika tempera-
turer och tider. Elektroder framställdes av dessa prover med
tillämpning av standardteknik. Nedanstående tabell I visar prov
på erhållna data. Elektrodprestationsdata härrör från inre
cellprov med användning av 5 x 5 cm katoder med en katalysator-
laddning på 0.25 - 0.50 mg/cmz av elektrodytan. En konventionell
anod användes. Katalysatorbärarmaterialet utgjordes av en för-
höjd ytarea kimrök. Elektrolyten vid dessa prov utgjordes av
fosforsyra och reaktanten av luft och väte.
Av dessa prov och övrig information beträffande värmebe-
handlingen av den uppburna platinakatalysatorn antages det att
fördelar kan påräknas om värmebehandlingstemperaturen ligger
inom området 260°C till 649°C och om temperaturen hålles inom
detta område under en till sextio minuter. Ju högre värmebe-
handlingstemperaturen är, desto kortare blir tydligen tiden som
temperaturen skall bibehållas, och vice versa. Av erfarenhet vet
man att temperaturer över ca. 649OC medför överdriven värmesint-
ring av platinan under värmebehandlingen, dvs. den höga tempera-
turen i och för sig skulle medföra betydlig migrering av platina-
kristalliterna under koloxidbehandlingen, vilket resulterar i en
ökning av platinakristallitstorleken som kan eliminera de för-
delar, vilka eljest kunde uppnåtts. Ett lämpligt värmebehand-
5_ 7811784-3
lingsområde beräknas ligga mellan 260 och 427°C, varvid tempera-
turen hålles inom detta område under fem till trettio minuter. De
bästa resultaten erhölls genom uppvärmning till en maximumtempe-
ratur på ca. 37l°C och genom bibehållande vid denna temperatur
under ca. 10 minuter.
Fig. l visar ett diagram, i vilket tiden i en bränslecell
är inprickad på den horisontella axeln och bränslecellens funk-
tion eller prestation, uttryckt i cellspänning, är inprickad på
den vertikala axeln. Kurvorna är inprickade efter aktuella data.
Kurvan A är från cell med användning av obehandlad katalysator,
exempelvis katalysator 1 i tabell I. Kurvorna B och C är från
celler med användning av katalysator, som blivit koloxidbehand-
lad vid 37loC under 10 minuter. Det bör observeras att även om
skillnader i begynnelseprestationen inte var betydelsefulla, var
de behandlade katalysatorerna i längden klart överlägsna på
grund av de med tiden mindre förlusterna i platinaytarea.
Andra kolhaltiga gaser eller ångor än koloxid kan också an-
vändas vid föreliggande uppfinning. Sålunda kan exempelvis en kol-
vätegas, såsom metan, acetylen eller etylen användas, liksom
bensen, hexen eller heptan, som skall användas i form av ånga.
Nedanstående formler visar de reaktioner, som uppstår vid två av
dessa material:
metan - CH4 + värme Pt C + 2H2 (2)
bensen - CGH6 + värme Pt 6C + 3H2 (3)
Liksom med koloxid skall prov utföras för varje gas för att
få fram optimala temperaturområden för värmebehandlingen och den
tid, som temperaturen måste hållas inom dessa områden. Ett begrän-
sat antal prover framställdes under olika förhållanden. Exempel
på några elektrodtestdata med användning av dessa prover visas i
nedanstående tabell II. Elektrodstorlek, katalysatorladdning och
andra detaljer av bränslecellproven var desamma som ovan beskri-
vits i samband med tabell I.
Även om dessa prov visar att kolet kan utfällas med använd-
ning av olika gaser och ångor, utfördes inte tillräckligt med prov
för att visa lämpliga och optimala värmebehandlingsförhållanden
för dessa material.
Vid ytterligare metod för utfällning av poröst kol indränk-
tes en kolburen platinakatalysator under 15 - 30 minuter med en
'mot Qíišf-Iš*
7811784-5 6-
utspädd lösning av ca. 10 viktprocent CllH22Oll, allmänt känt
som sukros. Katalysatorn torkades därefter vid en låg temperatur
för att avlägsna vattnet, varvid erhölls en beläggning av sukros
över hela katalysatorpartikeln. Den belagda katalysatorn uppvärm-
des därefter i en inert atmosfär (ett vakuum skulle kunna ha an-
vänts) för att sönderdela sukrosen enligt följande formel:
CllH220ll + värme--)llC + llH2O (4)
Härvid erhölls porösa kolutfällningar över alla ytor av
katalysatorn, inkl. på och omkring platinakristalliterna, även-
som på kolbärarmaterialet. Liksom vid de andra utförandena tjänar
kolet, som utfälles på och omkring platinakristalliterna, till att
enligt uppfinningen reducera migreringen av platinakristalliterna.
Kol som utfälles annanstans på bäraren, gör ingen skada, eftersom
katalysatorbärarmaterialet redan utgöres av kol. Tabell III visar
provdata för elektroder, som innefattar katalysatorn framställd
med användning av sukrossönderdelningsmetoden. Elektrodstorlek,
katalysatorladdning och andra detaljer i bränslecellproven var
desamma som ovan beskrivits i samband med tabell I.
Det är lämpligt att se till att värmebehandlingstemperaturen
vid sukrossönderdelning ligger mellan 427 och 649oC, och att
temperaturen hålles inom detta område mellan en halv och sex
timmar. För det mesta behöver temperaturen endast bibehållas
tills all sukros omvandlats till kol. Då kolet utfälles om tempera-
turen överstiger 649°C, kan överdriven värmesintring av platinan
under sukrossönderdelningen inträffa och omintetgöra ändamålet
med uppfinningen, vilket består i att bibehålla små platinakristal-
litstorlekar. Temperaturer under 427°C kommer inte att fullstän-
digt karbonisera sukrosen. Det förmodas att varje lösbart, organiskt
material, som vid uppvärmning kommer att sönderdelas till kol,
kan användas för ändamålet med föreliggande uppfinning. Sukros
är ett sådant lösbart, organiskt material. Exempel på andra mate-
rial är fenolhartser, cellulosa och polyvinylalkohol.
Det har, helt oväntat, visat sig att om katalysatorerna som
framställts enligt ovanstående beskrivning ytterligare värmebe-
handlats i en inert atmosfär eller vakuum till ett temperatur-
intervall från 8l6 till l232oC och temperaturen hålles inom detta
område under en halv till sex timmar, omkristalliseras den erhållna
katalysatorn i än mindre utsträckning. Dessutom, vilket är än mera
överraskande, ökas själva platinans aktivitet genom denna högtem-
1. 7811784-5
peraturbehandling. Denna ökning av platinans aktivitet synes inte
ha samband med det faktum, att platinaomkristalliseringen i bräns-
lecellen också reduceras. '
Sedan det porösa kolet utfällts på platinakristalliterna,
exempelvis genom något av ovan beskrivna förfaranden eller någon
annan lämplig metod, utsättes katalysatorn för en högtemperatur-
behandling i en inert atmosfär eller vakuum. Prov utfördes för
att bestämma de optimala värmebehandlingsförhållandena. Några
testdata visas i nedanstående tabell IV. Elektrodstorlek, kataly-
satorbelastning och andra detaljer vid bränsleçellproven var de-
samma som ovan beskrivits i samband med tabell I.
Katalysatorn l9 utgjorde kontrollkatalyeator och fick inte
någon behandling. Kol utfälldes inte före högtemperaturbehand-
lingen vid de med 20 och 22 numrerade katalysatorerna; detta var
därtill avsett för bedömning av föreliggande uppfinnings effek-
tivitet. Samtliga övriga katalysatorer utsattes för en 37loC
koloxidbehandling under tio minuter före värmebehandlingen till
den angivna temperaturen i en inert atmosfär eller vakuum.
I samtliga dessa prov utfördes värmebehandlingen i en inert
atmosfär eller vakuum genom uppvärmning av katalysatorprovet från
rumstemperatur till den maximala värmebehandlingetemperaturen
med den hastighet, som framgår av tabellens ândrâ kolumn. Den
tid, som anges i kolumn 4 i tabellen, räknas från momentet då tem-
peraturen uppgår till 899øC. Vid exempelvis 20505 per timme skulle
katalysatorn 21 uppvärmas från 899 till ll70QC på en timme och
minuter. Den övriga delen av den totalt tvâ och en halv timme
långa tiden kommer temperaturen att uppgå till ll70oC. Katalysa-
torproven 27 och 29 uppvärmdes helt enkelt till ß99OC med den
angivna hastigheten och hölls vid 899oC under en timme. Katalysa-
torn 24 uppvärmdes till 899°C med en hastighet av lllOC per timme
och därefter till 1o3s°ç med en hastighet av 222%.
Även om tiden började räknas vid 893°C, förmodas det att
fördelarna troligen börjar uppstå ungefär vid 8l6°C. Temperaturer
över ca. l232OC kan åstadkomma en värmeaintringsgrad, som prak-
tiskt taget eliminerar de fördelar, som erhållits genom värme-
behandlingen. Med tanke härpå och på grundval av våra testresultat
och övrig erfarenhet beräknas det att en värmebehandling inom
temperaturområdet 8l6QC till l232°C från en halv timme till sex
timmar blir fördelaktig. Naturligtvis kommer lägre maximumtem-
peraturer och långsammare uppvärmningshastigheter att kräva längre
värmebehandlingstider än högre maximumtemperaturer och snabbare
"šoon Qvazrfi
7811784--3 s.
uppvärmningshastigheter. Alltför snabb höjning av temperaturen
kan medföra oxidation av kolbäraren beroende på förflyktigande
av föroreningar innan de haft möjlighet att bortgå från kolpar-
tiklarna. Av denna anledning rekommenderas det att inte låta
uppvärmningshastigheten överstiga ca. 334OC per timme. Våra data
anger att en lämplig värmebehandling ligger inom temperatur-
området 89900 till ca. 960oC_från under från tre kvarts till en
och en halv timme.
På grund av våra experimentella försök visade det sig att
även om högtemperaturbehandlingen inte är väsentlig för förelig-
gande uppfinning förbättrar den katalysatorn i två väsentliga av-
seenden. För det första reduceras omkristalliseringen av platinan
under elektrodens användning i en bränslecell till och med utöver
det värde som erhålles vid vanlig utfällning av det porösa kolet
på platinakristalliterna utan efterföljande utsättande av kata-
lysatorn för en högtemperaturbehandling. För det andra ökas pla-
tinakatalysatonm;begynnelseaktivitet, dvs. innan den användes i
bränslecellen. Fördelen med denna begynnelseökning bibehålles
genomgående under katalysatorns användning.
I början försökte man uppnå minskad platinaomkristallise-
ring med användning av högtemperaturbehandling men utan att först
utfälla kol på platinakristalliterna. Dessa försök blev inte
särskilt framgångsrika på grund av överdriven värmesintring (dvs.
ökning av platinans partikelstorlek) som förorsakades av de höga
värmebehandlingstemperaturerna. Vid föreliggande uppfinning har
teorin uppställts att de porösa kolutfällningarna betydligt redu-
cerar platinakristalliternas migreringshastighet under högtem-
peraturbehandlingen; eftersom platinakristalliterna långsamt
rör sig över kolets yta kan de finna lämpliga, naturliga defek-
ter i kolbärarmaterialets yta, vilka fasthåller platinapartik-
larna och ytterligare reducerar migreringen och omkristallise-
ringen vid katalysatorns användning i bränslecellen.
Tabell V visar några ytareadata för katalysatorerna 19, 20
och Zl, vilka behandlats såsom anges i tabell IV. Med de data,
som visas i tabellerna IV och V, kan man göra flera observationer.
För det första framgår det tydligt att CO-behandling (eller
_annan behandling för utfällning av poröst kol på platinakristalli-
terna) före högtemperaturbehandlingen är viktig vid föreliggande
uppfinning. För det andra har katalysatorn 2l trots den stora för-
bättringen i katodbegynnelsespänning mellan katalysatorn 20 och
katalysatorn 21 fortfarande lägre begynnelsekatodspänning än den
e. 7811784-3
obehandlade katalysatorn 19, men efter endast 100 timmars arbete
i en bränslecell är katalysatorernas 19 och Zl ytareor nästan
desamma. Om katalysatorn 21 ges ytterligare tid i bränslecellen,
överträffar katalysatorn inte den obehandlade katalysatorns 19
(i fig. 2) prestation och ytarea. I längden kommer sålunda fördelar
att uppträda som en följd av den speciella behandling, som kata-
lysatorn 21 erhållit. För det tredje visar behandlingen av kata-
lysatorn 25 att även om värmebehandlingstemperaturen inte är
särskilt hög, resulterar ytterligare tid vid denna temperatur i
en betydande inskränkning av begynnelseprestationen. Slutligen
kan det för det mesta konstateras att bättre resultat erhålles
med användning av lägre temperatur och mindre värmebehandlings-
tid, såsom vid det föredragna temperaturområdet mellan 899 och
960°C under tre kvarts till en och en halv timme.
Diagrammet i fig. 2 visar att föreliggande uppfinning med-
för en betydlig förbättring i jämförelse med katalysatorer, som
inte utfäller något kol på platinakristalliterna. I fig. 2 är
den förbrukade tiden under bränslecellförhållanden avprickad på
den horisontella axeln och den genomsnittliga platinaytarean på
den vertikala axeln. Kurvorna är baserade på aktuella data. Den
med D betecknade kurvan är obehandlad platina uppburen på kol-
katalysatorn. Den med E betecknade kurvan är en katalysator, som
var densamma som katalysatorn enligt kurvan D med undantag av
att poröst kol utfällts på och omkring platinakristalliterna
enligt koloxidmetoden som ovan beskrivits. Katalysatorn E ut-
sattes emellertid inte för en högtemperaturbehandling i en inert
atmosfär. Den med F betecknade kurvan är en katalysator, vilken
blivit CO-behandlad och därefter utsatt för högtemperaturbehand-
lingen enligt en lämplig utföringsform av föreliggande uppfinning,
dvs. den avser en katalysator, som är identisk med katalysatorn
enligt kurvan E men som även utsatts för en högtemperaturbehand~
ling i en inert atmosfär.
Det framgår att katalysatorerna D och E startar med ungefär
samma platinaytarea, vilken är större än katalysatorns F platina-
ytarea. I samtliga fall minskas platinaytarean under bränslecell-
drift; katalysatorernas E och F ytarea minskas emellertid med
mindre hastighet än katalysatorns D. Efter ca. 200 timmars bränsle-
celldrift överstiger katalysatorns F platinaytarea också katalysa-
torns E platinaytarea, Detta förklarar delvis bränslecellens för-
bättrade funktion vid användning av katalysator som utsatts för
kolutfällning och påfökfinde värmebehandling.
ÉQQR Q11ä:.ff::'_e
7811784-'5 10.
Diagrammet i fig. 3 är också grundat på experimentella data
och visar att bortsett från platinans minskade omkristallise-
ringshastighet platinan åtminstone i början är i och för sig
mera aktiv som en följd av föreliggande uppfinning. I detta dia-
gram är tiden i bränslecellen likaledes avprickad på den horison-
tella axeln och katalysatoraktiviteten i form av bränslecellens
2 på den vertikala axeln.
prestation eller funktion vid 0.22 A/cm
Man ser omedelbart att aktiviteten av katalysatorn enligt före-
liggande uppfinning i början alltid är högre än den obehandlade
katalysatorns aktivitet (kurva G) trots att den i början har
en mindre platinaytarea (se fig. 2). Det förmodas att även om
efter en lång tids användning katalysatorerna enligt kurvorna H
och G slutar med samma area (vilket inte är fallet), kommer akti-
viteten av katalysatorn enligt kurvan H Fortfarande att vara
högre än den obehandlade katalysatorns.
Föreliggande uppfinning avser sålunda en förbättrad kata-
lysator av platinakristalliter, som är uppburna på kol, inne-
fattande en kolutfällning på och omkring platinakristalliterna.
Enligt en lämplig utföringsform av uppfinningen kan en ytterligare
förbättring av denna katalysator uppnås genom en efterföljande
värmebehandling. Ehuru fördelaktig är denna värmebehandling dock
inte väsentlig för föreliggande uppfinning, vilken även utan denna
ytterligare värmebehandling åstadkommer en betydlig förbättring i
jämförelse med kända katalysatorer.
Även om uppfinningen visats och beskrivits i samband med
föredragna utföringsformer av densamma, är det för en fackman
tydligt att olika ändringar och uteslutningar i form och detal-
jer kan företagas utan att frângå uppfinningstanken eller över-
skrida uppfinningens ram.
7811784-3
ll.
.uonmwæamumx
mâëmm >m mGac©cm>:m mmë >oum mumam >w uwumuasmwn umu um .mwmcm oømnëo »um www naamumbm ik
;mcaawsmnwQ|Ou cwmca
1 aww
| 1 www
I | mmm
mm ama mmw
wo ama mmw
I | www
Nw oma mmm
am maa www
I | www
mm mma ==amm | omm
ww mma 4% amw | www
om 1 ow wfiowa 1 oma vf www 1 omm
.Eaa ooa mmawflcwmmm
m\NE NEU\< NN.o mm >E
mmnmßm um amavnwuømwoumxwmawcnæmom
.Émumqmzmmm q m
om I H
.m>w nu
maæ Ua>
aßm ßfl>
aßm @a>
aßm Ua>
aßm @a>
aßm Ua>
omm Ua>
omm ®a>
omm ©a>
own Ua>
omm UH>
AU
O
uoummmamumxaaouucom #
.caë m
.caë om
.øaä ma
.cañ oa
.naë oa
.caš m
.fiaë om
.QaE om
.flaä ma
.naš ca
.øaš m
Gwmca
wa H wmë mmm
|cm nwuøumnwmëmuv
mfiaaflmmßwm
Na
aa
oa
å
r-lNffiflLflkOßæ
uøummæamumm
ZOHBQBWHMAMWÅWZZNUHM ZOO 4 Z
H aQMm
li
POOR QUALITY
12.
7811784--3
.novmmwamßmx
mEEmw >m mnflcwømšhm wmå >oum .mhmfiw >m vwumufiøwwn www .Hm mmmøm wømuâo uum www uflflmnmåwk*
.mcflfløsmsmn uwwqfl .m>w || Hoummmflmumxfifionunomx
| I omm Uoßmw ufl> .øflâ m .mmwnmm mfi
wm mmfl :à www .. www Uoomm Uflw ...SE m âöxwm 3
mw owfi xu.>æ@ 1 Qww nmmflfl *ma
.Eflø oofi wwflwnsmmwm
ïwa Neu? 35 En, >a
mmumuw _ Høfiuswwømwopmxwmfiwncæmwm mcflawsmnwm Hoummæfimumm
MOB4mwQ4B4M D<flDZAOM mmm 4B4Q4MM EUO lwZOHB
HH flflmmáä
7811784-3
13.
mm
mw
.Eflu cow
.mdflflwflmflwß :wmflfi .m>©
|| uoummhflmumxflflonucomk
Hmm Oommm ©H> .cflñ om wfl
on QHA www oommw @fl> .SHB om wa
mm o: www nwmfi .w 3
.ëflø oofi mmfiwcflæmmm
¶ en? Nwé m? 2:
m\ E N
N fimflvflmuom
mwnmnw |Uovmxmmflm:flwmmm mcflflucmnmm noummwflmpmm
MOB
HHH QQMNQB
r..
noen QUAIITY
14.
7811784'3
.Uommofl Hamu Uommæ :mmm mEEHu\U0NNm muommæ fiflmßßmfi wEEHn\UOfiHH
U
.^mGmmflQmswn|OU cmmcm .m>Uv mcmmwGm:mnmEHw> wmßw ummmmufl mox ummum Q
.uommm mm> mmmum m
.@nmmUnmsmQwEmw> mwaflm mcmmflcmflwnløø Qwmsm la møummwflmumxflmomunøm ä
mmm mm m.m mmm mmm mm ,
mmm s::mm> m.m mmm mmm mm m
mmm mz m.m mmm m mmm mm
mmm mz m.m mmm mmm mm
mmm 7 mz m.m mmm mmm mm
mmm mz m.m mmm mmm mm
mmm mz m.m mmmm mmm\mmmo mm W
mmm mz m.m mmm mmm mm
mmm mz m.m mmm mmm mmm
mmm mz m.m mmmm mmm mm
mmm mz m.m mmmm mmm mmn
mmm 1 | I 1 «mm
A Eu>~ Nwlo .när 25 Tmmššmvv Û m .møummwmñwv mwššmmïu m
N mmmucwuom .mmwwoëumwmmmmm wmuwmnmm olmmmmmmwmmmswn uwflmmmmmwmm
|wmmwmmmmæmwnmuoumm nmmmmmmmwmmwëmmmm lwcønmnmšmmm/ m. |mmmmm> Ümšmxmä :mmmmmmmâmmmmmmn mommmmwmmumvm
_ .mmammmmmm
I0Q0ÉHW> ÜHDM UOHßm .mvflm/ USflHUGMSQQ .Gflfi OH .H.O.w .HGHOßMWMHMNQM QHA-m mmflßßwßmm Mwmwflmfifl FmOmmm EOHSV
mmmummmzmmm mommm m zommmmmmmmmmmmzzmommmommm mm wzmmnzmom«mmm« mmmmmm
>m mmmmmm
. 7811784-3
TABELL V
EFFEKTER AV CO-BEHANDLING FÖRE VÄRMEBEHANDLING PÅ PLATINAYTAREA
Katalysator
il
19
Q
<1:
21
Ytarea
mz/g
Begynnelse 100 tim.
140 45
40 34
60 43
d se tabell IV för behandlingsdetaljer.
_ . _.__..._......__.__......._....__.._._._
“Pøøn QHA:
Claims (16)
1. Platinakatalysator, k ä n n e t e c k n a d a v att densamma består av platinakristalliter med kolpartiklar som bä- rare därav, varvid kol fällts ut på och omkring kristalliterna för att minska migreringen av kristalliterna på kolpartiklarnas yta under påföljande behandling eller användning av katalysatorn.
2. Förfarande för framställning av en platinakatalysator enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t a v att en kata- lysator av platinakristalliter med kolpartiklar som bärare därav, underkastas en utfällning av poröst kol på och omkring platina- kristalliterna.
3. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k - n a t a v att under utfällningen uppvärmes katalysatorn i när- varo av en kolhaltig förening för sönderdelning av föreningen och bildande av poröst kol.
4. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k - n a t a v att en gas- eller ångformig, kolhaltig förening an- vändes och att katalysatorn uppvärmes i närvaro av gasen eller ångan.
5. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k - n a t a v att såsom kolhaltig förening användes koloxid.
6. Förfarande enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k - n a t a v att uppvärmning sker till temperaturintervallet 260 - 649°C och att temperaturen hålles inom detta intervall under en till sextio minuter.
7. Förfarande enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k - n a t a v att uppvärmningen sker till temperaturintervallet 260 - 427OC och att temperaturen hålles inom detta intervall under fem till trettio minuter.
8. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k - n a t a v att uppvärmningen sker till en maximumtemperatur på 37100 och att denna temperatur bibehålles under tio minuter.
9. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k - n a t a v att såsom kolhaltig förening användes en kolväte- ånga eller -gas och att uppvärmning sker till en temperatur, som är tillräckligt hög för att sönderdela kolvätet för att ut- fälla poröst kol på och omkring platinakristalliterna.
10. Förfarande enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k - n a t a v att såsom kolväte användes n-hexan, heptan, bensen, acetylen, metan eller etylen. 11. 7811784-3
ll. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k - n a t a v att såsom kolhaltigt material användes ett vatten- lösligt, organiskt material, och att för utfällningen av kol anbringas ett skikt av det vattenlösliga, organiska materialet på katalysatorn, varefter katalysatorn uppvärmes i en inert atmosfär eller vakuum för att sönderdela det organiska materia- let i skiktct, varvid poröst kol kvarlämnas på och omkring platinakristalliterna.
12. Förfarande enligt patentkrav ll, k ä n n e t e c k - n a t a v att för anbringande av ett skikt av det vattenlös- liga, organiska materialet, genomdränkes katalysatorn med en vattenhaltig lösning av det organiska materialet och torkas kata- lysatorn för att avlägsna vattnet från skiktet.
13. Förfarande enligt patentkrav ll eller 12, k ä n n e- t e c k n a t a v att såsom kolhaltigt material användes sackaros.
14. Förfarande enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k - n a t a v att uppvärmning sker till ett temperaturintervall på 427 - 649OC och att temperaturen hålles inom detta intervall under en halv till sex timmar.
15. Förfarande enligt något av patentkrav 2 - 14, k ä n n e- t e c k n a t a v att katalysatorn efter utfällning av kol utsättes för en värmebehandling i en inert atmosfär eller vakuum inom ett temperaturintervall på 816 - 1232°C och att tempera- turen hålles inom detta intervall under en halv till sex timmar.
16. Förfarande enligt patentkrav 15, k ä n n e t e ç k - n a t a v att upgvärmning sker till temperaturintervallet 899 - 96o°c och att temperaturen hållas inom detta intervall under tre kvarts till en och en halv timme. :room QUALITY
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US85428377A | 1977-11-23 | 1977-11-23 | |
US85428677A | 1977-11-23 | 1977-11-23 | |
US05/854,284 US4137372A (en) | 1977-11-23 | 1977-11-23 | Catalyst and method for making |
US05/854,285 US4137373A (en) | 1977-11-23 | 1977-11-23 | Platinum catalyst and method for making |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE7811784L SE7811784L (sv) | 1979-05-24 |
SE439438B true SE439438B (sv) | 1985-06-17 |
Family
ID=27505919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE7811784A SE439438B (sv) | 1977-11-23 | 1978-11-15 | Platinakatalysator och forfarande for dess framstellning |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5482394A (sv) |
BR (1) | BR7807532A (sv) |
CH (1) | CH638693A5 (sv) |
DE (1) | DE2848138A1 (sv) |
DK (1) | DK155575C (sv) |
ES (1) | ES475293A1 (sv) |
FR (1) | FR2409792B1 (sv) |
GB (1) | GB2008429B (sv) |
IL (1) | IL55885A (sv) |
SE (1) | SE439438B (sv) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6415809A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-19 | Fuji Electric Co Ltd | Monitor system for working time of control panel |
JP4061573B2 (ja) * | 2001-05-18 | 2008-03-19 | ソニー株式会社 | 導電性触媒粒子の製造方法及びガス拡散性触媒電極の製造方法、並びに導電性触媒粒子の製造方法に用いる装置 |
JP4061575B2 (ja) * | 2001-06-01 | 2008-03-19 | ソニー株式会社 | 導電性触媒粒子及びその製造方法、ガス拡散性触媒電極及び電気化学デバイス |
JP2007050319A (ja) * | 2005-08-16 | 2007-03-01 | Ritsumeikan | 複合触媒粒子 |
JP4435863B2 (ja) | 2008-04-14 | 2010-03-24 | パナソニック株式会社 | 表面ナノ構造を有する酸素極を備える燃料電池 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2358359A (en) * | 1939-05-17 | 1944-09-19 | Colorado Fuel & Iron Corp | Active carbon production |
GB1018373A (en) * | 1963-03-26 | 1966-01-26 | Du Pont | Hydrogenation catalysts |
US3979329A (en) * | 1969-12-12 | 1976-09-07 | Johnson Matthey & Co., Limited | Carbon molecular sieve catalyst |
US3881957A (en) * | 1972-03-17 | 1975-05-06 | Universal Oil Prod Co | Electrochemical cell comprising a catalytic electrode of a refractory oxide and a carbonaceous pyropolymer |
US3964933A (en) * | 1974-04-08 | 1976-06-22 | Exxon Research And Engineering Company | Carbon article including electrodes and methods of making the same |
US4028274A (en) * | 1976-06-01 | 1977-06-07 | United Technologies Corporation | Support material for a noble metal catalyst and method for making the same |
-
1978
- 1978-11-01 GB GB7842723A patent/GB2008429B/en not_active Expired
- 1978-11-06 IL IL55885A patent/IL55885A/xx unknown
- 1978-11-06 DE DE19782848138 patent/DE2848138A1/de active Granted
- 1978-11-13 CH CH1161978A patent/CH638693A5/de not_active IP Right Cessation
- 1978-11-15 SE SE7811784A patent/SE439438B/sv not_active IP Right Cessation
- 1978-11-16 BR BR7807532A patent/BR7807532A/pt unknown
- 1978-11-21 JP JP14405178A patent/JPS5482394A/ja active Granted
- 1978-11-22 DK DK521478A patent/DK155575C/da active
- 1978-11-22 ES ES475293A patent/ES475293A1/es not_active Expired
- 1978-11-23 FR FR7833040A patent/FR2409792B1/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES475293A1 (es) | 1980-04-01 |
DE2848138C2 (sv) | 1989-08-03 |
FR2409792B1 (fr) | 1986-05-16 |
SE7811784L (sv) | 1979-05-24 |
BR7807532A (pt) | 1979-07-24 |
FR2409792A1 (fr) | 1979-06-22 |
DK155575C (da) | 1989-09-18 |
IL55885A (en) | 1981-11-30 |
DK521478A (da) | 1979-05-24 |
GB2008429B (en) | 1982-04-28 |
DE2848138A1 (de) | 1979-06-13 |
JPS5748258B2 (sv) | 1982-10-15 |
JPS5482394A (en) | 1979-06-30 |
IL55885A0 (en) | 1979-01-31 |
GB2008429A (en) | 1979-06-06 |
DK155575B (da) | 1989-04-24 |
CH638693A5 (de) | 1983-10-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Moiroux et al. | Adsorption phenomena in the NAD+/NADH system at glassy carbon electrodes | |
EP3060701B1 (en) | Electrochemical cell containing a graphene coated electrode | |
EP2613389B1 (en) | Lithium air battery | |
Watanabe et al. | Electrocatalysis by ad-atoms: Part XIII. Preparation of ad-electrodes with tin ad-atoms for methanol, formaldehyde and formic acid fuel cells | |
JPS609858B2 (ja) | 貴金属触媒用担体材料の製造方法 | |
SU791204A3 (ru) | Способ приготовлени катализатора дл электрохимического окислени водорода или восстановлени кислорода | |
US4137373A (en) | Platinum catalyst and method for making | |
JPH10302807A (ja) | コーティング及びローリングの混合法による燃料電池の電極製造方法 | |
EP3764443A1 (de) | Katalysator für die sauerstoffentwicklungsreaktion bei der wasserelektrolyse | |
SE439438B (sv) | Platinakatalysator och forfarande for dess framstellning | |
US4137372A (en) | Catalyst and method for making | |
US3320093A (en) | Method of forming a carbon containing fuel cell electrode | |
JP3943151B2 (ja) | 電気化学プロセス用電極及び該電極の使用方法 | |
JP2005501177A (ja) | 電気化学的反応電極、製造方法、及びその適用機器。 | |
CN109193000B (zh) | 一种空气电池用电催化剂及其制备方法和应用 | |
GB2039956A (en) | Surface activated functional materials and a method of producing the same | |
US3284332A (en) | Fuel cell electrode | |
KR20160135575A (ko) | 바나듐 레독스 흐름전지용 탄소펠트 전극 및 이의 제조방법 | |
JP2002500806A (ja) | ゼオライト膜を有する燃料電池のような電解反応器 | |
JPH06132034A (ja) | リン酸形燃料電池の合金触媒とその製造方法 | |
Mojović et al. | Introduction of Pt and Pd nanoclusters in zeolite cavities by thermal degradation of acetylacetonates | |
US3679481A (en) | Process of manufacturing sintered carrier type negative electrodes for alkaline storage cells | |
US3242011A (en) | Method of making fuel cell electrodes | |
JPS60133662A (ja) | 燃料電池のガス拡散電極の製造方法 | |
RU2525543C1 (ru) | Способ получения нановискерных структур оксидных вольфрамовых бронз на угольном материале |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 7811784-3 Effective date: 19900706 Format of ref document f/p: F |