TW522602B - Catalytic hydrogen storage composite material and fuel cell employing same - Google Patents

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Description

)22602
五、發明說明（/ ) 相關申請案 本發明為Ovshinsky等人於2000年3月13曰申請 之申咐中之美國專利申請案序號ΙΑ 〇9/524，ΐι6，題為” 新穎之鹼性燃料電池，，之部分接續申請案。 5 〃 發明領域 本發明關於含1)儲氫材料及2)額外的催化材料之 複合儲氫材料。本發明之催化材料係以無序的不平衡材 料為基礎，其經設計為具快速動力學、高密度之催化活 性區、耐毒害及長操作時間。本複合材料不僅適用於儲 氫’且亦甩作燃料電池之陽極材料及特別地適合〇v〇nic 立即啟動燃料電池。 發明背景 15 本案揭示儲氫材料及燃料電池，可克服其廣泛利用 之阻礙。意即，藉由此中不含昂貴的貴金屬材料，本案 發明者已解決存在於目前儲氫及燃料電池技術之主要障 礙。這些障礙包含：儲氫容量、需要的催化活性、離子 傳導性、耐腐蝕性及對不同氣體之提高的耐毒化效果。 20此外，這些材料必須是低成本，不含貴金屬，因此，燃 料電池可廣泛地使用。藉由使用不含貴金屬之活性材 料，存在於燃料電池之陽極具有催化材料及儲氫材料（提 供立即啟動）。此燃料電池可立即啟動且可從例如再生 制動過程儲存再捕獲之能量。材料是強固耐用及耐毒宝 25 的。藉由經驗證的低成本製造技術，例如目前用於製造 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I-------· I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 90· 11. 2,〇〇〇 5226〇2 B7 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 25 發明說明（工） Ovonic Ni-MH電池者，容县傲 ^ ^ , 襄作電極。碳從陽極去除（在 先則技藝中其容易氧化為― ^ φ ^ ，、、、一乳化碳），因而有助於去除 燃料電池電極之碳酸鹽毒宝。 # ° &極之儲虱材料夠緻密以 阻止一氣化碳經由氫姆料#格λ不& 轧燃料机進入電解液，但容許氫通 k，以充當氲栗浦。本辦料雷 馮計冤池有提兩的效率及能量可 利用性（較高電壓及電流）及齄IM ± 电々0及顯者改善之操作溫度範圍 (從二2:至150。〇。本發明之燃料電池系統提供燃料電池 於能量製造/消耗市場之所有部門之廣泛制性，因而 進一步促進運用氫之經濟的實現。此中運用氫之經濟的 基礎結構揭示於Ovshinsky等人於年u月22曰 申請之題為”運用氫之生態系統’’之美國專利中請案序號 S.N.09/444,810(‘810申請案），其合併於本案以為 藉由克服迄今視為無法解決之化學、物理、電子及催化 障礙之儲氫合金，基礎結構亦成為可能。這些合金完全 地描述於Ovshinsky等人於1999年u月6日申請之題 為”使運用氫之生態系統成為可能之高儲氫容量合金，，之 申請中的美國專利申請案序號S.N· 09/435,497(4497申 請案），其合併於本案以為參考。 由於世界的人口膨脹及其經濟提高，二氧化礙的大 氣濃度逐漸加熱地球造成氣候變化。然而，全球的能量 系統不斷地遠離富含碳之燃料（其燃燒產生有害氣體）。 專豕表不'一氧化碳的大氣含ΐ在下一世紀末可能為前工 業時代的二倍，但他們也表示除非以進行超過1〇〇年之 朝低碳燃料之趨勢，否則含量將更為高。再者，化石燃 料造成污染且為國家間戰略軍事鬥爭之導致因素。再 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------- ^--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 90. 11. 2,000 522602
五、發明說明（3 ) 者’波動的能量成本為遍及全球之經濟不穩定的來源。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 在美國，經估計朝低碳燃料兼具較大能量效率之趨 勢自1950年以來對每一單位之經濟產量而言，降低約 一半之湧出碳量。因此，能量系統之脫碳作用為從最近 5 20年之系統分析所顯露之唯一最重要的事實。 經預測此種發展在21世紀末將製造出不含破的能 量系統。本發明為對縮短此期間至數年為必要之另一種 產物。最近’氫已用於汽車、卡車及工廠之燃料電池， 正如其已提供電能予太空船。然而，隨著儲存及基礎結 10構的問題解決（參見’810及’497申請案），氫將亦提供適 用所有燃料需求之普遍的不含氫燃料。 一個戲劇性的轉變目前已出現，其中全球暖化及氣 候變化的問題目前為公認的，且經致力解決。因此，非 常令人鼓舞的，一些全球的最大石油公司目前宣稱他們 想要協助解決這些問題。許多美國人誓言找尋方法降低 其電廠之大氣有害物。世界最大的化學公司DuPont甚 至宣稱其在十年内將自願地降低溫室氣體排放至其 1990量之35%。汽車工業，其為對溫室氣體及其他污 染物之主要貢獻者（雖然其車輛特別降低排放），目前已 認識到改變是必須的，證據為其電動及混成車輛。 氫是”最終燃料’’。事實上’未來其被視為”THE，，燃 料。氫為宇宙中最豐富的元素（超過95%)。氫可提供我 們星球不耗盡的乾淨能源，其可由許多方法製造。藉由 使用主題受讓人之發明，氫可以固態型式於卡車、火車、 船舶、游艇等中儲存及傳送（參見’81〇及’497申請宰）。 5 15 20 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 9〇· 11. 2,〇〇〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
522602 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 玉、發明說明（) 例如，承載15公噸氫化物材料之卡車將含1050公斤（假 設7重量％儲存）之氫，其為412,〇〇〇標準立方英呎之氫。 此為供應175輛車（以6公斤/車）之足夠的燃料。假設i 公噸的氫化物佔據1立方公尺之體積，且加入額外33% 5體積供冷卻，則承載材料之卡車需要約2〇,〇〇〇升之體 積。 燃料電池為一種將經供應的氣體直接轉換為電能 之能量轉換裝置。研究者已積極地研究燃料電池，以利 用燃料電池之潛在的高能量產生效率。燃料電池的基本 單元為具有一個陰極、一個陽極及一個適當的電極之電 池。燃料電池有許多潛在的應用性（例如供應運輸車輛 電力、取代蒸汽渦輪機）及各種的電源供應應用。雖然 其表面上具簡單性，但是許多的問題妨礙燃料電池之廣 泛利用。 目前大部分的研究與發展集中於ρ·ΕΜ·(質子交換 膜）燃料電池。Ρ·Ε·Μ·燃料電池遭受相當低的轉變效率， 且有許多其他的缺點。例如，系統之電解液是酸性的。 因此’貴金屬觸媒為系統電極之最合適的活性材料。遺 憾的是，不僅貴金屬昂貴，且其亦易受許多氣體，特別 是一氧化碳（co)毒害的影響。再者，由於ΡΕΜ·燃料 電池之酸性本性的緣故，建構燃料電池之剩餘材料需要 與此種環境相容，再度地提高其成本。質子交換膜本身 相當昂貴，且由於在低於80°C之溫度下具低傳導性之 緣故，其固有地限制Ρ·Ε·Μ·燃料電池之電力效能及操 作溫度範圍（在低溫下，Ρ·Ε·Μ幾乎不起作用，不似本 10 15 20 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 90. 11. 2,000 --------------------訂--------- <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 522602 A7 ---------B7 ______ 五、發明說明（r) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明之燃料電池）。再者，膜對高溫敏感，同時在120 c開始軟化。膜的傳導性取決於水分且在較高溫度下變 乾，因而造成電池衰退。因此，對PEM•燃料電池有 許多缺點，使其有些不適合商業/消費者使用。 5 習用的驗性燃料電池有超越Ρ·Ε·Μ·燃料電池之一 些優點，因為其具有較高的搡作效率、其使用較低成本 的材料及其不需昂貴的膜。鹼性燃料電池亦具有相對上 較咼的電解液中之離子傳導性，因此其具有遠較大的電 力谷塁。由於傳統的驗性燃料電池較ΡΕΜ燃料電池對 10 /JHL度更不敏感，傳統的鹼性燃料電池電極之鉑活性材料 在低溫下變得非常無效率。遺憾地，傳統的鹼性燃料電 池在二個電極中依舊使用昂貴的貴金屬，其如同在 Ρ·Ε·Μ·燃料電池中，易受到氣態污染物毒害的影響。傳 統的鹼性燃料電池易受到從c〇2(藉由陽極碳基材之氧 15化作用所製或經由在電極上使用之燃料及空氣中之不純 物所導入）之碳酸鹽形成作用的影響。碳酸鹽形成作用 阻塞電解液/電極表面且降低/消除其活性。本發明此中 所述者排除此來自陽極之問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 燃料電池，類似電池，係藉由使用電化學反應操 20作。不似電池（其中化學能儲在電池内），燃料電池通常 從電池外部供應反應物。除了電極損壞外，只要供應燃 料（較佳為氫及氧化劑（通常為空氣或氧氣）)及去除反應 產物，則電池持續操作。 燃料電池提供許多對内燃機或發電機系統重要的 25優點。這些包含相對高效率、環境乾淨操作（特別是當 _ 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ 繁 -~—--- 1 ’ 90. 11. 2,000 522602 A7 五、發明說明（心） 使用氫為燃料）、高可靠性、少運轉部件及安靜的操作。 燃料電池潛在地較傳統以Carnot循環為基礎之電源更 具效率。 一般燃料電池的主要成分為供氫氣氧化之陽極及 5供氧氣還原之陰極，二者位於含電解液（例如鹼性電解 溶液）的電池中。通常，氫氣及氧氣分別經由多孔性陽 極及陰極通入，且與電解液接觸。供陰極及陽極所用之 特殊的材料是重要的，因為其必須充當使反應發生之有 效率的觸媒。 在齡:性燃料電池中，存在於電解液中之氫燃料及氫 乳離子（0H )間之反應在陽極發生，其經反應形成水且 釋放電子： 10 15 應 H2 + 20H- 2H20 + 2e- 在陰極上，氧氣、水及電子於陰極觸媒存在下反 以降低氧氣及形成氮氧離子（0H-): -------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〇2 + 2H20 + 4e -> 40H· 20 電子流係用來提供電能予外接陽極及陰極之負 載。 應注意到鹼性燃料電池之陽極觸媒必須不止催化 H+離子與OH-離子之反應以產生水。最初陽極必須催化 25 及加速自112之H+離子及e之形成。此經由自分子氫形 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 90. 11. 2,000 5226〇2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（；？） 成原子氫而產生。總反應為（其中M為2MH M + 2H+ + 2e- 〇 u. e 2 — 因此，％極觸媒必須不僅有 率地催化在電解液界面之水 、僅有效 |L x ^ /成作用，亦必須有效率 地分解分子氳為離子氫。藉由 另双手 c ^ 精由使用傳統的陽極材料，經 f解的虱是過渡的，同時氫原子可容易地重組而形成氫 (倘右其在乳化反應中未快速地使用）。藉著本發明之立 即啟動燃料電池之儲氫陽極材料，只要其產生則氣陷入 氫化物形式，且接著如所需用以提供電力。 除了在二界面具催化有效率性外’觸媒材料必須耐 驗性電解液之腐錄。若無此種耐腐㈣，則電極將很 快地屈服於惡劣的環境，且電即將快速地失去效率及失 效。 一種先前技藝之燃料電池陽極觸媒為鉑。鉑即使具 良好的催化性質’但非常不適合大規模的商業用途作為 燃料電池陽極，因為其具極高的成本。再者，貴金屬觸 媒（如鉑）亦無法從通常含於氫燃料流之不純物取出污染 物。這些不純物可包含可能存在於氫燃料之一氧化碳或 含於電解液之污染物（例如通常含於未處理之水中的不 純物，含鈣、鎂、鐵及銅）。 以上污染物可能造成通常所稱之，，毒害，，效果。毒害 出現在因不變地含於燃料電池中的毒物使材料之催化活 性區變暗及失活的地方。一旦催化活性區失活，其不再 有效地充當供陽極上進行有效率之氫氧化作用之觸媒。 陽極的催化活性因而降低，因為總體之有效催化活性區 因毒害而顯著地降低。此外，催化活性之降低造成在陽 10 15 20 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 90. 11. 2,0〇〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
522602 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（孑 極上之過電壓，且因而電池具更低效率，明顯地提高操 作成本。過電壓是電極電位與其平衡電位之間的差過 電壓的物理意義為在陽極上克服通過電流之電阻（電荷 轉移電阻）所需的電壓。過電壓代表不想要的能降，其 5 提高燃料電池的操作成本。 ^ 在相關的研究，美國專利第4,623,597號及其子案 (所揭示者合併於本案以為參考）中，本案發明人之一y S— R. 0vshinsky帛一次揭示無序之多&分儲氫材 料，以用作電化電池之負電極。在此專利中，—ky 說明無序材料可如何量身定做（即原子上建造），以大大 地提高儲氫及可逆性質。此種無序材料是非結晶、微晶、 中間範圍整齊性及/或多晶（缺少長範圍之組成整齊 性）’其中多晶材料包含拓樸、組成、轉變及位置改質 作用及無序性。這些無序材料的架構由一±基質及一種 或多種合併於該主基質之元素或改質劑。改質劑增進所 生成產物之無序性，因而產生較大數目及範圍之催化活 性區及儲氫區。 ‘597專利之無序電子材料為藉由許多技術從低重 量、低成本元素戶斤構纟，其媒保最初+平衡的亞穩相形 成’因而造成高能量及電力密度及低成本。所生成之低 成本、南能量密度之無序材料使電池得以最有利地用作 二級電池，但亦如原電池。 ‘597專利之材料的局部結構及化學整齊性之量身 定做對於獲得所欲之性質是相當重要的。‘597專利之 經改善性質的陽極係藉由運用合併經選擇的改質元素至 _ 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（〗1G X 297公爱了 10 15 20 25 90. 11. 2,000 --------^--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 522602 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（，） 主基質中之局部化學整齊性及局部結構整齊性而實現， 、產生所欲的無序結構。無序性提供材料内的自由度（同 時為種類及數目），其在傳統的材料中是不可行的。這 些自由度明顯地改變材料的物理、結構、化學及電子環 埏597專利之無序材料具有產生大量活性區之所欲 的電子組態。儲存區的本性及數目獨立地從催化活性區 設計。 由於不同的鍵結組態可得，多軌域的改質劑，例如 過渡元素，提供相當大數目之儲存區，因而造成能量密 度的提高。改質技術特別地提供獨特的鍵結組態、執域 重疊及因而之各種的鍵結區。由於不同的軌域重疊程度 及無序性結構之緣故，於充/放循環或靜止期間少量的 結構重組出現於其間，造成長循環及耐儲壽命。 ‘597專利之經改善的電池包含具有量身定做之局 部化學環境之電子材料，其經設計為在高電荷輸出下產 生高電化學充電及放電效率。藉由使用根據，597專利 可經其他元素改質以產生明顯提高電催化活性區及儲氫 區密度之主&質㈣，使局部&學環境的運用成為可 能。 ‘597專利之無序材料經設計為具有獨特的電子組 態，其起因於組成原子及其不同的執域之改變的三維交 互作用。無序性來自原子的組成、位置及轉變關係。依 照與這些執域的交互作用，使用經選擇的元素進一步使 無序性改質，以便產生所欲的局部化學環境。 10 15 20 這些組態所產生的内部形態亦提供原子及離子之 25
90· 2,〇〇〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------^---------. 522602 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（丨〇 t 選擇性擴散。揭示於‘597專利之發明使這些材料對特 定用途是理想的，因為可獨立地控制催化區及儲氫區之 種類及數目。所有上述的性質不僅造成重要的量差，同 時也疋量地改變材料，因而產生獨特的新材料。 無序性可為以組成或組態無序性形式（遍及整體材 料或材料的許多區域所提供）之原子本性。 無序性亦可精由於材料内產生微小相而導入，憑藉 一相對於另一相的關係，其與原子級之組成或組態無序 性極相似。例如，無序材料之產生可藉由導入不同種類 之結晶相的微小區，或藉由導入非結晶相之區域，或除 了結晶相外導入非結晶相之區域。這些不同相間的界面 可提供富含局部化學環境（提供電化學儲氫之許多所欲 區域）之表面。 這些相同的理論可適用於單一結構相内。例如，藉 由使用Ovshinsky無序理論於原子或微小級，將組成無 序性導入材料中，可以經計畫的方式徹底地改變材料， 以獲得重要的經改善及獨特的結果。 一個改善燃料電池之電極材料的嘗試具體呈現於 Wilkinson等人之美國專利第5,795,669號。此中揭示 含二種觸媒材料之複合電極材料。材料之一含活性氣體 觸媒，且另一材料含活性電化學觸媒。遺憾地，所揭示 的材料皆無法儲氫，且就其本身而論，不適合作為燃料 電池之氳的内建起始化供應者。 直到現在，僅〇vshinsky(於美國專利第4 487 818 25號，所揭不者合併於本案以為參考）已使用Ovshinsky 5 10 15 20 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 90. 11. 2,000 5226〇2 A7 B7 五、發明說明（丨丨） 理論之原子工程量身定做獨特地及顯著地進展燃料電池 技藝的材料。特別地需要一種容許電池在廣泛範圍下操 作之材料，因而此種燃料電池可符合一般消費者使用。 亦需要一種容許燃料電池逆向操作為電解器之材料，以 $ 便利用/健存經再捕獲的能量。最後，在技藝中需要一 種容許燃料電池藉由内部燃料來源立即啟動之材料。所 需的材料之一為不貴的儲氫陰極材料，其高度催化分子 氫的分解作用及從氫及氫氧離子之水的形成作用，以及 耐電解液的腐蝕性、耐反應物流之毒害及可在廣泛的溫 度下工作。亦需要者為使用非貴金屬觸媒材料結合於本 發明之儲氫材料，以增進氫的分解作用及氫的氧化作 用。·· 10 15 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 20 25 發明概述 本發明之目的為一種儲氫複合材料，其同時使用： 1)一種儲氫合金，其具有供從分子氫形成原子氫之極佳 的催化活性、對從氫離子及氫氧離子之水的形成作用之 顯著的催化活性極具有對驗性燃料電池之驗性電解液之 卓越的耐腐蝕性；以及2)—種額外的催化材料，其增 進分子風成為原子氫之分解作用及/或從氫離子及氫氧 離子之水的形成作用。 催化材料係藉由改質技術從不平衡之亞穩高度無 序材料所形成。改質技術（提供具有高程度無序性之不 平衡材料）提供氫之氧化反應之獨特的鍵結組態、軌域 重叠及因而之各種的催化活性區。改質技術涉及量身定 90· 11. 2,000 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
13 A7 B7 10 15 五、發明說明（k) 做本發明之材料的局部結構及化學整齊性，且對獲得所 欲之性質相杳番 口 田里要。如同具長範圍整齊性之結晶材料， 可使用僅具有小範圍整齊性之非結晶材料，但是其中結 冓5虞重地改質以提高催化活性區之密度超過先前 5 可得者。 、屋改善的催化活性係藉由合併經選擇之改質元素 於經選擇之主基質以產生所欲之無序結構，以運用局部 化學整齊性及因而局部結構整齊性而實現。無序多成分 材料可為、⑺構上非結晶、多晶（但缺少長範圍之整齊性） 或微晶i或非結晶相及多晶或微晶相之密切混合物。 、屋里身疋做的材料包含一種具有至少一種過渡元 素之主基貝，及至少一種以不平衡方式通入主基質之至 少-種改質it素。依此方式合併改質元素提供材料之所 欲的無序結構，同時產生許多充當燃料電池陽極中供氫 氧化反應之催化活性區用之局部結構及化學環境。鎳為 種特別適〇形成主基質的過渡元素。較佳之改質元^ 的一些實例包含過渡元素（例如Ti、v、Mo及Zr)及其 他元素（例如Mg、Si或A1)。最有效的合金為Ni_Ti_M〇 合金。 本發明之第二個目的為使用複合儲氫材料為具有 立即啟動能力及可接受再捕獲能量（藉由反向操作為電 解器之再生制動之能量）之燃料電池之陽極材料。立即 啟動之燃料電池有提高的效率及電力可利用性（較高電 壓及電流）及顯著改善之操作溫度範圍（從-2〇至15〇 °c)。本燃料電池使用複合陽極活性材料，其包含具儲 --------------------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 25
522602 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（丨3 ) 氫容量之活性材料及非儲存之催化活性材料。陽極材料 為低成本，不含貴金屬。陽極材料是強固耐用及耐毒害 的。藉由經驗證的低成本製造技術，陽極材料容易製造。 此中陽極排除使用碳，因而有助於去除燃料電池電極之 5 碳酸鹽毒害。 用於本立即啟動電池之陽極之儲氫合金可逆地吸 收及釋放氫，且具有快速的氫化反應速率及長的耐儲壽 命。儲氫合金較佳為選自包含鹼土 /混金屬合金、锆合 金、鈦合金及其混合物或合金之群組。較佳之儲氫合金 各为布遍及其顆粒之氧化表面之富含催化之鎳區域。催 化之鎳區域為直徑50_70埃且在2_3〇〇埃附近變化（較 佳為從5(M〇〇埃）。此種合金具有以下組成： (基材合金）aCobMneFedSne 其中基材合金含〇·1至60原子百分比Ti、〇」至4〇原 子百分比Zr、〇至60原子百分比v、〇·ι至57百分比 Ν!及〇至56原子百分比Cr ; b為〇至〇 75原子百分 比；c為13至17原子百分比；d為〇至3·5原子百分 比，e為〇至1·5原子百分比；及a+b+c+d+e^lOG原子 百分比。 20 圖式簡單說明 圖1為用於本發明之燃料電池之燃料電池陽極之格 式化示意說明； 圖2為本發明之立即啟動鹼性燃料電池之格式化示 25 意說明； 10 15
90. 11. 2,000 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--------- 522602
五、發明說明（（Ψ ) 圖3為使㈣氫活性材料之轉電池的電壓降（Δν) 對電流的圖形’特別顯示者為無氫流動之立即啟動模式 (曲線a)及當氫流動時之正當猫 5 町心主常刼作模式下之效能（曲線 b);及 ' /圖為、口本發明之立即啟動鹼性燃料電池能量供 應系統之格式化示意說明。 發明詳逑 本發明關於-種儲氫複合材料，其同時使用：^一 10種儲氫合金，其具有供從分子氫形成原子氫之極佳的催 化活性、㈣氫離子及氫氧離子之水的形成作用之顯著 |的催化活性及具有對驗性燃料電池之驗性電解液之卓越 的耐腐蝕性；以及2)—種額外的催化材料，其增進分 子氫成為原子氫之分解作用及/或從氫離子及氳氧離子 15之水的形成作用。此種複合材料特別適合用作高電力之 立即啟動燃料電池之陽極材料。 除了儲氫材料外，本發明之複合材料包含一種催化 材料。此材料不能儲氫，但對於分子氫成為原子氫之分 解作用及/或從氫離子及氫氧離子之水的形成作用具催 20化活性。這些材料係以獨特的催化方法為基礎。該方法 涉及設計具有量身定做之產生所欲催化性質之局部化學 環境之多成分無序材料。陽極經設計為具高密度活性 區、耐毒害及長操作時間，以便提供有效率之低成本燃i 料電池操作。藉由使用主基質（其根據本發明為以至少 25 種改質元素於結構上改質，以造成各種鍵結重組，俾| 本紙張尺度適用中_家標準（CNS)A4規格（21G χ 297公爱） --------訂---------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 90. 11. 2,000 522602 A7 五、發明說明（丨Γ) 提供大大提高之催化活性區密度），使得運用局部結構 及化學環境以提供催化活性區為可能。隨著較大密度的 催化活性，氫分解作用及/或氧化反應更容易地出現， 以容許更有效率的反應及因而降低之例如燃料電池之操 5作成本。 提高數目之催化活性區不僅提高給定量氫之能量輸 出，同時使材料更耐毒害成為可能。其係由於以本發明 之催化材料，某些數量之催化活性區可犧牲於毒物之效 果，同時大量的未毒害區依舊保留活性以提供所欲的催 10化性。再者，一些毒物因鍵結至其他區域而失活，未影 響活化區。 ' 本發明之無序催化材料，不似結晶材料之特殊及堅 硬的結構，係理想地適合操縱，因為其未受限於晶格之 對稱性或理想配比。藉由移走從具有受限之結晶對稱性 之材料’根據本發明選擇性地改質以實現有關氯氧化作 用之局部結構化學環境的顯著改變，以增進陽極材料之 催化性質是可能的。本發明之無序催化材料可在本質上 連續範圍之改變百分比之改質元素中經改質。此能力使 得欲藉由改質元素運用之主基質得以量身定做或建造且 適當催化性質之材料。此與通常具非常有限範園之理續 配比之結晶材料形成對比’且因而控制此種結晶材料: 化學及結構改質作用之連續範圍是不可能的。 在根據本發明之無序催化材料中，起因於孤 微孔隙、懸吊鍵及未填滿或空軌域間之最近鄰交互作用 獲得獨特的電子組態是可能的。這些獨特的電子組Π 15 20 25 本紙張尺度刺巾_家標準（CNS)A4規格― 17 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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90. 11. 2,000 請 先 閱 讀 背 Sj 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁
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90. 11. 2,000 522602 A7
90. 11. 2,000 522602 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（I? / γ气從其來源通過電極材料。因此，部分陽極，表面且 從表面稍微向内）與電解液接觸，且經作用使氫氧化（提 供電子卜同時陽極材料之剩餘物（含表面5)提供分子氫 之分解作用及儲存經分解之氫以供在表面6進一步氧 5 化。 本發明之發明的陽極活性材料3使用本發明之儲氫 複口物。較佳的儲氫合金為不論儲氫容量可可逆地吸收 釋放風且具有快速的氫化反應速率、於電解液中良 好的安疋性及長的耐儲壽命者。應注意藉由儲氫容量， 其代表材料以穩定形式儲存氫（以高於微量之某些非零 里）。_佳之材料將儲存約〇1重量％之氫或更多。較佳 為，合金含例如稀土/混金屬合金、锆合金及/或鈦合金 或其混合物。陽極材料甚至可堆層，因而於氫輸入面5 上之材料為由經特殊設計對分子氫分解為原子氫具高催 化性之材料所形成，同聘在電解液界面6上之材料經設 計為對從氫及氫氧離子形成水具高催化性。 本案發明人發現某些儲氫材料特別適合用作鹼性燃 料電池陽極材料。有效的儲氫材料具有對從分子氫形成 氫離子之極佳的催化活性，且具有對從氫及氫氧離子形 成水具較佳的催化性。除了具有卓越的催化容量外，該 材料亦具有對燃料電池之鹼性電解液之極佳的耐腐蝕 14。在使用中’合金材料充當1)遍及陽極本體之分子 氫分解觸媒；2)水形成觸媒，在陽極的表面6從氫及氫 氧離子（自水性驗電解液）形成水，·及3)内部儲氫緩衝 25劑，以確保氫離子快速供應在表面6總是可行的（該容 10 15 20
--------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 90. 11. 2,000 522602 A7 B7 五、發明說明（w) 量適用於例如燃料電池啟動及再生能量捕獲之條件，將 在以下討論）。 用作陽極材料之特殊合金為分布遍及氧化表面之 直徑50-70埃之富含催化之鎳區域，其在2_3〇〇埃附近 5變化，較佳為從5〇-1〇〇埃。由於這些鎳區域之緣故， 這些材料顯示出顯著的催化性及傳導性。於，591專利 之合金中的Ni區之密度提供具有富含Ni表面之粉末 顆粒。具有富含Ni之最佳合金具有以下組成： (基材合金）aCobMneFedSne 其中基材合金含〇·1至60原子百分比丁卜〇1至4〇 原子百分比Zr、〇至60原子百分比ν、〇丨至57百分 比Ni及〇至56原子百分比Cr ; b為〇至〇75原子百 分比；c為13至17原子百分比；d為〇至·3·5原子百 分比，e為〇至ι·5原子百分比；及a+b+e + d+e=i〇〇原 子百分比。 ' 基質成分4充當電導體，且亦可充當支持構件。例 如，倘若粉狀導電材料（例如鎳、鎳合金、銅、銅合金 或碳）混合至活性材料3，則此材料可充當導電材料， 但就其本身而言未提供電極材料之任何支持作用。 較佳為，基質材料同時充當電導體及支持結構。電 極可藉由壓擠活性材料為多孔性金屬基材而形成。可藉 =提高電極之多孔性金屬基材提高電極之傳導性。^ 节，多孔性金屬基材包含但不限於篩網、網栅、發泡 墊、落、片或膨脹金屬。較佳為，供電極使用之多孔性 金屬基材為篩網、網柵、發泡物或膨脹金屬。此基板可 10 15 20 25 I__ 22 本紙張尺度適时國國家標準以篇規格（21{) χ挪公爱） 9〇· 2,〇〇〇 522602 A7 五、發明說明（d) 由任何具導電性及耐電解液之腐蝕或化學侵襲之材料形 成。鎳或鎳合金為極佳的材料，然而供高電力應用時， 其可能還是太具電阻性。因此，當需要高電力時，基板 係由銅、鍍銅之鎳或銅-鎳合金所形成如美國專利第 5 5,856,047 號（Venkatesan 等人）及第 5,851，698 號 (Reichman等人）所教示，所揭示者合併於本案以為參 考。如此中所使用，”銅，，一詞代表表示純銅或者是銅之 合金，且，，鎳，，代表純鎳或者是鎳的合金。使用銅形成電 極之多孔性金屬基板有許多重要的優點。銅為極佳的電 導體。因此，其作為基板材料之用途降低陽極之電阻。 由於内部散熱作用之緣故，此降低浪費的燃料電池電力 之量，因而提供具有經提高之輸出電力之燃料電池。銅 亦為可延展的金屬。經提高之基材延展性使基材更可靠 地支持壓至基材板面之活性儲氫材料。於活性材料經壓 成基板後，此減少燒結電極之需求，因而精簡及降低陽 極製程之成本。 陰極含一種活性材料成分，其對分子氧分解為原子 氧具催化性、對從水及氧離子形成氫氧離子（〇H_)具催 化性、對電解液具耐腐蝕性及耐毒害。有效用作陰極中 之活性材料為在一個主基質（包含至少一種過渡金屬元 素，其藉由合併至少一種改質元素而經結構上改質以提 高其催化性質）。 此種材料揭示於1984年2月7日公告之〇vshinsky 等人之美國專利第4,430,391號（‘391)，其合併於本案 以為參考。此種催化體係以無序的不平衡材料為基礎 10 15 20 25 I_ —_ 23 本紙張尺度剌規格（21Q χ 297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --------^--------- 90. 11. 2,000 522602 A7 --------B7 ____ 五、發明說明（^ ) 設什為具阿畨度之催化活性區、耐毒害及長操作時 間。改質元素（例如1^、八1、〖、〇：8、1^、1^、（：及〇) 係結構上使含一種或多種過渡元素（例如Mn、Co及Ni) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之主基質的局部化學環境改質，以便形成陰極之催化材 ；這二低的過電壓之催化材料提高使用其之燃料電池 的操作效率。 陰極係與習用使用鉑觸媒之陰極相同之方法形 成、，但是以上所述之非貴金屬觸媒取代鉑。非貴金屬觸 媒為經細分散及分布遍及似多孔墊材料。此材料可有或 10無所需之傳導基材。倘若使用的話，則基材可為如上所 述者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當本發明的燃料電池於能量捕獲製程（例如再生制 動）期間♦逆向運冑為電解器_，則纟經電解為氯及氧。 意即，當電動車在室内以停止及運轉模式使用時再生 15制動系統可重新捕獲動能，同時使其轉變為電能。在此 模式中，電動馬達倒轉其角色同時變成耗盡運動之動能 的發電機。此造成總計為約10%正常操作負載之電流 峰值。傳統的燃料電池（鹼性或PEM)無法接受此種浪湧 (surge)。此種能量之回饋作用可造成氫及氧快速放出， 20其將造成觸媒失去完整性及黏附性，因而逐漸損害整體 的糸統效能。 在本發明之燃料電池中，這將不是問題，因為儲氫 陽極將吸收電流浪湧且變成以所製造之氫充電。然而， 氧還原電極將放出氧。即使此對〇v〇nic非貴金屬觸媒 25合金為較小問題，此問題依然存在。二個針對此問題之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 90. 11. 2,000 522602 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 選擇可用來減輕此問題。第一個選擇為提供一個並聯陰 極之第三氧氣，將吸收電流浪湧放出電極，無害地放出 氧氣。此電極需要具高表面積，但不必要具多孔性。由 於第三電極為放出氧之電極，因此不需擔心燃料電池之 氧電極中氧化碳墊之問題。第二個選擇為提供一種塗覆 在該陰極之集流器或基質之邊緣或框架上之〇v〇nie氧 氣放出觸媒。相較於含供氧氣放出使用之碳基材之非貴 金屬，此觸媒具有更適合的氧氣過電壓。結果，當有電 机浪湧時，氧氣放出現象將優先地在塗覆觸媒的框架上 發生^因而免去從放出之氧氣之氧還原電極（陰極/。'再 者’氧氣還原觸媒可經量身定做為不是氧氣放出觸媒。 應瞭解本發明之陽極及陰極活性材料非常耐毒 害。這是事實，因為這些材料之提高數目的催化活性區 不僅提高催化活性’同時使此材料更对毒害成為可能， 因為以本發明之材料，某些數目之催化活性區可犧牲於 毒物之效果’同時大量的未毒化區依舊保留活性以提供 所欲的催化性。再者，—些毒物因鍵結至其他區域而失 活，未影響活化區。 圖2為合併電極U“a”代表陽極，且，，c”代表陰極） 之本發明的鹼性燃料電池7之格式化示意說明。燃料電 池由一個曰遍部分.陽極部分包含陽極^及氯氣 供應室8 ;2)電解液室11 ;及3)陰極部分，包含陰極lc 及氧氣（空氣）供應室1〇。 …在陽極部份中，氫氣或含氫氣混合物於減壓下經由 氫氣入口 12通入氫氣供應室8。隨後氮氣經表面&吸 5 10 訂 15 % 20 25 _____ 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規石ϋ 297公爱 90. 11. 2,000 522602 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（〜） -- 收至陽極la。藉由陽極活性材料，經吸收之氫氣催化 也裂解為原子氫’其儲存在儲氫材料中為氫化物，且接 著最後在表面6a與氫氧離子反應以形成水。應注意到 虱,：形成熱有助於使燃料電池加熱至其最佳的溫度。 5於氫氣供應物中任何未吸收之氫氣及其他污染氣體或水 蒸汽則經由出π 13釋放。倘若存在^夠的氫氣以使得 回收，則經釋放的氣體可循環。否則，倘若必要，可使 用氫以提供熱能來源予其他成分，例如氫化物床儲氫 槽。 1〇 電解液室11擁有（於特例中）密切與陽極la及陰極 之水性鹼水解液。鹼性溶液係為技藝中所熟知，且 通常為氫氧化鉀溶液。電解液提供在陽極la之表面以 與氫離子反應之氫氧離子，及在陰極le之表面與氧 離子反應之水分子。電解液從入口 14及出口 15經室11 15循環（在另一具體實施例中，可慎重地使電解液停止流 動，例如藉由凍結等）。如必要，經循環的電解液可經 外部加熱或冷卻，同時可如所需調整電解液之濃度（例 如藉由毛細作用等），以補償電池所生的水及由於水經 由電極蒸發之任何損失。調節燃料電池電解液之系統係 20為技藝中所熟知，在此不贅述。 在陰極部份中，氧氣、空氣或一些其他的含氧氣態 混合物經由氡氣入口 18通入氧氣供應室1〇。隨後氧氣 經表面5c吸收至陰極lc。藉由陰極活性材料，經吸收 之氧氣催化地裂解為離子氧，其最後在表面6C與水分 25 子反應以形成氫氧離子。任何未吸收的氧氣及其他進料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱） --------tr----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 90. 11. 2,000 522602
五、發明說明（<) 中的氣體（例如氮氣 汽經出口 19釋放。 氧化碳等）或 水蒸 5 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 實例 構成驗性燃料電池之陽極内之金屬氫化物材料之用 途的基礎概念經進行_個試驗證實。本試驗無意獲得定 ϊ數據，但欲顯示材料如預期功效。為了此目的建構一 個簡單的實驗室規模。使用市購的pt基材空氣電極及 含MF139.12合金（標稱組成9 〇原子％1[1、5 〇原子％v、 26.2 原子％21·、38·0 原子 ％Ni、3·5 原子％(>、15 6 原子 %Μη、0.8 原子 ％Sn、ι·5 原子％(：()及 〇 4 原子％Α1)之 預蝕刻負電極（鎳膨脹金屬基材）。陽極及陰極係藉由浸 在ΚΟΗ電解液（30重量％K〇H、！ 5重量％u〇H之水溶 液）中之分離器（非織造之聚丙烯墊、表面以疏水性材料 接枝，密度為30克/平方公尺）分離，且最後放入試驗 電池中。 加入或不加入氫流至陽極中進行試驗。陽極（金屬 氫化物電極）首先以氫氣充電，同時使空氣通入陰極。 一旦穩定態開電路電壓達到時，電池於固定電流下使用 電源供應強制地放電。陽極及陰極的電池電位及半電池 電位係使用標準Hg/HgO參考電位測定。一旦在每一情 形中穩定態電壓達到時，則改變放電電流，同時再度地 持續測量。放電電流在大範圍下變化，並且重複程序。 25 這些測量首先不加入氫氣且接著加入氫氣進行。於 母一個電流變化（Δ1)測量電壓降（AV)或極化作用，同時
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- ----訂-------- 90. 11. 2,000 522602 五、發明說明（从） 以這些值作圖。電屋降為有關之極化因 使大部分的參數維持gj $ 心 " 疋了汗估加入或不加入氫流 電極灯為的相對差。 之 圖 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 顯示錢降_對電流。甚至不加入氫流(曲 線a)，虱化物電池可以承受明顯的放電電流，因為其 已充電。在此模式下，燃料電池證實其固有的儲氫容量， 因而提供立即啟動的燃料電池。一旦放電電流提高，則 極化作用提高，因為氫化物電池減少氫氣耗用。對照下 當氫氣流動時（曲線b)，極化作用降低，因為轉變為金 屬氫化物之氣態氫連續供應以提供燃料電池動力。極化 作用值亦達到穩定態值，其乃因電化學耗氫速率比得上 從氣相（即正常燃料電池操作模式）之氣態氫的分解速 率。 圖4為結合本發明之驗性燃料電池7之能量供應系 統之格式化示意說明。能量供應系統亦含氫氣來源2〇。 此來源可為任何已知的形式，例如氫化物床儲存系統、 壓縮風儲槽、液態氫儲槽或碳氫燃料轉化裝置。較佳的 能源為金屬氫化物儲存系統。自來源20之氫經輸入管 線21傳送至燃料電池7,同時過量氣體通過輸出管線22 20 排放。部分來自輸出管線22之氣體可經由循環管線32 循環至輸入管線21。能量供應系統亦含氧氣來源，其 較佳為基於經濟理由之空氣。空氣經抽引入管線33， 並且接著可通過二氧化碳洗滌器23。接著空氣可經由 輸入管線24傳送至燃料電池7。過量的空氣及未使用 25 的氣體經由輸出管線25排放。由於此氣流含無害的氣 10 15 --------^--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 90. 11. 2,000 5226〇2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（巧） 體’故其可直接排放至環境。 能量供應系統亦含電解液再#環系I自 7之電解液經輸出管線28去 .“、抖電池 装％ ^ 除间時送入電解液調節 器26。如所需使電解液調節器26加熱及冷 需要則去除/加入水。經調節的電解液然後經 27回到燃料電池7 〇 線 取後能量供應系統含電導線29及3〇，其從辦 池7供應電力至負載3i。負載可為任何需要電力的裝 置，但需特別注意者為汽車之電力及傳動系統。 本燃料t池及結合其之能量供應系統特別適用於苴 中立即啟動及能量捕獲為需求之應用者’例如提供車輛 動力。例如’在消費者汽車用途中’具有本發明之内建 儲氫之燃料電池有可從儲在其電極中立即產生能量以啟 動之優點。因此，當等待從外部來源供應的氫氣時沒有 滯後時間。 此外，由於氫可經吸收及儲存在燃料電池的陽極材 料中，同樣地可獲得能量再捕獲。因此，可進行再生制 動等活動，而不需燃料電池之外的電池，因為任何藉由 逆向運轉所製造的氫氣將儲在燃料電池的電極中。因 此，在本質上，使用本案之儲氫材料的燃料電池為結合 電池之燃料電池的相等物。 本說明書之圖式、討論、描述及實例僅為本發明之 最佳具體實施例的例證，而其實施非用以限制本發明。 再者，即使本發明在本文中以鹼性燃料電池敘述，然而 熟悉本技藝之人士可輕易瞭解本改良同時可應用至 10 15 20 25
90· 11. 2,000 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -ϋ H ϋ ϋ n mmm— n』：OJ· ·ϋ ·ϋ ϋ 1_1 線·- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 522602 Α7 Β7 五、發明說明) Ρ.Ε.Μ.燃料電池。此為如附申請專利範圍，含所有定義 本發明範圍之相當物。 圖式之代號説明： 5 1燃料電池陽極 2疏水性成分 3催化活性成分（活性電極複合材料成分） 4基材成分 5陽極1之表面 10 6陽極1之表面 7鹼性燃料電池 8氫氣供應室 10氧氣（空氣）供應室 11電解液室 15 12氫氣入口 13出σ 14入口 15出口 1 8氧氣入口 20 19 出口 20氫氣來源 21輸入管線 22輸出管線 23二氧化碳洗滌器 25 25輸出管線 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 90. 11. 2,000 --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 522602 A7 B7 五、發明說明（1 ) 26電解液Λ節器 27輸入管線 28輸出管線 29電導線 5 30電導線 31負載 32循環管線 33管線 a陽極 10 c陰極 1 a陽極 lc陰極 6a陽極la之表面 6c陰極1 c之表面 15 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -n n ϋ ϋ fen n n 一-ον . n an n n I I . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 90. 11. 2,000

Claims (1)

  1. 522602 B8 C8 D8 六 5 10 15 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 20 申清專別範圍 h一種複合儲氫材料，其包含： 1) 一種具儲氫容量之活性材料；及 2) 7種催化材料，其具有較該具儲氫容量之活性材 料對分子氫之分解作用及/或氫之氧化作用更大之 催化活性。 2·如申請專利範圍帛1項之複合儲氫材料，其中該催 :材料包含多成分之組成上無序的不平衡催化材 料，其包含一種具有至少一種過渡元素及此中合併 種或多種改質元素之主基質，該改質元素使該材 料之局部結構化學環境改質以提供該無序性，該材 料包含產生提高密度之催化活性區的構件，以供分 子氫之分解作用及/或氳之氧化作用。 3·如申請專利範圍第2項之複合儲氫材料，其中該構 件包含複數個化學元以提供許多的催化活性區。 4·如申請專利範圍第2項之複合儲氫材料，其中該構 件包含一個經設計以提供含使毒物選擇性失活區域 之局部化學環境之構件。 5·如申請專利範圍第2項之複合儲氫材料，其中該構 件具有不平衡的亞穩相及結構。 6·如申請專利範圍第2項之複合儲氫材料，其中該無 序材料為缺少長範圍之組成整齊性之本質上多晶之 多成分材料。 M 7·如申請專利範圍第2項之複合儲氫材料，其中該無 序材料為本質上多晶材料。 ' 25 8.如申請專利範圍第2項之複合儲氫材料，其中該無
    90· 11. 2,000 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} ---------
    料為多晶或微晶相區與非結晶相區之混合物。 522602 9·如申請專利範圍第2項之複合儲氫材料，其中該無 序材料為含至少一個非結晶相之非結晶材料。Λ、、、 $ ΐ〇·如申請專利範圍第2項之複合儲氫材料，其中該無 序材料為微晶與多晶相之混合物。 11·=申請專利範圍第丨項之複合儲氫材料，其中該儲 氫材料形成整塊之該複合儲氫材料，且該催化材料 以一層沉積至該儲氫材料之至少一個表面上。 12·如申請專利範圍第丨項之複合儲氫材料，其中該儲 10 氫材料及該催化材料交替地堆層遍及該複合儲氫材 料之至少一部分。 13·如申明專利範圍第12項之複合儲氫材料，其中該儲 氫材料及該催化材料交替地堆層遍及該複合儲氫材 料之全部。 15丨4·如申請專利範圍第11項之複合儲氫材料，其中該儲 氫材料形成整塊之該複合儲氫材料，且該催化材料 以一層沉積至該儲氫材料之至少一個表面上，該層 係於組成上以該儲氫材料漸次變化，且在該層之外 表面有最大濃度之催化材料。 20 15·如申請專利範圍第12項之複合儲氫材料，其中該催 化層係於組成上以該儲氫材料漸次變化。 16·如申請專利範圍第13項之複合儲氫材料，其中該催 化層係於組成上以該儲氫材料漸次變化。 17·如申請專利範圍第1項之複合儲氫材料，其中該複 25 合儲氫材料係由在顆粒材料形式之儲氫材料上沉積 ------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 90. 11. 2,000 522602
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 18·如申請專利範圍第17項之複合儲氫材料 化層係於組成上以該儲氫材料漸次變化 之外表面有最大濃度之催化材料。 19.如申請專利範圍第2項之複合儲氫材料 基質含Ni。 20·如申請專利範圍第19項之複合儲氫材料 質元素為過渡元素。 21·如申請專利範圍第20項之複合儲氫材料 質元去選自包含之Ti、Zr、Mo、V、Mg 之群組。 22·如申請專利範圍第21項之複合儲氩材料 化材料為Ni_Ti-Mo合金。 23.—種燃料電池，其陽極包含以下成分之複合儲氫材 料： 1) 一種具儲氫容量之活性材料；及 2) —種催化材料，其具有較該具儲氫容量之活性材 料對分子氫之分解作用及/或氫之氧化作用更大之 催化活性。 24·如申請專利範圍第23項之燃料電池，其中該催化材 料包含多成分之組成上無序的不平衡催化材料，其 包含一種具有至少一種過渡元素及此中合併一種或 多種改質元素之主基質，該改質元素使該材料之局 部結構化學環境改質以提供該無序性，該材料包含 25 產生提高密度之催化活性區的構件，以供分子氫之 5 10 15 20 其中該催 且在該層 其中該主 其中該改 其中該改 Si 及 A1 其中該催
    I I — I I I I I — I — -III — — I I *1111111» (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 522602
    申叫專利範圍 分解作用及/或氫之氧化作用。 5 10 15 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 20 25 5·如申吻專利範圍第24項之燃料電池，其中該構件包 含複數個化學元素，以提供許多的催化活性區。 26·如申請專利範圍第24項之燃料電池，其中該構件包 各一個經設計以提供含使毒物選擇性失活區域之局 部化學環境之構件。 27.如申請專利範圍第24項之燃料電池，其中該構件具 有不平衡的亞穩相及結構。 28·如申睛專利範圍第24項之燃料電池，其中該無序材 料為缺少長範圍之組成次序之本質上多晶之多成分 材料。 29·如申請專利範圍第24項之燃料電池，其中該無序材 料為本質上多晶材料。 30·如申請專利範圍第24項之燃料電池，其中該無序材 料為多晶或微晶相區與非結晶相區之混合物。 31·如申請專利範圍第24項之燃料電池，其中該無序材 料為含至少一個非結晶相之非結晶材料。 32·如申請專利範圍第24項之燃料電池，其中該無序材 料為微晶與多晶相之混合物。 33 ·如申請專利範圍第23項之燃料電池，其中該儲氫材 料形成整塊之該複合儲氫材料，且該催化材料以一 層沉積至該儲氫材料之至少一個表面上。 34·如申請專利範圍第23項之燃料電池，其中該儲氣材 料及該催化材料交替地堆層遍及該複合儲氫材料之 至少一部分。 ___________ 35 本紙張GiiTiiii·準（CNS)A4規格⑵G x 297公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----- 90. 11 522602 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
    A8 B8 C8 D8 、。:f請f利範圍 35. 如申請專利範圍第34項之燃料電池，其中該儲氫材 料及該催化材料交替地堆層遍及該複合儲氫材料之 全部。 广 36. 如申請專利範圍第33項之燃料電池，其中該儲氫材 料形成整塊之該複合儲氫材料，且該催化材料以一 層沉積至該儲氫材料之至少一個表面上，該層係於 組成上以該儲氫材料漸次變化，且在該層之外表面 有最大濃度之催化材料。 37·如申請專利範圍第34項之燃料電池，其中該催化層 係於組成上以該儲氫材料漸次變化。 38.如申請專利範圍第35項之燃料電池，其中該催化層 係於組成上以該儲氫材料漸次變化。 39·如申請專利範圍第23項之燃料電池，其中該複合儲 氫材料係由在顆粒材料形式之儲氳材料上沉積一層 該催化材料而形成。 40·如申請專利範圍第39項之燃料電池，其中該催化層 係於組成上以該餘氫材料漸次變化，且在該層之外 表面有最大濃度之催化材料。 41·如申請專利範圍第24項之燃料電池，其中該主基質 含Ni 〇 42·如申請專利範圍第41項之燃料電池，其中該改質元 素為過渡元素。 43·如申請專利範圍第42項之燃料電池，其中該改質元 素選自包含之11、21>、^1〇、\^、]\4§、8丨及人1之群 組。 36
    , --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) / 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱〉 90. 11. 2,000 522602
    --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----
    A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 44·如申請專利範圍第43項之燃料電池，纟中該催化材 料為Ni-Ti-Mo合金。 45·^請專利範圍第23項之燃料電池，其中該錢容 量提供該燃料電池立即啟動的容量。 5 46.如中請專利範圍第23項之燃料電池，其中藉由反向 運轉為電解器，該儲氫容量提供該燃料電池接受再 捕獲能量之能力。 47·如申請專利範圍第23項之燃料電池，其中藉由其氣 化物之形成熱，該錯氫容量提供熱能至該燃料電池。 10 48·如中請專利範圍第23項之燃料電池，其中該具儲氮 容量之材料不含貴金屬觸媒。 49·如申請專利範圍第48項之燃料電池，其中該具儲氮 容量之材料耐毒害。 50. 如申請專利範圍第48項之燃料電池，其中該具儲氫 15 容量之材料為選自包含稀土 /混金屬合金、锆合金、 鈦合金及其混合物或合金之群組之儲氫合金。 51. 如申請專利範圍第50項之燃料電池，其中該儲氫材 料具有以下組成： (基材合金）aCobMneFedSne 其中該基材合金含〇·1至60原子百分比Ti、〇丨至 4〇原子百分比Zr、0至60原子百分比v、〇」至57 原子百分比Ni及0至56原子百分比Cr ; b為〇至 〇·75原子百分; c為13至17原子百分比；d為〇 至3·5原子百分比；e為〇至15原子百分比，·及 a+b+c+d+e=100原子百分比。 37 本紙張尺度適用7國國家標準（CNS)A4規格⑽X 297公爱)'""~ -- — 90· 11. 2,000 522602
    六、申請專利範圍 52·如申明專利範圍第23項之燃料電池，其中該陽極進 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一步含疏水性成分。 53·如申請專利範圍第52項之燃料電池，其中該疏水性 成分為聚四氟乙浠（pTFE)。 5 54·如申請專利範圍第53項之燃料電池，其中該PTFE 與該複合儲氫材料密切地混合。 55·如申睛專利範圍第53項之燃料電池，其中該 為該陽極内之一層。 56·如申請專利範圍第23項之燃料電池，其中該陽極額 10 外地含一種基質成分，其僅提供導電性且包含一種 與該複合儲氫材料密切地混合之導電粉末。 57·如申請專利範圍第56項之燃料電池，其中該導電粉 末含至少一種選自包含銅、銅合金、鎳、鎳合金及 碳之群組之材料。 15 58·如申請專利範圍第23項之燃料電池，其中該陽極額 外地含一種基質成分，其同時提供導電性及機械支 持性，且包含一種導電篩網、網栅、發泡物、墊、 箔、片或膨脹金屬。 5 9.如申請專利範圍第58項之燃料電池，其中該基質成 20 分包含一種導電篩網、網栅、發泡物或膨脹金屬。 60·如申請專利範圍第59項之燃料電池，其中該導電筛 網、網栅、發泡物或膨脹金屬係由鎳或鎳合金所形 成。 61.如申請專利範圍第59項之燃料電池，其中該導電筛 25 網、網栅、發泡物或膨脹金屬係由銅、鍍銅之錄或 90· H. 2,〇〇〇 --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 38 522602 A8 B8 C8
    '申請專利範圍 銅-鎳合金所形成。 5 10 15 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 20 62·如申請專利範圍第23項之燃料電池，其中該燃料電 池進一步包含一陰極，其包含： a) —種疏水性成分，用以避免水通過該陰極； b) —種基質成分，係供機械支持及/或電流收集；及 c) 一種陰極活性材料。 63·如申晴專利範圍第62項之燃料電池，其中該陰極活 性材料為耐毒害。 64. 如申請專利範圍第63項之燃料電池，其中該陰極活 性材料包含一主基質，其具有至少一種過渡元素， 藉由合併至少一種改質元素經結構上改質，以增進 其催化性質。 65. 如申請專利範圍第64項之燃料電池，其中該陰極活 性材料包含一主基質，其含至少一種選自包含Μη、 C〇及Ni之群組之過渡元素，及至少一種使該主基 質之局部化學環境於結構上改質之選自包含La、 A卜K、Cs、Na、Li、C及〇之群組之改質元素。 66. 如申請專利範圍第62項之燃料電池，其中該陰極亦 包含-種塗覆在該陰極之集流器或基f之邊緣或框 架上之氧氣放出觸媒。 67. 如申請專利範圍第62項之燃料電池，其中該燃料電 池進-步包含-個於能量再捕獲期間吸收電流浪湧 之並聯於該陰極之第三氧氣放出電極，藉此無害地 放出氧氣。 本紙張尺度iT财1¾¾¾準（CN^^格⑵Q χ 297公髮_Γ 90. 11. 2,000 . 訂---------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI548752B (zh) * 2011-06-01 2016-09-11 標靶科技國際有限公司 用於氫氣儲存之鎳合金及自其之能量產生

Families Citing this family (92)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10065009B4 (de) * 2000-12-23 2004-09-16 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzelle
US6660416B2 (en) * 2001-06-28 2003-12-09 Ballard Power Systems Inc. Self-inerting fuel processing system
US7169489B2 (en) 2002-03-15 2007-01-30 Fuelsell Technologies, Inc. Hydrogen storage, distribution, and recovery system
US7011768B2 (en) 2002-07-10 2006-03-14 Fuelsell Technologies, Inc. Methods for hydrogen storage using doped alanate compositions
DE10233821A1 (de) * 2002-07-25 2004-02-05 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Energieversorgung einer wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor aufweisenden, mobilen Vorrichtung mit einem hybriden Energiesystem, das ein Brennstoffzellensystem und ein dynamisches Energiesystem enthält
US20040065171A1 (en) 2002-10-02 2004-04-08 Hearley Andrew K. Soild-state hydrogen storage systems
US8222840B2 (en) * 2002-12-12 2012-07-17 Sony Corporation Fuel cell mount apparatus and electric power supply system
JP2004207088A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Nissan Motor Co Ltd ガス透過性基体及びこれを用いた固体酸化物形燃料電池
US20040142203A1 (en) * 2003-01-07 2004-07-22 Woolley Christopher P. Hydrogen storage medium
JP3948421B2 (ja) * 2003-03-10 2007-07-25 日産自動車株式会社 密閉型ニッケル水素二次電池を備えたハイブリッド電気自動車
US7878280B2 (en) * 2003-04-09 2011-02-01 Bloom Energy Corporation Low pressure hydrogen fueled vehicle and method of operating same
US7364810B2 (en) * 2003-09-03 2008-04-29 Bloom Energy Corporation Combined energy storage and fuel generation with reversible fuel cells
US7482078B2 (en) * 2003-04-09 2009-01-27 Bloom Energy Corporation Co-production of hydrogen and electricity in a high temperature electrochemical system
US7575822B2 (en) 2003-04-09 2009-08-18 Bloom Energy Corporation Method of optimizing operating efficiency of fuel cells
EP1645002A1 (en) * 2003-05-22 2006-04-12 Lg Electronics Inc. Fuel cell, electrode catalyst and electrode for fuel cell
US7078877B2 (en) * 2003-08-18 2006-07-18 General Electric Company Vehicle energy storage system control methods and method for determining battery cycle life projection for heavy duty hybrid vehicle applications
NO325620B1 (no) * 2003-10-21 2008-06-30 Revolt Technology Ltd Elektrode, fremgangsmate for fremstilling derav, metall/luft-brenselcelle og metallhydrid-battericelle
US7241521B2 (en) * 2003-11-18 2007-07-10 Npl Associates, Inc. Hydrogen/hydrogen peroxide fuel cell
US7695756B2 (en) * 2004-04-29 2010-04-13 Zettacore, Inc. Systems, tools and methods for production of molecular memory
US7307870B2 (en) * 2004-01-28 2007-12-11 Zettacore, Inc. Molecular memory devices and methods
US7358113B2 (en) * 2004-01-28 2008-04-15 Zettacore, Inc. Processing systems and methods for molecular memory
US7324385B2 (en) * 2004-01-28 2008-01-29 Zettacore, Inc. Molecular memory
US7220501B2 (en) * 2004-03-10 2007-05-22 General Motors Corporation Integrated hybrid electrochemical device
US7364812B2 (en) * 2004-03-19 2008-04-29 Pittsburgh Electric Engines, Inc. Multi-function solid oxide fuel cell bundle and method of making the same
FR2872716B1 (fr) * 2004-07-06 2006-11-03 Altreg Sarl Produit de stockage reversible de dihydrogene, procede de fabrication d'un tel produit, et utilisation d'un tel produit pour le stockage reversible de dihydrogene
US8277984B2 (en) * 2006-05-02 2012-10-02 The Penn State Research Foundation Substrate-enhanced microbial fuel cells
JP4587734B2 (ja) * 2004-07-30 2010-11-24 三洋電機株式会社 水素吸蔵合金電極及び該電極を用いた二次電池
US20060071630A1 (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Lockheed Martin Corporation Hybrid power system
KR100661655B1 (ko) 2004-10-15 2006-12-26 삼성전자주식회사 전원공급장치
JP2006118479A (ja) * 2004-10-25 2006-05-11 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 車両の燃料消費率予測装置
JP2006118480A (ja) * 2004-10-25 2006-05-11 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 車両の燃料消費率予測装置
CA2652305A1 (en) * 2005-05-16 2006-11-23 Keith Rutledge Energy conversion system for hydrogen generation and uses thereof
US7963048B2 (en) * 2005-05-23 2011-06-21 Pollard Levi A Dual path kiln
WO2008048223A2 (en) * 2005-08-05 2008-04-24 Andre Jouanneau Method and apparatus for the creation and utilization of hydrogen ordering materials (hydrom)
US7632582B2 (en) * 2005-09-07 2009-12-15 Ovonic Fuel Cell Company Llc Method and apparatus for maintaining high voltage in a fuel cell
KR100774468B1 (ko) * 2005-11-18 2007-11-08 엘지전자 주식회사 연료전지, 전극용 촉매 및 연료전지의 전극
US7642546B2 (en) * 2005-12-01 2010-01-05 Zettacore, Inc. Molecular memory devices including solid-state dielectric layers and related methods
WO2007109034A2 (en) * 2006-03-15 2007-09-27 Bloom Energy Corporation Low pressure hydrogen fueled vehicle and method of operating same
EP2041888A4 (en) * 2006-07-03 2013-03-20 Ericsson Telefon Ab L M MULTI-ANTENNA RELAY WITH SELF-LOCKOUT CANCELLATION
CN100391589C (zh) * 2006-07-11 2008-06-04 南开大学 镁-过渡金属氧化物复合储氢材料及其制备方法和应用
US20100013647A1 (en) * 2006-08-30 2010-01-21 Wispi.Net Hybrid power system
US20080070092A1 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Kummerow Jack A C Metal/composite hybrid fuel cell assembly
US7985505B2 (en) * 2006-12-15 2011-07-26 General Electric Company Fuel cell apparatus and associated method
JP5145724B2 (ja) * 2007-02-14 2013-02-20 トヨタ自動車株式会社 電力供給システム
WO2008131220A2 (en) * 2007-04-18 2008-10-30 University Of Virginia Patent Foundation Hydrogen storage material with intermediate bond strength and process for making the same
US20090226774A1 (en) * 2007-08-02 2009-09-10 Ross Salvatore Friscia Regenerative Cell
JP2009076315A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Ngk Insulators Ltd 反応装置、及び固体酸化物型燃料電池
JP5280173B2 (ja) * 2007-12-26 2013-09-04 日本碍子株式会社 反応装置
US9966197B2 (en) 2009-02-25 2018-05-08 Cf Traverse Llc Energy storage devices including support filaments
US9431181B2 (en) 2009-02-25 2016-08-30 Catalyst Power Technologies Energy storage devices including silicon and graphite
US10727481B2 (en) 2009-02-25 2020-07-28 Cf Traverse Llc Energy storage devices
US9979017B2 (en) 2009-02-25 2018-05-22 Cf Traverse Llc Energy storage devices
US9362549B2 (en) 2011-12-21 2016-06-07 Cpt Ip Holdings, Llc Lithium-ion battery anode including core-shell heterostructure of silicon coated vertically aligned carbon nanofibers
US9349544B2 (en) 2009-02-25 2016-05-24 Ronald A Rojeski Hybrid energy storage devices including support filaments
US10193142B2 (en) 2008-02-25 2019-01-29 Cf Traverse Llc Lithium-ion battery anode including preloaded lithium
WO2014110604A2 (en) * 2013-01-14 2014-07-17 Catalyst Power Technologies, Inc. High capacity energy storage
US9941709B2 (en) 2009-02-25 2018-04-10 Cf Traverse Llc Hybrid energy storage device charging
US9412998B2 (en) 2009-02-25 2016-08-09 Ronald A. Rojeski Energy storage devices
US9705136B2 (en) 2008-02-25 2017-07-11 Traverse Technologies Corp. High capacity energy storage
US9917300B2 (en) 2009-02-25 2018-03-13 Cf Traverse Llc Hybrid energy storage devices including surface effect dominant sites
US11233234B2 (en) 2008-02-25 2022-01-25 Cf Traverse Llc Energy storage devices
US10056602B2 (en) 2009-02-25 2018-08-21 Cf Traverse Llc Hybrid energy storage device production
US10205166B2 (en) 2008-02-25 2019-02-12 Cf Traverse Llc Energy storage devices including stabilized silicon
MX2011006971A (es) * 2008-12-30 2011-08-15 Penn State Res Found Catodos para celdas de electrolisis y celdas de combustible microbiano.
US8101293B2 (en) * 2009-05-26 2012-01-24 The Invention Science Fund I, Llc System for altering temperature of an electrical energy storage device or an electrochemical energy generation device using high thermal conductivity materials based on states of the device
US20100304258A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Chan Alistair K System and method of altering temperature of an electrical energy storage device or an electrochemical energy generation device using high thermal conductivity materials
US8080326B2 (en) 2009-05-26 2011-12-20 The Invention Science Fund I, Llc Method of operating an electrical energy storage device using microchannels during charge and discharge
US20100304259A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Searete Llc. A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Method of operating an electrical energy storage device or an electrochemical energy generation device using high thermal conductivity materials during charge and discharge
US8802266B2 (en) * 2009-05-26 2014-08-12 The Invention Science Fund I, Llc System for operating an electrical energy storage device or an electrochemical energy generation device using microchannels based on mobile device states and vehicle states
US8715875B2 (en) * 2009-05-26 2014-05-06 The Invention Science Fund I, Llc System and method of operating an electrical energy storage device or an electrochemical energy generation device using thermal conductivity materials based on mobile device states and vehicle states
US8201501B2 (en) 2009-09-04 2012-06-19 Tinsley Douglas M Dual path kiln improvement
JP5177324B2 (ja) * 2010-03-30 2013-04-03 トヨタ自動車株式会社 車両用制御装置および車両用制御方法
US9266085B2 (en) * 2010-09-09 2016-02-23 Johnson Research & Development Co. Inc. Johnson ambient-heat engine
EP2678895B1 (en) * 2011-02-25 2017-12-27 Audi AG Controlling pem fuel cell voltage during power transitions and idling
CN102956904A (zh) * 2011-08-25 2013-03-06 夏普株式会社 碱性燃料电池和碱性燃料电池系统
CZ306760B6 (cs) * 2011-09-13 2017-06-21 Pliska Uspořádání palivového článku, který sestává ze struktury MEA s katalyzátorem na bázi niklu
US9595360B2 (en) 2012-01-13 2017-03-14 Energy Power Systems LLC Metallic alloys having amorphous, nano-crystalline, or microcrystalline structure
US8808914B2 (en) 2012-01-13 2014-08-19 Energy Power Systems, LLC Lead-acid battery design having versatile form factor
US9263721B2 (en) 2012-01-13 2016-02-16 Energy Power Systems LLC Lead-acid battery design having versatile form factor
US9546426B2 (en) 2013-03-07 2017-01-17 The Penn State Research Foundation Methods for hydrogen gas production
WO2015145884A1 (ja) * 2014-03-26 2015-10-01 三井金属鉱業株式会社 水素吸蔵合金
WO2018067506A1 (en) 2016-10-06 2018-04-12 Black & Decker Inc. Battery and motor system for replacing internal combustion engine
CN106515497A (zh) * 2016-12-05 2017-03-22 青岛理工大学 一种燃料电池叉车的混合动力系统及其控制方法
US20230299618A1 (en) * 2017-05-16 2023-09-21 Wireless Electrical Grid Lan, Wigl Inc. Wireless communication device and method of using
GB2566604B (en) * 2017-08-04 2022-11-02 Xergy Incorporated Regenerative fuel cell
US11214170B2 (en) * 2017-08-14 2022-01-04 Nissan Motor Co., Ltd. Power supply system and operation method thereof
CN107978808A (zh) * 2017-12-06 2018-05-01 合肥国盛电池科技有限公司 基于在线故障提醒的车用锂电池组
US10619921B2 (en) 2018-01-29 2020-04-14 Norev Dpk, Llc Dual path kiln and method of operating a dual path kiln to continuously dry lumber
US11081717B2 (en) * 2019-10-03 2021-08-03 Institute of Nuclear Energy Research, Atomic Energy Council, Executive Yuan, R.O.C. Storage module of distributed flow battery
CN113764698B (zh) * 2020-12-31 2024-01-09 厦门大学 一种储氢燃料及其制备方法
CN113957278B (zh) * 2021-10-28 2022-11-04 西部钛业有限责任公司 一种ta22钛合金铸锭的制备方法
DE102023121735B3 (de) * 2023-08-14 2024-09-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Elektrodynamische Bremsvorrichtung und Fahrzeug

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3416966A (en) * 1964-11-09 1968-12-17 Leesona Corp Power system functioning alternately for producing or consuming electrical energy
US3476607A (en) * 1965-03-25 1969-11-04 Mc Donnell Douglas Corp Deferred action self-timing fuel cell
JPS55127221A (en) * 1979-03-20 1980-10-01 Daihatsu Motor Co Ltd Driving system of vehicle
US4487818A (en) * 1982-07-19 1984-12-11 Energy Conversion Devices, Inc. Fuel cell anode based on a disordered catalytic material
DE3702138C2 (de) * 1987-01-24 1994-10-13 Varta Batterie Elektrode mit Speichervermögen für Wasserstoff zur Durchführung von elektrochemischen und chemischen Reaktionen
US4997729A (en) * 1987-12-24 1991-03-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Anode for high temperature fuel cell
US5277999A (en) * 1991-08-14 1994-01-11 Ovonic Battery Company, Inc. Electrochemical hydrogen storage alloys and batteries fabricated these alloys having significantly improved performance characteristics
US5536591A (en) * 1990-04-26 1996-07-16 Ovonic Battery Company, Inc. Electrochemical hydrogen storage alloys for nickel metal hydride batteries
US5569563A (en) * 1992-11-12 1996-10-29 Ovshinsky; Stanford R. Nickel metal hybride battery containing a modified disordered multiphase nickel hydroxide positive electrode
KR0124985B1 (ko) * 1994-08-17 1997-12-15 심상철 알칼리형 연료 전지
GB9507012D0 (en) * 1995-04-05 1995-05-31 Johnson Matthey Plc Improved electrode
US5858568A (en) * 1996-09-19 1999-01-12 Ztek Corporation Fuel cell power supply system
US5851698A (en) * 1997-01-31 1998-12-22 Ovonic Battery Company, Inc. Nickel-metal hydride batteries having high power electrodes and low-resistance electrode connections
US6841512B1 (en) * 1999-04-12 2005-01-11 Ovonic Battery Company, Inc. Finely divided metal catalyst and method for making same
US6193929B1 (en) * 1999-11-06 2001-02-27 Energy Conversion Devices, Inc. High storage capacity alloys enabling a hydrogen-based ecosystem
JP3804543B2 (ja) * 2002-02-08 2006-08-02 松下電器産業株式会社 燃料電池システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI548752B (zh) * 2011-06-01 2016-09-11 標靶科技國際有限公司 用於氫氣儲存之鎳合金及自其之能量產生

Also Published As

Publication number Publication date
US6875536B2 (en) 2005-04-05
EP1328985A1 (en) 2003-07-23
MXPA02009032A (es) 2003-02-12
AU2002211700A1 (en) 2002-04-22
US6492056B1 (en) 2002-12-10
WO2002031900A1 (en) 2002-04-18
US7226675B2 (en) 2007-06-05
EP1328985A4 (en) 2007-03-07
US20030129459A1 (en) 2003-07-10
CA2403137A1 (en) 2002-04-18
US20030129476A1 (en) 2003-07-10

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