TWI580103B - 電催化觸媒及其燃料電池 - Google Patents

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Description

電催化觸媒及其燃料電池
本揭露係關於電催化觸媒及其燃料電池。
在能源短缺的現今，尋求替代能源勢在必行，其中燃料電池因具備潔淨能源的特色而受到各方注目。燃料電池的性能取決於所使用的電催化觸媒，因此高性能的電催化觸媒材料將是提升燃料電池效能的關鍵之一。由於現行燃料電池技術所使用的電解質分為酸性、中性與鹼性三種環境，在酸性或中性環境下，大多數的金屬材料會有被腐蝕的問題，必須要使用抗蝕性較佳且較昂貴的貴金屬做為電極，因此降低了電極材料的選擇性。而在眾多電極材料中，白金(Pt)一直是耐腐蝕性及催化活性佳的電極材料之一，但是其價格相當昂貴，不利於商業化的要求。與之相比，雖然在鹼性環境中金屬電極較沒有腐蝕的問題，選擇性也增加許多，但現行非白金電催化觸媒材料雖然可具有低成本的優勢，但其催化活性及起始氧化電位(Onset potential)卻仍不及白金(Pt)。
因此，目前極需開發一種非白金且具有較高起始氧化電位及催化活性的電催化觸媒，以提升燃料電池發電效率。
本揭露一實施例提供之電催化觸媒，包括：含Pd之金屬氮化物，其中金屬係Co、Fe、Y、Lu、Sc、Ti、V、Cu、Ni、或上述之組合，且金屬與Pd之莫耳比大於0且小於或等於0.8。
本揭露一實施例提供之燃料電池，包括：陽極；陰極；電解質，設置在陽極及陰極中間；以及電催化觸媒層，設置於該陰極與該電解質之間，其中該電催化觸媒，包括：含Pd之金屬氮化物，其中金屬係Co、Fe、Y、Lu、Sc、Ti、V、Cu、Ni、或上述之組合，且金屬與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.8。
本揭露的一實施例為一種電催化觸媒，利用鈀(Pd)與白金(Pt)的活性相當但價格較為便宜，並結合經ab initio計算模擬選擇過的過渡金屬，並以組合化學實際驗證形成Pd合金氮化反應，設計出具備導電度、電化學活性之電催化觸媒，上述電催化觸媒，包括含Pd之金屬氮化物，其中金屬與Pd之莫耳比大於0且小於或等於0.8，且金屬係Co、Fe、Y、Lu、Sc、Ti、V、Cu、Ni、或上述之組合。因為上述電催化觸媒具較高的起始氧還原電位及活性，因此在燃料電池運作中受歐姆阻抗及過電位(Overpotential)影響會較小，所產生的額外能量消耗較少，對燃料電池操作效能提升有實質的助益，可應用於燃料電池領域中。
在一實施例中，上述之電催化觸媒，其中金屬為Co，且Co與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.115。在一實施例中，所述之電催化觸媒，其中金屬為Fe，且Fe與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.083。在一實施例中，所述之電催化觸媒，其中金屬為Y，且Y與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.065。在一實施例中，所述之電催化觸媒，其中金屬為Lu，且Lu與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.034。在一實施例中，所述之電催化觸媒，其中金屬為Sc，且Sc與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.079。在一實施例中，所述之電催化觸媒，其中金屬為Ti，且Ti與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.107。在一實施例中，所述之電催化觸媒，其中金屬為V，且V與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.290。在另一實施例中，所述之電催化觸媒，其中金屬為Cu，且Cu與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.615。在另一實施例中，所述之電催化觸媒，其中金屬為Ni，且Ni與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.652。
在電催化觸媒的一實施例中，更包括一載體，承載該電催化觸媒，上述電催化觸媒之材料係以層狀或膜狀方式形成在該載體之上。在一實施例中，電催化觸媒層例如是以乾式沉積或濕式沉積形成在載體之上，其中，若以乾式沉積，其催化觸媒層的組成成分比例較容易控制。
在一實施例中，上述載體材料包括石墨、奈米碳管、碳纖維、碳微球，或其材料的組合。而在另一實施例中，上述載體材料包括金屬、導電氧化物、導電氮化物，或其材料的組合。在又一實施例中，上述載體材料包括金屬、導電氧化 物、導電氮化物的奈米線、奈米微球或其材料的組合。
本揭露的另一實施例為一種燃料電池，包括：陽極；陰極；電解質，設置在陽極及陰極中間；以及一電催化觸媒層，設置於該陰極與電解質之間；其中，該電催化觸媒層包括含Pd之金屬氮化物，其中金屬係Co、Fe、Y、Lu、Sc、Ti、V、Cu、Ni、或上述之組合，且金屬與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.8。
在燃料電池的一實施例中，上述電催化觸媒層形成在該陰極之上。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖式，作詳細說明如下：
【實施例】
實施例1 (含Pd之氮化鈷電催化觸媒的製作及活性量測)
本實施例採用反應磁控濺鍍的方法在玻璃碳(glassy carbon，廠商：Pine research instrumentation，尺寸：5mm ODx4mm H)上沉積含Pd之氮化鈷電催化觸媒，其中含Pd之氮化鈷觸媒是以Pd靶材(廠商：邦杰材料科技股份有限公司)及Co靶材(廠商：邦杰材料科技股份有限公司)共濺鍍並通入N2/(Ar+N2)=50%之氣體，形成反應式濺鍍，並針對Co靶材改變濺鍍功率，以獲得不同Co/Pd之組成比例，並沉積含Pd之氮化鈷電催化觸媒層在玻璃碳上，其中氬氣及氮氣兩者相加之總流量為20sccm，濺鍍壓力控制於20mtorr，製程溫度控制為室 溫，鍍膜時間為5-6分鐘，控制鍍膜厚度約100nm。經EDS之組成分析所得到之含Pd之氮化鈷電催化觸媒層的Co/Pd原子比為0.005-0.682。
再者，將其不同原子比之含Pd之氮化鈷電催化觸媒層，進行電化學活性測試，其作法為在0.1M KOH溶液中，使用的參考電極為可逆氫電極(Reversible hydrogen electrode)，掃瞄電壓範圍：0.079~0.979V，Scan speed：50mV/s，掃瞄次數：10次，然後再進行氧還原反應(ORR：oxygen reduction reaction)之CV及LSV量測，在CV量測部分，在掃瞄電壓範圍：0.079~0.979V，Scan speed：10mV/s，掃瞄次數：5次；在LSV量測部分，旋轉電極設定之轉速為1600rpm，在掃瞄電壓範圍：0.079~1.179V，使用掃瞄速度：10mV/s，掃瞄次數：3次，不同Co/Pd原子比的組成下，含Pd之氮化鈷電催化觸媒之起始氧還原電位(Ewe(V)vs RHE)與操作電壓0.8V下之活性(Activity，mA/mg)整理如表一。
實施例2 (含Pd之氮化鐵電催化觸媒的製作及活性量測)
本實施例採用與上述實施例1相同之電催化觸媒的製作方法，差異在於將Co靶材更換為Fe靶材(廠商：邦杰材料科技股份有限公司)，並針對Fe靶材改變濺鍍功率，以獲得不同Fe/Pd之組成比例，並沉積含Pd之氮化鐵電催化觸媒層在玻璃碳上，經EDS之組成分析所得到之含Pd之氮化鐵電催化觸媒的Fe/Pd原子比為0.008-0.377。
再者，將其不同原子比之含Pd之氮化鐵電催化觸媒，進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表二。
實施例3 (含Pd之氮化釔電催化觸媒的製作及活性 量測)
本實施例採用與上述實施例1相同之電催化觸媒的製作方法，差異在於將Co靶材更換為Y靶材(廠商：邦杰材料科技股份有限公司)，並針對Y靶材改變濺鍍功率，以獲得不同Y/Pd之組成比例，並沉積含Pd之氮化釔電催化觸媒層在玻璃碳上，經EDS之組成分析所得到之含Pd之氮化釔電催化觸媒的Y/Pd原子比為0.010-0.188。
再者，將其不同原子比之含Pd之氮化釔電催化觸媒，進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表三。
實施例4 (含Pd之氮化鎦電催化觸媒的製作及活性量測)
本實施例採用與上述實施例1相同之電催化觸媒的製作方法，差異在於將Co靶材更換為Lu靶材(廠商：邦杰材料科技股份有限公司)，並針對Lu靶材改變濺鍍功率，以獲得不同Lu/Pd之組成比例，並沉積含Pd之氮化鎦電催化觸媒層在玻璃碳上，經EDS之組成分析所得到之含Pd之氮化鎦電催化觸媒的Lu/Pd原子比為0.010-0.390。
再者，將其不同原子比之含Pd之氮化鎦電催化觸媒，進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表四。
表四(含Pd之氮化鎦)
實施例5 (含Pd之氮化鈧電催化觸媒的製作及活性量測)
本實施例採用與上述實施例1相同之電催化觸媒的製作方法，差異在於將Co靶材更換為Sc靶材(廠商：邦杰材料科技股份有限公司)，並針對Sc靶材改變濺鍍功率，以獲得不同Sc/Pd之組成比例，並沉積含Pd之氮化鈧電催化觸媒層在玻璃碳上，經EDS之組成分析所得到之含Pd之氮化鈧電催化觸媒的Sc/Pd原子比為0.030-0.192。
再者，將其不同原子比之含Pd之氮化鈧電催化觸媒，進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表五。
實施例6 (含Pd之氮化鈦電催化觸媒的製作及活性量測)
本實施例採用與上述實施例1相同之電催化觸媒的製作方法，差異在於將Co靶材更換為Ti靶材(廠商：邦杰材料科技股份有限公司)，並針對Ti靶材改變濺鍍功率，以獲得不同Ti/Pd之組成比例，並沉積含Pd之氮化鈦電催化觸媒層在玻璃碳上，經EDS之組成分析所得到之含Pd之氮化鈦電催化觸媒的Ti/Pd原子比為0.043-0.408。
再者，將其不同原子比之含Pd之氮化鈦電催化觸媒，進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表六。
實施例7 (含Pd之氮化釩電催化觸媒的製作及活性量測)
本實施例採用與上述實施例1相同之電催化觸媒的製作方法，差異在於將Co靶材更換為V靶材(廠商：邦杰材料科技股份有限公司)，並針對V靶材改變濺鍍功率，以獲得不同V/Pd之組成比例，並沉積含Pd之氮化釩電催化觸媒層在glassy carbon上，經EDS之組成分析所得到之含Pd之氮化釩電催化觸 媒的V/Pd原子比為0.013-0.290。
再者，將其不同原子比之含Pd之氮化釩電催化觸媒，進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表七。
實施例8 (含Pd之氮化銅電催化觸媒的製作及活性量測)
本實施例採用與上述實施例1相同之電催化觸媒的製作方法，差異在於將Co靶材更換為Cu靶材(廠商：邦杰材料科技股份有限公司)，並針對Cu靶材改變濺鍍功率，以獲得不同Cu/Pd之組成比例，並沉積含Pd之氮化銅電催化觸媒層在玻璃碳上，經EDS之組成分析所得到之含Pd之氮化銅電催化觸媒的Cu/Pd原子比為0.034-0.777。
再者，將其不同原子比之含Pd之氮化銅電催化觸媒，進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表八。
實施例9 (含Pd之氮化鎳電催化觸媒的製作及活性量測)
本實施例採用與上述實施例1相同之電催化觸媒的製作方法，差異在於將Co靶材更換為Ni靶材(廠商：邦杰材料科技股份有限公司)，並針對Ni靶材改變濺鍍功率，以獲得不同Ni/Pd之組成比例，並沉積含Pd之氮化鎳電催化觸媒層在玻璃碳上，經EDS之組成分析所得到之含Pd之氮化鎳電催化觸媒的Ni/Pd原子比為0.005-0.915。
再者，將其不同原子比之含Pd之氮化鎳電催化觸媒，進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表九。
比較例1，Pt/C觸媒製作及電化學活性量測：
本比較例採用商品料Pt/C(Pt 50wt%；C 50wt%，型號：TEC10V50E，廠商：Tanaka)，將其滴定玻璃碳(5mm ODx4mm H)上烘乾成Pt/C觸媒層，進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表十，其結果顯示Pt/C觸媒具有起始氧還原電位為1.04V，操作電壓0.8V下之活性為15.2mA/mg。
比較例2，Pd觸媒製作及電化學活性量測：
本比較例採用商品料Pd(廠商：邦杰材料科技股份有限公司)，沉積Pd層在玻璃碳(5mm ODx4mm H)，進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表十，其結果顯示Pd觸媒具有起始氧還原電位為0.94V，操作電壓0.8V下之活性為24mA/mg。
比較例3，PdN觸媒製作及電化學活性量測：
本比較例採用與上述實施例1相同之Pd靶材，通入N2/(Ar+N2)=50%之氣體，形成反應式濺鍍，並沉積PdN電催化觸媒層在玻璃碳上。進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表十，其結果顯示PdN觸媒具有起始氧還原電位為0.97V，操作電壓0.8V下之活性為27.4mA/mg。
比較例4，FeN觸媒製作及電化學活性量測：
本比較例採用與上述實施例2相同之Fe靶材，通入N2/(Ar+N2)=50%之氣體，形成反應式濺鍍，並沉積FeN電催化觸媒層在玻璃碳上。進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表十。
比較例5 (TiN觸媒製作及電化學活性量測)
本比較例採用與上述實施例6相同之Ti靶材，通入N2/(Ar+N2)=50%之氣體，形成反應式濺鍍，並沉積TiN電催化觸媒層在玻璃碳上。進行與實施例1相同的電化學活性測試，整理如表十。
從表一至表九顯示含Pd之金屬氮化物電催化觸媒在鹼性的環境中，不同金屬/Pd原子比的組成下，實施例中含Pd之金屬氮化物電催化觸媒之電化學之起始氧化電位值隨金屬含量減低而增加，這是因為Pd-N-金屬的電子雲及電子組態的變化原因所造成。電子雲及電子組態的d軌域中心位置(d-band center position)代表觸媒與氧間的鍵結強弱，如果我們將d軌域中心位置(d-band center position)產生有效地往下調降(downshift)，代表可以使整個氧與觸媒表面的鍵結變弱，使 氧還原反應(ORR反應)有效進行，有利整個活性向上提升，另外依據the Brewer金屬間鍵結理論(the Brewer intermetallic bonding theory)，藉由前期與後期過渡金屬之d電子軌域混成(hypo-hyper-d-electronic transition metal)，使d電子軌域間增益作用，形成增效作用效應(Synergistic effect)，進一步使整個活性有效向上提升，因此可以從不同的金屬/Pd原子比的組成下，找出起始氧還原的電位與商用材料Pt/C差不多，但催化活性大於商用材料Pt/C之含Pd之金屬氮化物電催化觸媒，並整理如表十一。
雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (7)

  1. 一種電催化觸媒，包括：含Pd之金屬氮化物，其中金屬係Co、Fe、Y、Lu、Sc、Ti、V、Cu、Ni、或上述之組合，其中金屬為Co時，Co與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.115；其中金屬為Fe時，Fe與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.083；其中金屬為Y時，Y與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.065；其中金屬為Lu時，Lu與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.034；其中金屬為Sc時，Sc與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.079；其中金屬為Ti時，Ti與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.107；其中金屬為V時，V與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.290；其中金屬為Cu時，Cu與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.615；或者其中金屬為Ni時，Ni與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.652。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電催化觸媒，更包括一載 體，承載該電催化觸媒。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電催化觸媒，其中該電催化觸媒之材料係以層狀或膜狀方式形成在該載體之上。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之電催化觸媒，其中，該載體材料包括石墨、奈米碳管、碳纖維、碳微球，或其材料的組合。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之電催化觸媒，其中，該載體材料包括金屬、導電氧化物、導電氮化物，或其材料的組合。
  6. 一種燃料電池，包括：陽極；陰極；電解質，設置在陽極及陰極中間；以及電催化觸媒層，設置於該陰極與該電解質之間，其中該電催化觸媒，包括：含Pd之金屬氮化物，其中金屬係Co、Fe、Y、Lu、Sc、Ti、V、Cu、Ni、或上述之組合，其中金屬為Co時，Co與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.115；其中金屬為Fe時，Fe與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.083；其中金屬為Y時，Y與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.065；其中金屬為Lu時，Lu與Pd的莫耳比大於0且小於或等於 0.034；其中金屬為Sc時，Sc與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.079；其中金屬為Ti時，Ti與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.107；其中金屬為V時，V與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.290；其中金屬為Cu時，Cu與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.615；或者其中金屬為Ni時，Ni與Pd的莫耳比大於0且小於或等於0.652。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之燃料電池，其中該電催化觸媒層形成在該陰極之上。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114373952A (zh) * 2021-12-20 2022-04-19 三峡大学 燃料电池用表面重构PdFe/Cu纳米电催化剂的制备方法及应用

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11142836B2 (en) 2018-11-29 2021-10-12 Industrial Technology Research Institute Catalyst material and method for manufacturing the same
US10900133B2 (en) 2018-11-30 2021-01-26 Industrial Technology Research Institute Nitride catalyst and method for manufacturing the same
US10914011B2 (en) * 2018-11-30 2021-02-09 Industrial Technology Research Institute Membrane electrode assembly and method for hydrogen evolution by electrolysis
US10914012B2 (en) * 2018-11-30 2021-02-09 Industrial Technology Research Institute Membrane electrode assembly and method for hydrogen evolution by electrolysis
CN110581281B (zh) * 2019-09-11 2021-11-02 江南大学 一种应用于燃料电池领域的PdCu合金纳米催化剂及制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102895984A (zh) * 2011-07-28 2013-01-30 财团法人工业技术研究院 电催化触媒及包含该电催化触媒的燃料电池
WO2014111714A1 (en) * 2013-01-16 2014-07-24 Ilika Technologies Ltd A mixed metal oxide material of tin and titanium

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002008566A (ja) * 2000-06-19 2002-01-11 Asahi Glass Co Ltd 光吸収性反射防止ガラス基体とその製造方法
TW561065B (en) 2000-06-21 2003-11-11 Min-Hung Lei Boron nitride supporting type noble metal catalysts
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
JP3651799B2 (ja) 2002-08-21 2005-05-25 株式会社東芝 燃料電池用触媒材料、燃料電池用触媒材料の製造方法及び燃料電池
JP2005063677A (ja) 2003-08-11 2005-03-10 Nitto Denko Corp 燃料電池
EP1947718A4 (en) 2005-10-07 2009-11-18 Asahi Chemical Ind ALLOY CATALYST FOR A FUEL CELL CATHODE
JP4714052B2 (ja) * 2006-03-16 2011-06-29 大日本印刷株式会社 水素精製フィルタおよびその製造方法
WO2009075037A1 (en) 2007-12-12 2009-06-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of preparing an electrode catalyst for fuel cells, and a polymer electrolyte fuel cell
CN101380594A (zh) * 2008-09-05 2009-03-11 南京师范大学 质子交换膜燃料电池催化剂的氮化钛载体或氮化钛和炭载体混合载体
CN102299347A (zh) 2010-06-25 2011-12-28 中国科学院大连化学物理研究所 一种催化剂在碱性燃料电池中的应用
JP5115603B2 (ja) 2010-08-17 2013-01-09 トヨタ自動車株式会社 金属空気電池用空気極、及び当該空気極を備える金属空気電池
US9169140B2 (en) 2010-09-21 2015-10-27 Los Alamos National Security, Llc Non-precious metal catalysts prepared from precursor comprising cyanamide
US20130210610A1 (en) 2012-02-14 2013-08-15 Ut-Battelle, Llc Method of preparing precious metal nitride nanoparticle compositions
KR101615890B1 (ko) * 2014-03-07 2016-04-27 주식회사 에스앤에스텍 극자외선용 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크
JP6440065B2 (ja) 2014-09-19 2018-12-19 国立大学法人九州工業大学 電極触媒及びその製造方法
CN107004862B (zh) 2014-12-15 2021-02-05 3M创新有限公司 膜电极组件
CN105032460B (zh) * 2015-06-23 2018-02-02 华南理工大学 基于氮化物纳米粒子的低铂催化剂及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102895984A (zh) * 2011-07-28 2013-01-30 财团法人工业技术研究院 电催化触媒及包含该电催化触媒的燃料电池
WO2014111714A1 (en) * 2013-01-16 2014-07-24 Ilika Technologies Ltd A mixed metal oxide material of tin and titanium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114373952A (zh) * 2021-12-20 2022-04-19 三峡大学 燃料电池用表面重构PdFe/Cu纳米电催化剂的制备方法及应用

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