專利名稱：用于燃料電池的含有金屬或合金和鉑顆粒的納米金屬顆粒的組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括金屬和/或合金的納米顆粒或包括由氧化物殼
圍繞的金屬或合金芯的納米顆粒與鉑顆?；旌系慕M合物。更具體而言，所 述組合物可用于制造陽極和陰極所用的墨，其可以在燃料電池中使用。
背景技術：
對于多種燃料電池的氣體擴散電極中的烴或氫的氧化和氧的 還原，鉑是高度催化的。然而，該稀有金屬是快速耗盡的不可再生資源并 且因此是昂貴的。批量鉑黑的當前價格是$75.00/克。鉑沉積電極的有關成 本， 一般地裝載約是2-8mg/cm2，被廣泛地認為是普遍工業(yè)化的障礙。隨 著消費者對于替代能源的增加的需要，必須發(fā)現(xiàn)有效的催化劑，特別是在 實際操作溫度(室溫至60° C)，以減輕鉑的需求和費用。基于此，正在進 行相當大的努力以發(fā)現(xiàn)備選的催化劑，其可以匹配或超過鉬的電性能。合 成金屬納米顆粒的方法已經(jīng)在前描述在美國專利申請?zhí)?0/840,409中，以 及它們在電池的空氣陰極中的用途描述在美國專利申請?zhí)?0/983,993中， 兩個申請都具有與本申請相同的專利受讓人。這些申請的內(nèi)容通過參考結 合于此。還通過碳上的化學還原制備用于燃料電池電極的鉬顆粒。

發(fā)明內(nèi)容
納米顆粒催化劑可用于補充用于本發(fā)明燃料電池的電極實施 方案的鉑催化劑。實施方案包括鈷，鐵，鎳，釕，袼，鈀，銀，金，和銅 以及它們的合金的納米顆粒催化劑，其對于直接氧化燃料電池中的氧的還 原或烴燃料的氧化與鉑是至少幾乎相同活性的。這里所描述的多種實施方 案論述了對于直接甲醇燃料電池應用的金屬納米顆粒催化劑，但是同樣適 用于其它的應用，例如不排除(i)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC' s)，和甲酸 燃料電池(FAFC' s)。
第一個實施方案包括納米顆粒，其可以包含單一金屬或兩種或 多種過渡金屬的合金，任意具有與鉑顆?；旌匣蛭锢砉不斓膰@所述金屬 或合金芯的氧化物殼。優(yōu)選的，這些鉑顆粒在尺寸上是在一微米以下，其
是精細劃分分類的。優(yōu)選地，所述鉑顆粒直徑應該低于100nm。優(yōu)選地，納米顆粒具有小于50 nm并且優(yōu)選在30 nm以下的直 徑。理想地，這些顆粒的直徑應該小于15nm以使與鉑的表面相互作用最在另一個實施方案中，過渡金屬鈷，鐵，鎳，釕，袼，鈀，銀， 金和銅或其合金構成所述納米顆?；蛟诖嬖谘趸餁さ那闆r下構成芯。雖 然不受限于理論，但是這些元素接收來自鉑的電子，其在觀察到增強的催 化方面是優(yōu)選的。合金納米顆粒優(yōu)選包含兩種或多種過渡金屬，或具有兩 種，三種或四種過渡金屬。可以以多種比例制備在前指定的過渡金屬以產(chǎn) 生性能增強。其中使用電極的應用將規(guī)定所述合金組成。在一個實施方案 中，合金的一種金屬可以在所述合金的5-95重量％之間的范圍。在一個實 施方案中，合金的一種金屬大于10重量％，或大于25重量％。在一個實 施方案中， 一種金屬是所述合金的90重量％。在所述組合物中，納米顆粒是組合的納米顆粒和鉑顆粒的5重 量％或以上。在另一個實施方案中，納米顆粒是納米顆粒和鉑顆粒的25 重量％或以上，或50重量％或以上。優(yōu)選地，按常規(guī)組合物的總金屬重量計，將至少50%的鉑用金 屬納米顆粒或金屬合金納米顆粒替換。所述納米顆粒還可以是75重量％ 或以上或90重量°/?；蛞陨?。在另一個實施方案中，將鉬/納米顆粒混合物與離子交聯(lián)聚合 物組合，在許多情況下，所述離子交聯(lián)聚合物是質(zhì)子導電的離子交聯(lián)聚合 物，以促進離子的電導率并且將所述電極結合到導電膜。該離子交聯(lián)聚合 物可以與鉑-納米金屬混合物組合并且可以是多至總鉑和納米金屬重量的 40重量％。鉑，納米金屬顆粒，和離子交聯(lián)聚合物的組合形成墨。優(yōu)選地， 所述離子交聯(lián)聚合物是全氟化的樹脂，其兼具疏水性和親水性。更優(yōu)選所 述全氟化樹脂是導電聚合物。所述墨組合物可以與電子傳導載體(electron-conducting support)使用以形成電極。在一個實施方案中，將該墨涂覆到導電的碳基底。所述 電子傳導的載體也可以是復寫紙，碳布，或碳粉末。所述墨組合物可以通 過噴涂，絲網(wǎng)印刷或噴霧涂覆到所述電子傳導的載體。隨后可以將所述電 極施加到離子交換膜并且在直接氧化燃料電池中使用。該燃料電池能夠?qū)?化學能直接轉(zhuǎn)化成電能。
附圖簡述

圖1是鈷金屬納米顆粒的透射電子顯微照片。圖2是鈷-鎳合金納米顆粒的透射電子顯微照片。圖3詳述了直接氧化燃料電池陽極或陰極電極的橫截面。圖4顯示直接甲醇燃料電池的圖。圖5顯示陰極電極性能的伏安圖。圖6顯示陰極電極性能的伏安圖。
實施本發(fā)明的方式通過增加反應表面積和增強電催化，墨組合物中的金屬，合金 和/或具有氧化物殼的納米顆粒的包含用于改善氧化和還原反應的效率。觀 察到的電催化增強可以由分子軌道理論解釋。因為納米顆粒與鉑良好接 觸，所以它們接收來自鉑的電子。隨后，鉑變成缺電子的，并且將與所述 氧化劑和還原劑更快地反應，從而增加反應的效率。由于增加的表面積，當納米顆粒與鉑，水，和離子導電聚合物 共混以形成墨時，鉑的活性增加，原因在于鉑和納米顆粒的增強的接觸。 該接觸提供兩個主要功能，a)借助于通過納米顆粒在Pt上增加d-軌道空位 而增強鉑與氧化劑或還原劑的電子相互作用，和b)在整個墨中有效分散 Pt以便它具有改善的與氧化劑和/或還原劑的接觸。另外，金屬合金納米 顆粒也提供這些利益。金屬合金納米顆粒是具有以這樣一種方式組合的單 獨金屬成分的化合物，以便所述組合在每個單獨顆粒中給予所述化合物獨 特的化學結構和性質(zhì)。在該催化墨配方中，所述鉑顆粒應當優(yōu)選是足夠小的以便它們 可以與所述納米顆粒具有強的表面相互作用。優(yōu)選地，所述鉑應該精細劃分。當粒度在直徑上低于1微米時，優(yōu)選在低于500 nm，諸如1-500 nm 時，鉑被認為是精細劃分的。雖然精細劃分的鉑顆粒是足夠的，但是優(yōu)選 所述鉑顆粒具有低于100 nm的直徑以最大化所述鉑-納米顆粒的表面接 觸。優(yōu)選鉑顆粒的直徑是1-100 nm，更優(yōu)選是5-50 nm，最優(yōu)選是5-25 nm。
如這里所用的納米顆粒指的是金屬納米顆粒、金屬合金納米顆 粒、或具有氧化物殼的金屬或合金的納米顆?；蚱浠旌衔?。另外，單獨的 納米顆粒應當優(yōu)選具有50nm以下，并且優(yōu)選15nm以下諸如1-15 nm的 直徑。在初始研究中，發(fā)現(xiàn)微米水平的顆粒不顯示所述納米顆粒顯示的催 化增強效果。在墨中使用微米大小的金屬和鉑的研究中，由于較小的表面 積而觀察到性能的減少。另外微米顆粒從所述電極脫落，并且最終引起電 極失效。因而，高表面積納米顆粒對于與鉑的適當?shù)碾娮酉嗷プ饔煤头稚?是必需的。另外，優(yōu)選所述金屬或合金納米顆粒具有氧化物殼或外表面， 殼厚度為1-25 nm，最優(yōu)選在1-10 nm的范圍內(nèi)。這些顆粒可以在真空室 中通過蒸汽冷凝而產(chǎn)生，并且氧化物厚度可以通過將空氣或氧引入到所述 室中隨著形成所述顆粒而控制?？梢栽谒瞿惺褂玫募{米顆?？梢园喾Nd-阻滯過渡金 屬，包括鈷，鐵，鎳，釕，鉻，鈀，銀，金，和銅或其混合物。已知鉬將 它的電子供給這些元素，從而使鉑對于所述燃料是更具反應性的。另外，所述納米顆?？梢园瑑煞N或多種單獨金屬，其形成金 屬合金納米顆粒。所述合金的單獨金屬可以以5-95%范圍內(nèi)的任何比例組 合。在用于所述墨的每個特定合金中使用的金屬的比例主要取決于催化應 用。這里提供的金屬合金納米顆粒可以是下列過渡金屬的兩種或多種鈷、 鐵、鎳、釕、鉻、鈀、銀、金、和銅。例如，在室溫下操作的燃料電池的 電極中使用的鎳/鈷納米合金在所述合金中需要更高的鈷含量。對于室溫直 接甲醇燃料電池，50: 50， 60: 40， 70: 30，和80: 20的重量％比例的鈷 和鎳納米金屬合金顯示電性能的最大增加，因為它有效接收來自鉑的電 子。然而，其它比例也與鉑一起有效地起作用。對于陰極電極，50: 50， 60: 40， 70: 30，和80: 20重量％的鈷和銀或鈷和金的合金提供優(yōu)秀的電 性能，因為銀或金成分提供增加的甲醇耐性，而鈷成分改善氧還原動力學。其它比例也與鉑一起有效地起作用。當鈀是與鈷，鎳，鐵，或銀以50: 50， 60: 40， 70: 30，和80: 20重量％比例的鑄成合金時，相比于用于氧還原
的純鉑，觀察到催化增強。在更高溫度燃料電池諸如氫PEM燃料電池， 20: 80重量％比例的鈷對鎳是優(yōu)選的，其由于增加的鎳含量給予更大的穩(wěn)
定性。然而，其它比例也與鉑一起有效地起作用。作為陽極電極，33: 33: 34重量百分比的鉻釕鉑起作用以增強甲醇氧化的動力學。另外，以
60重量％比率和40重量％比例使用的50: 50的鉻-釕合金也顯示高于傳統(tǒng)
陽極電極的性能。連同鉬和納米顆粒，墨或催化劑墨含有離子交聯(lián)聚合物，其增 強所述電極和所述燃料電池膜之間的物理接觸，并且還促進電極-膜界面的 離子電導率。最普遍類型的燃料電池膜是質(zhì)子交換膜，在所述情況下，離 子交聯(lián)聚合物是質(zhì)子導電的。優(yōu)選地，所述墨含有足夠的離子交聯(lián)聚合物，以便增強對于所
述膜的粘附和離子電導率，同樣地，優(yōu)選所述離子交聯(lián)聚合物不超過總墨 的40重量％。優(yōu)選地，所述離子交聯(lián)聚合物以總金屬裝載的5-40重量％ 存在，更優(yōu)選以10-30重量％并且最優(yōu)選以15-25重量％存在。"總金屬裝 載"是所述墨中金屬的總量。在高濃度的離子交聯(lián)聚合物，大的電阻建立 在所述電極中，并且阻滯電子有效移動經(jīng)過所述燃料電池的外部電路。鉑對于納米顆粒的比例將主要地取決于燃料電池操作方式。催 化劑摻合物對于氧化劑和還原劑濃度和溫度是非常敏感的。由于高成本的 鉑，高納米顆粒分數(shù)是理想的。最小值為總金屬含量的5重量％納米顆粒 (即，沒有鉑)對于觀察增加的催化活性是優(yōu)選的，然而可以用所述納米顆 粒替換常規(guī)組合物的超過90重量％的鉑。最優(yōu)選地，50-75%的鉑顆粒是 由金屬和/或合金納米顆粒替代的。在直接氧化燃料電池，諸如甲醇燃料電池中，離子交聯(lián)聚合物 傳導質(zhì)子。用于所述墨的典型離子交聯(lián)聚合物是Nafion⑧， 一種全氟化的 離子交換聚合物。所述聚合物樹脂含有親水域和疏水域兩者，因此存在水 排斥和水接收性質(zhì)這兩者的平衡。雖然水提供改善的質(zhì)子傳導，但是過量 的水將催化劑位點與氧化劑和還原劑阻斷，從而降低燃料電池效率。所述墨組合物是通過將干鉑和干納米顆粒以任何比例混合而制備的，諸如以上所規(guī)定的那些。優(yōu)選地，將數(shù)滴水加入到所述混合物以 使著火的風險最小化。最終，添加規(guī)定量的離子交聯(lián)聚合物，并且將得到 的墨共混，例如，在渦流混合器上并聲波振蕩，例如，達數(shù)分鐘。通過將 所述墨沉積在導電載體上而制備所述電極。導電載體從膜-電極界面將電子 傳導到燃料電池外部電路。通過直接噴涂，噴霧，或絲網(wǎng)印刷，通常將所述墨涂覆到電子 導電載體。選擇的方法對于燃料電池中的電極性能不是關鍵的，然而所述 方法應當優(yōu)選保證墨在所述電極的整個表面上的均勻涂敷。用于電子傳導載體的理想材料是碳，然而其它導電材料也可以
工作。編織的復寫紙或織物用于支持所述墨，傳導電子，并且借助于它的 多孔屬性容許氧化劑和還原劑的流入。在直接氧化燃料電池中，可以將所述電極熱壓到離子導電膜的 任一側。在直接甲醇燃料電池的情況下，可以將所述電極施加到質(zhì)子導電 聚合物上，例如通過熱壓，并且隨后與有效傳導電子的雙極板接觸放置。在以下如圖l-6中的數(shù)據(jù)所表示的實驗中，使用的納米顆粒具 有如所示的金屬芯并且具有氧化物殼。將不涉及氧化物殼的金屬名稱用于 簡化。圖1顯示可以在所述墨中使用的納米大小的鈷顆粒的透射電 子顯微照片圖像。這些顆粒的平均尺寸是8nm，并且它們的表面可以與精 細劃分的鉑進行優(yōu)良的接觸。鉑和金屬納米顆粒之間的接觸水平是通過從 電極表面上的氧化劑/還原劑反應觀察到的催化增強的增加而直接定量的。圖2顯示可以在所述墨中使用的納米大小的鎳-鈷合金納米顆 粒的透射電子顯微照片圖像。這些顆粒的平均尺寸是12 nm，并且它們的 表面可以與精細劃分的鉑進行優(yōu)良的接觸。鉑和納米顆粒之間的接觸水平 是通過從電極表面上的氧化劑/還原劑反應觀察到的催化增強的增加而直 接定量的。圖3描述燃料電池電極(l)的橫截面。催化劑墨(3)和電子傳導 載體(2)組成碳纖維(4)。在墨層中，鉑(5)和納米顆粒(6)是相互密切接觸， 并且支撐在離子交聯(lián)聚合物(7)內(nèi)部。圖4描述直接甲醇燃料電池(8)。將水性甲醇裝到陽極口(9)，在那里它經(jīng)過口(10)循環(huán)或保持在電池內(nèi)部。甲醇在陽極電極(ll)(包括墨 (12)和電子傳導載體(13))反應以產(chǎn)生二氧化碳，質(zhì)子，和電子。、質(zhì)子經(jīng)過
質(zhì)子交換膜(14)到達陰極隔室，并且電子流過外部電路(15)并進入陰極。將 空氣進料到陰極口(16)，在那里它與從陰極電極(17)(包括墨(18)和電子傳導 載體(13))上的陽極產(chǎn)生的電子和質(zhì)子反應以產(chǎn)生水，將其在另一個陰極口 (19)除去。作為一個實施例，圖5數(shù)據(jù)顯示燃料電池陰極反應的線性掃描 伏安圖，其描述電流密度j如何隨電壓V降低而增加。每個墨樣品中的總 金屬裝載是8mg/cm2。隨著電壓降低增加的電流的數(shù)量越大，催化劑墨的 性能越好。曲線A表示含有精細劃分的鉑并且不含納米顆粒的燃料電池陰 極催化劑墨。曲線B-D顯示通過除去一些鉑而用8 nm直徑的鈷金屬納米 顆粒替代它而增加的性能。如通過用鈷金屬納米顆粒替代總金屬重量的至 少50%的鉑所示，電流數(shù)量增加比僅有鉑的電極墨更大。雖然取代總金屬 重量的30%的鉑顯示最大的電流數(shù)量增加，但是更大重量分數(shù)的鈷金屬納 米顆粒也工作良好。在曲線B-D中清楚的是，通過將這些納米顆粒添加到 催化劑墨，氧還原動力學(顯示在區(qū)域1中)和質(zhì)量輸送(顯示在區(qū)域2中) 都改善。在其它類型的燃料電池電極中，大于50%鉑可以用納米顆粒替換， 并且優(yōu)選按總金屬裝載重量計多至95%的鉑可以用納米顆粒替換。圖6也顯示陰極燃料電池反應的線性掃描伏安圖，顯示利用金 屬合金納米顆粒電極的性能增加。對于每個樣品，總金屬裝載是8mg/cm2。 它圖解60%鉑40%鎳-鈷金屬合金的改善性能，其具有平均鎳-鈷金屬合金 粒度為15nm，電極(曲線B)對精細劃分的鉑電極(曲線A)。類似于利用金 屬納米顆粒的上述實施例，對于金屬合金納米顆粒樣品，在動力學活化(區(qū) 域l)和質(zhì)量傳遞方式(區(qū)域2)方面，電流數(shù)量都隨著遞增的電壓增加得更 大。另外，對于含有60重量％鉑40重量％的800nm平均直徑鈷顆粒的電 極，觀察到性能抑制作用(曲線C)。該數(shù)據(jù)說明利用納米顆粒的重要性， 因為在微米大小或以上的顆粒顯著降低電極性能，原因在于精細劃分的鉬 的不相容的表面積，其在100nm或以下，而微米鈷在800-1500 nm的尺 寸范圍內(nèi)。當與鉑混合并且制成電極墨時的許多其它納米顆粒也顯示該性能增強。例如，當總金屬裝載的10至50重量％的精細劃分的50: 50
原子比例的鉑釕用15nm平均直徑的鉻金屬納米顆粒替換并且在陽極電 極墨中使用時，對于甲醇氧化觀察到催化增強。優(yōu)選的，混合物將含有50 重量％的鉻和50重量°/。的鉑釕，并且更優(yōu)選所述混合物將是至少70重 量％的鉻和30重量％的鉑釕。最優(yōu)選的是85重量％鉻15重量％鉑釕混 合物。通過添加10nm平均粒度的鈀納米顆粒，還可以在陽極減少總鉬 釕裝載。優(yōu)選地，所述混合物將含有50重量％鉑:釕和50重量％鈀，并且 更優(yōu)選混合物將是至少70重量％鈀和30重量％的鉑釕。最優(yōu)選的是15 重量％鉑:釕85重量％鈀混合物。作為另一個實施例，通過用平均直徑為 15nm的80: 20的鎳-鐵合金納米顆粒替換總金屬裝載的50重量％的鉑而 增強甲醇氧化速率，優(yōu)選地，所述混合物將是至少70%的鎳-鐵合金納米 顆粒和30%鉑。最優(yōu)選的是15重量％鉑85重量％鉻混合物。在這兩個情 況下，相比于精細劃分的鉑:釕的反應，其它納米顆粒和其它比例的金屬合 金納米顆粒作用充分。對于本領域技術人員將是顯然的是，本發(fā)明不局限于上述說明 性實施方案的細節(jié)，并且在不背離其精神或基本性質(zhì)的情況下，本發(fā)明可 以以其它具體形式實施。本發(fā)明實施方案因此在全部方面被認為是說明性 的而不是限制性的，本發(fā)明的范圍是由后附的權利要求表示的，而不是由 上述描述表示的，并且因此在所述權利要求的等價物的含義和范圍內(nèi)出現(xiàn) 的全部改變意欲包括在其中。
權利要求
1. 適于在至少一個電化學或催化應用中使用的組合物，所述組合物包括包含鉑顆粒和金屬納米顆粒的混合物。
2. 包括權利要求1的組合物的墨。
3. 權利要求2的墨，所述墨還包括能夠在整個墨組合物中離子成網(wǎng)的 離子導電材料，以便產(chǎn)生基本上結構一致質(zhì)量(coherent mass)而不顯著影 響大量的所述納米顆粒的反應性。
4. 權利要求l的組合物，其中至少一些納米顆粒包含金屬，當與所述 鉑顆?；旌蠒r，所述金屬有利地改變所述鉑的特性。
5. 權利要求4的組合物，其中所述金屬選自族3-16中的金屬的一種 或多種，鑭系元素，其組合，和/或其合金。
6. 權利要求1的組合物，其中大部分的所述納米顆粒小于約500 nm。
7. 權利要求l的組合物，所述組合物還包括導電的，多孔的，與所述 納米顆粒和鉑密切接觸的基底顆粒。
8. 包括權利要求7的墨的催化劑，其中所述催化劑還包括涂覆到導電 的基材上的墨。
9. 權利要求8的催化劑，其中所述導電的基材包括復寫紙或纖維。
10. 權利要求3的墨，其中所述離子導電材料基本上由聚合物組成。
11. 權利要求10的組合物，其中所述聚合物包括質(zhì)子導電的，全氟化 的樹脂。
12. —種包括涂覆到導電材料的墨的電極，所述墨包括適于在至少一 個電化學或催化應用中使用的組合物并且包括鉑顆粒和金屬納米顆粒的 混合物。
13. 權利要求12的電極，其中至少一些納米顆粒包含金屬，當與所述 鉑顆?；旌蠒r，所述金屬有利地改變所述鉑的特性。
14. 權利要求12的電極，其中所述金屬選自族3-16中的金屬的一種 或多種，鑭系元素，其組合，和/或其合金。
15. 權利要求1的組合物，其中大部分的所述納米顆粒小于約500nm。
16. 權利要求12的電極，其中所述電極是氣體擴散電極。
17. 權利要求12的電極，其中所述電極是液體擴散電極。
18. 權利要求12的電極，所述電極還包括配置在其兩個面上的離子交 換膜，其中配置所述膜以促進由陽極燃料的電化學反應產(chǎn)生的離子的運 輸。
19. 一種包括權利要求12的電極的燃料電池，其中將所述燃料電池配置成消耗燃料由此可以產(chǎn)生電。
20. —種適于在電化學應用中使用的墨，所述墨包括通過蒸汽冷凝方 法制備的金屬納米顆粒和離子導電材料。
21. 權利要求20的墨，所述墨還包括與所述金屬納米顆?；旌系你K顆粒。
22. 權利要求21的墨，其中至少一些納米顆粒包含金屬，當與所述鉑 顆粒混合時，所述金屬有利地改變所述鉑的特性。
23. 權利要求22的墨，其中所述金屬選自族3-16中的金屬的一種或 多種，鑭系元素，其組合，和/或其合金。
24. 權利要求20的組合物，其中大部分的所述納米顆粒小于約500nm。
25. 權利要求20的組合物，所述組合物還包括導電的，，多孔的，與所 述納米顆粒和鉑密切接觸的基底顆粒。
26. 包括權利要求20的墨的催化劑，其中所述催化劑還包括涂覆到導 電的基材上的墨。
27. 權利要求26的催化劑，其中所述導電的基材包括復寫紙或纖維。
28. 權利要求20的墨，其中所述離子導電材料基本上由能夠在整個墨 組合物中離子成網(wǎng)的聚合物組成，以便產(chǎn)生基本上結構粘附的質(zhì)量而不顯 著影響大量的所述納米顆粒的反應性。
29. 權利要求28的墨，其中所述聚合材料包括質(zhì)子導電的，全氟化的
30.權利要求20的組合物，其中至少大部分的所述金屬納米顆粒包括 直徑小于約100納米的納米顆粒。
31.
32. 權利要求20的組合物，其中所述金屬納米顆粒包含選自組3-16的金屬，鑭系元素，其組合，和/或其合金。
33. —種包括權利要求20的組合物的電極。
34. 權利要求33的電極，所述電極還包括配置在其兩個面上的離子交 換膜，其中配置所述膜以促進由陽極燃料的電化學反應產(chǎn)生的離子的運 輸。
35. —種包括權利要求34的電極的燃料電池，其中將所述燃料電池配 置成消耗燃料由此可以產(chǎn)生電。
全文摘要
金屬或合金的納米顆?；蚓哂醒趸餁さ慕饘俸秃辖鹦镜募{米顆粒與鉑顆?；旌系慕M合物用作電極成分。更具體而言，將這樣的組合物在直接氧化燃料電池中用作氧還原以及烴或氫燃料氧化的電極墨，所述直接氧化燃料電池諸如，但不限于，直接甲醇燃料電池。這些電極包括含有鉑的催化劑墨，所述納米顆粒，和可以直接應用于導電載體的導電離子交聯(lián)聚合物，所述載體諸如編織的復寫紙或碳布?？梢詫⒃撾姌O直接粘附到離子交換膜上。所述納米顆粒包含納米大小的過渡金屬諸如鈷，鐵，鎳，釕，鉻，鈀，銀，金，和銅。在本發(fā)明中，這些催化劑粉末基本上代替鉑作為燃料電池電氧化和電還原反應中的催化劑。
文檔編號H01M4/92GK101454931SQ200780017384
公開日2009年6月10日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權日2006年3月31日
發(fā)明者道格拉斯·卡彭特, 金伯利·麥格拉思 申請人:量子球公司