[發明專利]用于燃料電池電極的催化劑，制造用于燃料電池電極的催化劑的方法，膜電極組件和燃料電池

無效

• 申請號: 200680049664.0
• 申請日: 2006-12-27
• 公開（公告）號: CN101351914A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 吉田憐;中島直敏;朝岡賢彥;長谷川正樹
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/96
• 分類號: H01M4/96;H01M4/88;H01M4/90;H01M8/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 林柏楠;劉金輝

1.用于燃料電池電極的催化劑，其特征在于包含具有π共軛系統的碳載體、具有芳環的電解質組分和催化劑組分，

其中所述電解質組分包含全芳族聚酰亞胺，所述全芳族聚酰亞胺具有下述通式[I]所示的重復單元，

[化學式1][I]

在式[I]中，AR代表芳族基團，X有時不存在，當存在時，X代表氧原子或硫原子，Z代表用于提高溶劑溶解度的極性取代基或非極性取代基，所述極性取代基是磺酸基團、磷酸基團、硫酸基團或它們的三烷基胺鹽，所述三烷基胺鹽中的烷基具有1至18個碳原子，所述非極性取代基是長鏈烷基，該烷基具有8至18個碳原子。

2.根據權利要求1的用于燃料電池電極的催化劑，其特征在于所述碳載體是包括碳納米突的碳納米管、炭黑、石墨、碳納米壁和碳纖維中的一種或多種。

3.根據權利要求1或2的用于燃料電池電極的催化劑，其特征在于所述催化劑組分包含下述組分中的一種或多種：Pt、Rh、Pd、Au、Ru、Os、Ir、Co、Fe、Ni、Ti、Mn、Cr、V、Zr、Nb、Mo、Ta、W、Tc、Re、Al、Mg、含這些元素中兩種或更多種的合金、及含這些元素中一種或多種的化合物。

4.根據權利要求1或2的用于燃料電池電極的催化劑，其特征在于所述電解質組分包含全芳族聚酰亞胺，所述全芳族聚酰亞胺具有下述通式[P1]、[P2]、[P3]或[P4]所示的重復單元，

[化學式2][P1]

[化學式3][P2]

[化學式4][P3]

[化學式5][P4]

在通式[P1]、[P2]、[P3]和[P4]中，Et代表乙基。

5.制造用于燃料電池電極的催化劑的方法，其特征在于使具有π共軛系統的碳載體、具有芳環的電解質組分和催化劑組分在溶劑中接觸，從而用所述電解質組分將所述碳載體改性，并將所述催化劑組分負載在所述碳載體上，

其中所述電解質組分包含全芳族聚酰亞胺，所述全芳族聚酰亞胺具有下述通式[I]所示的重復單元，

[化學式1][I]

在式[I]中，AR代表芳族基團，X有時不存在，當存在時，X代表氧原子或硫原子，Z代表用于提高溶劑溶解度的極性取代基或非極性取代基，所述極性取代基是磺酸基團、磷酸基團、硫酸基團或它們的三烷基胺鹽，所述三烷基胺鹽中的烷基具有1至18個碳原子，所述非極性取代基是長鏈烷基，該烷基具有8至18個碳原子。

6.根據權利要求5的制造用于燃料電池電極的催化劑的方法，其特征在于在使碳載體、電解質組分和催化劑組分在溶劑中接觸的過程中，對溶劑施加超聲波。

7.制造用于燃料電池電極的催化劑的方法，其特征在于包括：

負載步驟，即，使具有π共軛系統的碳載體與催化劑組分在含分散劑的溶劑中接觸，從而將催化劑組分負載在碳載體上；和

改性步驟，即，使所述負載了催化劑組分的碳載體與具有芳環的電解質組分接觸，從而用該電解質組分將碳載體改性，

其中所述電解質組分包含全芳族聚酰亞胺，所述全芳族聚酰亞胺具有下述通式[I]所示的重復單元，

[化學式1][I]

在式[I]中，AR代表芳族基團，X有時不存在，當存在時，X代表氧原子或硫原子，Z代表用于提高溶劑溶解度的極性取代基或非極性取代基，所述極性取代基是磺酸基團、磷酸基團、硫酸基團或它們的三烷基胺鹽，所述三烷基胺鹽中的烷基具有1至18個碳原子，所述非極性取代基是長鏈烷基，該烷基具有8至18個碳原子。

8.根據權利要求7的制造用于燃料電池電極的催化劑的方法，其特征在于在負載步驟和/或改性步驟中對溶劑施加超聲波。

9.根據權利要求5至8之一的制造用于燃料電池電極的催化劑的方法，其特征在于所述碳載體是包括碳納米突的碳納米管、炭黑、石墨、碳納米壁和碳纖維中的一種或多種。