[發(fā)明專利]從納米結(jié)構(gòu)的燃料電池催化劑回收鉑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910133892.1
• 申請日: 2005-12-19
• 公開（公告）號: CN101562252A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬克·K·德貝;小克萊頓·V·漢密爾頓
• 申請（專利權(quán)）人: 3M創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 郭國清;樊衛(wèi)民

本申請為中國專利申請No.200580045663.4(PCT/US2005/046438)的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在燃料電池設(shè)備中回收用作催化劑的鉑。

背景技術(shù)

美國專利5,879,827公開了包含針狀微觀結(jié)構(gòu)載體晶須的納米結(jié)構(gòu)單元，所述針狀微觀結(jié)構(gòu)載體晶須帶有針狀納米催化劑粒子。所述催化劑粒子可包括不同催化劑材料的交替層，其中催化劑材料在組成、合金化程度或結(jié)晶度方面可以不同。

美國專利申請公開2002/0004453A1公開了燃料電池電極催化劑，其包括交替的含鉑層和含第二金屬低價氧化物的層，所述第二金屬的低價氧化物顯示CO氧化的早期發(fā)生。

美國專利5,338,430，5,879,828，6,040,077和6,319,293也涉及納米結(jié)構(gòu)的薄膜催化劑。

美國專利4,812,352，5,039,561，5,179,786和5,336,558涉及微觀結(jié)構(gòu)。

美國專利申請10/674,594公開了燃料電池陰極催化劑，其包括將鉑和第二層的交替層沉積到微觀結(jié)構(gòu)載體上而形成的納米結(jié)構(gòu)，其可形成三元催化劑。

JP60184647A(英文摘要)據(jù)稱記載了通過特定方法從燃料電池中回收一定量的貴金屬，該方法包括電解或電解氧化的步驟，其中所述貴金屬被瀝濾入供料至電極的電解溶液中，所述電解溶液含有與貴金屬形成配離子并使該貴金屬可溶的離子或配體。

歐洲專利申請公開1065742A2據(jù)稱記載了從燃料電池中回收電解質(zhì)膜的特定方法，其可包括從燃料電池堆中除去膜電極組件，并將其浸在甲醇中以從該電解質(zhì)膜除去電極的步驟。

美國專利4,775,452據(jù)稱記載了通過在電解電池中進行的特定電解方法，從催化劑中回收一定量的微粒形式的貴金屬。

美國專利5,133,843據(jù)稱記載了在電化學(xué)電池的膜上或膜中回收一定量的特定形式金屬的特定方法，該方法可包括用無機酸如王水處理的步驟。

從燃料電池部件中回收鉑的一種標(biāo)準(zhǔn)方法是將所述部件灼燒并從得到的灰分中回收鉑。較大的部件如燃料電池堆，可以或者可能需要在灼燒之前被切碎。

發(fā)明內(nèi)容

簡而言之，本發(fā)明提供了一種從包括納米結(jié)構(gòu)單元的催化劑涂覆的膜中回收鉑金屬的方法，該方法包括將所述催化劑涂覆的膜暴露于酸性氧化溶液中的步驟。該方法可另外包括從該酸性氧化溶液中沉淀出鉑鹽的后續(xù)步驟。該方法可另外包括煅燒該鉑鹽的步驟。該酸性氧化溶液通常包括至少一種酸和至少一種氧化劑，氧化劑可以是過氧化物如過氧化氫。該酸性氧化溶液通常包括至少一種強酸如鹽酸。該酸性氧化溶液可以是王水。本發(fā)明方法的一個具體實施方式另外包括利用該酸性氧化溶液作為電鍍?nèi)芤旱暮罄m(xù)步驟。

本發(fā)明方法的一個具體實施方式另外包括利用所述煅燒的鉑鹽制造燃料電池催化劑的后續(xù)步驟。

在另一個方面，本發(fā)明提供了一種包括聚合物電解質(zhì)膜的制品，所述聚合物電解質(zhì)膜具有附著到其一個或多個面上的粒子，所述粒子包括C.I.PIGMENT?RED?149(PR-149苝紅)且基本上不含鉑金屬。

本發(fā)明提供了現(xiàn)有技術(shù)未記載的一種從納米結(jié)構(gòu)的燃料電池催化劑中除去鉑的快速且有效的方法。

在本申請中：

“膜電極組件”是指包含膜和至少一個但更常見為兩個或多個鄰接所述膜的電極的結(jié)構(gòu)，該膜包括電解質(zhì)、通常為聚合物電解質(zhì)；

“納米結(jié)構(gòu)單元(element)”指針狀、離散的微觀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在其至少一部分表面上包括催化劑材料；

“納米催化劑粒子”指在至少一維上具有等于或小于約15nm的尺寸、或者具有約15nm或更小的微晶尺寸的催化劑材料粒子，所述尺寸根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)2θX-射線衍射掃描的衍射半峰寬值測量；

“針狀”指長度與平均截面寬度之比大于或等于3；

“離散”指具有獨立區(qū)別的不同單元，但不排除單元的彼此接觸；

和

“微觀”指具有至少一個等于或小于約1微米的維度。

本發(fā)明的優(yōu)點在于提供了一種快速、有效且具有選擇性的從納米結(jié)構(gòu)的燃料電池催化劑中除去鉑的方法。

附圖說明

圖1是如下面實施例1中所述，在各自三種王水濃度下，通過本發(fā)明的方法從催化劑涂覆的膜(CCM)中完全除去Pt的時間作為溫度函數(shù)的圖。

圖2是如下面實施例3中所述，在各自三種HCl/過氧化物濃度下，通過本發(fā)明的方法從CCM完全除去Pt的時間作為溫度函數(shù)的圖。

詳細說明