[發(fā)明專利]催化劑涂料

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611178158.3
• 申請(qǐng)日: 2012-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN107482233A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿里瑞扎·佩支曼·施凡尼亞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): H01M4/92
• 分類號(hào): H01M4/92
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11286
• 代理人: 董婷,劉燦強(qiáng)

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年1月30日、申請(qǐng)?zhí)枮?01210028442.8、題為“催化劑涂料”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種薄膜涂料催化劑。

背景技術(shù)

雖然在汽車應(yīng)用中為了利用燃料電池(FC)技術(shù)已經(jīng)考慮到可靠性和工作壽命，但是催化活性仍然是為了使燃料電池技術(shù)特別是燃料電池車輛商業(yè)化需要徹底考慮的一個(gè)因素。已經(jīng)致力于對(duì)具有期望的電催化氧化還原反應(yīng)(ORR)的燃料電池催化劑的開發(fā)。為此，燃料電池催化劑顯示出對(duì)支撐在碳上的純鉑納米顆粒和/或純鉑合金納米顆粒的一些改進(jìn)。然而，這些傳統(tǒng)的催化劑因作為納米顆粒而仍然傾向于存在團(tuán)聚、溶解和其它耐久性問題。對(duì)用于質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)應(yīng)用的耐久的和活性的催化劑的開發(fā)依然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，一種催化劑涂料包括多個(gè)催化劑顆粒，每個(gè)催化劑顆粒包括支撐二維(2D)可擴(kuò)展催化劑膜的顆粒基體，2D可擴(kuò)展催化劑膜包括至少一種貴金屬，2D可擴(kuò)展催化劑膜包括存在于連續(xù)膜中的多個(gè)催化劑金屬原子，所述多個(gè)催化劑金屬原子基本上彼此連接而不需要中間連接介質(zhì)。2D 可擴(kuò)展催化劑膜可接觸顆粒基體的外表面。2D可擴(kuò)展催化劑膜可接觸顆粒基體的內(nèi)表面。

在另一實(shí)施例中，顆粒基體的基體尺寸比2D可擴(kuò)展催化劑膜的厚度大 50倍至10000倍。在某些情況下，顆粒基體的基體尺寸比2D可擴(kuò)展催化劑膜的厚度大100倍至5000倍。

在又一實(shí)施例中，2D可擴(kuò)展催化劑膜的厚度為1至20個(gè)原子層。

在又一實(shí)施例中，對(duì)于至少一部分顆粒，催化劑涂料還包括設(shè)置在顆粒基體和2D可擴(kuò)展催化劑膜之間的第一中間涂層。在某些情況下，催化劑涂料還包括設(shè)置在顆粒基體和2D可擴(kuò)展催化劑膜之間的第二中間涂層。在某些其它情況下，第一中間涂層在組分上不同于第二中間涂層。

在又一實(shí)施例中，催化劑涂料還包括涂料填料。

附圖說(shuō)明

圖1A描繪了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的催化劑涂料(catalyst ink)；

圖1B1描繪了圖1A中涉及的催化劑顆粒的放大剖視圖；

圖1B2描繪了圖1B1中涉及的催化劑顆粒的另一放大剖視圖；

圖1C描述了圖1B1中涉及的催化劑顆粒的另一放大剖視圖；

圖2A描繪了圖1A中涉及的催化劑涂料的變型的放大剖視圖；

圖2B描繪了圖2A中涉及的催化劑涂料的放大剖視圖；

圖3描繪了圖1A中的催化劑涂料的變型；

圖4A描繪了根據(jù)在此描述的一個(gè)或多個(gè)示例的樣品基體顆粒；

圖4B描繪了圖3中涉及的鉑涂覆基體顆粒的放大圖；

圖5描繪了與在此描述的一個(gè)或多個(gè)示例中采用的Pt多晶盤相比，基于由如在圖4B中所見的鉑涂覆顆粒制成的涂料的單體電池的循環(huán)伏安圖；

圖6描繪了根據(jù)在此描述的一個(gè)或多個(gè)示例的配備有Pt涂覆玻璃珠陰極的單體電池的極化曲線；

圖7描繪了根據(jù)在此描述的一個(gè)或多個(gè)示例的被涂覆的基體顆粒和未被涂覆的基體顆粒的XRD圖案；

圖8A至圖8C描繪了在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中涉及的形成線 (wire)的示例性步驟；

圖9A至圖9D描繪了在圖8A至圖8C中涉及的形成線的示例性步驟；以及

圖10A和圖10B描繪了現(xiàn)有技術(shù)的催化劑納米顆粒。

具體實(shí)施方式

按照所要求的，在此公開了本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例；然而，應(yīng)該理解的是，所公開的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的可以以各種可替換的形式實(shí)施的示例。附圖不一定是按照比例的；會(huì)夸大或最小化一些特征，以示出具體組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)并不被解釋為限制性的，而是僅僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式實(shí)施本發(fā)明的代表性基準(zhǔn)。