[發明專利]用于燃料電池或電解槽的催化劑材料以及相關聯的生產方法

在審

• 申請號: 201980025481.2
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN112005414A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 蘇林·德雷普;馬耳他·克林根霍夫;彼得·斯特拉瑟
• 申請（專利權）人: 柏林技術大學
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M4/90;C25B11/16;H01M8/1018
• 代理公司: 北京瀚方律師事務所 11774
• 代理人: 周紅力;姜瑩

1.一種用于燃料電池或電解槽的催化劑材料，包括一個多組分系統，所述多組分系統包括：

-摻雜有摻雜劑M的二氧化錳；

-NiFe層間化合物；以及

-所述摻雜二氧化錳和NiFe層間化合物被直接或間接地安排在其上的導電含碳載體材料。

2.根據權利要求1所述的催化劑材料，其中，所述摻雜二氧化錳是根據配方M:α-MnO₂的錳鉀礦類型二氧化錳。

3.根據任一條在前權利要求所述的催化劑材料，其中，摻雜劑M是從包括鐵、銅、銀和/或鈷的一組當中選擇的。

4.根據任一條在前權利要求所述的催化劑材料，其中，摻雜劑M以從0.1到3.5wt％的范圍內的比例被包含在二氧化錳中，特別是從0.2到3.35wt％的范圍內。

5.根據任一條在前權利要求所述的催化劑材料，其中，所述NiFe層間化合物是NiFeLDH，其特別具有鎳相對于鐵的1.5到5倍的重量比。

6.根據任一條在前權利要求所述的催化劑材料，其中，所述NiFe層間化合物是通過陰離子交換被修改的NiFe層間化合物。

7.根據任一條在前權利要求所述的催化劑材料，其中，所述導電含碳載體材料是從碳黑、石墨烯、納米結構碳、碳納米管和/或碳化載體顆粒當中選擇的。

8.根據任一條在前權利要求所述的催化劑材料，其中，所述導電含碳載體材料通過氧、氮和/或磷被修改。

9.根據任一條在前權利要求所述的催化劑材料，其中，所述NiFe層間化合物是在導電含碳載體材料上直接生長的。

10.一種用于燃料電池或電解槽的電極，特別是氧電極，包括根據權利要求1到9當中的任一條所述的催化劑材料。

11.一種包括離子交換隔膜的燃料電池、電解槽、再生燃料電池或可逆電解槽，所述離子交換隔膜至少在一側涂覆有根據權利要求1到9當中的任一條所述的催化劑材料。

12.一種用于產生根據權利要求1到9當中的任一條所述的催化劑材料的方法，按照所指定的順序包括以下步驟：

-通過調配來準備摻雜二氧化錳、NiFe層間化合物和導電含碳載體材料的混合物；

-通過添加水、有機溶劑以及可選地還有粘合劑，從所述混合物準備催化劑分散液；以及

-將催化劑分散液施加到基質。

13.根據權利要求12所述的方法，其中，關于水、有機溶劑和粘合劑組分的總和，存在70到80重量份數的水、15到25重量份數的有機溶劑和2到5重量份數的粘合劑，或者關于水和有機溶劑組分的總和，存在0.5到5重量份數的水和95到98.5重量份數的有機溶劑，并且固體和粘合劑以從5:3到7:3的比例存在于水和有機溶劑的混合物中。

14.根據權利要求12或13當中的任一條所述的方法，其中，所述粘合劑是全氟磺酸聚合物和/或季銨化合物，特別是摻雜聚砜。

15.根據權利要求12到14當中的任一條所述的方法，其中，所述基質是氣體擴散層或隔膜，特別是離子交換隔膜。