[發(fā)明專利]導(dǎo)電抗腐蝕鎂鈦氧化物材料

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011223745.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN112786903A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·金;程磊;J·麥羅阿;M·科恩布魯斯;N·克萊格;張大巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/92
• 分類號(hào): H01M4/92;H01M8/0206;H01M8/0215;H01M8/0228
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 章敏;李志強(qiáng)

本發(fā)明涉及導(dǎo)電抗腐蝕鎂鈦氧化物材料。燃料電池催化劑體系包含催化劑和催化劑載體材料，所述催化劑載體材料結(jié)合所述催化劑且包含具有式(I)的具有氧空位的抗腐蝕導(dǎo)電材料：其中δ是表示氧空位的0?3的任何數(shù)字，其任選地包括小數(shù)部分，所述材料在周圍環(huán)境中的室溫下具有約2?10 S/m的電導(dǎo)率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有氧空位的抗腐蝕導(dǎo)電鎂鈦氧化物材料。

背景技術(shù)

數(shù)千年來金屬已經(jīng)成為廣泛使用的材料。已經(jīng)開發(fā)了各種方法來保護(hù)金屬并防止它們腐蝕或解體成氧化物、氫氧化物、硫酸鹽和其它鹽。在一些工業(yè)應(yīng)用中金屬由于侵蝕性的工作環(huán)境而特別容易腐蝕。非限制性實(shí)例可以是燃料電池的金屬組件，如雙極板(BPP)或燃料電池的催化劑載體材料。另外，某些組件如BPP不僅需要具有足夠的化學(xué)惰性以抵抗在燃料電池的高腐蝕性環(huán)境中的劣化，而且需要是導(dǎo)電的以促進(jìn)燃料電池的氧還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移。找到滿足這兩個(gè)要求的材料已經(jīng)成為挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，公開了燃料電池催化劑體系。所述燃料電池催化劑體系包含催化劑和催化劑載體材料，所述催化劑載體材料結(jié)合所述催化劑且包含具有式(I)的具有氧空位的抗腐蝕導(dǎo)電材料：

其中δ是表示氧空位的0-3的任何數(shù)字，其任選地包括小數(shù)部分。所述材料在周圍環(huán)境中的室溫下可具有約2-10 S/m的電導(dǎo)率。所述雙極板的靜態(tài)腐蝕電流密度在pH為2時(shí)在約0-80℃的溫度下可小于約1μA cm^-2。所述材料的Mg/Ti比率可以是0.3-0.6范圍內(nèi)的數(shù)字。δ可以包括小數(shù)部分。所述材料可以是非化學(xué)計(jì)量的。所述催化劑可以是氧化還原反應(yīng)催化劑。所述催化劑可以包含至少一些Pt(100)表面刻面(facet)。所述催化劑可以在催化劑載體材料上形成至少一個(gè)島。

在一個(gè)替代實(shí)施方案中，公開了抗腐蝕導(dǎo)電材料。所述抗腐蝕導(dǎo)電材料可以包含具有式(I)的具有氧空位的金屬氧化物結(jié)晶結(jié)構(gòu)：

其中δ是0-3的任何數(shù)字，其任選地包括小數(shù)部分且表示氧空位。所述材料可以具有約33摩爾%的MgO和66摩爾%的TiO與TiO₂的混合物的標(biāo)稱化學(xué)組成。Mg/Ti比率可以是0.3-0.6范圍內(nèi)的數(shù)字。δ可以包括小數(shù)部分。所述雙極板的靜態(tài)腐蝕電流密度在pH為2時(shí)在約0-80℃的溫度下可小于約1μA cm^-2。所述材料可以是燃料電池催化劑載體材料。所述材料可以是非化學(xué)計(jì)量的。

在又一個(gè)實(shí)施方案中，公開了催化劑載體。所述催化劑載體可包含具有式(I)的具有氧空位的抗腐蝕導(dǎo)電結(jié)晶材料：

其中δ是表示氧空位的0-3的任何數(shù)字，其任選地包括小數(shù)部分。所述結(jié)晶材料在周圍環(huán)境中的室溫下可具有約2-10 S/m的電導(dǎo)率。所述催化劑可以是陰極燃料電池催化劑。所述雙極板的靜態(tài)腐蝕電流密度在pH為2時(shí)在約0-80℃的溫度下可小于約1μA cm^-2。所述材料的Mg/Ti比率可以是0.3-0.6范圍內(nèi)的數(shù)字。所述材料在25℃-80℃的溫度范圍內(nèi)可以具有約0.13 eV的活化能。δ可包括小數(shù)部分。

附圖說明

圖1描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的包括雙極板的質(zhì)子交換膜燃料電池的示意性組成；

圖2顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的具有本體部分和包含抗腐蝕且導(dǎo)電的材料的表面部分的雙極板的非限制性實(shí)例的透視圖；

圖3顯示了所公開材料的合成丸粒樣品的非限制性實(shí)例；

圖4A和4B分別顯示了表明絕緣行為的MgTi₂O₅結(jié)構(gòu)和表明導(dǎo)電行為的MgTi₂O_4.92的態(tài)密度(DOS)；