[發明專利]導電抗腐蝕鎂鈦氧化物催化劑載體材料

在審

• 申請號: 202011524006.0
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN113097515A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: J·麥羅阿;S·金;B·科津斯基
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 章敏;李唐

本發明涉及導電抗腐蝕鎂鈦氧化物催化劑載體材料。形成燃料電池催化劑體系的方法，所述方法包括提供具有式(I)的具有氧空位的抗腐蝕導電催化劑載體材料：其中δ是表示氧空位的0?3的任何數字，其任選地包括小數部分，將所述催化劑載體材料用聚合物膜涂覆，將催化劑材料附著到該聚合物膜上，除去該聚合物膜，和將附加材料提供在所述載體材料上，以增加催化劑材料與催化劑載體材料之間的物理、電和/或機械接觸。

相關應用

本申請是2019年11月6日提交的美國專利序列號16/675,564的部分繼續申請案，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及包含具有氧空位的抗腐蝕導電鎂鈦氧化物材料的催化劑載體及其生產方法。

背景技術

催化材料或催化劑，例如貴金屬在許多應用中已經變得必不可少，這些應用之一是質子交換膜燃料電池(PEMFC)。貴金屬和其它催化劑通常是昂貴的材料，它們從其應用的體系中的損失通常轉化為較低的活性和效率。因此，已經進行了各種嘗試以將催化材料保留在給定的應用中，以生產壽命更長的體系，例如燃料電池。

發明內容

根據一個實施方案，公開了形成燃料電池催化劑體系的方法。所述方法可包括提供具有式(I)的具有氧空位的抗腐蝕導電催化劑載體材料：

其中δ是表示氧空位的0-3的任何數字，其任選地包括小數部分。所述方法可進一步包括將所述催化劑載體材料用聚合物膜涂覆。所述方法還可包括將催化劑材料附著到該聚合物膜上。所述方法可進一步包括除去該聚合物膜。所述方法還可包括提供附加材料，以增加催化劑材料與催化劑載體材料之間的物理、電和/或機械接觸。該附加材料可包含催化劑載體材料。該聚合物材料可為聚苯乙烯。所述除去可包括將所述催化劑體系加熱到高于閾值溫度。該閾值溫度可為聚合物材料的熔化溫度。該催化劑載體材料可進一步包含至少一種附加氧化物、碳化物或金屬間化合物。該催化劑材料可包含Pt-M雙金屬合金，其中M為Ag、Au、Bi、Co、Cr、Cu、Fe、Ge、Hf、Ir、Mn、Mo、Nb、Ni、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Sb、Sn、Ta、Ti、V或W。所述附著可包括使至少一些所述催化劑材料與所述催化劑載體材料接觸。

在一個替代實施方案中，公開了形成燃料電池催化劑體系的方法。所述方法可包括形成包括多個初始孔的模板材料層。所述方法還可包括將抗腐蝕導電催化劑載體材料沉積在初始孔內，該催化劑載體材料具有式(I)且具有氧空位：

其中δ是表示氧空位的0-3的任何數字，其任選地包括小數部分。所述方法可進一步包括通過從所述體系中除去模板材料而形成具有次級孔的催化劑載體材料基質。所述方法還可包括將催化劑材料沉積在次級孔內。所述模板材料可包括多個納米球。所述方法可進一步包括使該模板材料熔融。所述催化劑材料的沉積包括濺射。所述除去可包括將該模板材料溶解在酸中。所述方法還可包括使該體系在無氧氣氛中退火。

在又一個實施方案中，公開了形成燃料電池催化劑體系的方法。所述方法可包括合成催化劑載體納米顆粒，其包含具有式(I)的具有氧空位的抗腐蝕導電材料：

其中δ是表示氧空位的0-3的任何數字，其任選地包括小數部分。所述方法可進一步包括在每個納米顆粒周圍形成聚合物層。所述方法還可包括隨后將多個催化劑納米顆粒附著到聚合物層上，以使得至少一些所述催化劑納米顆粒與所述催化劑載體納米顆粒接觸。所述方法可進一步包括除去該聚合物層。所述除去可包括將所述催化劑體系在無氧氣氛中退火。所述聚合物層可包含聚苯乙烯。所述除去可包括將所述催化劑體系加熱到高于閾值溫度。所述閾值溫度可為該聚合物層的熔化溫度。所述催化劑納米顆粒可包含Pt-M雙金屬合金，其中M為Ag、Au、Bi、Co、Cr、Cu、Fe、Ge、Hf、Ir、Mn、Mo、Nb、Ni、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Sb、Sn、Ta、Ti、V或W。

附圖說明

圖1描繪了根據一個或多個實施方案的包括雙極板的質子交換膜燃料電池(PEMFC)的示意性組成；