[發明專利]催化劑、催化劑層、膜電極接合體、電化學器件、催化劑的制造方法

在審

• 申請號: 202080004558.0
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112889166A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 新谷晴彥;宮田伸弘;和田智勝
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;H01M8/1004;H01M4/86;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 王磊;劉靜

1.一種催化劑，包含介孔材料和在所述介孔材料的至少內部擔載的催化劑金屬粒子，

所述催化劑金屬粒子包含鉑和不同于所述鉑的金屬，

所述介孔材料在擔載所述催化劑金屬粒子之前，具有眾數半徑為1-25nm、細孔容積為1.0-3.0cm³/g的介孔，并且平均粒徑為200nm以上，

所述催化劑金屬粒子中所含的不同于所述鉑的金屬相對于所述催化劑金屬粒子中所含的全部金屬的摩爾比為0.25以上，并且所述催化劑金屬粒子之中粒徑為20nm以上的催化劑金屬粒子的體積比例為10％以下。

2.根據權利要求1所述的催化劑，

粒徑為20nm以上的所述催化劑金屬粒子中所含的不同于所述鉑的金屬相對于粒徑為20nm以上的所述催化劑金屬粒子中所含的全部金屬的摩爾比，大于粒徑小于20nm的所述催化劑金屬粒子中所含的不同于所述鉑的金屬相對于粒徑小于20nm的所述催化劑金屬粒子中所含的全部金屬的摩爾比。

3.根據權利要求1或2所述的催化劑，

不同于所述鉑的金屬為鈷。

4.根據權利要求1～3中任一項所述的催化劑，

所述介孔的所述眾數半徑為3-6nm。

5.根據權利要求1～4中任一項所述的催化劑，

所述介孔材料為介孔碳。

6.一種催化劑層，

包含權利要求1～5中任一項所述的催化劑和離聚物。

7.根據權利要求6所述的催化劑層，

包含碳黑和碳納米管中的至少一者。

8.根據權利要求7所述的催化劑層，

所述碳黑為科琴黑。

9.一種膜電極接合體，具備高分子電解質膜、燃料電極和空氣電極，

所述燃料電極設置在所述高分子電解質膜的一側的主面上，

所述空氣電極設置在所述高分子電解質膜的另一側的主面上，

所述空氣電極包含權利要求6～8中任一項所述的催化劑層。

10.一種電化學器件，

具備權利要求9所述的膜電極接合體。

11.一種催化劑的制造方法，

在具有眾數半徑為1-25nm、細孔容積為1.0-3.0cm³/g的介孔，并且平均粒徑為200nm以上的介孔材料的所述介孔中擔載鉑，

對在所述介孔中擔載有所述鉑的介孔材料進行水蒸氣吸附處理，

在進行了所述水蒸氣吸附處理的所述介孔材料的介孔中擔載不同于所述鉑的金屬。

12.根據權利要求11所述的催化劑的制造方法，

所述水蒸氣吸附處理中，包括將在所述介孔中擔載有鉑的介孔材料暴露在與外部氣體的相對濕度相比高濕度的環境下。

13.根據權利要求11所述的催化劑的制造方法，

使進行了所述水蒸氣吸附處理的所述介孔材料浸滲不同于所述鉑的金屬的前體溶液來制作懸浮液，并進行所述懸浮液的還原處理，由此在所述介孔中擔載不同于所述鉑的金屬。

14.根據權利要求13所述的催化劑的制造方法，

不同于所述鉑的金屬的前體溶液的溶劑為水。

15.根據權利要求13所述的催化劑的制造方法，

調整不同于所述鉑的金屬的前體溶液，以使所述懸浮液中所含的不同于所述鉑的金屬相對于全部金屬的摩爾比為0.38以上。

16.根據權利要求13所述的催化劑的制造方法，

所述還原處理中，使用肼和硼氫化鈉中的至少一種還原劑。