[發(fā)明專利]具有缺陷型碳基涂層的燃料電池催化劑材料在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110331228.9 | 申請日： | 2021-03-29 |
| 公開（公告）號： | CN113451595A | 公開（公告）日： | 2021-09-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | J·麥羅阿;G·薩姆索尼茲;S·金;M·科恩布魯斯 | 申請（專利權(quán)）人： | 羅伯特·博世有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/92 | 分類號： | H01M4/92;H01M4/86;B82Y40/00;B82Y30/00 |
| 代理公司： | 中國專利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人： | 章敏;初明明 |
| 地址： | 德國斯*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 具有 缺陷 型碳基 涂層 燃料電池 催化劑 材料 | ||
本發(fā)明涉及具有缺陷型碳基涂層的燃料電池催化劑材料。燃料電池催化劑材料包含由金屬材料形成的金屬催化劑顆粒和至少部分地涂覆至少一些金屬催化劑顆粒的碳基涂料組合物。所述碳基涂料組合物包含碳網(wǎng)絡(luò)。所述碳基涂料組合物被摻雜劑摻雜。所述碳基涂料組合物包含由碳網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個空缺碳原子形成的許多缺陷。
技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及具有缺陷型碳基涂層的燃料電池催化劑材料。
背景技術(shù)
燃料電池已經(jīng)顯示出有望成為車輛和其它運輸應(yīng)用的替代動力源。燃料電池與可再生能源載體，如氫氣一起工作。燃料電池還在沒有有毒排放或溫室氣體的情況下工作。由于燃料電池堆中材料的成本相對高，因此燃料電池技術(shù)應(yīng)用受到限制。對燃料電池堆的總成本有重大貢獻(xiàn)的材料之一是催化劑材料，如鉑催化劑材料。燃料電池的陽極和陰極二者的催化劑層中都包含催化劑材料。所述催化劑材料的耐久性對燃料電池技術(shù)的總成本具有影響。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個實施方案，公開了燃料電池催化劑材料，其包含由金屬材料形成的金屬催化劑顆粒和至少部分地涂覆至少一些金屬催化劑顆粒的碳基涂料組合物。所述碳基涂料組合物包含碳網(wǎng)絡(luò)。所述碳基涂料組合物被摻雜劑摻雜。所述碳基涂料組合物包含由碳網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個空缺碳原子形成的許多缺陷。碳網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)量o的碳可以被摻雜劑取代。數(shù)量o可以表示所述碳網(wǎng)絡(luò)中碳總數(shù)的任何以下百分比或在所述百分比中任兩個的范圍內(nèi)：0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10。所述碳網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)量m的碳可以被一個或多個具有數(shù)量n的碳(其中n等于4至12個碳)的芳族環(huán)狀基團(tuán)取代。數(shù)量m可以表示碳網(wǎng)絡(luò)中碳總數(shù)的百分比。所述百分比可以為任何以下百分比或者在以下百分比中任兩個的范圍內(nèi)：0、5、10、15、20、25、30、35、40、45和50。
在另一個實施方案中，公開了燃料電池催化劑電極。所述燃料電池催化劑電極包含催化劑載體和負(fù)載在所述催化劑載體上的催化劑材料。所述金屬催化劑顆粒由金屬材料和缺陷型碳基涂料組合物形成，所述涂料組合物至少部分地涂覆至少一些金屬催化劑顆粒。所述缺陷型碳基涂料組合物包含碳網(wǎng)絡(luò)。所述缺陷型碳基涂料組合物被摻雜劑摻雜。所述缺陷型碳基涂料組合物包含由碳網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個空缺原子形成的許多缺陷。
在又一個實施方案中，形成燃料電池催化劑材料的方法包括使具有金屬的前體金屬鹽和前體烴分子反應(yīng)形成催化劑材料，該催化劑材料包含金屬催化劑顆粒和至少部分地涂覆至少一些金屬催化劑顆粒的缺陷型碳基組合物。所述前體烴分子包含一個或多個具有數(shù)量n的碳(其中n等于4至12個碳)的芳族環(huán)狀基團(tuán)。所述前體烴分子包含一個或多個與所述一個或多個芳族環(huán)狀基團(tuán)鍵合的雜原子。
附圖說明
圖1描繪了燃料電池的示意性側(cè)視圖。
圖2是計算平臺的示意圖，其可用于實施一個或多個實施方案的密度泛函理論(DFT)和/或從頭算分子動力學(xué)(AIMD)算法、計算和/或方法。
圖3是描繪來自在惰性N2氣氛下在水中用苯胺對Pt水合鹽進(jìn)行退火處理之后的化學(xué)反應(yīng)的AIMD模擬形成Pt-C鍵的示意圖。
圖4是根據(jù)一個實施方案的具有缺陷型碳基涂層的燃料電池催化劑材料的示意圖。
圖5a至圖5c是分別示出純石墨烯片與Pt原子、N摻雜的石墨烯片與Pt原子以及B摻雜的石墨烯片與Pt原子之間的化學(xué)界面的示意圖。
圖6a和6b分別是B摻雜的石墨烯片與Pt原子之間的化學(xué)界面以及N摻雜的石墨烯片與Pt原子之間的化學(xué)界面的模擬電子密度差等值面圖的示意圖。
具體實施方式
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于羅伯特·博世有限公司，未經(jīng)羅伯特·博世有限公司許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202110331228.9/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
