專利名稱：擔(dān)載催化劑及利用它的燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擔(dān)載催化劑及利用它的燃料電池，更具體地，本發(fā)明涉及一種具有質(zhì)子傳導(dǎo)性的擔(dān)載催化劑，其制備方法，及使用利用該擔(dān)載催化劑制得的電極的燃料電池。
背景技術(shù)：
燃料電池是具有替代礦物燃料的潛力的未來清潔能源，其具有高功率密度和高能量轉(zhuǎn)化效率。此外，燃料電池可以在室溫下運行，并可以使其小型化及密封。因而，它可以廣泛地應(yīng)用于如下領(lǐng)域零排放車輛，發(fā)電系統(tǒng)，移動通信設(shè)備，醫(yī)療設(shè)備，軍事裝備，航天設(shè)備及便攜式電子裝置。
質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)或直接甲醇燃料電池(DMFC)，是通過甲醇，水及氧的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的發(fā)電系統(tǒng)，包括向其供應(yīng)液體和氣體的陽極和陰極，及位于陽極和陰極之間的質(zhì)子傳導(dǎo)膜。包含在陽極和陰極中的催化劑分解氫或甲醇形成質(zhì)子，其經(jīng)過質(zhì)子傳導(dǎo)膜，然后在催化劑的幫助下與陰極中的氧反應(yīng)以發(fā)電。
如上所述，催化劑包含在燃料電池的陰極和/或陽極中，以促進(jìn)燃料的電化學(xué)氧化和/或氧的電化學(xué)還原。
在PEMFC中，陽極和陰極都包含具有分散在無定形碳載體中的鉑顆粒的催化劑。在DMFC中，陽極包含PtRu，陰極包含鉑顆?；蚓哂蟹稚⒃跓o定形碳載體中的鉑顆粒的催化劑。
為了確保在DMFC中電池的成本競爭性，需要減少所使用催化劑的量。根據(jù)該需求，不斷地努力減少在陽極和陰極中所使用催化劑的量，通過利用能夠比無定形碳載體更增加催化活性或分散度的碳載體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種擔(dān)載催化劑，其經(jīng)過改進(jìn)容易遷移質(zhì)子，因而具有導(dǎo)電性和質(zhì)子傳導(dǎo)性，一種制備該擔(dān)載催化劑的方法，利用該擔(dān)載催化劑的電極，及燃料電池，該燃料電池通過包括該電極而具有改進(jìn)的燃料能量密度，效率等。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種擔(dān)載催化劑，其包括碳-基催化劑載體，吸附在該碳-基催化劑載體表面上的催化金屬顆粒，及離聚物，該離聚物化學(xué)結(jié)合或物理吸附于碳-基催化劑載體表面，并在末端具有能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)。
能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)可以是磺酸基(-SO3H)，羧酸基(COOH)或磷酸基。
化學(xué)結(jié)合或物理吸附于碳-基催化劑載體表面，并在末端具有能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)的離聚物，可以通過下列反應(yīng)得到在碳-基催化劑載體表面上的羥基(-OH)與可聚合單體之間的化學(xué)反應(yīng)，然后給產(chǎn)物提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的化學(xué)反應(yīng)。
碳-基催化劑載體可以是選自下列中的至少一種炭黑，Ketzen黑，乙炔黑，活性炭粉末，碳分子篩，碳納米管，具有微孔的活性炭及中孔炭。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制備該擔(dān)載催化劑的方法，該方法包括混合碳-基催化劑載體，可聚合單體，聚合引發(fā)劑及溶劑，使該混合物發(fā)生反應(yīng)，以通過化學(xué)鍵將離聚物固定于碳-基催化劑載體表面；使產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，將能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)引入離聚物的末端；及將催化金屬顆粒浸入到所得的催化劑載體中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括該擔(dān)載催化劑的電極。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種具有包括該擔(dān)載催化劑的電極的燃料電池。
燃料電池可以是直接甲醇燃料電池。


通過參考附圖詳述其示例性實施方案，本發(fā)明的上述和其它特點和優(yōu)點將變得更顯而易見，附圖中圖1圖示說明了本發(fā)明的擔(dān)載催化劑的結(jié)構(gòu)；圖2圖示說明了一般的擔(dān)載催化劑的結(jié)構(gòu)；圖3說明了根據(jù)本發(fā)明實施方案的燃料電池的結(jié)構(gòu)；圖4為本發(fā)明實施例1的擔(dān)載催化劑的X-射線光電子光譜(XPS)譜圖，其說明了在通過加入H2SO4進(jìn)行磺化前后的組成變化；圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例1制備的擔(dān)載催化劑利用差示掃描量熱計(DSC)的分析結(jié)果和熱重量分析(TGA)結(jié)果；及圖6說明了根據(jù)本發(fā)明實施例2制備的燃料電池的電池電勢相對于電流密度的變化。
具體實施例方式
在下文，將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
當(dāng)利用浸入到一般載體中的催化劑時，通過燃料的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生離子和電子，但是一般的擔(dān)載催化劑不能遷移所產(chǎn)生的離子。因而，在電極中離聚物如Nafion，與擔(dān)載催化劑一起使用，當(dāng)形成電極以便容易遷移所產(chǎn)生的離子，從而增加催化劑利用率時。在這種情況下，所述擔(dān)載催化劑和離聚物的適當(dāng)使用在電極的結(jié)構(gòu)中起著重要作用，電極的制備成本由于新增加的離聚物而增加。
在本發(fā)明中，使載體能夠充當(dāng)在電極的形成中必要的質(zhì)子遷移材料，因而，減少單獨加入的離聚物的量，或不利用離聚物制備載體。結(jié)果，能夠容易制得電極，并可以減少其制備成本。
參考圖1，其圖示說明了本發(fā)明實施方案的擔(dān)載催化劑的結(jié)構(gòu)，擔(dān)載催化劑10由催化劑載體11，吸附在該催化劑載體11表面上的催化金屬顆粒12，及離聚物13組成，該離聚物13化學(xué)結(jié)合(例如，接枝)或物理吸附于催化劑載體11表面。該離聚物13在其末端具有能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)，例如，酸基如磺酸基(-SO3H)，以便遷移質(zhì)子。
參考圖2，其說明了常用的擔(dān)載催化劑的結(jié)構(gòu)，擔(dān)載催化劑20具有吸附在催化劑載體21表面上的催化金屬顆粒22，離聚物23位于催化劑載體21和催化金屬顆粒22附近，但是不同于圖1，在離聚物23和催化劑載體21之間的化學(xué)鍵沒有形成。
如圖1所示，在本發(fā)明中，將離聚物接枝到構(gòu)成燃料電池的電極催化劑載體11上，以便充當(dāng)質(zhì)子通道。因而，可以減少用在電極中離聚物的量，所產(chǎn)生的質(zhì)子能夠迅速遷移，并且通過利用載體的固有表面性質(zhì)，可以改善燃料電池的親水性。
在本發(fā)明中，使用類似于聚合電解液的離聚物。
本發(fā)明的制備擔(dān)載催化劑的方法如下。
首先，混合碳-基催化劑載體，可聚合單體，聚合引發(fā)劑和溶劑并使其發(fā)生反應(yīng)，以將離聚物接枝到碳催化劑載體表面。該反應(yīng)通過加熱或照射光發(fā)生。溫度依據(jù)所使用的單體和引發(fā)劑的類型而變化，為50～65℃，具體為55～60℃。如果溫度低于該范圍，則聚合引發(fā)劑沒有引發(fā)聚合作用。因而，聚合作用沒有使接枝發(fā)生。如果溫度大于該范圍，聚合物的分子量就非常低。
碳-基催化劑載體不具體地限定，但是是多孔的，且其表面積為300m2/g或更大，具體為300～1200m2/g，其平均顆粒直徑為20～200nm，具體為30～150nm。如果表面積低于該范圍，催化劑顆粒的浸入能力不足。
滿足上述要求的碳-基催化劑載體的實例包括炭黑，Ketzen黑(KB)，乙炔黑，活性炭粉末，碳分子篩，碳納米管，具有微孔的活性炭及中孔炭。優(yōu)選使用表面積為約406m2/g的Ketzen黑(KB)。
可以親水地改良碳-基催化劑載體，如果需要的話。
可聚合單體可以是任何具有不飽和雙鍵的化合物，其與在碳-基催化劑載體表面上的-OH基反應(yīng)。所述可聚合單體的實例包括，但不限于，苯乙烯，丙烯酸單體，甲基丙烯酸單體，芳基砜，苯化合物等。可聚合單體的量可以為3000～20000重量份，優(yōu)選為6000～10000重量份，基于100重量份的碳-基催化劑載體。如果可聚合單體的量低于該范圍，則質(zhì)子傳導(dǎo)性降低。如果可聚合單體的量大于該范圍，導(dǎo)電性降低。
聚合引發(fā)劑引發(fā)可聚合單體的聚合作用，其實例包括，但不限于，過硫酸鹽，AIBN，過氧化苯甲酰，月桂基過氧化物等。聚合引發(fā)劑的量可以為0.1～5重量份，具體為0.3～0.5重量份，基于100重量份的可聚合單體。如果聚合引發(fā)劑的量低于該范圍，所得到的聚合物的分子量可以由于少量引發(fā)劑而大大增加。如果聚合引發(fā)劑的量大于該范圍，所得到的聚合物的分子量太低。
過濾，干燥，并整理所得的產(chǎn)品。然后，進(jìn)行將提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)引入根據(jù)上述過程得到的離聚物末端的化學(xué)反應(yīng)。該化學(xué)反應(yīng)的實例包括利用硫酸等磺化。
根據(jù)上述過程形成的離聚物的重均分子量為500～10000，其實例包括具有下式的化合物
式中箭頭(row)所指的是連接碳載體表面的位置；n為2～50的整數(shù)。
離聚物的量為1～50重量份，優(yōu)選為2～10重量份，基于100重量份的碳-基催化劑載體。
然后，將催化金屬顆粒浸入到所得的催化劑載體中，從而完成本發(fā)明的擔(dān)載催化劑。所述催化金屬顆粒的浸入過程不具體地限制，在本發(fā)明中使用利用還原劑的氣相浸入，現(xiàn)在就對其進(jìn)行描述。
將所得到的催化劑載體與含催化金屬前體的溶液混合，然后將還原劑或含還原劑的溶液加入其中，以便使催化金屬顆粒能夠吸附于催化劑載體。
含催化金屬前體的溶液由催化金屬前體和溶劑組成。該溶劑的實例包括水，醇，如甲醇，乙醇，丙醇，丙酮，及其混合物。催化金屬前體的量為30～150重量份，基于100重量份的溶劑。
在催化金屬前體中Pt前體的實例包括四氯鉑酸(H2PtCl4)，六氯鉑酸(H2PtCl6)，四氯鉑酸鉀(K2PtCl4)，六氯鉑酸鉀(H2PtCl6)，或其混合物。Ru前體的實例包括(NH4)2[RuCl6]，(NH4)2[RuCl5H2O]等，Au前體的實例包括H2[AuCl4]，(NH4)2[AuCl4]，H[Au(NO3)4]H2O等。
對于合金催化劑，使用前體的混合物，該混合物具有相應(yīng)于所想要的金屬原子比的混合比。
還原劑將催化金屬前體還原成相應(yīng)的催化金屬，其實例包括氫氣，聯(lián)胺，甲醛，甲酸，多元醇等。多元醇的實例包括乙二醇，丙三醇，二乙二醇，三乙二醇等。
當(dāng)加入含還原劑的溶液時，混有還原劑的溶劑和用在含催化金屬前體的溶液的制備中的溶劑一致。
在根據(jù)上述過程得到的擔(dān)載催化劑中，接枝到催化劑載體的離聚物的量通過熱重量分析(TGA)確定。通過TGA確定的接枝到催化劑載體的離聚物量為2～10重量份，基于100重量份的催化劑載體。
當(dāng)碳-基催化劑載體的總表面積表示為100時，碳-基催化劑載體的表面積中離聚物的比例不具體限制，但是可以為約2～10，根據(jù)本發(fā)明的實施方案。
吸附于催化劑載體的金屬是選自下列中的至少一種鉑(Pt)，釕(Ru)，鈀(Pd)，銠(Rh)，銥(Ir)，鋨(Os)及金(Au)，催化金屬顆粒的平均顆粒直徑為2～7nm。催化金屬顆粒的量為5～80重量份，基于100重量份的碳-基催化劑載體。
根據(jù)上述過程制備的擔(dān)載催化劑可以應(yīng)用于燃料電池的電極催化劑層。燃料電池可以是直接甲醇燃料電池(DMFC)。
此外，本發(fā)明的擔(dān)載催化劑用作下列的催化劑氫化，脫氫，耦合，氧化，異構(gòu)化，脫羧，加氫裂化，烷基化等。
現(xiàn)在將參考圖3描述根據(jù)本發(fā)明實施方案燃料電池中的DMFC，其利用所述擔(dān)載催化劑。
本發(fā)明的DMFC具有如圖3所示的結(jié)構(gòu)。DMFC包括給其供應(yīng)燃料的陽極32，給其供應(yīng)氧化劑的陰極30，及位于陽極32和陰極30之間的電解液膜40。一般，陽極32由陽極擴散層22和陽極催化劑層33組成，陰極30由陰極擴散層34和陰極催化劑層31組成。在本發(fā)明中，陽極催化劑層33和陰極催化劑層31由如上所述的擔(dān)載催化劑組成。
雙極板40具有將燃料供應(yīng)給陽極32的通道，并充當(dāng)將在陽極產(chǎn)生的電子遷移到外電路或相鄰單元電池的電子導(dǎo)體。雙極板50具有將氧化劑供應(yīng)給陰極30的通道，并充當(dāng)將從外電路或相鄰單元電池供應(yīng)的的電子遷移到陰極30的電子導(dǎo)體。在DMFC中，主要使用甲醇水溶液作為供應(yīng)給陽極32的燃料，并主要使用空氣作為供應(yīng)給陰極30的氧化劑。
通過陽極擴散層22遷移到陽極催化劑層33的甲醇水溶液分解為電子，質(zhì)子，二氧化碳等。質(zhì)子通過電解液膜35遷移到陰極催化劑層31，電子遷移到外電路，而二氧化碳排出到外部。在陰極催化劑層31中，通過電解液膜35遷移的質(zhì)子，從外電路供應(yīng)的電子，及通過陰極擴散層32遷移的空氣中的氧反應(yīng)產(chǎn)生水。
在該DMFC中，電解液膜40充當(dāng)質(zhì)子導(dǎo)體，電子絕緣體，隔板等。隔板防止未反應(yīng)的燃料遷移到陰極或未反應(yīng)的氧化劑遷移到陽極。
在DMFC中，電解液膜由陽離子交換聚合物電解液組成，如被磺化的高度氟化的聚合物(例如，從Dupont可以得到的Nafion)，具有氟化的亞烴基形成主鏈和氟化的乙烯基醚的支鏈，并在末端具有磺酸基。
將參考下面的實施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。下面的實施例是為了說明性的目的，而不意味著限制本發(fā)明的范圍。
實施例1將60g的苯乙烯與0.18g作為聚合引發(fā)劑的偶氮二異丁腈混合，然后向該混合物中加入1g的Ketzen黑(KB)。加熱產(chǎn)物到約65℃8小時。
然后過濾并干燥反應(yīng)混合物。接著將10M H2SO4加入其中，攪拌溶液240分鐘。此后，加入在3ml丙酮中含0.6g H2PtCl6的催化劑顆粒溶液，然后攪拌溶液1小時。然后，在氫氣氛和100℃下，在爐子中還原該產(chǎn)物4小時。
在根據(jù)實施例1得到的擔(dān)載催化劑中，通過XPS檢測通過加入H2SO4磺化過程前后的組成變化，結(jié)果示于圖4中。在圖4中，s_PS_KB表示磺化過程后的試樣，PS KB表示磺化過程前的試樣。
從圖4中可以顯而易見，檢測到磺化后對應(yīng)磺酸基的峰。
此外，測量了在磺化過程后催化劑中的水分含量。具體地，在100℃的爐子中，將通過把金屬顆粒浸入到催化劑載體中得到的干燥催化劑在室溫下儲存，然后測量在所儲存的催化劑中的水分含量。
結(jié)果，KB的水含量為約0.71％，而根據(jù)實施例1制得的催化劑載體的水含量為約15％。這些結(jié)果規(guī)因于反應(yīng)過程中離聚物和催化劑載體的親水性增加的作用。
此外，在該擔(dān)載催化劑中，進(jìn)行下面的試驗，以確定催化劑載體和苯乙烯的結(jié)合狀態(tài)。
將實施例1中得到的催化劑載體加入到THF溶液中，攪拌混合物，然后從那里僅得到一溶液。在除去溶劑后，將殘留物溶解在0.8mL的THF-d8中，檢測其核磁共振(NMR)譜圖。
結(jié)果，觀察到苯乙烯峰，表明利用苯乙烯形成的聚合物接枝到KB表面。
在根據(jù)實施例1得到的擔(dān)載催化劑中，進(jìn)行利用差示掃描量熱計的分析和熱重量分析，結(jié)果示于圖5中。圖5說明了KB在接枝聚合物前和KB在接枝和磺化后的重量相對于溫度的變化。由于聚合物的分解的重量變化示于圖5中。
參考圖5，通過在65℃下，將苯乙烯、聚合引發(fā)劑和KB的混合物加熱8小時，使聚合物接枝到KB，并通過熱重量分析中的重量損失確定接枝聚合物的量。
實施例2使用利用實施例1的擔(dān)載催化劑得到的催化劑層的燃料電池制備如下。
在本實施例的燃料電池中，通過將催化劑層的組合物噴涂到擴散層上，制得陽極，通過將在實施例1中得到的催化劑噴涂到擴散層上，制得陰極，并使用Nafion 115膜作為電解液膜。在5Mpa的壓力和120℃下，連接所得到的陽極，陰極和電解液膜，制得膜和電極組件(MEA)。MEA是指催化劑層和電極順序?qū)訅涸谫|(zhì)子傳導(dǎo)聚合物膜的兩面上的結(jié)構(gòu)。
燃料電池的性能評價用于供應(yīng)燃料的雙極板和用于供應(yīng)氧化劑的雙極板均附著于根據(jù)實施例2制備的燃料電池的陽極和陰極上，然后，測定燃料電池的性能。運行條件如下作為燃料的8％重量甲醇水溶液的流量為3mL/min，作為氧化劑的空氣的流量為50mL/min，工作溫度為50℃。
在實施例2的燃料電池中，測量了電池電勢相對于電流密度的變化，結(jié)果示于圖6中。在圖6中，Pt/s_PS_KB表示實施例2的燃料電池，而Pt/KB表示按照與實施例1相同的方法制得的燃料電池，所不同的是，如對比例一樣，在擔(dān)載催化劑的制備中沒有使用聚苯乙烯和聚合引發(fā)劑。
圖6圖示了實施例，其中將利用在實施例1中制得的擔(dān)載催化劑的電極和使用常規(guī)擔(dān)載催化劑的電極應(yīng)用于燃料電池。從圖6中可以看出，在實施例1中制得的擔(dān)載催化劑具有質(zhì)子傳導(dǎo)性，因而具有比常規(guī)的擔(dān)載催化劑更好的性能。
在本發(fā)明的擔(dān)載催化劑中，催化劑載體在電極的形成中起著遷移質(zhì)子的必要功能，因而增加效率。當(dāng)使用利用擔(dān)載催化劑制得的電極時，可以制得具有改善的性能，如燃料的能量密度和效率的燃料電池。
盡管已經(jīng)參考其示例性的實施方案具體地給出并描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解其中可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的變化，而不脫離如下面的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。
權(quán)利要求
1.一種擔(dān)載催化劑，包含碳-基催化劑載體；吸附在該碳-基催化劑載體表面上的催化金屬顆粒；及離聚物，該離聚物化學(xué)結(jié)合或物理吸附于碳-基催化劑載體表面，并在末端具有能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的擔(dān)載催化劑，其中所述能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)為磺酸基(-SO3H)，羧酸基(COOH)或磷酸基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的擔(dān)載催化劑，其中所述離聚物的量為1～50重量份，基于100重量份的碳-基催化劑載體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的擔(dān)載催化劑，其中所述化學(xué)結(jié)合或物理吸附于碳-基催化劑載體表面，并在末端具有能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)離聚物，是通過存在于碳-基催化劑載體中的羥基(-OH)與可聚合單體之間的化學(xué)反應(yīng)，及然后的為產(chǎn)物提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的化學(xué)反應(yīng)而得到的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的擔(dān)載催化劑，其中所述離聚物鹽生于選自下列中的至少一種苯乙烯，丙烯酸單體，甲基丙烯酸單體，芳基砜，及苯基化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的擔(dān)載催化劑，其中所述離聚物的重均分子量為500～10000。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的擔(dān)載催化劑，其具有300m2/g或更大的表面積，并具有20～200nm的平均顆粒直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的擔(dān)載催化劑，其中所述碳-基催化劑載體是選自下列中的至少一種炭黑，Ketzen黑，乙炔黑，活性炭粉末，碳分子篩，碳納米管，具有微孔的活性炭，及中孔炭。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的擔(dān)載催化劑，其中所述催化金屬顆粒是選自下列中的至少一種鉑(Pt)，釕(Ru)，鈀(Pd)，銠(Rh)，銥(Ir)，鋨(Os)，及金(Au)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的擔(dān)載催化劑，其中所述催化金屬顆粒的平均顆粒直徑為2～7nm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的擔(dān)載催化劑，其中所述催化金屬顆粒的量為5～80重量份，基于100重量份的碳-基催化劑載體。
12.一種制備擔(dān)載催化劑的方法，該方法包括混合碳-基催化劑載體、可聚合單體、聚合引發(fā)劑和溶劑，并使該混合物發(fā)生反應(yīng)，以通過化學(xué)鍵將離聚物固定于該碳-基催化劑載體上；使所得產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，從而將能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)引入所述離聚物的末端；及將催化金屬顆粒浸入所得的催化劑載體中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述可聚合單體是選自下列中的至少一種苯乙烯，丙烯酸單體，甲基丙烯酸單體，芳基砜，及苯基化合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述碳-基催化劑載體、可聚合單體與聚合引發(fā)劑的混合物的反應(yīng)，是通過加熱到50～65℃或通過輻射光進(jìn)行的。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述將能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)引入離聚物的末端，是通過硫酸磺化來進(jìn)行的。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述可聚合單體的量為3000～20000重量份，基于100重量份的碳-基催化劑載體；且所述聚合引發(fā)劑的量為0.1～5重量份，基于100重量份的可聚合單體。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述聚合引發(fā)劑是選自下列中的至少一種過硫酸鹽，AIBN，過氧化苯甲酰，及月桂基過氧化物。
18.一種包含擔(dān)載催化劑的電極，該擔(dān)載催化劑包含碳-基催化劑載體；吸附在該碳-基催化劑載體表面上的催化金屬顆粒；及離聚物，該離聚物化學(xué)結(jié)合或物理吸附于碳-基催化劑載體表面，并在末端具有能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)。
19.一種具有包含擔(dān)載催化劑的電極的燃料電池，該擔(dān)載催化劑包含碳-基催化劑載體；吸附在該碳-基催化劑載體表面上的催化金屬顆粒；及離聚物，該離聚物化學(xué)結(jié)合或物理吸附于碳-基催化劑載體表面，并在末端具有能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的燃料電池，其為直接甲醇燃料電池。
全文摘要
本發(fā)明提供一種擔(dān)載催化劑，包括它的電極，以及采用該電極的燃料電池。該擔(dān)載催化劑包括碳－基催化劑載體，吸附在碳－基催化劑載體表面上的催化金屬顆粒，及離聚物，該離聚物化學(xué)或物理吸附于碳－基催化劑載體表面，并在末端具有能夠提供質(zhì)子傳導(dǎo)性的官能團(tuán)。在該擔(dān)載催化劑中，催化劑載體在電極的形成中起著遷移質(zhì)子的基本功能，進(jìn)而提高效率。當(dāng)使用采用該擔(dān)載催化劑制得的電極時，可以制得具有改善的性能如能量密度和效率的燃料電池。
文檔編號B01J32/00GK1719648SQ20051008323
公開日2006年1月11日 申請日期2005年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月8日
發(fā)明者金惠慶, 樸燦鎬, 張赫, 徐祥赫, 劉大鐘 申請人:三星Sdi株式會社