[发明专利]用于燃料电池电极的催化剂，制造用于燃料电池电极的催化剂的方法，膜电极组件和燃料电池

权利要求书

1.用于燃料电池电极的催化剂，其特征在于包含具有π共轭系统的碳载体、具有芳环的电解质组分和催化剂组分，

其中所述电解质组分包含全芳族聚酰亚胺，所述全芳族聚酰亚胺具有下述通式[I]所示的重复单元，

[化学式1][I]

在式[I]中，AR代表芳族基团，X有时不存在，当存在时，X代表氧原子或硫原子，Z代表用于提高溶剂溶解度的极性取代基或非极性取代基，所述极性取代基是磺酸基团、磷酸基团、硫酸基团或它们的三烷基胺盐，所述三烷基胺盐中的烷基具有1至18个碳原子，所述非极性取代基是长链烷基，该烷基具有8至18个碳原子。

2.根据权利要求1的用于燃料电池电极的催化剂，其特征在于所述碳载体是包括碳纳米突的碳纳米管、炭黑、石墨、碳纳米壁和碳纤维中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2的用于燃料电池电极的催化剂，其特征在于所述催化剂组分包含下述组分中的一种或多种：Pt、Rh、Pd、Au、Ru、Os、Ir、Co、Fe、Ni、Ti、Mn、Cr、V、Zr、Nb、Mo、Ta、W、Tc、Re、Al、Mg、含这些元素中两种或更多种的合金、及含这些元素中一种或多种的化合物。

4.根据权利要求1或2的用于燃料电池电极的催化剂，其特征在于所述电解质组分包含全芳族聚酰亚胺，所述全芳族聚酰亚胺具有下述通式[P1]、[P2]、[P3]或[P4]所示的重复单元，

[化学式2][P1]

[化学式3][P2]

[化学式4][P3]

[化学式5][P4]

在通式[P1]、[P2]、[P3]和[P4]中，Et代表乙基。

5.制造用于燃料电池电极的催化剂的方法，其特征在于使具有π共轭系统的碳载体、具有芳环的电解质组分和催化剂组分在溶剂中接触，从而用所述电解质组分将所述碳载体改性，并将所述催化剂组分负载在所述碳载体上，

其中所述电解质组分包含全芳族聚酰亚胺，所述全芳族聚酰亚胺具有下述通式[I]所示的重复单元，

[化学式1][I]

在式[I]中，AR代表芳族基团，X有时不存在，当存在时，X代表氧原子或硫原子，Z代表用于提高溶剂溶解度的极性取代基或非极性取代基，所述极性取代基是磺酸基团、磷酸基团、硫酸基团或它们的三烷基胺盐，所述三烷基胺盐中的烷基具有1至18个碳原子，所述非极性取代基是长链烷基，该烷基具有8至18个碳原子。

6.根据权利要求5的制造用于燃料电池电极的催化剂的方法，其特征在于在使碳载体、电解质组分和催化剂组分在溶剂中接触的过程中，对溶剂施加超声波。

7.制造用于燃料电池电极的催化剂的方法，其特征在于包括：

负载步骤，即，使具有π共轭系统的碳载体与催化剂组分在含分散剂的溶剂中接触，从而将催化剂组分负载在碳载体上；和

改性步骤，即，使所述负载了催化剂组分的碳载体与具有芳环的电解质组分接触，从而用该电解质组分将碳载体改性，

其中所述电解质组分包含全芳族聚酰亚胺，所述全芳族聚酰亚胺具有下述通式[I]所示的重复单元，

[化学式1][I]

在式[I]中，AR代表芳族基团，X有时不存在，当存在时，X代表氧原子或硫原子，Z代表用于提高溶剂溶解度的极性取代基或非极性取代基，所述极性取代基是磺酸基团、磷酸基团、硫酸基团或它们的三烷基胺盐，所述三烷基胺盐中的烷基具有1至18个碳原子，所述非极性取代基是长链烷基，该烷基具有8至18个碳原子。

8.根据权利要求7的制造用于燃料电池电极的催化剂的方法，其特征在于在负载步骤和/或改性步骤中对溶剂施加超声波。

9.根据权利要求5至8之一的制造用于燃料电池电极的催化剂的方法，其特征在于所述碳载体是包括碳纳米突的碳纳米管、炭黑、石墨、碳纳米壁和碳纤维中的一种或多种。