[发明专利]从纳米结构的燃料电池催化剂回收铂

说明书

本申请为中国专利申请No.200580045663.4(PCT/US2005/046438)的分案申请。

技术领域

本发明涉及在燃料电池设备中回收用作催化剂的铂。

背景技术

美国专利5,879,827公开了包含针状微观结构载体晶须的纳米结构单元，所述针状微观结构载体晶须带有针状纳米催化剂粒子。所述催化剂粒子可包括不同催化剂材料的交替层，其中催化剂材料在组成、合金化程度或结晶度方面可以不同。

美国专利申请公开2002/0004453A1公开了燃料电池电极催化剂，其包括交替的含铂层和含第二金属低价氧化物的层，所述第二金属的低价氧化物显示CO氧化的早期发生。

美国专利5,338,430，5,879,828，6,040,077和6,319,293也涉及纳米结构的薄膜催化剂。

美国专利4,812,352，5,039,561，5,179,786和5,336,558涉及微观结构。

美国专利申请10/674,594公开了燃料电池阴极催化剂，其包括将铂和第二层的交替层沉积到微观结构载体上而形成的纳米结构，其可形成三元催化剂。

JP60184647A(英文摘要)据称记载了通过特定方法从燃料电池中回收一定量的贵金属，该方法包括电解或电解氧化的步骤，其中所述贵金属被沥滤入供料至电极的电解溶液中，所述电解溶液含有与贵金属形成配离子并使该贵金属可溶的离子或配体。

欧洲专利申请公开1065742A2据称记载了从燃料电池中回收电解质膜的特定方法，其可包括从燃料电池堆中除去膜电极组件，并将其浸在甲醇中以从该电解质膜除去电极的步骤。

美国专利4,775,452据称记载了通过在电解电池中进行的特定电解方法，从催化剂中回收一定量的微粒形式的贵金属。

美国专利5,133,843据称记载了在电化学电池的膜上或膜中回收一定量的特定形式金属的特定方法，该方法可包括用无机酸如王水处理的步骤。

从燃料电池部件中回收铂的一种标准方法是将所述部件灼烧并从得到的灰分中回收铂。较大的部件如燃料电池堆，可以或者可能需要在灼烧之前被切碎。

发明内容

简而言之，本发明提供了一种从包括纳米结构单元的催化剂涂覆的膜中回收铂金属的方法，该方法包括将所述催化剂涂覆的膜暴露于酸性氧化溶液中的步骤。该方法可另外包括从该酸性氧化溶液中沉淀出铂盐的后续步骤。该方法可另外包括煅烧该铂盐的步骤。该酸性氧化溶液通常包括至少一种酸和至少一种氧化剂，氧化剂可以是过氧化物如过氧化氢。该酸性氧化溶液通常包括至少一种强酸如盐酸。该酸性氧化溶液可以是王水。本发明方法的一个具体实施方式另外包括利用该酸性氧化溶液作为电镀溶液的后续步骤。

本发明方法的一个具体实施方式另外包括利用所述煅烧的铂盐制造燃料电池催化剂的后续步骤。

在另一个方面，本发明提供了一种包括聚合物电解质膜的制品，所述聚合物电解质膜具有附着到其一个或多个面上的粒子，所述粒子包括C.I.PIGMENT RED 149(PR-149苝红)且基本上不含铂金属。

本发明提供了现有技术未记载的一种从纳米结构的燃料电池催化剂中除去铂的快速且有效的方法。

在本申请中：

“膜电极组件”是指包含膜和至少一个但更常见为两个或多个邻接所述膜的电极的结构，该膜包括电解质、通常为聚合物电解质；

“纳米结构单元(element)”指针状、离散的微观结构，该结构在其至少一部分表面上包括催化剂材料；

“纳米催化剂粒子”指在至少一维上具有等于或小于约15nm的尺寸、或者具有约15nm或更小的微晶尺寸的催化剂材料粒子，所述尺寸根据标准2θX-射线衍射扫描的衍射半峰宽值测量；

“针状”指长度与平均截面宽度之比大于或等于3；

“离散”指具有独立区别的不同单元，但不排除单元的彼此接触；

和

“微观”指具有至少一个等于或小于约1微米的维度。

本发明的优点在于提供了一种快速、有效且具有选择性的从纳米结构的燃料电池催化剂中除去铂的方法。

附图说明

图1是如下面实施例1中所述，在各自三种王水浓度下，通过本发明的方法从催化剂涂覆的膜(CCM)中完全除去Pt的时间作为温度函数的图。

图2是如下面实施例3中所述，在各自三种HCl/过氧化物浓度下，通过本发明的方法从CCM完全除去Pt的时间作为温度函数的图。

详细说明