[发明专利]用于燃料电池的催化剂和电极

权利要求书

1.一种包含至少一种贵金属的催化剂组合物，其中所述催化剂组合物能够在卤素离子或卤素离子混合物的存在下催化再生式燃料电池中的充电反应和放电反应。

2.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其能够催化氢的氧化还原反应、卤素/卤化物的氧化还原反应和氢/三卤化物的氧化还原反应。

3.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其能够催化析氢反应(HER)和氢的氧化反应(HOR)。

4.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其选自Ir、Ru、Pd、Pt、Re及其混合物、以及其合金。

5.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其选自Ir、Ru、Pd、Pt和Re与选自Cr、Mo、Ta、Ni、Co和Fe中的一种或更多种过渡金属的合金。

6.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其选自(PtRe)/M、(Pd-Re)/M和(PtM)/Ir，其中M是贵金属或过渡金属。

7.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其选自PtRe、PdRe、Ptlr、PdIr、PtCr、PtRu、Pt/Ir/Ru、PtReCo、PtReMo、Ir/Ru、(PtRe)/Ir、(PtRu)/Ir、(PtReMo)/Ir和(PtReCo)/Ir。

8.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其具有芯-壳结构或皮结构。

9.根据权利要求8所述的催化剂组合物，其中(a)所述芯或颗粒包含(i)Pt或Pt合金，其中所述Pt合金包含选自Ru、Re、Pd和Ir中的一种或更多种其它贵金属、和任选的选自Mo、Co、Cr、Ni、Ta和Fe中的一种或更多种过渡金属；或(ii)无Pt金属或无Pt合金，其中所述无Pt金属包括选自Ru、Re、Pd和Ir中的一种或更多种贵金属，并且所述无Pt合金包含选自Ru、Re、Pd和Ir中的两种或更多种贵金属、和任选的选自Mo、Co、Cr、Ni、Ta和Fe中的一种或更多种过渡金属；和(b)所述壳或皮包含选自Pt或Ir及它们的合金的贵金属的一个或更多个层、原子岛、和/或亚单层，其中Pt和Ir合金包含选自Ru、Re和Pd中的一种或更多种其它贵金属、和任选的选自Mo、Co、Cr、Ni、Ta和Fe中的一种或更多种过渡金属。

10.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中所述至少一种贵金属负载在碳粉或陶瓷粉上。

11.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中所述再生式燃料电池包括氢/溴再生式燃料电池。

12.一种阳极，其包括载体和分散在其上的催化剂，其中所述催化剂包括权利要求1所述的催化剂组合物。

13.根据权利要求12所述的阳极，其中所述载体包括限定孔表面的多个多孔区，其中所述孔表面上分散有所述催化剂，使得所述催化剂非连续地分散在整个所述多个多孔区中，其中所述多个多孔区是纳米孔、介孔和/或大孔。

14.根据权利要求13所述的阳极，其中纳米孔包括小于2nm的平均孔径，介孔包括2nm至50nm的平均孔径，并且大孔包括大于50nm的平均孔径。

15.根据权利要求12所述的阳极，其为疏水的。

16.一种阴极，其包含载体和分散在其上的催化剂，其中所述催化剂包含权利要求1所述的催化剂组合物、或碳粉。

17.根据权利要求16所述的阴极，其中所述载体包括限定孔表面的多个多孔区，其中所述孔表面上分散有所述催化剂，使得所述催化剂非连续地分散在整个所述多个多孔区中，其中所述多个多孔区是纳米孔、介孔和/或大孔。

18.根据权利要求17所述的阴极，其中纳米孔包括小于2nm的平均孔径，介孔包括2nm至50nm的平均孔径，并且大孔包括大于50nm的平均孔径。

19.根据权利要求16所述的阴极，其为疏水的。