[发明专利]用于燃料电池的混合型催化剂及用于制造其的方法

说明书

本公开涉及用于燃料电池的混合型催化剂及用于制造其的方法，具体涉及用于燃料电池的混合型催化剂，其包含贵金属类催化剂；以及贵金属类催化剂负载在其上的非贵金属类催化剂。贵金属类催化剂包括铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、及金(Au)中的至少一种。贵金属类催化剂包括具有第一孔隙和小于第一孔隙的第二孔隙的多孔碳。

技术领域

本公开涉及用作燃料电池的电极材料的的混合型催化剂及用于制造其的方法，且更具体地，涉及其中化学上的贵金属负载在基于化学上的非贵金属的催化剂上的混合型催化剂及用于制造其的方法。

背景技术

因为将氢气用作燃料并且在80℃以下的相对低温度下产生水作为副产物，使用质子交换膜燃料电池(PEMFC)的车辆是环境友好的。因此，已对用于机动车、工业、及家庭应用的PEMFC进行研究。

在常规的PEMFC中，用于主要成分的具有优异的催化活性和高电极电位的化学贵金属的细金属颗粒，例如铂已被广泛用作电极催化剂。

然而，由于铂是稀有和高成本的金属，存在开发具有高活性，使用比常规催化剂更少量的铂的燃料电池电极的替代催化剂的需要。

发明内容

本公开的一方面提供其中铂催化剂负载在基于非贵金属的催化剂上的燃料电池的混合型催化剂用于制造其的方法。在此方面，基于非贵金属的催化剂可以是具有选择性地形成在微孔表面上的催化活性位点的基于非贵金属的催化剂。

本公开的另外的方面将部分在以下描述中阐述，部分将由该描述而显而易见，或者可以通过本公开的实践而了解。

本公开的一方面提供用于燃料电池的混合型催化剂。混合型催化剂包括基于贵金属的催化剂；以及基于贵金属的催化剂负载在其上的基于非贵金属的催化剂。

贵金属类催化剂可以包含铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)和金(Au)中的至少一种。

非贵金属类催化剂可以包含具有第一孔隙和小于第一孔隙的第二孔隙的多孔碳，其中，第一孔隙具有5至100nm的孔径，并且将非贵金属催化活性位点引入第一孔隙的内壁。

贵金属类催化剂可以负载在非贵金属类催化剂的第一孔隙的表面上。

多孔碳可以具有其中第一孔隙和第二孔隙在三维空间中均匀连接的结构。

第一孔隙可以具有15至60nm的孔径。

非贵金属催化活性位点可以由以下式1表示：

式1

M_xN_y

其中，x是0至1的整数，y是1至4的整数，及M是过渡金属。

非贵金属催化活性位点可以通过非贵金属类催化剂前体形成。