[发明专利]燃料电池用电极催化剂、生产其的方法和燃料电池

权利要求书

1.一种燃料电池用电极催化剂，其特征在于包含：

具有孔的碳载体；和

负载在所述碳载体的孔内部的包含铂或铂合金的催化剂颗粒，

其中所述碳载体的所述孔的孔众数尺寸在2.1nm至5.1nm的范围内，

所述碳载体的所述孔的总孔体积在21cm³/g至35cm³/g的范围内，以及

作为50％累积频率的距离，所述碳载体的表面与所述催化剂颗粒之间的距离在2.0nm至12nm的范围内。

2.根据权利要求1所述的燃料电池用电极催化剂，其特征在于，作为50％累积频率的距离，所述碳载体的表面与所述催化剂颗粒之间的距离在3.0nm至12nm的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用电极催化剂，其特征在于，所述催化剂颗粒的粒径在2.5nm至5.1nm的范围内。

4.根据权利要求1或2所述的燃料电池用电极催化剂，其特征在于，所述催化剂颗粒的负载密度在20质量％至50质量％的范围内。

5.一种燃料电池，其特征在于包含：

根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池用电极催化剂。

6.一种生产根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池用电极催化剂的生产方法，所述方法的特征在于包括：

脱气过程，其中(i)将所述碳载体分散在水中，所述碳载体具有孔，所述孔的众数尺寸在2.1nm至5.1nm的范围内，并且所述碳载体的所述孔的总孔体积在21cm³/g至35cm³/g的范围内，以及(ii)对所述碳载体进行脱气，直至已进入有水的孔的体积相对于所述碳载体的所述孔的总孔体积的比例在33％至68％的范围内；

催化金属盐负载过程，其中使在所述脱气过程中获得的所述碳载体与包含催化金属的盐的催化金属材料反应，以及将所述催化金属材料负载在所述碳载体的孔内部；以及

催化剂颗粒形成过程，其中使在所述催化金属盐负载过程中获得的负载在所述碳载体的孔内部的所述催化金属材料中包含的所述催化金属的盐还原以形成金属形式的铂或铂合金。

7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于还包括：

含金属溶液制备过程，其中在所述脱气过程之前，制备包含金属或其盐的含金属溶液；

金属乙炔化物形成过程，其中将所述含金属溶液与乙炔气体混合以形成金属乙炔化物；

第一加热处理过程，其中在40℃至80℃范围内的温度下对所述金属乙炔化物进行加热以形成含有金属颗粒的中间体；以及

第二加热处理过程，其中对所述含有金属颗粒的中间体进行加热，使得在使温度以5℃/分钟至100℃/分钟范围内的升温速率升高至100℃至200℃的范围的同时，通过使所述含有金属颗粒的中间体中包含的所述金属喷出而在所述碳载体中形成孔，以及获得了所述碳载体，其中所述碳载体的所述孔的孔众数尺寸在2.1nm至5.1nm的范围内，并且所述碳载体的所述孔的总孔体积在21cm³/g至35cm³/g的范围内。