包含Pt、Ni和Ta的催化剂制造技术

本发明专利技术提供催化剂，该催化剂包括纳米结构元件，该纳米结构元件包括微结构化晶须，该微结构化晶须具有外表面，该外表面至少部分地被催化剂材料覆盖，该催化剂材料包含总共至少90原子％的Pt、Ni和Ta，其中Pt以32.0原子％至35.7原子％的范围存在，Ni以57.2原子％至64.0原子％的范围存在，并且Ta以0.26原子％至10.8原子％的范围存在，并且其中Pt、Ni和Ta的总原子％等于100。本文所述的催化剂可用于例如燃料电池膜电极组件中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含Pt、Ni和Ta的催化剂相关申请的交叉引用本申请要求2018年4月4日提交的美国临时专利申请62/652607的权益，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利技术在DOE授予的政府支持下进行，合同号为DE-EE0007270。政府对本专利技术享有一定的权利。
技术介绍
燃料电池通过燃料的电化学氧化和氧化剂的还原来产生电力。燃料电池通常根据电解质的类型和燃料与氧化剂反应物的类型来分类。一种类型的燃料电池为聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)，其中电解质为聚合物离子导体，并且反应物为氢燃料和作为氧化剂的氧气。氧气通常由环境空气提供。PEMFC通常需要使用电催化剂来提高氢氧化反应(HOR)和氧还原反应(ORR)的反应速率，这改善了PEMFC性能。PEMFC电催化剂通常包含铂，一种相对昂贵的贵金属。通常期望使PEMFC中的铂含量最小化，从而提高每单位催化剂表面积的催化剂活性(比活性)并提高每催化剂质量的催化剂表面积(比表面积或比面积)。HOR和ORR发生在催化剂表面上，因此提高比表面积和/或比活性可减小装置以使成本最小化。然而，需要足够的铂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂，所述催化剂包括纳米结构元件，所述纳米结构元件包括微结构化晶须，所述微结构化晶须具有外表面，所述外表面至少部分地被催化剂材料覆盖，所述催化剂材料包含总共至少90原子％的Pt、Ni和Ta，其中所述Pt以32.0原子％至35.7原子％的范围存在，所述Ni以57.2原子％至64.0原子％的范围存在，并且所述Ta以0.26原子％至10.8原子％的范围存在，并且其中Pt、Ni和Ta的总原子％等于100。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180404 US 62/652,6071.一种催化剂，所述催化剂包括纳米结构元件，所述纳米结构元件包括微结构化晶须，所述微结构化晶须具有外表面，所述外表面至少部分地被催化剂材料覆盖，所述催化剂材料包含总共至少90原子％的Pt、Ni和Ta，其中所述Pt以32.0原子％至35.7原子％的范围存在，所述Ni以57.2原子％至64.0原子％的范围存在，并且所述Ta以0.26原子％至10.8原子％的范围存在，并且其中Pt、Ni和Ta的总原子％等于100。


2.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述Pt以34.1原子％至35.7原子％的范围存在，其中所述Ni以60.8原子％至64.0原子％的范围存在，并且其中所述Ta以0.26原子％至5.1原子％的范围存在。


3.根据任一项前述权利要求所述的催化剂，其中所述催化剂材料包括包含铂和镍的层以及位于所述包含铂和镍的层上的包含钽的层。


4.根据权利要求3所述的催化剂，其中每个层独立地具有至多25nm的平面等效厚度。


5.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述催化剂材料包括交替的包含铂和镍的层和包含钽的层。


6.根据权利要求5所述的催化剂，其中每个层独立地具...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·J·L·斯坦巴克，克日什托夫·A·莱温斯基，安德鲁·T·豪格，埃米·E·赫斯特，肖恩·M·卢奥帕，格朗特·M·托马斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US