[发明专利]用于燃料电池的催化剂复合物及其制造方法以及电极在审

申请号：	202010306335.1	申请日：	2020-04-17
公开（公告）号：	CN112151811A	公开（公告）日：	2020-12-29
发明（设计）人：	柳丁汉;洪普基;吴宗吉;李贤株;卢治右	申请（专利权）人：	现代自动车株式会社;起亚自动车株式会社;韩国科学技术院
主分类号：	H01M4/86	分类号：	H01M4/86;H01M4/88;H01M4/92
代理公司：	北京康信知识产权代理有限责任公司 11240	代理人：	瞿艺
地址：	韩国***	国省代码：	暂无信息
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摘要：
搜索关键词：	用于燃料电池催化剂复合物及其制造方法以及电极
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【说明书】：

公开了用于燃料电池的催化剂复合物及其制造方法以及电极。一种用于燃料电池的催化剂复合物。催化剂复合物包括载体，该载体包括碳(C)、负载在载体上的铂(Pt)以及负载在载体上的铱(Ir)化合物，并且铱化合物包括由化学式1IrO_x表示的氧化铱和由化学式2IrMO_x表示的铱过渡金属氧化物中的至少一种，其中，M为选自由Fe、Co、Cu、Ni及其组合组成的组的过渡金属，并且x为1至2。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池的催化剂复合物及其制造方法。

背景技术

通常，聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)已经被应用在用于车辆的燃料电池中。该聚合物电解质膜燃料电池必须在宽的电流密度范围内稳定操作，以便在车辆遇到的各种操作条件下表现出至少几十kW的正常高功率输出性能。

典型地，聚合物电解质膜燃料电池已经以通过堆叠单元电池而组装的堆的形式使用，以满足所需的功率输出水平。另外，膜电极组件(MEA)位于燃料电池堆的单元电池结构的最内侧位置，并且膜电极组件(MEA)可以包括能够移动质子的电解质膜，以及施加在电解质膜的相应侧上的阳极和阴极。在下文中，术语“燃料电池”可以是指聚合物电解质膜燃料电池。

此外，在MEA的外部，即，阳极和阴极所位于的外部部分处堆叠有气体扩散层(GDL)和垫圈，提供流场的隔板或双极板可以接合到气体扩散层(GDL)的外部，由反应流生成的反应气体、冷却水和水可以通过该流场流动。在通过聚合物电解质膜燃料电池发电的电化学反应中，供应到作为燃料电池的氧化电极的阳极的氢被分离成质子和电子，之后质子通过聚合物电解质膜向作为还原电极的阴极移动，而电子通过外部电路向阴极移动，并且在阴极处，氧分子、质子和电子一起反应以生成电力和热量以及作为反应副产物的水。尽管在燃料电池中的电化学反应期间产生的适当量的水在维持膜电极组件(MEA)的湿度方面起到期望的作用，但是如果生成过量的水并且没有适当地去除，则在高电流密度下发生水的“溢流(overflow)”或“溢出(flooding)”，并且这种溢流水阻止反应气体被有效地供应到燃料电池中，不期望地进一步增加电压损失。

发明内容

在一个优选方面，提供了一种包括在膜电极组件(MEA)中的催化剂复合物，其可以是高度分散的高活性电压反转催化剂，从而改善不可逆的电压反转现象。

在一个优选方面，提供了一种催化剂复合物，其中，IrO_x和Pt可以一起负载在碳载体上，并且其中，还可以形成高度分散的结构，这与常规的电极结构不同，其中，IrO_x的分布受到限制。

本发明的目的不限于上述内容，并且本发明的其他具体内容结合在以下描述和附图中。

在一个方面，提供了一种可以包括在用于燃料电池的电极中的催化剂复合物。该催化剂复合物可以包括：载体，其包括碳(C)；负载在载体上的铂(Pt)；以及负载在载体上的铱(Ir)化合物。该铱化合物可以包括由以下化学式1表示的氧化铱和由以下化学式2表示的过渡金属铱氧化物中的至少一种。

[化学式1]

IrO_x

[化学式2]

IrMO_x

这里，M为选自由Fe、Co、Cu、Ni及其组合组成的组的过渡金属，并且x为1至2。

氧化铱中的铂(Pt)和铱(Ir)的重量比可以适当地为约1：0.5至1：1。

铱过渡金属氧化物中的铂(Pt)和铱(Ir)的重量比可以适当地为约1：0.5至1：1，并且铱过渡金属氧化物中的铂(Pt)和过渡金属(M)的原子比可以适当地为约1：1至1：5。