[发明专利]利用牺牲材料以减轻燃料电池电极中催化剂载体的腐蚀

权利要求书

1.一种燃料电池，包含：

阳极催化剂层；

设置在阳极层上的聚合物离子传导膜；

包含放置在阴极催化剂碳载体上的阴极催化剂的阴极催化剂层，阴极催化剂层设置在聚合物离子传导膜上；和

有效数量的以高于阴极催化剂碳载体的动力学速率电氧化的反应材料，反应材料紧邻着阴极催化剂层或分布在阴极催化剂层内。

2.权利要求1所述的燃料电池，进一步包含设置在阴极催化剂层和聚合物离子传导层之间的第一牺牲层，所述牺牲层包含至少一部分所述反应材料。

3.权利要求2所述的燃料电池，其中牺牲层包含具有空隙容积的层且质子传导材料至少填充所述空隙容积的一部分。

4.权利要求3所述的燃料电池，其中质子传导材料是导电的。

5.权利要求3所述的燃料电池，其中所述质子传导材料填充了空隙容积的大约20％到大约100％。

6.权利要求2所述的燃料电池，进一步包含设置在阳极催化剂层和聚合物离子传导层之间的第二牺牲层，所述第二牺牲层包含至少一部分所述反应材料。

7.权利要求1所述的燃料电池，其中反应材料的腐蚀速率是阴极催化剂碳载体的腐蚀速率的至少2倍。

8.权利要求1所述的燃料电池，其中反应材料的腐蚀速率是阴极催化剂碳载体的腐蚀速率的至少5倍。

9.权利要求1所述的燃料电池，其中反应材料的腐蚀速率是阴极催化剂碳载体的腐蚀速率的至少10倍。

10.权利要求1所述的燃料电池，其中反应材料的填充密度高于或等于大约20％体积。

11.权利要求1所述的燃料电池，其中反应材料的填充密度高于或等于大约40％体积。

12.权利要求1所述的燃料电池，其中反应材料的填充密度高于或等于大约50％体积。

13.权利要求12所述的燃料电池，其中至少将部分反应材料分散遍及阳极催化剂层。

14.权利要求1所述的燃料电池，其中至少将部分反应材料分散遍及阴极层。

15.权利要求1所述的燃料电池，其中牺牲层的厚度为1到20μm。

16.权利要求1所述的燃料电池，其中牺牲层的厚度为1到10μm。

17.权利要求1所述的燃料电池，其中牺牲层的厚度为2到5μm。

18.权利要求1所述的燃料电池，其中反应材料包括碳。

19.权利要求1所述的燃料电池，其中反应材料的牺牲碳的BET表面积为200到2000m²/g。

20.一种燃料电池，包含：

阳极催化剂层；

设置在阳极催化剂层上的聚合物离子传导膜；

包含放置在碳载体上的阴极催化剂的阴极催化剂层，所述阴极催化剂层设置在聚合物离子传导膜上；以及

有效数量的牺牲碳，紧邻着阴极催化剂层或分布在阴极催化剂层内，其中牺牲碳的电氧化速率高于阴极催化剂碳载体。

21.权利要求20所述的燃料电池，进一步包含设置在阴极催化剂层和聚合物离子传导膜之间的第一牺牲碳层，所述牺牲碳层至少包含一部分所述牺牲碳。

22.权利要求21所述的燃料电池，其中所述牺牲层包含具有空隙容积的层且质子传导材料至少填充所述空隙容积的一部分，在另一个变化方案中，质子传导材料也导电。

23.权利要求22所述的燃料电池，其中质子传导材料填充了空隙容积的大约20％到大约100％。

24.权利要求20所述的燃料电池，进一步包含设置在阳极催化剂层和聚合物离子传导膜之间的第二牺牲碳层，该第二牺牲碳层包含至少一部分所述牺牲碳。

25.权利要求20所述的燃料电池，其中至少将部分牺牲碳分散遍及阴极催化剂层。

26.权利要求25所述的燃料电池，其中至少将部分牺牲碳分散遍及阳极催化剂层。