[发明专利]用包含金属氧化物的纳米颗粒涂覆基底的方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请是2008年12月16日提交的美国专利申请序号12/335,650的部分延续，并要求其申请日的权益。

技术领域

本发明总体上涉及的领域包括制造包含纳米颗粒的涂层的方法，和包含纳米颗粒的产品，包含包括有机金属纳米颗粒或包含金属氧化物的纳米颗粒的层。

背景技术

燃料电池通过以水作为最终产物的氢气和氧气/空气之间的电化学反应产生能量。在燃料电池内部，水能够聚集在形成于燃料电池双极板中的反应气体分配通道中，从而降低通过通道并到达电化学反应发生的催化剂层的反应气体传输质量。此外，在多种其它基底上的水聚集可能也是不希望的。另外，包含金属氧化物的纳米颗粒可能有多种应用。

发明内容

一个示例性的实施方式包括：在基底上形成液体涂层，该液体涂层包含溶解于非极性溶剂中的反应性有机金属化合物；干燥该液体涂层以提供包含有机金属化合物的薄膜；并且氧化(分解)。方案1.一种方法，包括：在基底上沉积包括有机金属化合物的溶液；干燥该溶液以提供该有机金属化合物的薄膜；以及至少部分地氧化有机金属化合物的有机成分以在基底上提供包含金属氧化物的纳米颗粒。方案2.根据方案1所述的方法，其中，该溶液包括异丙醇钛。方案3.根据方案2所述的方法，其中，该溶液包括包含n-己烷的溶剂。方案4.根据方案2所述的方法，其中，该异丙醇钛以大约1wt％存在。方案5.根据方案1所述的方法，其中，该有机金属化合物以大约0.1-5wt％存在。方案6.根据方案1所述的方法，其中，该基底包括燃料电池双极板。方案7.根据方案6所述的方法，其中，该双极板包括沉积于其表面上的低接触电阻材料，以及其中该溶液沉积于该低接触电阻层上。方案8.根据方案6所述的方法，其中，该双极板包括在其中限定有反应气体流场的表面，包括多个槽脊和通道，并且其中，所述溶液沉积于所述槽脊和所述通道上。方案9.根据方案8所述的方法，还包括在干燥之前将所述溶液从槽脊上移除。方案10.根据方案6所述的方法，其中，该双极板包含限定反应气体流动通道的表面，包含多个槽脊和通道，并且还包括：在沉积溶液之前在该槽脊上沉积掩模以留下暴露的通道，并且还包括：在干燥之后移除该掩模以便氧化，以仅在限定通道的表面上留下包括包含金属氧化物的纳米颗粒的层。方案11.根据方案6所述的方法，其中，双极板的表面限定了反应气体流场，包括多个槽脊和通道，并且还包括：从槽脊、槽脊上的有机金属化合物薄膜、或槽脊上的包含金属氧化物的纳米颗粒层上移除该溶液。方案12.根据方案1所述的方法，其中，该基底包括燃料电池气体扩散介质层；燃料电池微孔层；燃料电池催化剂层；或燃料电池膜中的一个。方案13.根据方案1所述的方法，其中，该基底包括玻璃。方案14.根据方案1所述的方法，其中，该基底包括聚合材料。方案15.根据方案1所述的方法，其中，该基底包括车窗、挡风玻璃、前灯罩或者尾灯罩。方案16.根据方案1所述的方法，还包括：使用纳米颗粒制造氢气，同时利用纳米颗粒的高表面积和纳米颗粒的光电化学性质清除环境的有机废物。方案17.根据方案1所述的方法，其中，基底包括牺牲性多孔材料，并且还包括移除该多孔材料，以留下以该多孔材料的孔结构的形状的纳米颗粒。方案18.根据方案1所述的方法，其中，基底包括包含多个随机排列纤维的牺牲性多孔编织垫，通过燃烧移除该牺牲性垫以提供多个杆状的纳米颗粒或限定好几何形状的纳米颗粒。方案19.根据方案1所述的方法，还包括：在纳米颗粒上涂覆催化剂以提供催化剂涂覆的纳米颗粒；采用催化剂涂覆的纳米颗粒形成燃料电池电极。方案20.一种工艺，包括：添加有机金属溶液至聚合电解质溶液以提供混合物；铸造所述混合物，使得金属氧化物颗粒附着至该聚合电解质以产生自增湿膜。

本发明的其它示例性实施方式将在以下提供的详细说明中变得显而易见。应当理解的是，虽然披露本发明示例性实施方式，但是详细说明和具体实例仅仅用作说明目的，而并非旨在限制本发明的范围。

附图说明

本发明的示例性实施方式将从详细说明和附图中得到更为充分的理解，其中：

图1A图解了根据一个示例性实施方式的产品及其制造方法，包括在基底上沉积包含有机金属化合物的溶液。

图1B图解了根据一个示例性实施方式的产品及其制造方法，包含干燥沉积于如图1中的基底上的溶液以在基底上形成有机金属材料薄膜。

图1C图解了根据一个示例性实施方式的产品及其制造方法，包含氧化(分解)图1B中基底上的薄膜以形成包括包含金属氧化物的纳米颗粒的层。