[发明专利]纳米结构化晶须制品

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年12月19日提交的美国临时专利申请号61/739,410和2013年2月27日提交的美国临时专利申请号61/769,950的权益，所述专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。

背景技术

质子交换膜(PEM)燃料电池将在氢气和氧气的电化学反应过程中释放的化学能转化为电能。氢气流被递送到该膜电极组件(MEA)的阳极侧。在阳极侧，半电池反应是氢气氧化反应(HOR)，这将氢气分解成质子和电子。新形成的质子通过聚合物电解质膜向阴极侧渗透。该电子沿外部负荷电路向该MEA的阴极侧行进，因此产生该燃料电池的电流输出。同时，氧气流被递送到该MEA的阴极侧。在阴极侧，氧气分子与通过该聚合物电解质膜渗透的质子和通过所述外部电路到达的电子反应以形成水分子。这是还原半电池反应或氧还原反应(ORR)。两个半电池反应均通常用铂基材料催化。因为每个电池产生约1.1V，所以为了达到所需要的电压，将电池组合以产生叠堆。每个电池用双极性板分离，这在将它们分开时提供氢燃料分配通道以及提取电流的方法。PEM燃料电池被认为具有在所有的燃料电池中的最高的能量密度，并且由于该反应的性质具有最快的启动时间(小于1秒)，所以该燃料电池已经受应用，诸如交通工具应用、便携电源应用，以及备用电源应用青睐。结合析氧反应(OER)催化剂以有利于通过碳腐蚀的水电解是用于通过降低电池电压在瞬态条件过程中实现燃料电池耐久性的新的基于材料的策略。Ru具有优异的OER活性，但是它需要被稳定。众所周知Ir能够使Ru稳定同时其本身具有好的OER活性。为了成功结合OER催化剂，期望阻止其粘连并且阻止其影响Pt氢气氧化反应(HOR)活性或氧还原反应(ORR)活性。

发明内容

在一个方面，本公开描述一种包含纳米结构化晶须的制品，所述纳米结构化晶须在其上具有包含有机金属化合物的第一层，所述有机金属化合物包含Ru或Ir中的至少一者。任选地，所述第一层还包含有机金属配合物，所述有机金属配合物包含Ru或Ir中的至少一者。通常，该制品包括至少一个附加层(例如，在第一层上的包含金属Ir、Ir氧化物或Ir水合氧化物中的至少一者的第二层；在第二层上的包含Pt或Pt化合物中的至少一者的第三层；在第三层上的包含Pt或Pt化合物中的至少一者的第四层；在第四层上的包含金属Ir、Ir氧化物或Ir水合氧化物中的至少一者的第五层；在第五层上的包含金属Ru、Ru氧化物或Ru水合氧化物中的至少一者的第六层；以及在第六层上的包含金属Ir、Ir氧化物或Ir水合氧化物中的至少一者的第七层)。

本文所述的制品可用于例如燃料电池催化剂(即阳极催化剂或阴极催化剂)。

附图说明

该图是包括本文所述的制品的示例性燃料电池。

具体实施方式