具有过氧化氢分解催化剂的膜电极组件的利记博彩app

专利名称：具有过氧化氢分解催化剂的膜电极组件的利记博彩app
背景技术：
本发明涉及膜电极组件，更具体涉及用于燃料电池的这样的组件，特别是用于质子交换膜(PEM)燃料电池。
PEM燃料电池包括膜电极组件(MEA)，此组件一般在膜的两侧包括一个阳极和阴极，其中向阳极送入燃料，向阴极送入氧，而由此所引起的反应便产生电。
不幸的是，当前的膜技术制造的包括这样膜的层叠电池，其使用寿命短至大约1,000小时，这远短于最终的目标。当膜失效时，损坏是突然发生的，致使电池的使用寿命结束，为此必须立即给予干预。要从叠层中切割下电池予以更换，但是这要求非常小心，不过仍将伴随着相邻电池可能的损失。这种更换的方法不是一种可行的现场服务，很可能一旦膜开始失效，将须要更换一个叠层。
很明显，对于具有更长使用寿命的燃料电池组等用的膜仍然是有需要的。
因此，本发明的主要目的是提供具有更长使用寿命的膜电极组件。
其他目的和优点将在下面显现。
发明概要按照本发明，已经使上述目的和优点容易达到。
按照本发明，提供一种膜电极组件，该组件包括包含氢氧化催化剂的阳极、阴极、配置在所述阳极和所述阴极之间的膜以及置于选自所述阳极、所述阴极、所述阳极和所述膜之间的层和所述阴极和所述膜之间的层中至少一个位置上的过氧化物分解催化剂，其中当过氧化物分解催化剂暴露于过氧化氢时，所述过氧化物分解催化剂对由所述过氧化氢形成良性产物的反应具有选择性。
按照本发明的又一个实施方案，提供一种发电的燃料电池系统，该系统包括包含氢氧化催化剂的阳极、阴极、配置在所述阳极和所述阴极之间的膜以及置于选自所述阳极、所述膜、所述阴极、所述阳极和所述膜之间的层和所述阴极和所述膜之间的层中至少一个位置上的过氧化物分解催化剂，其中当过氧化物分解催化剂暴露于过氧化氢时，所述过氧化物分解催化剂对由所述过氧化氢形成良性产物的反应具有选择性，而且其中所述过氧化物分解催化剂选自Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru和它们的组合。
在按照本发明的又一个实施方案中，提供一种用来操作燃料电池的方法，该方法包括构成包括膜电极组件燃料电池的步骤，该组件包括包含氢氧化催化剂(hydrogen oxidation catalyst)的阳极、阴极、配置在所述阳极和所述阴极之间的膜以及置于选自所述阳极、所述阴极、所述膜、所述阳极和所述膜之间的层和所述阴极和所述膜之间的层中至少一个位置上的过氧化物分解催化剂，其中当过氧化物分解催化剂暴露于过氧化氢时，所述过氧化物分解催化剂对由所述过氧化氢形成良性产物的反应具有选择性；还包括在所述阳极中加入含氢的燃料，在所述阴极中加入氧源，以便开动所述燃料电池，并在所述过氧化物分解催化剂存在下产生过氧化氢，借此使所述过氧化氢分解为良性产物。
附图简述下面参考附图详细叙述本发明的优选实施方案，其中

图1说明按照本发明的膜电极组件的双层阳极结构；图2说明按照本发明的膜电极组件，其中该膜含有催化剂；图3说明本发明的又一个实施方案，其中催化剂分散在整个阳极和阴极中；图4说明本发明的一个实施方案，其中在膜和阳极之间以及在膜和阴极之间的层中提供催化剂；图5说明本发明的又一个实施方案，其中只在阴极和膜之间的层中提供催化剂；图6说明本发明的一个实施方案，其中在膜和阳极之间的分散层中提供过氧化物分解催化剂；以及图7示意性地说明按照本发明的包括膜电极组件的燃料电池在工作过程中发生的各种反应。
详细说明本发明涉及膜电极组件和包含该膜电极组件的PEM燃料电池的操作方法，其中保护膜免受会分解或腐蚀电池膜从而缩短电池寿命的过氧化氢分解产物的腐蚀。
按照本发明发现，对质子交换膜(PEM)燃料电池使用寿命的限制经常是膜的使用寿命。发现在这样的膜的使用寿命之内，膜受到腐蚀直至失效。按照本发明发现，此腐蚀是由于在膜表面或内部发生有害的过氧化氢分解，这产生使膜分解的游离基和其他有害的产物。按照本发明，通过在膜电极组件中加入过氧化物分解催化剂可以避免这种有害的过氧化物分解产物，使含有此催化剂的膜和电池的使用寿命得以延长。
图1图解说明一部分包括按照本发明的膜电极组件(MEA)10的燃料电池。MEA10包括阳极12、阴极14和位于其间的膜16。在燃料电池的正常运作中，将含氢的燃料送至阳极12，将氧源送至阴极14，从而发生反应，如所希望的跨越膜16产生电位。
按照本发明发现，在阳极12上经常由于氧的部分还原而产生过氧化氢。在阳极电位下，置于阳极内的典型氢氧化催化剂的表面使得，与在此位置的催化剂相接触的氧被还原为过氧化氢的机会很大。通过氧气穿过，或者通过意在减缓CO中毒的空气吸除，或者通过其他机理可以使氧与阳极催化剂接触。
过氧化氢可以分解为良性产物，比如水和氧。然而，在某些条件下，过氧化氢分解为对膜可能有损的产物。比如，过氧化氢可能与杂质离子或高表面积的颗粒反应，产生·OH游离基，这可能腐蚀膜的聚合物。按照本发明相信，当过氧化氢触及膜时就形成这样的游离基，而这样的游离基会对膜造成化学腐蚀，即耗损此膜。
按照本发明，在膜电极组件10中加入过氧化物分解催化剂，并将其有利地放置，就引起过氧化氢良性分解，优选地分解为水和氧。按照本发明，过氧化物分解催化剂可置于一个或几个位置，包括在阳极当中、在阴极当中、在膜自身当中，作为在阳极和膜之间的一个层、作为在阴极和膜之间的一个层，以及这些位置的组合。
按照本发明的过氧化物分解催化剂最好是选择对过氧化氢良性分解具有活性的催化剂。良性分解被认为是导致对膜结构无害产物的分解。因此，良性分解包括使过氧化氢分解为水和氧的分解。不被认为是良性的，而且加入本发明的催化剂要防止的特殊的分解是使过氧化氢形成游离基比如·OH和·OOH的分解。
按照本发明的过氧化物分解催化剂优选地是不允许由过氧化氢逸出或产生游离基的催化剂。
按照本发明，过氧化物分解催化剂可以包括导电材料和非导电材料，它们在燃料电池的环境中最好是电化学稳定的。过氧化物分解催化剂优选地是一种选自Pt、Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和它们的组合，优选地是选自Pt、Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru和它们的组合的元素或含有选自上述的元素的组合物。这样的催化剂最好进一步装在载体上，此载体可有利地选自Ru、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb和Ce的氧化物以及沸石、碳和它们的混合物。
正如在此所使用的，若将催化剂作为一个层加入电极或膜，或者是使它通过电极或膜分散，或者是此两者，则便认为催化剂是在电极或膜当中。
按照本发明的一个方面，过氧化物分解催化剂优选地位于靠近膜电极组件的阳极和/或阴极之处，以便保证过氧化氢的良性分解。正如在此所使用的，术语“靠近”包括与电极物理位置上的靠近，以及电联系上的靠近。
在图1所说明的实施方案中，以位于阳极12面对膜一侧，即表面13上的层18提供过氧化物分解催化剂。
还参照图1，在此实施方案中，阳极12包括一般含有氢氧化催化剂的第一层20和含有按照本发明的过氧化物分解催化剂的层18。在此实施方案中，层18靠近阳极12的表面13。
在阳极12的层20中的氢氧化催化剂可以是对所需反应具有适当的活性或选择性的任何催化剂。适当的氢氧化催化剂的例子包括铂催化剂和铂-钌催化剂，而且可以优选地将此催化剂装载于适当的载体比如碳上面。
可以把其他催化剂与过氧化物分解催化剂一起加入层18，只要在层18内保持足够的选择性，达到过氧化氢所需程度的良性分解即可。
也可以优选的是，提供具有高离子交联聚合物含量的层18，其含量最好足够高，使得此层实质上是非多孔的，其孔隙率小于大约20％。形成的层18进一步优选地比较薄，具有低的催化剂体积含量，以使得由于加入了此层造成的离子电阻达到最小。
在一个实施方案中，最好以电连续性的方式提供层18、20，与电绝缘的层相比，这些层之间的这种电连续性可以极大地使制造简化。进一步优选地将层18放置得尽可能靠近阳极12，因为此层间的界面是过氧化氢最能够腐蚀膜的地方。
按照图1的实施方案，当膜电极组件10处于使用中时，在阳极12中，或者在表面13上，或者在阳极12和层18的界面上产生的任何过氧化氢都处于在层18中存在过氧化物分解催化剂的情况下，并如所希望的在进入膜16之前就通过良性途径被分解掉。这就有利地延长了组件10中膜16的使用寿命，由此就按照本发明的希望延长了产品的寿命。
现在转向图2，图解说明按照本发明的膜电极组件22的另一个实施方案。图2显示出具有阳极24、阴极26和在其中分散着含有所需过氧化物分解催化剂的催化膜28的膜电极组件22。与图1的层实施方案相似，此催化剂有利地如所希望的，在过氧化物进入膜28之前，便经由良性途径而将过氧化氢分解。
按照图2的实施方案应该认识到，在此配置的催化剂可以是，也可以不是电绝缘的。绝缘层，即非导电层可能来源于催化剂颗粒和/或载体的特性，否则可以导致比表面电阻为大约200～约2,000Ω/cm2的导电层。此范围的寄生电流是微不足道的，大约为0.5～5mA/cm2。这种催化剂的结构可极大地简化制造的过程，而且不会对电池性能造成明显的影响。
再按照图2的实施方案，如在图2中所示，最好使整个膜都具有催化性能，包括面对阳极24的整个表面30和面对阴极26的整个表面32。可以如所说明的，如将催化剂分散在整个膜28上来做到这一点。这样就有利地提供膜28，使之免受在阳极24或阴极26上产生的过氧化氢的侵蚀。应该注意到，在阴极26上的正常操作条件不导致显著产生过氧化氢。然而，这样的过氧化氢，哪怕是极少量，都会导致膜随时间发生实质上的分解，正如按照本发明所希望的，按照本实施方案加入了催化剂的膜就防止在阳极24或阴极26上产生的过氧化氢的侵蚀。
在图2的实施方案中，由于在阳极24和阴极26之间允许有弱的电子连接，如果加入了催化剂的膜是电绝缘的，那么在膜中加入催化剂受到比其应会受到的限制更小。
按照本发明的另一个实施方案(参见图3)，提供具有阳极36、阴极38和位于其间的膜40的膜电极组件34。在此实施方案中，除了在置于阳极36中的氢氧化催化剂和可存在于阴极38中的氧还原催化剂以外，在整个阳极36和阴极38上也有利地分散着过氧化物分解催化剂。按照本发明此实施方案在电极中混合催化剂，能够有利地使过氧化物分解催化剂位于尽可能靠近其来源，即氢氧化催化剂和/或氧还原催化剂。正如在前面所述的，在阴极38中对过氧化物分解催化剂的需要一般小于在阳极36中的需要，因为在阴极38中的操作条件一般不会导致形成过氧化氢。因此，在阳极中存在的过氧化物分解催化剂的量优选地大于在阴极中存在的量。应该认识到，本发明此实施方案对于保证膜的长寿命是特别有效的，因为如所希望的，在膜40的两侧提供了过氧化氢的良性分解。
当然，还应该认识到，如在图1、2和3的每一个中所说明的，过氧化物分解催化剂的位置可以以另外的方式组合。而且，关于图1的实施方案，如果需要和/或必须，如在图4中所示，过氧化物分解催化剂也可置于膜16和阴极14之间的层中。
图4说明按照本发明的又一种膜电极组件42，该组件包括阳极44、阴极46和位于它们之间的膜48。在此实施方案中，阳极44包括分布在其中的氢氧化催化剂，阴极46包括分布在其中的氧还原催化剂，这对于本领域的专业人员都是公知的。再有，在此实施方案中，阳极44包括一个含有按照本发明的过氧化物分解催化剂的层49，而阴极46包括一个按照本发明的过氧化物分解催化剂的层50。如上所述，如按照本发明所希望的，此实施方案能够有利地为通过组件42的电极产生的过氧化物提供良性分解，从而延长了膜48的使用寿命。
现在转向图5，进一步说明又一个按照本发明的膜电极组件52，该组件包括阳极54、阴极56和位于其间的膜58。在此实施方案中，阴极56包括一个过氧化物分解催化剂层60，当以预期在阴极56中产生过氧化物的方式操作膜电极组件52时，希望使用这样的结构。
现在转向图6，说明本发明的又一个实施方案。在此实施方案中，过氧化物分解催化剂通过在整个层上分散而配置在一个分立的层中。比如，图6显示出一个按照本发明的膜电极组件62，该组件包括阳极64、阴极66和位于其间的膜68。然而，在此实施方案中，分立层70以将适合过氧化物分解催化剂分散在整个适当的层材料中的方式来形成。比如，可以通过将膜材料从膜的任一侧或两侧或者表面浸入所需深度来把这样的催化剂层配置在膜中。在此实施方案中，其中并不要求导电性，催化剂的密度可有利地低于其他结构。当然应该认识到，图6显示出在组件的阳极和膜之间含有分散催化剂层的结构。如果需要，这样的分散催化剂层同样可位于阴极和膜之间，单独地或者与如在图6中所示的层相结合。
为了达到对膜最大的保护或屏蔽而免受过氧化氢的腐蚀，对于阳极或阴极，或者对于两者，可以使含有过氧化物分解催化剂的图3的混合阳极和阴极与图1的双层电极相结合，以使得所有进入膜的潜在过氧化物源都分解。
在按照本发明的又一个实施方案中还有利地发现，可以开发使用装载于氧化物上的过氧化物分解催化剂，以改变阳极和阴极的水传递特征，比如使阳极比阴极更加亲水。
正如在上面所指出的，各种类型的过氧化物分解催化剂都是需要的。已经发现，对达到所需的过氧化物分解银和金的粒子是特别有利的，而当沉积在碳上面时，这种催化剂就尤其有效。碳本身也是很有用的过氧化物分解催化剂。当然，许多其他材料也适合于作为如上所述的过氧化物分解催化剂使用。
按照本发明的一个实施方案，过氧化物分解催化剂可以是铂，而在某些情况下可以与氢氧化催化剂是同样的。在这些实施方案中，最好使过氧化物分解催化剂以分散的形式配置。在这种层中Pt粒子间的最佳距离取决于此层在阳极和阴极之间空间中的位置和厚度以及相邻的膜的厚度，对其进行选择，使得能够如所希望的促进过氧化物的良性分解。
按照本发明的另一方面，膜电极组件可以有利地在阳极、膜、阴极、阳极和膜之间的层和/或阴极和膜之间的层中配有过氧化物分解催化剂，当过氧化物分解催化剂如此配置时，特别优选的一组过氧化物分解催化剂就包括选自Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce以及它们的组合，优选地选自Pd、Tr、C、Ag、Au、Rh、Ru和它们的组合的元素或含有选自上述的元素的组合物。如在上面所看出的，此催化剂此外可装载于载体上。
也如在上面所指出的，在此叙述的膜电极组件当用于发电燃料电池系统中时是特别有利的。按照这样的结构，电极组件以层叠类似元件的方式配置，向叠层中送入优选富含氢的燃料以及氧化剂或氧源。除了产生电能的公知反应以外，将各个组分加入燃料电池也会形成过氧化氢，按照本发明这些过氧化氢将要按照良性途径分解。按照本发明，过氧化物分解催化剂有利地使此过氧化氢按照良性途径分解，优选地产生水和氧，以保护膜电极组件的膜不受游离基或其他有害的过氧化物分解产物的腐蚀，延长膜的寿命。
本发明的电极组件在此指的是膜电极组件。当然应该认识到，此术语也专门用来包括成套电极组件(UEA)。
图7说明发生的各种会导致形成成问题的过氧化氢的反应。图7显示一部分膜电极组件，包括膜72和含有铂粒子作为氢氧化催化剂的电极74。图7进一步显示出各种进入阳极的氢和逸出的氧，在铂粒子存在下它们能产生过氧化氢(H2O2)。在序列A中说明的反应会导致对实际电极材料的腐蚀。但是，实际上如在图7的序列B中所说明发生的反应却压倒即使不是全部也是大多数此种反应，其中过氧化氢在电极中分解。然而，图7的序列C和D导致在极接近膜72处产生过氧化氢，这导致按照本发明要克服的不希望的过氧化物有害分解的可能性。在此两个序列中，当氢遇到紧靠着膜的铂粒子和来源于如在序列C中的穿过的氧或如在序列D中所示的逸出形式的氧时，就形成过氧化氢，并且渗入膜72中，在那里分解为有害的产物，引起膜72的腐蚀或耗损。
按照本发明促进的过氧化氢良性分解，一般发生在MEA中，按照如下的反应进行
这些良性反应一般是当过氧化氢在铂存在下分别在低电位和高电位分解时进行的。按照本发明发现，一旦过氧化氢进入膜，在可能是杂质离子或高比表面颗粒X存在下，则就代之发生如下反应
游离基·OH可以腐蚀聚合物，或者可以重新结合为过氧化氢，并且可以进一步与过氧化氢反应产生另外的游离基，比如·OOH。据信此游离基随后就腐蚀膜，引起膜耗损或腐蚀。还据信，在干燥条件下，此过程会由于机械应力增大而被加速，使得在膜的亲水相和疏水相之间的边界上更容易反应。
如在本发明中所述，放置过氧化物分解催化剂能够如上面所希望的使这样的过氧化氢良性分解为氧和水，避免过氧化氢在任何种类膜杂质存在下的分解，导致形成游离基和损坏膜。
应该认识到，本发明保护膜不受能够腐蚀膜的过氧化物分解产物的攻击，如此就减少了对膜的腐蚀，并如所要求的延长了膜的使用寿命。
应该明白，本发明并不限于在此叙述和显示的例子，据认为这些仅是对实施本发明最佳模式的说明，可以对其零件的形状、尺寸、配置和操作细节进行变动。只要在由权利要求所定义的精神和范围之内，本发明将覆盖所有的变动。
权利要求
1.一种膜电极组件，该组件包括含有氢氧化催化剂的阳极；阴极；位于所述阳极和所述阴极之间的膜，以及位于选自所述阳极、所述阴极、在所述阳极和所述膜之间的层以及在所述阴极和所述膜之间的层中的至少一个位置上的过氧化物分解催化剂，其中当暴露在过氧化氢中时所述过氧化物分解催化剂对从所述过氧化氢形成良性产物的反应具有选择性。
2.如权利要求1的组件，其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Pt、Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和它们的组合的元素。
3.如权利要求2的组件，其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Pt、Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru和它们的组合的元素。
4.如权利要求2的组件，其中所述过氧化物分解催化剂装载于选自Ru、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb和Ce的氧化物、沸石、碳和它们的组合的载体上。
5.如权利要求1的组件，其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Ag、Au、C和它们的组合的元素。
6.如权利要求5的组件，其中所述过氧化物分解催化剂装载于碳上。
7.如权利要求1的组件，其中所述过氧化物分解催化剂是碳。
8.如权利要求1的组件，其中所述过氧化物分解催化剂作为所述层配置于所述阳极和所述膜之间。
9.如权利要求8的组件，其中使所述层与所述阳极电连接。
10.如权利要求8的组件，该组件还包括在所述膜和所述阴极之间的所述过氧化物分解催化剂层。
11.如权利要求8的组件，其中所述层还包括一部分所述氢氧化催化剂。
12.如权利要求8的组件，其中所述层的孔隙率小于或等于大约20％。
13.如权利要求1的组件，其中所述过氧化物分解催化剂被包括在所述膜中。
14.如权利要求13的组件，其中使所述过氧化物分解催化剂浸渍到所述膜中，从所述膜的表面至进入所述膜到所需深度。
15.如权利要求13的组件，其中所述膜具有阳极表面和阴极表面，而且其中所述过氧化物分解催化剂配置于在所述阳极表面和所述阴极表面上的所述膜中，由此使得在所述阳极或所述阴极上产生的过氧化物在所述过氧化物分解催化剂存在下分解。
16.如权利要求1的组件，其中所述过氧化物分解催化剂配置在所述阳极和所述阴极中的至少一个上。
17.如权利要求16的组件，其中所述过氧化物分解催化剂同时配置在所述阳极和所述阴极上。
18.如权利要求17的组件，其中所述阳极含有的所述过氧化物分解催化剂的浓度大于在所述阴极上的浓度。
19.如权利要求18的组件，其中所述阳极比所述阴极更加亲水。
20.如权利要求17的组件，该组件还包括配置在所述阳极和所述膜之间的所述过氧化物分解催化剂层。
21.如权利要求1的组件，其中所述过氧化物分解催化剂靠近所述阳极。
22.一种膜电极组件，该组件包括含有氢氧化催化剂的阳极；阴极；位于所述阳极和所述阴极之间的膜，以及位于选自所述阳极、所述膜、所述阴极、在所述阳极和所述膜之间的层以及在所述阴极和所述膜之间的层中的至少一个位置上的过氧化物分解催化剂，其中当暴露在过氧化氢中时所述过氧化物分解催化剂对从所述过氧化氢形成良性产物的反应具有选择性，而且其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和它们的组合的元素。
23.如权利要求22的组件，其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru和它们的组合的元素。
24.如权利要求22的组件，其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Ag、Au、C和它们的组合的元素。
25.如权利要求22的组件，其中所述过氧化物分解催化剂装载于选自Ru、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb和Ce的氧化物、沸石、碳和它们的组合的载体上。
26.一种发电燃料电池系统，该系统包括多个排列成燃料电池叠层的燃料电池，其中所述燃料电池包括有如下构件的膜电极组件含有氢氧化催化剂的阳极；阴极；位于所述阳极和所述阴极之间的膜，以及位于选自所述阳极、所述膜、所述阴极、在所述阳极和所述膜之间的层以及在所述阴极和所述膜之间的层中的至少一个位置上的过氧化物分解催化剂，其中当暴露在过氧化氢中时所述过氧化物分解催化剂对从所述过氧化氢形成良性产物的反应具有选择性。
27.如权利要求26的组件，其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Pt、Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和它们的组合的元素。
28.如权利要求27的组件，其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Pt、Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru和它们的组合的元素。
29.如权利要求27的组件，其中所述过氧化物分解催化剂装载于选自Ru、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb和Ce的氧化物、沸石、碳和它们的组合的载体上。
30.如权利要求26的组件，其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Ag、Au、C的元素和它们的组合。
31.如权利要求30的组件，其中所述过氧化物分解催化剂装载于碳上。
32.如权利要求26的组件，其中所述过氧化物分解催化剂是碳。
33.一种燃料电池的操作方法，该方法包括如下步骤提供包含膜电极组件的燃料电池，该组件包括含有氢氧化催化剂的阳极、阴极、配置在所述阳极和所述阴极之间的膜和位于选自所述阳极、所述阴极、所述膜、在所述阳极和所述膜之间的层和在所述阴极和所述膜之间的层中的至少一个位置上的过氧化物分解催化剂，其中当暴露于过氧化氢时所述过氧化物分解催化剂对由所述过氧化氢形成良性产物的反应具有选择性；在所述阳极中加入含氢的燃料，在所述阴极中加入氧源，以便开动所述燃料电池，并在所述过氧化物分解催化剂存在下产生过氧化氢，借此使所述过氧化氢分解为所述的良性产物。
34.如权利要求33的方法，其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Pt、Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和它们的组合的元素。
35.如权利要求34的方法，其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Pt、Pd、Ir、C、Ag、Au、Rh、Ru和它们的组合的元素。
36.如权利要求34的方法，其中所述过氧化物分解催化剂装载于选自Ru、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb和Ce的氧化物、沸石、碳和它们的组合的载体上。
37.如权利要求33的方法，其中所述过氧化物分解催化剂包括选自Ag、Au、C的元素和它们的组合。
38.如权利要求37的方法，其中所述过氧化物分解催化剂装载于碳上。
39.如权利要求33的组件，其中所述过氧化物分解催化剂是碳。
全文摘要
膜电极组件(10)包括含有氢氧化催化剂的阳极(12)、阴极(14)、位于阳极(12)和阴极(14)之间的膜(16)以及配置在选自阳极(12)、阴极(14)、在阳极(12)和膜(16)之间的层(18)和在阴极(14)和膜(16)之间的层(60)中的至少一个位置上的过氧化物分解催化剂，其中当暴露在过氧化氢中时该过氧化物分解催化剂对从过氧化氢形成良性产物的反应具有选择性。该过氧化物分解催化剂置于膜(16)中。还公开了一种包括这样的膜电极组件(10)的发电燃料电池系统和这种燃料电池系统的操作方法。
文档编号H01M4/88GK1703791SQ03824948
公开日2005年11月30日 申请日期2003年8月21日 优先权日2002年9月4日
发明者N·E·西波利尼, D·A·康迪特, J·B·赫尔茨伯格, T·D·亚维, J·A·莱斯特拉, M·L·佩里 申请人:Utc 燃料电池有限责任公司