发明名称 用于燃料电池电极材料之组成及结构梯度
摘要 一种燃料电池,其包含至少一个电极,其系依运作来被配置于该燃料电池内,且具有一种催化活性表面。本发明更进一步系包含一种供用于在电极表面上维持一种实质均一最高催化活性之机制。
申请公布号 TWI225717 申请公布日期 2004.12.21
申请号 TW092120236 申请日期 2003.07.24
申请人 惠普研发公司 发明人 葛瑞哥里S. 赫曼;大卫.夏宾;彼得.玛德洛维斯;詹姆斯.欧尼尔
分类号 H01M8/02 主分类号 H01M8/02
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种燃料电池,其包含:一个具有一道气流通过其中之流动通路;及至少一个依运作来配置于该流动通路中之电极,且具有至少一个具有一组成及一结构之个别之催化活性区域,其中该至少一组成及一结构是依照该至少一个别区域曝露之气流的一预期组成来预先设定。2.如申请专利范围第1项之燃料电池,其又包含一个邻接该流动通路之入口的入口,其中该至少一电极具有一个靠近该入口之入口端区域,且其中至少一个别区域是位居于该入口端区域。3.如申请专利范围第1或2项之燃料电池,其中该至少一电极是一阳极,其中该气流之预期组成系包含实质未转化之碳氢化合物燃料,且其中该至少一个别区域之该至少一组成及结构是与其等做最佳化配合。4.如申请专利范围第1或2项之燃料电池,其中该至少一电极是一阴极,其中该气流之预期组成系包含一道实质未耗用氧化物气流,且其中该至少一个别区域之该至少一组成及结构是与其等做最佳化配合。5.如申请专利范围第1或2项之燃料电池,其又包含一个邻接该流动通路出口之出口,其中该至少一电极具有一个靠近该出口之出口端区域,且其中至少一个别区域是位居于该出口端区域。6.如申请专利范围第1或2项之燃料电池,其中该至少一电极是一阳极,其中该气流之预期组成系包含实质转化或部分转化之碳氢化合物燃料、其等之副产物、及由其等所构成之混合物,且其中该至少一个别区域之该至少一组成及结构是与其等做最佳化配合。7.如申请专利范围第1或2项之燃料电池,其中该至少一电极是一阴极,其中该气流之预期组成系包含一实质耗用氧化物气流,且其中该至少一个别区域之该至少一组成及结构是与其等做最佳化配合。8.如申请专利范围第1或2项之燃料电池,其中该流动通路具有一个中点,其中至少一电极具有一个靠近该中点之中点区域,且其中至少一个别区域是位居于该中点区域。9.如申请专利范围第1或2项之燃料电池,其中该至少一电极是一阳极,其中该气流之预期组成系包含至少一种实质未转化或部分转化之碳氢化合物燃料、其等之副产物、及由其等所构成之混合物,且其中该至少一个别区域之该至少一组成及结构是与其等做最佳化配合。10.如申请专利范围第1或2项之燃料电池,其中该至少一电极是一阴极,其中该气流之预期组成系包含至少一道部分耗掉氧化物气流,且其中该至少一个别区域之该至少一组成及结构是与其等做最佳化配合。11.如申请专利范围第1或2项之燃料电池,其中该至少一个别之催化活性区域之至少一部份结构系包含一具有不同孔洞尺寸之分布,该分布系包含一双重分布,该双重分布包含一个大的输送孔洞组合奈米孔洞。12.一种燃料电池,其包含:一具有一道气流通过其中之流动通路;一配置于该流动通路之一端之入口;至少一个依运作来配置于该流动通路中之电极,且具有至少一个别之催化活性区域,该个别之催化活性区域具有一组成及一结构,其中该至少一组成及结构是依照该至少一个别区域曝露之气流的一预期组成来预先设定;以及一歧管,其系以运作且流体连接至该流动通路,俾以于该入口下游之至少一个区域内,添加至少一种反应物及氧化物。13.一种燃料电池组,其包含:一个入口;一个出口;一个被配置于该入口与该出口之间,且具有一道气流通过其中之流动通路;以及数个电极,其等每一个皆具有一种结构及一种组成,且依运作被配置于由该靠近入口至靠近出口之流动通路内,其中每一个该等数个电极之至少一种组成及一种结构系依照居于该燃料电池组之一个其内配置有电极之区域所具有之一种预期气流组成来预先设定。14.如申请专利范围第13项之燃料电池组,其中每一个该等数个电极是一阳极或一阴极。15.一种燃料电池,其包含:至少一个电极,其系依运作被配置于燃料电池内,且具有一种具有催化活性之表面;以及供用以维持在该至少一个电极之表面上之具有一实质均一最高催化活性的构件。16.一种燃料电池,其包含:一流动通路,于其一端具有一入口;至少一电极,其系依运作被被配置于燃料电池内,且具有一种具有催化活性之表面;供用以维持在该至少一个电极之表面上之具有一实质均一最高催化活性的构件;以及用于运作且流体地连接至该流动通路的构件,以供用于该入口下游之至少一个区域内,添加至少一种反应物及氧化物。17.一种供用以制造一种燃料电池阳极的方法,其包含步骤:于一基材之一第一端区域上,沉积一第一薄膜,其中该第一薄膜较佳是对实质未转化碳氢化合物燃料具有催化活性者;以及于该基材之一第二端区域上,沉积一第二薄膜,该第二端区域上系与该第一端区域相背,其中该第二薄膜较佳是对至少一种实质转化或部分转化碳氢化合物燃料、其等之副产物、及由其等所构成之混合物具有催化活性者。18.一种供用以制造一燃料电池阴极的方法,其包含步骤:于一基材之一第一端区域上,沉积一第一薄膜,其中该第一种薄膜较佳是对一道实质未耗用氧化物气流具有催化活性者;以及于该基材之第二端区域上,沉积一第二薄膜,该第二端区域系与该第一端区域相背,其中该第二薄膜较佳是对一道实质耗用氧化物气流具有催化活性者。19.一种供用以使用一种燃料电池的方法,其包含步骤:该燃料电池系运作连接至至少一电子负载机及一电子储存装置,该燃料电池包含:一具有一道气流通过其中之流动通路;及至少一个依运作来被配置于该流动通路中之电极,且具有至少一个具有一种组成及一种结构之个别之催化活性区域,其中至少一个组成及结构是依照该至少一个别区域曝露之气流的一种预期组成来预先设定。20.一种燃料电池,其包含:一流动通路,其之一端具有一入口;至少一个电极,其系依运作被被配置于燃料电池内,且具有一种具有催化活性之表面;以及运作且流体地连接至该流动通路的构件,其可供用于该入口下游之至少一个区域内,添加至少一种反应物及氧化物,其中该添加构件系可于至少一电极之表面上,实质维持一种均一之最高催化活性。图式简单说明:第1图是一个本发明具体例的一个部分结构剖面透视图,其显示燃料电池组装,以及气体流动通过一个具体例之一个单槽燃料电池中;第1A图是一个单槽燃料电池之一个可选择性具体例的一个结构图;第1B图是一个单槽燃料电池之另一个可选择性具体例的一个结构图;第1C图是一个双槽燃料电池之一个具体例的一个结构图,其显示可供用于燃料及/或空气之下游虚拟选择性入口;第2图是一个供用于单槽燃料电池之一个阳极燃料/空气混合物梯度之一个具体例的一个方块图,其以图式来显示虚拟一个歧管及流体通过;第3图是一个方块图,其显示一个阳极组成梯度的一个具体例;第4图是一个方块图,其显示一个阳极组成梯度的一个更进一步的具体例;第5图是一个方块图,其显示一个阳极结构梯度的一个具体例;第6图是一个方块图,其显示一个阴极组成梯度的一个具体例;第7图是一个方块图,其显示一个阴极结构梯度的一个具体例;第8A图是一个燃料电池组之一个阳极部分之一个具体例的一个方块图;第8B图是一个燃料电池组之一个阴极部分之一个具体例的一个方块图;及第9图是一种供用以制造一种具有组成梯度之阳极的方法之一个具体例的一个代表图。
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