Platinfreies Chelat-Katalysatormaterial für die selektive Sauerstoffreduktion und Verfahren zu seiner Herstellung

摘要

Platinfreie Chelat-Katalysatormaterialien für die selektive Sauerstoffreduktion werden bei Wasserstoff/Luft- und Methanol-Brennstoffzellen eingesetzt. Bekanntes Katalysatormaterial besteht aus einem ungeträgerten Übergangsmetall sowie einem Stickstoff- und einem Kohlenstoffgeber, der unter Pyrolyseeinfluss zu einer Kohlenstoffmatrix polymerisiert, in die das ungeträgerte Übergangsmetall als Elektronengeber und ein stickstoffkoordiniertes Übergangsmetallchelat eingebunden sind. Die erreichbare Porosität und die katalytische Aktivität sowie die Stabilität sind für kommerzielle Anwendungen jedoch nicht ausreichend. Das erfindungsgemäße Chelat-Katalysatormaterial weist deshalb neben dem zumindest einen ungeträgerten Übergangsmetall einen stickstoffhaltigen organometallischen Übergangskomplex mit einem zu dem Übergangsmetall verschiedenen, weiteren Übergangsmetall sowie eine Chalkogenkomponente auf. Die Vorteile verschiedener Übergangsmetalle und der Chalkogene als elektrisch leitende Brückenbildner können so kombiniert werden. Weiterhin dient das ungeträgerte Übergangsmetall als Füllstoff während der Kohlenstoffmatrixbildung, sodass diese ultrahochporös ausgebildet wird. Danach wird das Übergangsmetall größtenteils in einem Wasch-Verfahrensschritt wieder entfernt. Durch seine hohe Aktivität und Stabilität bei gleichzeitiger Kostengünstigkeit ist erfindungsgemäß Chelat-Katalysatormaterial großtechnisch, beispielsweise in der Autoindustrie, besonders gut einsetzbar.