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1. WO2020103976 - KATALYSATORSYSTEM, ELEKTRODE, SOWIE BRENNSTOFFZELLE ODER ELEKTROLYSEUR

Veröffentlichungsnummer WO/2020/103976
Veröffentlichungsdatum 28.05.2020
Internationales Aktenzeichen PCT/DE2019/100955
Internationales Anmeldedatum 06.11.2019
IPC
H01M 4/86 2006.01
HElektrotechnik
01Grundlegende elektrische Bauteile
MVerfahren oder Mittel, z.B. Batterien, für die direkte Umwandlung von chemischer in elektrische Energie
4Elektroden
86Inerte Elektroden mit katalytischer Wirksamkeit, z.B. für Brennstoffelemente
H01M 4/90 2006.01
HElektrotechnik
01Grundlegende elektrische Bauteile
MVerfahren oder Mittel, z.B. Batterien, für die direkte Umwandlung von chemischer in elektrische Energie
4Elektroden
86Inerte Elektroden mit katalytischer Wirksamkeit, z.B. für Brennstoffelemente
90Wahl des katalytischen Materials
H01M 4/92 2006.01
HElektrotechnik
01Grundlegende elektrische Bauteile
MVerfahren oder Mittel, z.B. Batterien, für die direkte Umwandlung von chemischer in elektrische Energie
4Elektroden
86Inerte Elektroden mit katalytischer Wirksamkeit, z.B. für Brennstoffelemente
90Wahl des katalytischen Materials
92Metalle der Platingruppe
C25B 11/04 2006.01
CChemie; Hüttenwesen
25Elektrolytische oder elektrophoretische Verfahren; Vorrichtungen dafür
BElektrolytische oder elektrophoretische Verfahren für die Herstellung von Verbindungen oder von nichtmetallischen Elementen; Vorrichtungen dafür
11Elektroden; Herstellung von Elektroden, soweit nicht anderweitig vorgesehen
04gekennzeichnet durch das Material
H01M 8/1018 2016.01
HElektrotechnik
01Grundlegende elektrische Bauteile
MVerfahren oder Mittel, z.B. Batterien, für die direkte Umwandlung von chemischer in elektrische Energie
8Brennstoffelemente; Herstellung derselben
10Brennstoffelemente mit festem Elektrolyten
1016gekennzeichnet durch das Elektrolytmaterial
1018Polymerelektrolytmaterialien
CPC
C25B 11/04
CCHEMISTRY; METALLURGY
25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
11Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
04characterised by the material
C25B 9/206
CCHEMISTRY; METALLURGY
25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
9Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies
18Assemblies comprising a plurality of cells
20of the filter-press type
203with bipolar electrodes
206with diaphragms
H01M 2008/1095
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
8Fuel cells; Manufacture thereof
10Fuel cells with solid electrolytes
1095Fuel cells with polymeric electrolytes
H01M 4/8657
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
4Electrodes
86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
8647consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
8657layered
H01M 4/9016
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
4Electrodes
86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
90Selection of catalytic material
9016Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
H01M 4/9075
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
4Electrodes
86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
90Selection of catalytic material
9075Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers
Anmelder
  • SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG [DE]/[DE]
  • FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITÄT ERLANGEN-NÜRNBERG [DE]/[DE]
Erfinder
  • WEGENER, Moritz
  • MUSAYEV, Yashar
  • VIVEKANANTHAN, Jeevanthi
  • REPENNING, Detlev
  • DOBRENIZKI, Ladislaus
Prioritätsdaten
10 2018 129 104.320.11.2018DE
Veröffentlichungssprache Deutsch (DE)
Anmeldesprache Deutsch (DE)
Designierte Staaten
Titel
(DE) KATALYSATORSYSTEM, ELEKTRODE, SOWIE BRENNSTOFFZELLE ODER ELEKTROLYSEUR
(EN) CATALYST SYSTEM, ELECTRODE, AND FUEL CELL OR ELECTROLYZER
(FR) SYSTÈME CATALYSEUR, ÉLECTRODE AINSI QUE PILE À COMBUSTIBLE OU ÉLECTROLYSEUR
Zusammenfassung
(DE)
Die Erfindung betrifft ein Katalysatorsystem (9), eine Elektrode (1), die das Katalysatorsystem (9) umfasst, sowie eine Brennstoffzelle (10) oder einen Elektrolyseur mit mindestens einer solchen Elektrode (1 ). Das Katalysatorsystem (9) umfasst ein elektrisch leitfähiges Trägermetalloxid und ein elektrisch leitfähiges, metalloxidisches Katalysatormaterial. Ein oberflächennaher pH-Wert, genannt pzzp-Wert (pzzp = point of zero zeta potential), des Trägermetalloxids und des Katalysatormaterials unter- scheiden sich. Das Katalysatormaterial und das Trägermetalloxid bilden dabei ein mindestens zweiphasiges disperses Oxidkomposit aus. Das Trägermetalloxid weist eine erste Kristallgitterstruktur umfassend erste Sauerstoffgitterplätze und erste MetallgitterpIätze auf, wobei das Trägermetalloxid auf den ersten Sauerstoffgitterplätzen dotiert ist mit Fluor und/oder mindestens einem Element der Gruppe umfassend Stickstoff, Kohlenstoff, Bor, und optional zusätzlich dazu dotiert ist mit Wasserstoff. Das Katalysatormaterial weist eine zweite Kristallgitterstruktur umfassend zweite Sauerstoffgitterplätze und zweite Metallgitterplätze auf, wobei das Katalysatormaterial auf den zweiten Sauerstoffgitterplätzen dotiert ist mit Fluor und mindestens einem Element der Gruppe umfassend Stickstoff, Kohlenstoff, Bor, und optional zusätzlich dazu dotiert ist mit Wasserstoff.
(EN)
The invention relates to a catalyst system (9), an electrode (1) comprising the catalyst system (9), and a fuel cell (10) or an electrolyzer having at least one electrode (1) of this type. The catalyst system (9) comprises an electrically conductive carrier metal oxide and an electrically conductive metal-oxide catalyst material. A near-surface pH value, called pzzp value (pzzp = point of zero zeta potential), of the carrier metal oxide and a near-surface pH value of the catalyst material differ. The catalyst material and the carrier metal oxide form an at least two-phase disperse oxide composite. The carrier metal oxide has a first crystal lattice structure comprising first oxygen lattice sites and first metal lattice sites. At the first oxygen lattice sites, the carrier metal oxide is doped with fluorine and/or at least one element of the group comprising nitrogen, carbon and boron and is optionally additionally doped with hydrogen. The catalyst material has a second crystal lattice structure comprising second oxygen lattice sites and second metal lattice sites. At the second oxygen lattice sites, the catalyst material is doped with fluorine and at least one element of the group comprising nitrogen, carbon and boron and is optionally additionally doped with hydrogen.
(FR)
La présente invention concerne un système catalyseur (9), une électrode (1) qui comporte le système catalyseur (9), ainsi qu’une pile à combustible (10) ou un électrolyseur ayant au moins une électrode (1) de ce genre. Le système catalyseur (9) comporte un substrat d’oxyde métallique électroconducteur et un matériau catalyseur d’oxyde métallique électroconducteur. Une valeur de pH à proximité de la surface, dite valeur pzzp (pzzp = point de potentiel zêta nul), du substrat d’oxyde métallique et une valeur pzzp du matériau catalyseur sont différentes. Selon la présente invention, le matériau catalyseur et le substrat d’oxyde métallique forment un composé d’oxyde à au moins deux phases dispersées. Le substrat d’oxyde métallique présente une première structure de réseau cristallin comportant des premiers sites de réseau d’oxygène et des premiers sites de réseau de métal, le substrat d’oxyde métallique est dopé sur les premiers sites de réseau d’oxygène avec du fluor et/ou avec au moins un élément du groupe comportant de l’azote, du carbone, du bore, et est dopé en plus facultativement avec de l’hydrogène. Le matériau catalyseur présente une seconde structure de réseau cristallin comportant des seconds sites de réseau d’oxygène et des seconds sites de réseau de métal. Le matériau catalyseur est dopé sur les seconds sites de réseau d’oxygène avec du fluor et avec au moins élément du groupe comportant de l’azote, du carbone, du bore, et est dopé en plus facultativement avec de l’hydrogène.
Auch veröffentlicht als
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