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1. WO2012074160 - CARBON NANOFIBER CATALYSTS USING NANOFIBER INCLUDING LOW COST TRANSITION METAL FOR FUEL CELLS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

Publication Number WO/2012/074160
Publication Date 07.06.2012
International Application No. PCT/KR2010/008892
International Filing Date 13.12.2010
IPC
H01M 4/96 2006.01
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
96Carbon-based electrodes
B01J 23/70 2006.01
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
23Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/113
70of the iron group metals or copper
B01J 37/08 2006.01
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
37Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
08Heat treatment
CPC
H01M 4/9041
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
9041Metals or alloys
H01M 4/9083
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
9083on carbon or graphite
Y02E 60/50
YSECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
60Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
30Hydrogen technology
50Fuel cells
Applicants
  • GWANGJU INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY [KR]/[KR] (AllExceptUS)
  • LEE, Jae Young [KR]/[KR] (UsOnly)
  • UHM, Sung-Hyun [KR]/[KR] (UsOnly)
  • JEONG, Beom-Gyun [KR]/[KR] (UsOnly)
Inventors
  • LEE, Jae Young
  • UHM, Sung-Hyun
  • JEONG, Beom-Gyun
Agents
  • J.C.HYUN PATENT & LAW FIRM
Priority Data
10-2010-011986629.11.2010KR
Publication Language English (EN)
Filing Language English (EN)
Designated States
Title
(EN) CARBON NANOFIBER CATALYSTS USING NANOFIBER INCLUDING LOW COST TRANSITION METAL FOR FUEL CELLS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
(FR) CATALYSEURS À BASE DE NANOFIBRE DE CARBONE UTILISANT UNE NANOFIBRE COMPRENANT UN MÉTAL DE TRANSITION À FAIBLE COÛT POUR DES PILES À COMBUSTIBLE ET LEUR PROCÉDÉ DE FABRICATION
Abstract
(EN)
Provided is a transition metal-carbon nanofiber catalyst for a fuel cell using a nanofiber including only a low cost transition metal. More particularly, the transition metal-including carbon nanofiber catalyst is prepared by preparing a nanofiber from electrospinning of a solution containing a transition metal and a polymer precursor, followed by oxidative stabilization and carbonization. As a result, catalyst performance may be improved through effective modification of the functional groups on the nanofiber surface. The catalyst may be used as an electrode as it is since the size and thickness may be controlled effectively. Further, the catalyst may be subjected to fine grinding by ball milling, ultrasonic pulverization, etc. for use in other applications. The catalyst may be produced in large scale through relatively simple process of electrospinning and heat treatment processes without using expensive precious metal catalyst precursors such as platinum or reducing agents. In particular, with electrode activity and durability comparable to those of a platinum catalyst for oxygen reduction reaction in an alkaline medium, it is useful as an oxygen reduction catalyst for use in an alkaline fuel cell with improved cost competitiveness.
(FR)
L'invention concerne un catalyseur à base de nanofibre de carbone comprenant un métal de transition pour une pile à combustible utilisant une nanofibre comprenant seulement un métal de transition à faible coût. Plus particulièrement, le catalyseur à base de nanofibre de carbone comprenant un métal de transition est obtenu par la préparation d'une nanofibre par électrofilage d'une solution contenant un métal de transition et un précurseur de polymère, en faisant suivre par une stabilisation oxydante et une carbonisation. En conséquence, une performance de catalyseur peut être améliorée par une modification efficace des groupes fonctionnels sur la surface de la nanofibre. Le catalyseur peut être utilisé comme électrode tel quel étant donné que la taille et l'épaisseur peuvent être contrôlées de manière efficace. En outre, le catalyseur peut être soumis à un broyage fin par un broyage au broyeur à billes, une pulvérisation par ultrasons, etc. pour une utilisation dans d'autres applications. Le catalyseur peut être produit à grande échelle par un procédé relativement simple d'électrofilage et des procédés de traitement thermique sans utiliser de précurseurs de catalyseurs coûteux consistant en métaux précieux tels que le platine ou des agents réducteurs. En particulier, en présentant une activité et une durabilité d'électrode comparables à celles d'un catalyseur à base de platine pour une réaction de réduction d'oxygène dans un milieu alcalin, il est utile comme catalyseur de réduction d'oxygène pour une utilisation dans une pile à combustible alcaline à compétitivité des coûts améliorée.
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