EP2013932B1

Dendritic metal nanostructures for fuel cells and other applications

Abstract

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EP2013932B1, drawing sheet 1
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16 claims: 16 independent, 0 dependent

  1. 1
    A fuel cell, comprising:a first electrode;a second electrode;andan electrolyte located between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode includes an electron-conducting material and a catalyst, the catalyst comprising dendritic structures, the dendritic structures being metal dendrimers, the dendritic structures being dendritic nanosheets, the dendritic nanosheets being generally disk-shaped with a diameter between 1 nm and 1000 nm, and having a thickness between 1 nm and 50 nm. Brennstoffzelle, aufweisend: eine erste Elektrode;eine zweite Elektrode;undeinen Elektrolyten, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die erste Elektrode ein elektronenleitendes Material und einen Katalysator aufweist, der Katalysator dendritische Strukturen aufweist, die dendritischen Strukturen Metall-Dendrimere sind, die dendritischen Strukturen dendritische Nanoblätter sind, die dendritischen Nanoblätter im Allgemeinen scheibenförmig mit einem Durchmesser von 1 nm bis 1000 nm sind und eine Dicke von 1 nm bis 50 nm aufweisen. Brennstoffzelle, aufweisend: eine erste Elektrode;eine zweite Elektrode;undeinen Elektrolyten, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die erste Elektrode ein elektronenleitendes Material und einen Katalysator aufweist, der Katalysator dendritische Strukturen aufweist, die dendritischen Strukturen Metall-Dendrimere sind, die dendritischen Strukturen dendritische Nanoblätter sind, die dendritischen Nanoblätter im Allgemeinen scheibenförmig mit einem Durchmesser von 1 nm bis 1000 nm sind und eine Dicke von 1 nm bis 50 nm aufweisen.
  2. 2
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die dendritischen Strukturen Platin aufweisen. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die dendritischen Strukturen Platin aufweisen. The fuel cell of claim 1, wherein the dendritic structures comprise platinum.
  3. 3
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die dendritischen Strukturen eine Platinlegierung aufweisen. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die dendritischen Strukturen eine Platinlegierung aufweisen. The fuel cell of claim 1, wherein the dendritic structures comprise a platinum alloy.
  4. 4
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Metall-Dendrimere teilweise zusammengeschmolzen sind, der Katalysator ein poröses Blatt ist, das die dendritischen Strukturen aufweist. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Metall-Dendrimere teilweise zusammengeschmolzen sind, der Katalysator ein poröses Blatt ist, das die dendritischen Strukturen aufweist. The fuel cell of claim 1, wherein the metal dendrimers are partially fused together, the catalyst being a porous sheet including the dendritic structures.
  5. 5
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser 1 nm bis 500 nm beträgt. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser 1 nm bis 500 nm beträgt. The fuel cell of claim 1, wherein the diameter is between 1 nm and 500 nm.
  6. 6
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser 30 nm bis 500 nm beträgt. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser 30 nm bis 500 nm beträgt. The fuel cell of claim 1, wherein the diameter is between 30 nm and 500 nm.
  7. 7
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Dicke 1 nm bis 10 nm beträgt. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Dicke 1 nm bis 10 nm beträgt. The fuel cell of claim 1, the thickness being between 1 nm and 10 nm.
  8. 8
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei wenigstens einige der Metall-Dendrimere eine Einkristallstruktur aufweisen. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei wenigstens einige der Metall-Dendrimere eine Einkristallstruktur aufweisen. The fuel cell of claim 1, where at least some of the metal dendrimers have a sinale crystal structure.
  9. 9
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der Elektrolyt eine Polymer-Elektrolyt-Membran ist. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der Elektrolyt eine Polymer-Elektrolyt-Membran ist. The fuel cell of claim 1, where the electrolyte is a polymer electrolyte membrane.
  10. 10
    A membrane-electrode assembly (MEA) comprising:a first electrode;a second electrode;an ion-conducting membrane located between the first electrode and the second electrode, the first electrode including dendritic nanostructures, thedendritic structures being dendritic nanosheets, the dendritic nanosheets being generally disk-shaped with a diameter between 1 nm and 1000 nm, and a thickness between 1 nm and 50 nm, the dendritic structures being metal dendrimers. Membranelektrodenanordnung (MEA), aufweisend: eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine ionenleitende Membran, die zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die erste Elektrode dendritische Nanostrukturen aufweist, diedendritischen Strukturen Nanoblätter sind, die dendritischen Nanoblätter im Allgemeinen scheibenförmig mit einem Durchmesser von 1 nm bis 1000 nm sind und eine Dicke von 1 nm bis 50 nm aufweisen, die dendritischen Strukturen Metall-Dendrimere sind. Membranelektrodenanordnung (MEA), aufweisend: eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine ionenleitende Membran, die zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die erste Elektrode dendritische Nanostrukturen aufweist, diedendritischen Strukturen Nanoblätter sind, die dendritischen Nanoblätter im Allgemeinen scheibenförmig mit einem Durchmesser von 1 nm bis 1000 nm sind und eine Dicke von 1 nm bis 50 nm aufweisen, die dendritischen Strukturen Metall-Dendrimere sind.
  11. 11
    Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 10, wobei die dendritischen Nanostrukturen ein Übergangsmetall aufweisen. Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 10, wobei die dendritischen Nanostrukturen ein Übergangsmetall aufweisen. The membrane-electrode assembly of claim 10, wherein the dendritic nanostructures comprise a transition metal.
  12. 12
    Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 10, wobei die dendritischen Nanostrukturen eine Vielzahl von Platin-Dendrimeren aufweisen. Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 10, wobei die dendritischen Nanostrukturen eine Vielzahl von Platin-Dendrimeren aufweisen. The membrane-electrode assembly of claim 10, wherein the dendritic nanostructures comprise a plurality of platinum dendrimers.
  13. 13
    Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 10, wobei die erste Elektrode ein elektronenleitendes Material aufweist, wobei wenigstens einige der Metall-Dendrimere auf dem elektronenleitenden Material getragen werden. Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 10, wobei die erste Elektrode ein elektronenleitendes Material aufweist, wobei wenigstens einige der Metall-Dendrimere auf dem elektronenleitenden Material getragen werden. The membrane-electrode assembly of claim 10, wherein the first electrode comprises an electron-conducting material, at least some of the metal dendrimers being supported on the electron-conducting material.
  14. 14
    Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 10, wobei das elektronenleitende Material Graphitkohle aufweist. Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 10, wobei das elektronenleitende Material Graphitkohle aufweist. The membrane-electrode assembly of claim 10, wherein the electron-conducting material includes graphitic carbon.
  15. 15
    Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 13, wobei die ionenleitende Membran eine Polymer-Elektrolyt-Membran ist. Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 13, wobei die ionenleitende Membran eine Polymer-Elektrolyt-Membran ist. The membrane-electrode assembly of claim 13, wherein the ion-conducting membrane is a polymer electrolyte membrane.
  16. 16
    A fuel cell including the membrane-electrode assembly of claim 12. Brennstoffzelle, welche die Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 12 aufweist. Brennstoffzelle, welche die Membranelektrodenanordnung nach Anspruch 12 aufweist.
Independent claims16