"少なくとも1つの貴金属を備える触媒組成体であって、前記触媒組成体が、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる、触媒組成体。水素酸化還元反応、ハロゲン/ハロゲン化物酸化還元反応、及び、水素/三ハロゲン化物酸化還元反応を触媒することができる、請求項1に記載の触媒組成体。水素発生反応HER及び水素酸化反応HORを触媒することができる、請求項1に記載の触媒組成体。Ir、Ru、Pd、Pt、Re、及び、その混合物、並びに、その合金から選択される、請求項1に記載の触媒組成体。Ir、Ru、Pd、Pt、ReとCr、Mo、Ta、Ni、Co、Feから選択される1つ以上の遷移金属との合金から選択される、請求項1に記載の触媒組成体。PtRe/M、PdRe/M、及び、PtM/Irから選択され、Mが貴金属又は遷移金属である、請求項1に記載の触媒組成体。PtRe、PdRe、PtIr、PdIr、PtCr、PtRu、Pt/Ir/Ru、PtReCo、PtReMo、Ir/Ru、PtRe/Ir、PtRu/Ir、PtReMo/Ir、及び、PtReCo/Irから選択される、請求項1に記載の触媒組成体。コアシェル構造又はスキン構造を有する、請求項1に記載の触媒組成体。a前記コア又は粒子は、iPt又はPt合金を備え、Pt合金が、Ru、Re、Pd、Irから選択される1つ以上の他の貴金属と、随意的にMo、Co、Cr、Ni、Ta、Feから選択される1つ以上の遷移金属とを含み、あるいは、iiPtを含まない金属又はPtを含まない合金を備え、Ptを含まない金属がRu、Re、Pd、Irから選択される1つ以上の貴金属を含み、Ptを含まない合金が、Ru、Re、Pd、Irから選択される2つ以上の貴金属と、随意的にMo、Co、Cr、Ni、Ta、Feから選択される1つ以上の遷移金属とを含み、b前記シェル又は前記スキンは、Pt又はIr及びその合金から選択される貴金属のサブ単分子層、原子島、及び/又は、1つ以上の層を備え、Pt合金及びIr合金が、Ru、Re、Pdから選択される1つ以上の他の貴金属と、随意的にMo、Co、Cr、Ni、Ta、Feから選択される1つ以上の遷移金属とを含む、請求項8に記載の触媒組成体。少なくとも1つの前記貴金属がカーボン粉末上又はセラミック粉末上に担持される、請求項1に記載の触媒組成体。再生型燃料電池が水素/臭素再生型燃料電池を備える、請求項1に記載の触媒組成体。支持体を備える陰極であって、該陰極上に触媒が分散され、前記触媒が請求項1に記載の触媒組成体を備える陰極。前記支持体が細孔表面を規定する複数の多孔質領域を備え、前記細孔表面には前記触媒が分散され、該触媒は複数の前記多孔質領域の全体にわたって非連続的に分散されるようになっており、複数の前記多孔質領域がナノ多孔性、メソ多孔性、及び/又は、マクロ多孔性である、請求項12に記載の陰極。前記ナノ多孔性が2nm未満の平均孔径を備え、前記メソ多孔性が2nm~50nmの平均孔径を備え、前記マクロ多孔性が50nmを超える平均孔径を備える、請求項13に記載の陰極。疎水性である、請求項12に記載の陰極。支持体を備える陽極であって、該陽極上に触媒が分散され、前記触媒が請求項1に記載の触媒組成体又はカーボン粉末を備える陽極。前記支持体が細孔表面を規定する複数の多孔質領域を備え、前記細孔表面には前記触媒が分散され、該触媒は複数の前記多孔質領域の全体にわたって非連続的に分散されるようになっており、複数の前記多孔質領域がナノ多孔性、メソ多孔性、及び/又は、マクロ多孔性である、請求項16に記載の陽極。前記ナノ多孔性が2nm未満の平均孔径を備え、前記メソ多孔性が2nm~50nmの平均孔径を備え、前記マクロ多孔性が50nmを超える平均孔径を備える、請求項17に記載の陽極。疎水性である、請求項16に記載の陽極。陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に配置される固体電解質膜とを備え、前記陰極が支持体を備えるとともに、前記陰極には触媒が分散され、前記触媒が少なくとも1つの貴金属を備え、前記陽極が支持体を備えるとともに、前記陽極には触媒が分散され、前記触媒が、カーボン粉末、あるいは、カーボン粉末を伴う少なくとも1つの貴金属を備え、前記陰極に分散される触媒及び前記陽極に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる、膜電極アセンブリMEA。前記固体電解質膜がプロトン伝導膜を備える、請求項20に記載の膜電極アセンブリMEA。ハウジングと、それを陰極側と陽極側とに分配するように前記ハウジング内に配置される第1の表面及び第2の表面を有する固体電解質膜と、前記第1の表面を陰極側に接続するために前記第1の表面に形成される陰極と、前記第2の表面を陽極側に接続するために前記第2の表面に形成される陽極とを備え、前記陰極が支持体を備えるとともに、前記陰極には触媒が分散され、前記触媒が少なくとも1つの貴金属を備え、前記陽極が支持体を備えるとともに、前記陽極には触媒が分散され、前記触媒が、カーボン粉末、あるいは、カーボン粉末を伴う少なくとも1つの貴金属を備え、前記陰極に分散される触媒及び前記陽極に分散される触媒が、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる再生型燃料電池。前記固体電解質膜がプロトン伝導膜を備える、請求項22に記載の再生型燃料電池。溶液区画と、ガス区画と、前記溶液区画と前記ガス区画との間に配置される膜電極アセンブリMEAとを備え、前記膜電極アセンブリMEAは、陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に配置される固体電解質膜とを備え、前記陰極が前記ガス区画に面し、前記陽極が前記溶液区画に面し、前記陰極が支持体を備えるとともに、前記陰極には触媒が分散され、前記触媒が少なくとも1つの貴金属を備え、前記陽極が支持体を備えるとともに、前記陽極には触媒が分散され、前記触媒が、カーボン粉末、あるいは、カーボン粉末を伴う少なくとも1つの貴金属を備え、前記陰極に分散される触媒及び前記陽極に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる再生型燃料電池。前記固体電解質膜がプロトン伝導膜を備える、請求項24に記載の再生型燃料電池。少なくとも1つの貴金属を備える触媒組成体であって、前記触媒組成体は、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、電流を発生させるために燃料と酸化剤と間の反応を触媒することができる、触媒組成体。陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に配置される固体電解質膜とを備え、前記陰極が支持体を備えるとともに、前記陰極には触媒が分散され、前記触媒が少なくとも1つの貴金属を備え、前記陽極が支持体を備えるとともに、前記陽極には触媒が分散され、前記触媒が、カーボン粉末、あるいは、カーボン粉末を伴う少なくとも1つの貴金属を備え、前記陰極に分散される触媒及び前記陽極に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、電流を発生させるために燃料と酸化剤と間の反応を触媒することができる、燃料電池。前記固体電解質膜がプロトン伝導膜を備える、請求項27に記載の燃料電池。再生型燃料電池、特に水素/ハロゲン燃料電池の過酷な環境で安定性を示す触媒の必要性が存在する。また、再生型燃料電池、特に水素/ハロゲン燃料電池における充電反応及び放電反応の両方を触媒することができる触媒の必要性も存在する。更に、再生型燃料電池、特に水素/ハロゲン燃料電池におけるHER及びHORを触媒することができる触媒の必要性も存在する。当該技術分野においては、低コスト及び許容できる寿命及び性能を有する再生型燃料電池のための触媒を提供することが望ましい。この開示は、一般に、触媒、及び、燃料電池で用いる触媒を備える電極に関する。より具体的には、この開示は、HER及びHORに対し活性な触媒、及び、多孔質電極に関し、多孔質電極は、それらの多孔率を制御するようになっているプロセスで形成され、触媒及び電極は、水素、ハロゲン酸、及び、ハロゲン酸の混合物を備える再生型燃料電池で使用される。触媒は、水素/臭素還元/酸化反応において特に有用である。触媒は、非常に好ましい寿命及び性能を示す。また、触媒は、触媒中に存在する貴金属、例えば白金の少ない量に起因する低いコストも有する。この開示は、部分的には、少なくとも1つの貴金属を備える触媒組成体であって、前記触媒組成体が、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる、触媒組成体に関する。この開示は、部分的には、コアシェル構造又は、スキン構造を備える触媒組成体に関する。コア又は粒子は、低濃度のPt又はPt合金を含むことが好ましい。Pt合金は、1つ以上の他の貴金属、例えばRu、Re、Pd、Irを含むことができ、また、随意的に、1つ以上の遷移金属、例えばMo、Co、Crを含むことができる。コアは、Ptを含まない金属又は合金を備えてもよい。Ptを含まない金属は、1つ以上の貴金属、例えばRu、Re、Pd、Irを含むことができる。Ptを含まない合金は、2つ以上の貴金属、例えばRu、Re、Pd、Irを含むことができ、また、随意的に、1つ以上の遷移金属、例えばMo、Co、Crを含むことができる。シェル又はスキンは、貴金属、例えばPt又はIr及びその合金のサブ単分子層又は原子島から1つ以上の層までを備えるのが好ましい。Pt合金及びIr合金は、1つ以上の他の貴金属、例えばRu、Re、Pdを含むことができ、また、随意的に、1つ以上の遷移金属、例えばMo、Co、Crを含むことができる。1つ以上の他の貴金属、例えばRu、Re、Pdは、Pt合金及びIr合金中に少量で存在することが好ましい。同様に、1つ以上の遷移金属、例えばMo、Co、Crは、Pt合金及びIr合金中に少量で存在することが好ましい。この開示の触媒組成体は、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。この開示は、部分的には、支持体を備える陰極であって、該陰極上には触媒が分散される。触媒は少なくとも1つの貴金属を備えることが好ましく、触媒は、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。また、この開示は、部分的には、支持体を備える陽極であって、該陽極上には触媒が分散される。触媒は、少なくとも1つの貴金属又はカーボン粉末を備えることが好ましく、触媒は、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。更に、この開示は、部分的には、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間に配置される固体電解質膜とを備える膜電極アセンブリMEAに関する。固体電解質膜は、プロトン交換膜タイプ、又は、好ましくは酸性溶液で満たされるナノ孔を備えるナノポーラスプロトン伝導膜のいずれかである。陰極は支持体を備えるとともに、陰極には触媒が分散される。陰極に分散される触媒は少なくとも1つの貴金属を備える。陽極は支持体を備えるとともに、陽極には触媒が分散される。陽極に分散される触媒は、少なくとも1つの貴金属及び/又はカーボン粉末を備える。陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。また、この開示は、部分的には、ハウジングと、それを陰極側と陽極側とに分配するようにハウジング内に配置される第1の表面及び第2の表面を有する固体電解質膜とを備える再生型燃料電池に関する。固体電解質膜は、プロトン交換膜タイプ、又は、好ましくは酸性溶液で満たされるナノ孔を備えるナノポーラスプロトン伝導膜のいずれかである。陰極は、第1の表面を陰極側に接続するために第1の表面上に形成される。陽極は、第2の表面を陽極側に接続するために第2の表面上に形成される。陰極は支持体を備えるとともに、陰極には触媒が分散される。陰極に分散される触媒は少なくとも1つの貴金属を備える。陽極は支持体を備えるとともに、陽極には触媒が分散される。陽極に分散される触媒は、少なくとも1つの貴金属及び/又はカーボン粉末を備える。陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。更に、この開示は、部分的に、溶液区画すなわち、陽極側と、ガス区画すなわち、陰極側と、溶液区画とガス区画との間に配置される膜電極アセンブリMEAとを備える再生型燃料電池に関する。膜電極アセンブリMEAは、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間に配置される固体電解質膜とを備える。固体電解質膜は、プロトン交換膜タイプ、又は、好ましくは酸性溶液で満たされるナノ孔を備えるナノポーラスプロトン伝導膜のいずれかである。陰極は好ましくは支持体を備えるとともに、陰極には触媒が分散される。陰極に分散される触媒は少なくとも1つの貴金属を備えることが好ましい。陽極は好ましくは支持体を備えるとともに、陽極には触媒が分散される。陽極に分散される触媒は、少なくとも1つの貴金属及び/又はカーボン粉末を備えるのが好ましい。陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。更に、この開示は、部分的には、少なくとも1つの貴金属を備える触媒組成体であって、前記触媒組成体が、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、電流を発生させるために燃料と酸化剤と間の反応を触媒することができる、触媒組成体に関する。また、この開示は、部分的には、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間に配置される固体電解質膜とを備える燃料電池に関する。固体電解質膜は、プロトン交換膜タイプ、又は、好ましくは酸性溶液で満たされるナノ孔を備えるナノポーラスプロトン伝導膜のいずれかである。陰極は支持体を備えるとともに、陰極には触媒が分散される。陰極に分散される触媒は少なくとも1つの貴金属を備える。陽極は支持体を備えるとともに、陽極には触媒が分散される。陽極に分散される触媒は、少なくとも1つの貴金属及び/又はカーボン粉末を備える。陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。この開示は、少なくとも1つの貴金属を含む触媒組成を与える。触媒組成は、再生型燃料電池、例えば水素/臭素再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。また、触媒組成は、水素酸化還元反応及びハロゲン/ハロゲン化物酸化還元反応を触媒することもできる。更に、触媒組成は、水素発生反応HERs及び水素酸化反応HORsを触媒することができる。特に、触媒組成は、過酷な環境下で、例えばハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、HERs及びHORsを触媒することができる。この開示における触媒組成としては、例えば、Ir、Ru、Pd、Pt、Mo、Re、Cr、Ta、Ni、Co、Fe及びこれらの混合物を挙げることができる。一実施形態において、触媒組成としては、例えば、PtRe/M、PdRe/M、及び、PtM/Irが挙げられ、ここで、Mは貴金属又は遷移金属である。好ましくは、触媒組成としては、PtRe、PdRe、PtIr、PdIr、PtCr、PtRu、Pt/Ir/Ru、PtReCo、PtReMo、Ir/Ru、PtRe/Ir、PtRu/Ir、PtReMo/Ir、及び、PtReCo/Irが挙げられる。この開示で有用な触媒組成は、少なくとも1つの貴金属がカーボン粉末上又はセラミック粉末上に担持される触媒組成を含む。この開示における触媒組成としては、貴金属、貴金属合金例えば、他の貴金属、遷移金属、及び/又は、他の元素と合金化される貴金属、又は、貴金属混合物例えば、他の貴金属、遷移金属、及び/又は、他の元素と混合される貴金属が挙げられる。触媒は、従来のPt触媒よりもHOR反応及びHER反応に対し活性であるとともに、従来のPt触媒よりも三臭化物溶液中でより安定であることが分かった。触媒は、プロトン交換膜燃料電池PEMFCsにおけるHORのために使用できる。触媒組成は、当該技術分野において知られる従来の方法によって形成することができる。以下の実施例の触媒が物理的な特徴付け方法によって合成されて特徴付けられた。また、以下の実施例の触媒の活性が電気化学的に検査される。触媒をカーボン粉末上又はセラミック粉末上に担持することができる。触媒組成を例えば無電解堆積によってあるいはポリオール方法によって合成することができる。コアシェル構造又はスキン構造を有するこの開示の触媒組成は、例えば以下の実施例で示されるように当該技術分野において知られる従来の方法によって形成できる。この開示の非担持触媒は、一般に、粒径が約26nm~約53nmの範囲内にあるPt含有触媒を除いて、約2nm~約8nmの範囲の粒径を有する。この開示の担持触媒は、一般に約2nm~約7nmの範囲の粒径を有する。Pt及びIrを含有する触媒の大部分は、白金、イリジウム、及び、それらの合金が豊富な外殻を有するスキン型構造を備える。一実施形態において、この開示はスキン型触媒を含む。スキン型触媒は、現場であるいは現場外で検査されるHTBFCsにおけるHER反応及びHOR反応において非常に活性で且つ安定であることが分かった。他の元素を伴うあるいは伴わない、Pt及びIr及びそれらの合金のサブ単分子層、原子島、及び、1つ以上の単分子層を含むこの開示の触媒の耐久性は、非常に良好であることが分かった。何千もの充電-放電HOR/HERサイクルが、水素/臭素再生型燃料電池におけるこの開示の触媒を利用して達成された。特に、コアシェル構造又は、スキン構造を備えるこの開示の触媒組成において、コア又は粒子は低濃度のPt又はPt合金を含むことが好ましい。Pt合金は、1つ以上の他の貴金属、例えばRu、Re、Pd及びIrを含むことができ、随意的に、1つ以上の遷移金属、例えばMo、Co及びCrを含むことができる。コアは、Ptが含まれていない金属又は合金を備えてもよい。Ptが含まれていない金属は、1つ以上の貴金属、例えばRu、Re、Pd及びIrを含むことができる。Ptが含まれていない合金は、2つ以上の貴金属、例えばRu、Re、Pd及びIrを含むことができ、随意的に1つ以上の遷移金属、例えばMo、Co及びCrを含むことができる。シェル又はスキンは、貴金属、例えばPt又はIr及びその合金のサブ単分子層又は原子島から1つ以上の層を備えることが好ましい。Pt合金又はIr合金は、1つ以上の他の貴金属、例えばRu、Re及びPdを含むことができ、随意的に1つ以上の遷移金属、例えばMo、Co及びCrを含むことができる。1つ以上の他の貴金属、例えばRu、Re及びPdは、Pt合金中及びIr合金中に少量存在することが好ましい。同様に、1つ以上の遷移金属、例えばMo、Co及びCrは、Pt合金中及びIr合金中に少量存在することが好ましい。この開示の触媒組成は、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。カーボン粉末は、この開示で使用するのに適した触媒となることもできる。溶液電極における臭化物/三臭化物酸化還元反応においては、カーボン粉末自体がプロセス、還元、及び、酸化にとって有効な触媒であることが分かった。他の実施形態では、金属触媒を何ら伴うことなく溶液電極が使用されてもよい。この開示は、燃料電池の動作において有用な電極を提供する。この開示の電極は陰極及び陽極を含み、陰極及び陽極はそれぞれ支持体を含むとともに、陰極及び陽極には触媒が分散される。電極は、本明細書中に記載されるプロセスによってあるいは当該技術分野において知られる従来の方法によって形成することができる。電極に分散される触媒は、一般に、Pt、Ir、Pt合金、及び、他の元素を伴うあるいは伴わないIrのナノ粒子好ましくは2~5nmである。しかしながら、高価な貴金属のコストを節約するために、例えばNi、Fe、Co、Ir又はRuなどの非貴金属系合金をコアとして使用できるとともに、それらを一般的な電気化学的なあるいは化学的なプロセスによって所要の貴金属触媒でコーティングすることができる。そのような触媒層の厚さは、1単分子層未満~10単分子層であってもよい。この開示に係る電極は、多孔質であり、それらの多孔率及び疎水性を制御するようになっているプロセスによって形成される。例えば、電極は、カーボン粉末、高分子結合剤、及び、ある場合には孔形成剤を備える懸濁液でカーボン担持体例えば、市販のカーボン布又はカーボン紙をコーティングすることによって製造することができる。懸濁液は、随意的に、金属触媒の粉末を備えることができる。溶液電極の場合には、金属触媒は随意的であり、一方、水素電極の場合には、金属触媒が必要とされる。本明細書中では、懸濁液触媒を伴うあるいは伴わないがインクと称される。懸濁液は、数時間にわたって混合されて、カーボン担持体に塗布されるとともに、随意的に乾燥及び加熱によって凝固された後、例えば溶剤及び/又は水を用いて洗浄されて孔形成剤が除去され、それにより、孔が残される。結果として得られる層は、微孔層又は拡散層と呼ばれるとともに、ガス側ではガス拡散層GDLと呼ばれる。この開示に係る再充電可能な燃料電池と共に使用される電極は、約30~約80vol/volの多孔率を有する。好ましくは、約40~約80vol/volの多孔率が都合の良い効率的な電極を与える。一実施形態において、燃料電池は、充電モード及び放電モードのために同じ電極を使用する。そのような実施形態において、燃料電池は、一般に、溶液区画、水素区画、及び、これらの区画間を接続する膜電極アセンブリを有する。電極は、異なるタイプの燃料電池で使用され得るとともに、好ましくは再生型燃料電池、例えば水素/臭素再生型燃料電池で使用される。多孔質電極は、反応物質及び/又は生成物がガスHTBFCの場合にはH2であることによって特徴付けられるガス拡散層と、高分子結合剤、例えばPVDFポリビニリデンフルオライド及びナフィオン商標高分子などのPTFEポリテトラフルオロエチレンイオノマーと混合された非常に分散された触媒粉末を有する触媒層とを備えることができる。反応は、ガス及び液体電解質が固体触媒表面上で反応する三相域で起こり得る。この開示の陰極及び陽極は、触媒層と多孔質バッキング層とを備えることができる。陰極で使用される好ましい触媒は、例えば、ナノサイズのPt-Ir合金粉末である。陽極で使用される好ましい触媒は、例えば、陰極で使用されるのと同じナノサイズのPt-Ir合金粉末である。コアシェル構造又は、スキン構造触媒は、他の元素を伴うあるいは伴わない、貴金属、例えばPt又はIr及びその合金のサブ単分子層、原子島、及び、1つ以上の層を含む。コアシェル構造又は、スキン構造触媒で使用されるそのような合金において、白金又はイリジウムと金属との間の比率Pt:M又はIr:M原子比率は約1:10~約10:1である。バッキング層はカーボンから形成されるのが好ましい。このバッキング層は、多孔質であり、担持のために使用されると同時に、ハウジングと触媒粉末との間にそれ自体で膜に接続される電気接点を形成するために使用される。長い動作の結果として、触媒粒子と担持カーボンマトリックスとの間の結合が損なわれ、それにより、燃料電池が劣化する。それを考慮して、この開示では、ナノサイズ触媒をナノサイズセラミック粉末に結合した後に、得られた粒子をカーボンバッキング層及びPCMに結合することが提案される。これを行うための良好な方法は、良く知られる商業的に利用できる無電解プロセスを使用することである。このプロセスによれば、第1のステップにおいて、所定量の触媒塩を含む溶液中に粉末を浸漬することによりPtCl4、RuCl3等のような触媒塩の最大で1つの単分子層がナノサイズケイ酸粉末に吸収される。その後、第2のステップでは、セラミック粉末の表面に結合される触媒の最大で1つの単分子層を形成するために、ホルムアルデヒド、メタノール、ギ酸、又は、次亜リン酸塩のような適切な量の還元剤が適したpH及び温度で加えられる。この単分子層は、更なる堆積のための核生成部位を与える。次に、最終的なサイズ及び構造の触媒粒子を形成するために、1又は複数の触媒塩及び更に多くの還元剤が加えられる。陰極においては、Pt-Ru合金触媒層又はPt-Ir合金触媒層を形成すること、あるいは、1:10~10:1の原子比率を伴うRu上のPt又はIr上のPtのいずれかの2つの連続した層を形成することが好ましい。Sn、Mo又はNiのような他の元素を触媒層に加えて、反応速度を更に向上させることができる。陰極及び陽極のための触媒層は同じであっても異なっていてもよい。この開示の陰極では、触媒が少なくとも1つの貴金属を備える。触媒は、再生型燃料電池、例えば水素/臭素再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。また、触媒は水素酸化還元反応を触媒することもできる。更に、触媒はHERs及びHORsを触媒することもできる。特に、触媒は、過酷な環境下で、例えばハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、HERs及びHORsを触媒することができる。この開示の陰極において、触媒は、例えば、Ir、Ru、Pd、Pt、Mo、Re、Cr、Ta、Ni、Co、Fe及びこれらの混合物を含むことができる。一実施形態において、触媒組成としては、例えば、PtRe/M、PdRe/M、及び、PtM/Irが挙げられ、ここで、Mは貴金属又は遷移金属である。好ましくは、触媒としては、PtRe、PdRe、PtIr、PdIr、PtCr、PtRu、Pt/Ir/Ru、PtReCo、PtReMo、Ir/Ru、PtRe/Ir、PtRu/Ir、PtReMo/Ir、及び、PtReCo/Irが挙げられる。この開示で有用な触媒は、少なくとも1つの貴金属がカーボン粉末上又はセラミック粉末上に担持される触媒を含む。この開示の陰極において、支持体は、細孔表面を規定する複数の多孔質領域を備える。細孔表面には触媒が分散され、この場合、触媒が複数の多孔質領域の全体にわたって非連続的に分散されるようになっている。細孔表面上に分散される触媒は、複数の金属粒子を備える。複数の多孔質領域は、ナノ多孔性すなわち、平均孔径が2nm未満、メソ多孔性すなわち、平均孔径が2nm~50nm、及び/又は、マクロ多孔性すなわち、平均孔径が50nmを超えるである。陰極支持体は、例えば、選択された孔径、深さ、及び、互いに対する距離を有する孔配列を含む乱雑なあるいは規則正しい孔配列など、任意の数の孔及び孔径を有してもよい。この開示の陰極支持体は、任意の数の想定し得る多孔率及び/又はそれに関連付けられる空隙を有することができる。陰極は、カーボン担持層、随意的にはガス拡散層、及び、触媒層を備えることができる。触媒層をカーボン担持層上にコーティングすることができる。ガス拡散層をカーボン担持層上にコーティングすることができ、また、触媒層をガス拡散層上にコーティングすることができる。また、触媒層を固体電解質膜上又はプロトン伝導膜上にコーティングすることもできる。この開示の陽極において、触媒は、カーボン粉末を備え、及び/又は、少なくとも1つの貴金属とカーボン粉末とを備える。触媒は、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池、例えば水素/臭素再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。また、触媒はハロゲン/ハロゲン化物酸化還元反応を触媒することもできる。この開示の陽極において、触媒は、例えば、良質なカーボン粉末、又は、カーボン粉末上に堆積されあるいは混合されるIr、Ru、Pd、Pt、Mo、Re及びこれらの合金から成るグループから選択される少なくとも1つの触媒を含むことができる。一実施形態において、触媒組成としては、例えば、PtRe/M、PdRe/M、及び、PtM/Irが挙げられ、ここで、Mは貴金属又は遷移金属である。好ましくは、触媒としては、PtRe、PdRe、Pt/Ir、Pd/Ir、Pt/Ru、PtIr/Ru、Ir/Ru、PtRe/Ir、及び、PtRu/Irが挙げられる。この開示で有用な触媒は、少なくとも1つの貴金属がカーボン粉末上又はセラミック粉末上に担持される触媒を含む。この開示の陽極において、支持体は、細孔表面を規定する複数の多孔質領域を備える。細孔表面には触媒が分散され、この場合、触媒が複数の多孔質領域の全体にわたって非連続的に分散されるようになっている。細孔表面上に分散される触媒は、複数の金属粒子を備える。複数の多孔質領域は、ナノ多孔性すなわち、平均孔径が2nm未満、メソ多孔性すなわち、平均孔径が2nm~50nm、及び/又は、マクロ多孔性すなわち、平均孔径が50nmを超えるである。陽極支持体は、例えば、選択された孔径、深さ、及び、互いに対する距離を有する孔配列を含む乱雑なあるいは規則正しい孔配列など、任意の数の孔及び孔径を有してもよい。この開示の陽極支持体は、任意の数の想定し得る多孔率及び/又はそれに関連付けられる空隙を有することができる。陽極は、カーボン担持層、随意的には微孔層、及び、随意的には触媒層を備えることができる。触媒層をカーボン担持層上にコーティングすることができる。微孔層をカーボン担持層上にコーティングすることができ、また、触媒層を微孔層上にコーティングすることができる。また、触媒層を固体電解質膜上又はプロトン伝導膜上にコーティングすることもできる。この開示は、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間に配置される固体電解質膜とを備える膜電極アセンブリMEAを提供する。陰極は支持体を備えるとともに、陰極には触媒が分散され、触媒は少なくとも1つの貴金属を備える。陽極は、支持体と、カーボン粉末、又は、カーボン粉末と共にあるいはカーボン粉末上に分散される触媒とを備え、触媒は、少なくとも1つの貴金属又はカーボン粉末を備える。陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池、例えば水素/臭素再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。MEAにおいて、陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、水素酸化還元反応及びハロゲン/ハロゲン化物酸化還元反応を触媒することもできる。また、MEAにおいて、陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池の充電反応及び放電反応を触媒することができる。MEAにおいて、好ましい固体電解質膜は、本質的に30nmよりも小さい孔径を伴う孔を有するプロトン伝導膜である。固体プロトン伝導膜は、i良好な酸吸収能力を有する体積で5~60の非導電性の本質的にナノサイズ粒子を備える無機粉末と、ii酸、酸素、及び、前記燃料に化学的に適合する体積で5~50の高分子結合剤と、iii体積で10~90の酸又は酸性水溶液とを備える。この開示の燃料電池において有用な固体プロトン伝導膜は、その全体が参照することにより本願に組み入れられる米国特許第6,447,943号及び第6,492,047号に記載されている。これらの膜で使用される高分子結合剤は、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニリデンフルオライドヘキサフルオロプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホンアミド、ポリアクリルアミド、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル、ポリフッ化ビニル、KelF商標、及び、これらの任意の組み合わせから成るグループから選択される。固体プロトン伝導膜を形成するために使用される無機ナノサイズ粉末は、SiO2、ZrO2、B2O3、TiO2、Al2O3や、Ti、Al、B、Zrの水酸化物及びオキシ水酸化物、及び、これらの任意の組み合わせから成るグループから選択される。この開示の燃料電池で有用なプロトン伝導膜は、酸又は酸性水溶液も備える。酸が遊離形態で存在しない、例えば参照することによりその全体が本願に組み入れられる米国特許第5,599,638号に記載される固体電解質膜とは対照的に、ここに記載される固体電解質膜は、燃料電池で使用されると、膜の孔内に捕捉される遊離酸分子を含む。あるいは、固体電解質膜は、無機粉末に結合される酸性分子を含んでもよい。これらの孔の典型的な直径は、本質的に30nm未満であり、好ましくは20nm未満であり、より好ましくは3nm未満である。電池ハードウェアと両方の電極の触媒とに適合する多種多様な低蒸気圧酸を使用して特定の用途に適合させることができる。例えば、酸の以下のリストが与えられる。すなわち、ポリフルオロオレフィンスルホン酸、ペルフルオロオレフィンスルホン酸、ポリフルオロアリルスルホン酸、例えばポリフルオロベンゼンスルホン酸、ポリフルオロトルエンスルホン酸、又は、ポリフルオロスチレンスルホン酸、ペルフルオロアリルスルホン酸、例えばペルフルオロベンゼンスルホン酸、ペルフルオロトルエンスルホン酸、又は、ペルフルオロスチレンスルホン酸、最大で50の水素原子又はフッ素原子が塩素原子に置換された同様の酸、CF3CF2nSO3H、HO3SCF2CH2nSO3H、CF23CF2CH2nSO3H、HO3SCF2nSO3Hnは1~9の値を有する整数、ナフィオン商標イオノマー、HCl、HBr、リン酸、スルホン酸、及び、これらの混合物である。あるいは、固体電解質膜は、本質的に50nm未満、好ましくは3nm未満、より好ましくは1.5nm未満である典型的な直径サイズを有する孔を備えるプロトン伝導膜PCMである。本開示に係る更なる膜は、その全体が参照することにより本願に組み入れられる米国特許第6,811,911号に記載されるプロトン伝導マトリックスから形成されるフィルムである。イオン伝導性マトリックスは、i良好な水成電解質吸収能力を有する体積で5~60の無機粉末と、ii水成電解質と化学的に適合する体積で5~50の高分子結合剤と、iii体積で10~90の水成電解質とを備え、無機粉末は、ほぼサブミクロンの粒子、好ましくはサイズが約5~約150nmの粒子を備える。本開示のマトリックスは、随意的に、マトリックス中の全ての成分と化学的に適合する約0.1~約25の不揮発性液体潤滑剤を備えてもよい。本開示の好ましい実施形態によれば、無機粉末は、それが少なくとも10m2/gの表面積を有するとともに水成電解質にとって良好な吸収能力を持つという点において特徴付けられる。本開示のPCMは、良好な機械的特性を有するプラスチックフィルムの一般的な外観を有する。PCMは、一般的には、実質的な破壊を生じることなく約180°まで曲げることができ、また、約10~約1000ミクロン以上の範囲の厚さで形成することができる。PCMは、その安定性及び良好なイオン伝導率に起因して、ゼロ未満~約150°Cの広い温度範囲で使用できる。マトリックスが膜の生成を成す本開示の好ましい実施形態によれば、マトリックスに含まれる無機粉末は、好ましくは150nm未満の粒径を有する非常に細かい非導電粉末である。この実施形態によれば、その内部に水成電解質が吸収されるPCM孔は非常に小さく、それらの孔の特徴的寸法は本質的に50nm未満である。使用される酸又は水成電解質のための膜の吸収能力又は保持能力は幾つかのパラメータによって決まり、そのようなパラメータの中には、高分子結合剤、無機粉末の組成及びタイプ、及び、溶解された酸又は電解質のタイプがある。これらのパラメータの組み合わせは、生成物をそれぞれの用途ごとに合わせるために最適化されなければならない。そのような最適化を行う間、無機粉末の含有量が最も高いと機械的な特性が低下するという事実について検討がなされなければならない。マトリックスの無機粉末含有量が増大すると、マトリックスの電解質保持特性が向上するが、同時に、マトリックスの機械的強度が低下する。一方、マトリックスの高分子結合剤が増大すると、マトリックスの強度が高まるが、マトリックスの湿潤性が低下し、したがって、マトリックスが伝導性の低いマトリックスとなる。本開示の更なる他の実施形態によれば、マトリックス湿潤性の向上、結果として、電解質保持の向上は、Al、Zr、B、Tiなどの多原子価金属塩を膜に加えることによって達成される。本開示の他の実施形態によれば、マトリックス湿潤性の向上、結果として、電解質保持の向上は、膜の生成前に酸又は塩基を用いて無機粉末を前処理することによって達成される。また、この開示は、プロトン伝導膜PCMを生成するためのプロセスにも関連し、該プロセスは、i良好な酸吸収能力を有する体積で5~60の非導電性の本質的にナノサイズ粒子を備える無機粉末と、ii酸、酸化剤、及び、燃料に化学的に適合する体積で5~50の高分子結合剤と、iii体積で10~90の酸又は酸性水溶液とを混合させるステップであって、混合が様々な速度段階で行われ、それにより、プロトン伝導性混合物が生成されるステップと、ロール紙上、不織マトリックス上、又は、任意の他の塗布可能な材料上に常温でプロトン伝導性混合物を連続的に成形するステップと、成形されたプロトン伝導性混合物を100°Cを超える温度で約5~60分間にわたって乾燥させ、それにより、乾燥フィルムを形成するステップと、複数の乾燥フィルムを加圧下で互いに積層した後、乾燥フィルムの孔から孔形成剤を抽出し、それにより、30ナノメートル未満の平均孔径を有するプロトン伝導膜を形成するステップとを備える。本開示のPCMは、良好な酸吸着能力を有するナノサイズのセラミック粉末と、高分子結合剤と、ナノサイズ孔内に吸収される酸とを備える。このPCMは、再生型燃料電池RFC用途において特に有用である。PCMの主な構成要素は、高分子結合剤、無機ナノサイズ粉末、及び、酸性溶液又は酸である。PCM孔の典型的な直径は、約1.5~30nm、好ましくは3nmである。孔は遊離酸性分子で満たされ、これは、酸性電解質を使用するエネルギ貯蔵システムの用途例えばRFC用途における主な利点である。試薬すなわち、粉末及び溶媒は、溶液の品質を向上させて成形フィルムのより良い機械的特性及び物理的特性をもたらす添加剤と混合される。その後、溶液が機械的な塗工機を使用して流し込まれ、これは、より効率的なプロセスであるとともに、より均一なプロセスである。乾燥フィルムのうちの少なくとも2~6個、好ましくは4個が互いに積層されるのが好ましい。混合ステップの様々な速度段階は、1~5時間にわたって約100~500rpmの混合速度で常温において混合すること、10~20時間にわたって約400~700rpmの混合速度で約30~50°Cの範囲の温度において混合すること、10~20時間にわたって約100~400rpmの混合速度で常温において混合すること、及び5~30分間にわたって約30~50°Cの範囲の温度で脱気することを含む。プロトン伝導性混合物を連続的に成形するステップは、溶液を塗布するための塗工機を使用して、ロール紙、不織マトリックス、あるいは、キャリア担持体を圧延するための同様のロール上にわたって行われる。キャリア担持体はシリコン処理された紙であり、また、キャリア担持体の圧延速度はプロトン伝導性混合物の比重にしたがって設定される。乾燥フィルムは、約40~60マイクロメートル、より好ましくは約50~55マイクロメートルの厚さを有する。乾燥フィルムを積層するステップは、約5~20kg/cm2の範囲の圧力で約130~150°Cの範囲の温度において約3~10分間にわたって行われるのが好ましい。プロセスは、混合前に少なくとも1つのレオロジー制御剤を加えるステップを更に備える。レオロジー制御剤は、SPAN80一般的な化学的記述では、ソルビタンモノオレエート、C24H44O6及びZonyl登録商標FSN一般的な化学的記述では、C2H4OxCF2yC2H5FO、非イオン性フルオロ界面活性剤から成るグループから少なくとも選択されるレオロジー制御剤である。抽出ステップは、a孔形成剤をプロトン伝導膜の孔から除去するのに十分な時間にわたって孔形成剤を伴うプロトン伝導膜をエーテル/エタノール混合物中に浸漬するステップと、b任意の残存する孔形成剤及び他の溶媒を除去するためにステップaからのプロトン伝導膜をエタノール中に浸漬するステップと、c孔からエタノールを除去するためにプロトン伝導膜を水中に浸漬するステップとを備える。エーテル/エタノール混合物は約1:9~3:7の比率を有する。浸漬ステップaは約1~5時間にわたって行われる。浸漬ステップbは約1~5時間にわたって行われる。ポリフルオロアリルスルホン酸は、ポリフルオロベンゼンスルホン酸、ポリフルオロトルエンスルホン酸、及び、ポリフルオロスチレンスルホン酸から成るグループから少なくとも選択されるものである。ペルフルオロアリルスルホン酸は、ペルフルオロベンゼンスルホン酸、ペルフルオロトルエンスルホン酸、及び、ペルフルオロスチレンスルホン酸から成るグループから少なくとも選択されるものである。プロセスは、DBPすなわち、フタル酸ジブチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジメチル、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなど、あるいは、これらの任意の組み合わせから成るグループから選択される孔形成剤を更に備える。プロセスは、酸又は酸性水溶液を再回収するステップを更に備える。この開示の燃料電池において使用されるPCMsは、良好なイオン伝導率を有しており、重金属不純物によって影響されず、100°Cよりも高いあるいは0°Cよりも低い温度であっても使用できる。この開示のMEAsで使用されるナノポーラスプロトン伝導膜NP-PCMは、多孔質電極が溢れるのを防止する水管理を可能にする。これにより、そのような電極が、この開示の燃料電池で用いるのに有利になる。MEAにおいて、陰極に分散される触媒は、水素酸化還元反応-HERs及びHORsを触媒することができる。また、陰極に分散される触媒は、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、HERs及びHORsを触媒することができる。この開示のMEAにおける陰極において、触媒は、例えば、Ir、Ru、Pd、Pt、Mo、Re、Cr、Ta、Ni、Co、Fe及びこれらの混合物を含むことができる。一実施形態において、触媒組成としては、例えば、PtRe/M、PdRe/M、及び、PtM/Irが挙げられ、ここで、Mは貴金属又は遷移金属である。好ましくは、触媒としては、PtRe、PdRe、PtIr、PdIr、PtCr、PtRu、Pt/Ir/Ru、PtReCo、PtReMo、Ir/Ru、PtRe/Ir、PtRu/Ir、PtReMo/Ir、及び、PtReCo/Irが挙げられる。この開示で有用な触媒は、少なくとも1つの貴金属がカーボン粉末上又はセラミック粉末上に担持される触媒を含む。この開示のMEAにおける陰極において、支持体は、細孔表面を規定する複数の多孔質領域を備える。細孔表面には触媒が分散され、この場合、触媒が複数の多孔質領域の全体にわたって非連続的に分散されるようになっている。細孔表面上に分散される触媒は、複数の金属粒子を備える。複数の多孔質領域は、ナノ多孔性すなわち、平均孔径が2nm未満、メソ多孔性すなわち、平均孔径が2nm~50nm、及び/又は、マクロ多孔性すなわち、平均孔径が50nmを超えるである。陰極支持体は、例えば、選択された孔径、深さ、及び、互いに対する距離を有する孔配列を含む乱雑なあるいは規則正しい孔配列など、任意の数の孔及び孔径を有してもよい。この開示の陰極支持体は、任意の数の想定し得る多孔率及び/又はそれに関連付けられる空隙を有することができる。MEAにおいて、陽極に分散される触媒は、ハロゲン/ハロゲン化物酸化還元反応を触媒することができる。この開示のMEAにおける陽極において、触媒は、例えば、良質なカーボン粉末、又は、カーボン粉末上に堆積されあるいは混合されるIr、Ru、Pd、Pt、Mo、Re及びこれらの合金から成るグループから選択される少なくとも1つの触媒を含むことができる。一実施形態において、触媒組成としては、例えば、PtRe/M、PdRe/M、及び、PtM/Irが挙げられ、ここで、Mは貴金属又は遷移金属である。好ましくは、触媒としては、PtRe、PdRe、Pt/Ir、Pd/Ir、Pt/Ru、PtIr/Ru、Ir/Ru、PtRe/Ir、及び、PtRu/Irが挙げられる。この開示で有用な触媒は、少なくとも1つの貴金属がカーボン粉末上又はセラミック粉末上に担持される触媒を含む。この開示のMEAにおける陽極において、支持体は、細孔表面を規定する複数の多孔質領域を備える。細孔表面には触媒が分散され、この場合、触媒が複数の多孔質領域の全体にわたって非連続的に分散されるようになっている。細孔表面上に分散される触媒は、複数の金属粒子を備える。複数の多孔質領域は、ナノ多孔性すなわち、平均孔径が2nm未満、メソ多孔性すなわち、平均孔径が2nm~50nm、及び/又は、マクロ多孔性すなわち、平均孔径が50nmを超えるである。陽極支持体は、例えば、選択された孔径、深さ、及び、互いに対する距離を有する孔配列を含む乱雑なあるいは規則正しい孔配列など、任意の数の孔及び孔径を有してもよい。この開示の陽極支持体は、任意の数の想定し得る多孔率及び/又はそれに関連付けられる空隙を有することができる。この開示は、ハウジングと、それを陰極側と陽極側とに分配するように前記ハウジング内に配置される第1の表面及び第2の表面を有する固体電解質膜と、第1の表面を陰極側に接続するために第1の表面に形成される陰極と、第2の表面を陽極側に接続するために第2の表面に形成される陽極とを備える再生型燃料電池を提供する。陰極は支持体を備えるとともに、陰極には触媒が分散される。陰極に分散される触媒は少なくとも1つの貴金属を備える。陽極は支持体を備えるとともに、陽極には触媒が分散される。陽極に分散される触媒は少なくとも1つの貴金属又はカーボン粉末又はその混合物を備える。陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池、例えば水素/臭素再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。再生型燃料電池において、陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、水素酸化還元反応及びハロゲン/ハロゲン化物酸化還元反応を触媒することもできる。また、再生型燃料電池において、陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池における充電反応及び放電反応を触媒することができる。この開示の再生型燃料電池で使用されるナノポーラスプロトン伝導膜NP-PCMは、多孔質電極が溢れるのを防止する水管理を可能にする。これにより、そのような電極が、この開示の燃料電池で用いるのに有利になる。一般に、所望のレベルの電力を生成するために、単一の電池が燃料電池積層体へと組み合わされる。この開示は、溶液区画と、ガス区画と、溶液区画とガス区画との間に配置されるMEAとを備える再生型燃料電池を提供する。MEAは、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間に配置される固体電解質膜とを備える。陰極はガス区画に面し、陽極は溶液区画に面する。陰極は支持体を備えるとともに、陰極には触媒が分散され、触媒は少なくとも1つの貴金属を備える。陽極は支持体を備えるとともに、陽極には触媒が分散され、触媒は少なくとも1つの貴金属又はカーボン粉末を備える。陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、再生型燃料電池の充電反応及び放電反応を触媒することができる。水素/臭素三臭化物再生型電気化学電池は、ピークシェービング、負荷管理、及び、他の振興分散型実用用途などのエネルギ貯蔵用途に好適である。再生型水素/臭素電池は、臭化水素を水素と三臭化物とに電解する際に電気を消費するとともに幾らかの臭素反応物質を貯蔵化学エネルギとして消費することよって電気エネルギ貯蔵を容易にする。水素及び三臭化物は、その後、電池内で電気化学的に反応され、それにより、電気エネルギが生成される。そのため、電池は、反応物質を生成して電気を消費する電解電池としてあるいは反応物質を消費して電気を生成する燃料電池としてそれが効率的に動作できるという点において再生型可逆的である。電池は、電気と化学エネルギとを交換する。水素/三臭化物再生型電気化学電池は幾つかの利点を与え、例えば、水素電極及び臭素電極は完全に可逆的であり、そのため、非常に高い電気間効率を可能にする。化学物質発生及び電気発生の両方のために同じ電極を電解触媒として使用でき、したがって、両方の機能のために同じ電池を使用できる。電池は、充電モード及び放電モードの両方において高い電流密度及び高い電力密度で動作でき、それにより、資本コストが低減される。化学物質発生及び電気発生のための反応物質は電池とは別個に貯蔵され、そのため、ピーキング及び負荷平準化例えば、週に一度のサイクルの両方において電池の費用効率が高くなり、また、低コスト容量kWhが増大する。水素/三臭化物サイクルのための電気化学反応が充電モード及び放電モードで起こる。充電中、臭化水素が水素及び三臭化物少量の臭素を伴うへと電解される。これらの流体は、その後、電気化学電池の外側に別々に貯蔵される。全ての反応物質が電池の外部に貯蔵されるため、電力及びエネルギの貯蔵のための独立したサイズ設定が明確な利点となる。放電中、水素及び三臭化物の溶液が電池へ供給され、該電池で溶液が電気化学的に反応して、電力及び臭化水素を生成する。充電中電解中、高濃度の臭化水素酸が電解されて、三臭化物がプラス電極に形成される。水和プロトンが膜を横切って運ばれ、水素ガスがマイナス電極に形成される。充電モード中に形成される水素及び三臭化物は電池の外部に貯蔵され、また、それらは放電モード中の電池燃料電池へフィードバックされ、それにより、電気エネルギを生成する。溶液中で利用できる少量の可溶性遊離臭素及び三臭化物種の量は、水素/三臭化物燃料電池におけるプラス電極の放電能力を定める。多量の三臭化物は、通常、全体の燃料電池容量を最大にするために望ましい。この開示は、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間に配置される固体電解質膜とを備える燃料電池を提供する。陰極は支持体を備えるとともに、陰極には触媒が分散され、触媒は少なくとも1つの貴金属を備える。陽極は支持体を備えるとともに、陽極には触媒が分散される。触媒は、カーボン粉末を備え、又は、カーボン粉末を伴うあるいはカーボン粉末上に少なくとも1つの貴金属を備える。陰極に分散される触媒及び陽極に分散される触媒は、同じでありあるいは異なっているとともに、ハロゲンイオン又はハロゲンイオンの混合物の存在下で、電流を発生させるために燃料と酸化剤との間の反応を触媒できる。この開示の燃料電池で使用されるナノポーラスプロトン伝導膜NP-PCMは、多孔質電極が溢れるのを防止する水管理を可能にする。これにより、そのような電極が、この開示で有用な燃料電池で用いるのに有利になる。この開示の燃料電池で有用な燃料は、従来の材料であり、例えば、水素及びアルコールを含む。この開示の燃料電池で有用な酸化剤は、従来の材料であり、例えば、酸素、臭素、塩素、及び、二酸化塩素を含む。本発明の更なる目的、特徴、及び、利点は、以下の図面及び詳細な説明を参照することにより理解されるであろう。この開示の様々な改変及び変形が当業者に明らかであり、また、そのような改変及び変形がこの出願の範囲内及び請求項の思想及び範囲内に含まれることは理解されるべきであるい。触媒合成及び特性様々な触媒が合成され、それらの活性が現場であるいは現場外で電気化学的に検査された。触媒の一部は、スキン型-1つのタイプの金属を他のタイプの金属又はそれらの合金上に堆積させて成る完全なあるいはほぼ完全な単分子層-となるように合成された。合成された触媒は、Pt、Ir、Ru、Pd、Re、Mo、Co、Crを備えた。その触媒の一部は、VulcanXC-72カーボン粉末上に担持された。合成法は無電解堆積であってもよい。合成は、水素化ホウ素ナトリウム、ギ酸、ホルムアルデヒドなどの様々な還元剤を用いて酸性媒体又はアルカリ性媒体中においてRT-80°Cの温度範囲で行うことができる。他の合成法のタイプは、エチレングリコールやジエチレングリコールなどを使用するポリオール法である。合成された触媒のサンプルは以下は含む。Re原子濃度が0~22の範囲で、総金属充填率が11~69の範囲であるPtRe型触媒;Re原子濃度が0~10の範囲で、総金属充填率が45~60の範囲であるPdRe型触媒;Pt原子濃度が5~95の範囲で、総金属充填率が35~100の範囲であるPt/Ir触媒;及び、室温又は2°Cで実施例9にしたがって合成されたPt/Ir触媒。前記触媒のサンプルは、NaBH4を還元剤として使用する無電解堆積法によって、及び/又は、エチレングリコールを使用するポリオール法によって合成された。全ての触媒は、4つのグループ、すなわち、Pt系、Pd系、Ru系、及び、Ir系に分けることができる。番号を付けて与えられる以下の方法は、前記触媒の4つのタイプにおける典型的なものである。実施例160w/wPt94Re6/XC-72合成0.200gのXC-72が100mlの0.4MHClに加えられた。0.519gのPtCl4及び0.840gのNaReO4が、撹拌しながら、得られたスラリーに加えられた。スラリーが1時間にわたって撹拌し続けられた。10mlのNH4OHがスラリーにごく一部だけ加えられた。溶液のpHは11~12であった。0.524gのNaBH4が10mlのH2O中で溶解されてスラリーへ急速に一部加えられた。スラリーが1時間にわたって撹拌し続けられた。得られた触媒粉末は、遠心分離によって回収されて、8時間にわたって80°Cで1MH2SO4中において処理され、塩化物イオンを検出できなくなるまで蒸留水により洗浄されて、蒸発乾燥された。PtReCo及びPtReMoの場合、Co及びMoに関する図3の合成2.2.1の溶液に加えられた前駆物質はそれぞれ、CoCl26H2O及びNH46Mo7O244H2Oであった。実施例230w/wPtCr/XC-721.4gのXC-72が100mlのH2O中で懸濁され、XC-72が15分間にわたって超音波分解により細かく分散された。その後、スラリーが撹拌され、1.74mlの約69のHNO3が加えられた。0.861gのPTAH2PtOH6が別個のフラスコ内で8.26mlの4.0MHNO3に加えられた。PTA溶液は、カーボンスラリーへ移され、30分間にわたって撹拌された。ビーカーが1°C/分の速度で70°Cまで加熱され、この温度が撹拌下で1時間にわたって維持された。加熱が停止された後、NH3約30が10ml/分の速度で3~3.5のpHに達するまでスラリーに加えられ、溶液が撹拌下で室温まで冷却された。0.378gのCrNO339H2Oが、50mlの水中で溶解されてスラリーへ加えられ、超音波処理された。30分後、0.5MNH4OHを用いてスラリーのpHが約4.5に調整された。30分後、溶液の加熱が、1°C/分の速度で温度を75°Cまで上昇させることにより再開された。溶液が撹拌され、アンモニアの更なる付加によってpHが制御された。75°Cに達した後、溶液は、1時間にわたって撹拌下で加熱され、その後、室温まで冷却されて濾過された。得られた粉末が洗浄されて乾燥された。その後、粉末は、30分間にわたって300°CでH2流中で熱処理されるとともに、1時間にわたって850°CでAr中で熱処理された。実施例330Ru/XC-72カーボン上のRuがエチレングリコール中でポリオールプロセスにより合成された。0.5gの1w/wPt/XC-72と約1gのRuCl3との混合物が900mlのエチレングリコール中で3時間にわたって170°Cで撹拌された。粉末は、濾過されてH2O及びアセトン中で洗浄され、100°Cで真空乾燥された。粉末は、8時間にわたって80°Cで0.5MH2SO4中において酸処理されて、H2O中で洗浄された。実施例444w/wPt30/Ru70/XC-72触媒が本明細書中に記載される方法によって合成され図3の合成2.1.1、一方、PtCl4からのPtが酸性媒体中でNaBH4還元によってRu/XC-72上に堆積された図3の合成2.2.3。実施例580Pt11/Ir36/Ru53/XC-72触媒が本明細書中に記載される方法によって合成され図3の合成2.1.1、一方、IrCl3からのIrが酸性媒体中でNaBH4によってRu/XC-72上に堆積された図3の方法2.1.3によって合成された。5MHClの付加によってIr堆積溶液pHが1に至った後、Ptに関して堆積処理図3の合成2.2.1が繰り返された。実施例660w/wPt98Re2/XC-72合成0.200gのXC-72が100mlの0.4MHClに加えられた。0.519gのPdCl2及び1.54gのNaReO4が、撹拌しながら、得られたスラリーに加えられた。スラリーが1時間にわたって撹拌し続けられた。10mlのNH4OHがスラリーにごく一部だけ加えられた。溶液のpHは11~12であった。0.375gのNaBH4が10mlのH2O中で溶解されてスラリーへ急速に一部加えられた。スラリーが1時間にわたって撹拌し続けられた。得られた触媒粉末は、遠心分離によって回収されて、8時間にわたって80°Cで1MH2SO4中において処理され、塩化物イオンを検出できなくなるまで蒸留水により洗浄されて、蒸発乾燥された。三元合金PdReCoの場合、図3の合成2.2.6の溶液に加えられたCoに関する前駆物質は、CoCl26H2Oであった。実施例736w/wIr/XC-720.32gのXC-72が100mlの0.4MHClに加えられた。0.33gのIrCl3が、攪拌しながら得られたスラリーに加えられた。スラリーが1時間にわたって撹拌し続けられた。6mlのNH4OHがスラリーにごく一部だけ加えられた。溶液のpHは11~12であった。0.15gのNaBH4が10mlのH2O中で溶解されてスラリーへ急速に一部加えられた。スラリーが1時間にわたって撹拌し続けられた。得られた触媒粉末は、遠心分離によって回収され、塩化物イオンを検出できなくなるまで蒸留水により洗浄されて、蒸発乾燥された。Ir/Ruの場合、IrがIrCl3からXC-72ではなくRu粉末上に堆積された。実施例8Pt15/It853.4gのIrが1Lの0.4MHClに加えられた。1.036gのPtCl4が、撹拌しながら、得られたスラリーに加えられた。スラリーが1時間にわたって撹拌し続けられた。60mlのNH4OHがスラリーにごく一部だけ加えられた。溶液のpHは11~12であった。0.464gのNaBH4が60mlのH2O中で溶解されてスラリーへ急速に一部加えられた。スラリーが1時間にわたって撹拌し続けられた。得られた触媒粉末は、濾過によって回収されて、8時間にわたって80°Cで0.5MH2SO4中において処理され、塩化物イオンを検出できなくなるまで蒸留水により洗浄されて、蒸発乾燥された。これは、他の金属コア上でのPtスキンの合成において好ましい方法であり、この場合、金属はIrである。PtRe/Ir、PtRu/Ir、PtReMo/Ir、及び、PtReCo/Irの場合、Re、Ru、Mo、Coに関する前駆物質はそれぞれ、RuCl3、NaReO4、NH46Mo7O244H2O及びCoCl26H2Oであった。Pt15/It85バッチのうちの1つが同じ方法あるが2°Cで合成された。実施例940w/wPt15/Ir85/XC-72図3の合成2.1.7から得られた0.18gのIr/XC-72が100mlの0.4MHClに加えられた。0.02gのPtCl4が、撹拌しながら、得られたスラリーに加えられた。スラリーが1時間にわたって撹拌し続けられた。6mlのNH4OHがスラリーにごく一部だけ加えられた。溶液のpHは11~12であった。0.01gのNaBH4が10mlのH2O中で溶解されてスラリーへ急速に一部加えられた。スラリーが1時間にわたって撹拌し続けられた。得られた触媒粉末は、遠心分離によって回収されて、8時間にわたって80°Cで1MH2SO4中において処理され、塩化物イオンを検出できなくなるまで蒸留水により洗浄されて、蒸発乾燥された。PtCl4の堆積量を増大させつつ40w/wPt30/Ir70/XC-72が同じ方法によって調製された。前述した方法によって合成された触媒は、電気化学サイクリックボルタンメトリー-CV技術、燃料電池FC微小分極技術、及び、物理的技術エネルギ-分散X線分光法-EDS、X線光電子分光法-XPS、X線回折-XRDによって特徴付けられた。電気化学活性表面積ECSA及びHERにおける触媒の現場外活性を評価するためにCVが使用された。作用電極がガラス状カーボン上に担持された触媒インクから成る状態において8H2-92Ar雰囲気下における検査溶液中のErev付近の±50mVでの水素酸化還元反応の微小分極プロットから反応抵抗Rが決定された。電位の勾配対Erev付近の電流曲線は、反応抵抗のための指標である。FC微小分極は、HOR反応及びHER反応において合成された触媒の現場活性を評価するために行われた。電流ステップが電池に印加され、また、低過電圧での電流-電位プロット勾配から、触媒反応抵抗が計算された。EDS及びXPSは、サンプルの化学的組成の評価を可能にし、EDSはバルク組成を示し、XPS-表面組成である。スパッタリングされたサンプルのXPSは、バルク組成及び表面組成を平均化する。触媒の粒度は、シェラー方程式を使用してXRDによって測定された。触媒合成結果合成された触媒の一部の特性測定の結果が図3にまとめられている。EDS及びXPSの両方からのデータは、触媒の構造組成-バルクを成す金属及び表面上の金属の濃度-の評価を可能にする。粒子の外層がコアとは異なる金属から成るスキン型又はコアシェル合金触媒は、PEMFCにおいて最も活性な触媒であることで知られている。XRDは、合成された触媒の粒度の評価を可能にする。所望の粒度は2~5nmの範囲内であり、一方、粒度が更に高いと、表面積が小さくなり、触媒上の反応部位の大きさが減少し、また、更に小さい粒度は大部分が非晶質触媒構造で見出されるが、望ましい構造はコアシェル順序型である。CV測定は触媒のECSAの計算を可能にし、一方、前述したように、触媒の表面が大きければ大きいほど、触媒部位の大きさが大きくなり、それにより、触媒活性が高まる。反応抵抗はCVによって測定され、また、反応抵抗は、触媒活性のための指標である反応の交換電流密度に反比例する数1-交換電流密度が高ければ高いほど-反応の抵抗が低くなり-触媒が更に活性になる。E-測定電位Eeq-平衡電位R-理想気体定数T-温度i0-交換電流密度n-モル数F-ファラデー数i-電流密度Rreaction-反応抵抗XRDPtRe及びPtReMM=遷移金属の粒度は2.7~5.4nmの範囲内であり、PdRe及びPdReMの粒度は26~53nmの範囲内であり、Pt/Ir及びPtM/Irの粒度は共通の相の2.2~3.2nmの範囲内であり、Ptだけでは2.1~2.4nm、Irだけでは4.6~4.9nmである。カーボン担持Pt/Ir触媒の粒度は2.2~2.7nmの範囲内である。他の触媒タイプの粒度は、約3nmの範囲内であった。触媒の大部分は不規則な固溶体構造を示し、一方、Pt/Ru/XC-72、Pt/Ir/Ru/XC-72、Pt/Ir1サンプル、及び、PtRe/Irは、Pt及びRu;Pt、Ir及びRu;Ir及びPt、並びに、Ir及びPtのそれぞれの別個の相を示した。PtReMo/Ir及びPtReCo/Irは、Ir相に加えて合金相を得た。XPSXPS分析によれば、触媒表面上のPt濃度は、例えば触媒PtRe/XC-72、PtRe/Ir、PtRe/Irにおいては、バルクの場合よりも高く、このことは、スキン状の触媒が形成される一方で、外側触媒シェルが主にPtを備えることを意味する。これは、表面上のPt存在度を表わす、Pt-O酸化電位とIr-O酸化電位との間にOads脱離ピークが位置されることを示すPt/Irのサイクリックボルタモグラムによっても裏付けられる。一部の触媒は、コア金属/合金上にPtのサブ単分子層を有していた。ある場合には、このサブ単分子層構造は、同様のPt合金又は全Pt単分子層触媒よりも良好な活性mgPt当たりを与える。スキン型触媒は、HTBFCsにおけるHERs及びHORsにおいて非常に活性で且つ安定であることが分かった。CVPtRe及びPtReMM=遷移金属の反応抵抗は、0.046~0.067ΩmgTMTMは全金属含有量を表わすの範囲内であり、PdRe及びPdReMの反応抵抗は15ΩmgTMの範囲内であり、また、Pt/Ir及びPtM/Irの反応抵抗は0.06~0.09ΩmgTMの範囲内である。カーボン担持Pt/Ir触媒は、0.016~0.035ΩmgTMの範囲内の最も低いRreactionを有する。サブ単分子層耐久性を含む多くの触媒の耐久性は非常に良好であることが分かった。何千もの充電-放電HOR/HERサイクルが達成された。水素電極合成された触媒は、ガス電極で使用され、幾つかの実施形態では溶液電極で使用された。水素電極は通常は多層構造から成る。第1の層はカーボン担持体であり、第2の層は拡散層GDLであり。第3の層は触媒層である。カーボン担持体は、約100~300μm厚の市販の布、又は、同様の厚さの紙であり、疎水性の度合いは0から50まで様々に異なる。GDL懸濁液は、カーボン粉末例えばXC72、BlackPearl2000、SBなどと、1~4時間にわたって適切な溶媒と混合された5~50高分子結合剤通常は、PVDF又はPTFEとから成り、前記溶媒は、使用される結合剤を溶解させることで知られれる。混合は、磁気撹拌器によってあるいは機械的な撹拌器均質器によって行われる。結果として得られるスラリーは、カーボン担持体上の固定開放fixed-openingK-Barを使用するドクターブレード又は、任意の他のコーティング技術法によって拡散された後、炉内において高分子のタイプに応じて1~3時間にわたって140~350°Cで硬化される。触媒層は、ドクターブレード法を使用してGDLを触媒インクの層でコーティングすることによって形成された。これに代えてあるいはこれに加えて、膜が触媒層でコーティングされる。更にこれに代えてあるいはこれに加えて、カーボン担持体が触媒層でコーティングされる。随意的に、触媒層は触媒インクの形態で塗布される。触媒インクは、良く知られる方法にしたがって触媒粉末とカーボン、イオノマー、及び、他の添加剤とを混合させることによって形成された。例えば、XiaopingYan、aHanfanLiuaandKongYongLiewb;J.Mater.Chem.、2011、11、3387-3391、Sizecontrolofpolymer-stabilizedrutheniumnanoparticlesbypolyolreductionを参照されたい。ドクターブレード法又は、任意の他のコーティング技術によって触媒層を塗布した後、電極が130~145°Cで1~2時間にわたって硬化され、その後、実施例11に記載されるように酸処理された。幾つかのケースでは、結果として得られる電極に0.1~2mg/cm2ナフィオンの更なる層がコーティングされた。実施例10水素側GDLインク250mLビーカー内で、2grのPVDFと120mlのシクロペンタノンCPとを磁気撹拌器を介して混合する。透明な溶液が得られるまで40°Cまで加熱し、その後、加熱を終了して、溶液を室温まで冷却させたままにする。6gのXC-72R及び20~30mlのCPを加えて、0.5~1時間にわたって撹拌する。撹拌器を除去して、約1時間にわたってインクを均質化処理状態下におく。300μmK-Barを使用してGDLインクの2つの層をカーボン担持体布上に塗布し、その後、各層を130°Cで1時間にわたって硬化する必要がある。実施例11水素側触媒インク50mLバイアル瓶内で、2.5グラムの触媒及び0.625グラムのカーボン粉末と、4mLの水、8mLのイソプロピルアルコール、及び、2mLのナフィオン5溶液とを1時間にわたって混合する。0.8mLのグリセロールを加えて、15分間にわたって撹拌した後、0.350mLのテトラブチルアンモニウム水酸化物TBA-OHを加える。更なる撹拌時間の後、他の0.8mLグリセロールが加えられ、溶液が一晩中少なくとも16時間にわたって混合されたままにされる。結果として得られるインクが、ドクターブレード法で100μmギャップK-Barを使用して実施例1のようにGDL上に塗布された。電極が1~2時間にわたってRTで乾燥されたままにされ、その後、145°Cで1時間にわたって硬化された。硬化プロセス後、電極を0.5Mの硫酸中で1時間にわたって沸騰させ、その後、更なる時間にわたってDI水中で沸騰させた後、電極を炉内において1時間にわたり105°Cで乾燥させた。結果として得られる電極は、最終寸法にカットし、約2mgTM/cm2の荷重に達するまで加重した。実施例1275wt.Pt触媒Johnson-Mattheyナノ粉末、15wt.ナフィオン、及び、10wt.カーボン粉末を混合させることによって電極インクが形成された。インクは膜上に直接に塗布された。触媒充填は4~7mg/cm2であった。Water-NeutralMicroDirect-MethanolFuelCellDMFCforPortableApplications;A.Blum、T.Duvdevani、M.Philosoph、N.Rudoy、E.Peled;JournalofPowerSources117200322-25を参照されたい。溶液電極溶液区画の電極Br-/Br3-反応が行われるは、前述したように、高分子結合剤と、少量のあるいは、全く無い触媒粉末とを有するカーボン系懸濁液から成る。電極のカーボン担持体は、厚さが約100~300μmの市販の布又は紙である。懸濁液は、随意的に、カーボン粉末例えば、XC72、Blackpearl2000、SB、カーボンナノチューブなどと、約5から最大で約50wtまでの高分子結合剤例えば、PVDF又はPTFEと、体積で最大80までの孔形成剤とから成る。適した孔形成剤の例としては、PCプロピレンカーボネート、EGエチレングリコール、及び、これらの混合物が挙げられる。インク成分は、磁気撹拌器、ボールミル、均質器、又は、他の混合方法により0.5~4時間にわたって適した溶媒と混合される。結果として得られるインクは、ドクターブレード技術又は任意の他のコーティング技術を使用してカーボン担持体上に塗布される。ナフィオンエマルジョンを水素電極に関して説明したのと同じ組成の電極に塗布することができる。あるいは、触媒インクを膜に直接に塗布することができる。実施例13臭素側インク80設計多孔率最初に、0.336gのPVDFを、該PVDFが溶解されるまで20mlのシクロペンタノン中で少なくとも2時間混合する。その後、3.75gのXC-72R、0.102gの触媒粉末が、7.78mLのプロピレンカーボネート及び40mLのシクロペンタノンと共に加えられる。結果として得られる懸濁液がボールミル内で1.5時間にわたって振動される。インクは、ドクターブレード機器を使用してカーボン担持体上で200μmK-Barによりコーティングされる。実施例14臭素側インク50設計多孔率4.68gのメソフェイズカーボンマイクロビーズMCMB、0.42gのPVDF、及び、0.126gの触媒と、15mLのシクロペンタノンとを50mLのバイアル瓶内で混合する。2.34mLのプロピレンカーボネートを加えて、磁気撹拌器を介して1~2時間にわたって撹拌する。撹拌されたインクを均質器へ移動させ、凝集物が現れなくなるまで更に0.5~1時間にわたって混合する。12μmK-Barを使用してドクターブレード機器によってカーボン担持体をコーティングする。前述した溶液電極及び水素電極の両方がHTBFCで使用された。これらの電極は、触媒、すなわち、PtRe/XC-72、PtReCo/XC-72、PtReMo/XC-72、Pt/Ir/Ru/XC-72、PdRe、PdRe、PtRe/Ir、PtRu/Ir、PtReMo/Ir、及び、PtReCo/Irを備え、これらはHOR/HERのために使用された。微小分極によってMEA本明細書で説明されたの一部である溶液電極及び水素電極の触媒活性及び電極効率がHTBFCsにおいて現場で測定され、電極で使用される触媒の反応抵抗が決定された。また、電極で利用される触媒の表面積を評価するために、溶液電極が現場外でCVにより検査された。溶液電極CV特性結果Pt/Ir触媒を備える溶液電極は、電極での触媒の利用を推定するためにCVによって検査された。得られたECSAは、ガラス状カーボン表1のセクション5.2上に堆積される同じ触媒に関して測定されたECSAに近く、このことは、HTBFCの電極の高い活性をもたらすべき電極での触媒表面のほぼ完全な利用が存在することを意味する。MEA形成MEAは、図1に示されるようにGDL及び触媒層によりコーティングされた2つの電極間での60~130°Cにおける10~60kg/cm2での膜のホットプレスによって形成された。様々な実施形態では、膜が50~400μmの厚さを有するNP-PCMであった。典型的な実施形態では、NP-PCM組成vol/volは、60空隙率、32~28PVDF、及び、8~12SiO2であった。あるいは、プラス又はマイナスの電極触媒が直接膜上にコーティングされ、あるいは転写プロセスを使用して膜上にコーティングされた。そのようなプロセスでは、触媒インクが、膜に対してホットプレスされる不活性基板上にわたってコーティングされ、また、触媒層が膜へ完全に転写される。その後、電極の機械特性およ電子特性を向上させるためにカーボン担持体布又は紙が触媒層上に配置される。適用及び一体化検査媒体として、我々は7cm2FCを使用した。燃料電池ハウジングが合成グラファイトブロックから形成され、これにはフロー領域が形成され、一方がHBr溶液のためのものであり、他方が水素のためのものである。図2に描かれるように、MEAが2つのガスケット及びグラファイトブロック間に配置された。電池の外周にわたって位置される一組のボルトを備える2つのバッキングプレート間に一緒に保持された。電池には、一方側では圧縮シリンダから純粋な水素が供給され、他方側では希釈された臭化水素酸の溶液が供給された。溶液は、隔膜ポンプを使用して循環されて、約40°Cまで加熱された。電池結果先の節で報告された様々なタイプの触媒は、図4で提示されるように、HBr陽極を使用するRFCにおいて評価された。マイナス及びプラスの電極の両方が本明細書中に記載されるように形成された。電池は、7cm2の面積範囲で本明細書中に記載されるように構成された。電池における触媒の性能は、充電及び放電の微小分極の反応レジスタを使用して評価された。また、性能の最適化は、電池の効率を向上させるために、触媒充填及び実用的な充電/放電電流密度の修正及び変更を含んだ。様々な電池が、高い効率を得るために、0.05~1W/cm2で、一般的には0.2W/cm2で動作された。前述したように、充電プロセス及び放電プロセスの両方において、より良好な触媒がより低い抵抗と関連付けられる。幾つかの用途においては、0.5Ω/cm2未満の抵抗が好ましい。以下の表に記載される電池のうちでは、そのような用途にとって最も好ましい触媒は、電池501K、458A、192K、191Yで使用される触媒、すなわち、Ir、Pt/Ir、PtRe/Ir、及び、PtReMo/Irである。結果概要異なる電気化学的方法及び物理的方法からの特性結果によれば、触媒合成処理は、HOR/HER反応に適したスキン型触媒を生成できる。また、そのような合成処理は、白金基材として安価な金属を使用できるようにし、一方、そのような触媒の外層は、主に、HOR/HERに対し最も活性な触媒であるPtを備える。CV測定によれば、HERのための好ましい合成触媒は、PtReM/XC-72、Pt/Ir、Pt/Ir/XC-72、PtReM/Irである。電池結果によれば、HOR/HERに対し好ましい活性触媒は、Ir、Pt/Ir、PtRe/Ir、及び、PtReMo/Irである。電池、好ましくは触媒からのCVと微小分極データとの組み合わせは、Pt/Ir及びPtReMo/Irであり、一方、Pt/Irはより完全なスキン構造を有しXPSによって測定される、場合により触媒の価格が下がる。また、Pt/Irは、電池における数千もの充電/放電サイクルにおいて安定であることが分かった。Pt/Irは好ましいHTBFC触媒である。我々は我々の開示に係る幾つかの実施形態を図示して説明してきたが、これらの実施形態が当業者に明らかな多くの変更を受け入れる余地があることは明確に理解されるべきである。したがって、我々は、図示して説明した内容に限定されるのを望んではおらず、添付の特許請求の範囲内の変更及び改変の全てを示そうとするものである。"