СТАБИЛЬНЫЕ ПРОТОНООБМЕННЫЕ МЕМБРАНЫ И МЕМБРАННО-ЭЛЕКТРОДНЫЕ СБОРКИ

1. Мембранно-электродная сборка, включающая
анод,
катод,
иономерную мембрану, расположенную между упомянутыми анодом и катодом, и
каталитически активный компонент, расположенный в мембранно-электродной сборке в позиции, выбираемой из группы, состоящей из позиции в аноде, позиции в катоде, позиции в иономерной мембране, позиции примыкания к аноду, позиции примыкания к катоду, позиции примыкания к иономерной мембране и их комбинаций, при этом упомянутый каталитически активный компонент включает частицы, содержащие
оксид металла,
стабилизатор, выбираемый из группы, состоящей из ионов металлов и ионов металлоидов и их комбинаций, и,
по меньшей мере, один катализатор, отличный от стабилизатора.
2. Мембранно-электродная сборка по п.1, где стабилизатором являются один или несколько ионов, включающих элемент, выбираемый из группы, состоящей из алюминия, бора, вольфрама, титана, циркония и ванадия.
2
2
3
2
3
2
3
2
2
3
3. Мембранно-электродная сборка по п.1, где оксид металла выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, TiO, TiO, оксида циркония, диоксида марганца, оксида марганца, YO, FeO, FeO, оксида олова, оксида меди, оксида никеля, оксида вольфрама, оксида германия, СеО, СеО и их комбинаций.
4. Мембранно-электродная сборка по п.1, где катализатор выбирают из группы, состоящей из церия, платины, палладия, лантана, иттрия, гадолиния, серебра, железа, рутения, титана, ванадия и их комбинаций.
5. Мембранно-электродная сборка по п.1, где частицами являются коллоидные частицы, имеющие средний диаметр частиц меньший, чем 200 нанометров.
6. Мембранно-электродная сборка по п.5, где коллоидные частицы содержат диоксид кремния.
7. Мембранно-электродная сборка по п.5, где ионы металлов и металлоидов включают ионы бора.
8. Мембранно-электродная сборка по п.5, где катализатор выбирают из группы, состоящей из церия и рутения.
9. Мембранно-электродная сборка по п.1, где частицами являются коллоидные частицы, имеющие средний диаметр частиц, меньший, чем 100 нм.
10. Мембранно-электродная сборка по п.9, где коллоидные частицы содержат диоксид кремния и ионы бора.
11. Мембранно-электродная сборка по п.10, где катализатор выбирают из группы, состоящей из церия и рутения.
12. Мембранно-электродная сборка по п.1, где частицами являются коллоидные частицы, имеющие средний диаметр частиц меньший, чем 25 нм.
13. Мембранно-электродная сборка по п.1, где иономером является углеводородный иономер.
14. Мембранно-электродная сборка по п.1, где иономером является частично фторированный иономер.
15. Мембранно-электродная сборка по п.1, где иономером является высокофторированный иономер.
16. Мембранно-электродная сборка по п.1, где иономером является иономер на основе перфторированной сульфоновой кислоты.
17. Мембранно-электродная сборка по п.5, где коллоидные частицы содержатся в иономерной мембране.
18. Мембранно-электродная сборка по п.5, где иономерной мембраной является армированная мембрана.
19. Мембранно-электродная сборка по п.5, где коллоидные частицы содержатся в аноде или катоде.
20. Мембранно-электродная сборка по п.5, где коллоидные частицы присутствуют в слое из коллоидных частиц и иономера, примыкающем к поверхности мембраны.
21. Мембранно-электродная сборка по п.5, где мембранно-электродная сборка включает слой газодиффузионной подложки, примыкающий к аноду, и слой газодиффузионной подложки, примыкающий к катоду, и где коллоидные частицы присутствуют, по меньшей мере, в одном из упомянутых слоев газодиффузионной подложки.
22. Мембранно-электродная сборка, включающая
анод,
катод,
иономерную мембрану, расположенную между упомянутыми анодом и катодом, и
каталитически активный компонент, расположенный в мембранно-электродной сборке в позиции, выбираемой из группы, состоящей из позиции в аноде, позиции в катоде, позиции в иономерной мембране, позиции примыкания к аноду, позиции примыкания к катоду, позиции примыкания к иономерной мембране и их комбинаций, при этом упомянутый каталитически активный компонент включает коллоидные частицы, имеющие средний диаметр меньший, чем 100 нм, и содержащие диоксид кремния, ионы бора и, по меньшей мере, один катализатор.
23. Мембранно-электродная сборка по п.22, где катализатор выбирают из группы, состоящей из церия, платины, гадолиния, лантана и рутения.
24. Протонообменная мембрана для электрохимического элемента, включающая
иономерный субстрат и
каталитически активный компонент, расположенный в субстрате или на поверхности субстрата, при этом упомянутый каталитически активный компонент включает частицы, содержащие
2
2
3
2
3
2
3
2
2
3
оксид металла, выбираемый из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, TiO, TiO, оксида циркония, диоксида марганца, оксида марганца, YO, FeO, FeO, оксида олова, оксида меди, оксида никеля, оксида вольфрама, оксида германия, СеО, СеО и их комбинаций,
стабилизатор, выбираемый из группы, состоящей из ионов металлов и ионов металлоидов и их комбинаций, и,
по меньшей мере, один катализатор, отличный от стабилизатора.
25. Протонообменная мембрана по п.24, где стабилизатором являются один или несколько ионов, включающих элемент, выбираемый из группы, состоящей из алюминия, бора, вольфрама, титана, циркония и ванадия.
26. Протонообменная мембрана по п.24, где катализатор выбирают из группы, состоящей из церия, платины, палладия, лантана, иттрия, гадолиния, серебра, железа, рутения, титана, ванадия и их комбинаций.
27. Протонообменная мембрана по п.24, где частицами являются коллоидные частицы, имеющие средний диаметр частиц меньший, чем 200 нм.
28. Протонообменная мембрана по п.27, где коллоидные частицы содержат диоксид кремния.
29. Протонообменная мембрана по п.28, где ионы металлов включают ионы бора.
30. Протонообменная мембрана по п.29, где катализатор выбирают из группы, состоящей из церия и рутения.
31. Протонообменная мембрана по п.24, где частицами являются коллоидные частицы, имеющие средний диаметр частиц меньший, чем 100 нм, а коллоидные частицы содержат диоксид кремния и ионы бора.
32. Протонообменная мембрана по п.31, где катализатор выбирают из группы, состоящей из церия и рутения.
33. Протонообменная мембрана по п.31, где коллоидные частицы имеют средний диаметр частиц меньший, чем 25 нм.
34. Мембрана с каталитическим покрытием, включающая
анод,
катод,
иономерную мембрану, расположенную между упомянутыми анодом и катодом, и
каталитически активный компонент, расположенный в мембране с каталитическим покрытием в позиции, выбираемой из группы, состоящей из позиции в аноде, позиции в катоде, позиции в иономерной мембране, позиции примыкания к аноду, позиции примыкания к катоду, позиции примыкания к иономерной мембране и их комбинаций, при этом упомянутый каталитически активный компонент включает коллоидные частицы, имеющие средний диаметр меньший, чем 100 нм, и содержащие диоксид кремния, ионы бора и, по меньшей мере, один катализатор.
35. Способ увеличения стойкости к воздействию пероксидных радикалов в мембранно-электродной сборке, включающей анод, катод и иономерную мембрану, расположенную между анодом и катодом, включающий стадию
введения каталитически активного компонента в мембранно-электродную сборку в позиции, выбираемой из группы, состоящей из позиции в аноде, позиции в катоде, позиции в иономерной мембране, позиции примыкания к аноду, позиции примыкания к катоду, позиции примыкания к иономерной мембране и их комбинаций, при этом упомянутый каталитически активный компонент включает частицы, содержащие
2
2
3
2
3
2
3
2
2
3
оксид металла, выбираемый из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, TiO, TiO, оксида циркония, диоксида марганца, оксида марганца, YO, FeO, FeO, оксида олова, оксида меди, оксида никеля, оксида вольфрама, оксида германия, СеО, СеО и их комбинаций,
стабилизатор, выбираемый из группы, состоящей из ионов металлов и ионов металлоидов и их комбинаций, и,
по меньшей мере, один катализатор, отличный от стабилизатора.
36. Способ по п.35, где стабилизатором являются один или несколько ионов, включающих элемент, выбираемый из группы, состоящей из алюминия, бора, вольфрама, титана, циркония и ванадия.
37. Способ по п.35, где катализатор выбирают из группы, состоящей из церия, платины, палладия, лантана, иттрия, гадолиния, серебра, железа, рутения, титана, ванадия и их комбинаций.
38. Способ по п.35, где стадия введения каталитически активного компонента в мембранно-электродную сборку включает пропитывание иономерной мембраны раствором каталитически активного компонента в растворителе.
39. Способ по п.35, где стадия введения каталитически активного компонента в мембранно-электродную сборку включает отливку иономерной мембраны из раствора в виде смеси иономера, растворителя и каталитически активного компонента.
40. Способ эксплуатации мембранно-электродной сборки в целях увеличения стойкости к воздействию пероксидных радикалов, включающий стадии
(а) получения иономерной мембраны, изготовленной из ионообменного полимера, при этом упомянутая мембрана имеет противолежащие первую и вторую стороны;
(b) формирования анодного электрода, примыкающего к упомянутой первой стороне мембраны;
(с) формирования катодного электрода, примыкающего к упомянутой второй стороне мембраны;
(d) введения каталитически активного компонента в мембранно-электродную сборку в позиции, выбираемой из группы, состоящей из позиции в аноде, позиции в катоде, позиции в иономерной мембране, позиции примыкания к аноду, позиции примыкания к катоду, позиции примыкания к иономерной мембране и их комбинаций, при этом упомянутый каталитически активный компонент включает частицы, содержащие
2
2
3
2
3
2
3
2
2
3
оксид металла, выбираемый из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, TiO, TiO, оксида циркония, диоксида марганца, оксида марганца, YO, FeO, FeO, оксида олова, оксида меди, оксида никеля, оксида вольфрама, оксида германия, СеО, СеО и их комбинаций,
стабилизатор, выбираемый из группы, состоящей из ионов металлов и ионов металлоидов и их комбинаций, и,
по меньшей мере, один катализатор, отличный от стабилизатора;
(е) формирования электрического контура между анодным и катодным электродами, и
(е) подачи топлива на анодный электрод и кислорода на катодный электрод для генерации электрического тока в упомянутом электрическом контуре.
41. Способ по п.40, где топливо выбирают из группы, состоящей из водорода, метанола, этанола, формальдегида и муравьиной кислоты.