剂的效果。
[0069]示例件实施例
[0070]1.一种燃料电池阳极，所述燃料电池阳极包括:
[0071]含有Pt的催化剂，所述催化剂具有表面区域；
[0072]析氧反应催化剂，所述析氧反应催化剂位于含有Pt的所述催化剂的所述表面区域的一部分上；以及
[0073]以及Au、难熔金属(通常为Hf、Nb、Os、Re、Rh、Ta、T1、W或Zr中的至少一种)、难熔金属氧化物、难熔金属硼化物、难熔金属碳化物、难熔金属氮化物、或难熔金属硅化物中的至少一者，其位于含有Pt的所述催化剂的所述表面区域的一部分上，
[0074]其中含有Pt的所述催化剂的所述表面区域的一部分一定程度上未被所述析氧反应催化剂覆盖，或者一定程度上未共同地被Au、难熔金属、难熔金属氧化物、难熔金属硼化物、难熔金属碳化物、难熔金属氮化物、和难熔金属硅化物覆盖。
[0075]2.根据实施例1所述的燃料电池阳极，其中所述难熔物为难熔金属、难熔金属氧化物、难熔金属硼化物、难熔金属碳化物、难熔金属氮化物、或难熔金属硅化物中的一者，所述难熔物独立地选自Hf、Nb、Os、Re、Rh、Ta、T1、W、Zr、以及它们的组合。
[0076]3.根据前述实施例中任一项所述的燃料电池阳极，其中含有Pt的所述催化剂中的Pt以金属Pt或Pt化合物中的至少一者存在。
[0077]4.根据实施例1或2所述的燃料电池，其中含有Pt的所述催化剂还包括Ir、Ru、或Pd中的至少一者。
[0078]5.根据前述实施例中任一项所述的燃料电池，其中Ir、Ru、或Pd中的至少一者的至少一些存在于至少一种有机金属化合物中。
[0079]6.根据实施例5所述的燃料电池，其中至少一种有机金属化合物为氧化物或水合氧化物中的一种。
[0080]7.根据前述实施例中任一项所述的燃料电池，其中Ir、Ru、或Pd中的至少一者的至少一些存在于至少一种有机金属配合物中。
[0081]8.根据前述实施例中任一项所述的燃料电池阳极，其中所述Pt的范围为0.5 μ g/cm2至 100 μ g/cm2 (在一些实施例中，为 lyg/cm2至 100 μ g/cm 2、0.5 μ g/cm2至 50 μ g/cm2、I μ g/cm2至 50 μ g/cm2,或甚至 10 μ g/cm2至 50 μ g/cm 2)。
[0082]9.根据前述实施例中任一项所述的燃料电池，其中所述析氧反应催化剂的范围为 0.5 μ g/cm2至 250 μ g/cm 2 (在一些实施例中，为 lyg/cm2至 250 μ g/cm 2、I μ g/cm2至200 μ g/cm2、I μ g/cm2至 150 μ g/cm2、I μ g/cm2至 100 μ g/cm2、I μ g/cm2至 50 μ g/cm2、I μ g/cm2至 250 μ g/cm 2、5 μ g/cm2至 200 μ g/cm 2、5 μ g/cm2至 150 μ g/cm 2、5 μ g/cm2至 100 μ g/cm2、5 μ g/cm2至 50 μ g/cm 2、10 μ g/cm2至 200 μ g/cm 2、10 μ g/cm2至 150 μ g/cm 2、10 μ g/cm2至 100 μ g/cm2，或甚至 10 μ g/cm2至 50 μ g/cm 2)。
[0083]10.根据前述实施例中任一项所述的燃料电池，其中所述Au、难熔金属、难熔金属氧化物、难熔金属碳化物、难熔金属碳化物、难熔金属氮化物、和难熔金属硅化物一定程度上以 0.5 μ g/cm2至 100 μ g/cm 2 (在一些实施例中，为 lyg/cm2至 100 μ g/cm 2、I μ g/cm2至75 μ g/cm2、I μ g/cm2至 50 μ g/cm2、5 μ g/cm2至 75 μ g/cm2、5 μ g/cm2至 50 μ g/cm2、10 μ g/cm2至50 μ g/cm2、或甚至10 μ g/cm2至40 μ g/cm 2)的范围共同地存在。
[0084]11.根据前述实施例中任一项所述的燃料电池，其中所述析氧反应催化剂以及所述Au、难熔金属、难熔金属氧化物、难熔金属碳化物、难熔金属碳化物、难熔金属氮化物、和难熔金属硅化物一定程度上共同地覆盖含有Pt的所述催化剂的表面区域的2%至不超过95% (在一些实施例中，10%至 95%、25%至95%、10%至90%、25%至90%、50%至90%，或甚至50%至80%)的范围。
[0085]12.根据前述实施例中任一项所述的燃料电池，其还包括纳米结构化晶须以及其上含有Pt的所述催化剂。
[0086]13.根据前述实施例中任一项所述的燃料电池，其中所述纳米结构化晶须附接到背衬O
[0087]14.根据实施例13所述的燃料电池，其中所述背衬在其表面的至少一个上具有微结构。
[0088]15.根据前述实施例中任一项所述的燃料电池催化剂，其不包含导电的碳基材料。
[0089]16.根据前述实施例中任一项所述的燃料电池，其中所述析氧反应催化剂的一部分被Au、难熔金属、难熔金属氧化物、难熔金属硼化物、难熔金属碳化物、难熔金属氮化物、或难熔金属硅化物中的至少一者覆盖。
[0090]17.根据实施例1至15中任一项所述的燃料电池，其中Au、难熔金属、难熔金属氧化物、难熔金属硼化物、难熔金属碳化物、难熔金属氮化物、或难熔金属硅化物中的至少一者的一部分被所述析氧反应催化剂的一部分覆盖。
[0091]18.一种制备根据前述实施例中任一项所述的燃料电池的燃料电池阳极的方法，所述方法包括经由沉积技术沉积含有Pt的所述催化剂，所述沉积技术选自:溅射、原子层沉积、分子有机化学气相沉积、分子束外延、离子软着陆、热物理气相沉积、电喷射离子化真空沉积、和脉冲激光沉积。
[0092]19.一种制备根据实施例1至17中任一项所述的燃料电池的燃料电池阳极的方法，所述方法包括经由沉积技术沉积所述析氧反应催化剂，所述沉积技术独立地选自:溅射、原子层沉积、分子有机化学气相沉积、分子束外延、离子软着陆、热物理气相沉积、电喷射离子化真空沉积、和脉冲激光沉积。
[0093]20.一种制备根据实施例1至17中任一项所述的燃料电池的燃料电池阳极的方法，所述方法包括:
[0094]经由沉积技术沉积含有Pt的所述催化剂，所述沉积技术选自:溅射、原子层沉积、分子有机化学气相沉积、分子束外延、离子软着陆、热物理气相沉积、电喷射离子化真空沉积、和脉冲激光沉积；以及
[0095]经由沉积技术沉积所述析氧反应催化剂，所述沉积技术独立地选自:溅射、原子层沉积、分子有机化学气相沉积、分子束外延、离子软着陆、热物理气相沉积、电喷射离子化真空沉积、和脉冲激光沉积。
[0096]21.根据实施例20所述的制备所述燃料电池的所述燃料电池阳极的方法，其中在相同的真空下沉积Au、难熔金属、难熔金属氧化物、难熔金属硼化物、难熔金属碳化物、难熔金属氮化物、或难熔金属硅化物中的至少一者，含有Pt的所述催化剂以及所述析氧反应催化剂。
[0097]本发明的优点和实施例进一步通过以下实例说明，但这些实例中提及的特定材料及其量以及其它条件和细节不应视为不当地限制本发明。除非另外指明，否则所有的份数和百分率均按重量计。
[0098]MEA 制备
[0099]实例所用的所有MEA是采用标称当量重量为825的全氟化磺酸膜(购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company，St.Paul，MN))制备的。膜具有约24微米的厚度。通过使用本领域已知的方法，由分散型Pt催化剂(0.4mg/cm2负载)制备阴极催化剂层。通过在碳纸电极背衬层(可购自日本东京的三菱丽阳株式会社(Mitsubishi Rayon Corp.,Tokyo,Japan))的一侧上涂布气体扩散微层来制造气体扩散层(GDL)，其中碳纸电极背衬层已经用聚四氟乙烯进行处理(以商品名“TEFLON”由特拉华州威明顿的杜邦公司销售(E.1.duPont de Nemours，Wilmington，DE))，以改善其疏水性。
[0100]在制备下列实例和比较例中所述的阳极催化剂时，通过使用本领域熟知的方法制备对应的5层MEA。
[0101]MEA评估方法I
[0102]下述实例I和实例2以及比较例安装在50cm2电池中，具有四重蛇纹流场，在约10%的压缩下，按照脚本协议操作进行磨合和燃料电池性能试验。试验站可购自新墨西哥州阿尔伯克基的燃料电池技术公司(Fuel Cell Technology，Albuquerque，NM)。针对该试验方法，析氧反应(OER)催化剂起到阴极的作用，并且进行一系列约14个热循环，以磨合OER催化剂和MEA。电池的设定点为75°C的电池温度，进口露点为68°C时800sccm(标准立方厘米每分钟)氢气的阳极流，进口露点为68°C时1800sccm空气的阴极流，其中出口处于环境压力下。在热循环期间，介于0.9-0.3伏之间进行三次动电位扫描，使被试验的MEA运行。据发现，“热循环”有助于清除杂质，并且快速提升薄膜电极的性能。
[0103]然后，评估阳极催化剂的OER效果耐久性。OER效果耐久性可表示为OER催化剂能在给定的电流下将电压维持在预定水平以下的时间。在70 °C下湿润至全饱和度的氮气中评估OER效果耐久性。
[0104]通过使用两个不同的专用质量流量控制器将反应物阳极(0ER催化剂)从氢气变换成空气(其中氧气为反应物)以实现气体切换，同时所有其他试验站参数都保持恒定不变:电池温度68°C，阴极空气流1800sccm空气，入口 RH70%、以及仪表出口压力138kPa。这与其中阳极反应物气体为氢气时的正常燃料电池使用形成对比。启动/关闭(SU/SD)期间对阳极和/或阴极造成的损坏程度取决于一种阳极气体转换成另一种阳极气体的次数。当阳极气体由氢气转变为空气(氧气)时，电池两端的电压从约0.9伏降到O伏。气体流量由保持20秒的280sccm转换为保持15秒的800sccm，然后再换回去。在该特定试验下，重复该顺序直到达到所需的次数的气体切换事件，以下简称为气体循环。在按方法I测试的实例中，气体切换次数为400。
[0105]MEA评估方法II
[0106]如下所述制备的实例3和实例4的MEA安装在50cm2电池中，按照脚本协议操作，并且磨合，如在燃料电池组中一样。磨合期包括在下列条件下操作约三小时:电池温度60°C，入口露点60°C下2(slpm)阳极