专利名称：催化剂组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种支撑在金属氧化物的基底毛状物(substrate hairs)上的催化剂层。
背景技术：
在使针对汽车应用的燃料电池(FC)技术商业化时，可靠性和工作寿命是重要的考虑因素。在使燃料电池车辆成功商业化时，与催化剂耐久性一样重要的是催化剂活性。对于PEMFC应用的高度活性和耐久的催化剂的开发仍然是项重要的挑战。
发明内容
在一个实施例中，一种催化剂组件包括基底，包括基底基体和从基底基体向外延伸的多个基底毛状物，基底基体包括金属M，所述多个基底毛状物包括金属M的氧化物；催化剂膜，接触基底的至少一部分。所述多个基底毛状物中的至少一部分可以以10纳米至500纳米的平均距离彼此分隔开。所述多个基底毛状物中的至少一部分可以具有10纳米至200纳米的平均厚度尺寸。所述多个基底毛状物中的至少一部分可以具有0. 05微米至20微米的平均长度尺寸。所述多个基底毛状物可以包括基于所述多个基底毛状物的总重量的90wt %的金属氧化物。基底基体可以包括在第一方向上沿长度方向延伸的第一分隔线和在第二方向上沿长度方向延伸的第二分隔线以形成具有开口的网格，每个开口通过相邻对的第一分隔线和相邻对的第二分隔线结合，所述多个基底毛状物从第一分隔线和第二分隔线中的至少一个延伸。基底基体可以包括分隔开的基底基体基片，所述多个基底毛状物接触分隔开的基底基体基片中的至少一个。催化剂膜的至少一部分可以包括第一催化剂原子层、暴露的第二催化剂原子层以及位于第一催化剂原子层和第二催化剂原子层之间的多个中间催化剂原子层，其中，催化剂原子层的总数为2至20个原子层。催化剂膜可以接触基底基体和基底毛状物二者。在另一实施例中，一种形成催化剂组件的方法包括将催化剂膜沉积到基底上，基底包括基底基体和从基底基体径向和/或向外延伸的多个基底毛状物，基底基体包括金属M，所述多个基底毛状物包括金属M的氧化物。所述方法还可以包括通过使包括金属M的原始基底基体经受氧化，使得包括在原始基底基体的一部分内的金属M被氧化形成金属M的氧化物，来形成多个基底毛状物，其中，原始基底基体的其余的未被氧化的部分变为基底 基体。可以利用升高的温度执行氧化。可以利用增加的湿度执行氧化。可以利用气体流执行氧化。可以利用包括氧、氮和二氧化碳中的至少一种的气体流执行氧化。可以在接触用于氧化的原始基底基体之前对气体流进行增湿。
图I描绘了根据一个或多个实施例的包括催化剂层的电极组件；图2A描绘了图I中的催化剂层的放大透视图；图2B描绘了图2A中的具有基底毛状物的催化剂层的放大图；图2C I描绘了图2B中的催化剂层的放大剖视图；图2C2描绘了图2B中的催化剂层的另一放大剖视图；图3描绘了用来形成图2B中的基底毛状物的热氧化工艺的非限制性示例；图4A至图4F以不同程度的放大倍率描绘了对于图3形成的基底毛状物；图5A描绘了根据一个或多个其它实施例的包括多个分隔开的催化剂区域的催化剂层；图5B描绘了图5A中的一个催化剂区域的放大图；图5C描绘了图5B中的催化剂区域的放大图；图6A至图6C描绘了图5A中的分隔开的催化剂区域的其它示图；图7描绘了采用根据图5A和图6A至图6C的催化剂区域的电化学电池的剖视图。
具体实施例方式按照所要求的，在此公开了本发明的详细实施例；然而，应该理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的可以以各种可替换的形式实施的示例。附图不一定是按照比例的；会夸大或最小化一些特征，以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体的结构和功能的细节并不被解释为限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基准。另外，除了另外特别地指明的情况，在描述本发明的较宽范围时，在说明书和权利要求书中的所有数量应被理解为由词语“大约”来修饰。另外，除非与之相反地特别地指出，否则对与本发明有关的作为适合于或优选于特定目的的一组或一类材料的描述是指该组或该类中的任意两个或更多个成分的混合物可以同样地适合或优选。燃料电池由于其高的能量效率和燃料灵活性的潜力而被作为运输工具的动力源。然而，由于燃料电池催化剂的高成本，导致燃料电池的广泛商业化受到限制。燃料电池催化剂成本高的一个原因是由于对催化剂自身的使用不充分。作为示例，传统的燃料电池采用支撑在多孔碳支撑体上的催化剂纳米颗粒。这些催化剂纳米颗粒可以包括催化剂金属的几百乃至更多的原子。在这些催化剂纳米颗粒中，纳米颗粒中只有一些表面原子层易到达燃料电池反应物并且保持电化学反应的活性，而位于纳米颗粒中部的大部分催化剂原子仍然难以接近并由此基本上为非活性。此外，传统催化剂的使用不充分也可能是由于这些催化剂纳米颗粒中固有的催化剂老化而造成的。催化剂老化可能通过这些机理中的一种或多种来进行通过Oswald熟化工艺的催化剂溶解和再沉积；通过碳支撑体上的催化剂纳米微晶迁移的催化剂纳米颗粒的聚结和团聚；由诸如催化剂颗粒从碳支撑体脱离的碳支撑体腐蚀导致的催化剂脱离和失去 活性；和/或由于燃料电池的高端操作尤其是在高温下的操作引起的催化剂团聚。因为催化剂纳米颗粒根据其尺寸可以具有是对应的催化剂块体的熔点的几分之一的熔点，因此，催化剂纳米颗粒相对而言更加趋于团聚和溶解。这些机理可能导致电化学活性面积的损失和电化学电池的性能的劣化。在不应局限于任何具体理论的情况下，认为老化机理可能是源自于与纳米颗粒的相对小的尺寸相关联的高表面能，因此纳米颗粒自身趋于聚集并形成较大的颗粒来获得较低(且更稳定)的能量水平。与某些传统燃料电池系统相关的另一局限性是无效的溢流控制(floodingcontrol)。作为示例，包括氧气/氢气、水和质子的某些反应物不能轻松地穿过催化剂片移动，结果，几乎不发生电化学反应或没有发生电化学反应。另外，即使一些氧气、氢气和质子穿过催化剂片移动，产生的水分子也不能轻松地穿过催化剂片移动，因此，经常发生水溢流。如将在下面更详细地描述的本发明的一个或多个实施例解决了上面提到的与传统燃料电池催化剂相关的问题中的一些问题。根据本发明的一个方面，提供了一种电极组件。在一个实施例中，并且如在图I中 所描述的，可将电极组件构造为用作包括质子交换膜102和催化剂层104的催化剂涂覆膜100。可选择地，电极组件可用作包括气体扩散层106和催化剂层104的气体扩散电极100’。要注意的是，电极组件100、100’可同样应用于质子交换膜102的另一侧，例如，包括催化剂层104’和气体扩散层106’以用作另一电极。这里，催化剂层104也可称作催化剂组件。图2A描绘了催化剂层104的一部分的放大图，催化剂层104包括在第一方向AA’上沿长度方向延伸的第一分隔线202和在第二方向BB’上沿长度方向延伸的第二分隔线204，从而形成限定多个开口 206的网格200。图2B描绘了图2A中的网格200的截面“aa”的放大图，示出了从网格200突出的多个基底毛状物210。多个基底毛状物210的至少一部分可以沿着不同于方向AA’或BB’的方向CC’。在某些情况下，基底毛状物210从表面212径向延伸，如图2B所示。基底毛状物210可以在网格200的任一合适的表面上生长，以提供另外的催化表面区域。在某些情况下，网格基底200的两个以上的平面层可以彼此对齐，以提供另外的催化表面区域。每个开口 206通过相邻对的第一分隔线202和相邻对的第二分隔线204结合，基底毛状物210从第一分隔线202和第二分隔线204中的至少一个延伸。在又一实施例中，开口 206具有10微米至70微米的平均平面线性尺寸，其中，平面线性尺寸是每个开口 206的周边上的任意两个点之间的最大的线性距离。在不受任何具体理论限制的情况下，认为通过限制水积聚在开口 206中和开口 206周围并由此减少了水溢流蔓延到邻近的开口 206中，这样大小的开口进一步改善了水管理。此外，任何积聚的水可以通过毛细作用带走穿过⑶L，从而进一步增强了水管理。开口 206可以设置成使包括通常在燃料电池电化学反应中涉及的气体和液体的特定燃料电池反应物通过。燃料电池反应物根据燃料电池的类型包括许多种类。氢燃料电池反应物的非限制性示例包括氧气、氢气、氧离子、氢离子和水分子。开口 206可以采用任何合适的几何形状。形状的非限制性示例包括圆锥形和棱锥形。在又一实施例中，开口 206可以填充有提供另外的质子或离子连通性的离聚物，从而有助于质子传递或者可以为气体向下扩散以到达膜而留下空间。当用离聚物填充开口时，离子电荷载流体或质子可以被带到催化剂层(网格层)的发生电化学反应处的气体扩散层侧。如果没有用离聚物填充开口，则反应气体必须改为朝着与催化剂层相邻的膜向下行进，以与离子电荷载流子或质子相遇而反应。在又一实施例中，开口 206可以填充有离聚物和多孔碳的混合物，以提供另外的离子、电子传导率并且有助于水管理和反应物运送。是否应当用离聚物填充开口 206是设计问题。如果用离聚物填充开口 206，则离子电荷载流子和/或质子可以被带到与GDL层相邻的可发生电化学反应的催化剂层。如果网格基底200相对厚，则这种设计会适宜，其中，离聚物的存在可以补偿离子电荷载流子和/或质子将要从网格基底200的一侧行进到另一侧的相对较长的通道。另外，这种设计可更适宜于低温燃料电池，在低温燃料电池中，产物水可以形成可通过⑶L去除的液滴。如果没有用离聚物填充开口，则为了使反应发生，反应气体必须沿孔向下扩散到达富含离子电荷载流子和/或质子的膜。在又一实施例中，网格200被设置成具有25%至75%的孔隙率，或者更具体地讲，具有35%至65%的孔隙率。术语“孔隙率”可以是指开口 206相对于催化剂层104的平面面积的百分数。孔隙率可以是开口和格子的尺寸、形状和个数以及网格基底200的厚度的函数。作为组合参数，可以将孔隙率调整成满足适于某些应用的特定催化剂负载量需求。此夕卜，当网格基底200相对厚时，可以通过在开口的内壁(例如，与网格基底200的平面垂直)上生长或沉积催化剂来进一步增加催化剂层的有效催化活性区域，而不必增大或减小网格基底200的孔隙率。因此，根据本发明，催化剂层104可包括基底200，基底200包括基底基体(未示出)和从基底基体向外延伸的多个基底毛状物210，其中，基底基体包括金属M，基底毛状物210包括金属M的氧化物。基于基底毛状物210的总重量，基底毛状物210中的金属M的氧化物的量可以为90wt%。返回参照图2A，催化剂层104还包括与多个基底毛状物210和网格200中的至少一个重叠接触的催化剂膜208。在某些特定的情况下，催化剂膜208接触第一分隔线202和第二分隔线204的至少一部分及多个基底毛状物210的至少一部分。催化剂膜208可以与网格200、基底毛状物210或者可能二者直接接触。具体地讲，催化剂膜208可以与基底的基底基体(未示出)和基底毛状物210两者接触。在任一情况下，催化剂膜208可以是二维(2D)可扩展的。如在图2C1和图2C2中所描绘的，催化剂膜208可以包括催化剂原子220的以标号208a总体示出的第一原子层、催化剂原子220的以标号208c总体示出的暴露的第二原子层以及催化剂原子220的位于第一原子层208a和第二原子层208c之间的以标号208b总体示出的多个中间原子层，原子层208a至208c的总数为2至50个原子层、2至25个原子层、2至20个原子层。原子层208a至208c中的至少一部分均处于(111)晶向、(110)晶向和(001)晶向中的至少一种。在原子层208a至208c的每个中，催化剂原子220以规则的晶体结构彼此相邻。在这种关系中，催化剂原子220横向(例如,沿X方向和Y方向)延伸的尺寸大于厚度尺寸Z。横向尺寸诸如尺寸X和Y可以至少为10纳米、20纳米、30纳米、40纳米、50纳米。作为示例，紧密堆积时的Pt原子的原子间距离为大约0. 27nm。因此，Pt原子的10个原子层为大约2. 7nm。
返回参照图2C1和图2C2，2D可扩散催化剂膜208以近散体(pseudo-bulk)构造存在，使得催化剂金属相对于传统的纳米颗粒而言表现得更像块状金属。在这种近散体构造中，催化剂膜208呈现为相对于z轴而言在X轴和y轴扩展。在某些情况下，沿着z轴的厚度尺寸可以在I至20个原子层的范围内、2至16个原子层的范围内或者4至10个原子层的范围内。
基底毛状物210可以具有包括圆形和诸如三角形或矩形的多边形的形状在内的任何合适的横截面形状。基底毛状物210的平均长度尺寸与平均横截面尺寸之间可以具有任何合适的长宽比。平均长度尺寸与平均横截面尺寸的长宽比可以不小于1、10、50、100、150或200且不大于10000、5000、1000或500。基底毛状物的相邻对的基底毛状物之间可以以某一平均距离彼此分隔开。平均距离可以不小于I纳米、5纳米、10纳米、25纳米、50纳米、75纳米、100纳米或150纳米且不大于10000纳米、5000纳米、1000纳米、500纳米或250纳米。基底毛状物210可以通过热氧化形成。在Journal of Industrial andEngineering Chemistry (工业与工程化学)，15(2009),第 860-864 页，Lim 等人的“Formation of niobium oxide nanowires by thermal oxidation (通过热氧化形成银氧化物纳米线)”一文中可以找到热氧化的合适方法。可以易于使用该说明性方法来生长基 底毛状物210。为达到提供通过热氧化形成基底毛状物的技术支持的程度，Lim等人一文中的相关内容通过引用包含于此。与示例I相关的图3描绘了可以通过其产生基底毛状物的热氧化工艺的非限制性示例。图4A至图4F以不同程度的放大倍率描绘了由热氧化工艺产生的基底毛状物的形状和尺寸。在这种关系中，可以选择耐腐蚀且有经济效益的金属或金属合金材料来形成基底200。可以对基底200全部或局部地进行热氧化以在基底200上直接形成金属氧化物的毛状物。金属氧化物的类型和特性可以根据对基底200所选择的金属或金属合金材料而改变。此外，可以根据对热氧化所选择的氧化参数来进行进一步调整毛状物210的生长图案、长度和宽度以及毛状物210之间的间隔。另外，毛状物210的生长直接从基底200开始，几乎可以将毛状物210看作是与基底200 —体的并且相对地更耐久，从而抵抗在将使用毛状物的环境下发生的化学反应和气体流。因此，在提供适于用在特定的化学和电化学反应环境下以及存在腐蚀问题和以催化剂的消耗减少为目标的应用的催化剂支撑基底方面，本发明在一个或多个实施例中提供了能量和成本有效的方法。基底毛状物210可以以10纳米至500纳米、50纳米至500纳米、100纳米至400纳米、100纳米至300纳米、200纳米至500纳米、300纳米至500纳米或者400纳米至500
纳米的平均距离彼此分隔开。基底毛状物210的平均厚度尺寸可以为10纳米至500纳米、10纳米至200纳米、10纳米至150纳米、10纳米至100纳米、10纳米至75纳米、10纳米至50纳米、25纳米至200纳米、50纳米至200纳米、75纳米至200纳米、100纳米至200纳米、125纳米至200纳米或者150纳米至200纳米。基底毛状物210的平均长度尺寸可以为0. 05微米至20微米、0. 5微米至20微米、0. 5微米至15微米、0. 5微米至10微米、0. 5微米至5微米、I微米至20微米、2. 5微米至20微米、5微米至20微米、7. 5微米至20微米、10微米至20微米、12. 5微米至20微米或者15微米至20微米。在又一实施例中，并且如在图5A至图5C中所描绘的，催化剂层104可以构造为多个分隔开的基片(patch) 504。如在图5A至图5C中所描绘的，分隔开的基片504中的任何一个可以包括基底区域500，多个基底毛状物210基本上从基底区域500向外延伸。图2C1中示出的催化剂原子220可以沉积到基底区域500和/或多个毛状物210上以形成催化剂膜 208。在又一实施例中，并且如在图6A至图6C中所描绘的，像第二催化剂层504c —样，第一催化剂层504a也可以被类似地构造成包括沿厚度方向或沿与催化剂区域504的平坦表面基本交叉的方向向外延伸的多个基底毛状物210。在这种构造中，存在于第一催化剂层504a上的基底毛状物210和存在于第二催化剂层504c上的基底毛状物210可以彼此远离。分隔开的基片504可以为任何适合的形状和尺寸。在某些情况下，分隔开的基片504均具有接触诸如质子交换膜(PEM)或气体扩散层(GDL)的电化学膜的表面，所述表面具有表面尺寸。在这种关系中，表面尺寸为位于该表面的最外边界线上的任何两个点之间的最大线性距离。分隔开的基片504均具有小于表面尺寸的厚度尺寸。表面尺寸相对于厚度尺寸的长宽比大于1，在某些情况下，所述长宽比的值不小于5、不小于15、不小于25、不小于50、不小于75或不小于100且不大于5000、不大于2500、不大于1500、不大于1000、不大 于750、不大于500或不大于250。在又一实施例中，并且如在图7中所描绘的，图6A至图6C的催化剂区域504可以设置在质子交换膜(PEM) 702和气体扩散层(⑶L)704之间，其中，催化剂区域504的第一催化剂壳层和第二催化剂壳层分别与PEM 702和⑶L 704接触。在一个或多个实施例中，本发明的优点在于热氧化是在增加基底表面积时产生基底毛状物的通用且简单的方法。因此，热氧化工艺可以提供简捷的路径来在任何合适的基底上形成纳米结构。此外，可以通过氧化参数来调整纳米结构尺寸、生长密度和其它特性，从而可以获得特定的表面积值。非限制性的氧化工艺参数可以包括温度分布/历史、基底材料和表面精加工、基底上方的气体流的类型和速率以及湿度。例如，可以通过调整氧化持续时间来获得不同尺寸的基底毛状物。在一个或多个实施例中，本发明的优点在于可以利用热氧化来产生抵抗包括燃料电池在内的大多数电化学装置的典型的腐蚀环境的纳米结构的金属氧化物。在这种关系中，某些金属及其对应的氧化物相对地尤其更适于提供燃料电池中的另外的催化区域。这里，需要指出的是根据本发明的适于提供燃料电池中的另外的催化剂区域的金属可以包括拟金属(pseudo metal),例如，Si ;金属对应的氧化物可以包括这种拟金属的氧化物,例如，Si02。这些金属的非限制性示例包括硅(Si)、铁(Fe)、钨(W)、银(Nb);金属对应的氧化物的非限制性示例包括SiO2、Fe2O3、WOx、Nb0、Nb02和Nb205。对于可用的宽范围的用于生长纳米结构的热氧化的合适的金属和半导体材料，认为本发明在使催化表面积增大的设计窗口宽泛方面是有效的。例如，可以对铌进行热氧化来形成铌氧化物基底毛状物。认为铌氧化物在电化学环境下非常稳定，并且铌氧化物在很大程度是耐腐蚀的。在一个或多个实施例中，本发明的优点在于热氧化可以有助于实现期望的催化剂和基底相互作用。利用在此描述的热氧化方法，可以采用氧化物和催化剂支撑相互作用产生高表面积的基底；通过例如电子结构和支撑体与催化剂之间的晶格失配相互作用，或者通过促进因催化剂与支撑体之间的相互作用引起的催化剂的有利晶面的生长，产生更具活性的催化剂。通过使用表面能更高的支撑体金属氧化物材料，可以与使支撑体上的催化剂成核相反，而在支撑体上产生更共形的催化剂的涂层。结果，支撑体上的催化剂的共形涂层使得真正的薄膜具有最小的且均匀的厚度，从而减少了必要的催化剂负载量。
在一个或多个实施例中，本发明的优点在于这样形成的纳米结构还可以具有一个或多个处理涂层，以增强催化剂/基底相互作用和/或促进催化剂生长。例如，可以用聚合物或诸如铌氧化物的其它合适的材料涂覆纳米结构以增强对腐蚀的耐受性。一个或多个处理涂层可以包括聚合物、金属、金属氧化物和/或半导体，以增强耐久性/耐腐蚀性或者促进在催化剂上形成期望的面。处理涂层可以足够厚，例如，为10个以上的原子层，以减弱氧化物下层的任何潜在的电子和结构效应。同样，处理涂层可以足够薄，例如，小于10个原子层，以利于与下面氧化物的相互作用。基底毛状物210可以应用于在2010年4月29号提交的序号为12/770，084、题目为“catalyst layer having thin film nanowire catalyst and electrode assemblyemploying the same (具有薄膜纳米线催化剂的催化剂层和采用其的电极组件)”的美国专利中请中描述的薄膜网催化剂(TFMC)，该中请的全部内容通过引用包含于此。基底毛状物210可以应用于在2010年4月29日提交的序号为12/770，277、题目为 “fuel cell electrode assembly and method of making the same (燃料电池电极组件及其制造方法)”的美国专利申请中描述的薄膜阵列催化剂(TFAC)，该申请的全部内容通过引用包含于此。示例将针对铜氧化物的基底毛状物在此详细描述热氧化方法。然而，理解的是，所述方法可应用于其它各类的纳米基底毛状物的生产，并且可以基于任何其它适合的金属和氧化物材料。示例I-出于说明性的目的，仅仅使用了一个铜基底，并且使用空气作为入口气体。检查了入口气体湿度和温度对基底毛状物上的Cu的构造的影响。还检查了其上生长有纳米线的两种类型的网格基底。I号网(mesh#l)或者相对粗糙的网是由McMaster Carr供应的铜织物线布网，尺寸为100 X100 (指网中有多个开口，这里是指网中有IO4个开口 /孔)，平方尺寸为0.006"，线直径为0.0045"，开口区域百分比为30%。2号网一相对精细的网是通过电子形成(e-forming)提供的铜网，尺寸为750X 750，线直径为0. 00034"。对于该测试，在400°C设定温度，氧化时间为4个小时，使用I号网。在测试之前对网进行酸洗并用蒸馏水洗净。使用不干燥的实验室空气，不提供外部增湿作用。高氧压和/或空气中水蒸汽的存在可以促使氧化环境的形成，这可以有助于形成Cu氧化物基底毛状物。气-液-固(VLS)和/或气-固(VS)可以用来促进在气相下基底毛状物的生长。如在图4A至图4F中所描绘的，生长的基底毛状物看起来直径为大约50nm_100nm，中心到中心(c/c)距离为200nm-300nm,长度达5微米。直径为100nm、c/c距离为200nm和长度为5微米的基底毛状物的六边形生长阵列将产生平面区域的40. 25cm2/cm2的表面积。假设Cu在基底上随时间线性生长，则可以将氧化时间缩短到大约I. 2小时，从而在平面区域中对应于12. 8cm2/cm2生长长度为I. 5微米的基底毛状物。为了获得更高的表面积，对应于52cm2/cm2的平面区域，基底毛状物可以生长到6. 5微米的长度，氧化时间可以延长到5. 2小时左右。假设在测试时生长的基底毛状物不必以六边形方式生长，则该表面积分析可以提供的仅仅是近似值。通常，该近似分析表明利用生长的基底毛状物的直径和密度，可实现所需的表面积增长。
在第二测试中，将温度升高到550°C，并且将氧化时间缩短到大约2小时。使用2号网。在测试之前对网进行酸洗并用蒸馏水进行洗净。应用外部加湿。基于测试，看起来升高的温度、缩短所需的氧化持续时间和/或使用外部加湿有助于促进更精细的CuO基底毛状物的生长。在不应局限于任何具体理论的情况下，认为CuO基底可以基于气固(VS)机理生长，其中，水分子有助于影响在氧化过程中氧分子在金属表面上的吸附和分解。水分子的形成还会受到在氧化环境下氮和其它气体的存在的影响。虽然上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意图描述本发明的所有可能 的形式。相反，在本说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的，应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种改变。另外，各种实施实施例的特征可以进行组合以形成本发明的进一步的实施例。
权利要求
1.一种催化剂组件，所述催化剂组件包括基底，包括基底基体和从基底基体向外延伸的多个基底毛状物，基底基体包括金属M， 所述多个基底毛状物包括金属M的氧化物；催化剂膜，接触基底的至少一部分。
2.如权利要求I所述的催化剂组件，其中，基底毛状物以10纳米至500纳米的平均距尚彼此分隔开。
3.如权利要求I所述的催化剂组件，其中，基底毛状物具有10纳米至200纳米的平均厚度尺寸。
4.如权利要求I所述的催化剂组件，其中，基底毛状物具有0.05微米至20微米的平均长度尺寸。
5.如权利要求I所述的催化剂组件，其中，基于基底毛状物的总重量，金属氧化物的量为 90wt%o
6.如权利要求I所述的催化剂组件，其中，基底基体包括在第一方向上沿长度方向延伸的第一分隔线和在第二方向上沿长度方向延伸的第二分隔线以形成具有开口的网格，每个开口通过相邻对的第一分隔线和相邻对的第二分隔线结合，所述多个基底毛状物从第一分隔线和第二分隔线中的至少一个延伸。
7.如权利要求I所述的催化剂组件，其中，基底基体包括分隔开的基片，所述多个基底毛状物接触分隔开的基片中的至少一个。
8.如权利要求I所述的催化剂组件，催化剂膜包括第一催化剂原子层、暴露的第二催化剂原子层以及位于第一催化剂原子层和第二催化剂原子层之间的多个中间催化剂原子层，其中，催化利原子层的总数为2至20个原子层。
9.如权利要求I所述的催化剂组件，其中，催化剂膜接触基底基体和基底毛状物。
全文摘要
本发明公开了一种催化剂组件。在一个实施例中，催化剂组件包括基底，包括基底基体和从基底基体向外延伸的多个基底毛状物，基底基体包括金属M，所述多个基底毛状物包括金属M的氧化物；催化剂膜，接触基底的至少一部分。
文档编号H01M4/90GK102629691SQ20121003097
公开日2012年8月8日 申请日期2012年2月6日 优先权日2011年2月4日
发明者阿里瑞扎·佩支曼·施凡尼亚 申请人:福特全球技术公司