本發(fā)明涉及多孔碳支撐體及利用其的用于燃料電池的催化劑。支持本發(fā)明的國家研究研發(fā)事業(yè)如下。課題固有編號：1711182201課題編號：2021m3h4a1a02049886部門名：科學技術信息通信部課題管理(專業(yè))機構名：韓國研究財團研究事業(yè)名：納米材料技術開發(fā)/先導型研究課題名：基于低溫工藝的高結晶性的多孔碳載體合成技術開發(fā)貢獻率：0.5課題執(zhí)行機關名：the?carbon?studio公司研究時間：2023年1月1日～2023年12月31日課題固有編號：1415186363課題編號：20020437部門名：產業(yè)通商資源部課題管理(專業(yè))機構名：韓國產業(yè)技術企劃評價院研究事業(yè)名：納米融合創(chuàng)新產品技術開發(fā)研究課題名：基于mea鉑金使用量0.2gkw以下鉑金合金納米催化劑生產的氫氣電動車燃料電池模塊技術開發(fā)貢獻率：0.5課題執(zhí)行機關名：the?carbon?studio公司研究時間：2023年1月1日～2023年12月31日
背景技術：
1、作為可以替代化石能源的能量源，能源效率高且環(huán)保的聚合物電解質膜燃料電池(pemfc；polymer?electrolyte?membrane?fuel?cell)正備受關注。
2、pemfc作為利用催化劑以通過氫氣和氧氣的電化學反應產生電力的發(fā)電系統(tǒng)，具有包括膜-電極組件(mea；membrane-electrode?assembly)和雙極板(bipolar?plate)的單元電池堆疊的結構。mea具有在陽極和陰極之間插入陽離子交換膜(統(tǒng)稱為聚合物電解質膜)的結構。
3、決定燃料電池性能的重要因素是用于形成mea的電極(陽極、陰極)的催化劑，一般是將鉑金系催化劑顆粒負載于多孔碳載體來使用。
4、多孔碳載體不僅支撐催化劑顆粒而且還影響催化能力。舉一個例子，催化劑顆粒的負載量由碳載體的比表面積決定，并且根據(jù)碳載體的劣化程度，燃料電池整體的穩(wěn)定性和耐久性也受到影響。最重要的是，碳載體的氣孔結構對負載的催化劑顆粒的分散程度、催化劑顆粒的尺寸、載體中的催化劑的位置、氣體擴散率、淹沒發(fā)生程度，根據(jù)燃料電池運行條件(舉一個例子，高溫低加濕條件等)的發(fā)電性能等有很大影響，因此正在展開旨在控制碳載體氣孔尺寸和結構的各種研究。
5、然而，目前對于多孔碳載體的有利氣孔結構仍不僅存在包含相互對立的多種解釋，而且尚未確立有利的氣孔結構。
技術實現(xiàn)思路
1、【要解決的問題】
2、本公開的一個方面在于提供活用為燃料電池催化劑支撐體時可以表現(xiàn)出改善的質量活性度(mass?activity)的多孔碳體。
3、本發(fā)明的課題不限于上述內容。本發(fā)明所屬領域的普通技術人員可以毫無困難地從本發(fā)明說明書的整體內容中理解本發(fā)明的附加課題。
4、【技術解決方法】
5、根據(jù)一個公開的多孔碳體滿足以下物性：
6、物性1：由基于哈金斯-朱拉(harkins-jura)式基礎的bjh(barrett-joyner-halenda，巴雷特-喬伊納-哈倫達)法的氮氣解吸等溫線(n2desorption?isotherm)獲得的尺寸為2nm以上至5nm以下的氣孔的表面積為100m2/g至500m2/g，
7、物性2：由基于哈金斯-朱拉(harkins-jura)式基礎的bjh法的氮氣解吸等溫線(n2desorption?isotherm)獲得的尺寸為2nm以上至100nm以下的氣孔的表面積為200m2/g至1500m2/g，
8、物性3：氮氣吸附/解吸等溫線(n2?adsorption-desorption?isotherm)具有滯后回線，并且在0.3至1.0的相對壓范圍內，從根據(jù)相對壓的氮氣解吸等溫線的值減去氮氣吸附等溫線的值的值的圖，即增量圖至少具有第一極大點和第二極大點，并且位于較低相對壓處的第一極大點值小于位于較高相對壓處的第二極大點值。
9、一個具體例中，所述第一極大點值除以第二極大點值的極大點比可以是0.10至0.95。
10、一個具體例中，所述第一極大點位于相對壓p/p0為0.4以上至低于0.9的范圍，所述第二極大點可以位于相對壓p/p0為0.9以上至低于1.0的范圍。
11、一個具體例中，所述第一極大點位于相對壓p/p0為0.45以上至0.80的范圍，所述第二極大點可以位于相對壓p/p0為0.93以上至0.98的范圍。
12、一個具體例中，所述氮氣吸附/解吸等溫線中，相對壓p/p0為0.9至1.0區(qū)域中的滯后回線面積除以相對壓p/p0為0.4至0.9區(qū)域中的滯后回線面積的面積比可以是0.1至2.0。
13、一個具體例中，所述面積比可以是0.1至1.5。
14、一個具體例中，多孔碳體還可以滿足以下物性4：
15、物性4：由x射線衍射法測得的平均層上間距d002為0.335nm至0.350nm。
16、一個具體例中，多孔碳體還可以滿足以下物性5：
17、物性5：由x射線衍射法測得的a軸方向晶格常數(shù)la為4nm至12nm。
18、一個具體例中，所述滯后回線閉合點的相對壓p/p0可以是0.45以下。
19、一個具體例中，所述增量圖中，位于所述第一極大點與第二極大點之間的極小點的值可以是所述第一極大點值的15％至90％。
20、一個具體例中，所述多孔碳體可以是摻雜有異種元素的多孔碳體。
21、根據(jù)一個公開的用于燃料電池的催化劑包括上述多孔碳體以及負載于所述多孔碳體的催化劑物質。
22、根據(jù)一個公開的用于燃料電池的催化劑層包含上述催化劑以及離聚物。
23、本發(fā)明包括包含上述催化劑的聚合物電解質膜燃料電池。
24、【發(fā)明效果】
25、根據(jù)一個公開的多孔碳體具有固有的氣孔結構，進而在活用為燃料電池催化劑支撐體時，可以表現(xiàn)出改善的質量活性度。
26、根據(jù)一個具體例的多孔碳體由于固有的氣孔結構，因此燃料電池的反應物和生成物均可以順暢的物質移動，進一步氫離子也可以順暢的移動，進而在活用為燃料電池催化劑支撐體時，可以表現(xiàn)出改善的質量活性度。
27、根據(jù)另一個具體例的多孔碳體由固有的氣孔結構具有改善的質量活性度的同時具有高結晶性，進而在活用為燃料電池催化劑支撐體時，可以表現(xiàn)出改善的耐久性。
28、本發(fā)明的多樣且有益的優(yōu)點和效果不限于上述內容，并且在解釋本發(fā)明的具體例的過程中將更加容易理解。
1.一種多孔碳體，其滿足以下物性：
2.根據(jù)權利要求1所述的多孔碳體，其中，
3.根據(jù)權利要求1所述的多孔碳體，其中，
4.根據(jù)權利要求3所述的多孔碳體，其中，
5.根據(jù)權利要求1所述的多孔碳體，其中，
6.根據(jù)權利要求5所述的多孔碳體，其中，
7.根據(jù)權利要求1至權利要求6中任一項所述的多孔碳體，其中，
8.根據(jù)權利要求1至權利要求6中任一項所述的多孔碳體，其中，
9.根據(jù)權利要求1至權利要求6中任一項所述的多孔碳體，其中，
10.根據(jù)權利要求1至權利要求6中任一項所述的多孔碳體，其中，
11.根據(jù)權利要求1至權利要求6中任一項所述的多孔碳體，其中，
12.一種用于燃料電池的催化劑，其包括：
13.一種用于燃料電池的催化劑層，其包括：
14.一種聚合物電解質膜燃料電池，其包括：