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TWI774325B - 燃料電池之混合觸媒、其製備方法、使用其形成電極之方法以及包括其之膜電極組合 - Google Patents

燃料電池之混合觸媒、其製備方法、使用其形成電極之方法以及包括其之膜電極組合 Download PDF

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TWI774325B
TWI774325B TW110114018A TW110114018A TWI774325B TW I774325 B TWI774325 B TW I774325B TW 110114018 A TW110114018 A TW 110114018A TW 110114018 A TW110114018 A TW 110114018A TW I774325 B TWI774325 B TW I774325B
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孔絡園
李主聖
南暻植
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南韓商可隆股份有限公司
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Abstract

揭露一種混合觸媒、其製備方法、使用其形成電極之方法以及包括其之膜電極組合，其中所述混合觸媒在適合於製造具有所需效能及耐久性的電極及膜電極組合的預定範圍內具有均勻的物理性質。所述混合觸媒包含：第一觸媒，包括第一載體及分散於所述第一載體上的第一催化金屬顆粒，所述第一觸媒具有第一BET表面積及第一總孔體積；以及第二觸媒，包括第二載體及分散於所述第二載體上的第二催化金屬顆粒，所述第二觸媒具有不同於所述第一BET表面積的第二BET表面積及不同於所述第一總孔體積的第二總孔體積。

Description

燃料電池之混合觸媒、其製備方法、使用其形成電極之方法以及包括其之膜電極組合
本揭露是有關於一種燃料電池之混合觸媒、其製備方法、使用其形成電極之方法以及包括其之膜電極組合。更具體而言，本揭露是有關於一種混合觸媒、其製備方法、使用其形成電極之方法以及包括其之膜電極組合，其中所述混合觸媒在適合於製造具有所需效能及耐久性的電極及膜電極組合的預定範圍內具有均勻的物理性質。
聚合物電解質膜燃料電池（polymer electrolyte membrane fuel cell，PEMFC）由於其高能量效率及環境友好性正作為能夠替代化石燃料的下一代能源而備受關注，所述聚合物電解質膜燃料電池利用單元電池的堆疊結構產生電力，其中每個單元電池包括膜電極組合（membrane-electrode assembly，MEA）及隔板（separator）（亦被稱為「雙極板（bipolar plate）」）。
膜電極組合一般包括陽極（anode）（亦被稱為「燃料電極」）、陰極（cathode）（亦被稱為「空氣電極」）及夾置於所述兩者之間的聚合物電解質膜（polymer electrolyte membrane）。
當例如氫氣等燃料被供應至陽極時，陽極處的氫被氧化以產生質子（H+ ）及電子（e- ）。所產生的質子經由聚合物電解質膜轉移至陰極，而所生成的電子經由外部電路轉移至陰極。供應至陰極的氧與質子及電子結合，且因此被還原以產生水。
為致力於增加用於製造膜電極組合中的電極的觸媒的活性表面積，已研發了藉由將金屬觸媒顆粒分散在導電載體（support）（例如，碳、金屬氧化物或C3 N4 ）的表面上而形成的觸媒。
為有效地製造能夠滿足應用燃料電池的各個技術領域或最終產品的各種要求的燃料電池及/或膜電極組合，應在製造電極時使用具有適合於滿足所述要求的物理性質（例如，諸如BET表面積、微孔表面積、外表面積、總孔體積、微孔體積及中孔體積等物理性質）的觸媒。
然而，不幸的是，具有必要物理性質（以下稱為「目標物理特徵（target physical features）」）的觸媒並非總能商購獲得。然而，實際上，直接製造具有目標物理特徵的觸媒是不切實際的。即，鑑於技術能力的目前水準，重複地再生產具有均勻目標物理特徵的觸媒不僅極為困難，而且不可能大規模生產此種定製觸媒，此在經濟方面是不可取的。
[技術問題] 因此，本揭露是有關於一種能夠防止由上述相關技術的限制及缺點引起的問題的混合觸媒、其製備方法、使用其形成電極的方法以及包括其之膜電極組合。
本揭露的一個目的是提供一種混合觸媒，所述混合觸媒在適合於製造具有所需效能及耐久性的電極及膜電極組合的預定範圍內具有均勻的物理性質。
本揭露的另一目的是提供一種製備混合觸媒的方法，所述混合觸媒在適合於製造具有所需效能及耐久性的電極及膜電極組合的預定範圍內具有均勻的物理性質。
本揭露的另一目的是提供一種使用在預定範圍內具有均勻物理性質的混合觸媒來形成具有所需效能及耐久性的電極的方法。
本揭露的另一目的是提供一種膜電極組合，所述膜電極組合由於包含在預定範圍內具有均勻物理性質的混合觸媒而具有所需的效能及耐久性。
除了以上所述的本揭露的目的，本揭露的其他特徵及優點亦將在以下詳細說明中描述，或者將被熟習本揭露所屬技術者更清楚地理解。
[技術解決方案] 根據本揭露的一個態樣，提供一種燃料電池之混合觸媒，所述混合觸媒包含：第一觸媒，包括第一載體及分散於所述第一載體上的第一催化金屬顆粒，所述第一觸媒具有第一BET表面積（BET surface area）及第一總孔體積（total pore volume）；以及第二觸媒，包括第二載體及分散於所述第二載體上的第二催化金屬顆粒，所述第二觸媒具有不同於所述第一BET表面積的第二BET表面積及不同於所述第一總孔體積的第二總孔體積，其中所述第一觸媒及所述第二觸媒各自獨立地為（i）BET表面積為150平方米/克或大於150平方米/克且（m2 /g）總孔體積為0.50立方公分/克或大於0.50立方公分/克（cm3 /g）的第一類型觸媒，或（ii）BET表面積小於150平方米/克且總孔體積小於0.50立方公分/克的第二類型觸媒，其中（a）當所述第一觸媒與所述第二觸媒為相同類型的觸媒時，所述第一觸媒與所述第二觸媒於所述混合觸媒中混合，使得自所述混合觸媒中取出的任何樣品滿足以下方程式1至方程式6，並且（b）當所述第一觸媒與所述第二觸媒為不同類型的觸媒時，所述第一觸媒與所述第二觸媒於所述混合觸媒中混合，使得自所述混合觸媒中取出的任何樣品滿足以下方程式7至方程式12：
[方程式1]
SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 ≤ SBET_HC ≤ (SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式2]
(SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ SMICRO_HC ≤ SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2
[方程式3]
SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 ≤ SEX_HC ≤ (SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式4]
VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 ≤ VT_HC ≤ (VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式5]
(VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ VMICRO_HC ≤ VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2
[方程式6]
VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 ≤ VMESO_HC ≤ (VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式7]
(SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ SBET_HC ≤ (SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式8]
(SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ SMICRO_HC ≤ (SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式9]
(SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ SEX_HC ≤ (SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式10]
(VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ VT_HC ≤ (VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式11]
(VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ VMICRO_HC ≤ (VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式12]
(VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ VMESO_HC ≤ (VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·1.15
其中SBET_HC 為所述混合觸媒的BET表面積，
SBET_C1 為所述第一BET表面積，
SBET_C2 為所述第二BET表面積，
RC1 為所述第一觸媒的重量對所述混合觸媒的重量之比，
RC2 為所述第二觸媒的重量對所述混合觸媒的所述重量之比，
SMICRO_HC 為所述混合觸媒的微孔表面積（micropore surface area），
SMICRO_C1 為所述第一觸媒的微孔表面積，
SMICRO_C2 為所述第二觸媒的微孔表面積，
SEX_HC 為所述混合觸媒的外表面積（external surface area），
SEX_C1 為所述第一觸媒的外表面積，
SEX_C2 為所述第二觸媒的外表面積，
VT_HC 為所述混合觸媒的總孔體積，
VT_C1 為所述第一總孔體積，
VT_C2 為所述第二總孔體積，
VMICRO_HC 為所述混合觸媒的微孔體積（micropore volume），
VMICRO_C1 為所述第一觸媒的微孔體積，
VMICRO_C2 為所述第二觸媒的微孔體積，
VMESO_HC 為所述混合觸媒的中孔體積（mesopore volume），
VMESO_C1 為所述第一觸媒的中孔體積，且
VMESO_C2 為所述第二觸媒的中孔體積。
當針對自所述混合觸媒中取出的五或更多個樣品中的每一者量測選自由所述BET表面積（SBET_HC ）、微孔表面積（SMICRO_HC ）、外表面積（SEX_HC ）、總孔體積（VT_HC ）、微孔體積（VMICRO_HC ）及中孔體積（VMESO_HC ）組成的群組中的任一物理性質時，所述物理性質的標準偏差可不大於所述物理性質的算術平均值的5%。
所述第一載體及所述第二載體可具有選自由球形（sphere shape）、多面體形（polyhedral shape）、線形（linear shape）、管形（tubular shape）及平面形（planar shape）組成的群組中的形狀，並且所述第一載體的所述形狀可與所述第二載體的所述形狀相同。
所述第一催化金屬顆粒及所述第二催化金屬顆粒中的每一者可包含鉑或鉑系合金。
所述第一催化金屬顆粒與所述第二催化金屬顆粒可為相同的材料。
在本揭露的另一態樣中，提供一種製備燃料電池之混合觸媒的方法，所述燃料電池之混合觸媒具有目標BET表面積、目標微孔表面積、目標外表面積、目標總孔體積、目標微孔體積及目標中孔體積，所述方法包括：確定包括第一載體及分散於所述第一載體上的第一催化金屬顆粒的第一觸媒的第一步驟，所述第一觸媒具有第一BET表面積及第一總孔體積；確定包括第二載體及分散於所述第二載體上的第二催化金屬顆粒的第二觸媒的第二步驟，所述第二觸媒具有不同於所述第一BET表面積的第二BET表面積及不同於所述第一總孔體積的第二總孔體積；確定所述第一觸媒與所述第二觸媒的混合比的第三步驟；以及使用共振聲學混合器（resonant acoustic mixer）以所述混合比混合所述第一觸媒與所述第二觸媒的第四步驟，其中所述第一觸媒及所述第二觸媒各自獨立地為（i）BET表面積為150平方米/克或大於150平方米/克且總孔體積為0.50立方公分/克或大於0.50立方公分/克的第一類型觸媒，或（ii）BET表面積小於150平方米/克且總孔體積小於0.50立方公分/克的第二類型觸媒，其中（a）當所述第一觸媒與所述第二觸媒為相同類型的觸媒時，執行所述第一步驟、所述第二步驟及所述第三步驟，使得滿足以下方程式13至方程式18，且（b）當所述第一觸媒與所述第二觸媒為不同類型的觸媒時，執行所述第一步驟、所述第二步驟及所述第三步驟，使得滿足以下方程式19至方程式24：
[方程式13]
SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 ≤ TSBET_HC ≤ (SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式14]
(SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ TSMICRO_HC ≤ SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2
[方程式15]
SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 ≤ TSEX_HC ≤ (SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式16]
VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 ≤ TVT_HC ≤ (VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式17]
(VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ TVMICRO_HC ≤ VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2
[方程式18]
VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 ≤ TVMESO_HC ≤ (VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式19]
(SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ TSBET_HC ≤ (SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式20]
(SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ TSMICRO_HC ≤ (SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式21]
(SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ TSEX_HC ≤ (SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式22]
(VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ TVT_HC ≤ (VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式23]
(VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ TVMICRO_HC ≤ (VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式24]
(VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ TVMESO_HC ≤ (VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·1.15
其中TSBET_HC 為所述目標BET表面積，
SBET_C1 為所述第一BET表面積，
SBET_C2 為所述第二BET表面積，
RC1 為所述第一觸媒的重量對所述混合觸媒的重量之比，
RC2 為所述第二觸媒的重量對所述混合觸媒的所述重量之比（即，RC2 = 1-RC1 ），
TSMICRO_HC 為所述目標微孔表面積，
SMICRO_C1 為所述第一觸媒的微孔表面積，
SMICRO_C2 為所述第二觸媒的微孔表面積，
TSEX_HC 為所述目標外表面積，
SEX_C1 為所述第一觸媒的外表面積，
SEX_C2 為所述第二觸媒的外表面積，
TVT_HC 為所述目標總孔體積，
VT_C1 為所述第一總孔體積，
VT_C2 為所述第二總孔體積，
TVMICRO_HC 為所述目標微孔體積，
VMICRO_C1 為所述第一觸媒的微孔體積，
VMICRO_C2 為所述第二觸媒的微孔體積，
TVMESO_HC 為所述目標中孔體積，
VMESO_C1 為所述第一觸媒的中孔體積，且
VMESO_C2 為所述第二觸媒的中孔體積。
所述第四步驟可以55赫茲至65赫茲的頻率及30G至90 G的加速度執行1分鐘至20分鐘。
經由所述第四步驟獲得的混合物可為固相（solid phase）混合物。
所述第一載體及所述第二載體可具有選自由球形、多面體形、線形、管形及平面形組成的群組中的形狀，並且所述第一載體的所述形狀可與所述第二載體的所述形狀相同。
所述第一催化金屬顆粒及所述第二催化金屬顆粒中的每一者可包含鉑或鉑系合金。
所述第一催化金屬顆粒與所述第二催化金屬顆粒可為相同的材料。
在本揭露的另一態樣中，提供一種於聚合物電解質膜上形成電極的方法，所述方法包括：將根據用於製備混合觸媒的方法製備的所述混合觸媒與離聚物一起分散於分散介質中以製備電極漿料；用所述電極漿料塗佈基板（substrate）；以及對所塗佈的所述電極漿料進行乾燥。
所述基板可為離型膜，並且所述形成所述電極的方法可更包括：將藉由乾燥形成於所述離型膜上的所述電極轉移（transfer）至所述聚合物電解質膜上；以及移除所述離型膜。
所述基板可為所述聚合物電解質膜。
在本揭露的另一態樣中，提供一種膜電極組合，所述膜電極組合包括：陽極；陰極；以及聚合物電解質膜，夾置於所述陽極與所述陰極之間，其中選自由所述陽極及所述陰極組成的群組中的至少一者包含上述混合觸媒。
上文提供的本揭露的一般描述僅用於說明或描述本揭露，且並不限制本揭露的範圍。
[發明的有利效果] 本揭露能夠製造具有僅使用單一市售觸媒無法達成的效能及耐久性的電極以及包括所述電極的膜電極組合。
具體而言，根據本揭露，藉由在無需進行單獨預處理的情況下均勻混合二或更多種市售觸媒，所得混合觸媒可在預定範圍內被賦予均勻的物理性質，且因此，具有所需效能及耐久性的電極及膜電極組合可被重複再生產。
此外，二或更多種市售固相觸媒在無需進行任何單獨處理的情況下混合，藉此使第一觸媒及第二觸媒的變化或損失最小化。
此外，源觸媒的類型及其混合比基於目標物理特徵來確定（即，根據本揭露製備的混合觸媒的物理性質為可預測的），因此適合於各種情況及需要的各種電極設計是可能的。
在下文中，將參照具體實例更詳細地闡述本揭露。然而，提供以下實例僅為更佳地理解本揭露，並且不應被解釋為限制本揭露的範圍。
本揭露的燃料電池之混合觸媒基本上包括可商購獲得的第一觸媒及第二觸媒。
第一觸媒包括第一載體及分散於第一載體上的第一催化金屬顆粒，且第二觸媒包括第二載體及分散於第二載體上的第二催化金屬顆粒。
第一載體及第二載體中的每一者可獨立地為（i）碳系載體；（ii）多孔無機氧化物載體，例如氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化矽及二氧化鈰；或（iii）沸石載體。碳系載體可為石墨、超級磷（super P）、碳纖維（carbon filter）、碳片（carbon sheet）、炭黑（carbon black）、科琴黑（Ketjen black）、登卡黑（Denka black）、乙炔黑（acetylene black）、碳奈米管（carbon nanotube，CNT）、碳球（carbon sphere）、碳帶（carbon ribbon）、富勒烯（fullerene）、活性炭（active carbon）、碳奈米纖維（carbon nanofiber）、碳奈米線（carbon nanowire）、碳奈米球（carbon nanoball）、碳奈米角（carbon nanohorn）、碳奈米籠（carbon nanocage）、碳奈米環（carbon nanoring）、有序奈米/介孔碳（ordered nano-/meso-porous carbon）、碳氣凝膠（carbon aerogel）、介孔碳（mesoporous carbon）、石墨烯（graphene）、穩定碳（stabilized carbon）、活化碳（activated carbon）或其二或更多者的組合。
在本揭露的實施例中，第一載體及第二載體可具有選自由球形（sphere shape）、多面體形（polyhedral shape）、線形（linear shape）、管形（tubular shape）及平面形（planar shape）組成的群組中的形狀，並且第一載體的形狀可與第二載體的形狀相同。
當第一載體的形狀與第二載體的形狀彼此相同或相似時，可進一步改善在同一批次（batch）中生產的混合觸媒的物理性質的均勻性以及在不同批次中生產的混合觸媒之間的物理性質的均勻性，但本揭露不限於此。
第一催化金屬顆粒及第二催化金屬顆粒可各自獨立地包含鉑或鉑系合金。
載體系合金可為（i）二元合金（binary alloy），例如Pt-Co、Pt-Pd、Pt-Mn、Pt-Sn、Pt-Mo、Pt-Cr、Pt-W、Pt-Ir、Pt-Ru、Pt-Ni或Pt-Fe，（ii）三元合金（ternary alloy），例如Pt-Ru-W、Pt-Ru-Ni、Pt-Ru-Mo、Pt-Ru-Ir、Pt-Co-Mn、Pt-Co-Ni、Pt-Co-Fe、Pt-Co-Ir、Pt-Co-S、Pt-Co-P、Pt-Fe-Ir、Pt-Fe-S、Pt-Fe-P、Pt-Au-Co、Pt-Au-Fe、Pt-Au-Ni、Pt-Ni-Ir、或Pt-Cr-Ir，或（iii）四元合金（quaternary alloy），例如Pt-Ru-Rh-Ni、Pt-Ru-Sn-W或Pt-Ru-Ir-Ni，但並非僅限於此。
視情況（optionally），第一催化金屬顆粒及第二催化金屬顆粒可為相同的材料。
第一觸媒與第二觸媒在BET表面積（BET surface area）及總孔體積（total pore volume）方面彼此不同。即，第一觸媒具有第一BET表面積及第一總孔體積，且第二觸媒具有不同於第一BET表面積的第二BET表面積及不同於第一總孔體積的第二總孔體積。
作為彼此不同的第一觸媒與第二觸媒的混合物的本揭露的混合觸媒的物理性質不同於第一觸媒的物理性質以及第二觸媒的物理性質。因此，本揭露的混合觸媒能夠製造具有僅使用市售單一觸媒以及包括其的膜電極組合無法達成的效能及耐久性的電極。
市售觸媒可大致分為兩種類型。第一類型觸媒為BET表面積為150平方米/克或大於150平方米/克且總孔體積為0.50立方公分/克或大於0.50立方公分/克的觸媒，且第二類型觸媒的BET表面積小於150平方米/克且總孔體積小於0.50立方公分/克。
第一類型觸媒可為支撐於具有大的BET表面積及大的孔體積的多孔載體（例如，多孔碳、中空碳、高耐久性/非耐久性介孔碳或類似物）上的觸媒。
第二類型觸媒可為支撐於具有小的BET表面積及小的孔體積的固體（solid）載體（例如，乙炔黑或高耐久性碳）上的觸媒。
包括於本揭露的混合觸媒中的第一觸媒及第二觸媒可各自獨立地為第一類型觸媒或第二類型觸媒。
根據本揭露，當第一觸媒及第二觸媒為相同類型的觸媒（即，第一觸媒及第二觸媒兩者皆為第一類型觸媒，或者第一觸媒及第二觸媒兩者皆為第二類型觸媒）時，第一觸媒與第二觸媒混合，使得自混合的觸媒中取出的任何樣品能夠滿足以下方程式1至方程式6：
[方程式1]
SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 ≤ SBET_HC ≤ (SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式2]
(SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ SMICRO_HC ≤ SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2
[方程式3]
SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 ≤ SEX_HC ≤ (SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式4]
VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 ≤ VT_HC ≤ (VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式5]
(VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ VMICRO_HC ≤ VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2
[方程式6]
VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 ≤ VMESO_HC ≤ (VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·1.15
其中SBET_HC 為所述混合觸媒的BET表面積，
SBET_C1 為所述第一BET表面積，
SBET_C2 為所述第二BET表面積，
RC1 為所述第一觸媒的重量對所述混合觸媒的重量之比，
RC2 為所述第二觸媒的重量對所述混合觸媒的所述重量之比（即，RC2 = 1-RC1 ）
SMICRO_HC 為所述混合觸媒的微孔表面積，
SMICRO_C1 為所述第一觸媒的微孔表面積，
SMICRO_C2 為所述第二觸媒的微孔表面積，
SEX_HC 為所述混合觸媒的外表面積，
SEX_C1 為所述第一觸媒的外表面積，
SEX_C2 為所述第二觸媒的外表面積，
VT_HC 為所述混合觸媒的總孔體積，
VT_C1 為所述第一總孔體積，
VT_C2 為所述第二總孔體積，
VMICRO_HC 為所述混合觸媒的微孔體積，
VMICRO_C1 為所述第一觸媒的微孔體積，
VMICRO_C2 為所述第二觸媒的微孔體積，
VMESO_HC 為所述混合觸媒的中孔體積，
VMESO_C1 為所述第一觸媒的中孔體積，且
VMESO_C2 為所述第二觸媒的中孔體積。
另一方面，當第一觸媒與第二觸媒為不同類型的觸媒時（即，當第一觸媒及第二觸媒中的一者為第一類型觸媒且另一者為第二類型觸媒時），第一觸媒與第二觸媒混合，使得自混合觸媒中取出的任何樣品能夠滿足以下方程式7至方程式12：
[方程式7]
(SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ SBET_HC ≤ (SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式8]
(SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ SMICRO_HC ≤ (SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式9]
(SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ SEX_HC ≤ (SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式10]
(VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ VT_HC ≤ (VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式11]
(VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ VMICRO_HC ≤ (VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式12]
(VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ VMESO_HC ≤ (VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·1.15
BET表面積、外表面積、微孔表面積、總孔體積、中孔體積及微孔體積為使用BET分析儀（微晶學（Micromeritics），ASAP-2020）量測的觸媒的物理性質。在本揭露中，藉由量測自觸媒中隨機取出的五個樣品中的每一者的物理性質、且然後計算所量測值的算術平均值來獲得所述物理性質中的每一者。
根據BET分析，將氣體（通常為氮氣）吸附至樣品上，且然後基於布魯諾爾-埃米特-泰勒（Brunauer-Emmett-Teller，BET）理論量測樣品的物理性質。中孔為孔徑為2至5奈米的孔，且微孔為孔徑小於2奈米的孔。
藉由在無需進行單獨預處理的情況下均勻混合二或更多種市售觸媒而製備的本揭露的固相（solid phase）混合觸媒備能夠重複再生產具有所需效能及耐久性的電極及膜電極組合，乃因選自由BET表面積（SBET_HC ）、微孔表面積（SMICRO_HC ）、外表面積（SEX_HC ）、總孔體積（VT_HC ）、微孔體積（VMICRO_HC ）及中孔體積（VMESO_HC ）組成的群組中的任一物理性質是均勻的，使得所述物理性質的標準偏差不大於所述物理性質的算術平均值的5%。
在下文中，將詳細描述一種根據本揭露的製備混合觸媒的方法。
如上所述，為製造能夠滿足應用燃料電池的各個技術領域或最終產品的各種要求的燃料電池及/或膜電極組合，應在製造電極時使用具有適合於所述要求的物理性質（即，例如BET表面積、微孔表面積、外表面積、總孔體積、微孔體積及中孔體積等物理性質）的觸媒。
當具有滿足特定要求所需的目標物理特徵（即，目標BET表面積、目標微孔表面積、目標外表面積、目標總孔體積、目標微孔體積及目標中孔體積）的觸媒可商購獲得時，可購買所述觸媒並將其用於製造電極及膜電極組合。然而，在許多情形中，存於市售觸媒的物理性質與目標物理特徵不匹配的問題。
本揭露提供一種使用市售觸媒容易且經濟地生產具有均勻目標物理特徵的定製混合觸媒的方法。
一種製備燃料電池之混合觸媒（具有目標BET表面積、目標微孔表面積、目標外表面積、目標總孔體積、目標微孔體積及目標中孔體積）的方法包括：（i）確定第一觸媒的第一步驟；（ii）確定第二觸媒的第二步驟；（iii）確定所述第一觸媒與所述第二觸媒的混合比的第三步驟；以及（iv）以所述混合比混合所述第一觸媒與所述第二觸媒的第四步驟。
第一觸媒及第二觸媒為可商購的觸媒，其中第一觸媒包括第一載體及分散於第一載體上的第一催化金屬顆粒，且第二觸媒包括第二載體及分散於第二載體上的第二催化金屬顆粒。
以上已描述了第一載體及第二載體以及第一催化金屬顆粒及第二催化金屬顆粒，且因此對其不再予以贅述。
第一觸媒與第二觸媒在BET表面積及總孔體積方面彼此不同。即，第一觸媒具有第一BET表面積及第一總孔體積，且第二觸媒具有不同於第一BET表面積的第二BET表面積及不同於第一總孔體積的第二總孔體積。
根據本揭露的方法，藉由以預定的混合比混合在BET表面積及總孔體積方面彼此不同的第一觸媒與第二觸媒，可重複地再生產具有對應於目標物理特徵的均勻第三物理性質的混合觸媒。因此，可製造具有僅使用市售單一觸媒無法達成的效能及耐久性的電極以及包括所述電極的膜電極組合。
如上所述，市售第一觸媒及市售第二觸媒各自獨立地為（i）BET表面積為150平方米/克或大於150平方米/克且總孔體積為0.50立方公分/克或大於0.50立方公分/克的第一類型觸媒，或（ii）BET表面積小於150平方米/克且總孔體積小於0.50立方公分/克的第二類型觸媒。
根據本揭露，當在第一步驟及第二步驟中（即，在確定第一觸媒及第二觸媒的步驟中）確定第一觸媒與第二觸媒為相同類型的觸媒時（即，當確定第一觸媒及第二觸媒兩者皆為第一類型觸媒時，或者當確定第一觸媒及第二觸媒兩者皆為第二類型觸媒時），執行第一步驟、第二步驟及第三步驟（即，確定第一觸媒、第二觸媒及混合比的步驟），使得滿足以下方程式13至方程式18。
[方程式13]
SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 ≤ TSBET_HC ≤ (SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式14]
(SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ TSMICRO_HC ≤ SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2
[方程式15]
SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 ≤ TSEX_HC ≤ (SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式16]
VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 ≤ TVT_HC ≤ (VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式17]
(VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ TVMICRO_HC ≤ VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2
[方程式18]
VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 ≤ TVMESO_HC ≤ (VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·1.15
其中TSBET_HC 為所述目標BET表面積，
SBET_C1 為所述第一BET表面積，
SBET_C2 為所述第二BET表面積，
RC1 為所述第一觸媒的重量對所述混合觸媒的重量之比，
RC2 為所述第二觸媒的重量對所述混合觸媒的所述重量之比（即，RC2 = 1-RC1 ），
TSMICRO_HC 為所述目標微孔表面積，
SMICRO_C1 為所述第一觸媒的微孔表面積，
SMICRO_C2 為所述第二觸媒的微孔表面積，
TSEX_HC 為所述目標外表面積，
SEX_C1 為所述第一觸媒的外表面積，
SEX_C2 為所述第二觸媒的外表面積，
TVT_HC 為所述目標總孔體積，
VT_C1 為所述第一總孔體積，
VT_C2 為所述第二總孔體積，
TVMICRO_HC 為所述目標微孔體積，
VMICRO_C1 為所述第一觸媒的微孔體積，
VMICRO_C2 為所述第二觸媒的微孔體積，
TVMESO_HC 為所述目標中孔體積，
VMESO_C1 為所述第一觸媒的中孔體積，且
VMESO_C2 為所述第二觸媒的中孔體積。
另一方面，當在第一步驟及第二步驟中（即，在確定第一觸媒及第二觸媒的步驟中）確定第一觸媒與第二觸媒為不同類型的觸媒時（即，當確定第一觸媒及第二觸媒中的一者為第一類型觸媒，且確定第一觸媒及第二觸媒中的另一者為第二類型觸媒時），執行第一步驟、第二步驟及第三步驟（即，確定第一觸媒、第二觸媒及混合比的步驟），使得滿足以下方程式19至方程式24。
[方程式19]
(SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ TSBET_HC ≤ (SBET_C1 ·RC1 + SBET_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式20]
(SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ TSMICRO_HC ≤ (SMICRO_C1 ·RC1 + SMICRO_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式21]
(SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·0.75 ≤ TSEX_HC ≤ (SEX_C1 ·RC1 + SEX_C2 ·RC2 )·1.25
[方程式22]
(VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ TVT_HC ≤ (VT_C1 ·RC1 + VT_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式23]
(VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ TVMICRO_HC ≤ (VMICRO_C1 ·RC1 + VMICRO_C2 ·RC2 )·1.15
[方程式24]
(VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·0.85 ≤ TVMESO_HC ≤ (VMESO_C1 ·RC1 + VMESO_C2 ·RC2 )·1.15
根據本揭露，第一觸媒與第二觸媒的類型及其混合比（即， RC1 :RC2 ）依據目標物理特徵來確定（即，可預測根據本揭露製備的混合觸媒的物理性質），因此適合所述情況及要求的各種電極設計是可能的。
由於藉由本揭露的方法製備的混合觸媒（即，經由第四步驟獲得的混合物）為固相觸媒，並且僅在無需進行單獨處理的情況下以混合比混合市售固相（solid phase）第一觸媒及固相第二觸媒，因此混合觸媒的物理性質可適當、準確、容易及經濟地調節至目標物理特徵，同時最小化第一觸媒及第二觸媒的變化或損失。
根據本揭露，使用共振聲學混合器（resonance acoustic mixer）執行以混合比混合第一觸媒及第二觸媒的第四步驟。
在本揭露的實施例中，可以55赫茲至65赫茲的頻率及30G至90 G的加速度執行第四步驟達1分鐘至20分鐘。
當使用頻率小於55赫茲的聲能、應用小於30 G的加速度、或者共振聲學混合僅執行短於1分鐘的時間段時，無法製備均質混合觸媒。另一方面，當使用頻率大於65赫茲的聲能、應用大於90 G的加速度、或者共振聲學混合執行長於20分鐘的時間段時，觸媒發生形變。
執行本揭露的共振聲學混合的混合容器的高度可為底面長度（即，直徑或其任意兩點之間的最大距離）的1至3倍。當長度小於高度時，第一觸媒及第二觸媒無法完全均勻混合，而當長度超出高度的3倍時，混合容器可能在混合期間分離或損壞。
例如簡單混合、渦流（vortex）混合及球磨機（ball-mill）混合等一般混合在獲得均質混合物（homogeneous mixture）方面具有局限性，因此導致在自單一批次（batch）中獲得的混合物取出的樣品之間以及在自不同批次（batches）中生產的混合物取出的樣品之間在物理性質方面存在大的差異。此意味著不可能重複地再生產具有所需目標物理特徵的混合觸媒。具體而言，根據球磨機混合，源觸媒在混合過程期間破裂，因此混合觸媒的表面積及孔體積兩者皆傾向於大於源觸媒的表面積及孔體積，並且由於對該些源觸媒的物理損壞，混合觸媒的耐久性降低。
另一方面，根據本揭露，藉由使用共振聲學混合器均質混合二或更多種市售觸媒，在單一批次中獲得的所有混合觸媒具有均勻的物理性質，並且可改善在不同批次中生產的混合觸媒之間的物理性質的均勻性。
舉例而言，當對自單一批次中獲得的混合觸媒取出的樣品及自不同批次中生產的混合觸媒取出的樣品量測選自由BET表面積（SBET_HC ）、微孔表面積（SMICRO_HC ）、外表面積（SEX_HC ）、總孔體積（VT_HC ）、微孔體積（VMICRO_HC ）及中孔體積（VMESO_HC ）組成的群組中的任一物理性質時，所量測的物理性質值是均勻的，此意指所述物理性質的標準偏差不大於所述物理性質的算術平均值的5%。
此外，由於本揭露的共振聲學混合不會對第一觸媒及第二觸媒造成物理損壞，因此經由第一觸媒及第二觸媒的共振聲學混合獲得的本揭露的混合觸媒可表現出改善的耐久性。
因此，本揭露的方法能夠重複地再生產具有均勻目標物理特徵的混合觸媒，並且因此能夠使用此種混合觸媒重複地再生產具有期望效能及耐久性的電極及膜電極組合。
在下文中，將詳細描述使用本揭露的混合觸媒形成電極的方法。
首先，將根據本揭露製備的混合觸媒與離聚物一起分散於分散介質中，以製備電極漿料。
與根據本揭露的混合觸媒一起分散於分散介質中的離聚物用於轉移質子，並且還用作用於改善電極與聚合物電解質膜之間的黏附性的黏合劑。離聚物可為氟系離聚物或烴系離聚物，並且可具有選自由磺酸基、羧基、硼酸基、磷酸基、醯亞胺基、磺醯亞胺基、磺醯胺基及磺醯氟基（sulfonic fluoride group）組成的群組中的至少一個離子傳導基。
舉例而言，離聚物可為氟系離聚物，例如聚(全氟磺酸)或聚(全氟羧酸)。
作為另外一種選擇，離聚物可為烴系聚合物，例如磺化聚醯亞胺（sulfonated polyimide，S-PI）、磺化聚芳醚碸（sulfonated polyarylethersulfone，S-PAES）、磺化聚醚醚酮（sulfonated polyetheretherketone，SPEEK）、磺化聚苯並咪唑（sulfonated polybenzimidazole，SPBI）、磺化聚碸（sulfonated polysulfone，S-PSU）、磺化聚苯乙烯（sulfonated polystyrene，S-PS）、磺化聚磷腈（sulfonated polyphosphazene）、磺化聚喹噁啉（sulfonated polyquinoxaline）、磺化聚酮（sulfonated polyketone）、磺化聚伸苯醚（sulfonated polyphenylene oxide）、磺化聚醚碸（sulfonated polyether sulfone）、磺化聚醚酮（sulfonated polyether ketone）、磺化聚苯碸（sulfonated polyphenylene sulfone）、磺化聚苯硫醚（sulfonated polyphenylene sulfide）、磺化聚苯硫醚碸（sulfonated polyphenylene sulfide sulfone）、磺化聚苯硫醚碸腈（sulfonated polyphenylene sulfide sulfone nitrile）、磺化聚伸芳基醚（sulfonated polyarylene ether）、磺化聚伸芳基醚腈（sulfonated polyarylene ether nitrile）、磺化聚伸芳基醚醚腈（sulfonated polyarylene ether ether nitrile）、或磺化聚伸芳基醚碸酮（sulfonated polyarylene ether sulfone ketone）。
分散介質可為水、親水性溶劑、有機溶劑或其二或更多者的混合物。
親水性溶劑可為含有具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈飽和或不飽和烴作為主鏈並且具有選自由醇、酮、醛、碳酸鹽、羧酸鹽、羧酸、醚及醯胺組成的群組中的至少一個官能基的化合物。
有機溶劑可為N-甲基吡咯啶酮（N-methylpyrrolidone，NMP）、二甲基亞碸（dimethylsulfoxide，DMSO）、四氫呋喃（tetrahydrofuran，THF）、二甲基乙醯胺（dimethylacetamide，DMAc）或其二或更多者的混合物，但並非僅限於此。
隨後，將電極漿料塗佈於基板（substrate）上，且然後對所塗佈的電極漿料進行乾燥。
在本揭露的實施例中，電極可經由貼花轉移方法（decal transfer method）形成於聚合物電解質膜上。
根據貼花轉移方法，上面塗佈有電極漿料的基板為離型膜（release film），並且根據本揭露的形成電極的方法包括將形成於離型膜上的電極轉移至聚合物電解質膜並移除所述離型膜。
具體而言，使用遮罩膜將電極漿料塗佈於離型膜上以具有預定的形狀及大小，且然後經由隨後的乾燥製程自電極漿料移除分散介質。隨後，將離型膜及電極堆疊於聚合物電解質膜上，使得經由乾燥製程形成的電極接觸聚合物電解質膜，且然後進行熱壓（hot pressing）以將電極轉移至聚合物電解質膜上，之後移除離型膜。
在使用貼花轉移方法製造膜電極組合的情形中，一般而言，陽極及陰極中的每一者以與上述相同的方式形成於離型膜上，並且陽極及陰極同時轉移至聚合物電解質膜的一個表面及另一表面。
聚合物電解質膜可為由離聚物形成的單一膜類型（single membrane type）、或者包括浸漬有離聚物的多孔載體的增強複合膜類型（reinforced composite membrane type）。聚合物電解質膜的離聚物及電極漿料的離聚物較佳地為相同種類的離聚物，但本揭露並非僅限於此，且在製造聚合物電解質膜及電極時可使用不同種類的離聚物。
在本揭露的另一實施例中，電極可經由直接塗佈方法（direct coating method）形成於聚合物電解質膜上。
根據直接塗佈方法，上面塗佈有電極漿料的基板為聚合物電解質膜。舉例而言，使用遮罩膜將電極漿料塗佈於聚合物電解質膜上至預定的形狀及大小，並且執行乾燥製程以自電極漿料移除分散介質。隨後，一旦經由乾燥製程形成了電極，便移除遮罩膜。
當使用直接塗佈方法製造膜電極組合時，陽極及陰極可依序形成於聚合物電解質膜的一個表面及另一表面上。
如上所述，本揭露的膜電極組合（membrane-electrode assembly，MEA）可藉由使用電極漿料經由貼花轉移方法或直接塗佈方法分別於聚合物電解質膜的一個表面及另一表面上形成陽極及陰極來製造。
舉例而言，本揭露的膜電極組合（MEA）包括陽極、陰極及位於所述兩者之間的聚合物電解質膜，其中陽極可包含具有能夠滿足其所需效能及耐久性的目標物理特徵的本揭露的第一混合觸媒，而陰極可包含具有能夠滿足其所需效能及耐久性的目標物理特徵的本揭露的第二混合觸媒。
作為另一選擇，陽極及陰極中僅一者可含有根據本揭露製備的混合觸媒，而另一者可含有市售觸媒。
在下文中，將參照具體實例更詳細地闡述本揭露。提供該些實例僅為更佳的理解，並且不應被解釋為限制本揭露的範圍。
實例 1a （不同類型觸媒的共振聲學混合）
各自製備市售A型觸媒（SBET = 294平方米/克（m2 /g），SMICRO = 40 m2 /g，SEX = 254 m2 /g，VT = 0.81立方公分/克（cm3 /g），VMICRO = 0.02 cm3 /g，VMESO = 0.79 cm3 /g）（以下稱為「A1 觸媒 」）及B型觸媒（SBET = 73 m2 /g，SMICRO = 1 m2 /g，SEX = 72 m2 /g，VT = 0.35 cm3 /g，VMICRO = 0 cm3 /g，VMESO = 0.35 cm3 /g）（以下稱為「B1 觸媒 」）。此處，「A型觸媒」是指BET比表面積為150平方米/克或大於150平方米/克且總孔體積為0.50立方公分/克或大於0.50立方公分/克的觸媒，且「B型觸媒」是指BET比表面積小於150 平方米/克且總孔體積小於0.50立方公分/克的觸媒。
隨後，將5克A1觸媒及5克B1觸媒注入混合容器中（以1:1的混合比），並將此混合容器安裝於共振聲學混合器上。然後，在60赫茲的頻率及70 G的加速度下執行共振聲學混合達8分鐘，以獲得混合觸媒。實例 1b
以與實例1a相同的方式於另一批次中獲得了混合觸媒。實例 1c
除了A1觸媒對B1觸媒的混合比（A1:B1）為3:7之外，以與實例1a相同的方式獲得了混合觸媒。實例 2 （ A 型觸媒的共振聲學混合）
除了使用另一種A型觸媒（SBET = 305 m2 /g，SMICRO = 52 m2 /g，SEX = 253 m2 /g，VT = 0.63 cm3 /g，VMICRO = 0.02 cm3 /g，VMESO = 0.61 cm3 /g）（以下稱為「A2 觸媒 」）代替B1觸媒之外，以與實例1a相同的方式獲得了混合觸媒。實例 3 （ B 型觸媒的共振聲學混合）
除了使用另一種B型觸媒（SBET = 64 m2 /g，SMICRO = 10 m2 /g，SEX = 52 m2 /g，VT = 0.32 cm3 /g，VMICRO = 0.01 cm3 /g，VMESO = 0.31 cm3 /g）（以下稱為「B2 觸媒 」）代替A1觸媒之外，以與實例1a相同的方式獲得了混合觸媒。比較例 1a （不同類型觸媒的渦流混合）
除了將含有A1觸媒及B1觸媒的混合容器安裝至渦流混合器並執行渦流混合達15分鐘之外，以與實例1a相同的方式獲得了混合觸媒。比較例 1b
以與比較例1a相同的方式於另一批次中獲得了混合觸媒。比較例 1c
除了A1觸媒對B1觸媒的混合比（A1:B1）為3:7之外，以與比較例1a相同的方式獲得了混合觸媒。比較例 2a （不同類型觸媒的球磨機混合）
除了將珠粒放入含有A1觸媒及B1觸媒的混合容器中、將混合容器安裝於球磨機混合器上、且然後執行球磨機混合達10分鐘之外，以與實例1a相同的方式獲得了混合觸媒。比較例 2b
以與比較例2a相同的方式於另一批次（batch）中獲得了混合觸媒。比較例 2c
除了A1觸媒對B1觸媒的混合比（A1:B1）為3:7之外，以與比較例2a相同的方式獲得了混合觸媒。比較例 3 （ A 型觸媒的渦流混合）
除了將含有A1觸媒及A2觸媒的混合容器安裝於渦流混合器中、且然後執行渦流混合達15分鐘之外，以與實例2相同的方式獲得了混合觸媒。比較例 4 （ A 型觸媒的球磨機混合）
除了將珠粒放入含有A1觸媒及A2觸媒的混合容器中、並將混合容器安裝於球磨機混合器上、且然後執行球磨機混合達10分鐘之外，以與實例2相同的方式獲得了混合觸媒。比較例 5 （ B 型觸媒的渦流混合）
除了將含有B1觸媒及B2觸媒的混合容器放入渦流混合器中、且然後執行渦流混合達15分鐘之外，以與實例3相同的方式獲得了混合觸媒。比較例 6 （ B 型觸媒的球磨機混合）
除了將珠粒放入含有B1觸媒及B2觸媒的混合容器中、將混合容器安裝於球磨機混合器上、且然後執行球磨機混合達10分鐘之外，以與實例3相同的方式獲得了混合觸媒。
[BET 等溫線（ BET isotherm curve ） ]
實例1a、比較例1a、比較例2a、實例2及實例3的混合觸媒的BET等溫線各自使用BET分析儀（Micromeritics，ASAP-2020）獲得，並示出於圖1至圖5中。
如自示出A1觸媒、B1觸媒及實例1a的混合觸媒的BET等溫線的圖1中可見，藉由使用共振聲學混合以1:1的重量混合比混合A1觸媒與B1觸媒而獲得的實例1a的混合觸媒的物理性質受到控制，使得等溫線幾乎位於A1觸媒的BET等溫線與B1觸媒的BET等溫線的中間。
另一方面，如自示出A1觸媒、B1觸媒及比較例1a的混合觸媒的BET等溫線的圖2中可見，藉由使用渦流（vortex）混合以1:1的重量混合比混合A1觸媒與B1觸媒獲得的比較例1a的混合觸媒表現出A1觸媒的物理性質與B1觸媒的物理性質的組合。
另一方面，自示出A1觸媒、B1觸媒及比較例2a的混合觸媒的BET等溫線的圖3中可見，與實例1a及比較例1a的混合觸媒不同，藉由使用球磨機（ball-mill）混合以1:1的重量混合比混合A1觸媒與B1觸媒獲得的比較例2a的混合觸媒示出朝向增大表面積及孔體積的趨勢，此被認為是由於在球磨機混合製程期間對觸媒的物理損壞導致。
如自示出A1觸媒、A2觸媒及實例2的混合觸媒的BET等溫線的圖4及示出B1觸媒、B2觸媒及實例3的混合觸媒的BET等溫線的圖5中可見，藉由使用共振聲學混合以1:1的重量混合比混合相同類型的觸媒獲得的混合觸媒表現出類似的BET等溫線，與其源觸媒無大的差異。
[XRD 分析 ]
實例1a、實例2及實例3的混合觸媒的XRD分析結果分別示出於圖6至圖8中。
如自圖6（其為示出A1觸媒、B1觸媒及實例1a的混合觸媒的XRD圖案的曲線圖）中可見，發現實例1a的混合觸媒的XRD峰強度在A1觸媒的峰強度與B1觸媒的峰強度之間具有類似於BET等溫線結果的值。
另一方面，如自圖7（其為示出A1觸媒、A2觸媒及實例2的混合觸媒的XRD圖案的曲線圖）中可見且如自圖8（其為示出B1觸媒、B2觸媒及實例3的混合觸媒的XRD圖案的曲線圖）中可見，藉由使用共振聲學混合以1:1的重量混合比混合相同類型的觸媒而獲得的混合觸媒表現出相似的XRD峰強度，與其源觸媒的XRD峰強度無顯著差異。在藉由共振聲學混合B型觸媒（即，B1觸媒與B2觸媒）而獲得的實例3的混合觸媒的XRD圖案中觀察到碳結晶度略有降低，無顯著差異。
[ 物理特性（ SBET 、 SMICRO 、 SEX 、 VT 、 VMICRO 、 VMESO ）的量測 ]
使用BET分析儀（Micromeritics，ASAP-2020）量測了實例及比較例的混合觸媒中的每一者的物理性質（SBET 、SMICRO 、SEX 、VT 、VMICRO 、VMESO ）。具體而言，自混合觸媒中隨機選擇五個樣品，量測其物理性質，並計算了每一物理性質的量測值的平均值（算術平均值，Avg.）及標準偏差（standard deviation，SD）。
下表1示出藉由以1:1的混合比混合不同類型的觸媒（即，A1觸媒與B1觸媒）而獲得的實例1a、比較例1a及比較例2a的混合觸媒的物理性質。
[表1]
   SBET （Avg.） （m2 /g） SMICRO （Avg.） （m2 /g） SEX （Avg.） （m2 /g） VT （Avg.） （cm3 /g） VMICRO （Avg.） （cm3 /g） VMESO （Avg.） （cm3 /g）
A1觸媒 294 40 254 0.81 0.02 0.79
B1觸媒 73 1 72 0.35 0 0.35
實例1a 153 18 140 0.58 0.01 0.57
比較例1a 235 30 195 0.71 0.02 0.69
比較例2a 323 43 280 0.83 0.03 0.80
如表1所示，藉由以1:1的混合比共振聲學混合不同類型的觸媒（即，A1觸媒與B1觸媒）而獲得的實例1a的混合觸媒的表面積性質（即，SBET 、SMICRO 及SEX ）中的每一者被控制於「(S_A1 ·RA1 +S_B1 ·RB1 )·0.75至(S_A1 ·RA1 +S_B2 ·RB2 )·1.25」的範圍內（其中S_A1 為A1觸媒的對應表面積性質，S_B1 為B1觸媒的對應表面積性質，RA1 為A1觸媒的重量對混合觸媒的重量之比（其在實例1a中為0.5），且RB1 為B1觸媒的重量對混合觸媒的重量之比（其在實例1a中為0.5））。
此外，實例1a的混合觸媒的孔體積性質（即，VT 、VMICRO 及VMESO ）中的每一者被控制於「(V_A1 ·RA1 + V_B1 ·RB1 )·0.85至(V_A1 ·RA1 + V_B2 ·RB2 )·1.15」的範圍內（其中V_A1 為A1觸媒的對應孔體積性質，且S_B1 為B1觸媒的對應孔體積性質）。
相比之下，藉由渦流混合或球磨機混合A1觸媒與B1觸媒而獲得的比較例1a及比較例2a的混合觸媒的一些或全部物理性質偏離在本揭露中限定的控制範圍。
下表2示出藉由以1:1的混合比混合不同類型的觸媒（即，A1觸媒及B1觸媒）而獲得的實例1a、比較例1a及比較例2a的混合觸媒中的每一者的物理性質的平均值（Avg.）以及標準偏差（SD）、以及在與所述混合觸媒不同的批次中以與所述混合觸媒相同的方式製備的實例1b、比較例1b及比較例2b的混合觸媒的物理性質中的每一者的平均值（Avg.）以及標準偏差（SD）。
[表2]
   SBET （m2 /g） SMICRO （m2 /g） SEX （m2 /g） VT （cm3 /g） VMICRO （cm3 /g） VMESO （cm3 /g）
Avg. SD Avg. SD Avg. SD Avg. SD Avg. SD Avg. SD
實例1a 153 3.39 18 1.63 140 2.16 0.58 0 0.01 0.005 0.57 0.005
實例1b 155 3.39 16 1.63 141 2.16 0.57 0 0.01 0.005 0.56 0.005
比較例1a 235 75.47 30 8.99 195 56.79 0.71 0.009 0.02 0.128 0.69 0.138
比較例1b 250 69.37 28 7.75 223 51.23 0.67 0.007 0.02 0.122 0.65 0.131
比較例2a 323 22.11 43 2.05 280 12.47 0.83 0.009 0.03 0.038 0.80 0.024
比較例2b 330 20.56 45 2.04 270 11.33 0.78 0.06 0.05 0.036 0.72 0.022
如自表2可見，實例1a及實例1b的混合觸媒具有均勻的物理性質，使得所述物理性質（SBET 、SMICRO 、SEX 、VT 、VMICRO 、VMESO ）中的每一者的標準偏差不大於平均值的5%。此外，可見各自在不同批次中以相同方式製備的實例1a的混合觸媒與實例1b的混合觸媒之間的物理性質存在較小差異。
即，可見在相同批次中製備的混合觸媒的物理性質的均勻性以及在不同批次中製備的混合觸媒之間的物理性質的均勻性亦極為優異。因此，根據本揭露，可重複地再生產具有均勻目標物理特徵的混合觸媒。
同時，各自經由渦流混合或球磨機混合而非本揭露的共振聲學混合而製備的比較例1a、比較例1b、比較例2a及比較例2b的混合觸媒具有至少一些標準偏差超過其平均值的5%的物理性質（SBET 、SMICRO 、SEX 、VT 、VMICRO 、VMESO ）。此外，以相同的方式但在不同的批次中製備的混合觸媒之間（即，在對比例1a與比較例1b之間、以及在對比例2a與比較例2b之間）觀察到顯著的物理性質差異。即，可見源觸媒（即，A1觸媒及B1觸媒）利用該些比較例的製備方法不均質混合，因此不可能重複地再生產具有均勻物理性質的混合觸媒。
下表3示出藉由以1:1的混合比混合不同的A型觸媒（即，A1觸媒及A2觸媒）而獲得的實例2、比較例3及比較例4的混合觸媒的物理性質，且下表4示出藉由以1:1的混合比混合不同的B型觸媒（即，B1觸媒及B2觸媒）而獲得的實例3、比較例5及比較例6的混合觸媒的物理性質。
[表3]
   SBET （Avg.） （m2 /g） SMICRO （Avg.） （m2 /g） SEX （Avg.） （m2 /g） VT （Avg.） （cm3 /g） VMICRO （Avg.） （cm3 /g） VMESO （Avg.） （cm3 /g）
A1觸媒 294 40 254 0.81 0.02 0.79
A2觸媒 305 52 253 0.63 0.02 0.61
實例2 318 42 275 0.79 0.02 0.77
比較例3 270 50 250 0.68 0.02 0.66
比較例4 380 59 336 0.84 0.04 0.81
[表4]
   SBET （Avg.） （m2 /g） SMICRO （Avg.） （m2 /g） SEX （Avg.） （m2 /g） VT （Avg.） （cm3 /g） VMICRO （Avg.） （cm3 /g） VMESO （Avg.） （cm3 /g）
B1觸媒 73 1 72 0.35 0 0.35
B2觸媒 64 10 52 0.32 0.01 0.31
實例3 69 6 63 0.34 0 0.34
比較例5 65 9 56 0.31 0.01 0.30
比較例6 88 15 75 0.39 0.02 0.37
如表3及表4所示，藉由以1:1的混合比共振聲學混合相同類型的觸媒（即，A1觸媒及A2觸媒，或B1觸媒及B2觸媒）而獲得的實例2及實例3的混合觸媒可被賦予分別控制於「(S_A1 ·RA1 + S_A2 ·RA2 )至(S_A1 ·RA1 + S_A2 ·RA2 )·1.25」及「(S_B1 ·RB1 + S_B2 ·RB2 )至(S_B1 ·RB1 + S_B2 ·RB2 )·1.25」範圍內的BET表面積（SBET ）及外表面積（SEX ）（其中S_A1 為A1觸媒的對應表面積性質，S_A2 為A2觸媒的對應表面積性質，S_B1 為B1觸媒的對應表面積性質，S_B2 為B2觸媒的對應表面積性質，RA1 作為A1觸媒的重量對實例2的混合觸媒的重量之比為0.5，RA2 作為A2觸媒的重量對實例2的混合觸媒的重量之比為0.5，RB1 作為B1觸媒的重量對實例3的混合觸媒的重量之比為0.5，且RB2 作為B2觸媒的重量對實例3的混合觸媒的重量之比為0.5）。此外，實例2及實例3的混合觸媒的微孔表面積（SMICRO ）分別控制於「(SMICRO_A1 ·RA1 + SMICRO_A2 ·RA2 )·0.75至(SMICRO_A1 ·RA1 + SMICRO_A2 ·RA2 )」及「(SMICRO_B1 ·RB1 + SMICRO_B2 ·RB2 )·0.75 to (SMICRO_B1 ·RB1 + SMICRO_B2 ·RB2 )」的範圍內（其中SMICRO_A1 為A1觸媒的微孔表面積，SMICRO_A2 為A2觸媒的微孔表面積，SMICRO_B1 為B1觸媒的微孔表面積，且SMICRO_B2 為B2觸媒的微孔表面積）。
實例2的混合觸媒的總孔體積（VT ）及中孔體積（VMESO ）以及實例3的混合觸媒的總孔體積（VT ）及中孔體積（VMESO ）被控制於「(V_A1 ·RA1 + V_A2 ·RA2 )至(V_A1 ·RA1 + V_A2 ·RA2 )·1.15」的範圍內以及「(V_B1 ·RB1 + V_B2 ·RB2 )至(V_B1 ·RB1 + V_B2 ·RB2 )·1.15」的範圍內（其中V_A1 為A1觸媒的對應孔體積性質，V_A2 為A2觸媒的對應孔體積性質，V_B1 為B1觸媒的對應孔體積性質，且V_B2 為B2觸媒的對應孔體積性質）。此外，實例2及實例3的混合觸媒的微孔表面積（VMICRO ）分別控制於「(VMICRO_A1 ·RA1 + VMICRO_A2 ·RA2 )·0.85至(VMICRO_A1 ·RA1 + VMICRO_A2 ·RA2 )」及「(VMICRO_B1 ·RB1 + VMICRO_B2 ·RB2 )·0.85至(VMICRO_B1 ·RB1 + VMICRO_B2 ·RB2 )」的範圍內（其中VMICRO_A1 為A1觸媒的微孔體積，VMICRO_A2 為A2觸媒的微孔體積，VMICRO_B1 為B1觸媒的微孔體積，且VMICRO_B2 為B2觸媒的微孔體積）。
上述結果示出，隨著相同類型觸媒的共振聲學混合繼續進行，微孔減少，而其他孔增加。此外，儘管就可生產的混合觸媒的多樣性而言，混合相同類型的觸媒（實例2及實例3）的情形較混合不同類型的觸媒（實例1a）的情形稍差，但根據本揭露，混合觸媒的物理性質可很好地控制於預定範圍內。
另一方面，藉由渦流混合或球磨機混合相同類型的觸媒（即，A1觸媒及A2觸媒，或B1觸媒及B2觸媒）而獲得的比較例3至比較例6的混合觸媒具有偏離在本揭露中定義的控制範圍的至少一些物理性質。
下表5示出藉由以3:7的混合比混合不同類型的觸媒（即，A1觸媒及B1觸媒）而獲得的實例1c、比較例1c及比較例2c的混合觸媒的物理性質。
[表5]
   SBET （Avg.） （m2 /g） SMICRO （Avg.） （m2 /g） SEX （Avg.） （m2 /g） VT （Avg.） （cm3 /g） VMICRO （Avg.） （cm3 /g） VMESO （Avg.） （cm3 /g）
A1觸媒 294 40 254 0.81 0.02 0.79
B1觸媒 73 1 72 0.35 0 0.35
實例1c 133 10 126 0.48 0.01 0.47
比較例1c 170 25 160 0.61 0.01 0.60
比較例2c 230 35 190 0.60 0.02 0.58
如表5所示，即使當以除1:1之外的混合比（即，3:7）來混合A1觸媒及B1觸媒時，僅根據本揭露製備的混合觸媒表現出預定範圍的目標物理特徵。
可見，與本揭露的共振聲學混合不同，對於比較例的混合觸媒，渦流混合及球磨機混合表現出無固定趨勢的隨機物理性質，使得幾乎不可能控制將生產的混合觸媒的性質（即，將藉由渦流混合或球磨機混合生產的混合觸媒的物理性質是不可預測的）。
[ 混合觸媒的耐久性評估 ]
以下列方式評估實例1a、比較例1a及比較例2a的混合觸媒中的每一者的耐久性。
將1克混合觸媒用水潤濕，且然後將藉由將混合觸媒分散於混合溶劑（由體積比為7:3的異丙醇與水組成）中獲得的溶液與40克10%離聚物溶液混合。然後，使用均質混合器分散所得混合物，以獲得電極漿料。然後，使用電極漿料藉由傳統方法製造了膜電極組合。膜電極組合經受1.0伏特與1.5伏特之間的500個三角形掃描循環（triangle sweep cycles）（溫度：80℃，相對濕度（陽極/陰極）：100%/100%，掃描速率：500毫伏/秒（mV/s）），以1.5安/平方公分（A/cm2 ）量測了電壓損失（voltage loss），且結果示出於下表6中。
[表6]
   實例1a 比較例1a 比較例2a
500個循環後的電壓損失（@1.5 A/cm2 ） 10 mV 29 mV 38 mV
表6示出僅根據本揭露的實例表現出改善觸媒耐久性的效果。另一方面，經由渦流混合或球磨機混合獲得的比較例表現出劣化的耐久性。具體而言，由於在球磨機混合製程期間對源觸媒造成的物理損壞，比較例2a表現出混合觸媒的耐久性嚴重劣化。
無
給出為更佳地理解本揭露而提供並且構成本說明書的一部分的附圖以例示本揭露的實施例，並且參照以下詳細說明來描述本揭露的原理及特徵，在附圖中： 圖1為示出實例1a的A1觸媒、B1觸媒及混合觸媒的BET等溫曲線的曲線圖， 圖2為示出比較例1a的A1觸媒、B1觸媒及混合觸媒的BET等溫曲線的曲線圖， 圖3為示出比較例2a的A1觸媒、B1觸媒及混合觸媒的BET等溫曲線的曲線圖， 圖4為示出實例2的A1觸媒、A2觸媒及混合觸媒的BET等溫曲線的曲線圖， 圖5為示出實例3的B1觸媒、B2觸媒及混合觸媒的BET等溫曲線的曲線圖， 圖6為示出實例1a的A1觸媒、B1觸媒及混合觸媒的XRD圖案的曲線圖， 圖7為示出實例2的A1觸媒、A2觸媒及混合觸媒的XRD圖案的曲線圖， 圖8為示出實例3的B1觸媒、B2觸媒及混合觸媒的XRD圖案的曲線圖。

Claims (15)

  1. 一種燃料電池之混合觸媒，包含：第一觸媒，包括第一載體及分散於所述第一載體上的第一催化金屬顆粒，所述第一觸媒具有第一BET表面積及第一總孔體積；以及第二觸媒，包括第二載體及分散於所述第二載體上的第二催化金屬顆粒，所述第二觸媒具有不同於所述第一BET表面積的第二BET表面積及不同於所述第一總孔體積的第二總孔體積，其中所述第一觸媒及所述第二觸媒各自獨立地為(i)BET表面積為150平方米/克或大於150平方米/克且總孔體積為0.50立方公分/克或大於0.50立方公分/克的第一類型觸媒，或(ii)BET表面積小於150平方米/克且總孔體積小於0.50立方公分/克的第二類型觸媒，其中(a)當所述第一觸媒與所述第二觸媒為相同類型的觸媒時，所述第一觸媒與所述第二觸媒於所述混合觸媒中混合，使得自所述混合觸媒中取出的任何樣品滿足以下方程式1至方程式6，並且(b)當所述第一觸媒與所述第二觸媒為不同類型的觸媒時，所述第一觸媒與所述第二觸媒於所述混合觸媒中混合，使得自所述混合觸媒中取出的任何樣品滿足以下方程式7至方程式12：
    Figure 110114018-A0305-02-0047-1
    Figure 110114018-A0305-02-0048-2
    Figure 110114018-A0305-02-0048-3
    Figure 110114018-A0305-02-0048-4
    Figure 110114018-A0305-02-0048-5
    Figure 110114018-A0305-02-0048-6
    Figure 110114018-A0305-02-0048-7
    Figure 110114018-A0305-02-0048-8
    Figure 110114018-A0305-02-0048-9
    Figure 110114018-A0305-02-0048-10
    Figure 110114018-A0305-02-0048-14
    Figure 110114018-A0305-02-0048-13
     其中SBET_HC為所述混合觸媒的BET表面積，SBET_C1為所述第一BET表面積，SBET_C2為所述第二BET表面積，RC1為所述第一觸媒的重量對所述混合觸媒的重量之比，RC2為所述第二觸媒的重量對所述混合觸媒的所述重量之比，SMICRO_HC為所述混合觸媒的微孔表面積，SMICRO_C1為所述第一觸媒的微孔表面積，SMICRO_C2為所述第二觸媒的微孔表面積，SEX_HC為所述混合觸媒的外表面積，SEX_C1為所述第一觸媒的外表面積，SEX_C2為所述第二觸媒的外表面積，VT_HC為所述混合觸媒的總孔體積，VT_C1為所述第一總孔體積，VT_C2為所述第二總孔體積，VMICRO_HC為所述混合觸媒的微孔體積，VMICRO_C1為所述第一觸媒的微孔體積，VMICRO_C2為所述第二觸媒的微孔體積，VMESO_HC為所述混合觸媒的中孔體積，VMESO_C1為所述第一觸媒的中孔體積，且VMESO_C2為所述第二觸媒的中孔體積。
  2. 如請求項1所述的混合觸媒，其中，當針對自所述混合觸媒中取出的五或更多個樣品中的每一者量測選自由所述BET 表面積(SBET_HC)、所述微孔表面積(SMICRO_HC)、所述外表面積(SEX_HC)、所述總孔體積(VT_HC)、所述微孔體積(VMICRO_HC)及所述中孔體積(VMESO_HC)組成的群組中的任一物理性質時，所述物理性質的標準偏差不大於所述物理性質的算術平均值的5%。
  3. 如請求項1所述的混合觸媒，其中所述第一載體及所述第二載體具有選自由球形、多面體形、線形、管形及平面形組成的群組中的形狀，並且所述第一載體的所述形狀與所述第二載體的所述形狀相同。
  4. 如請求項1所述的混合觸媒，其中所述第一催化金屬顆粒及所述第二催化金屬顆粒中的每一者包含鉑或鉑系合金。
  5. 如請求項4所述的混合觸媒，其中所述第一催化金屬顆粒與所述第二催化金屬顆粒為相同的材料。
  6. 一種製備燃料電池之混合觸媒的方法，所述燃料電池之混合觸媒具有目標BET表面積、目標微孔表面積、目標外表面積、目標總孔體積、目標微孔體積及目標中孔體積，所述方法包括：確定包括第一載體及分散於所述第一載體上的第一催化金屬顆粒的第一觸媒的第一步驟，所述第一觸媒具有第一BET表面積及第一總孔體積；確定包括第二載體及分散於所述第二載體上的第二催化金屬顆粒的第二觸媒的第二步驟，所述第二觸媒具有不同於所述第一BET表面積的第二BET表面積及不同於所述第一總孔體積的第二 總孔體積；確定所述第一觸媒與所述第二觸媒的混合比的第三步驟；以及使用共振聲學混合器以所述混合比混合所述第一觸媒與所述第二觸媒的第四步驟，其中所述第一觸媒及所述第二觸媒各自獨立地為(i)BET表面積為150平方米/克或大於150平方米/克且總孔體積為0.50立方公分/克或大於0.50立方公分/克的第一類型觸媒，或(ii)BET表面積小於150平方米/克且總孔體積小於0.50立方公分/克的第二類型觸媒，其中(a)當所述第一觸媒與所述第二觸媒為相同類型的觸媒時，執行所述第一步驟、所述第二步驟及所述第三步驟，使得滿足以下方程式13至方程式18，且(b)當所述第一觸媒與所述第二觸媒為不同類型的觸媒時，執行所述第一步驟、所述第二步驟及所述第三步驟，使得滿足以下方程式19至方程式24：
    Figure 110114018-A0305-02-0051-15
    Figure 110114018-A0305-02-0051-16
    Figure 110114018-A0305-02-0051-17
     [方程式16]
    Figure 110114018-A0305-02-0052-18
    Figure 110114018-A0305-02-0052-19
    Figure 110114018-A0305-02-0052-20
    Figure 110114018-A0305-02-0052-21
    Figure 110114018-A0305-02-0052-22
    Figure 110114018-A0305-02-0052-23
    Figure 110114018-A0305-02-0052-24
    Figure 110114018-A0305-02-0052-25
    Figure 110114018-A0305-02-0052-26
     其中TSBET_HC為所述目標BET表面積，SBET_C1為所述第一BET表面積，SBET_C2為所述第二BET表面積，RC1為所述第一觸媒的重量對所述混合觸媒的重量之比，RC2為所述第二觸媒的重量對所述混合觸媒的所述重量之比 (即，RC2=1-RC1)，TSMICRO_HC為所述目標微孔表面積，SMICRO_C1為所述第一觸媒的微孔表面積，SMICRO_C2為所述第二觸媒的微孔表面積，TSEX_HC為所述目標外表面積，SEX_C1為所述第一觸媒的外表面積，SEX_C2為所述第二觸媒的外表面積，TVT_HC為所述目標總孔體積，VT_C1為所述第一總孔體積，VT_C2為所述第二總孔體積，TVMICRO_HC為所述目標微孔體積，VMICRO_C1為所述第一觸媒的微孔體積，VMICRO_C2為所述第二觸媒的微孔體積，TVMESO_HC為所述目標中孔體積，VMESO_C1為所述第一觸媒的中孔體積，且VMESO_C2為所述第二觸媒的中孔體積。
  7. 如請求項6所述的方法，其中所述第四步驟以55赫茲至65赫茲的頻率及30G至90G的加速度執行1分鐘至20分鐘。
  8. 如請求項6所述的方法，其中經由所述第四步驟獲得的混合物為固相混合物。
  9. 如請求項6所述的方法，其中所述第一載體及所述第二載體具有選自由球形、多面體形、線形、管形及平面形組成的群組中的形狀，並且所述第一載體的所述形狀與所述第二載體的所述形狀相同。
  10. 如請求項6所述的方法，其中所述第一催化金屬顆粒及所述第二催化金屬顆粒中的每一者包含鉑或鉑系合金。
  11. 如請求項10所述的方法，其中所述第一催化金屬顆粒與所述第二催化金屬顆粒為相同的材料。
  12. 一種於聚合物電解質膜上形成電極的方法，所述方法包括：將如請求項6所述的方法製備的混合觸媒與離聚物一起分散於分散介質中以製備電極漿料；用所述電極漿料塗佈基板；以及對所塗佈的所述電極漿料進行乾燥。
  13. 如請求項12所述的方法，其中所述基板為離型膜，並且所述形成所述電極的方法更包括：將藉由乾燥形成於所述離型膜上的所述電極轉移至所述聚合物電解質膜上；以及移除所述離型膜。
  14. 如請求項12所述的方法，其中所述基板為所述聚合物電解質膜。
  15. 一種膜電極組合，包括：陽極；陰極；以及聚合物電解質膜，夾置於所述陽極與所述陰極之間，其中選自由所述陽極及所述陰極組成的群組中的至少一者包含如請求項1所述的混合觸媒。
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