同志社大学正在讨论进一步降低成本的方法,比如在钯中添加廉价的材料,或者内核采用价格比钯更便宜、每克仅约4元的银。 在碳中添加微量氮制作催化

燃料电池走向普及 低成本竞争取得进展

同志社大学正在讨论进一步降低成本的方法,比如在钯中添加廉价的材料,或者内核采用价格比钯更便宜、每克仅约4元的银。

在碳中添加微量氮制作催化剂

为实现终极的铂用量削减,完全不使用铂等贵金属的新型催化剂也在开发之中。其中,东京工业大学正在帝人、旭化成化学和东芝燃料电池系统等企业的协助下,开发“碳合金催化剂”。这种催化剂的主要成分是碳(C),其中添加了百分之几的氮(N)原子等。其详细机制并未公布,据称,虽然没有使用贵金属,但是是一种具备氧还原活性的独特材料。如果能实现实用,有望大幅削减催化剂的成本。

碳合金催化剂以前一般是在碳黑等现有碳材料中添加氮后,为使构造稳定、提高耐久性而进行热处理来获得。但进行高温处理的话,催化剂的活性又会降低。为此,东京工业大学开发出了在制成含氮的聚酰亚胺微粒后,进行多级热处理来获得碳合金催化剂的新方法(图5)。

燃料电池走向普及 低成本竞争取得进展

图5:通过多级热处理制造碳合金催化剂

东京工业大学开发出了对合成的聚酰亚胺微粒进行多级热处理、从而获得碳合金催化剂的方法(a)。1A/cm2时接近了当前的目标值0.6V(b)。(图由《日经电子》根据东京工业大学的资料制作)

具体方法是,先重合两种材料进行200℃的热处理,获得含氮的聚酰亚胺微粒;然后在氨气环境等条件下以600℃、800℃、1000℃的温度分阶段对其进行热处理。这样,无需减少作为催化剂活性点的氮用量,就能制成碳合金催化剂。这种方法的优点是,可兼顾耐久性和催化剂活性,而且能自行合成用于碳合金催化剂的聚酰亚胺微粒,因此对于今后提高特性也有好处。实际上,东京工业大学通过优化重合条件,把聚酰亚胺微粒的直径由300nm左右缩小到了150~200nm。

东京工业大学利用以新方法获得的碳合金催化剂,在厂商的协助下制成膜电极组件(MEA)实施了单个电池单元的实验。结果证实,能获得接近当前目标发电特性的值。不过,由于现在是在纯氧环境下做的实验,要想在氧浓度只有20%左右的空气中获得相同的特性,需要提高催化剂活性点的密度。东京工业大学正讨论改良方法,打算使其形状接近粒度仅几十nm的碳黑。

[责任编辑:赵卓然]

免责声明:本文仅代表作者个人观点,与电池网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性,本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。涉及资本市场或上市公司内容也不构成任何投资建议,投资者据此操作,风险自担!

凡本网注明 “来源:XXX(非电池网)”的作品,凡属媒体采访本网或本网协调的专家、企业家等资源的稿件,转载目的在于传递行业更多的信息或观点,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理、删除。电话:400-6197-660-2 邮箱:119@itdcw.com

电池网微信
燃料电池