燃料電池催化劑
陽極催化劑包括鉑釕、鉑錫、鉑WO3、鉑鉬等。
對於燃料電池來說,各個國家、實驗室、汽車廠商研究或使用的催化劑壹般都不壹樣,都是保密的,這是核心技術。但是可能導致中毒的因素都差不多。
1,CO,壹般是以酒精為燃料的燃料電池;
2、SO2,很多有機燃料中都會含有,大部分催化劑都會中毒;
3、積碳,C容易堆積在反應界面上,阻礙反應繼續進行。反應溫度不能太高,溫度往往是催化劑催化活性的殺手。
至於使用壽命,和催化劑的配方有關。
因為質子交換膜只能傳導質子,所以氫離子(質子)可以直接穿過質子交換膜到達陰極,而電子只能通過外電路到達陰極。當電子通過外部電路流向陰極時,就產生了直流電。
到目前為止,最常用的質子交換膜仍然是美國杜邦公司的Nafion質子交換膜,它具有質子傳導率高,化學穩定性好的優點。PEMFC大多采用Nafion等全氟磺酸膜,國內用於組裝PEMFC的PEM主要依賴進口。但Nafion質子交換膜仍然存在以下缺點:(1)制作困難且成本高,全氟物質的合成和磺化非常困難,成膜過程中的水解和磺化容易使聚合物變性降解,成膜困難,導致成本高;(2)對溫度和含水量要求較高,Nafion系列膜的最佳工作溫度為70 ~ 90℃。如果超過這個溫度,Nafion系列膜的含水量和電導率會迅速下降,阻礙了電極反應速度的提高和通過適當提高工作溫度來克服催化劑中毒。(3)壹些碳氫化合物,如甲醇,具有高滲透性,不適用於直接甲醇燃料電池中的質子交換膜(DMFC)。
Nafion膜的價格約為每平方米600美元,相當於每千瓦120美元(單位電池電壓為0.65V)。在燃料電池系統中,膜的成本幾乎占總成本的20%~30%。為了盡快實現燃料電池的商業化應用,降低質子交換膜的價格迫在眉睫。加拿大Ballard公司在質子交換膜領域做得非常出色,讓人看到了交換膜商業化的希望。根據研究計劃,其第三代質子交換膜BAM3G是部分氟化磺酸質子交換膜。其演示壽命已超過4500h,價格降至每立方米50美元,相當於每千瓦10美元(單位電池電壓為0.65V)。
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