氢燃料电池催化材料的挑战与机遇

图1为目前市场常见电池近十年的出货量,从图中我们可以看到整体燃料电池出货量从2009-2013年大幅上升,2013年以后整体出货量的趋势稳重有升。另外,可以看到氢燃料电池PEMC从2014-2018年整体趋势略有降低,但目前占有率仍然很高(高于50%)。值得注意的是SOFC电池的出货量这几年增加也较为明显,这主要是由于SOFC在亚太地区尤其是在日本小型高效率发电系统ENE-FARM的家用燃料电池正在快速普及和发展。

图1全球燃料电池2009-2018年出货量

图2全球燃料电池2009-2018年出货量以瓦数计(MW)

氢燃料电池上游包含电池组件和氢能两大类,氢能产业链有三大环节,每个环节都有很高的技术壁垒和技术难点,目前上游的电解水制氢技术、中游的化学储氢技术和下游的燃料电池在车辆和分布式发电中的应用被广泛看好;电池组件包括燃料电池电堆、空压机、水泵、氢泵、储氢器、加湿器等。产业链中游是燃料电池系统的组装部分。产业下游应用主要有固定发电、交通运输、便携式电子以及包含军事、航天在内的特殊领域。

2.氢燃料电池关键材料—催化剂

图3氢燃料电池电堆成本构成

Pt催化剂除了受成本与资源制约外,也存在耐久性问题(主要体现在稳定性上)。通过燃料电池衰减机制分析可知,燃料电池在车辆运行工况下,催化剂会发生衰减,如在动电位作用下会发生Pt纳米颗粒的团聚、迁移、流失等。这些问题都是制约燃料电池发展的关键因素,针对这些成本和耐久性问题,研究新型高稳定、高活性的低Pt或非Pt催化剂是目前热点问题之一。目前,已经研发出的催化剂的种类主要有铂基催化剂、低铂催化剂与非铂催化剂。

图4氢燃料电池催化剂

3.氢燃料电池催化材料专利及国内外重点公司分析

目前,国外氢燃料电池Pt催化剂材料领军企业主要生产厂家包括美国Gore、JohnsonMatthery、田中贵金属等。Gore是生产质子交换膜和膜电极各组件的企业,催化剂仅占业务的一部分。相比而言,JohnsonMatthery和田中贵金属是更为专业的燃料电池催化剂生产商。田中贵金属针对燃料电池车,开发了性能与耐久度更为优异的电极催化剂,被应用于本田新型燃料电池车Clarity。JohnsonMatthery自90年代就开始研究燃料电池及各部件,2000年成立了燃料电池材料公司JohnsonMattheyFuelCellsLtd,并与全球最大的铂供应商AngloPlatinum建立了长期合作关系。JohnsonMatthey的催化剂产品类型多样,包括纯铂、合金、含有和不含催化剂载体。

作者:Matshaw

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1.贵金属催化剂和非贵金属催化剂的有哪些优缺点贵金属催化剂和非贵金属催化剂的有哪些优缺点 贵金属催化剂的起燃温度低,活性高,但在较高的温度下易烧结,因升华而导致活性组份流失,使活性降低,而且贵金属资源有限,价格昂贵,所以无法大规模使用。但其在低温时的催化活性是其他催化剂不能比的,所以现在还用于催化燃烧的起燃阶段。https://www.chem17.com/tech_news/detail/2185811.html
2.非贵金属双功能催化剂在锌空气电池研究进展本文在介绍锌空气电池的结构和性质的基础上,系统介绍了不同种类的非贵金属催化剂在锌空气电池中的研究进展,如MOF衍生的双功能催化剂、非金属双功能催化剂、过渡金属双功能催化剂等,介绍了不同种类催化剂的优缺点,并对催化剂的催化活性中心和电化学性质进行阐述。最后,进一步指出对特定催化剂金属活性位点的增加和形貌https://wap.cnki.net/touch/web/Journal/Article/HGJZ2023S1030.html
3.科普电解水制氢催化剂有哪些?制氢其HER催化活性远优于商业Pt/C催化剂,且具有优异的稳定性。该工作表明通过不同种类贵金属的协同作用,能够提高催化剂的性能,为设计具有优异催化活性和稳定性的贵金属二聚体提供了新的思路。 与单原子催化剂相比,亚纳米团簇贵金属催化剂的制备方法更加简便,同时具有较高的贵金属原子利用率和较大的比表面积。Wan等在https://h2.in-en.com/html/h2-2432004.shtml
4.铱催化剂回收:铱催化剂废料回收方法和技术铱(Iridium,Ir)是一种稀有的贵金属元素,具有极高的抗腐蚀性、高熔点和优异的催化性能。因此,铱催化剂在石油、化工、环保等领域有着广泛的应用。然而,由于铱的稀缺和昂贵,铱催化剂的回收和再利用成为了研究和实践的重要课题。以下几种方法和技术在铱催化剂回收方面具有较好的应用前景。 https://www.zcjt88.com/liaoyizhehuishou/1351.html
5.尾气催化剂提炼贵金属湿法富集技术尾气催化剂提炼贵金属湿法富集技术:湿法富集技术采用酸碱浸出或其他方法处理废尾气催化剂,选择性地溶解贵金属或其中的贱金属,以达到贵金属与贱金属分离的目的。 火法和湿法各有优缺点。一般来说,火法投资大,能耗高,湿法回收率低,空气污染大。但由于工艺简单、成本低,湿法是从二次资源中回收铂族金属常用的方法。http://www.zzjqky.com/article-1520.html
6.XPS方法简介xps检测技术催化剂的活性位点和表面化学状态对催化性能至关重要。XPS可以分析催化剂表面的金属氧化态、载体材料的化学状态等。 5.3薄膜与涂层 用于分析薄膜和涂层的成分、厚度、界面质量等。例如,研究半导体器件中的薄膜层结构和化学组成。 5.4表面改性与处理 研究表面改性(如等离子体处理、化学镀膜等)对材料表面化学状态和组成的影https://blog.csdn.net/weixin_45192240/article/details/142629636
7.单原子催化剂综述梳理:基本概念制备方法及能源催化应用本文论述了金属单原子催化剂的研究进展,并重点关注单原子催化剂的发展;主要讨论了合成过程、表征、反应机理、催化剂表面金属原子结构的精确控制、结构–性能关系、应用和挑战。本文从合成方法的角度综述了单原子催化剂的稳定策略,并详细分析了它们的优缺点;重点讨论了聚合物在制备或催化反应过程中作为合成模板、金属单原子https://www.scholat.com/userPostMsgPage-getDynamic.html?usermessageid=209716
8.石墨烯纳米片范文9篇(全文)中科院大连化物所邓德会副研究员和包信和院士带领的研究团队, 在长期研究二维催化材料和纳米限域催化的基础上, 成功地将Fe N4结构限域在纳米石墨烯骨架中, 使其具有优异的催化活性和稳定性, 能够在室温甚至0℃高选择性地催化氧化苯生成苯酚。这一研究结果给低温下高效选择氧化的非贵金属催化剂的设计提供了新的思路和https://www.99xueshu.com/w/ikey4kxy61nl.html
9.16种常见工业废水处理技术优缺点分析电子、电镀、采矿等行业回收铂钯铑等贵金属树脂,吸附黄金树脂; PVC含汞废水除汞树脂、化工行业固体催化剂树脂; 电厂凝结水精处理中覆盖式过滤器用的粉末树脂; 铝阳氧化、铝型材酸洗等含铝废水除铝树脂; 钢铁酸洗、不锈钢酸洗等行业酸回收树脂; 生活污水、化肥、制药等废水除磷树脂; https://mp.ofweek.com/ecep/a445693728816
10.一文带你详细了解燃料电池使用氢氧化钾和水的溶液作为电解液,这反过来又给了在阳极和阴极使用大量非贵金属催化剂的自由。其工作原理图如下图所示。碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此,它们的启动也很快,但其电流密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍,在汽车中使用显得相当笨拙。不过,它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池,因此可https://www.360doc.cn/article/73935447_1105896265.html
11.天然气开发技术(精选十篇)由于氧化锌脱硫剂可将原料气 (油) 中的硫脱除至0.5ppm以至0.5ppm以下, 从而保证了后续工序的蒸汽转化、低变、甲烷化、甲醇、低碳醇、羰基合成等含镍、铜、铁以及贵金属催化剂免于硫中毒。 四、结论与建议 1. 根据工艺原料的不同选择和使用正确的脱硫方法, 必须了解工艺原料的特性和硫含量、工艺过程对硫含量的https://www.360wenmi.com/f/cnkeysbi7sg3.html
12.电解水制氢电源催化剂和电解质的研究进展与展望然后,以贵金属、过渡金属和非金属三种材料分类,总结了目前电解水制氢催化剂的研究进展。之后,探讨了不同电解质的选择对能源效率的影响,包括碱性溶液、海水和小分子溶液电解系统。此外,对电源、催化剂和电解质三个领域内的各种类型和技术进行了详细的比较,分析了他们的固有缺点和显著优势。最后,深入分析了电催化水分解https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3411509&do=blog&id=1446951