氢燃料电池催化剂氢氧燃料电池的催化剂近几年有哪些发展和成果

知识中心

您的位置：朵拉利品网 > 知识中心 > 氢燃料电池催化剂氢氧燃料电池的催化剂近几年有哪些发展和成果

2020-05-25 00:50:36 来源：朵拉利品网

1, 氢氧燃料电池的催化剂近几年有哪些发展和成果

氢氧燃料电池阳极和阴极催化剂那个更为重要
feiba00
氢氧燃料电池或者甲醇燃料电池，阳极和阴极催化剂那个更为重要？目前燃料电池有了很多的非铂阴极催化剂，比如Fe-N-C材料最为盛行，为什么非铂的阳极催化剂很少了，虽然阴极的催化剂用量大大多于阳极，但是阳极也非常重要啊。有阳极非铂催化剂吗？现在国际上对于阳极非铂材料研究的怎么样啊？请大家不吝赐教！！！！！！
luomc
阳极的非铂催化剂也有，你不要光看FC这个领域。你可以看看氢氧化或者是醇氧化的非铂催化剂，有一些人在研究，我知道有一些人就在研究通过修饰钯和银来作为氧化催化剂。但是在FC这个领域考虑的话，阴极的问题是很显著的，所以大部分研究集中在阴极。
hebelc
就铂而已，阳极的交换电流密度是阴极的好几个数量级。阳极只需要极少量的铂就可以满足需要，基本0.05mg/cm2就足够用了。而目前主流的观点认为，商用铂碳催化剂，阴极侧需要0.4mg/cm2，显然有很大的降低空间和潜力。大多数科学家多研究阴极的氧还原，重点通过非铂或是低铂催化剂达到很好性能的效果。
说得有点点混乱。大概就是这个意思。
-------------------------------------------------------------------
【科研故事】：迈向氢氧燃料电池产业化的第一步
据研究团队介绍，催化剂是氢气与氧气反应的必要条件，没有催化剂，这个反应就不会发生。现在最常用的催化剂是金属铂，它的催化效率高，但是资源稀缺，价格昂贵，导致氢氧燃料电池的制作成本相对较高，这为商业化带来了很大的困扰。为了让氢氧燃料电池这一环保无污染的新型能源走进千家万户，大学化学化工研究团队近5年来一直在寻找价格低廉，并且催化效果能与铂相当甚至超越铂的催化剂。起初，他们发现碳氮化合物具有一定的催化活性，且在加入铁、钴等金属后，催化活性可大幅提升。他们从这一发现中得到了启发，开始研究铁和钴以及它们的氧化物、络合物的催化活性，经过多次观察实验，最终他们在氧化铁，氧化钴中找到了突破点。他们发现氧化铁、氧化钴原本各自具有的尖晶石结构并不能使它们具备很强的催化活性，但是铁钴二元尖晶石所新形成的反式尖晶石因为结构中铁原子与钴原子的相互作用而拥有了远超于正式尖晶石的催化活性。后来他们又通过调节晶体中铁离子的浓度发现反尖晶石中铁原子和钴原子相互电子转移所产生的异化效用是催化活性提高的原因。令人可喜的是，在实验室的研究中，该团队发现经过精确调控的反尖晶石的催化活性优于铂催化剂。
由于氧化铁和氧化钴是金属矿物质，来源丰富，价格低廉。如果用它们代替铂，氢氧燃料电池的费用将下降到原来的60%，这将有助于氢氧燃料电池的普及，也有效贯彻落实了我国“坚持节约资源和保护环境”这一基本国策。 “原电池是一个复杂的系统，目前我们团队主要在氢氧燃料电池的正极上这一点取得了突破，但是距离实现产业化，还有很长一段路要走，因为一项研究的产业化的过程是一条线，不只是一个点，我们将继续研究氢氧燃料电池的负极和质子交换膜，争取早日实现该成果的产业化并使该成果制成的燃料电池走向商业化。”教授向我们介绍道。
对于渴望投身科研事业的学子，教授常常告诫他们，做科研一定要踏实，只有一步一个脚印，在充分了解学习前人研究成果的基础上加以创新，重视各个环节，坚持不懈，科研工作才可能会取得希望的成果。

2, 我想自制氢氧燃料电池,但是催化剂十分不懂应该用什么东西催化？ ...

催化剂和质子交换膜是两个不同的东西。
燃料电池的催化剂
阳极催化剂包括Pt-Ru、Pt-Sn、Pt-WO3、Pt-Mo等。
对于燃料电池，各个国家，各个实验室，各个汽车厂家所研究或者使用的催化剂一般是不同的，而且是保密的，这是核心技术。但是可能引起中毒的因素都差不多。
1、CO，一般是以酒精为燃料的燃料电池；
2、SO2，很多有机燃料中都会含有这个，而且会是大多数的催化剂中毒；
3、积碳，C容易积累在反应界面上面，阻止反应的继续进行，反应温度不要太高，温度往往也是催化剂催化活性的杀手。
至于寿命和催化剂的配方有关。
由于质子交换膜只能传导质子，因此氢离子（即质子）可直接穿过质子交换膜到达阴极，而电子只能通过外电路才能到达阴极。当电子通过外电路流向阴极时就产生了直流电。
迄今最常用的质子交换膜（PEM）仍然是美国杜邦公司的Nafion质子交换膜，具有质子电导率高和化学稳定性好的优点，PEMFC大多采用Nafion等全氟磺酸膜，国内装配PEMFC所用的PEM主要依靠进口。但Nafion质子交换类膜仍存在下述缺点：（1）制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致成本较高；（2）对温度和含水量要求高，Nafion系列膜的最佳工作温度为70~90℃，超过此温度会使其含水量急剧降低，导电性迅速下降，阻碍了通过适当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催化剂中毒的难题；（3）某些碳氢化合物，如甲醇等，渗透率较高，不适合用作直接甲醇燃料电池（DMFC）的质子交换膜。
Nafion膜的价格在600美元每平方米左右，相当于120美元每千瓦（单位电池电压为0.65V）。在燃料电池系统中，膜的成本几乎占总成本的20%~30%。为尽早实现燃料电池的商业化应用，降低质子交换膜的价格迫在眉睫。加拿大的巴拉德公司在质子交换膜领域做了后来居上的工作，使人们看到了交换膜商业化的希望。据研究计划报道，其第三代质子交换膜BAM3G，是部分氟化的磺酸型质子交换膜，演示寿命已经超过4500h，其价格已经降到50美元每立方米，这相当于10美元每千瓦（单位电池电压为0.65V）。
以上信息仅供参考，希望能帮到你。

名词解释

催化剂

催化剂又称触媒，一类能改变化学反应速度而在反应中自身并不消耗的物质。在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，也可作用于植物，使植物加快生长。（既能提高也能降低）。

燃料电池

燃料电池（Fuel cell，又称电化学发电器）是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高。燃料电池用燃料和氧气作为原料，没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。

氢氧

《氢氧》是连载于起点中文网的异界大陆类小说，作者是窃书贼点。