鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:534次 | 2019年03月19日
一種新型鉑——可以幫助燃料電池汽車迎頭趕上
在為電動汽車提供動力的技術(shù)競賽中,鋰電池目前正在超過燃料電池。鋰電池越來越便宜,而燃料電池仍然受到昂貴而壽命短的鉑催化劑的阻礙。1月30日發(fā)表在Nature上的一項來自中國科研人員的研究成果表明,多添加一點(diǎn)鉑——盡管是一種新型鉑——可以幫助燃料電池汽車迎頭趕上。
來自中國科技大學(xué)(USTC)的一個研究團(tuán)隊的報告還顯示,中國正在趕上日本和韓國等燃料電池領(lǐng)域領(lǐng)軍者。中國的汽車制造商已經(jīng)制造了世界上大部分的電池電動車,政府也希望看到它們在燃料電池領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。據(jù)英國金融時報報道,去年中央及地方政府為燃料電池汽車提供了124億美元的補(bǔ)貼。
鉑催化劑會驅(qū)動質(zhì)子交換膜燃料電池(汽車上使用的那種)內(nèi)部的核心反應(yīng)以維持電池的電路,而反應(yīng)所產(chǎn)生的水將從汽車的排氣管滴出來。中國科技大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心的路軍嶺教授表示,他們已經(jīng)找到了一種保護(hù)鉑催化劑免受無處不在的一氧化碳污染的方法。一氧化碳會與鉑緊密結(jié)合,阻礙其催化作用。
存在一氧化碳是因?yàn)榇蠖鄶?shù)氫燃料是由烴類燃料生產(chǎn)的。即使經(jīng)過成本不菲的凈化,氫燃料也含有高達(dá)千萬分之二的CO。隨著時間的推移,CO會在催化劑上積聚,減緩燃料電池的反應(yīng),每次燃料電池汽車在寒冷的天氣里啟動時都會出現(xiàn)“中毒”雪球。“即使是最高級的氫燃料也含有微量的CO,這些CO最終會使燃料電池電極失活?!甭方淌谡f。
路教授和他的同事們通過設(shè)計一種新的催化劑找到了解決方案,這種催化劑是一種含有氧化鐵的鉑顆粒,它可以快速燃燒掉氫燃料中的CO。這種催化劑能選擇性地將CO轉(zhuǎn)化為無害的CO2,而且非常重要的是,它能在很寬的溫度區(qū)間內(nèi)工作。他們的測試證實(shí),在-75到107攝氏度之間的溫度區(qū)間內(nèi),CO減少了200倍;他說與之前的CO選擇性催化劑相比這是巨大的改進(jìn)?!拔墨I(xiàn)中的所有催化劑都只在室溫以上工作。”路教授說。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
按路教授的設(shè)想,近期內(nèi),他們的催化劑可以用于延長燃料電池汽車昂貴的電池堆的使用壽命。他表示,將來,機(jī)內(nèi)燃料自清潔技術(shù)可以讓人們以“所有人都能承受”的更低價格使用低等級氫燃料。
加州理工學(xué)院材料與過程模擬中心主任、燃料電池催化劑設(shè)計師WilliamGoddard(他并未參與前面所介紹的燃料電池催化劑的研究工作)說:“他們的解決方案可能是一個很好的解決方案。這方案看起來是行得通的?!?/p>
Goddard指出,隨著制氫從化石燃料制氫轉(zhuǎn)向利用可再生能源或核能對水進(jìn)行電解制氫,CO問題最終應(yīng)該會消失。他補(bǔ)充說,盡管如此,要使燃料電池汽車具有競爭力,真正需要的是燃料電池堆中更便宜的催化劑。豐田汽車的Mirai燃料電池轎車售價高達(dá)8.5萬美元,富含鉑的電池堆是使該款轎車如此高價的一個重要因素。
中國政府似乎期待在未來十年內(nèi)達(dá)成這個目標(biāo)。其計劃要求到2030年,在中國的道路上行駛的燃料電池汽車達(dá)到100萬輛。據(jù)英國金融時報報道,為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),中國政府正在為中國科技大學(xué)等國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)提供科研資金,并提供豐厚的補(bǔ)貼以刺激中國燃料電池汽車企業(yè)的發(fā)展——每輛車的補(bǔ)貼最高可達(dá)3萬美元,另外還有地方補(bǔ)貼。
在過去兩年中,有幾家中國公司購買了外國燃料電池公司的股份,并成立了合資企業(yè)以獲取先進(jìn)技術(shù)。最近,在2018年11月,中國發(fā)動機(jī)和汽車零部件制造商濰柴動力收購了加拿大燃料電池龍頭企業(yè)BallardPowerSystems百分之二十的股份。它還在另一項交易中收購了英國燃料電池制造商CeresPower百分之二十的股份。