燃料電池對催化劑的要求都有哪些
作者:訪客發(fā)布時間:2021-08-11分類:催化劑及助劑瀏覽:156
高分子固體電解質(zhì)型燃料電池(PEFC)、直接甲醇型燃料電池(DMFC)z中,使用鉑(Pt)作為催化劑材料。通過在鉑的表面吸附氫分子后在吸附點由分子分裂成原子狀態(tài),在低溫下也容易產(chǎn)生反應(yīng)。
(僅供參考:福建亞南集團氫燃料電池,亞小南為您解答)
鉑為稀有金屬,屬于有限資源,因此為了有效利用,需要考慮:
(1)鉑材料本身進行改進:通過減小催化劑的粒徑、使其均一分散來擴大有助于反應(yīng)的表面面積。目前鉑粒子的直徑已經(jīng)減小到了2~3nm左右。不過,減小粒徑后,就會產(chǎn)生粒子間容易凝集而無法擴大表面面積的問題。因此,通過納米技術(shù)將鉑分散在碳等支撐材料上來使其穩(wěn)定的技術(shù)是一個值得研究的解決方案。
(2)對催化劑結(jié)構(gòu)的改進:一般均采用減小催化劑厚度的方法。催化劑通常采用的制造方法是,首先將鉑粒子與碳黑(Carbon Black,以下簡稱碳)水溶液混合,然后通過加熱還原在碳粒子上析出、負(fù)載鉑。最后再將其分散在高分子電解質(zhì)溶液中來進行涂布,這樣便形成了催化劑。這時,為了只在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)而內(nèi)部不參與反應(yīng),通過減小催化劑的厚度便可提高反應(yīng)性。
(3)在催化劑構(gòu)造上,另一個方法是采用不讓鉑粒子進入高分子電解質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的技術(shù)。這樣,改變催化劑制造順序,在碳粒子表面形成高分子電解質(zhì)膜后浸漬鉑離子溶液等方法就被開發(fā)了出來。
(4)改進鉑材料:催化劑電極分為陰極(空氣極)及陽極(氫極),其中,陰極的損失尤其嚴(yán)重。這是因為陽極在H2催化劑上的氧化反應(yīng)速度快而在陰極反應(yīng)較慢。陽極雖然很少因活性極化而使性能降低,不過仍存在其它問題。在對甲烷及甲醇進行改質(zhì)、使其生產(chǎn)氫的時候就會產(chǎn)生一氧化碳(CO)。一氧化碳會降低催化劑的性能(一氧化碳中毒),降低電壓。
為了解決以上問題,可以考慮通過鉑與其它金屬形成合金來制造催化劑。目前大多采用鉑與釕(Ru)的合金來解決,另外最近又有人提出添加鈦(Ti)的方案。
(5)可以研究鉑以外的新材料,氧化鉬、鈷(Co)及有機絡(luò)化物等的研究正在進行之中,不過目前還沒有大的進展。
總之,燃料電池技術(shù)目前還很不成熟,如果你有興趣可以多加研究,其中一些方向如果取得進展是有可能產(chǎn)生諾貝爾獎的。
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