燃料电池铂碳催化剂(燃料电池铂碳催化剂项目环境影响评价)

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燃料电池催化剂的成分是什么?

燃料电池催化剂主要成分为碳载铂中的贵金属铂(Pt)

燃料电池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,又称电化学发电器。

目前燃料电池的能量转换效率主要受限于电池阴极缓慢的氧反应的动力学过程。在燃料电池中,铂(Pt)是最优的阴极氧还原反应催化剂,但其储量少、价格昂贵,是导致燃料电池生产成本较高的主要原因;而且铂作为催化剂的化学稳定性较弱,催化耐久性不足。

氢能催化材料发展前景?

发展前景不错。

氢能催化剂关系到燃料电池电堆的性能和寿命,由于其原材料铂和铂碳颗粒价格高昂,使得催化剂成为氢燃料电池核心部件电堆中成本最高的部件之一。

材料简介

催化剂是氢燃料电池电堆的核心部件之一,主要有低铂、铂基及非铂三类,关系到燃料电池电堆的性能和寿命。目前燃料电池中常用的商用催化剂是Pt/C,通常用高比表面积的碳搭载铂纳米颗粒,然后将铂碳催化剂均匀分散在电极表面。

车用氢系统介绍?

氢燃料电池系统是由电堆、氢气供给循环系统、空气供给系统、热管理系统、电控系统和数据采集系统五大组成部分。

电控系统的DC-DC变换器可以把电堆产生的直流电降压后给给蓄电池充电,也可以在经过逆变器转变成交流电驱使牵引马达运转。牵引马达的供电源主要是电堆,蓄电池可以起到辅助作用。

热管理系统、电控系统和数据采集系统在燃油车应用了多年,技术比较成熟,而电堆、氢气供给循环系统、空气供给系统才是氢燃料电池发动机的特征,需要了解。在整车中,电堆的费用最高,而催化剂又是电堆中成本最高的。

1.电堆

电堆产生电能,是燃料电池动力系统的核心部件。电堆由多个燃料电池串联堆叠而成,形象称为电堆。燃料电池根据电解质的不同主要分为磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、碱性燃料电池(AFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)5种,前三者由于工作温度高,应用方向是工业电力生产。AFC 和PEMFC都以氢气为燃料,但AFC满足不了车辆使用的要求,PEMFC是国内外车用燃料电池应用的首选。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的原理如下,

记得2019年5月采访青年牌燃料电池汽车的视频,一段说到反应生成的水都可以饮用,不知道是不是真的。乘用车车载储氢瓶一般储存6kg的高压氢气,可行驶600km,反应可生成50kg的水,相当于每行驶1米就有1~2滴水出来,小瓶矿泉水还需要买吗?

电堆由膜电极(由质子交换膜、催化剂、扩散层组成)、双极板、端板等组成。电堆结构里,膜电极和双极重复叠,形成电池的串联。

1.1膜电极

膜电极是燃料电池的核心部件,是氢气和氧气反应生成水的电化学反应场所。膜电极包括质子交换膜、催化剂层和气体扩散层。

1.1.1质子交换膜

质子交换膜是一种固体电解质薄膜,应用最广泛的电解质为全氟磺酸聚合物,具有较高的质子透过能力,防止阳极的氢气和阴极的氧气接触,并且是催化剂的载体。我国已具备质子交换膜国产化能力。

1.1.2催化剂

催化剂的主要功能是降低电极反应的活化能,提高反应速度。铂碳(Pt/C)催化剂是车用燃料电池的主流催化剂。在电堆成本中占比达45%,因此,降低铂的用量和提升催化性能,有利于突破燃料电池成本瓶颈。

当前我国催化剂处于研发阶段,虽然国内不断有企业宣称建成了燃料电池催化剂生产线,但下游企业常选用进口Pt/C催化剂。

据悉2019年的 \水变氢\据悉也是用了一种特殊的催化剂,结果遭到整个舆论界的键盘敲打,90年代被冠以第五大发明称号的\水变油\看来很难被超越的。

1.1.3扩散层:起到反应物和生成物均匀分布作用,还起到稳定催化层并将催化层产生的电和热传导到双极板的作用。扩散层是由支撑层和涂覆在支撑层一侧的微孔层组成。支撑层一般为多孔的碳布、碳纸,微孔层为改善支撑层孔隙结构的一层碳粉。国内扩散层供应几乎全部被国外公司所垄断,而且作为基础材料的碳纤维基本被日本垄断。国内碳纸目前为小批量的生产水平。

1.2.双极板

双极板负责将氢气和空气分配到两个电极表面,收集电流和热量、为冷却液提供通道等作用。

双极板分为石墨双极板、金属双极板、复合材料双极板。金属双极板相较于石墨及复合双极板具有明显优势,是主流。石墨双极板国产较多,金属双极板、复合材料双极板较少。

2.氢气供给系统

主要部件有储氢瓶(罐)、减压阀、电磁阀和氢气回流泵。在安全性方面,储氢瓶最值得关注。储氢瓶分为5种类型,第III、IV、V型可用于车载储氢瓶, V型瓶处于全球研发中。

国外乘用车已经开始使用质量更轻、成本更低、质量储氢密度更高的IV型瓶,而中国IV型瓶还处于研发阶段,成熟产品只有35MPa和70Mpa的III型瓶,其中70MPaIII型瓶在乘用车样车上应用。

III型瓶的主要原材料为碳纤维,由于研发起步晚、原材料性能差等原因,国产碳纤维还不能满足车用储氢瓶的要求,主要依赖进口。未来车载高压气态储氢技术将向高压化、轻量化和低成本化方向发展。

当你意识到高压储氢瓶就在你的座椅下,会不会有点骑虎难下的感觉,听说车载储氢瓶能挡子弹,但是燃油车的油箱、新能源车的液态电池基本上怕子弹吧,这样说来安全性可以保证吧。

3.空气供给系统

空气供给系统主要包括滤清器、空气压缩机(空压机)、增湿器,重要部件为空压机。空压机是为电池正极提供空气的设备,常用空压机分为罗茨式、涡旋式空压机、螺杆空压机和离心式空压机,各有各的优缺点。

目前车载空压机的主流是罗茨式空压机和离心式空压机。我国的车用燃料电池电动汽车技术起步较晚,目前国内只有很少几家能够生产燃料电池发动机专用压缩机,且还达不到完全产品化的水平,主要存在转速低、寿命低、效率低等主要问题。

总的说,氢燃料电池汽车概念比较火,但是普及还是挺遥远的,要保持冷静、客观。

铂碳催化剂为什么会易燃?

铂碳催化剂危险特性是易燃。

铂碳是一种将铂负载到活性炭上的一种载体催化剂,属于贵金属催化剂中的一种。

铂由于颗粒细小,在空气中易与氧气发生氧化反应,放热,当热量积累到一定程度就会发生铂颗粒与活性炭颗粒一起燃烧。

简单说明催化剂的作用,并列举几种燃料电池的催化剂?

在燃料电池中,铂及铂合金催化是加快化学反应速度的最有效的催化剂。铂金催化剂能将氧分子分裂成原子,但不应与自由原子捆绑过于强烈;新材料中,铂原子间的距离较小,使得它成为更有效的催化剂,因为它与氧原子的捆绑较弱。铂是唯一能承受电池中酸性环境的金属,但是它很昂贵,这也限制了燃料电池广泛、大规模的应用。

铂金碳是什么?

铂金碳简称铂碳,是一种将铂负载到活性炭上的,一种在工业上常用的载体催化剂,属于贵金属催化剂中的一种。可用于电子行业等领域。铂碳中含有铁元素,一般金属负载含量在0.5-20%,产品名称:铂炭,又或是铂炭催化剂,从外观上看是为黑色粉末的一种东西,化学分子式用Pt/C表示。

铂碳催化剂的主要特点有着独特的选择性、活性高以及寿命长等特点,能够在同体系里循环几十次以上;其投料用量小,是雷尼镍的10%以下;是能够在低温、低压甚至常温常压下使反应进行。

氢燃料电池中铂催化原理?

该催化原理是氢气通过燃料电池的正极当中的催化剂(铂)分解成电子和氢离子(质子)。其中质子通过质子交换膜(Proton Exchange Membrane)到达负极和氧气反应变成水和热量。

对应的电子则从正极通过外电路流向负极,对于氢燃料电池的商用来说,最大的挑战之一就是成本控制。燃料电池汽车目前的成本是普通汽车的5倍左右。其核心部件被称为质子交换膜。它能够将氢气中的电子分离成为质子,进而从正极交换至负极和氧气进行反应产生水和热。相应的,质子交换膜的核心就是催化剂铂。而铂是一种贵金属,也就是通常婚戒的材料铂金。为了推动大规模商用,一方面必须减少催化剂的用量,另一方面是寻求低成本的替代材料。

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  • 本文由 发表于 2023年3月31日 18:00:58
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