氫燃料電池的壽命有多久？能否超過鋰電池還要取決于制造技術(shù)！
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-24 02:29
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2017年1月，大連理工大學(xué)宋玉江教授團(tuán)隊將分子自組裝技術(shù)與高溫?zé)峤夥椒ńY(jié)合制備出一種非貴金屬電催化劑，有效提高了燃料電池電催化劑的耐久性。2017年7月，上海交通大學(xué)章俊良教授課題組成功制備出具有單分散性的球形高活性PdxNi1-x@Pt/C核殼納米催化劑，在不損失燃料電池壽命的前提下，可大幅降低燃料電池的鉑用量。2017年7月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰教授課題組與合作者共同設(shè)計出一種直徑僅有1.3納米的、銠原子摻雜的超細(xì)納米線鉑催化劑，鉑原子的利用率達(dá)到48.6%。研究表明，該催化劑質(zhì)量活性和比活性分別達(dá)到了商業(yè)鉑碳催化劑的7.8倍和5.4倍。同時，該催化劑在循環(huán)使用1萬次后，僅損失了9.2%的質(zhì)量活性。2018年4月，武漢喜瑪拉雅光電采用清華大學(xué)催化劑制備工藝自主研發(fā)的燃料電池Pt/C催化劑量產(chǎn)技術(shù)取得突破。2018年6月，北京大學(xué)工學(xué)院郭少軍團(tuán)隊開發(fā)了一種新型啞鈴狀的PtFe-Fe2C納米粒子。該催化劑在酸性介質(zhì)中的氧還原的比活性和質(zhì)量活性分別達(dá)到了353mA/cm2和1.50A/mg，比商業(yè)鉑碳催化劑分別高出11.8倍和7.1倍，且具有極為優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性，經(jīng)歷5000個循環(huán)，催化劑的活性幾乎沒有衰減。最新2019年1月31日《自然》研究報道，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，研制出一種新型催化劑，攻克了新能源汽車氫燃料電池汽車推廣應(yīng)用的關(guān)鍵難題：解除氫燃料電池一氧化碳“中毒休克”危機(jī)，延長電池壽命，拓寬電池使用溫度環(huán)境，在寒冬也能正常啟動。這些關(guān)鍵性的研究成果具有里程碑意義，表明中國正在加快掌握燃料電池催化劑材料產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，逐步打破國外長期的技術(shù)封鎖。
氫燃料電池催化材料專利及國內(nèi)外重點公司分析
可以看到2002-2018年氫燃料電池催化材料相關(guān)專利申請數(shù)量變化，可以看到從2015年開始?xì)淙剂想姵卮呋牧舷嚓P(guān)專利申請數(shù)量明顯上升，主要由于國家對氫燃料電池提出技術(shù)創(chuàng)新、突破的政策導(dǎo)向使得對氫燃料電池催化材料的研究和開發(fā)引起高校、研究院所及新能源型企業(yè)的極大關(guān)注。另外，隨著我國對于知識產(chǎn)權(quán)的重視，企業(yè)也越來越意識到核心技術(shù)需要專利的保護(hù)，因此，對于專利的申請也更加積極。從圖6可以看出近年來氫燃料電池催化劑材料相關(guān)專利主要單位、企業(yè)的申請專利數(shù)量。專利申請主要有公司企業(yè)和高校，基本是新能源相關(guān)企業(yè)，高校也有相關(guān)專業(yè)的研究團(tuán)隊。據(jù)此，表明氫燃料電池催化材料技術(shù)在穩(wěn)定推進(jìn)和發(fā)展。催化技術(shù)的革新、保護(hù)，這也是為逐步實現(xiàn)清潔氫燃料能源大規(guī)模使用的重要的一步。
目前，國外氫燃料電池Pt催化劑材料領(lǐng)軍企業(yè)主要生產(chǎn)廠家包括美國Gore、JohnsonMatthery、田中貴金屬等。Gore是生產(chǎn)質(zhì)子交換膜和膜電極各組件的企業(yè)，催化劑僅占業(yè)務(wù)的一部分。相比而言，JohnsonMatthery和田中貴金屬是更為專業(yè)的燃料電池催化劑生產(chǎn)商。田中貴金屬針對燃料電池車，開發(fā)了性能與耐久度更為優(yōu)異的電極催化劑，被應(yīng)用于本田新型燃料電池車Clarity。JohnsonMatthery自90年代就開始研究燃料電池及各部件，2000年成立了燃料電池材料公司JohnsonMattheyFuelCellsLtd，并與全球最大的鉑供應(yīng)商AngloPlatinum建立了長期合作關(guān)系。JohnsonMatthey的催化劑產(chǎn)品類型多樣，包括純鉑、合金、含有和不含催化劑載體。
氫燃料電池催化材料專利及國內(nèi)外重點公司分析
可以看到2002-2018年氫燃料電池催化材料相關(guān)專利申請數(shù)量變化，可以看到從2015年開始?xì)淙剂想姵卮呋牧舷嚓P(guān)專利申請數(shù)量明顯上升，主要由于國家對氫燃料電池提出技術(shù)創(chuàng)新、突破的政策導(dǎo)向使得對氫燃料電池催化材料的研究和開發(fā)引起高校、研究院所及新能源型企業(yè)的極大關(guān)注。另外，隨著我國對于知識產(chǎn)權(quán)的重視，企業(yè)也越來越意識到核心技術(shù)需要專利的保護(hù)，因此，對于專利的申請也更加積極。從圖6可以看出近年來氫燃料電池催化劑材料相關(guān)專利主要單位、企業(yè)的申請專利數(shù)量。專利申請主要有公司企業(yè)和高校，基本是新能源相關(guān)企業(yè)，高校也有相關(guān)專業(yè)的研究團(tuán)隊。據(jù)此，表明氫燃料電池催化材料技術(shù)在穩(wěn)定推進(jìn)和發(fā)展。催化技術(shù)的革新、保護(hù)，這也是為逐步實現(xiàn)清潔氫燃料能源大規(guī)模使用的重要的一步。
目前，國外氫燃料電池Pt催化劑材料領(lǐng)軍企業(yè)主要生產(chǎn)廠家包括美國Gore、JohnsonMatthery、田中貴金屬等。Gore是生產(chǎn)質(zhì)子交換膜和膜電極各組件的企業(yè)，催化劑僅占業(yè)務(wù)的一部分。相比而言，JohnsonMatthery和田中貴金屬是更為專業(yè)的燃料電池催化劑生產(chǎn)商。田中貴金屬針對燃料電池車，開發(fā)了性能與耐久度更為優(yōu)異的電極催化劑，被應(yīng)用于本田新型燃料電池車Clarity。JohnsonMatthery自90年代就開始研究燃料電池及各部件，2000年成立了燃料電池材料公司JohnsonMattheyFuelCellsLtd，并與全球最大的鉑供應(yīng)商AngloPlatinum建立了長期合作關(guān)系。JohnsonMatthey的催化劑產(chǎn)品類型多樣，包括純鉑、合金、含有和不含催化劑載體。
