目前氫燃料電池的催化劑主要是什么材料呢？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-12 13:42
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氫燃料電池車的挑戰(zhàn)是什么？
首先，一輛車想上路，絕對(duì)不僅僅只是一輛車自己的事情，它涉及到氫氣的制取——儲(chǔ)運(yùn)——加氫站——汽車充氫，同樣燃料電池系統(tǒng)的組裝需要電極板、電解質(zhì)、交換膜、催化劑、擴(kuò)散層等部件。
那么問(wèn)題就來(lái)了，氫氣要怎么制??？目前主流的制氫方式有煤制氫、氯堿副產(chǎn)物制氫、電解水制氫等，這個(gè)弊端還是很明顯的。
智通財(cái)經(jīng)分析認(rèn)為，先不說(shuō)煤制氫將煤中的化學(xué)能多了幾道程序，如果氫氣不純含有二氧化碳或者一氧化碳，很容易將電池的催化劑毒化。氯堿副產(chǎn)物制氫依賴于工業(yè)品生產(chǎn)布局，不適于大規(guī)模推廣。電解水制氫也是走了其它能源——電能——化學(xué)能——電能的長(zhǎng)路子，不過(guò)如果初始能源是清潔能源如風(fēng)能、太陽(yáng)能還好，如果是其它形式能量則就得不償失了。
另外，氫氣為氣體，其體積密度極小，這為儲(chǔ)存運(yùn)輸帶來(lái)了很大的困難。一是儲(chǔ)存能量比低，一是安全性差。再加上目前加氫站布局又少，這就很難受了。
從電池本身來(lái)說(shuō)，高成本、“敏感體質(zhì)”都讓這位顯得有些高冷。目前氫燃料電池的催化劑主要使用鉑，雖然也有關(guān)于其它催化劑的研究，但奈何鉑還是性能最好的，不得不用。而且催化劑、交換膜都顯得有些“嬌氣”，一鬧脾氣就容易生病甚至罷工。
既然問(wèn)題重重，為什么還要研發(fā)氫燃料電池呢？
堅(jiān)持研發(fā)，只因機(jī)遇在這里
最大的困難不是它本身，而是不知道困難在何處。如果能看到難點(diǎn)在哪里，辦法總比困難多。
針對(duì)制氫問(wèn)題，由于太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電等具有不穩(wěn)定性，所以目前的措施是將電能儲(chǔ)存起來(lái)，而實(shí)際上將這些電能直接進(jìn)行電解水制氫也是一種良策，這樣便形成了太陽(yáng)能/風(fēng)能——電能——氫能——電能的轉(zhuǎn)化路徑，全程無(wú)污染，還能充分利用太陽(yáng)能和風(fēng)能。
至于氫氣的儲(chǔ)存運(yùn)輸，目前的碳纖維+凱夫拉復(fù)合材質(zhì)的儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣壓力可達(dá)70MPa，針對(duì)整車儲(chǔ)氫，豐田Mirai之父田中義和設(shè)計(jì)的特殊泄壓閥以及考慮碰撞保護(hù)的車身設(shè)計(jì)，大大提升了車身儲(chǔ)氫的安全性。
而“加氫難”的問(wèn)題也將隨著加氫站的布局得到解決。智通財(cái)經(jīng)了解到，由于日本在氫燃料電池汽車方面走在前列，加氫站的布局也較密集。而國(guó)內(nèi)的加氫站也在漸漸增加，東莞2016年就啟動(dòng)了百億氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金，今年8月份佛山市8座加氫站項(xiàng)目聯(lián)合動(dòng)工。
由于技術(shù)的進(jìn)步，目前燃料電池的鉑負(fù)載量已經(jīng)大大降低。據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)每千瓦的鉑用量大概0.3g，而國(guó)際先進(jìn)水平可達(dá)0.06g以下。豐田Mirai使用經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化的鉑-鈷-碳復(fù)合材料，單車鉑用量降低到了20g，且具備相當(dāng)程度的可回收性。而質(zhì)子交換膜的性能也隨著優(yōu)化逐漸提升，氣體擴(kuò)散層可對(duì)電池進(jìn)行有效水管理解決水淹問(wèn)題。
所以，存在的各種問(wèn)題已經(jīng)在解決或改進(jìn)中，眼前可能呈現(xiàn)的機(jī)遇越來(lái)越多。
在新能源電動(dòng)汽車補(bǔ)貼退坡背景下，國(guó)家對(duì)燃料電池的補(bǔ)貼不降反升。長(zhǎng)城汽車在去年底就宣布進(jìn)軍氫燃料電池車，計(jì)劃2022年推首款車型。濰柴動(dòng)力董事長(zhǎng)譚旭光7月底公開(kāi)表示，將以濟(jì)南為主，推動(dòng)2000輛城市公交車的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的落地。
比亞迪表示，不僅已經(jīng)開(kāi)始了氫燃料電池的研發(fā)，對(duì)于其它前沿電池技術(shù)也有研究，并會(huì)根據(jù)未來(lái)技術(shù)和市場(chǎng)因素做及時(shí)的調(diào)整和布局。
智通財(cái)經(jīng)認(rèn)為，要正視眼前的局勢(shì)，雖然這是“鉛酸當(dāng)頭，鋰電正興”的時(shí)代，但兩者存在的問(wèn)題卻不容忽視。氫燃料電池作為新能源的一員，在理論技術(shù)上是一大突破。即便還不成熟，但堅(jiān)定信心提前布局，也許你就是第一個(gè)吃到螃蟹的人。
首先，一輛車想上路，絕對(duì)不僅僅只是一輛車自己的事情，它涉及到氫氣的制取——儲(chǔ)運(yùn)——加氫站——汽車充氫，同樣燃料電池系統(tǒng)的組裝需要電極板、電解質(zhì)、交換膜、催化劑、擴(kuò)散層等部件。
那么問(wèn)題就來(lái)了，氫氣要怎么制??？目前主流的制氫方式有煤制氫、氯堿副產(chǎn)物制氫、電解水制氫等，這個(gè)弊端還是很明顯的。
智通財(cái)經(jīng)分析認(rèn)為，先不說(shuō)煤制氫將煤中的化學(xué)能多了幾道程序，如果氫氣不純含有二氧化碳或者一氧化碳，很容易將電池的催化劑毒化。氯堿副產(chǎn)物制氫依賴于工業(yè)品生產(chǎn)布局，不適于大規(guī)模推廣。電解水制氫也是走了其它能源——電能——化學(xué)能——電能的長(zhǎng)路子，不過(guò)如果初始能源是清潔能源如風(fēng)能、太陽(yáng)能還好，如果是其它形式能量則就得不償失了。
另外，氫氣為氣體，其體積密度極小，這為儲(chǔ)存運(yùn)輸帶來(lái)了很大的困難。一是儲(chǔ)存能量比低，一是安全性差。再加上目前加氫站布局又少，這就很難受了。
從電池本身來(lái)說(shuō)，高成本、“敏感體質(zhì)”都讓這位顯得有些高冷。目前氫燃料電池的催化劑主要使用鉑，雖然也有關(guān)于其它催化劑的研究，但奈何鉑還是性能最好的，不得不用。而且催化劑、交換膜都顯得有些“嬌氣”，一鬧脾氣就容易生病甚至罷工。
既然問(wèn)題重重，為什么還要研發(fā)氫燃料電池呢？
堅(jiān)持研發(fā)，只因機(jī)遇在這里
最大的困難不是它本身，而是不知道困難在何處。如果能看到難點(diǎn)在哪里，辦法總比困難多。
針對(duì)制氫問(wèn)題，由于太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電等具有不穩(wěn)定性，所以目前的措施是將電能儲(chǔ)存起來(lái)，而實(shí)際上將這些電能直接進(jìn)行電解水制氫也是一種良策，這樣便形成了太陽(yáng)能/風(fēng)能——電能——氫能——電能的轉(zhuǎn)化路徑，全程無(wú)污染，還能充分利用太陽(yáng)能和風(fēng)能。
至于氫氣的儲(chǔ)存運(yùn)輸，目前的碳纖維+凱夫拉復(fù)合材質(zhì)的儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣壓力可達(dá)70MPa，針對(duì)整車儲(chǔ)氫，豐田Mirai之父田中義和設(shè)計(jì)的特殊泄壓閥以及考慮碰撞保護(hù)的車身設(shè)計(jì)，大大提升了車身儲(chǔ)氫的安全性。
而“加氫難”的問(wèn)題也將隨著加氫站的布局得到解決。智通財(cái)經(jīng)了解到，由于日本在氫燃料電池汽車方面走在前列，加氫站的布局也較密集。而國(guó)內(nèi)的加氫站也在漸漸增加，東莞2016年就啟動(dòng)了百億氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金，今年8月份佛山市8座加氫站項(xiàng)目聯(lián)合動(dòng)工。
由于技術(shù)的進(jìn)步，目前燃料電池的鉑負(fù)載量已經(jīng)大大降低。據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)每千瓦的鉑用量大概0.3g，而國(guó)際先進(jìn)水平可達(dá)0.06g以下。豐田Mirai使用經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化的鉑-鈷-碳復(fù)合材料，單車鉑用量降低到了20g，且具備相當(dāng)程度的可回收性。而質(zhì)子交換膜的性能也隨著優(yōu)化逐漸提升，氣體擴(kuò)散層可對(duì)電池進(jìn)行有效水管理解決水淹問(wèn)題。
所以，存在的各種問(wèn)題已經(jīng)在解決或改進(jìn)中，眼前可能呈現(xiàn)的機(jī)遇越來(lái)越多。
在新能源電動(dòng)汽車補(bǔ)貼退坡背景下，國(guó)家對(duì)燃料電池的補(bǔ)貼不降反升。長(zhǎng)城汽車在去年底就宣布進(jìn)軍氫燃料電池車，計(jì)劃2022年推首款車型。濰柴動(dòng)力董事長(zhǎng)譚旭光7月底公開(kāi)表示，將以濟(jì)南為主，推動(dòng)2000輛城市公交車的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的落地。
比亞迪表示，不僅已經(jīng)開(kāi)始了氫燃料電池的研發(fā)，對(duì)于其它前沿電池技術(shù)也有研究，并會(huì)根據(jù)未來(lái)技術(shù)和市場(chǎng)因素做及時(shí)的調(diào)整和布局。
智通財(cái)經(jīng)認(rèn)為，要正視眼前的局勢(shì)，雖然這是“鉛酸當(dāng)頭，鋰電正興”的時(shí)代，但兩者存在的問(wèn)題卻不容忽視。氫燃料電池作為新能源的一員，在理論技術(shù)上是一大突破。即便還不成熟，但堅(jiān)定信心提前布局，也許你就是第一個(gè)吃到螃蟹的人。
