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氢燃料电池的寿命有多久?能否超过锂电池还要取决于制造技术!

来源:宝鄂实业    2019-04-24 02:29    点击量:
2017年1月,大连理工大学宋玉江教授团队将分子自组装技术与高温热解方法结合制备出一种非贵金属电催化剂,有效提高了燃料电池电催化剂的耐久性。2017年7月,上海交通大学章俊良教授课题组成功制备出具有单分散性的球形高活性PdxNi1-x@Pt/C核壳纳米催化剂,在不损失燃料电池寿命的前提下,可大幅降低燃料电池的铂用量。2017年7月,中国科学技术大学曾杰教授课题组与合作者共同设计出一种直径仅有1.3纳米的、铑原子掺杂的超细纳米线铂催化剂,铂原子的利用率达到48.6%。研究表明,该催化剂质量活性和比活性分别达到了商业铂碳催化剂的7.8倍和5.4倍。同时,该催化剂在循环使用1万次后,仅损失了9.2%的质量活性。2018年4月,武汉喜玛拉雅光电采用清华大学催化剂制备工艺自主研发的燃料电池Pt/C催化剂量产技术取得突破。2018年6月,北京大学工学院郭少军团队开发了一种新型哑铃状的PtFe-Fe2C纳米粒子。该催化剂在酸性介质中的氧还原的比活性和质量活性分别达到了353mA/cm2和1.50A/mg,比商业铂碳催化剂分别高出11.8倍和7.1倍,且具有极为优异的电化学稳定性,经历5000个循环,催化剂的活性几乎没有衰减。最新2019年1月31日《自然》研究报道,中国科学技术大学,研制出一种新型催化剂,攻克了新能源汽车氢燃料电池汽车推广应用的关键难题:解除氢燃料电池一氧化碳“中毒休克”危机,延长电池寿命,拓宽电池使用温度环境,在寒冬也能正常启动。这些关键性的研究成果具有里程碑意义,表明中国正在加快掌握燃料电池催化剂材料产业的核心技术,逐步打破国外长期的技术封锁。

氢燃料电池催化材料专利及国内外重点公司分析

可以看到2002-2018年氢燃料电池催化材料相关专利申请数量变化,可以看到从2015年开始氢燃料电池催化材料相关专利申请数量明显上升,主要由于国家对氢燃料电池提出技术创新、突破的政策导向使得对氢燃料电池催化材料的研究和开发引起高校、研究院所及新能源型企业的极大关注。另外,随着我国对于知识产权的重视,企业也越来越意识到核心技术需要专利的保护,因此,对于专利的申请也更加积极。从图6可以看出近年来氢燃料电池催化剂材料相关专利主要单位、企业的申请专利数量。专利申请主要有公司企业和高校,基本是新能源相关企业,高校也有相关专业的研究团队。据此,表明氢燃料电池催化材料技术在稳定推进和发展。催化技术的革新、保护,这也是为逐步实现清洁氢燃料能源大规模使用的重要的一步。

目前,国外氢燃料电池Pt催化剂材料领军企业主要生产厂家包括美国Gore、JohnsonMatthery、田中贵金属等。Gore是生产质子交换膜和膜电极各组件的企业,催化剂仅占业务的一部分。相比而言,JohnsonMatthery和田中贵金属是更为专业的燃料电池催化剂生产商。田中贵金属针对燃料电池车,开发了性能与耐久度更为优异的电极催化剂,被应用于本田新型燃料电池车Clarity。JohnsonMatthery自90年代就开始研究燃料电池及各部件,2000年成立了燃料电池材料公司JohnsonMattheyFuelCellsLtd,并与全球最大的铂供应商AngloPlatinum建立了长期合作关系。JohnsonMatthey的催化剂产品类型多样,包括纯铂、合金、含有和不含催化剂载体。