电极催化是燃料电池能量转换的关键因素。由于贵金属如铂被用作催化剂,提高效率是氢燃料电池的主要研究方向。

  在Zuse- eenschaft的成员DECHEA- forschunsnsttut (DECHEA research nsttute),科学家们与来自科学和工业领域的合作伙伴正在改进聚合物电解质燃料电池(PEFCs),以实现铂的最佳利用。主要目的:防止贵金属在使用过程中断电。这应该通过在电极结构中尽可能地分散贵金属,同时保持必要的稳定性来实现。研究人员不仅在电极上研究铂的结构,还在碳基板上进行研究。研究小组负责人让-弗朗索瓦•德里莱解释说:“如果碳太光滑,铂颗粒就会聚集。”通过一种新型的中孔碳结构,研究人员想要达到这样一个目标,即铂粒子除了保持原来的形状和特征外,还要停留在它们应该停留的位置,甚至在运行数千小时之后也不会离开它们的初始位置。

  DECHEA研究所在联合项目中的任务是开发满足这些标准的铂合金和碳。在制造碳的过程中,法兰克福的研究人员选择了一种工艺,包括促进碳的孔隙结构更灵活的配置,以作为铂的基底。

  原材料:一个问题领域

  作为项目合作伙伴,萨尔大学正在进一步评估石墨烯类化合物等碳结构作为铂催化剂载体的适用性。来自DECHEA研究所和Saarland大学的材料正在Dusbur的另一个项目合作伙伴ZBT实验室的燃料电池中进行测试。杜伊斯堡将加入分级催化剂层,以提高效率。

  尽管燃料电池汽车对铂的需求是个问题,但它并没有支持内燃机的论点,因为今天的铂金需求主要来自汽车行业的三元催化转换器。具体来说,今天全世界每年使用的170吨加工铂中,大约有95吨用于传统的三元催化转换器。

  回收铂纳米颗粒:一个进一步的研究课题

  按照目前的技术,每辆85千瓦的电动发动机汽车平均需要30克铂,因此,在今天的技术水平下,以传统汽车的铂用量计算仅能够满足约300万辆燃料电池汽车的用量。这表明,提高铂的使用效率的研究是多么的重要。因此,回收铂纳米颗粒是研究和开发的另一个关键主题。由于资源短缺,电池和氢燃料电池的混合使用有助于未来的电气化交通。

  (原文来自:燃料电池工程 综合)