PDF《2017年中国燃料电池行业发展现状分析》

长春应用化学研究所研制出纳米级高活性电催化剂用作阳极催化剂. 该催化剂粒度均匀,粒径约(4±0.5)nm,电化学性能优于国际同类产品;

复旦大学利用沉淀方法在表面活性剂存 在时,制得纳米负载壁铂/碳催化剂,该催化剂使用效果非常好此外,我国科研人员在研究催化剂时普遍把粉末状活 性炭加入氯铂酸溶液,再加入过量甲醛还原,反应中采用软脂酸、硬脂酸或硅油作为表面活性剂,掺杂组分是Pd、Ir 、Ru等金属元素或非金属物质之一. 在电极组合件方面:北京世纪富原燃料电池有限公司开发出横板涂敷法,在一片质子交换膜上制作多个膜电极的燃 料电池,由一片质子交换膜、多个催化层和多个扩散层组成多个膜电极,由多个膜电极和多个导流板组成多个发电单 元;

北京太阳能新技术公司研制出陶瓷型无机复合材料厚膜电极,材料中组分质量百分含量分别为:石墨25%~30% 页面

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9 、Ag25%~30%、PbO30%~35%、BO6%~8%、SiO22%~4%,将金属或非金属与导电粉末等氧化物组成的无机粘结 剂掺合、丝网印刷、烧结、形成微观网络式导电通道. 在质子交换膜方面:清华大学研制出聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸PEM.聚偏氟乙烯溶于甲基吡咯烷酮溶剂中,将 该高分子溶液加热至甲基吡咯烷酮的沸腾温度,在该温度下回流0.5~5h,温度降至90℃,然后向溶液中加入引发剂, 在90℃保温1~5h后降至室温,再向溶液中加入三氯甲烷,直至不溶性固体全部沉淀,将固体取出,加引发剂,再经处 理便制得此种质子交换膜. 在双极板方面:天津电源研究所研制出实用新型双极板,它包括金属板气体反应区域、气体进口、气体出口.金属 板上、下面气体反应区域周围分别设有凹槽,气体进口、气体出口与气体反应区域之间分别设置有暗孔道.该设计改 善了电池组的密封性,延长了其寿命,提高了性能;

大连化学物理研究所研制出的双极板由3层薄金属板构成,中间 为导电流不透气液的分隔板,两边分别置有带条状沟槽的导流板,条状沟槽占整个工作面积的50%~80%.这种新颖 的设计提高了反应气的利用率,从而提高了电池性能. 在电解质方面:吉林大学研制出固体复合电解质,它由基体材料Ce1-xRexO2-d和Ni、Al、Co、Na、Ca、K的金属 化合物或NiAl化合物添加剂合成,经过混合、研磨、烧结、冷却、粉碎、研磨等工艺制成.它是用模具直接压制成薄 片,烧结后强度可达到10MPa.用它作PEMFC电解质,可使用甲醇、乙醇、甲烷和乙烷等多种燃料;

上海交通大学研 制出新型电解质―带磺酸盐侧基、羧酸盐侧基的聚芳醚酮,该聚合物可作为PEM的阳离子组分.

2、制约燃料电池行业发展的因素

(一)成本障碍 高成本是制约燃料电池产业化的关键因素.燃料电池成本中占比最高的是燃料电池组,其次是氢燃料罐和电池配件 .如果未来要实现燃料电池商业化,并与内燃机汽车进行竞争,那么燃料电池组的成本必须下降,其中主要涉及三个 关键部件的成本,包括:铂催化剂、电解质膜和双极板. 铂催化剂.现在的燃料电池组都使用金属铂作为催化剂,在未来十年内很可能依旧如此.电极载铂量过高一直是阻 碍燃料电池发展的重要因素.铂金具有稀缺性,而铂金行业利润较低、产量不稳定.在这些不利因素的影响下,铂金 的价格未来不会降低.为了降低成本,需进一步降低铂催化剂的使用量,并寻求廉价的替代催化剂. 电解质膜.现在汽车应用中最常见的质子交换膜是全氟磺酸膜(PFSAs),这种交换膜具有较强的氧化和还原稳定 性.全氟磺酸聚合物通常被称作纳菲薄膜.目前燃料电池所用的纳菲薄膜主要依靠进口,其价格在600美元/平方米左 右.因此,为尽早实现燃料电池产业化应用,降低质子交换膜的价格迫在眉睫. 双极板.目前质子交换膜燃料电池最常使用的双极板是不透性石墨材料.主要是由于在燃料电池环境下,石墨的耐 腐蚀性能最好,但是其制作成本较高:制造石墨双极板需经过2500℃以上的石墨化,并需经过多次浸渍、炭化处理以 达到不透性.而且由块状石墨加工成双极板,需采用精密的机械加工,加工成本也过高,加工时间长,不易批量生产 .因此,需进一步改善替代金属双极板的性能,实现制备精度高、成本低、寿命长等需求. 氢燃料罐和电池配件.氢燃料罐的成本较高,从成本和小型轻量化的角度来看,需开发组合使用轻量低成本氢储藏 材料和高压氢燃料罐.而电池配件方面,也可与纯电动汽车和混合动力汽车共同使用其他零部件,从而削减高昂成本 .