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低成本、高性能燃料电池催化剂的合成方法

来源:三门峡科技大市场 时间:2019-05-28 阅读:8740

低成本、高性能燃料电池催化剂的合成方法

一、项目简介

本项目为高分散负载高活性贵金属质子交换膜燃料电池催化剂的可控制备技术。采用低成本的原位还原技术制备了高性能的非铂基燃料电池催化剂,可用于氢-氧燃料电池,甲醇-空气燃料电池等系统中。质子交换膜燃料电池因其理论比容量高(33kWh/kg)、电流密度大、工作温度低、污染小等优点成为最先进的二次能源新技术。 燃料电池的核心技术是制备高效、长寿命的电极材料催化剂。目前的商用催化剂主要是高负载量的铂基催化剂。西安交通大学电信学院杨光教授及其课题组在高性能、低成本催化剂的合成和应用上取得重大突破,开发出了钯基燃料电池膜电极催化剂的新型制备工艺,该制备技术所需设备简单、工艺路径易于实现,合成的催化剂性能类似于目前掺加 60%铂的商用催化剂,实现了催化剂的无污染快速制备。该合成方法的最大优点是将燃料电池催化剂的功率成本降低到目前商用催化剂成本的 2%。

二、产品主要功能及特点

基于质子交换膜的低温燃料电池工作温度低,因而电极催化剂通常采用高活性的铂系金属催化剂。然而铂金属催化剂容易遭受燃料中的不纯杂质如 S、CO等毒化,使得催化剂失去活性,严重降低燃料电池的使用寿命。本项目采用化学方法制成了纳米尺度的含钯颗粒,通过金属间的相分离,固定在金属纳米颗粒表面,形成高稳定性、高活性的原子岛活性中心,提高催化活性,降低电极的贵金属使用成本。催化剂合成采用特殊的原位同步处理技术,使得催化剂表面非常干净,得到新型的载体和催化剂紧密结合的单分散结构,提高了催化剂的利用效率和传质能力。催化剂被固定在稳定的金属颗粒表面,解决了催化剂在载体表面的脱落与团聚问题。同时采用抗毒化作用强的贵金属钯作为活性催化剂,有效避免了催化剂中毒失活的问题。

三、市场前景及应用

目前商用催化剂的成本是 45 美元/千瓦时,而本产品的成本仅为 1 美元/千瓦时。可以将将燃料电池催化剂的成本降低至目前生产成本的 2%,将极大促进燃料电池的商业化应用规模。以年产功率 10 万千瓦时的燃料电池电堆记,其催化剂成本将节约 440 万美元。

本项目可用于燃料电池系统,成功测试了燃料电池催化剂的性能,大大降低

燃料电池催化剂的生产成本。本项目同时也可以应用于其他商用催化剂的生产。

四、技术成熟度

完成了催化剂性能测试。

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四、创新平台情况

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(1)国家级
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2、合作机构

3、近3年国家项目

4、近3年省级项目

5、近3年市级项目

五、知识产权情况

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六、近3年科技成果转化情况

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七、其它

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