催化劑和質子交換膜是兩個不同的東西。
燃料電池的催化劑
陽極催化劑包括Pt-Ru、Pt-Sn、Pt-WO3、Pt-Mo等。
對於燃料電池,各個國家,各個實驗室,各個汽車廠家所研究或者使用的催化劑一般是不同的,而且是保密的,這是核心技術。但是可能引起中毒的因素都差不多。
1、CO,一般是以酒精為燃料的燃料電池;
2、SO2,很多有機燃料中都會含有這個,而且會是大多數的催化劑中毒;
3、積碳,C容易積累在反應介面上面,阻止反應的繼續進行,反應溫度不要太高,溫度往往也是催化劑催化活性的殺手。
至於壽命和催化劑的配方有關。
由於質子交換膜只能傳導質子,因此氫離子(即質子)可直接穿過質子交換膜到達陰極,而電子只能透過外電路才能到達陰極。當電子透過外電路流向陰極時就產生了直流電。
迄今最常用的質子交換膜(PEM)仍然是美國杜邦公司的Nafion質子交換膜,具有質子電導率高和化學穩定性好的優點,PEMFC大多采用Nafion等全氟磺酸膜,國內裝配PEMFC所用的PEM主要依靠進口。但Nafion質子交換類膜仍存在下述缺點:(1)製作困難、成本高,全氟物質的合成和磺化都非常困難,而且在成膜過程中的水解、磺化容易使聚合物變性、降解,使得成膜困難,導致成本較高;(2)對溫度和含水量要求高,Nafion系列膜的最佳工作溫度為70~90℃,超過此溫度會使其含水量急劇降低,導電性迅速下降,阻礙了透過適當提高工作溫度來提高電極反應速度和克服催化劑中毒的難題;(3)某些碳氫化合物,如甲醇等,滲透率較高,不適合用作直接甲醇燃料電池(DMFC)的質子交換膜。
Nafion膜的價格在600美元每平方米左右,相當於120美元每千瓦(單位電池電壓為0.65V)。在燃料電池系統中,膜的成本幾乎佔總成本的20%~30%。為儘早實現燃料電池的商業化應用,降低質子交換膜的價格迫在眉睫。加拿大的巴拉德公司在質子交換膜領域做了後來居上的工作,使人們看到了交換膜商業化的希望。據研究計劃報道,其第三代質子交換膜BAM3G,是部分氟化的磺酸型質子交換膜,演示壽命已經超過4500h,其價格已經降到50美元每立方米,這相當於10美元每千瓦(單位電池電壓為0.65V)。
催化劑和質子交換膜是兩個不同的東西。
燃料電池的催化劑
陽極催化劑包括Pt-Ru、Pt-Sn、Pt-WO3、Pt-Mo等。
對於燃料電池,各個國家,各個實驗室,各個汽車廠家所研究或者使用的催化劑一般是不同的,而且是保密的,這是核心技術。但是可能引起中毒的因素都差不多。
1、CO,一般是以酒精為燃料的燃料電池;
2、SO2,很多有機燃料中都會含有這個,而且會是大多數的催化劑中毒;
3、積碳,C容易積累在反應介面上面,阻止反應的繼續進行,反應溫度不要太高,溫度往往也是催化劑催化活性的殺手。
至於壽命和催化劑的配方有關。
由於質子交換膜只能傳導質子,因此氫離子(即質子)可直接穿過質子交換膜到達陰極,而電子只能透過外電路才能到達陰極。當電子透過外電路流向陰極時就產生了直流電。
迄今最常用的質子交換膜(PEM)仍然是美國杜邦公司的Nafion質子交換膜,具有質子電導率高和化學穩定性好的優點,PEMFC大多采用Nafion等全氟磺酸膜,國內裝配PEMFC所用的PEM主要依靠進口。但Nafion質子交換類膜仍存在下述缺點:(1)製作困難、成本高,全氟物質的合成和磺化都非常困難,而且在成膜過程中的水解、磺化容易使聚合物變性、降解,使得成膜困難,導致成本較高;(2)對溫度和含水量要求高,Nafion系列膜的最佳工作溫度為70~90℃,超過此溫度會使其含水量急劇降低,導電性迅速下降,阻礙了透過適當提高工作溫度來提高電極反應速度和克服催化劑中毒的難題;(3)某些碳氫化合物,如甲醇等,滲透率較高,不適合用作直接甲醇燃料電池(DMFC)的質子交換膜。
Nafion膜的價格在600美元每平方米左右,相當於120美元每千瓦(單位電池電壓為0.65V)。在燃料電池系統中,膜的成本幾乎佔總成本的20%~30%。為儘早實現燃料電池的商業化應用,降低質子交換膜的價格迫在眉睫。加拿大的巴拉德公司在質子交換膜領域做了後來居上的工作,使人們看到了交換膜商業化的希望。據研究計劃報道,其第三代質子交換膜BAM3G,是部分氟化的磺酸型質子交換膜,演示壽命已經超過4500h,其價格已經降到50美元每立方米,這相當於10美元每千瓦(單位電池電壓為0.65V)。