质子交换膜燃料电池用氢质量标准的发展历程和现状
2021-03-08刘小敏张邦强艾斌杨燕梅王娟杨海波蔡宏鲍威
刘小敏,张邦强,艾斌,杨燕梅,王娟,杨海波,蔡宏,鲍威,3
(1 国家技术标准创新基地(氢能),广东佛山528200;2 佛山绿色发展创新研究院,广东佛山528200;3 中国标准化研究院,北京100191)
由于氢燃料在减排方面具有较大的潜力,氢能及燃料电池汽车技术受到了全球范围内的广泛关注,我国也将其列为战略性新兴产业予以扶持,已经形成了珠三角、长三角和京津冀等多个规模示范区和产业聚集地。随着质子交换膜燃料电池(PEMFC)汽车的发展,人们越来越关注燃料电池用氢质量对燃料电池性能的影响。早在20 世纪80年代,西方发达国家就开始了氢气中杂质对燃料电池性能影响的研究工作[1-2]。Fernando 等[3]研究了H2S对PEMFC的影响,发现氢燃料中H2S的浓度即使低至10×10-9也会对电池中的铂催化剂造成中毒现象,并且是不可逆的毒化影响;Gould 等[4]通过研究SO2、H2S 以及COS 对PEMFC 阴极催化剂性能影响时发现,3种物质在相同浓度下能使相同状态下PEMFC 的性能衰减到相同程度,表明硫化物对电池性能的影响不会因其种类不同而有所差别;Divisek等[5]对比了氢燃料中含CO杂质和不含CO杂质时对PEMFC性能的影响,发现由于CO会吸附在铂催化剂上,从而占据了氢气发生氧化反应时所需的铂催化活性位点,导致燃料电池性能显著降低;Bruijn 等[6]研究了CO2对PEMFC 性能影响的机理,认为CO2会与铂催化剂表面的Pt—H 键反应生成Pt—CO 键,从而毒化PEMFC 的阳极催化剂,造成电池性能衰减;Nachiappan 等[7]研究发现CO2会稀释氢燃料,同时还会通过反向转化反应形成CO,导致阳极铂催化剂中毒,但若使用Pt-Ru合金催化剂可以抑制中毒现象;……
