苗珍珍,史莹飞*,秦晓平

(1.江苏铂坦氢能源科技有限公司,江苏 南京 210038;2.江苏龙蟠科技股份有限公司,江苏 南京 210038;3.中国科学院大连化学物理研究所,辽宁 大连 116023)

目前,以丰田Mirai、现代NEXO为代表的氢燃料电池乘用车的销量逐步提升。经过十几年的研发,我国福田欧辉、郑州宇通和佛山飞驰等为代表厂家生产的燃料电池客车,正逐步开始市场化进程,燃料电池物流车也已具备商业化发展的条件[1]。我国对燃料电池的相关研究起步晚,电堆核心部件,如催化剂、质子交换膜(PEM)、双极板和气体扩散层等的整体技术相对落后。国内虽已有以江苏铂坦氢能源、贵研铂业、武汉喜玛拉雅和宁波中科科创等为代表的企业开始了Pt基催化剂的开发,但Pt/C催化剂的使用仍离不开英国Johnson Matthey(JM)、日本田中贵金属(Tanaka)及比利时优美科(Umicore)等国外企业。燃料电池催化剂的国产化,不仅可打破国外技术垄断,还有助于确保核心技术自主可控,支撑技术进步与产业发展,提升产业核心竞争力。

燃料电池催化剂包括Pt/C催化剂、Pt合金催化剂、非贵金属催化剂和非金属催化剂等[2]。目前,非Pt催化剂的活性和稳定性不及Pt基催化剂,主要处于实验室研究阶段。通常认为,Pt合金中的过渡金属 M(M=Fe、Co、Ni、Cr和 Mn等)能改变Pt的几何效应、电子效应和应力效应等,在降低Pt用量的同时提高催化剂的活性和稳定性。合金化是降低催化剂成本的方式之一。在市售的氢燃料电池车中,除丰田Mirai使用专用的PtCo合金催化剂外,均使用Pt/C催化剂。Pt基催化剂的量产制备和国产化替代仍是一项难题。……