在自然界中,鉑資源儲量少,資源貧乏使得其價格較高,并且鉑作為催化劑在燃料電池中易受到中間產物的毒化,這些因素限制了鉑催化劑在燃料電池中的應用。鉑與過渡金屬結合制成鉑基催化劑可以在一定程度上改善燃料電池催化劑的性能,但在酸性條件下,過渡金屬易被腐蝕,導致催化劑性能下降。研發新型低鉑催化劑是提高燃料電池催化劑效率、穩定性以及降低生產成本的重要方向。
我國低鉑催化劑技術研究正在不斷深入。2017年7月,上海交通大學機械與動力工程學院燃料電池研究所課題組成功制備出具有單分散性的球形高活性PdxNi1-xPt/C核殼納米催化劑,該催化劑在不損失燃料電池壽命的前提下,可大幅降低燃料電池的Pt用量,降低燃料電池成本。
我國政府對低鉑催化劑的研究也極為重視。“十四五”國家重點研發計劃“催化科學”重點專項中提出,面向電催化劑中貴金屬的高效利用和替代,發展高效亞納米和原子尺度低鉑催化劑創制的新方法,研發面向高/低溫燃料電池膜電極所用的低鉑或非鉑氧還原催化劑。
燃料電池具有能量轉化效率高、燃燒產物無污染、結構簡單、噪聲低等優點,若作為新能源汽車動力電池使用,與鋰電池相比,其具有充能速度快、續航里程長的優勢,因此燃料電池是新能源的重要發展方向之一,政策給予大力支持。未來隨著技術逐步成熟,我國燃料電池市場規模將持續擴大,預計到2030年將達到800億元左右。低鉑催化劑在燃料電池降本增效方面具有重要意義,有望實現規模化應用。
新思界
行業分析人士表示,催化劑占燃料電池成本的40%左右,鉑作為貴金屬,拉高了燃料電池的成本,同時,由于資源稀少,若未來燃料電池大規模應用,鉑資源將難以支撐,供應壓力大,由此來看,低鉑催化劑在燃料電池領域具有廣闊市場前景。在國家政策的支持下,我國低鉑催化劑研究成果將不斷增多,未來將逐步實現商業化應用。