解禁!丰田公开减少燃料电池车铂用量技术

日期:2024-05-13 08:14:00 作者:宏力精密钢管 阅读数:342

丰田在2015年5月举办的汽车技术会春季大会(主办:日本汽车技术会)上,以燃料电池车铂使用量的行为分析为主题发表了演讲。燃料电池单元中使用铂作为促进化学反应的催化剂,但随着使用时间的推移,铂颗粒的粒径会增大,导致性能下降。这一次,丰田确认了发电时铂粒径增大的变化过程,这有助于降低铂的使用量。

解禁!丰田公开减少燃料电池车铂用量技术(一)

丰田运用MEMS技术,开发出了利用厚度在几百nm以下的氮化硅(SiN)膜密封电解液的电池。这一成果可使再现率提高到95%,能够实时观察到铂微粒增大的过程,而且实现了观察视频与电化学测量结果的同步化。

解禁!丰田公开减少燃料电池车铂用量技术(二)

观察结果表明,铂微粒会在碳上移动并聚集,从而导致颗粒增大。利用这种观察方法,可以向样品芯片施加实际行驶模式下的电压变化,明确该状态下铂微粒的行为,开发出符合行驶状态的材料,有助于延长燃料电池的寿命、降低铂使用量。

解禁!丰田公开减少燃料电池车铂用量技术(三)

FCV属于电动汽车,通过配备燃料电池,可以一边发电一边行驶。马达、电池、逆变器等能与电动汽车和混合动力车通用的部件很多。目前FCV的主流是配备固体高分子型燃料电池(PEFC),以燃料罐中填充的氢为燃料发电。

解禁!丰田公开减少燃料电池车铂用量技术(四)

PEFC的电解质使用的是具备离子导电性的高分子膜,用燃料极和空气极夹住电解质构成电池单元(单电池)。发电原理是,供应给燃料极的氢气(H2)分解成氢离子(H+)和电子,氢离子移动到电解质中,在空气极与氧气和电子发生反应生成水。此时,电子通过外部电路从燃料极移动到空气极从而产生电流。铂催化剂的作用就是促进这一系列反应,在反应速度慢的空气极的用量尤其多。铂目前在东京商品交易所的市价约为每克将近5000日元,每辆FCV的铂用量为几十克。2008年的一份调查报告显示,输出功率为80kW的小型车每辆使用铂32g,150kW的中型车使用60g,250kW的大型车使用150g。即使每辆车按50g计算,铂的原料费就高达24万日元以上。因此,要想大幅降低FCV的成本,必须削减铂用量。