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據日本媒體報道,日本車企將在未來加快技術攻關,減少鉑作為催化劑的用量。此前,豐田和本田宣布將于2015年開始銷售降低了成本的燃料電池車(FCV),但其價格仍然難以走進普通車的行列。
FCV低成本化的最后難關,是減少燃料電池催化劑中使用的鉑(Pt)用量。豐田技術統括部新車推進組主任兼擔當部長折橋信行表示,為實現FCV的大眾化而進一步降低成本時,“面臨的最后一道難關就是削減鉑的使用量”。對FCV而言,“必須減少鉑用量,最好徹底不用”,削減鉑用量的課題無法回避。
據折橋信行介紹,該公司為了降低FCV的成本,打算重點采取以下五項措施:一是簡化或停用某些部件;二是使用量產部件;三是簡化部件構造;四是削減材料費;五是改善制造方法。
其中,削減FCV燃料電池的鉑用量屬于其中第4項。豐田在預定2015年上市的FCV上也以這五項措施為中心降低了成本,燃料電池系統的成本降到該公司2008年推出的FCV“FCHV-adv”的5%以下。
削減鉑的用量之所以重要,是因為鉑是一種昂貴的材料。2008年的一份調查報告顯示,輸出功率為80千瓦的小型車每輛使用鉑32克,150千瓦的中型車使用60克,250千瓦的大型車使用150克。即使每輛車按50克計算,鉑的原料費就高達24萬日元以上。因此,要想大幅降低FCV的成本,必須削減鉑用量。
FCV屬于電動汽車,通過配備燃料電池,可以一邊發電一邊行駛。馬達、電池、逆變器等能與電動汽車和混合動力車通用的部件很多。目前FCV的主流是配備固體高分子型燃料電池(PEFC),以燃料罐中填充的氫為燃料發電。
PEFC的電解質使用的是具備離子導電性的高分子膜,用燃料極和空氣極夾住電解質構成電池單元(單電池)。發電原理是,供應給燃料極的氫氣(H2)分解成氫離子(H+)和電子,氫離子移動到電解質中,在空氣極與氧氣和電子發生反應生成水。此時,電子通過外部電路從燃料極移動到空氣極從而產生電流。鉑催化劑的作用就是促進這一系列反應,在反應速度慢的空氣極的用量尤其多。
削減鉑用量的方法之一是改善催化劑的耐久性。耐久性提高,就能防止劣化,從而減少鉑的用量。PEFC的催化劑一般采用在碳載體上吸附鉑的材料。因此,要想提高催化劑的耐久性,需要分別提高鉑和碳載體的耐久性。
此外,通過改進催化劑的構造來減少鉑用量的研究也在進行中,其中之一是“核殼催化劑”。這種催化劑的表面由鉑微粒構成,中心部分由其他材料的微粒構成,通過將部分材料換成其他材料來減少鉑用量。(科技日報)
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