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KIER全球首發(fā)大幅降低氫燃料汽車電池材料成本的新技術(shù)
日期:2021-09-03   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_zhaoruya 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
韓國國內(nèi)研究小組成功開發(fā)出了降低氫燃料電池核心部件制造成本的新技術(shù)。另外,將核心零部件的制造工藝完成簡化,將開啟量產(chǎn)之路。


 
韓國能源技術(shù)研究院9月2日表示,其成功開發(fā)出了將氫燃料電池中的鉑金原料實(shí)現(xiàn)節(jié)約80%的新技術(shù)。

KIER鄭至英博士表示:“通過此次技術(shù)開發(fā),帶來了可降低氫燃料電池膜電極連接體(MEA)造價(jià)30%以上的新一代電極制造基礎(chǔ)技術(shù)。”另外,鄭博士表示:“通過電極直接涂層方式實(shí)現(xiàn)MEA的量產(chǎn),也可以為韓國政府規(guī)劃的燃料電池普及率達(dá)成做出貢獻(xiàn)。”


圖片說明:由現(xiàn)代汽車集團(tuán)開發(fā)的Nexo氫燃料電池SUV內(nèi)部(HYUNDAI MOTORS)
 
鉑金MEA是實(shí)際進(jìn)行發(fā)電部分,占燃料電池材料成本的40%。研究組將白金使用量從0.5mg/平方厘米大幅減少到0.1mg/平方厘米。這比美國能源部提出的至2025年為止將用于車用氫燃料電池的鉑金原材料使用量的最低目標(biāo)值提前了4年時(shí)間。


圖片說明:韓國能源技術(shù)研究院研究小組正在利用濕式電噴霧方式制造燃料電池MEA

燃料電池的電極由液體和固體混合而成。將氫離子傳遞到催化劑層內(nèi)部的離聚物與鉑金混合。在制造過程中,會(huì)出現(xiàn)離聚物凝結(jié)的現(xiàn)象,降低催化劑的性能。

研究組通過濕式電噴霧工藝,將電極表面的離聚物精密控制到2納米水平,使其變得薄而均勻。該電極垂直排列了白金催化劑、離聚物、電極,優(yōu)化了反應(yīng)所需的離子、電子、氧氣的移動(dòng)距離,提高了燃料電池性能。


現(xiàn)有的薄膜電極在降低離子含量的情況下,電極表面的催化劑含量會(huì)增加,親水性會(huì)提高。這樣就很難去除燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的水。與此相反,新開發(fā)的技術(shù)控制了電極上涂層的離聚物的形態(tài),形成了具有發(fā)性的電極。這樣可以很容易地去除發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的水,提高燃料電池的運(yùn)行性能和耐久性。

在駕駛模式下,電極中產(chǎn)生的水會(huì)堵塞傳遞燃料的通道,導(dǎo)致燃料供應(yīng)不足現(xiàn)象。另外,電極中的水會(huì)腐蝕燃料電池,對耐久性也有負(fù)面影響。


圖片說明:此次由能源技術(shù)研究院新開發(fā)的新技術(shù)進(jìn)行制造的電極層(左)由超發(fā)水層組成,肉眼即可見。右側(cè)照片是用現(xiàn)有的Dekal工序制作而來的電極層
 
另外,該技術(shù)采用電極直接涂層方式,工藝簡單。不僅如此,研究小組預(yù)測,量產(chǎn)線也具有非常優(yōu)異的可擴(kuò)展性,現(xiàn)有的工序相較設(shè)備安裝費(fèi)用降至僅為一半,量產(chǎn)速度將提高2倍以上。

詳細(xì)說明本次的全球最高水平的業(yè)內(nèi)研究結(jié)果于8月10日在發(fā)表在環(huán)境工學(xué)領(lǐng)域著名的國際學(xué)術(shù)雜志《Applied Catalysis B-Environmental》上。 

原標(biāo)題:KIER全球首發(fā)大幅降低氫燃料汽車電池材料成本的新技術(shù)
 
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來源:東亞能源產(chǎn)業(yè)觀察
 
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