解禁!豐田公開減少燃料電池車鉑用量技術
日期:2024-12-28 00:02:15 作者:宏力精密鋼管 閱讀數:343豐田在2015年5月舉辦的汽車技術會春季大會(主辦:日本汽車技術會)上,以燃料電池車鉑使用量的行為分析為主題發表了演講。燃料電池單元中使用鉑作為促進化學反應的催化劑,但隨著使用時間的推移,鉑顆粒的粒徑會增大,導致性能下降。這一次,豐田確認了發電時鉑粒徑增大的變化過程,這有助于降低鉑的使用量。
豐田運用MEMS技術,開發出了利用厚度在幾百nm以下的氮化硅(SiN)膜密封電解液的電池。這一成果可使再現率提高到95%,能夠實時觀察到鉑微粒增大的過程,而且實現了觀察視頻與電化學測量結果的同步化。
觀察結果表明,鉑微粒會在碳上移動并聚集,從而導致顆粒增大。利用這種觀察方法,可以向樣品芯片施加實際行駛模式下的電壓變化,明確該狀態下鉑微粒的行為,開發出符合行駛狀態的材料,有助于延長燃料電池的壽命、降低鉑使用量。
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。鉑目前在東京商品交易所的市價約為每克將近5000日元,每輛FCV的鉑用量為幾十克。2008年的一份調查報告顯示,輸出功率為80kW的小型車每輛使用鉑32g,150kW的中型車使用60g,250kW的大型車使用150g。即使每輛車按50g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。