世界首创铂钴合金氢电极催化剂!显著抑制燃料电池劣化
—电解质膜的耐久性提高超四倍,有望提高燃料电池汽车的耐久性—
2020年1月14日
国际研究开发法人新能源和产业技术综合开发机构
国立大学法人山梨大学
田中贵金属工业株式会社
日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)致力于为燃料电池汽车(FCV)的燃料电池开发创新型电极催化剂和电解质膜。
近日,NEDO联合山梨大学、田中贵金属工业公司在全球首次成功研发出一种铂-钴合金氢电极催化剂,能够将过氧化氢(H2O2)的生成速度减缓至一半以下。过氧化氢是造成固体高分子燃料电池的氢电极电解质膜劣化的原因。
含有这种催化剂的燃料电池,与以往采用市售铂氢电极催化剂的燃料电池相比,电解质膜的耐久性提高了4倍以上。因此,FCV和固定式燃料电池的耐久性将有望大幅提高。
NEDO在“固体高分子燃料电池的先进技术开发项目”※1的研究上,致力于提高燃料电池汽车(FCV)※2中的燃料电池的性能和耐用性的同时,开发可大幅降低成本的创新型电极催化剂和电解质膜。为此,2019年1月22日,NEDO联合从事研发和销售FCV的丰田汽车株式会社、本田技术研究所,共同举办了“FCV课题共享论坛”。本次论坛上,抑制固体高分子燃料电池的氢电极高分子电解质膜※3(以下称为”电解质膜“)的化学分解劣化,是大学和研究机构的研究人员和技术人员亟待解决的FCV燃料电池的重要课题之一。
在此背景下,近日,NEDO联合国立大学法人山梨大学、田中贵金属工业公司,于全球首次成功研发出一种铂-钴合金氢电极催化剂,其能够大幅抑制过氧化氢(H2O2)的生成速度,由过氧化氢产生的自由基是造成电解质膜劣化的原因。另外,基于试制催化剂对H2O2生成速度的抑制效果,可小批量合成铂-钴合金纳米粒子/碳催化剂(以下称为“PtCo/CHT催化剂”)※4。此外,还确认,此PtCo/CHT催化剂与常规市售铂/高表面积碳黑载体催化剂(以下称为“市售Pt/CB催化剂”)相比,可以将H2O2的生成速度降低到一半以下(如图1(A))。
图1(A)新研发的PtCo/CHT催化剂与市售Pt/CB催化剂下过氧化氢(H2O2)生成速度的比较
(B)燃料电