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2018年中国燃料电池催化剂行业铂用量及产品研发方向分析 (图)

           催化剂是燃料电池的关键材料之一,其作用促进氢、氧在电极上的氧化还原过程。目前最好的催化剂仍是 Pt 和 Pt 基催化剂。 

           阳极反应:阳极电催化剂表面的氢气氧化反应(HOR),整体氧化反应可以表示为:2→2H^++2 
           阴极反应:阴极电催化剂表面的氧还原反应(ORR),整体反应可表示为:2 +4H^++4→22  
           
           目前最好的催化剂仍是 Pt 和 Pt 基催化剂,当前铂金用量已经降至可接受水平,根据 DOE 数据,2015 年 Pt 含量达到 0.16g/kw,质量比活性大于 0.5A/mg。本田 FCV燃料电池催化剂 Pt 含量降至 0.12g/kw,丰田 Mirai 燃料电池催化剂 Pt 含量达到 0.175g/kw。 

图表:催化剂2015现状与2020目标
 

图表来源:公开资料整理

           参考观研天下发布《2018年中国燃料电池行业分析报告-市场深度分析与投资前景预测

图表:国外车用燃料电池电堆性能
 

图表来源:公开资料整理

           考虑到铂金昂贵和稀有,降低 Pt 用量一直是催化剂研究主要方向。对于质子交换膜燃料电池 Pt 用量的降低,一方面通过提高催化剂的催化活性来实现 Pt 用量降低,一方面寻找替代 Pt 的催化剂: 

           Pt 质量比活性可以通过提高表面 Pt 的面积比活性来改善,改变表面 Pt 面积比活性的重要理论指导是 Pt 与其他金属发生相互间作用后,Pt原子的几何结构和电子结构发生改变。主要研究方向有 Pt合金催化剂、Pt 单层催化剂、Pt 纳米管和 Pt 核壳等:  

           研究非 Pt 催化剂替代,包括钯基催化剂和非贵金属催化剂。 

图表:电催化剂主要研究方向
 

图表来源:公开资料整理

           催化剂海外企业领先,国内正起步。在燃料电池催化剂领域, 海外企业处于领先地位,已经能够实现批量化生产,而且性能稳定,其中英国 Johnson Matthey 和日本田中(本田燃料电池车 Clarity 催化剂供应商)是全球铂催化剂的巨头。国内企业尚处于研究阶段,有两类结构:(1)贵研铂业;主营汽车尾气铂催化剂,和上汽共同研发燃料电池催化剂;(2)研究机构,大连化物所、新源动力等,中国科学院大连化学物理研究所制备的 Pd@Pt/C 核壳催化剂,其氧还原活性与稳定性表现优异。 

资料来源:公开资料,观研天下整理,转载请注明出处(ZQ)

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