解禁！豐田公開減少燃料電池車鉑用量技術
日期：2024-10-16 07:59:01 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：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(fā)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(fā)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(fā)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(xiàn)率提高到95%，能夠實時觀察到鉑微粒增大的過程，而且實現(xiàn)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(tài)下鉑微粒的行為，開發(fā)出符合行駛狀態(tài)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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。