昭和电工开发出了固体分子型燃料电池(PEFC)使用的催化剂,可替代现有的Pt(铂)等价格昂贵的贵金属。开发出的催化剂在Nb(铌)类氧化物及Ti(钛)类氧化物中分别混合了C(碳)及N(氮)等。此次的开发是在日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的“氧化物类非贵金属催化剂项目”下,与日本横滨国立大学教授太田健一郎等共同进行的。
在PEFC中,催化剂承担着促进H(氢)和O(氧)发生化学反应的作用。目前用作催化剂Pt为稀有金属,每克价格高达4000多日元。削减催化剂成本为PEFC普及面临的首要问题。
另一个问题是,在处于氧化环境中的空气极上,Pt会发生溶解。而且,从耐久性观点出发,也极需开发可替代的催化剂。采用Nb类及Ti类氧化物的催化剂除了资源上的制约较少之外,由于是氧化物,因此还具有与Pt相比不易溶解的特点。材料成本“可降至Pt催化剂的1/20以下”(昭和电工)。
此次开发的Nb类/Ti类氧化物催化剂的潜在能力相当高,其氧化还原起始电位(即衡量催化剂作用强度的数值)均与Pt催化剂大体相同,显示为1V以上(图)。不过,从用于燃料电池时的性能来看,“目前Pt催化剂还要高4~5倍”(昭和电工)。由于昭和电工是2008年7月参加NEDO的研究项目的,研发时间较短,今后还有大量改进之处。比如,催化剂的粒径为40nm左右,还很大,如果能够减小这一粒径,性能便有望进一步提高。
昭和电工表示,制成燃料电池以单元进行评测时,开路电压在1.00V以上,耐久性达到500小时以上。性能确认试验目前仍在继续,记录也还在更新,在现有的Pt替代催化剂中已达到全球最高水平。今后的课题是确立适于大量生产的制造方法。“目前只有计量达到4g才能实现稳定的性能”(昭和电工)。
氧化还原起始电位与Pt催化剂相当 Nb类/Ti类催化剂的氧化还原起始电位均在1V以上,与Pt催化剂相当。Nb类催化剂目前的特性从2008年9月起大幅提高。
|