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日本开发出用铌和钛代替铂的固体高分子型燃料电池催化剂 |
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| http://cn.newmaker.com
10/22/2009 9:43:00 PM
日经BP社
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昭和电工开发出了可代替铂（Pt）等贵金属的PEFC（固体高分子型燃料电池）催化剂。新型催化剂通过分别在铌（Nb）类或钛（Ti）类氧化物中添加碳（C）和氮（N）制成。
感应电压方面，新型催化剂表现出了与铂相当的性能。虽然电流等性能还需要提高4～5倍才能与铂比肩，但目前的性能只是在短短8个月的时间内取得的成果，所以值得期待。
昭和电工的研究组研究了Nb氧化物的方格立体重叠时的结构。铌一般是5价，但重叠后，4价和5价混在一起，有些位置的方格间隔发生了变化。该公司认为在该位置的活性作用下，铌氧化物能够起到催化剂的作用。催化剂的作用机理方面，由于“铂等贵金属为什么能够发挥催化作用？”都还没完全弄清，因此上述完全是“设想”。
昭和电工继铌氧化物之后，还探讨了钛氧化物，对两者一起进行了研究。催化剂的开路电压方面，铌氧化物和钛氧化物均在1.00V以上。右边的铂是当前的目标。着手研究之后2008年9月的研究结果如左边的绿线所示，由此可见朝目标迈进了一大步。
耐用性长达500小时以上。目前该性能的确认试验仍在继续，记录在不断更新之中。虽耐用性不超过500小时就无法实际使用，但非贵金属催化剂最初的开发目标设定为100小时。在目前已公布的代替铂的催化剂中，500小时已属于全球最高水平。
耐用性有超过铂的潜力。因为如果将铂用于负极电极附近，催化剂可能会溶解。
PEFC主要采用铂作为催化剂。但据认为其价格高和储量有限将成为普及PEFC的障碍。由于1辆100kW的燃料电池车需要100g左右的铂，“燃料电池车一旦超过100万辆，铂储量就不够了”。
铌类和钛类催化剂在资源上的限制小且能够大幅降低PEFC的成本。按燃料电池的功率换算，铌类和钛类催化剂的制造成本在500日元/kW以下。为现有铂催化剂成本的1/20以下。
昭和电工参与了NEDO（新能源与产业技术综合开发机构）的氧化物类非贵金属催化剂项目，并与横浜国立大学教授太田健一郎等一起进行开发。另外，作为不采用铂的燃料电池，大发工业正在研究采用镍（Ni）作为燃料极、采用钴（Co）作为空气极的燃料电池。
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