超低铂用量质子交换膜燃料电池

王健，丁炜，魏子栋

重庆大学化学化工学院，清洁能源与资源利用化学过程重庆市重点实验室，重庆 400044

1 引言

面对全球能源消耗日渐增多，环境问题日益恶化，发展高效清洁新能源是人类社会发展的必然选择1。质子交换膜燃料电池作为新型能源的典型代表，集高转换效率、清洁无污染、无振动噪音低等优点于一身，可广泛的应用于日常生活、军事、交通运输等领域，被认为有潜力改变消耗全球60%石油的交通运输业，对汽车行业具有十分重要的意义2-5。2014年12月15日，丰田汽车在日本发布全球首款量产氢燃料电池汽车(Mirai)。Mirai的商业化犹如一记重磅炸弹，席卷了整个新能源汽车行业，氢燃料电池动力车受到国内外的关注度再度攀升。燃料电池膜电极的铂用量降低和稳定性大幅提升是该款车型商业化推广的主要原因之一。丰田Mirai汽车用燃料电池的膜电极铂载量被控制在0.37 mg·cm-2，阴极采用高活性高稳定的Pt92Co8合金催化剂(载量为0.315 mg·cm-2)，阳极采用0.055 mg·cm-2的铂碳催化剂。燃料电池在车用实况下连续运行3000 h，催化剂理化特性几乎未有改变，表现出较好的稳定性。由美国能源部(DOE)燃料电池技术办公室资助的美国燃料电池电动客车示范性运行同样取得了重大进展。据美国国家可再生能源实验室(NREL)评估结果，截止2019年4月，共计32辆燃料电池电动客车已开展稳定性测试，其中第一辆燃料电池电动客车已经实际运行超过32000 h，燃料电池系统寿命达到9年(燃料电池系统未更换)；11辆已经超过25000 h，已经超过了目前客车柴油发动机的寿命，充分证实了未来客车商业化的可行性发展。……