研報(bào)：PEM燃料電池催化劑的發(fā)展趨勢(shì)

催化劑對(duì)質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池的性能至關(guān)重要。隨著零排放汽車趨勢(shì)的持續(xù)，燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將相應(yīng)增長(zhǎng)。

到2033年，對(duì)鉑族金屬等典型催化材料的年需求將超過3.5噸。在本文中，IDTechEx概述了催化材料市場(chǎng)，并評(píng)估了該領(lǐng)域在未來十年的主要趨勢(shì)。

報(bào)告全面覆蓋電動(dòng)汽車行業(yè)，詳細(xì)介紹純電動(dòng)汽車(BEV)和FCEV。FCEV研究分為乘用車、輕型商用車(貨車)、重型卡車和城市公交車。

新報(bào)告《PEM燃料電池2023-2033的材料》，其中包括按車型細(xì)分的關(guān)鍵燃料電池組件和材料的未來10年預(yù)測(cè)，同時(shí)還詳細(xì)介紹了每個(gè)細(xì)分市場(chǎng)的相關(guān)價(jià)值。

催化劑對(duì)于PEM燃料電池來說是必要的，可以使化學(xué)反應(yīng)在低于100°C的溫度下有效地發(fā)生，從而滿足PEM質(zhì)子傳輸所需的含水條件。通常，鉑和其他鉑族金屬(PGM)被用作催化劑；然而，這些貴金屬的高成本抑制了整個(gè)燃料電池堆的成本降低。

當(dāng)討論P(yáng)EM燃料電池的催化劑時(shí)，必須簡(jiǎn)潔地定義感興趣的領(lǐng)域。雖然“催化劑”是一個(gè)無所不包的術(shù)語，但I(xiàn)DTechEx指出，催化劑涂層膜(CCM)在其中不容忽視。

CCMs是一種具有集成催化層的膜材料。這種CCM通常夾在氣體擴(kuò)散層(GDL)之間，以創(chuàng)建一個(gè)完全集成的組件，稱為膜電極組件(MEA)。在本文中，IDTechEx將介紹催化材料本身的發(fā)展趨勢(shì)。

主要是為了降低燃料電池的成本。鑒于鉑金屬(Pt)的高價(jià)格，提高金屬的催化活性將減少所需貴金屬的體積。這可以通過探索替代金屬，如Pt3Ni合金或金納米顆粒來實(shí)現(xiàn)。

另一種方法是改變Pt催化劑的形式因子，優(yōu)化活性催化位點(diǎn)的數(shù)量。IDTechEx報(bào)告詳細(xì)介紹了所有這些發(fā)展，并對(duì)政府機(jī)構(gòu)設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行了審查，對(duì)價(jià)值鏈中主要參與者當(dāng)前和未來的負(fù)荷進(jìn)行了評(píng)估。

燃料電池催化中毒的減少將使較不貴重的金屬可以用于電堆。當(dāng)一氧化碳永久地結(jié)合到鉑催化劑上，降低了理想的催化活性時(shí)，就會(huì)發(fā)生催化劑中毒。

一氧化碳(CO)是由蒸汽重整碳?xì)浠衔锂a(chǎn)生的一種不受歡迎的氣體成分。值得注意的是，通過電解大量生產(chǎn)純氫可以消除CO污染的問題。

其他限制催化中毒的嘗試包括改變催化劑納米顆粒的形狀，通過催化劑的某些分子排列提供不太可能被CO鍵污染的位點(diǎn)。

降低催化劑成本的一個(gè)主要方面是尋找現(xiàn)有貴金屬鉑的替代材料。其中一些材料已經(jīng)被提及，如Pt3Ni合金和金納米顆粒。金屬/氮/碳(MNC)催化劑被認(rèn)為是一種很有前景的催化劑。

雖然體積催化活性僅為Pt的10%，但由于成本較低，增加MNC催化劑的負(fù)載已被提出作為緩解這一問題的解決方案。燃料電池催化劑的主要供應(yīng)商提供一系列材料，從Pt到IrO2。

IDTechEx的報(bào)告詳細(xì)介紹了PGM催化劑的主要供應(yīng)商，并預(yù)測(cè)了PGM材料的需求以及將這些金屬集成到CCM中的相關(guān)價(jià)值。