Skip to main content

Improved Lifetime of Automotive Application Fuel Cells with ultra low Pt-loading

Article Category

Article available in the folowing languages:

Nowe materiały do produkcji samochodowych ogniw paliwowych

Platyna (Pt) jest jednym z najpowszechniej stosowanych katalizatorów w pojazdach napędzanych ogniwami paliwowymi, jednak metal ten nie należy do najtańszych. Unijni naukowcy opracowali nowy katalizator do ogniw paliwowych charakteryzujący się mniejszą zawartością Pt przy zachowaniu tej samej trwałości i sprawności.

Badania podstawowe

Zgodnie z powszechną opinią ogniwa paliwowe odegrają ważną rolę w samochodach przyszłości. Technologia może wspomóc rozwój pojazdów elektrycznych, umożliwiając znaczne poszerzenie ich asortymentu. Jednakże gęstość mocy, koszt i trwałość pozostają nadal kluczowymi wyzwaniami stojącymi na drodze do komercjalizacji. Uczestnicy finansowanego przez UE projektu IMPACT (Improved lifetime of automotive application fuel cells with ultra-low Pt-loading) zdecydowali się odpowiedzieć na te wyzwania, udoskonalając zespół elektrod membranowych (MEA, Membrane Electrode Assembly) – kluczowy komponent ogniw paliwowych dla sektora motoryzacyjnego. Partnerom projektu udało się stworzyć zespoły MEA o ultraniskiej zawartości Pt wynoszącej poniżej 0,2 grama na centymetr kwadratowy. Wysiłki naukowców ukierunkowane na poprawę stabilności tych katalizatorów w dłuższym przedziale czasu zakończyły się sukcesem – po 5000 godzinach pracy stosy ogniw paliwowych nadal były sprawne. Tempo degradacji wyniosło poniżej 10 μV na godzinę, zaś gęstość mocy zespołów MEA utrzymała się na poziomie 1 W na centymetr kwadratowy. Zespół zwiększył też stabilność elektrochemiczną katalizatora anodowego w różnych temperaturach roboczych i zakresach wilgotności. Zastosowanie katodowego elektrokatalizatora platynowo-kobaltowego pozwoliło osiągnąć założone w projekcie cele w zakresie wydajności i stabilności zespołów MEA. Aby zwiększyć wydajność ogniw, partnerzy opracowali ustabilizowane chemicznie membrany o grubości 10 μm, które zapewniły wysoką odporność na korozję i zmniejszenie występowania przejść wodoru typu „cross-over”. Podjęto również prace nad stworzeniem jonomerów do produkcji warstw katalitycznych. Zrozumienie procesów degradacji występujących w takich zespołach MEA oraz związku pomiędzy degradacją, żywotnością a zawartością Pt było kluczowe dla skutecznej realizacji założeń projektowych. Dokładne analizy ex situ i in situ nowych materiałów pozwoliły zespołowi uzyskać szczegółową wiedzę na temat mechanizmów degradacji. Projekt IMPACT przyczynił się do poprawienia trwałości zespołów MEA o niskiej zawartości platyny pracujących w typowych warunkach, w jakich użytkowane są samochody. Wprowadzenie na rynek zespołów elektrod membranowych o niskiej zawartości platyny z pewnością przyczyni się do ich upowszechnienia, ponieważ to właśnie platyna stanowi największą część kosztów produkcji tych podzespołów.

Słowa kluczowe

Ogniwa paliwowe, platyna, samochody, IMPACT, zespół elektrod membranowych, zawartość Pt

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania