燃料电池膜和材料_能源材料_材料科学-默克生命科学

产品

固体氧化物燃料电池（SOFC）

固体氧化物燃料电池利用固体氧化物电解质，将负氧离子从燃料电池的阴极传导至阳极。我们的固体氧化物材料包括多种钇稳定氧化锆（YSZ）、镧锶锰氧化物（LSM）、钆掺杂氧化铈（GDC）以及其他专门设计用于提高SOFC应用耐久性和性能的陶瓷材料。

质子交换膜（PEM）燃料电池

质子交换膜（PEM）燃料电池，也称为聚合物电解质膜燃料电池，其工作温度相对较低（约80 °C）。在PEM燃料电池中，聚合物膜在阻隔电子的同时将质子从阳极传导至阴极，通过水电解产生能量。

燃料电池组件

燃料电池装置通常由多个串联连接的燃料电池组成，形成堆栈，从而增加总发电量。每个单独的燃料电池包含三个主要组件：两个电极（阳极和阴极）以及导电电解质。对于PEM燃料电池，每个电极由一种多孔、大比表面积的材料组成，该材料中浸渍有电催化剂，通常为铂或铂合金。 电解质材料是一种聚合物膜，起到离子导体的作用。

对于以纯氢为燃料的燃料电池，氢气在阳极被分解为质子和电子。质子通过电解质膜传导，电子则绕过膜流动，从而产生电流。带电离子（H+ 和 e-）在阴极与氧气结合，生成水和热量。

燃料电池催化剂

铂在氢氧化反应中表现出高活性，至今仍是常用的电催化剂材料。燃料电池研究的一个主要方向是降低铂含量，同时不降低电池性能，从而提高设备的整体成本效益。 通过使用由铂纳米颗粒负载在导电碳上的工程化催化剂（738581、738549 和 738557），可以实现这一目标。这些材料的优势在于纳米颗粒高度分散、电催化表面积（ESA）高，且即使在较高的铂负载量下，高温下的颗粒生长也极小。

含铂合金适用于使用特殊燃料（如甲醇或重整气（H₂、CO_₂、CO和N₂））的装置。例如，与纯铂电催化剂相比，Pt/Ru合金在甲醇氧化和一氧化碳中毒方面的性能有所提升。 Pt3Co是另一种值得关注的催化剂（特别是用于PEMFC阴极），已在氧还原反应中表现出增强的性能以及高稳定性。Vulcan^® XC72是一种介孔炭黑，用作催化剂载体。其高比表面积和优异的导电性有助于提高PEMFC的性能，并在催化过程中调控催化剂纳米颗粒的尺寸。

燃料电池膜

选择燃料电池电解质时需考虑若干关键要求。理想的特性包括高质子电导率、高化学和热稳定性以及低气体渗透性。Aquivion^® D79-25BS 是一种全氟磺酸（PFSA）离子聚合物分散体，用于制造 PEM 隔膜，并作为异相催化剂的组分。 Aquivion^® D79-25BS 具有极高的官能团浓度，可提供强劲的质子（或 Na+、K+、Li+ 等）电导率；其软化点较高，可支持远高于 80 ℃ 的高温运行；同时展现出强大的保水能力，使采用该分散体材料的膜或催化剂墨水在低湿度条件下仍能保持良好的燃料电池运行性能。