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使用固体氧化物电解质将负氧离子从燃料电池阴极传导到阳极。我们的固体氧化物材料包括各种钇稳定氧化锆 (YSZ)、镧锶锰矿 (LSM)、掺钆铈 (GDC) 和其他陶瓷材料，专门用于提高 SOFC 应用的耐用性和性能。

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，可在相对较低的温度（约 80 °C）下运行。 在 PEM 燃料电池中，聚合物膜将质子从阳极传导到阴极，同时阻挡电子，利用水电解产生能量。

燃料电池组件

燃料电池设备通常由多个燃料电池串联而成，从而增加了发电总量。每个燃料电池都包含三个主要组件：两个电极（阳极和阴极）和一种导电电解质。就 PEM 燃料电池而言，每个电极都由浸渍了电催化剂（通常是铂或铂合金）的多孔、高表面积材料组成。

对于以纯 H₂ 为燃料的燃料电池，氢气在阳极被分成质子和电子。质子通过电解质膜传导，电子在膜周围流动，产生电流。带电离子（H⁺ 和 e^-）在阴极与氧气结合，产生水和热量。

燃料电池催化剂

铂在氢氧化方面表现出很高的活性，仍然是一种常用的电催化剂材料。燃料电池研究的一个主要领域是在不降低电池性能的情况下减少铂的含量，从而全面提高设备的成本效益。通过使用在导电碳（738581，&b>上支撑的铂纳米颗粒制成的工程催化剂，可以实现这一目标。/b>、 738549738557 ）。这些材料具有高度分散的纳米颗粒、高电催化表面积 (ESA) 以及在高温下颗粒生长极小的优点，即使在铂负载水平较高的情况下也是如此。

含铂合金适用于使用特殊燃料源（如甲醇或重整酸（H₂、CO₂、CO 和 N₂））的设备。例如，铂/钌合金在甲醇氧化和一氧化碳中毒方面的性能比纯铂电催化剂有所提高。 Pt₃Co is another catalyst of interest (particularly for PEMFC cathodes) and has demonstrated enhanced performance for the oxygen reduction reaction as well as high stability. Vulcan^® XC72 是一种用作催化剂载体的介孔炭黑。它的高比表面积和出色的导电性有助于提高 PEMFC 的性能，并在催化过程中调节催化剂纳米粒子的大小。

燃料电池膜

在选择燃料电池电解质时，需要考虑几个关键要求。理想的特性包括高质子传导性、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) 离子膜分散体，可用于制造 PEM 分离膜，也可作为异相催化剂的成分。Aquivion^® D79-25BS 具有高浓度的官能团，可产生强质子（或 Na+、K+、Li+ 等）传导性。具有很高的官能团浓度，可实现很强的质子（或 Na+、K+、Li+ 等）传导性，软化点很高，可在远高于 80 ºC 的高温条件下工作，并具有很强的保水性，可使使用这种分散材料的膜或催化剂油墨在低湿度条件下更好地运行燃料电池。